JPS61174293A - シリカゾル系薬液注入工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟弱地盤特に砂質土を対象にした地盤の止水
や強化を目的とする薬液の注入工法に関し、より詳細に
は、シリカゾル系薬液を主剤としこれに酢酸ソーダを加
えて中性−酸性領域でゲル化させることを特徴とするシ
リカゾル系薬液を用いる注入工法に関する。

溶液型水ガラス系注入薬液を用いる薬液注入工法は、水
ガラスに直接硬化剤を添加してアルカリ性又は中性−酸
性領域（非アルカリ性領域）でゲル化させる方法（直接
法）と、水ガラスを酸性液材で処理して強酸性のシリカ
ゾルを製造しこの強酸性のシリカゾルにアルカリ反応剤
を加えて中性−酸性領域でゲル化させる方法（間接法）
とに大別できる途、後者の方法で用いる注入薬液をシリ
カゾル系薬液と呼んでおり、本発明はこのシリカゾル系
薬液を使用する工法である。

シリカゾル系薬液は反応性が高く、活性化されているた
め固結性、止水性も優れており、固結強度及び耐久性等
の特性も直接法によりアルカリ領域でゲル化させた場合
と比較して格段に優れている。このため、シリカゾル系
薬液は開発後日が浅いにも拘′らず広く使用され多くの
実績をあげている。

然し乍ら、シリカゾル系薬液は、注入薬液の工法上の重
要な性質であるゲル化時間（以下、ゲルタイムという）
の調整が困難であるという欠点をもつ。この欠点は、次
のような理由に拠るものと考えられる。

（１）　　　強酸性のシリカゾルは可使時間（シリカゾ
ル調製後放置してゲル化するまでの時間、通常は常温で
約−日以内）が短いために、施工現場で水ガラスと酸性
液材とを混合して調製するが、所望する一定のｐＨ値を
持つシリカゾルをつくることは非常に困難である。

（２）　　　厳密な工程管理を行なって所望する一定の
ｐＨ値を持つシリカゾルを調製したとしても微量のアル
カリの混入により薬液のｐ　Ｈ値が大きく変動するため
一定のゲルタイムを得ることが難しい。

添付の図面中、第１図に薬液のｐＨ値値とゲルタイムの
関係を示す。第１図の曲線の左右の両端部を見ればわか
るように、ゲルタイムの長い部分ではゲルタイムが長く
なるにつれてｐＨの少しの変化でゲルタイムが大きく変
動する。

従って、現在のところ実地に応用されているのは、中性
−酸性領域（ｐｉ４３〜８前後）の内でもｐＨ値が多少
変化してもゲルタイムの変動がそれほど大きくないｐＨ
７〜８前後の範囲、ゲルタイムで言えば１分程度以下の
瞬結性薬液としての応用が最も多い。

これに対しｐＨ値が小さくなるにしたがって＝３− ゲルタイムが非常に長くなるため、ゲルタイムを所定の
時間に調整することが著しく困難になる。

即ち、強酸性シリカゾルに水溶性アルカリ剤等のアルカ
リ反応剤を添加することによりゲルタイム（ｐＨ値）を
調整するわけであるが、微量の水溶性アルカリ剤の添加
によりｐＨ値が大きく変化し、ゲルタイムも大きく変化
するからである。従来技術では、アルカリ剤として、水
ガラス液、重曹、炭酸ソーダ等のアルカリ剤が用いられ
ており、なかでも水ガラスを用いることが多いが、ゲル
タイムは１分以下の瞬結性の薬液として用いることが殆
どであり、」１分以上のゲルタイムを持つ薬液として用
いるとｐＨの管理が困難となり、所望するゲルタイムが
得られ難いことは、上述のとうりである。

