JP2742173B2 - 薬液の調製方法 - Google Patents
薬液の調製方法Info
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- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤への土質安定
注入等に供する薬液（以下、単に薬液ともいう）の調
製、詳しくは調合水として海水を用いることを可能にし
た薬液の調製方法に関する。
注入等に供する薬液（以下、単に薬液ともいう）の調
製、詳しくは調合水として海水を用いることを可能にし
た薬液の調製方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】従来、軟弱地盤の止水や
強化を目的とした薬液注入工法において、水ガラスなど
のアルカリ金属珪酸塩（以下、単に水ガラスという）を
主剤とする薬液の調合水としては、一般にほとんど電解
質イオンを含まない水、例えば水道水、河川水、湖水、
地下水などの清水を用いて、水ガラスを均一に溶解した
溶液が調製されている。しかしながら、清水の入手が困
難である海に隣接した所や、海上での工事現場において
は、わざわざ遠方から清水を運んだりするため、準備工
で手間取ったり、また経済的にも割高になるなどの問題
があった。
強化を目的とした薬液注入工法において、水ガラスなど
のアルカリ金属珪酸塩（以下、単に水ガラスという）を
主剤とする薬液の調合水としては、一般にほとんど電解
質イオンを含まない水、例えば水道水、河川水、湖水、
地下水などの清水を用いて、水ガラスを均一に溶解した
溶液が調製されている。しかしながら、清水の入手が困
難である海に隣接した所や、海上での工事現場において
は、わざわざ遠方から清水を運んだりするため、準備工
で手間取ったり、また経済的にも割高になるなどの問題
があった。
【０００３】一方、特開昭55-12105号によれば、水ガラ
ス系薬液の調合水として海水を使用することにより、海
水中の金属イオンが薬液のゲル化作用に有効に寄与する
ため、溶液型無機系グラウトにおけるゲル化剤の使用量
を少なくすることができる。また、溶液型有機系グラウ
トにおいては、ゲルタイムを短縮できる薬液が提案され
ている。しかしながら、この特許の方法によって水ガラ
ス系薬液の調合水として海水を使用した場合には、下記
するような問題が生ずるため実用化されていない状況に
ある。
ス系薬液の調合水として海水を使用することにより、海
水中の金属イオンが薬液のゲル化作用に有効に寄与する
ため、溶液型無機系グラウトにおけるゲル化剤の使用量
を少なくすることができる。また、溶液型有機系グラウ
トにおいては、ゲルタイムを短縮できる薬液が提案され
ている。しかしながら、この特許の方法によって水ガラ
ス系薬液の調合水として海水を使用した場合には、下記
するような問題が生ずるため実用化されていない状況に
ある。
【０００４】即ち、水ガラスに海水を通常手段により加
えて所定濃度の水ガラス溶液（Ａ液）を調製する場合
は、該水ガラスの一部が瞬間的に綿状の不均一な珪酸塩
ゲル（高分子量の物質）を形成して白濁状に沈澱し、均
一な溶液が得られない。そのため、このような白濁状の
沈澱物を含む水ガラス系溶液（Ａ液）と無機系ゲル化剤
溶液（Ｂ液）とを、二重管で別々に地盤中に送入して、
該管の先端部において混合した溶液型薬液は、主に対象
とする砂質土中においても、土粒子中の間隙に均質な浸
透が達成されず、ひいては砂質土に所望の固結強度が得
られない結果を招く。また、海水によるセメント系の懸
濁液（Ｂ液）に水ガラスを通常手段で海水調合した溶液
（Ａ液）を加えた懸濁型薬液においても、同様に珪酸塩
ゲルを析出、沈澱するため、水ガラス系薬液として特有
の性質であるセメントの早期強度（１日程度以下）の発
現が著しく阻害されるため、実用的に不適なグラウトと
なる。即ち、セメントは、水ガラスにより早期に強度発
現する作用効果を有するが、海水の存在によりセメント
よりも先に瞬時に水ガラスと海水とが反応して珪酸塩ゲ
