JP7193105B1 - Ground injection method using ground injection material and ground injection material - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
【課題】セメントや石灰や水ガラス等のアルカリ剤を用いなくても、産業副生品を用いて十分液状化対策に要求される強度や浸透固結性を得ることができる経済的で環境にすぐれた懸濁型の地盤固結材を提供する。【解決手段】本発明の地盤注入材は、地盤内に注入することで地盤の密度を増大させる地盤注入材であり、高炉スラグを主剤とし、これに反応剤として石膏または酸化マグネシウム、あるいはその両者を有効成分として加え、必要に応じてさらにアルカリ剤として水ガラス、セメントおよび苛性ソーダを加えてなる。また、本発明の地盤注入工法は、この地盤注入材を地盤内に注入することで、地盤の密度を増大させる工法である。【選択図】 図１[Problem] To obtain sufficient strength and permeation caking properties required for liquefaction countermeasures by using industrial by-products without using cement, lime, water glass, or other alkaline agents, economically and environmentally. To provide an excellent suspension type ground consolidation material. SOLUTION: The ground injection material of the present invention is a ground injection material that is injected into the ground to increase the density of the ground. is added as an active ingredient, and if necessary, water glass, cement and caustic soda are added as alkaline agents. Further, the ground injection method of the present invention is a method for increasing the density of the ground by injecting this ground injection material into the ground. [Selection diagram] Fig. 1
Description
特許法第３０条第２項適用 （１）ウェブサイトの掲載日：令和４年６月３０日 ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｉｂａｎ．ｏｒ．ｊｐ／？ｐａｇｅ＿ｉｄ＝１０９４ ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｊｇｓ５７ （２）ウェブサイトの掲載日：令和４年７月７日 ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｙｏｋａｄｏ－ｅｎｇ．ｃｏｍ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｙｏｋａｄｏ－ｅｎｇ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／２０２２０７０７＿ｔｅｉｔａｎｓｏ．ｐｄｆ （３）ウェブサイトの掲載日：令和４年７月７日 ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓａｔｏｋｏｇｙｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｄｅｔａｉｌ．ｐｈｐ？ｉｄ＝２８４ （４）ウェブサイトの掲載日：令和４年８月１日 ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｚｅｎｋｏｋｕｔａｉｋａｉ．ｊｓｃｅ．ｏｒ．ｊｐ／２０２２／ （５）発行日：令和４年７月７日 刊行物：建設通信新聞 令和４年７月７日付，第３面 （６）発行日：令和４年７月７日 刊行物：日刊建設工業新聞 令和４年７月７日付，第３面 （７）発行日：令和４年７月２５日 （７）発行日：令和４年７月２５日 刊行物：月刊建設人 ２０２２年８月号 第２６頁Application of Article 30,
本発明は地盤中に微粒子スラグを注入して該地盤の密度を増大する地盤改良工法にかかり、非セメント系微粒子注入材を用いた低炭素型地盤改良技術に関するものである。 The present invention relates to a ground improvement method for increasing the density of the ground by injecting fine particle slag into the ground, and to a low-carbon ground improvement technique using a non-cement-based fine particle injection material.
本地盤注入材の主材となる高炉スラグの生産時のCO2排出量はセメントに比べ、10分の1程度であり、セメントを使用した懸濁型の注入材に比べ、CO2削減効果が期待できる。また、本発明は産業副成品を素材として用いることにより、特に液状化対策工を経済的に行うことができ、環境負荷を低減した地盤改良工法である。 The amount of CO2 emitted during the production of blast furnace slag, which is the main material of this ground injection material, is about one-tenth that of cement, and it has a CO2 reduction effect compared to suspension-type injection materials that use cement. I can expect it. In addition, the present invention is a ground improvement method that can economically perform liquefaction countermeasures and reduce the environmental load by using industrial by-products as materials.
液状化対策には、砂や礫などを地盤に圧入することにより密度を増大させる締固め工法や、セメントの混合や薬液を注入することにより粘着力を増加させる固化工法などがある。 Liquefaction countermeasures include the compaction method, which increases density by pressing sand or gravel into the ground, and the solidification method, which increases adhesion by mixing cement or injecting chemicals.