」１記の欠点を克服するために、本発明者は水溶性のア
ルカリ剤の代りに、強酸性の水ガラス水溶液には溶解し
ないが酸とは反応する炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ムの微粉末を用いる方法を発明し、これについては先に
特許７Ｊ５願（特願昭５３−６６３１０号）した。この
先願発明によれば、難溶性の炭酸塩類微粉末を用いるこ
とにより、水溶性のアルカリ剤を用いた場合と比べてゲ
ルタイムは比較的制御しやすくなり長いゲルタイムをと
ることもできるようになるけれども、それでも現場の条
件を考慮すると２〜１０分程度が限度であり１０分以上
のゲルタイムの調整は非常に難しい。又、炭酸カルシウ
ムは、粉末状であり溶液状のゲル化剤に比較すると管理
が難しい欠点がある。

本発明は、以上のような強酸性シリカゾルに加える従来
法のゲル化剤の欠点を取り除いた施工性の良い溶液性で
且つゲルタイムの調整が非常に容易な新規なゲル化剤を
提案するものである。

即ち。本発明においては、ゲル化剤として酢酸ソーダを
使用する。酢酸ソーダは水溶液状態でのｐＨ値が約８．
５であり、言わば微アルカリ剤と呼ぶべき性質を持つ。

このため、シリカゾル系の薬液の開発以来既に１０年近
くの年月が経過しているにもかかわらず、強酸性シリカ
ゾルのゲル化剤として酢酸ソーダを使用することは当業
界において全く考慮されることはなかった。

強酸性シリカゾルのゲル化剤として従来から使用されて
きた弱アルカリ性のゲル化剤としては重炭酸ナトリウム
（以下、重曹という；　ＮａＨＣＯ，；水溶液のｐＨ＝
約８．２）があるが、重曹のゲル化剤としての機能は本
発明で使用する酢酸ソーダの機能とは全く異なることが
本発明者の研究により明らかになった。従って、ゲルタ
イムの調整等についても重曹を用いた場合と本発明によ
り酢酸ソーダを用いた場合とでは大きな相違がある。

本発明で用いる酢酸ソーダは微アルカリ剤であるため、
ゲルタイムが１分以下の瞬結性注入薬液用のゲル化剤と
しては使用できない。これに対し、酢酸ソーダとほぼ同
程度のＰＩ（値を示すにも拘らず重曹はゲルタイムが１
分以下の瞬結性注入薬液用のゲル化剤としても使用でき
る。

本発明方法は、ゲル化剤として酢酸ソーダを使用し、ゲ
ルタイムが１分以上、好ましくは５分から３００分程で
あり、薬液のゲルタイムの調整が極めて容易な薬液注入
工法を提供しようとする−６＝ ものである。

本発明において使用する強酸性シリカゾル液は、水ガラ
スを酸性液材で処理して調製する。そのための方法とし
ては、酸性液材水溶液に水ガラスを噴射注入する方法や
稀釈した水ガラス水溶液を強く攪はんしつつ酸性液材を
噴射注入する方法があるが、何れの方法を採用してもよ
い。

また、本発明において使用する強酸性シリカゾル液のｐ
Ｈ値は、シリカゾル濃度、周囲温度、製造方法等により
異なるが、通常はＰ１１１〜３、好ましくは１１１１〜
２前後のものを使用する。

強酸性シリカゾル液の原料となる水ガラスは、流動性を
有し注入可能でシリカゾル形成能を持つものであれば特
に制約は受けないが、この種の最も一般的な材料として
は珪酸ソーダ系でモル比が３以上のものが好ましい。珪
酸ソーダ系の水ガラスはＪ　Ｉ　Ｓ規格に規定されてお
り、本発明においてはＪＩＳ規格の何れの水ガラスを用
いてもよい゛が、モル比の高いＪＩＳａ号品以上品以上
ラスを用いるのが好ましい。

強酸性シリカゾル液の調製のために用いる酸性液材とし
ては、強酸性を示す酸又はその塩類であれば何を用いて
もよいが、最も好ましい酸性液材の例としては硫酸及び
重硫酸ソーダを挙げることができる。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳しく
説明する。

以下の実施例及び比較例において用いた水ガラス原液は
Ｎａ２Ｏ：　６．２％、　５ｉｎ２：　２３．９％、比
重３２ボーメ、モル比４．０の水ガラス；　ゲル化剤と
しては試薬１級品相当の酢酸ナトリウムを用いた。