ルを析出するため、セメントの早期強度が発現されな
い。
えて所定濃度の水ガラス溶液（Ａ液）を調製する場合
は、該水ガラスの一部が瞬間的に綿状の不均一な珪酸塩
ゲル（高分子量の物質）を形成して白濁状に沈澱し、均
一な溶液が得られない。そのため、このような白濁状の
沈澱物を含む水ガラス系溶液（Ａ液）と無機系ゲル化剤
溶液（Ｂ液）とを、二重管で別々に地盤中に送入して、
該管の先端部において混合した溶液型薬液は、主に対象
とする砂質土中においても、土粒子中の間隙に均質な浸
透が達成されず、ひいては砂質土に所望の固結強度が得
られない結果を招く。また、海水によるセメント系の懸
濁液（Ｂ液）に水ガラスを通常手段で海水調合した溶液
（Ａ液）を加えた懸濁型薬液においても、同様に珪酸塩
ゲルを析出、沈澱するため、水ガラス系薬液として特有
の性質であるセメントの早期強度（１日程度以下）の発
現が著しく阻害されるため、実用的に不適なグラウトと
なる。即ち、セメントは、水ガラスにより早期に強度発
現する作用効果を有するが、海水の存在によりセメント
よりも先に瞬時に水ガラスと海水とが反応して珪酸塩ゲ
ルを析出するため、セメントの早期強度が発現されな
い。
【０００５】本発明者らは、上記したような水ガラスの
調合水として海水を用いる場合に、激しく混合する方法
により、珪酸塩のゲルを発生させずに均一な溶液とする
土質安定用薬液の製造方法を既に提供している（特開平
2-289681号）。しかしながら、このような薬液の製造方
法においては、例えば高速撹拌機能を有する混合器、ジ
ェットエネルギーを利用した加圧噴射器など特別な装置
を工事現場で必要とするばかりでなく、必然的にエネル
ギーコストの増加、作業コストを要する問題があった。
調合水として海水を用いる場合に、激しく混合する方法
により、珪酸塩のゲルを発生させずに均一な溶液とする
土質安定用薬液の製造方法を既に提供している（特開平
2-289681号）。しかしながら、このような薬液の製造方
法においては、例えば高速撹拌機能を有する混合器、ジ
ェットエネルギーを利用した加圧噴射器など特別な装置
を工事現場で必要とするばかりでなく、必然的にエネル
ギーコストの増加、作業コストを要する問題があった。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記の
問題点を解決するために、その原因について検討した。
その結果、海水はその主成分であるナトリウムイオンよ
りも、特にカルシウムイオン、マグネシウムイオンなど
２価の金属イオンが、水ガラスと瞬時に反応して白濁状
の珪酸塩ゲルを析出するという知見を得た。本発明は、
このような知見に基づき想到したものであって、海水中
の主にカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどを予
め処理した後、該処理した海水（以下、単に処理海水と
いう）を調合水として用いることにより、特別な混合装
置を必要とせずに、水ガラスと処理海水とを混合して均
一な薬液を簡便に調製し得るものである。
問題点を解決するために、その原因について検討した。
その結果、海水はその主成分であるナトリウムイオンよ
りも、特にカルシウムイオン、マグネシウムイオンなど
２価の金属イオンが、水ガラスと瞬時に反応して白濁状
の珪酸塩ゲルを析出するという知見を得た。本発明は、
このような知見に基づき想到したものであって、海水中
の主にカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどを予
め処理した後、該処理した海水（以下、単に処理海水と
いう）を調合水として用いることにより、特別な混合装
置を必要とせずに、水ガラスと処理海水とを混合して均
一な薬液を簡便に調製し得るものである。
【０００７】即ち、本発明によれば、海水中のカルシウ
ムイオンおよび／またはマグネシウムイオンを処理した
後、該処理海水を調合水に用いて水ガラスと混合して均
一な溶液とすることを特徴とする薬液の調製方法が提供
される。
ムイオンおよび／またはマグネシウムイオンを処理した