締固め工法に用いる施工機械は大きいため、狭隘な場所における施工が困難であることや、浅層部の改良における***、振動・騒音などの問題がある。 Since the construction machinery used in the compaction method is large, it is difficult to work in narrow spaces, and there are problems such as uplift, vibration and noise when improving shallow layers.
一方、セメントを混合することにより固化する工法においては既設構造物直下・近傍での施工が行えないことや、改良後の地盤や施工近傍の地下水が高アルカリ性となるなどの問題点がある。 On the other hand, the method of solidifying by mixing cement has problems such as not being able to work directly under or near existing structures, and that the ground after improvement and groundwater in the vicinity of construction are highly alkaline.
また、薬液注入工法より耐久性が求められる地盤改良においては、溶液型注入材では活性シリカコロイドを主剤とする注入を使用するために工事費が高くなる。一方、懸濁型の地盤固結材としては、セメントを用いた注入工法が用いられてきた。 In addition, in ground improvement, which requires more durability than the chemical injection method, the solution-type grouting material uses an active silica colloid as the main ingredient, resulting in high construction costs. On the other hand, as a suspension type ground consolidation material, an injection method using cement has been used.
これらの問題点を解決する方法として、微粒子を地盤の間隙に注入し、密度を増大させる工法が近年開発された。さらに近年、地球温暖化の問題から生産時のCO2排出量の多いセメントに代わる高炉スラグの有効利用が社会的に求められている。 As a method for solving these problems, a construction method has recently been developed in which fine particles are injected into the gaps in the ground to increase the density. Furthermore, in recent years, due to the problem of global warming, the effective use of blast furnace slag instead of cement, which emits a large amount of CO 2 during production, has been socially demanded.
地盤中に注入して該地盤を固結する懸濁型の地盤固結材として、例えば、モル比が小さく、アルカリ度の高い水ガラスを用いたスラグ系ガラスグラウトが知られている。このグラウトは大きな固結強度がえられるという特徴がある。 Slag-based glass grout using water glass with a low molar ratio and high alkalinity, for example, is known as a suspension-type ground consolidation material that is injected into the ground to solidify the ground. This grout is characterized by its high consolidation strength.
また、水ガラスと酸を混合して得られる酸性シリカゾルと、セメントや消石灰を含有してなるグラウトも知られている。このグラウトはゲル化時間が短く、かつフロック状の沈澱を生じやすいため、浸透性に劣るものである。 Also known is a grout containing an acidic silica sol obtained by mixing water glass and an acid, and cement or slaked lime. This grout has a short gel time and is prone to flocculation, resulting in poor permeability.
さらに、前記酸性シリカゾルと、スラグとを含有してなるグラウトも知られている。この場合、スラグは酸性シリカゾルに対して中和剤として作用してゲル化時間を促進するが、強度的にはほとんど寄与しない。 Furthermore, a grout containing the acidic silica sol and slag is also known. In this case, the slag acts as a neutralizing agent for the acidic silica sol and accelerates the gelling time, but hardly contributes to strength.
さらにまた、水ガラス中のアルカリの大部分をイオン交換樹脂を用いて除去して得られたシリカゾル（以下中性シリカゾルと記す）と、スラグとを含有してなるシリカゾルも考えられる。この場合、スラグは中性シリカゾルに対して反応性をほとんど示さず、強度発現も起こさない。 Furthermore, a silica sol containing a silica sol obtained by removing most of the alkali in water glass using an ion-exchange resin (hereinafter referred to as a neutral silica sol) and slag is also conceivable. In this case, the slag shows little reactivity with the neutral silica sol and does not develop strength.
