JPS6057476B2 - 地盤注入工法 - Google Patents
地盤注入工法Info
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- JPS6057476B2 JPS6057476B2 JP52058261A JP5826177A JPS6057476B2 JP S6057476 B2 JPS6057476 B2 JP S6057476B2 JP 52058261 A JP52058261 A JP 52058261A JP 5826177 A JP5826177 A JP 5826177A JP S6057476 B2 JPS6057476 B2 JP S6057476B2
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- JP
- Japan
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- aqueous solution
- water glass
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- silicic acid
- acidic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は軟弱あるいは漏水地盤に固結液を注入して該地
盤を固結あるいは止水(以下単に固結という)する地盤
注入工法に係り、詳細には特定の配合領域にある非アル
カリ性珪酸水溶液を用いた注入工法に関する。
盤を固結あるいは止水(以下単に固結という)する地盤
注入工法に係り、詳細には特定の配合領域にある非アル
カリ性珪酸水溶液を用いた注入工法に関する。
水ガラスのゲル化を地盤注入に適用する場合、注入液は
以下の要件をみたすことが必要である。
以下の要件をみたすことが必要である。
1 ミキシング、注入操作、地盤中への浸透という注入
工法の手段に適合しうるために、1 ゲル化に至るまで
の時間が瞬結〜数時間を保持しうること。
工法の手段に適合しうるために、1 ゲル化に至るまで
の時間が瞬結〜数時間を保持しうること。
2 粘性が数Cp〜10Cp付近を保持しうる事。
3 注入液のpH値を正確に制御しうる事。
2 固結という目的に適用しうるため、
1 一軸圧縮強が1に91d〜10kgId以上の強度
を保持しうること。
を保持しうること。
2 強度の経時的低下がなく恒久性にすぐれていること
。
。
3 水中固結性にすぐれている事。
3 環境保全、すなわち、公害防止という目的に適合し
うるために、注入区域における水質をアルカリ性あるい
は酸性に規制値以上に変動せしめないこと。
うるために、注入区域における水質をアルカリ性あるい
は酸性に規制値以上に変動せしめないこと。
従来、水ガラスを用いた地盤注入工法として、水ガラス
に反応剤を加えるのが用いられていた。
に反応剤を加えるのが用いられていた。
これはアルカリ領域における水ガラスのゲル化を利用し
たものである。しかしながら、この方法では、強度を高
くするためには、水ガラス濃度を濃くしなくてはならす
、この結果、注入液のPHは12〜11付近となり、・
地下水をアルカリ性にするという問題が生じる。さらに
未反応水ガラスがゲル中に存在しているため、長期的に
未反応の水ガラスの溶脱がおこり、このため、固結体の
恒久性が期特出来ず、強度が経時的に低下するという問
題も生じる。一般に、水ガラス水溶液中に酸性反応剤水
溶液を攪拌しながら徐々に加えていくと、注人工法とし
て通常使用する水ガラス濃度では、PHがアルカリ性の
範囲内てゲル化に至り、更に酸性反応剤水溶液を加えて
PHが7あるいは酸性に至るまで加えても、配合液は固
結状を呈して流動性は保持しえない。また、水ガラス濃
度を非常にうすくすればもちろん、ゲル化時間を数十分
まて延長しうるが、この場合は固結砂の強度が大巾に低
下して1kgIC71f以下になる。本発明者は種々の
研究の結果、酸性反応剤水溶液中に水ガラスを噴出して
配合時に水ガラス中の珪酸分を塊状に析出させることな
く水ガラス中のアルカリを除去して非アルカリ性珪酸水
溶液を得、この非アルカリ性珪酸水溶液を特定の配合領
域に調製して地盤注人工法に適用すれば、前述の欠点を
排除するとともに前述の地盤注入の要件をことごとく満
足させることを発見し、本発明を完成するに至つた。
たものである。しかしながら、この方法では、強度を高
くするためには、水ガラス濃度を濃くしなくてはならす
、この結果、注入液のPHは12〜11付近となり、・
地下水をアルカリ性にするという問題が生じる。さらに
未反応水ガラスがゲル中に存在しているため、長期的に
未反応の水ガラスの溶脱がおこり、このため、固結体の
恒久性が期特出来ず、強度が経時的に低下するという問
題も生じる。一般に、水ガラス水溶液中に酸性反応剤水
溶液を攪拌しながら徐々に加えていくと、注人工法とし
て通常使用する水ガラス濃度では、PHがアルカリ性の
範囲内てゲル化に至り、更に酸性反応剤水溶液を加えて
PHが7あるいは酸性に至るまで加えても、配合液は固
結状を呈して流動性は保持しえない。また、水ガラス濃
度を非常にうすくすればもちろん、ゲル化時間を数十分
まて延長しうるが、この場合は固結砂の強度が大巾に低
下して1kgIC71f以下になる。本発明者は種々の
研究の結果、酸性反応剤水溶液中に水ガラスを噴出して
配合時に水ガラス中の珪酸分を塊状に析出させることな
く水ガラス中のアルカリを除去して非アルカリ性珪酸水
溶液を得、この非アルカリ性珪酸水溶液を特定の配合領
域に調製して地盤注人工法に適用すれば、前述の欠点を
排除するとともに前述の地盤注入の要件をことごとく満
足させることを発見し、本発明を完成するに至つた。
本発明の目的は長いゲル化時間て高強度をうる事が可能
でしかも公害性のない注人工法を提供することにある。
でしかも公害性のない注人工法を提供することにある。
本発明によれば、前記目的を達成するため、軟弱あるい
は漏水地盤に水ガラス系グラウト配合液を注入して該地
盤を固結あるいは止水する地盤注人工法において、前記
グラウト配合液が混合容器中に酸性反応剤水溶液を供給
し、かつ前記混合容器の壁面から水ガラス水溶液を前記
混合容器中の.酸性反応剤中に噴出して水ガラス中のア
