JPS6128607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高アルカリ性の水ガラス液と酸性液
材とから酸性水ガラス液を製造する方法及びそれ
に用いる混合装置に係る。

一般に市販されている水ガラス液は、製造上及
び貯蔵安定性の点から高アルカリ性（PH12前後）
である。従来技術によれば、この高アルカリ性水
ガラスに酸性液材を添加・混合して水ガラス液の
PHを11前後に調整して地中に注入し固結させるこ
とにより、地盤の改良が行なわれてきた。然し乍
ら、高アルカリ性の水ガラスを地中に注入し固結
させると長期間にわたつてアルカリが溶出し続
け、その結果地下水を汚染し環境が破壊される惧
れがあることが明らかになつた。

上記のアルカリ汚染の問題を解決するため中性
−酸性領域における水ガラスのゲル化乃至固結を
利用する地盤改良工法が開発されている。本発明
は、中性−酸性領域における水ガラスのゲル化反
応を利用する注入薬液の材料となる強酸性水ガラ
ス液の製造方法及び製造装置を提供せんとするも
のである。

ここで、酸性液材を加えて水ガラス液のPHを変
化させた場合の水ガラスの挙動について簡単に説
明する。

前述の如く、酸性液材添加前の約11.5乃至12の
PH値を有する水ガラス液はゲル化を起こさず長期
間安定な液状で保持できる。水ガラス液に混入す
る酸性液材の量を増加させてゆくと混合液のPHが
下がり、水ガラス成分がゲル化するようになる。
混合液のPH値が約10乃至11になると水ガラスは１
分乃至５分でゲル化する。従来技術の薬液注入工
法においては水ガラスをこの領域（即ち高アルカ
リ領域）で固結させていた。

さて、混合液のPHを更に下げるとPH９乃至８に
おいて水ガラスは瞬結に近い時間内にゲル化する
状態になる。この瞬結に近いゲルタイムを持つ液
のPH値は、用いた酸性液材の種類によつて異な
り、例えば硫酸又は塩酸を用いたときには約８、
酸性液材として燐酸を用いたときには約９であ
る。本明細書においては、水ガラスが瞬結に近い
状態でゲル化するPH値（以下、「臨界PH値」と呼
ぶ）よりもアルカリ性の領域をアルカリ領域、そ
れより酸性側の領域を中性−酸性領域と呼ぶこと
にする。従つて、本明細書における中性−酸性領
域とは通常用いられる定義とは少し異なることに
注意されたい。

又、一般に市販され使用されている高アルカリ
性の水ガラス液を単に「水ガラス液」と、臨界PH
値より酸性側（通常の定義による弱アルカリ性の
ものを含む）の水ガラスを「酸性水ガラス液」と
呼ぶことにする。

さて、更に酸性液材の量を増加して、更に混合
液のPHを下げてゆくと、混合液のゲルタイムは漸
次長くなり、中性−酸性領域内においても現場で
の注入操作に適するゲルタイムを有する混合液と
なる。

然し乍ら、最初は高アルカリ性である水ガラス
液を中性−酸性領域に移行させるためには特別の
工夫を有する。水ガラス液は粘度が高く、上述の
ように臨界PH値付近を極めて短時間で越えさせる
ことが難しい。例えば、水で稀釈して適切な濃度
に調整した酸を水ガラス液に注いだ場合には、白
色粉状の沈澱が生じ液が白濁する。これは酸の注
入場所付近において水ガラスが部分的にゲル化す
るためであると考えられる。即ち、水ガラス液に
酸性液材を注入する方法によつては均一な酸性水
ガラス液を調整することができないことがわかつ
た。

従つて、酸性液材を強く撹拌しながら、これに
水ガラス液を注入して瞬間的に臨界PH領域を通過
させる必要がある。又、水ガラス液を稀釈して粘
度を下げることが望ましく硫酸のような粘度の高
い酸性液材を用いるときには酸性液材も稀釈して
用いることが好ましい。

単に、酸性液材を強く撹拌するだけで混合槽の
上部から底部まで全体にわたつて均一に酸性液材
と水ガラスの混合を行なうためには高速度で回転
する高能率の撹拌装置が必要になる。しかし、実
際の注入工事の現場では一度に大量の（例えば
200〜1000）酸性水ガラスを製造しなければな
らず大規模で高価な装置が必要になる。このよう
に大規模な高速度で回転する高能率の撹拌装置は
入手も困難であり運搬や設置に多大の労力及び時
間を要する。