上述したように、高炉スラグにセメントや石灰や水ガラスや苛性アルカリ等のアルカリ剤を加えて高炉スラグの潜在水硬性を刺激して高強度の固結体を得る地盤固結材は知られている。 As described above, it is known to add cement, lime, water glass, or an alkaline agent such as caustic to blast furnace slag to stimulate the latent hydraulicity of blast furnace slag to obtain a high-strength consolidation material. there is
そこで、本発明の目的は、高炉スラグを用いて密度を増大させるとともに、セメントや石灰や水ガラス等のアルカリ剤を用いなくても、産業副生品を用いて十分液状化対策に要求される強度や浸透固結性を得ることができる経済的で環境にすぐれた懸濁型の地盤固結材を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to increase the density by using blast furnace slag, and to sufficiently prevent liquefaction by using industrial by-products without using cement, lime, water glass, or other alkaline agents. To provide an economical and environment-friendly suspension type ground consolidation material capable of obtaining strength and permeation consolidation properties.
上記目的を達成するために、本発明によれば、ブレーン比表面積の値（以下、「ブレーン値」という）が4000cm2/g以上の高炉スラグと、石膏を主要材料として中性に近いｐＨ領域で液状化対策工に必要な強度を得ることを見出した。さらにＭｇＯ含有化合物を用いて比較的低アルカリで強度増加が可能になる。上記高炉スラグとして産業副生品である高炉スラグを石膏として廃膏を主剤と用いることができる。さらに、上述の組成にゲル化調整剤、強度増強剤を含むことによって、液状化対策工の他に高強度を要求される多くの地盤改良工法に適用することができる地盤注入材とその地盤改良工法である。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a blast furnace slag having a Blaine specific surface area value (hereinafter referred to as "Blaine value") of 4000 cm 2 /g or more and gypsum as main materials in a near-neutral pH range It was found that the strength required for liquefaction countermeasures can be obtained by In addition, the use of MgO-containing compounds allows increased strength at relatively low alkalinity. As the blast furnace slag, blast furnace slag, which is an industrial by-product, can be used as gypsum, and waste plaster can be used as the main agent. Furthermore, by including a gelation modifier and a strength enhancer in the above composition, it can be applied to many ground improvement methods that require high strength in addition to liquefaction countermeasures. Construction method.
具体的には、本発明の地盤注入材は、地盤内に微粒子を注入して密度を増大させる地盤注入工法に用いる地盤注入材であって、高炉スラグを主剤とし、これに反応剤として石膏または酸化マグネシウムあるいは両方を有効成分として加えてなり、該地盤注入材のｐＨが８～１２となるようにしたことを特徴とする。 Specifically, the ground grouting material of the present invention is a ground grouting material for use in a ground grouting method in which fine particles are injected into the ground to increase the density. It is characterized in that magnesium oxide or both are added as active ingredients, and the pH of the soil injection material is adjusted to 8-12.
また、他の形態として、高炉スラグを主剤とし、これに反応剤として石膏または酸化マグネシウムあるいは両方を有効成分として加え、さらにアルカリ剤として水ガラス、セメントおよび苛性ソーダを加えてなることを特徴とする。 In another form, blast-furnace slag is used as the main ingredient, and gypsum or magnesium oxide or both are added as active ingredients to this as a reactant, and water glass, cement and caustic soda are added as alkaline agents.
これらの地盤注入材において、さらにゲルタイム調整剤、強度補強材、分散剤、気泡剤、高分子剤、潤滑剤のいずれかまたは複数を加えることができる。 Any one or more of a gel time adjusting agent, a strength reinforcing agent, a dispersing agent, a foaming agent, a polymeric agent, and a lubricant can be added to these ground injection materials.
また、これらの地盤注入材において、高炉スラグは４０００～２００００ｃｍ２／ｇのブレーン値を有する高炉スラグ微粉末を用いることができる。 Further, in these ground injection materials, ground blast furnace slag having a Blaine value of 4000 to 20000 cm 2 /g can be used as the blast furnace slag.
また、これらの地盤注入材において、さらにフライアッシュ、珪華、珪藻土、火山灰、粘土、ポゾランのいずれかまたは複数を加えることもできる。 In addition, one or more of fly ash, sinter, diatomaceous earth, volcanic ash, clay, and pozzolan can be added to these ground injection materials.