ルカリを除去して得られる非アルカリ性珪酸水溶液であ
つて、次の〔A〕、〔B〕および〔C〕を同時に満たす
ものてあることを特徴とする。〔A″)PH値が酸性な
いしは中性領域の任意の値で.あること。
は漏水地盤に水ガラス系グラウト配合液を注入して該地
盤を固結あるいは止水する地盤注人工法において、前記
グラウト配合液が混合容器中に酸性反応剤水溶液を供給
し、かつ前記混合容器の壁面から水ガラス水溶液を前記
混合容器中の.酸性反応剤中に噴出して水ガラス中のア
ルカリを除去して得られる非アルカリ性珪酸水溶液であ
つて、次の〔A〕、〔B〕および〔C〕を同時に満たす
ものてあることを特徴とする。〔A″)PH値が酸性な
いしは中性領域の任意の値で.あること。
〔H+〕
〔B〕?の値が1×10−3以下であるこ〔SiO2〕
n と。
n と。
〔C〕 〔SiO2〕が0.66以上であること。
ただし、〔H+〕は水素イオンのモル濃度(モル/′)
であり、〔SiO2〕は二酸化珪素のモル濃度(モル/
e)であり、nは水ガラスのモル比である。以下本発明
を詳述する。
であり、〔SiO2〕は二酸化珪素のモル濃度(モル/
e)であり、nは水ガラスのモル比である。以下本発明
を詳述する。
本発明の最も特徴とするところは、まず酸性反応剤水溶
液を調整し、その水溶液中に水ガラスを噴出して非アル
カリ性珪酸水溶液を得、これを上記〔A〕、〔B〕、〔
C〕の条件を同時に満たすように調整した注入液を注入
することにある。
液を調整し、その水溶液中に水ガラスを噴出して非アル
カリ性珪酸水溶液を得、これを上記〔A〕、〔B〕、〔
C〕の条件を同時に満たすように調整した注入液を注入
することにある。
ここで中性領域とはPHの排水基準値、すなわち、5.
8〜8.6のPH範囲をいい、酸性領域とはそれ以下の
PH値範囲をいう。このようにして得られる非アルカ1
り性珪酸水溶液は配合時に水ガラス中の珪酸が塊状に析
出されることがなく、このため、粘性が低く、さらに、
所定時間後に水ガラス中の珪酸分の全量が完全に析出し
てゲル化し、確実に固結する。したがつて、固結強度が
大きいのみならず、・粘性が低くて細かい土粒子間に目
づまりすることがなく、浸透性に優れている。(水中固
結性にも優れている。)また、これは前述のとおり配合
時に水ガラス中の珪酸が塊状に析出しないので、充分な
水ガラス量を加えながらも、充分な流動性を・保持でき
、したがつて充分な水ガラス量を使用でき、この点から
も固結強度の増強が可能である。すでに述べたように本
発明において酸性液中に水ガラスを噴出せしめる事は非
アルカリ性珪酸水溶液を実際の注入に適用するためには
非常に重要な事である。水ガラス水溶液をはげしく攪拌
しながら酸性液中に混入してPHが1〜2以下の強酸性
水ガラス水溶液をつくりそれにアルカリ剤を加えてPH
が5〜8.5に調整した配合液を注入する方法ですでに
知られている。
8〜8.6のPH範囲をいい、酸性領域とはそれ以下の
PH値範囲をいう。このようにして得られる非アルカ1
り性珪酸水溶液は配合時に水ガラス中の珪酸が塊状に析
出されることがなく、このため、粘性が低く、さらに、
所定時間後に水ガラス中の珪酸分の全量が完全に析出し
てゲル化し、確実に固結する。したがつて、固結強度が
大きいのみならず、・粘性が低くて細かい土粒子間に目
づまりすることがなく、浸透性に優れている。(水中固
結性にも優れている。)また、これは前述のとおり配合
時に水ガラス中の珪酸が塊状に析出しないので、充分な
水ガラス量を加えながらも、充分な流動性を・保持でき
、したがつて充分な水ガラス量を使用でき、この点から
も固結強度の増強が可能である。すでに述べたように本
発明において酸性液中に水ガラスを噴出せしめる事は非
アルカリ性珪酸水溶液を実際の注入に適用するためには
非常に重要な事である。水ガラス水溶液をはげしく攪拌
しながら酸性液中に混入してPHが1〜2以下の強酸性
水ガラス水溶液をつくりそれにアルカリ剤を加えてPH
が5〜8.5に調整した配合液を注入する方法ですでに
知られている。
(特願昭50−31842)。しかしこの方法は単に攪
拌しながら酸性液中に水ガラスを混入する方法をとつて
いるため水ガラス配合量を濃くしようとする配合時に珪
酸が塊状に析出されやすい。このため混合が不完全にな
つたり、或いは水ガラスをうすくせざる得ず強度が小さ
くなる。このような方法は試験室での小型の電動ミキサ
ー中で小量配合する場合は可能であるが現場における実
施のように大量につくる場合は硫酸のような強酸性液に
水ガラス水溶液を混合攪拌すると急激な発熱を伴い配合
液中にまばらに塊状の珪酸分が析出されてしまう。本発
明はこのような問題点を酸性液に水ガラスを噴出する事
によつて解決したものてあつて、現場において大量実施
しても塊状の珪酸分を析出する事なく実施する事を可能
にする。
拌しながら酸性液中に水ガラスを混入する方法をとつて
いるため水ガラス配合量を濃くしようとする配合時に珪
酸が塊状に析出されやすい。このため混合が不完全にな
つたり、或いは水ガラスをうすくせざる得ず強度が小さ
くなる。このような方法は試験室での小型の電動ミキサ
ー中で小量配合する場合は可能であるが現場における実
施のように大量につくる場合は硫酸のような強酸性液に
水ガラス水溶液を混合攪拌すると急激な発熱を伴い配合
液中にまばらに塊状の珪酸分が析出されてしまう。本発
明はこのような問題点を酸性液に水ガラスを噴出する事
によつて解決したものてあつて、現場において大量実施
しても塊状の珪酸分を析出する事なく実施する事を可能
にする。
上述した酸性液中に水ガラスを噴出する方法としては混
合器中に酸性液が満たされるか、或いは通過している状
態にして、混合器の壁面に水ガラスの噴出口を開口せし
めて酸性液に水ガラスが噴出されるような方法をとる事
が出来る。
合器中に酸性液が満たされるか、或いは通過している状
態にして、混合器の壁面に水ガラスの噴出口を開口せし
めて酸性液に水ガラスが噴出されるような方法をとる事
が出来る。
このようにして非アルカリ性珪酸水溶液を得て上述〔A
〕〔B〕〔C〕を満たすグラウトを注入すればよい。上
記における噴出圧はたとえば1〜3kg1c71f程度
をもつてすれば現場における大量の配合液の製造に際し
ても充分な水ガラスの濃度すなわち〔SiO2〕が0.
