JP4341884B2 - Foundation pile forming composition, manufacturing method thereof, and foundation pile forming method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地表建造物の基礎構造の一部として使用される基礎杭を形成するために用いられる基礎杭形成用組成物、その製造方法及び基礎杭形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地表建造物の基礎構造の一部として使用される基礎杭は、例えば、特許文献１に記載されているように、地中に縦穴を掘削して、掘削土壌とセメントミルクを混合したソイルセメントを縦穴内に充填し、これを硬化させてソイルセメント杭を形成させることにより行なわれていた。
【０００３】
しかし、このような方法では、設計される基礎杭の直径と同等程度の直径の縦穴を掘削する必要があり、またセメントミルクを掘削土壌と混合するための装置が必要となることから、ソイルセメント杭の形成には大掛りな装置が必要となり、住宅密集地における基礎構造の形成には用いることが困難であった。
【０００４】
また、大量の掘削土壌が発生し、特に所謂「ノロ」と呼ばれるセメントミルクと混合されたソイルセメントが縦穴から溢れて、これが大量の産業廃棄物となるといった問題も有していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２６５４６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、大掛りな装置を必要とせず、住宅密集地においても施工することが可能であり、大量のノロを発生することなく基礎杭を形成することのできる基礎杭形成用組成物、その製造方法及び基礎杭形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題につき鋭意検討した結果、以下に示す構成とすることにより問題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の基礎杭形成用組成物は、比表面積５０００ｃｍ２／ｇ以上の微粒子セメント、アルカリ金属珪酸塩及び水を必須成分とし、前記アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ）（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）をｘ、基礎杭形成用組成物１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ２分の割合をｙとしたとき、ｘ及びｙが次式（１）〜（５）、
（１） ｙ≦２００
（２） ｘ≧２．４
（３） ｘ≦４．０
（４） ｙ≧１２０ｘ−２６０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（５） ｙ≧１００ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足し、固形分含量１０〜５０重量％の水性スラリーであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の基礎杭形成用組成物においては、前記微粒子セメントの割合が、基礎杭形成用組成物１リットル当たり１００〜５００ｇの範囲である。
【００１０】
さらに、前記アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ）（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）をｘ、基礎杭形成用組成物１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ２分の割合をｙとしたとき、ｘ及びｙが、次式（６）及び（７）
（６） ｙ≧１２０ｘ−２３０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（７） ｙ≧−１０ｘ＋１６０ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法は、比表面積５０００ｃｍ２／ｇ以上の微粒子セメントを必須成分とする水性スラリーであるＩ液と、アルカリ金属珪酸塩を必須成分とする水溶液であるＩＩ液とを、固形分含量が１０〜５０重量％の範囲内となるように混合した基礎杭形成用組成物の製造方法であって、前記アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ）（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）をｘ、基礎杭形成用組成物１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ２分の割合をｙとしたとき、ｘ及びｙが、次式（１）〜（５）、
（１） ｙ≦２００
（２） ｘ≧２．４
（３） ｘ≦４．０
（４） ｙ≧１２０ｘ−２６０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（５） ｙ≧１００ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足するように、前記微粒子セメント及び前記アルカリ金属珪酸塩の割合を調整することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法においては、前記微粒子セメントを、基礎杭形成用組成物１リットル当たり１００〜５００ｇの範囲の割合とする。
【００１３】
また、前記アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ）（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）をｘ、基礎杭形成用組成物１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ２分の割合をｙとしたとき、ｘ及びｙが次式（６）及び（７）、