又、比較する従来法のゲル化剤としては、本発明で使用
する酢酸ソーダに最も似たものとして重曹（試薬１級和
尚品を使用）を選んだ。

強酸性シリカゾルの調製 前記水ガラス原液４５０　’ｃｃと水５５０　ｃｃとを
混合して水ガラス水溶液をつくり、これに７５％工業用
硫酸５５　ｃｃをを混合・攪はんしてＰＨ２，１の強酸
性シリカゾルを調製した。

ゲル化剤液（酢酸ソーダ液）の調製 試薬１級品の酢酸すｌ−リウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ　・
３ｔｌ、、　０）１．００ｇに水を加えて３５０　ｃｃ
としｐＨ８，５の酢酸ナトリウム水溶液を得た。

アルカリ剤液の調設 比較例で使用するゲル化剤として、試薬１級品のの重炭
酸ナトリウム４０　ｇに水を加えて５００ｃｃとした。

実施例１〜６及び比較例１〜８ 上記の強酸性シリカゾル、ゲル化剤液、アルカリ剤液を
用いて次に表−１として一括して示す配合で注入薬液を
調製して実験に供した。

結果を表−１にまとめ、これらの結果に基づいて、ゲル
化剤液又はアルカリ剤液の添加旦に対するゲルタイムの
変動をグラフ化して第２図に示す。尚、ゲルタイムは液
温２０℃〜２３℃で測定した。

（以下、余白） 表−１ 本発明と従来法のゲルタイムの管理の難易度の判定のた
めの尺度として次のような判定基準を用いた。

可定飯呈：　　ゲル化剤量によるゲルタイムの変動（ｉ
）　　ゲルタイムが比較的短い（５分〜１０分）場合に
は、ゲルタイム（Ｇ、Ｔ、）の変動度は以下の式で表す
ことができる。

（ｉｉ）　　ゲルタイムが比較的長い（１０分〜２０分
）場合には、ゲルタイム（Ｇ、Ｔ、）の変動度は以下の
式で表すことができる。

さて、ゲル化剤として酢酸ソーダを用いた場合及び重曹
を用いた場合について、ゲルタイムの管理の難易度につ
いて判定してみよう。

（Ｉ）　　ゲルタイム（Ｇ、Ｔ、）５〜１０　　の場合
酢酸ソーダ使用時のゲルタイム管理の難易度：（３０，
０−１５，０）／１５．０　＝　１．０重曹使用時のゲ
ルタイム管理の難易度：（８，１−７，０）／７．０　
＝　６．４（ｎ）　　ゲルタイム（Ｇ、Ｔ、１０〜２０
分の場合酢酸ソーダ使用時のゲルタイム管理の難易度：
（１５，０−８，０）／８．０　＝　０．８８重曹使用
時のゲルタイム管理の難易度：（７，０−６，８）／６
．８　＝　０．０２９上記の（Ｉ）及び（ＩＩ）の計算
結果に基いて、ゲルタイムの調整の難易度を以下の表−
２にまとめる。

表−２＝　ゲルタイムの調整の難易度 表−２に数値化して示すように、本発明方法によりゲル
化剤として酢酸ソーダを使用した場合には、ゲルタイム
の管理が著しく容易になる（数値化すると６倍から２９
倍もの容易化度で示される）。このことは、第２図実施
例の曲線の傾きと比較例の曲線の傾きとを比較しても一
目瞭然である。

以上に述べたところから明らかなように、本発明は、ゲ
ル化剤として酢酸ソーダを使用することにより、シリカ
ゾル系の主剤を用いて中性−酸性領域でゲル化させ固結
させる薬液注入工法の最大の問題点であったゲルタイム
の管理の困難性を克服できる方法を提供するものであり
、施工上極めて実用価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来法において、水ガラスにアルカリ剤を添
加した場合におけるゲルタイムの変動を示すグラフであ
る。 第２図は、本発明の実施例及び比較例におけるゲル化剤
の添加量とゲルタイムの変動との関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水ガラスを酸性液材で処理した強酸性シリカゾル液を主
   剤とし、これに酢酸ソーダを加えて、中性−酸性領域で
   ゲル化させることを特徴とするシリカゾル系薬液の注入
   工法。