66以上であつても塊状の珪酸分を析出する事なく配合
が可能である。しかるに〔SlO2〕が3.40以上に
なると上記方法によつても塊状の珪酸分が析出する。
〕〔B〕〔C〕を満たすグラウトを注入すればよい。上
記における噴出圧はたとえば1〜3kg1c71f程度
をもつてすれば現場における大量の配合液の製造に際し
ても充分な水ガラスの濃度すなわち〔SiO2〕が0.
66以上であつても塊状の珪酸分を析出する事なく配合
が可能である。しかるに〔SlO2〕が3.40以上に
なると上記方法によつても塊状の珪酸分が析出する。
一方注入の目的に役立つためには固結砂の強度は少なく
とも1kgIc71fを必要とし、そのためには配合液
中に含まれる水ガラスの珪酸分の濃度は〔SlO2〕〉
0.66を要するが、現場においては単に酸性液を攪拌
しながら水ガラスを加えて混合しても上述の理由により
このような濃度の配合液を塊状の珪酸分を析出する事な
くつくるのは困難である。
とも1kgIc71fを必要とし、そのためには配合液
中に含まれる水ガラスの珪酸分の濃度は〔SlO2〕〉
0.66を要するが、現場においては単に酸性液を攪拌
しながら水ガラスを加えて混合しても上述の理由により
このような濃度の配合液を塊状の珪酸分を析出する事な
くつくるのは困難である。
そしてこのよ一)な現象は水ガラスの配合量が大きくな
る程著しくなる。さらに該水溶液は長いゲル化時間をう
る事が出来、このため、ミキサー中での正確な配合が可
能になるのみならず、注入液のPHを完全に制御し得、
かつゲル化時間をも正確に設定しうる。
る程著しくなる。さらに該水溶液は長いゲル化時間をう
る事が出来、このため、ミキサー中での正確な配合が可
能になるのみならず、注入液のPHを完全に制御し得、
かつゲル化時間をも正確に設定しうる。
さらに該水溶液はそれ自体ゲル化し得る能力を有し、所
定時間後に必ずゲル化するので、地下水への逸脱が非常
に少ない。またこの配合液はそれ自体酸性値を示しても
、地下水のPH値を酸性側にする傾向が非常に少なく、
排水に関する水質基準値の範囲内、すなわち、PH=5
.8よりも中性の範囲以内に維持するという特異な性質
を有しているため、水質保全のためにきわめて有効であ
る。第1図は本発明を実施するために方法の例を示した
ものである。
定時間後に必ずゲル化するので、地下水への逸脱が非常
に少ない。またこの配合液はそれ自体酸性値を示しても
、地下水のPH値を酸性側にする傾向が非常に少なく、
排水に関する水質基準値の範囲内、すなわち、PH=5
.8よりも中性の範囲以内に維持するという特異な性質
を有しているため、水質保全のためにきわめて有効であ
る。第1図は本発明を実施するために方法の例を示した
ものである。
第1図に示す装置は非アルカリ性珪酸水溶液を調製する
ために混合機構1と、注入管機構■と輸送機構■とを備
えてなる。
ために混合機構1と、注入管機構■と輸送機構■とを備
えてなる。
注入管機構■は混合機構1からの非アルカリ性珪酸水溶
液を地盤内に注入するためのものであり、注入すべき地
盤内に設置される。輸送機構■は該非アルカリ性珪酸水
溶液を混合機構1から注入管機構■に輸送するものであ
り、混合機構1および注入管機構■の間に管路を通じて
介在される。このような輸送機構■として具体的には、
例えば注入ポンプが用いられる。このようにして、混合
機構1で調製された非アルカリ性珪酸水溶液は輸送機構
■を経て注入管機構■から地盤内に注入される。混合機
構1は材料容器1,1″,1″と、混合容器2と、供給
機構3,3″,3″と、PH検出器4と、コントローラ
5とを備えてなり、次のようにして非アルカリ性珪酸水
溶液を調製する。
液を地盤内に注入するためのものであり、注入すべき地
盤内に設置される。輸送機構■は該非アルカリ性珪酸水
溶液を混合機構1から注入管機構■に輸送するものであ
り、混合機構1および注入管機構■の間に管路を通じて
介在される。このような輸送機構■として具体的には、
例えば注入ポンプが用いられる。このようにして、混合
機構1で調製された非アルカリ性珪酸水溶液は輸送機構
■を経て注入管機構■から地盤内に注入される。混合機
構1は材料容器1,1″,1″と、混合容器2と、供給
機構3,3″,3″と、PH検出器4と、コントローラ
5とを備えてなり、次のようにして非アルカリ性珪酸水
溶液を調製する。
まず、材料容器1に水ガラスを、1″に酸性反応剤を、
1″に水をそれぞれ填充する。次いで、材料容器1″お
よび1″から、酸性反応剤および水を、それぞれ管路6
″,6″を経て、混合容器2に送入し、混合容器2内に
酸性反応剤水溶液を調製する。管路6″,6″内には供
給機構3″,3″がそれぞれ設置されており、酸性反応
剤および水はそれぞれ該供給機構の作動により、混合容
器2内に送り込まれる。該供給機構として、例えば、開
閉弁、供給ポンプ等が用いられる。続いて、該混合容器
2内の酸性反応剤水溶液中に水ガラスを添加、混合して
非アルカリ性珪酸水溶液を調製する。水ガラスは前述と
同様、材料容器1から管路6を経て、供給機構3の作動
により噴出装置7から酸性反応剤水溶液中に噴出する。
噴出装置7は混合容器2の壁面に開孔された噴出孔8を
有する装置てある。
1″に水をそれぞれ填充する。次いで、材料容器1″お
よび1″から、酸性反応剤および水を、それぞれ管路6
″,6″を経て、混合容器2に送入し、混合容器2内に
酸性反応剤水溶液を調製する。管路6″,6″内には供
給機構3″,3″がそれぞれ設置されており、酸性反応
剤および水はそれぞれ該供給機構の作動により、混合容
器2内に送り込まれる。該供給機構として、例えば、開
閉弁、供給ポンプ等が用いられる。続いて、該混合容器