（６） ｙ≧１２０ｘ−２３０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（７） ｙ≧−１０ｘ＋１６０ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足するように、前記微粒子セメント及び前記アルカリ金属珪酸塩の割合を調整することが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の基礎杭形成方法は、地中に縦穴を掘削し、上記本発明の基礎杭形成用組成物を、該縦穴内に注入するとともに、該基礎杭形成用組成物を該縦穴の周囲に浸透させ、該基礎杭形成用組成物を硬化させることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に使用する微粒子セメントの種類は特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種セメントを使用することができ、また、必要に応じて本発明の目的を阻害しない範囲内で、石灰、石膏、ドロマイトプラスター、フライアッシュ、高炉水砕スラグ等の添加剤を加えることもできる。尚、高炉水砕スラグを含有するポルトランドセメントは高炉セメントとして入手することもでき、この高炉セメントも好ましく用いることができるが、その他のセメントであっても差し支えない。
【００１６】
但し、本発明に使用するこれらセメントは、粒子径が比表面積５０００ｃｍ2／ｇ以上であることを必須条件とし、好ましくは比表面積１００００ｃｍ2／ｇ以上とするのがよい。セメント粒子の比表面積が大きいほど、地盤の土壌、砂の間隙や岩のクラック間に浸透していく性能が向上し、より強固な基礎杭を形成させることができるが、極端に大きすぎると凝集しやすくなり、また、コスト的な面から工業的に不利となるので、最も好ましくは１００００ｃｍ2／ｇ〜１５０００ｃｍ2／ｇの範囲である。
【００１７】
次に、本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩としては、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム等が挙げられるが、工業的に入手しやすいことを考慮すると珪酸ナトリウムが好ましい。
【００１８】
本発明の基礎杭形成用組成物は、これら微粒子セメント、アルカリ金属珪酸塩及び水を必須成分とするものであって、固形分含量１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４０重量％の水性スラリーである。固形分含量が多すぎると注入操作が困難であり、逆に少なすぎると、基礎杭形成用組成物としての硬化自体が困難となる。
【００１９】
本発明に使用する上記微粒子セメントの使用量は、基礎杭形成用組成物としての固結強度を考慮するとなるべく多くするのが好ましいが、多くすればするほど配合液の粘度が増加してしまうデメリットもある。強度と粘度とのバランスを考慮すると、セメント使用量は、基礎杭形成用組成物１リットル当たり１００〜５００ｇ、特には、１５０〜３５０ｇの範囲の割合であることが好ましい。
【００２０】
本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩の使用量は、アルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ2分が、基礎杭形成用組成物１リットル当たり２０〜２００ｇ、特には６０〜１３０ｇの範囲であることが好ましい。アルカリ金属珪酸塩の使用量が少ないと、注入後流動停止はするが、明確なゲルとならずに湧水に対して流出しやすくなり、アルカリ金属珪酸塩の使用量が多くなって２００ｇを超えると、固形分が多くなってセメントを分散しにくくなる。また、アルカリ金属珪酸塩の使用量が１３０ｇを超える場合は、使用上の難点はないものの、コスト的な観点から工業的に不利となりやすい。
【００２１】
本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩は、アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ2／Ｍ2Ｏ）（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）が２．０〜４．０の範囲であることが、基礎杭形成用組成物の流動停止時間の観点から好ましい。即ち、本発明の基礎杭形成用組成物は、中空ボルト等を通して地盤の縦穴へ注入され、地盤の亀裂部や砂質地盤内に浸透されるものであるが、流動停止時間が短すぎると、定着剤が十分浸透する前に流動停止してしまい、基礎杭の強度が不十分となることがある。また、流動停止時間が極端に長い場合も、基礎杭形成用組成物の硬化範囲が不明確となり、的確な基礎杭形成ができない場合がある。
【００２２】
更に、本発明の基礎杭形成用組成物は、基礎杭形成用組成物中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ2分の割合と、アルカリ金属珪酸塩における上記モル比（ＳｉＯ2／Ｍ2Ｏ）との関係を特定の範囲内とすることにより、流動停止時間がより適切となり、かつ、流動停止時点において明確なゲル体となり、地中から湧水のある場合でも定着材が流されることなく的確に基礎杭を形成することができるので好ましい。この特定の範囲内とは、アルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ2／Ｍ2Ｏ）をｘ、基礎杭形成用組成物１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ2分の割合をｙとしたとき、ｘ及びｙが、次式（１）〜（５）、
（１） ｙ≦２００
（２） ｘ≧２．４
（３） ｘ≦４．０
（４） ｙ≧１２０ｘ−２６０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（５） ｙ≧１００ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足する範囲内であり、より好ましくは、更に以下の（６）、（７）式、
（６） ｙ≧１２０ｘ−２３０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（７） ｙ≧−１０ｘ＋１６０ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足する範囲内である。
【００２３】
本発明の基礎杭形成用組成物は、その他、この組成物の性能を疎外しない程度にベントナイト、フライアッシュ等の増量材や、クエン酸ソーダや酒石酸ソーダ等のカルシウム補足剤もしくはゲル化コントロール剤、ＡＥ剤や減水剤等の改質剤、アルミ粉等の発泡剤等の各種添加剤を加えることができる。
【００２４】
以下、本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法について説明する。
本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法は、即ち、比表面積５０００ｃｍ2／ｇ以上の微粒子セメントを必須成分とする水性スラリーであるＩ液と、アルカリ金属珪酸塩を必須成分とする水溶液であるＩＩ液とを、固形分含量が１０〜５０重量％内となるように混合するものである。
【００２５】