後、該処理海水を調合水に用いて水ガラスと混合して均
一な溶液とすることを特徴とする薬液の調製方法が提供
される。
【０００８】本発明における海水中のカルシウムイオン
および／またはマグネシウムイオンを処理する方法とし
ては、一般に海水の精製方法として従来公知の技術が何
ら制限なく採用できる。例えば、海水に所定の処理剤を
添加して、カルシウムイオンを炭酸化物、またマグネシ
ウムイオンを水酸化物として処理する方法が好適であ
る。このような処理剤としては、例えば炭酸ソーダ（ソ
ーダ灰），炭酸カルシウム，炭酸カリウム，重炭酸ソー
ダ，重炭酸カリウム，重硫酸ソーダ，苛性ソーダ，消石
灰などが用いられる。そのほか、海水中のカルシウムイ
オンおよび／またはマグネシウムイオンを選択的に除
去、分離しうる方法、例えばイオン交換法なども有用で
ある。
および／またはマグネシウムイオンを処理する方法とし
ては、一般に海水の精製方法として従来公知の技術が何
ら制限なく採用できる。例えば、海水に所定の処理剤を
添加して、カルシウムイオンを炭酸化物、またマグネシ
ウムイオンを水酸化物として処理する方法が好適であ
る。このような処理剤としては、例えば炭酸ソーダ（ソ
ーダ灰），炭酸カルシウム，炭酸カリウム，重炭酸ソー
ダ，重炭酸カリウム，重硫酸ソーダ，苛性ソーダ，消石
灰などが用いられる。そのほか、海水中のカルシウムイ
オンおよび／またはマグネシウムイオンを選択的に除
去、分離しうる方法、例えばイオン交換法なども有用で
ある。
【０００９】なお、上記した処理剤の添加量は、海水中
に含有されているカルシウムイオンおよび/またはマグ
ネシウムイオンの濃度に合わせて、それぞれ炭酸化物と
水酸化物としての反応を勘案して決定すればよい。
に含有されているカルシウムイオンおよび/またはマグ
ネシウムイオンの濃度に合わせて、それぞれ炭酸化物と
水酸化物としての反応を勘案して決定すればよい。
【００１０】本発明にいう海水とは、海水そのもののほ
か海水と清水とが混じった水など、水ガラス溶液と通常
の撹拌で珪酸塩ゲルを生成する範囲のカルシウムイオン
および／またはマグネシウムイオンを含有する水溶液で
ある。
か海水と清水とが混じった水など、水ガラス溶液と通常
の撹拌で珪酸塩ゲルを生成する範囲のカルシウムイオン
および／またはマグネシウムイオンを含有する水溶液で
ある。
【００１１】本発明の上記したような処理海水には、カ
ルシウムおよびマグネシウムがそれぞれ炭酸化物や水酸
化物の塩として存在するが、これらの塩類は薬液におけ
るゲル化反応を阻害することはない。したがって、処理
海水は炭酸化物や水酸化物の塩類を除去分離することな
く、そのまま調合水として水ガラスとの混合に良好に使
用することができる。
ルシウムおよびマグネシウムがそれぞれ炭酸化物や水酸
化物の塩として存在するが、これらの塩類は薬液におけ
るゲル化反応を阻害することはない。したがって、処理
海水は炭酸化物や水酸化物の塩類を除去分離することな
く、そのまま調合水として水ガラスとの混合に良好に使
用することができる。
【００１２】本発明に用いる水ガラスは従来から地盤注
入工法において用いられている水ガラス系薬液の主剤で
あり、一般にボーメ度３０〜５５，モル比（SiO2/NaO2
の比）が２〜４の水ガラス溶液が使用される。また、本
発明において必要に応じて配合されるゲル化剤は、通常
の水ガラス系薬液に用いられる公知のゲル化剤を特に制
限することなく使用できる。即ち、一般の溶液型用ゲル
化剤としは、例えば重炭酸ソーダ，炭酸ナトリウム，酸
性硫酸ソーダ，硫酸マグネシウム，重炭酸カリウム等の
ほか、ゲル化助剤として用いられるナトリウム塩，カリ
ウム塩，マグネシウム塩、カルシウム塩などアルカリ土
類金属塩を含む塩類も同等に適用される。さらに、グリ
オキザール，エチレンカーボネート，酢酸エステルなど
の有機物、また懸濁型材料として例えばセメント，スラ
グ，消石灰，石膏，微粉シリカなどが挙げられる。
入工法において用いられている水ガラス系薬液の主剤で
あり、一般にボーメ度３０〜５５，モル比（SiO2/NaO2