2内の酸性反応剤水溶液中に水ガラスを添加、混合して
非アルカリ性珪酸水溶液を調製する。水ガラスは前述と
同様、材料容器1から管路6を経て、供給機構3の作動
により噴出装置7から酸性反応剤水溶液中に噴出する。
噴出装置7は混合容器2の壁面に開孔された噴出孔8を
有する装置てある。
噴出圧を供給機構3の調節によつて1〜3kgId程度
に定めれば、混合機を使用せずに十分に酸性反応剤水溶
液中に添加、混合される。しかしながら、混合を充分に
達成するために、攪拌翼9で高速回転してよいのはもち
ろんである。この際、混合容器2中の非アルカリ性珪酸
水溶液はPH検出器4によつて常にPH値が管理される
。
に定めれば、混合機を使用せずに十分に酸性反応剤水溶
液中に添加、混合される。しかしながら、混合を充分に
達成するために、攪拌翼9で高速回転してよいのはもち
ろんである。この際、混合容器2中の非アルカリ性珪酸
水溶液はPH検出器4によつて常にPH値が管理される
。
このPH値の変化はコントローラ5に伝達され、所定の
PH値になつた時点でコントローラ5からの指令により
、供給機構3が閉じて水ガラスの供給がノ止められ、所
望のPH値の非アルカリ性珪酸水溶液を得る。このよう
にして得た非アルカリ性珪酸水溶液は輸送機構■を経て
注入管機構から地盤内に注入される。なお、本発明は第
2図示のとおり、混合容器2中で低いPH値の酸性珪酸
水溶液を調製しておいてから、該水溶液を混合容器2に
移動し、ここで、PH調整剤の填充された材料容器ビ″
から、前述と同様、PH調整剤を噴出孔8″の有する噴
出装置7″を通じて該水溶液内に噴出し、PH検出器4
″によつてPH値を微調整してもよい。
PH値になつた時点でコントローラ5からの指令により
、供給機構3が閉じて水ガラスの供給がノ止められ、所
望のPH値の非アルカリ性珪酸水溶液を得る。このよう
にして得た非アルカリ性珪酸水溶液は輸送機構■を経て
注入管機構から地盤内に注入される。なお、本発明は第
2図示のとおり、混合容器2中で低いPH値の酸性珪酸
水溶液を調製しておいてから、該水溶液を混合容器2に
移動し、ここで、PH調整剤の填充された材料容器ビ″
から、前述と同様、PH調整剤を噴出孔8″の有する噴
出装置7″を通じて該水溶液内に噴出し、PH検出器4
″によつてPH値を微調整してもよい。
上述したように本発明者は単なる非アルカリ性水ガラス
を注入してもそれは注入目的に必要な強度や浸透性或い
は公害防止の面から好ましいものではないという考えの
もとに種々の検討の結果非アルカリ性珪酸水溶液の注入
剤としての特性は、単に水ガラスの組成、濃度、PH等
によつてそれぞれ一義的に定められるものではなく、こ
れらが総合的に関連するものである事に着目し、これら
に総合的に関連する因子を」J■工ー X=〔,IO2〕。
を注入してもそれは注入目的に必要な強度や浸透性或い
は公害防止の面から好ましいものではないという考えの
もとに種々の検討の結果非アルカリ性珪酸水溶液の注入
剤としての特性は、単に水ガラスの組成、濃度、PH等
によつてそれぞれ一義的に定められるものではなく、こ
れらが総合的に関連するものである事に着目し、これら
に総合的に関連する因子を」J■工ー X=〔,IO2〕。
と表現し、この値が1刈0−3以下、特に、1刈0−3
〜1刈0−7の範囲内にある場合、注入剤としてきわめ
てすくれた特性を発輝しうる事をみいだしたのである。
すなわち、本発明者の研究によれば、 〔H+〕 X=〔SlO2〕1の範囲が1×10−3以下、特に、
ほぼ1×10−3〜1×10−7の間にある、それ自体
ゲル化しうる非アルカリ性珪酸水溶液は注人工法として
必要とされる要件、特に地下水のPH値に対する影響、
水中固結性、固結体の恒久性などにおいて、すぐれた特
性を発輝することがわかつた。
〜1刈0−7の範囲内にある場合、注入剤としてきわめ
てすくれた特性を発輝しうる事をみいだしたのである。
すなわち、本発明者の研究によれば、 〔H+〕 X=〔SlO2〕1の範囲が1×10−3以下、特に、
ほぼ1×10−3〜1×10−7の間にある、それ自体
ゲル化しうる非アルカリ性珪酸水溶液は注人工法として
必要とされる要件、特に地下水のPH値に対する影響、
水中固結性、固結体の恒久性などにおいて、すぐれた特
性を発輝することがわかつた。
即ち、後述する実験結果から判るように:X〉1×10
−3の場合は、地下水が酸性になりやすく、又、水中固
結性などの点が劣つてくる。さらにx〈1×10−7の
場合は浸透時間が保持しにくくなり、粘性も高くなる。
このようにして、1×10−3〉1×10−7の範囲で
充分な強度、充分な浸透時間*8を保持し、水溶液か酸
性であつても、地下水のPH値変化が少なく排水基準値
の範囲内に存在し、かつ恒久性を保持しうる。表1はモ
ル比3.0の水ガラスを用いた場合のPHl〔H+〕、
〔SiO2〕に対応したXの値を表示したものである。
−3の場合は、地下水が酸性になりやすく、又、水中固
結性などの点が劣つてくる。さらにx〈1×10−7の
場合は浸透時間が保持しにくくなり、粘性も高くなる。
このようにして、1×10−3〉1×10−7の範囲で
充分な強度、充分な浸透時間*8を保持し、水溶液か酸
性であつても、地下水のPH値変化が少なく排水基準値
の範囲内に存在し、かつ恒久性を保持しうる。表1はモ
ル比3.0の水ガラスを用いた場合のPHl〔H+〕、
〔SiO2〕に対応したXの値を表示したものである。
但し、使用した水ガラスは、SlO2;29.1%(M
=60) Na2O:10.0% n:3.0 比重;1.4(20℃) 本発明者の研究によれは非アルカリ性珪酸水溶液はPH