本発明の基礎杭形成用組成物は、セメント成分とアルカリ金属珪酸塩成分とが混合されると直ちに反応が開始され、流動停止に向かうので、セメント成分とアルカリ金属珪酸塩成分とを混合した後、直ちに注入することが必要となる。ここで、セメント成分とアルカリ金属珪酸塩成分を混合したのち水を加えて水性スラリーとするか、或いは、いずれか一方の成分のみを水性スラリー又は水溶液とした後、他方の成分を混合し、更に水を加えて固形分量を調節する場合には、実用上支障のない程度に均質にするのに時間を要することから、これを注入すると、十分に浸透しない間に流動停止してしまう。
【００２６】
従って、上記のような問題を回避するために、本発明においては、微粒子セメントを必須成分とする水性スラリーであるＩ液と、アルカリ金属珪酸塩を必須成分とする水溶液であるＩＩ液とを混合する（但し、混合物の固形分含量は１０〜５０重量％である）ものである。固形分含量を限定する理由は、前述と同様である。
【００２７】
また、本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法では、微粒子セメントを基礎杭形成用組成物１リットル当たり１００〜５００ｇの範囲の割合とするとともに、アルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ2分を、基礎杭形成用組成物１リットル当たり２０〜２００ｇの範囲の割合とすることにより、前述したと同様の理由から、好ましい基礎杭形成用組成物を得ることができる。
【００２８】
更に、本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法においては、基礎杭形成用組成物中におけるアルカリ金属珪酸塩におけるモル比（ＳｉＯ2／Ｍ2Ｏ）（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）をｘ、基礎杭形成用組成物１リットル中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ2分の割合をｙとしたとき、ｘ及びｙが以下の（１）〜（５）式、
（１） ｙ≦２００
（２） ｘ≧２．４
（３） ｘ≦４．０
（４） ｙ≧１２０ｘ−２６０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（５） ｙ≧１００ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足するように、上記微粒子セメント及び上記アルカリ金属珪酸塩の割合を調整することにより、前述したと同様の理由から、好ましい基礎杭形成用組成物を得ることができる。
【００２９】
より好ましくは、ｘ及びｙがさらに以下の（６）、（７）式、
（６） ｙ≧１２０ｘ−２３０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（７） ｙ≧−１０ｘ＋１６０ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足するように、上記微粒子セメント及び上記アルカリ金属珪酸塩の割合を調整するのがよい。
【００３０】
本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法において、上記Ｉ液とＩＩ液との混合方法については特に限定されるものではないが、例えば、通常地盤注入工法などで注入材の混合と注入を行う際に用いられる１ショット法、１．５ショット法、２ショット法などを用いると、タイムロスが少なく、製造後直ちに注入に利用できるので好ましい。
【００３１】
１ショット法は、例えば、上記Ｉ液及びＩＩ液を合わせてグラウトミキサー等で混合して基礎杭形成用組成物とし、グラウトポンプの吸入口から該基礎杭形成用組成物を吸入し、グラウトポンプの吐出口から中空ボルト内に吐出してする方法である。
【００３２】
１．５ショット法は、Ｉ液の水性スラリー及びＩＩ液の水溶液をそれぞれグラウトミキサー等で調製しておき、吸入口及び吐出口を２つ有するグラウトポンプの各吸入口から、これらＩ液の水性スラリー及びＩＩ液の水溶液をそれぞれ吸入し、該グラウトポンプの各吐出口から、これらＩ液の水性スラリー及びＩＩ液の水溶液をＹ字状注入部材にそれぞれ吐出して、Ｙ字部でこれらを混合して基礎杭形成用組成物となし、中空ボルトへ注入する方法である。
【００３３】
２ショット法は、Ｉ液の水性スラリー及びＩＩ液の水溶液をそれぞれグラウトミキサー等で調製しておき、吸入口及び吐出口を２つ有するグラウトポンプの各吸入口から、これらＩ液の水性スラリー及びＩＩ液の水溶液をそれぞれ吸入し、該グラウトポンプの各吐出口から、これらＩ液の水性スラリー及びＩＩ液の水溶液を２重中空ボルトにそれぞれ吐出して、２重中空ボルトの吐出部でこれらを混合して基礎杭形成用組成物となし、注入する方法である。
【００３４】
次に、本発明の基礎杭形成方法について説明する。
本発明の基礎杭形成方法は、地中に縦穴を掘削し、上記本発明の基礎杭形成用組成物を、この縦穴内へ注入するとともに、この縦穴の周囲に基礎杭形成用組成物を浸透させ、その後該基礎杭形成用組成物を硬化させるものである。
【００３５】
縦穴の形成方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法にて行なうことができるが、従来の基礎杭形成のための縦穴に比して小さい直径の縦穴でよく、例えば、概ね直径３０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度の縦穴を形成すればよい。尚、縦穴形成時に自穿孔中空ロックボルト等を使用した場合には、これを縦穴内に残存させて基礎杭形成用組成物を注入するための中空ボルトとすることができ、この場合には直径３０ｍｍ〜６０ｍｍ程度の縦穴を形成すればよい。
【００３６】
また、縦穴の深度は特に限定されず、基礎杭を要する建造物の設計に従えばよいが、概ね３ｍ〜地盤安定部までであればよい。
【００３７】
次に、この縦穴内に上記した本発明の基礎杭形成用組成物を注入する。注入方法は特に限定されないが、好ましくは、上記本発明の基礎杭形成用組成物の製造方法で説明した１ショット法、１．５ショット法、２ショット法により組成物を製造し、上記で説明した中空ボルト等を縦穴の底部付近まで挿入して（自穿孔中空ロックボルト等を使用した場合はこれを残存させ）、地表部を公知のもの、例えば、ウエスなどにより栓をして、上記のようなグラウトポンプ等から注入すればよい。
【００３８】
注入された本発明の基礎杭形成用組成物は、直ちに縦穴壁から地盤中に浸透しはじめ、組成物が流動停止するまで浸透して、その後硬化する。概ね６時間以上、好ましくは１２時間以上、より好ましくは２４時間以上これを放置することにより硬化させることができ、上記したように３０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度の直径の縦穴であれば、この縦穴に充填された部分を含め、さらにその外側、合わせて概ね３０ｃｍ〜８０ｃｍ程度の直径の円柱状の基礎杭が形成される。