の比）が２〜４の水ガラス溶液が使用される。また、本
発明において必要に応じて配合されるゲル化剤は、通常
の水ガラス系薬液に用いられる公知のゲル化剤を特に制
限することなく使用できる。即ち、一般の溶液型用ゲル
化剤としは、例えば重炭酸ソーダ，炭酸ナトリウム，酸
性硫酸ソーダ，硫酸マグネシウム，重炭酸カリウム等の
ほか、ゲル化助剤として用いられるナトリウム塩，カリ
ウム塩，マグネシウム塩、カルシウム塩などアルカリ土
類金属塩を含む塩類も同等に適用される。さらに、グリ
オキザール，エチレンカーボネート，酢酸エステルなど
の有機物、また懸濁型材料として例えばセメント，スラ
グ，消石灰，石膏，微粉シリカなどが挙げられる。
【００１３】これらの薬液を使用する薬液注入工法は、
水ガラス主剤溶液（Ａ液）とゲル化剤溶液（Ｂ液）の２
種類を地盤中に挿入された注入管の先端部で混合して、
土質中に注入する。本発明によれば、処理海水で調合し
た水ガラスをＡ液とし、処理処理海水そのものをＢ液と
して使用に供する事ができる。また用いる処理剤の種類
によって、所望のゲル化時間より長くなる場合がある
が、この場合は処理海水にゲル化剤を添加したものをＢ
液とする事によって、所望のゲル化時間に調整する事が
できる。
水ガラス主剤溶液（Ａ液）とゲル化剤溶液（Ｂ液）の２
種類を地盤中に挿入された注入管の先端部で混合して、
土質中に注入する。本発明によれば、処理海水で調合し
た水ガラスをＡ液とし、処理処理海水そのものをＢ液と
して使用に供する事ができる。また用いる処理剤の種類
によって、所望のゲル化時間より長くなる場合がある
が、この場合は処理海水にゲル化剤を添加したものをＢ
液とする事によって、所望のゲル化時間に調整する事が
できる。
【００１４】本発明において、処理海水を調合水に用い
て水ガラスと混合する方法は、珪酸塩ゲルを析出させる
ことなく均一な溶液が得られるような手段であれば特に
制限されない。ただ、本発明においては特殊な混合装置
を必要としないが、撹拌機付きの混合装置を用いて水ガ
ラス溶液と処理海水との接触時間をできるだけ短くし
て、速やかに拡散混和させることがより好ましい。即
ち、水ガラス溶液と処理海水との接触時間をできるだけ
短くして混合するために、水ガラス溶液または処理海水
のいずれか一方、好ましくは粘度の高い水ガラス溶液を
激しく流動させた状態で他方の処理海水を混合する方
法、あるいは水ガラス溶液および処理海水の両方を激し
く流動させた状態で混合する方法により、珪酸塩ゲルを
析出することなく均一な溶液を得ることができる。勿
論、このような水ガラス溶液および／または処理海水を
激しく流動させる方法として、一般に強い撹拌機能を有
する混合器を用いる機械的な手段、ジェットエネルギー
を利用した加圧噴射による物理的な手段なども有効に用
いうる。
て水ガラスと混合する方法は、珪酸塩ゲルを析出させる
ことなく均一な溶液が得られるような手段であれば特に
制限されない。ただ、本発明においては特殊な混合装置
を必要としないが、撹拌機付きの混合装置を用いて水ガ
ラス溶液と処理海水との接触時間をできるだけ短くし
て、速やかに拡散混和させることがより好ましい。即
ち、水ガラス溶液と処理海水との接触時間をできるだけ
短くして混合するために、水ガラス溶液または処理海水
のいずれか一方、好ましくは粘度の高い水ガラス溶液を
激しく流動させた状態で他方の処理海水を混合する方
法、あるいは水ガラス溶液および処理海水の両方を激し
く流動させた状態で混合する方法により、珪酸塩ゲルを
析出することなく均一な溶液を得ることができる。勿
論、このような水ガラス溶液および／または処理海水を
激しく流動させる方法として、一般に強い撹拌機能を有
する混合器を用いる機械的な手段、ジェットエネルギー
を利用した加圧噴射による物理的な手段なども有効に用
いうる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、海水を調合水に用いて
特殊な混合装置を要することなく、水ガラスを混合して