=8.61).下、好ましくはPH=2〜7、あるいは
さらに好ましくは該PH値のほかに、X=1×10−3
以下、好ましくは1×10−7〉×〉1×10−7の条
件を同時に満たす場合、地盤注入にすぐれた特性を有す
る。
=60) Na2O:10.0% n:3.0 比重;1.4(20℃) 本発明者の研究によれは非アルカリ性珪酸水溶液はPH
=8.61).下、好ましくはPH=2〜7、あるいは
さらに好ましくは該PH値のほかに、X=1×10−3
以下、好ましくは1×10−7〉×〉1×10−7の条
件を同時に満たす場合、地盤注入にすぐれた特性を有す
る。
後述のいくつかの実験例を含む本発明者による実験結果
から、これらの結果を表1に示す。表1中太線(二重線
)て囲まれた範囲はPHが7よりも酸性側で、かつ1×
10−3〉×〉1×10−7の非アルカリ性珪酸水溶液
の範囲を示している。更に〔SlO2〕の範囲は0.6
6〜3.40であつて0.66は固結砂の一軸圧縮強度
が1kgIc71f以上をうるための下限値であり、3
.40は現場において酸性液中に水ガラスを噴出した場
合配合中に塊状の珪酸分が析出しない上限値である。
から、これらの結果を表1に示す。表1中太線(二重線
)て囲まれた範囲はPHが7よりも酸性側で、かつ1×
10−3〉×〉1×10−7の非アルカリ性珪酸水溶液
の範囲を示している。更に〔SlO2〕の範囲は0.6
6〜3.40であつて0.66は固結砂の一軸圧縮強度
が1kgIc71f以上をうるための下限値であり、3
.40は現場において酸性液中に水ガラスを噴出した場
合配合中に塊状の珪酸分が析出しない上限値である。
上述したように本発明の実施を現場て行う場合は酸性液
に水ガラスを噴出する方法によらなければならないが室
内実験では小型の電動ミキサーを用いる事によつて所定
の配合領域の配合液をつくる事が出来るのでこの方法に
よつて本発明における前述の配合領域の配合液の特性に
関する実験結果を以下に示す。
に水ガラスを噴出する方法によらなければならないが室
内実験では小型の電動ミキサーを用いる事によつて所定
の配合領域の配合液をつくる事が出来るのでこの方法に
よつて本発明における前述の配合領域の配合液の特性に
関する実験結果を以下に示す。
実験−1
酸性反応剤として濃硫酸を用いて酸性液をつくり、急速
攪拌しながらn=3の水ガラス水溶液を混入して非アル
カリ性珪酸水溶液をつくる。
攪拌しながらn=3の水ガラス水溶液を混入して非アル
カリ性珪酸水溶液をつくる。
硫酸(98%)と、水ガラス(原液)の比率と、非アル
カリ性珪酸水溶液のPH値との関係についての実験例を
示すとほS゛以下のようになる。 I7fL
?(98%)ただし、α=水ゥ、、,7.(。
カリ性珪酸水溶液のPH値との関係についての実験例を
示すとほS゛以下のようになる。 I7fL
?(98%)ただし、α=水ゥ、、,7.(。
=3.0)(重量比)このようにして、任意のPH値の
非アルカリ性珪酸水溶液をつくることが出来る。しかる
に、一般には非アルカリ性珪酸水溶液のゲル化時間は、
PHとよく対応するが、上記のαとPHの関係から明ら
かなように、PHを水ガラスと酸性反応剤の量によつて
正確に調整する事は殆んど不可能で、わずかの量の違い
によつて、PHが大幅に変動し、従つてゲル化時間が大
巾にばらつきやすい。
非アルカリ性珪酸水溶液をつくることが出来る。しかる
に、一般には非アルカリ性珪酸水溶液のゲル化時間は、
PHとよく対応するが、上記のαとPHの関係から明ら
かなように、PHを水ガラスと酸性反応剤の量によつて
正確に調整する事は殆んど不可能で、わずかの量の違い
によつて、PHが大幅に変動し、従つてゲル化時間が大
巾にばらつきやすい。
これを解決するためには、まず第一過程で水ガラスと酸
性反応剤の計量による配合を主体として、お)よそのP
H値を定める。一方、第二過程でPll調整剤を添加し
ながらPH測定器によるPH管理を主体としてゲル化時
間を管理する。このような手法が酸性珪酸水溶液のゲル
化を地盤注入に適用する事を容易にするのである。この
ような方法に従つて、以下に区分するSlO2の範囲に
おいて酸性反応剤として硫酸を用い、第一過程としてP
Hがほぼ2.5の配合液をつくつておいてから、第二過
程として重炭酸ナトリウムを用いてPH値を微量調整す
る。
性反応剤の計量による配合を主体として、お)よそのP
H値を定める。一方、第二過程でPll調整剤を添加し
ながらPH測定器によるPH管理を主体としてゲル化時
間を管理する。このような手法が酸性珪酸水溶液のゲル
化を地盤注入に適用する事を容易にするのである。この
ような方法に従つて、以下に区分するSlO2の範囲に
おいて酸性反応剤として硫酸を用い、第一過程としてP
Hがほぼ2.5の配合液をつくつておいてから、第二過
程として重炭酸ナトリウムを用いてPH値を微量調整す
る。
これによつて得た酸性珪酸水溶液を用いて山砂を固結せ
しめ、1週間後の一軸圧縮強度を測定した。PH、〔S
lO,q&i応したゲル化時間と強度の範囲を表2に示
す。
しめ、1週間後の一軸圧縮強度を測定した。PH、〔S
lO,q&i応したゲル化時間と強度の範囲を表2に示
す。
表2から、PHが5〜7の範囲ではゲル化時間が短かく
、かつ強度も低い事が判る。
、かつ強度も低い事が判る。
それに対してPHが5以下の範囲では長いゲル化時間と
高強度の領域が存在している事が判る。実験−2 本発明を実施した場合、地下水のPH値がどのように変
化するかを知るために、巾30cm1長さ1m1高さ3
0C7Iの水槽中に山砂をつめて、高さ20cmまでP
H7の水で地下水層を形成し、巾10cm、長さ30c
mの非アルカリ性珪酸水溶液て固結した山砂を上記水槽