【００３９】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、さらに具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
〔実施例１〜１２、参考例１〜６〕
超微粒子セメント（比表面積１１０００ｃｍ２／ｇ）を水と混合してＩ液（水性スラリー）とし、種々のモル比の珪酸ソーダ水溶液を水と混合してＩＩ液とし、Ｉ液とＩＩ液とを混合して各１リットルの基礎杭形成用組成物を得た。これらの各基礎杭形成用組成物の、ゲルタイム、ゲル特性、及びゲル化後１日経過後の硬化物の一軸圧縮強度を測定した結果を下記の表１〜３に示す。尚、実施例１〜１２の組成物は、浸透性は良好であり、ゲル化するまで（ゲルタイム間）地盤へ浸透し、いずれも浸透領域は６０ｃｍ以上であった。
【００４１】
【表１】
Ａ：上記式（１）〜（７）の関係を満足する領域
Ｂ：上記式（１）〜（５）の関係を満足するＡ以外の領域
Ｃ：Ａ及びＢ以外の領域
（＊２）各組成物を、底面直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒形のモールド内でゲル化させた後モールドを外したときの保形性を表す。
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
（注）実施例１２は粘度が高く、ポンプでの移液中に閉塞しないよう監視が必要であった。
【００４４】
〔実施例１３〕
地表からφ３１ｍｍの自穿孔中空ロックボルトを使用して、直径４０ｍｍ、深さ３ｍの縦穴を掘削した。このロックボルトを残し地表部をウエスで栓をしたのち、１．５ショット法にて、実施例５の本発明の基礎杭形成用組成物を３００リットル注入した。その後１日放置して硬化させた。地盤を直接掘削して調べたところ、地表から直径６０ｃｍ、深さ３．３ｍの基礎杭が形成されていることが確認された。また、掘削前に地上部にて本基礎杭の引き抜き耐力を測定したところ、１９６ｋＮ以上であり、基礎杭として十分な数値であることが確認された。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、十分な浸透性と適切なゲルタイムが得られ、一日で実強度を発現することができる性能を有することに加え、大掛りな装置を必要とせず、住宅密集地においても施工することが可能であり、大量のノロを発生することなく基礎杭を形成することのできる基礎杭形成用組成物、その製造方法及び基礎杭形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルカリ金属珪酸塩におけるモル比と、基礎杭形成用組成物中におけるアルカリ金属珪酸塩中のＳｉＯ2分の割合（ｇ／リットル）との関係を表すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composition for forming a foundation pile used for forming a foundation pile used as part of the foundation structure of a surface building, a method for manufacturing the same, and a method for forming the foundation pile.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a foundation pile used as a part of a foundation structure of a surface building is a soil in which a vertical hole is excavated in the ground and mixed with excavated soil and cement milk as described in Patent Document 1, for example. It has been done by filling cement in the vertical holes and curing them to form soil cement piles.
[0003]
However, such a method requires drilling a vertical hole with a diameter equivalent to the diameter of the foundation pile to be designed, and also requires a device for mixing cement milk with the drilling soil. The formation of piles required a large-scale device, and it was difficult to use for the formation of foundation structures in densely populated houses.
[0004]
In addition, a large amount of excavated soil was generated, and in particular, a soil cement mixed with a so-called “NORO” cement milk overflowed from the vertical hole, which had a problem of becoming a large amount of industrial waste.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-265462
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a foundation pile forming composition that does not require a large-scale device, can be constructed even in a densely populated house, and can form a foundation pile without generating a large amount of slack. It is providing the thing, its manufacturing method, and a foundation pile formation method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the problem can be solved by adopting the following configuration, and have completed the present invention.