珪酸塩ゲルを含まない均一な溶液を容易に調製すること
ができる。その結果、本発明の海水などを調合水として
調製された水ガラス系薬液は、珪酸塩ゲルの沈澱物を有
しない均一な溶液であるため、砂質土などの地盤に注入
した時に均質な浸透が達成され、ひいては軟弱な地盤に
対して良好な改良効果が発揮される。したがって、本発
明の水ガラス系薬液の調製方法は、その調合水として特
に清水が得られ難い地域、例えば海岸，海上，あるいは
離島などにおける工事現場において極めて有用である。
特殊な混合装置を要することなく、水ガラスを混合して
珪酸塩ゲルを含まない均一な溶液を容易に調製すること
ができる。その結果、本発明の海水などを調合水として
調製された水ガラス系薬液は、珪酸塩ゲルの沈澱物を有
しない均一な溶液であるため、砂質土などの地盤に注入
した時に均質な浸透が達成され、ひいては軟弱な地盤に
対して良好な改良効果が発揮される。したがって、本発
明の水ガラス系薬液の調製方法は、その調合水として特
に清水が得られ難い地域、例えば海岸，海上，あるいは
離島などにおける工事現場において極めて有用である。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。
れらの実施例に限定されるものではない。
【００１７】実施例１ 海水（塩分濃度2.6wt％）200mlに重硫酸ソーダ8gの処理
剤を添加して処理海水（Ｂ液）203mlを調製した。次
に、この処理海水100mlと水ガラス（モル比3.15，比重
1.40）100mlを一般的な混合機（低速撹拌機のグラウト
ミキサー）中に同時に等量ずつ送入して白濁のない均一
な水ガラス溶液（Ａ液）200mlを調製した。Ａ液は白濁
のない均一な溶液であった。このＡ液とＢ液を100mlず
つ採って混合したときのゲル化時間は6秒であった。ま
た、土質試験用の金属モールド中に豊浦標準砂を空隙率
40％になるように均一に充填して、このＡ液とＢ液を二
重管を用いて等量混合しながらモールド中にポンプ圧入
してサンドゲル供試体を作成した。この供試体の材令１
日（養生温度２０℃）後の一軸圧縮強度は4.2kgf／cm2
であり、薬液として充分なゲル化特性を有していた。
剤を添加して処理海水（Ｂ液）203mlを調製した。次
に、この処理海水100mlと水ガラス（モル比3.15，比重
1.40）100mlを一般的な混合機（低速撹拌機のグラウト
ミキサー）中に同時に等量ずつ送入して白濁のない均一
な水ガラス溶液（Ａ液）200mlを調製した。Ａ液は白濁
のない均一な溶液であった。このＡ液とＢ液を100mlず
つ採って混合したときのゲル化時間は6秒であった。ま
た、土質試験用の金属モールド中に豊浦標準砂を空隙率
40％になるように均一に充填して、このＡ液とＢ液を二
重管を用いて等量混合しながらモールド中にポンプ圧入
してサンドゲル供試体を作成した。この供試体の材令１
日（養生温度２０℃）後の一軸圧縮強度は4.2kgf／cm2
であり、薬液として充分なゲル化特性を有していた。
【００１８】実施例２ 海水200mlに処理剤として重炭酸カリウム10gを使用して
を処理海水（Ｂ液）を調製した。この処理海水100mlと
水ガラス100mlを等量割合で高速回転羽根を有する混合
機中に圧入して均一な水ガラス溶液（Ａ液）200mlを調
製した。これらＡ液とＢ液とを用いて実施例１と同様に
試験の結果、ゲル化時間は8秒、サンドゲル強度は3.9kg
f／cm2であった。
を処理海水（Ｂ液）を調製した。この処理海水100mlと
水ガラス100mlを等量割合で高速回転羽根を有する混合
機中に圧入して均一な水ガラス溶液（Ａ液）200mlを調
製した。これらＡ液とＢ液とを用いて実施例１と同様に
試験の結果、ゲル化時間は8秒、サンドゲル強度は3.9kg
f／cm2であった。
【００１９】実施例３，４，５，６ 第１表に示す処理剤の所定量を添加した処理海水200ml
と水ガラス200mlを混合して透明均一な溶液（Ａ液）を
調製した。また、ゲル化剤として重炭酸ソーダ12gを、
海水200ml中に溶解してＢ液とした。これらＡ液とＢ液