の山砂内部の端部に埋設し、一週間後に他端部の水を採
取してPH値を測定した。
高強度の領域が存在している事が判る。実験−2 本発明を実施した場合、地下水のPH値がどのように変
化するかを知るために、巾30cm1長さ1m1高さ3
0C7Iの水槽中に山砂をつめて、高さ20cmまでP
H7の水で地下水層を形成し、巾10cm、長さ30c
mの非アルカリ性珪酸水溶液て固結した山砂を上記水槽
の山砂内部の端部に埋設し、一週間後に他端部の水を採
取してPH値を測定した。
非アルカリ性珪酸水溶液は実験1に準じて調整した。表
3から次のことがわかる。すなわち、非アルカリ性珪酸
水溶液を注入した場合、地下水は多かれ少なかれ酸性側
に移向するが、配合液の値よりは中性゛に近く、地下水
が酸性側に移向する程度は配合液のPH値の領域によつ
て大きく異なり、PH値が2以下の場合は、地下水が酸
性になる程度は大きいが配合液のPH値が2よりも大き
な場合は5以上、特に配合液のPH値が3以上の場合は
6以上のPH値を呈し、地下水の水質規制のPH値の5
月以上の値を保持しうる。ただし、PHが2以下でも、
Xが上述の範囲にある場合は地下水が酸性値を呈する程
度が低い事も判る。
3から次のことがわかる。すなわち、非アルカリ性珪酸
水溶液を注入した場合、地下水は多かれ少なかれ酸性側
に移向するが、配合液の値よりは中性゛に近く、地下水
が酸性側に移向する程度は配合液のPH値の領域によつ
て大きく異なり、PH値が2以下の場合は、地下水が酸
性になる程度は大きいが配合液のPH値が2よりも大き
な場合は5以上、特に配合液のPH値が3以上の場合は
6以上のPH値を呈し、地下水の水質規制のPH値の5
月以上の値を保持しうる。ただし、PHが2以下でも、
Xが上述の範囲にある場合は地下水が酸性値を呈する程
度が低い事も判る。
表3よりPH値が5.鳳上の分布がどこにあるかがわか
る。実験−3 実験−2に用いた水槽中の地盤中に模型注入後装置によ
り配合液200ccの注入を行つた。
る。実験−3 実験−2に用いた水槽中の地盤中に模型注入後装置によ
り配合液200ccの注入を行つた。
配合液は実験−1に準じて調整した。1週間後、固結体
の体積を測定し、地下水面下の地盤中に注入した場合、
配合液の量に対して何倍の固結土量が形成されたかを測
定した。
の体積を測定し、地下水面下の地盤中に注入した場合、
配合液の量に対して何倍の固結土量が形成されたかを測
定した。
この結果を表4に示す。
表4から、X<10−3の範囲がすぐれた固結率をうる
ことがわかる。
ことがわかる。
表4より地下水面下の地盤中に注入した場合、固結率α
が2.5以上の分布がどこにあるかがわかる。
が2.5以上の分布がどこにあるかがわかる。
実験−4
実験−1に示す方法に準じて非アルカリ性珪酸水溶液を
調整し、モールド中に山砂をつめて手押しポンプで注入
して得た供試体を用いて、固結砂の経時的な一軸圧縮強
度を測定した。
調整し、モールド中に山砂をつめて手押しポンプで注入
して得た供試体を用いて、固結砂の経時的な一軸圧縮強
度を測定した。
各供試体に用いた非アルカリ性珪酸水溶液の処方と、初
期粘度と、一軸圧縮強度を表51〜5に示す。
期粘度と、一軸圧縮強度を表51〜5に示す。
参考として、反応剤として硫酸を用いたアルカリ領域に
おける配合液の例を表56〜[相]に示す。
おける配合液の例を表56〜[相]に示す。
表5より、本発明にかかる水溶液は粘度が低く、かつ、
経時的強度が増加し、恒久性がきわめてすぐれているこ
とがわかる。本発明における酸性反応剤は硫酸、塩酸、
硝酸、リン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、コハク酸、等の
有機酸;塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸
1カルシウム、リン酸1ナトリウム、硫酸水素ナトリウ
ム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等の酸性塩:
エステル、アミド類、グリオキザール等のアルデヒド、
等のようにアルカリの存在のもとに加水分解して酸基を
生する物質;炭酸ガスのように水溶液が酸性を呈する物
質等であるが、これらに限定するものではない。
経時的強度が増加し、恒久性がきわめてすぐれているこ
とがわかる。本発明における酸性反応剤は硫酸、塩酸、
硝酸、リン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、コハク酸、等の
有機酸;塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸
1カルシウム、リン酸1ナトリウム、硫酸水素ナトリウ
ム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等の酸性塩:
エステル、アミド類、グリオキザール等のアルデヒド、
等のようにアルカリの存在のもとに加水分解して酸基を
生する物質;炭酸ガスのように水溶液が酸性を呈する物
質等であるが、これらに限定するものではない。
しかしながら、強酸が最も経済的である。PH調整剤と
しては、酸性やアルカリ性を呈する化合物を用いる事が
出来る。
しては、酸性やアルカリ性を呈する化合物を用いる事が
出来る。
酸性を呈する化合物としては、上述の例に示す酸の他、
非アルカリ性珪酸水溶液等が用いられるが、PHの微量
調整のためには例えばリン酸、のような弱酸や、リン酸
1ナトリウムや硫酸水素ナトリウムのような酸性塩、非
アルカリ性珪酸水溶液が適している。アルカリ性を呈す