That is, the composition for forming a foundation pile according to the present invention includes fine particle cement having a specific surface area of 5000 cm 2 / g or more, an alkali metal silicate and water as essential components, and a molar ratio (SiO 2 / M 2 O in the alkali metal silicate). ) (Where M represents an alkali metal atom) is x, and when the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the composition for forming a foundation pile is y, x and y are expressed by the following formula (1 )-(5),
(1) y ≦ 200
(2) x ≧ 2.4
(3) x ≦ 4.0
(4) y ≧ 120x−260 (however, 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(5) y ≧ 100 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
Is satisfied, and is an aqueous slurry having a solid content of 10 to 50% by weight.
[0008]
In the foundation pile forming composition of the present invention, the proportion of the fine particle cement is in the range of 100 to 500 g per liter of the foundation pile forming composition.
[0010]
Further, the molar ratio (SiO 2 / M 2 O) (wherein M represents an alkali metal atom) in the alkali metal silicate is x, and SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the composition for forming a foundation pile. When the ratio of minutes is y, x and y are the following formulas (6) and (7)
(6) y ≧ 120x−230 (provided that 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(7) y ≧ −10x + 160 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
It is preferable to satisfy the relationship represented by these.
[0011]
Moreover, the manufacturing method of the composition for foundation pile formation of this invention is the liquid I which is the aqueous slurry which uses the fine particle cement of specific surface area 5000cm < 2 > / g or more as an essential component, and the aqueous solution which uses an alkali metal silicate as an essential component. A method for producing a foundation pile forming composition in which a certain II liquid is mixed so that the solid content is in the range of 10 to 50% by weight, wherein the molar ratio (SiO 2 / M in the alkali metal silicate) 2 O) (where M represents an alkali metal atom) is x, and when the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the composition for forming a foundation pile is y, x and y are Formulas (1) to (5),
(1) y ≦ 200
(2) x ≧ 2.4
(3) x ≦ 4.0
(4) y ≧ 120x−260 (however, 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(5) y ≧ 100 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
The ratio of the fine particle cement and the alkali metal silicate is adjusted so as to satisfy the relationship represented by the following formula.
[0012]
In the manufacturing method of the composition for foundation pile formation of this invention, let the said fine particle cement be the ratio of the range of 100-500g per liter of the composition for foundation pile formation.
[0013]
In addition, the molar ratio (SiO 2 / M 2 O) (wherein M represents an alkali metal atom) in the alkali metal silicate is x, and SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the composition for forming a foundation pile. When the proportion of minutes is y, x and y are the following formulas (6) and (7),
(6) y ≧ 120x−230 (provided that 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(7) y ≧ −10x + 160 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
It is preferable to adjust the proportion of the fine particle cement and the alkali metal silicate so as to satisfy the relationship represented by
[0014]
Furthermore, the foundation pile forming method of the present invention excavates a vertical hole in the ground, and injects the above-mentioned composition for forming a basic pile of the present invention into the vertical hole. It is characterized by infiltrating the surroundings and curing the foundation pile forming composition.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
The type of the fine particle cement used in the present invention is not particularly limited, and various types of cement such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately hot Portland cement, and the like can be used. Additives such as lime, gypsum, dolomite plaster, fly ash, granulated blast furnace slag, etc. can be added within the range not inhibiting. Portland cement containing blast furnace granulated slag can also be obtained as blast furnace cement, and this blast furnace cement can also be preferably used, but other cements may be used.
[0016]
However, these cements used in the present invention have an essential condition that the particle diameter is a specific surface area of 5000 cm 2 / g or more, and preferably a specific surface area of 10,000 cm 2 / g or more. The larger the specific surface area of cement particles, the better the ability to penetrate between soil, sand gaps and rock cracks in the ground, making it possible to form stronger foundation piles. likely to, and because the industrially disadvantageous from cost aspects, and most preferably in the range of 10000cm 2 / g~15000cm 2 / g.
[0017]
Next, examples of the alkali metal silicate used in the present invention include potassium silicate, sodium silicate and the like, and sodium silicate is preferable in view of industrial availability.
[0018]
The composition for forming a foundation pile according to the present invention comprises these fine particle cement, alkali metal silicate and water as essential components, and an aqueous slurry having a solid content of 10 to 50% by weight, preferably 15 to 40% by weight. It is. When there is too much solid content, injection | pouring operation is difficult, and when too small, hardening itself as a composition for foundation pile formation will become difficult.
[0019]
The amount of the fine particle cement used in the present invention is preferably increased as much as possible in consideration of the consolidation strength as the foundation pile forming composition, but the more it increases, the demerit that the viscosity of the compounded liquid increases. There is also. Considering the balance between strength and viscosity, the amount of cement used is preferably 100 to 500 g, particularly 150 to 350 g, per liter of the foundation pile forming composition.