とを用いて、それぞれ実施例１と同様に試験した。それ
らの結果は、第１表のとおりであり、いずれも薬液とし
て使用できるゲル化特性を有していた。
と水ガラス200mlを混合して透明均一な溶液（Ａ液）を
調製した。また、ゲル化剤として重炭酸ソーダ12gを、
海水200ml中に溶解してＢ液とした。これらＡ液とＢ液
とを用いて、それぞれ実施例１と同様に試験した。それ
らの結果は、第１表のとおりであり、いずれも薬液とし
て使用できるゲル化特性を有していた。
【００２０】
【表１】
【００２１】実施例７ 実施例１において得た処理海水165mlにセメント80gを添
加して混合した懸濁状の液をＢ液とした。実施例１で調
製したＡ液とこのＢ液とを用いて、実施例１と同様の条
件で試験を実施した。
加して混合した懸濁状の液をＢ液とした。実施例１で調
製したＡ液とこのＢ液とを用いて、実施例１と同様の条
件で試験を実施した。
【００２２】その結果、ゲル化時間は5秒、ホモゲルの
圧縮強度は１日で8kgf／cm2、７日で20kgf／cm2、１ケ
月で30kgf／cm2であり、海水においても初期強度の低下
は認められなかった。
圧縮強度は１日で8kgf／cm2、７日で20kgf／cm2、１ケ
月で30kgf／cm2であり、海水においても初期強度の低下
は認められなかった。
【００２３】比較例１ 実施例１と同一の海水を使用し、実施例に用いたものと
同一の一般的なミキサー中に未処理の海水100mlを入れ
た後に水ガラスを送入して撹拌した。得られた溶液は大
量の白色ゲル沈澱物を有し、注入薬液（Ａ液）として使
用不可能であった。
同一の一般的なミキサー中に未処理の海水100mlを入れ
た後に水ガラスを送入して撹拌した。得られた溶液は大
量の白色ゲル沈澱物を有し、注入薬液（Ａ液）として使
用不可能であった。
Claims (1)
- 【請求項１】海水中のカルシウムイオンおよび／または
マグネシウムイオンを処理した後、該処理した海水を調
合水に用いて、アルカリ金属珪酸塩を混合して均一な溶
液とすることを特徴とする地盤注入用薬液の調製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8387792A JP2742173B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 薬液の調製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8387792A JP2742173B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 薬液の調製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05287270A JPH05287270A (ja) | 1993-11-02 |
| JP2742173B2 true JP2742173B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=13814893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8387792A Expired - Lifetime JP2742173B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 薬液の調製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742173B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP8387792A patent/JP2742173B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05287270A (ja) | 1993-11-02 |
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