る化合物としては、苛性ソーダや、消石灰等のアルカリ
炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸2ナトリウ
ム、アルミン酸ナトリウム等の塩基性塩、酸化マグネシ
ウムや酸化カルシウム等、その水溶液がアルカリ性を呈
する酸化物、その他水ガラス等水溶液がアルカリ性を呈
する化合物等の例をあげる事が出来るが、これらに限定
されない事はもちろんである。PHの微量調整のために
は、以上のうち特に重炭酸ナトリウムやリン酸2ナトリ
ウムのように弱アルカリ性を呈する化合物や水ガラス水
溶液が適している。
非アルカリ性珪酸水溶液等が用いられるが、PHの微量
調整のためには例えばリン酸、のような弱酸や、リン酸
1ナトリウムや硫酸水素ナトリウムのような酸性塩、非
アルカリ性珪酸水溶液が適している。アルカリ性を呈す
る化合物としては、苛性ソーダや、消石灰等のアルカリ
炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸2ナトリウ
ム、アルミン酸ナトリウム等の塩基性塩、酸化マグネシ
ウムや酸化カルシウム等、その水溶液がアルカリ性を呈
する酸化物、その他水ガラス等水溶液がアルカリ性を呈
する化合物等の例をあげる事が出来るが、これらに限定
されない事はもちろんである。PHの微量調整のために
は、以上のうち特に重炭酸ナトリウムやリン酸2ナトリ
ウムのように弱アルカリ性を呈する化合物や水ガラス水
溶液が適している。
本発明は強度増強剤あるいはゲル化時間調整剤として任
意の化合物を加える事が出来る。
意の化合物を加える事が出来る。
たとえば、塩化物、塩素酸塩、硫酸塩、アルミン酸塩、
炭酸塩、重炭酸塩、重硫酸塩、重亜硫酸塩、珪弗−酸塩
、珪酸塩、リン酸塩、リン酸水素塩、ピロリン酸塩、重
クロム酸塩、過マンガン酸塩等の無機塩、任意の有機塩
、アルコール類、その他金属酸化物、等であるが、これ
らの例に制限されないのは勿論である。又、本発明にお
ける水ガラスとしては、モル比n(SlO2/M2O)
:1.5〜5.0の任意の液状水ガラスを用いる。
炭酸塩、重炭酸塩、重硫酸塩、重亜硫酸塩、珪弗−酸塩
、珪酸塩、リン酸塩、リン酸水素塩、ピロリン酸塩、重
クロム酸塩、過マンガン酸塩等の無機塩、任意の有機塩
、アルコール類、その他金属酸化物、等であるが、これ
らの例に制限されないのは勿論である。又、本発明にお
ける水ガラスとしては、モル比n(SlO2/M2O)
:1.5〜5.0の任意の液状水ガラスを用いる。
なお、上記配合液にベントナイトその他任意の粘土を任
意の割合て混合して用いる事も出来るの!はもちろんて
ある。
意の割合て混合して用いる事も出来るの!はもちろんて
ある。
本発明による注入は、ミキサー中で所定のPH値になる
よう正確に配合して注入するが、勿論2台のポンプを用
いて、A液として任意の非アルカリ性珪酸水溶液あるい
はそれにPH調整剤や強度増強剤を加えた水溶液を用意
し、B液としてPH調整剤の水溶液を用意してA−B両
液合流して所定のPH値をうるように注入する事も出来
る。
よう正確に配合して注入するが、勿論2台のポンプを用
いて、A液として任意の非アルカリ性珪酸水溶液あるい
はそれにPH調整剤や強度増強剤を加えた水溶液を用意
し、B液としてPH調整剤の水溶液を用意してA−B両
液合流して所定のPH値をうるように注入する事も出来
る。
(この方法はゲル化時間の短い非アルカリ性珪酸水溶液
の注入に適している。)実施例1 東京部内の細砂地盤の地下水面下の土層において試験注
入を行つた。
の注入に適している。)実施例1 東京部内の細砂地盤の地下水面下の土層において試験注
入を行つた。
注入液は第1図の装置を用“いて調整し、酸性反応剤と
して硫酸を用い、〔SlO2〕=2.04とし、まず、
PH=ー2.4(α=0.16)の非アルカリ性珪酸水
溶液をつくつてから、PH調整剤として重炭酸ソーダを
用いてPH=3.2(ゲル化時間約6紛X=7.4×1
0−5)になるように、ミキサー中にて正確に調整して
この配合液を3000eに注入した。注入前、中、後に
おいて注入地点から5wt,離れた検査孔から地下水を
採取してPHを測定した。PH測定結果は以下の通りで
あつた。現場透水試験結果は注入前にk=6.8刈0−
3cmIsecであつたものが、注入後はk=8.3×
10−6c!NISecを示した。又、注入完了後1週
間経たのち掘削したところ、注入管を中心に直径2.5
w1,固結し、かつ、ほぼ10dの固結土量が得られた
。又、固結採取試料の供試体はQU=12.5k91c
71fの一軸圧縮強度を示した。
して硫酸を用い、〔SlO2〕=2.04とし、まず、
PH=ー2.4(α=0.16)の非アルカリ性珪酸水
溶液をつくつてから、PH調整剤として重炭酸ソーダを
用いてPH=3.2(ゲル化時間約6紛X=7.4×1
0−5)になるように、ミキサー中にて正確に調整して
この配合液を3000eに注入した。注入前、中、後に
おいて注入地点から5wt,離れた検査孔から地下水を
採取してPHを測定した。PH測定結果は以下の通りで
あつた。現場透水試験結果は注入前にk=6.8刈0−
3cmIsecであつたものが、注入後はk=8.3×
10−6c!NISecを示した。又、注入完了後1週
間経たのち掘削したところ、注入管を中心に直径2.5
w1,固結し、かつ、ほぼ10dの固結土量が得られた
。又、固結採取試料の供試体はQU=12.5k91c
71fの一軸圧縮強度を示した。
第1図および第2図はいずれも本発明装置の具体例を示
す。 1・・・・・・混合機構、■・・・・・・輸送機構、■
・・・・・・注入管機構、1,1゛,1″・・・・・・