[0020]
The amount of alkali metal silicate used in the present invention is such that the SiO 2 content in the alkali metal silicate is in the range of 20 to 200 g, particularly 60 to 130 g, per liter of the foundation pile forming composition. . If the amount of alkali metal silicate used is small, the flow will stop after injection, but it will not flow into a clear gel and will easily flow out to spring water, and the amount of alkali metal silicate used will increase to exceed 200 g. Then, the solid content increases and it becomes difficult to disperse the cement. Moreover, when the usage-amount of an alkali metal silicate exceeds 130 g, although there is no difficulty in use, it is industrially disadvantageous from a cost viewpoint.
[0021]
The alkali metal silicate used in the present invention has a molar ratio (SiO 2 / M 2 O) (wherein M represents an alkali metal atom) in the alkali metal silicate in the range of 2.0 to 4.0. However, it is preferable from a viewpoint of the flow stop time of the composition for foundation pile formation. That is, the foundation pile forming composition of the present invention is injected into the vertical hole of the ground through a hollow bolt or the like and penetrates into the cracked part of the ground or the sandy ground, but when the flow stop time is too short, Before the fixing agent penetrates sufficiently, the flow stops and the strength of the foundation pile may be insufficient. Moreover, also when a flow stop time is extremely long, the hardening range of the composition for foundation pile formation becomes unclear, and an exact foundation pile formation may not be performed.
[0022]
Furthermore, the composition for forming a foundation pile according to the present invention includes the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in the composition for forming the foundation pile and the molar ratio (SiO 2 / M 2 O) in the alkali metal silicate. The flow stop time is more appropriate and is a clear gel body at the time of flow stop, and the fixing material does not flow even if there is spring water from the ground. It is preferable because a foundation pile can be formed. Within this specific range, x represents the molar ratio (SiO 2 / M 2 O) in the alkali metal silicate, and y represents the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the composition for forming a foundation pile. When x and y are the following formulas (1) to (5),
(1) y ≦ 200
(2) x ≧ 2.4
(3) x ≦ 4.0
(4) y ≧ 120x−260 (however, 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(5) y ≧ 100 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
And more preferably, the following formulas (6) and (7):
(6) y ≧ 120x−230 (provided that 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(7) y ≧ −10x + 160 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
It is in the range which satisfies the relationship represented by.
[0023]
The composition for forming a foundation pile according to the present invention, in addition, an extender such as bentonite and fly ash to the extent that the performance of the composition is not excluded, a calcium supplement or gelation control agent such as sodium citrate and sodium tartrate, Various additives, such as modifiers, such as AE agent and a water reducing agent, and foaming agents, such as aluminum powder, can be added.
[0024]
Hereinafter, the manufacturing method of the composition for foundation pile formation of this invention is demonstrated.
The method for producing a composition for forming a foundation pile according to the present invention is a solution I, which is an aqueous slurry containing a fine particle cement having a specific surface area of 5000 cm 2 / g or more as an essential component, and an aqueous solution containing an alkali metal silicate as an essential component. A certain II liquid is mixed so that the solid content is within 10 to 50% by weight.
[0025]
In the composition for forming a foundation pile according to the present invention, the reaction starts as soon as the cement component and the alkali metal silicate component are mixed, and the flow is stopped, so after mixing the cement component and the alkali metal silicate component Immediate injection is required. Here, after mixing the cement component and the alkali metal silicate component, water is added to make an aqueous slurry, or only one of the components is made into an aqueous slurry or aqueous solution, and then the other component is mixed, When adjusting the amount of solids by adding water, it takes time to homogenize to the extent that there is no practical problem. Therefore, when this is injected, the flow is stopped while it does not sufficiently permeate.
[0026]
Therefore, in order to avoid the above problems, in the present invention, the liquid I, which is an aqueous slurry containing fine particle cement as an essential component, and the liquid II, which is an aqueous solution containing an alkali metal silicate as an essential component, are mixed. (However, the solid content of the mixture is 10 to 50% by weight). The reason for limiting the solid content is the same as described above.
[0027]
In the method of manufacturing a foundation pile forming composition of the present invention, as well as particulate cement and a proportion ranging from foundation pile forming composition per
[0028]
Further, in the method for manufacturing a foundation pile forming composition of the present invention, the molar ratio of alkali metal silicate in the foundation pile forming composition (SiO 2 / M 2 O) ( where, M represents an alkali metal atom ) Is x, and the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the composition for forming a foundation pile is y, x and y are the following formulas (1) to (5),
(1) y ≦ 200
(2) x ≧ 2.4
(3) x ≦ 4.0
(4) y ≧ 120x−260 (however, 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(5) y ≧ 100 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
By adjusting the proportions of the fine particle cement and the alkali metal silicate so as to satisfy the relationship represented by the following, a preferable composition for forming a foundation pile can be obtained for the same reason as described above.