本発明は、酸性液材に水ガラスを加えたときに
生じる可能性のある白色沈殿や局部的なゲルの析
出を防止し、完全に溶液状で均一且つ透明な酸性
水ガラス液を製造する実施が容易な方法及び装置
を提供するものである。即ち、本発明によれば、
酸性液材に水ガラスを噴射注入して酸と水ガラス
の接触表面積を出来るだけ大きくすることにより
大規模な高速度回転の撹拌装置を必要とせずに容
易に大量の酸性水ガラス液を製造することができ
る。勿論、水ガラスの噴射注入と同時に酸性液材
を撹拌して更に良好な混合を図ることもできる。

本発明は、注入工事現場において白濁や局部的
なゲル化を来たすことなく、確実に酸性又は強酸
性の水ガラス液を製造する方法及びこれに用いる
製造装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、耐酸性のライニングを施した
混合槽内にできるだけ強い酸性液材を入れ、酸性
液材を撹拌しながらこれに微小滴又は細流状で水
ガラス液を噴射注入することを特徴とする。本発
明方法を用いれば、白色沈澱や局部的なゲル化部
分を生じることなく、完全な溶液状で均一且つ透
明な酸性水ガラス液を得ることができる。

以下に本発明の実施に用いる装置を模式的に示
す添付の図面を参照しつつ、本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。

混合槽１に水82を入れ、この水中に撹拌器の
撹拌翼２を投入した。水を撹拌し乍ら工業用の75
％硫酸３を徐々に混合して酸性液材となる均一
な稀硫酸を得た。

内径約2.54cm（１インチ）のステンレス製パイ
プの先端を閉鎖し、先端の近傍の管壁部に直径約
２mmの複数の小孔部４を設けた注入管３を柔軟な
管５を介して圧入ポンプ６の出口側に接続した。
ポンプの吸入側は高アルカリ性の水ガラスを入れ
たアルカリ性水ガラス液貯槽（図示せず）に接続
した。

混合槽中の酸性液材を強く撹拌しながら、圧入
ポンプ６を始動させて注入管３の小孔部４を通つ
て高圧で水ガラス液15を噴射注入してPH約2.0
の均一で透明な酸性水ガラス液（シリカゾル液）
100を得た。

上記の実施例においては、注入管の先端部の近
傍の全周壁上にほぼ等しい間隔をあけて噴射口部
を10個所に設けてあり、液の撹拌は撹拌翼２の高
速回転を利用している。

然し乍ら、噴射口部となる小孔部は、管の片側
にだけ設けるか、或いは管壁部に設けるかわりに
管の先端部に設けて、噴射注入される水ガラス液
に方向性を与えて高圧で注入される水ガラス液に
よつて液の撹拌を行なうこともできる。

又、添付の図面は本発明の原理を模式的にわか
り易く示すために、撹拌装置、噴射注入部材とも
に簡単な投入式の形で示してあるが、撹拌装置、
噴射注入部材を混合槽に取りつけ、噴射注入部材
の噴射ノズル部分を上下方向に移動自在に且つ旋
回自在に混合槽の側壁に取りつけた混合装置を用
いると便宜である。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明方法の実施に用いる混合装
置の原理を模式的に示す説明図である。 １……混合槽、２……撹拌翼、３……注入管、
４……小孔部（ノズル）、５……柔軟な管、６…
…圧入ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水ガラスを中性−酸性領域で固結させる地盤
   注入薬液に用いる酸性水ガラス液の製造方法であ
   つて、混合槽内に酸性液材を入れ、この中に強ア
   ルカリ性水ガラス液を激しく噴射注入することに
   より撹拌・混合を行なうことを特徴とする酸性水
   ガラス液の製造方法。 ２ 酸性水ガラス液を製造するために用いる装置
   であつて、耐酸性内張りを施した混合槽と、該混
   合槽の内側壁に上下方向に移動自在に且つ旋回自
   在に取り付けられ一つ又は複数の噴射ノズルを設
   けた噴射注入部材と、前記噴射注入部材に接続さ
   れた加圧装置と、前記加圧装置に接続されている
   アルカリ性水ガラス液貯槽とから成ることを特徴
   とする装置。