材料容器、2・・・・・・混合容器、3,3″,3″・
・・・・供給機構、4・・・・・・PH検出器、5・・
・・・・コントローラ、6,65,6″・・・・・・管
路、7,7″・・・・・・噴出装置、8,8″・・・・
・・噴出孔、9・・・・・・攪拌翼。
す。 1・・・・・・混合機構、■・・・・・・輸送機構、■
・・・・・・注入管機構、1,1゛,1″・・・・・・
材料容器、2・・・・・・混合容器、3,3″,3″・
・・・・供給機構、4・・・・・・PH検出器、5・・
・・・・コントローラ、6,65,6″・・・・・・管
路、7,7″・・・・・・噴出装置、8,8″・・・・
・・噴出孔、9・・・・・・攪拌翼。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 軟弱あるいは漏水地盤に水ガラス系グラウト配合液
を注入して該地盤を固結あるいは止水する地盤注入工法
において、前記グラウト配合液が混合容器中に酸性反応
剤水溶液を供給し、かつ前記混合容器の壁面から水ガラ
ス水溶液を前記混合容器中の酸性反応剤中に噴出して水
ガラス中のアルカリを除去して得られる非アルカリ性珪
酸水溶液であつて、次の〔A〕、〔B〕および〔C〕を
同時に満たすものである地盤注入工法。 〔A〕pH値が酸性ないしは中性領域の任意の値である
こと。 〔B〕〔H^+〕/〔SiO_2〕nの値が1×10^
−^3以下であること。 〔C〕〔SiO_2〕が0.66乃至3.40であるこ
と。 ただし、〔H^+〕は水素イオンのモル濃度(モル/l
)であり、〔SiO_2〕は二酸化珪素のモル濃度(モ
ル/l)であり、nは水ガラスのモル比である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52058261A JPS6057476B2 (ja) | 1977-05-20 | 1977-05-20 | 地盤注入工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52058261A JPS6057476B2 (ja) | 1977-05-20 | 1977-05-20 | 地盤注入工法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15561681A Division JPS5794082A (en) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | Grouting technique |
| JP56155617A Division JPS5794083A (en) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | Grouting technique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53144114A JPS53144114A (en) | 1978-12-15 |
| JPS6057476B2 true JPS6057476B2 (ja) | 1985-12-14 |
Family
ID=13079204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52058261A Expired JPS6057476B2 (ja) | 1977-05-20 | 1977-05-20 | 地盤注入工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057476B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022001701A (ja) * | 2020-06-19 | 2022-01-06 | 大成建設株式会社 | 薬液製造方法及び薬液製造システム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57164187A (en) * | 1982-03-01 | 1982-10-08 | Kyokado Eng Co Ltd | Grouting by use of aqueous non-alkaline silicate solution |
| JPS59124985A (ja) * | 1982-12-31 | 1984-07-19 | Kyokado Eng Co Ltd | 地盤注入工法 |
| JPS6021811A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-04 | Nippon Kensetsu Kikai Shoji Kk | シリカゾルの製造方法 |
| JP2005320410A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 地盤安定用薬液 |
-
1977
- 1977-05-20 JP JP52058261A patent/JPS6057476B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022001701A (ja) * | 2020-06-19 | 2022-01-06 | 大成建設株式会社 | 薬液製造方法及び薬液製造システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53144114A (en) | 1978-12-15 |
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