[0029]
More preferably, x and y are the following formulas (6) and (7):
(6) y ≧ 120x−230 (provided that 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(7) y ≧ −10x + 160 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
It is preferable to adjust the proportion of the fine particle cement and the alkali metal silicate so as to satisfy the relationship represented by
[0030]
In the method for producing the foundation pile forming composition of the present invention, the mixing method of the liquid I and liquid II is not particularly limited. For example, the mixing and injection of the injection material is usually performed by a ground injection method or the like. It is preferable to use a one-shot method, a 1.5-shot method, a two-shot method, or the like that is used when performing, because there is little time loss and it can be used immediately after manufacturing.
[0031]
In the one-shot method, for example, the above-mentioned liquid I and liquid II are combined and mixed with a grout mixer or the like to form a foundation pile forming composition, and the foundation pile forming composition is sucked from the suction port of the grout pump. This is a method of discharging into a hollow bolt from the discharge port.
[0032]
In the 1.5 shot method, an aqueous slurry of liquid I and an aqueous solution of liquid II are prepared with a grout mixer or the like, and the aqueous solution of these liquids I is supplied from each suction port of a grout pump having two suction ports and two discharge ports. The aqueous solution of slurry and liquid II are respectively sucked, the aqueous slurry of liquid I and the aqueous solution of liquid II are discharged to the Y-shaped injection member from the outlets of the grout pump, and these are mixed in the Y-shaped part. Then, it is a method for injecting into a hollow bolt.
[0033]
In the two-shot method, an aqueous slurry of liquid I and an aqueous solution of liquid II are prepared with a grout mixer or the like, and each of the aqueous slurry of liquid I and Each of the aqueous solutions of the liquid II is sucked, and the aqueous slurry of the liquid I and the aqueous solution of the liquid II are respectively discharged to the double hollow bolts from the discharge ports of the grout pump. It is a method of mixing and forming a foundation pile forming composition.
[0034]
Next, the foundation pile formation method of this invention is demonstrated.
The foundation pile forming method of the present invention excavates a vertical hole in the ground, injects the composition for forming the basic pile of the present invention into the vertical hole, and penetrates the composition for forming the basic pile around the vertical hole. And then curing the foundation pile forming composition.
[0035]
The method of forming the vertical hole is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method, but may be a vertical hole having a diameter smaller than that of a conventional vertical hole for foundation pile formation, for example, approximately 30 mm in diameter. A vertical hole of about ~ 120 mm may be formed. In addition, when a self-drilling hollow lock bolt or the like is used at the time of forming the vertical hole, it can be used as a hollow bolt for injecting the foundation pile forming composition by remaining in the vertical hole. What is necessary is just to form the vertical hole of about 30 mm-60 mm.
[0036]
Moreover, the depth of a vertical hole is not specifically limited, What is necessary is just to follow the design of the structure which requires a foundation pile, but what is necessary is just from about 3 m to a ground stable part.
[0037]
Next, the above-described composition for forming a foundation pile according to the present invention is poured into the vertical hole. The injection method is not particularly limited, but preferably, the composition is produced by the one-shot method, the 1.5-shot method, and the two-shot method described in the method for producing the foundation pile forming composition of the present invention, and is described above. Insert the hollow bolt etc. near the bottom of the vertical hole (if the self-drilled hollow lock bolt etc. is used, leave it), plug the ground surface with a known one, for example, waste cloth, etc. What is necessary is just to inject | pour from such a grout pump.
[0038]
The injected composition for forming a foundation pile of the present invention immediately starts to penetrate into the ground from the vertical hole wall, penetrates until the composition stops flowing, and then hardens. It can be hardened by leaving it for about 6 hours or more, preferably 12 hours or more, more preferably 24 hours or more, and if it is a vertical hole with a diameter of about 30 mm to 120 mm as described above, this vertical hole is filled. In addition, a cylindrical foundation pile having a diameter of approximately 30 cm to 80 cm is formed on the outside and the outer portion.
[0039]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.
[0040]
[Examples 1 to 12, Reference Examples 1 to 6]
Ultrafine particle cement (specific surface area 11000 cm 2 / g) is mixed with water to form liquid I (aqueous slurry), aqueous sodium silicate solutions of various molar ratios are mixed with water to form liquid II, and liquids I and II are mixed. By mixing, 1 liter of a composition for forming a foundation pile was obtained. The results of measuring the gel time, the gel characteristics, and the uniaxial compressive strength of the cured product after 1 day from the gelation of each foundation pile forming composition are shown in Tables 1 to 3 below. In addition, the composition of Examples 1-12 has favorable permeability | penetration, and it osmose | permeated the ground until it gelatinized (during gel time), and all the osmosis | permeation area | regions were 60 cm or more.
[0041]
[Table 1]
A: Region satisfying the relationship of the above formulas (1) to (7) B: Region other than A satisfying the relationship of the above equations (1) to (5) C: Regions other than A and B (* 2) The shape retention property is shown when the composition is gelled in a cylindrical mold having a bottom diameter of 5 cm and a height of 10 cm and then the mold is removed.
[0042]
[Table 2]
[0043]
[Table 3]
(Note) Example 12 had a high viscosity and had to be monitored to prevent clogging during liquid transfer with a pump.
[0044]
Example 13
A vertical hole with a diameter of 40 mm and a depth of 3 m was excavated from the ground surface using a self-drilling hollow lock bolt of φ31 mm. After leaving the rock bolt and plugging the ground surface with waste, 300 liters of the composition for forming a foundation pile of the present invention of Example 5 was injected by a 1.5 shot method. Thereafter, it was left for 1 day to be cured. When the ground was directly excavated and examined, it was confirmed that a foundation pile having a diameter of 60 cm and a depth of 3.3 m was formed from the ground surface. Moreover, when the pulling-out strength of this foundation pile was measured in the above-ground part before excavation, it was 196 kN or more, and it was confirmed that it is a numerical value sufficient as a foundation pile.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, sufficient permeability and appropriate gel time can be obtained, and in addition to having the ability to express actual strength in one day, a large-scale device is required. To provide a foundation pile forming composition that can be constructed even in densely populated houses and can form foundation piles without generating a large amount of slack, its manufacturing method, and foundation pile forming method Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the molar ratio of alkali metal silicate and the proportion (g / liter) of SiO 2 in the alkali metal silicate in the foundation pile forming composition.
Claims (7)
（１） ｙ≦２００
（２） ｘ≧２．４
（３） ｘ≦４．０
（４） ｙ≧１２０ｘ−２６０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（５） ｙ≧１００ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足し、固形分含量１０〜５０重量％の水性スラリーであることを特徴とする基礎杭形成用組成物。A fine particle cement having a specific surface area of 5000 cm 2 / g or more, an alkali metal silicate and water as essential components, and a molar ratio (SiO 2 / M 2 O) in the alkali metal silicate (where M represents an alkali metal atom) x, when y (g) is the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the foundation pile forming composition , x and y are the following formulas (1) to (5),
(1) y ≦ 200
(2) x ≧ 2.4
(3) x ≦ 4.0
(4) y ≧ 120x−260 (however, 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(5) y ≧ 100 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
The composition for foundation pile formation characterized by being a water-based slurry of 10-50 weight% of solid content satisfying the relationship represented by these.
（６） ｙ≧１２０ｘ−２３０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（７） ｙ≧−１０ｘ＋１６０ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足する請求項１又は請求項２記載の基礎杭形成用組成物。x and y are the following formulas (6) and (7),
(6) y ≧ 120x−230 (provided that 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(7) y ≧ −10x + 160 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
The composition for foundation pile formation of Claim 1 or Claim 2 which satisfies the relationship represented by these.
（１） ｙ≦２００
（２） ｘ≧２．４
（３） ｘ≦４．０
（４） ｙ≧１２０ｘ−２６０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（５） ｙ≧１００ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足するように、前記微粒子セメント及び前記アルカリ金属珪酸塩の割合を調整することを特徴とする基礎杭形成用組成物の製造方法。A liquid I, which is an aqueous slurry containing a fine particle cement having a specific surface area of 5000 cm 2 / g or more as an essential component, and a liquid II, which is an aqueous solution containing an alkali metal silicate as an essential component, having a solid content of 10 to 50% by weight. a method of manufacturing a mixed foundation pile forming composition to be within the range, the molar ratio of the alkali metal silicate and (SiO 2 / M 2 O) ( where, M represents an alkali metal atom) x When the proportion of SiO 2 in the alkali metal silicate in 1 liter of the foundation pile forming composition is y (g), x and y are the following formulas (1) to (5),
(1) y ≦ 200
(2) x ≧ 2.4
(3) x ≦ 4.0
(4) y ≧ 120x−260 (however, 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(5) y ≧ 100 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
The ratio of the said fine-particle cement and the said alkali metal silicate is adjusted so that the relationship represented by this may be satisfied , The manufacturing method of the composition for foundation pile formation characterized by the above-mentioned .
（６） ｙ≧１２０ｘ−２３０ （但し、２．４≦ｘ≦３．０の範囲）
（７） ｙ≧−１０ｘ＋１６０ （但し、３．０＜ｘ≦４．０の範囲）
で表される関係を満足するように、前記微粒子セメント及び前記アルカリ金属珪酸塩の割合を調整する請求項４又は請求項５に記載の基礎杭形成用組成物の製造方法。x and y are the following formulas (6) and (7),
(6) y ≧ 120x−230 (provided that 2.4 ≦ x ≦ 3.0)
(7) y ≧ −10x + 160 (provided that 3.0 <x ≦ 4.0)
The manufacturing method of the composition for foundation pile formation of Claim 4 or Claim 5 which adjusts the ratio of the said fine-particle cement and the said alkali metal silicate so that the relationship represented by these may be satisfied.
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