また、これらの地盤注入材において、高炉スラグをさらに粉砕して超微細粒子化したものを用いることもできる。 Further, in these ground injection materials, blast furnace slag can be further pulverized into ultra-fine particles to be used.
本発明の地盤注入工法は、上述の地盤注入材を地盤内に注入することにより、地盤の密度を増大させることを特徴とするものである。 The ground injection method of the present invention is characterized by increasing the density of the ground by injecting the above-described ground injection material into the ground.
また、他の形態として、これらの地盤注入材を地盤内に注入することにより、地盤を固結させることを特徴とする。 In another form, the ground is consolidated by injecting these ground injection materials into the ground.
また、本発明の地盤注入工法において、地盤注入材を複数回繰り返して地盤内に注入するようにしてもよい。 Further, in the ground injection construction method of the present invention, the ground injection material may be repeatedly injected into the ground a plurality of times.
また、地盤注入材を土粒子間浸透可能な注入速度で所定の改良効果が得られるように充填することができる。 In addition, the soil injection material can be filled at an injection speed that allows penetration between soil particles so that a predetermined improvement effect can be obtained.
また、本発明の地盤注入工法において、地盤注入材を地盤の液状化対策に用いることもできる。 In addition, in the ground grouting method of the present invention, the ground grouting material can be used as a countermeasure against ground liquefaction.
さらに、他の形態として、これらの地盤注入材を地盤内に高圧噴射により注入して地盤改良することを特徴とする。 Furthermore, as another form, it is characterized by injecting these ground injection materials into the ground by high-pressure injection to improve the ground.
本発明に関しては、ジオポリマーやドロマイトの固化原理に着目し、産業副産物の一種である高炉スラグ微粉末と廃石膏ボードの再利用が進むことから半水石膏を微粒子として選定し、それらを混合させた配合の固化可能性を探ることで、一液状化抑止必要な改良強度を満たすか確認した。これらの結果から以下の知見が得られた。 Regarding the present invention, focusing on the solidification principle of geopolymers and dolomite, gypsum hemihydrate is selected as fine particles and mixed with granulated granulated blast furnace slag and waste gypsum boards, which are a type of industrial by-product, to promote reuse. By exploring the possibility of solidification of this formulation, it was confirmed whether it satisfies the improved strength required to prevent liquefaction. The following findings were obtained from these results.
1) 混合法を用いた一軸圧縮試験より、高炉スラグ微粉末：半水石膏：酸化マグネシウムを1:9:1から5:5:1で混合させることで液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さを満たした。また水粉体比P/W=0.10における一年間の長期養生を行った結果、CaSO4:BS:MgO＝1:9:1配合は、養生84日目以降から強度はほぼ一定で300kN/m2から450kN/m2の強度を有することが確認された。 1) From the uniaxial compression test using the mixing method, the granulated granulated blast furnace slag: gypsum hemihydrate: magnesium oxide was mixed at a ratio of 1:9:1 to 5:5:1 to improve the uniaxiality of the improved body required for liquefaction countermeasures. Meets compressive strength. In addition, as a result of long-term curing for one year at a water powder ratio of P/W = 0.10, the CaSO 4 : BS: MgO = 1: 9: 1 formulation exhibited a nearly constant strength of 300 kN/m2 after 84 days of curing. It was confirmed to have a strength of 2 to 450 kN/m 2 .
2) 本研究で得られたCaSO4:BS:MgO配合について固化メカニズムを考察したところ、高炉スラグ微粉末の潜在水硬性やドロマイト化作用、石膏の硫酸塩によってドロマイトに近しい状態となり、固化すると考えられる。 2) Considering the solidification mechanism of the CaSO 4 :BS:MgO mixture obtained in this study, it is thought that the latent hydraulicity of ground granulated blast furnace slag, the action of dolomite formation, and the sulfate of gypsum cause a state close to that of dolomite and solidify. be done.
3) 濃度別に注入を行った結果、強度は濃度と共に二次関数的に増加する。しかし高濃度では、早い段階で目詰まりする可能性が高くなり改良効果は下がる恐れがある。一方、低濃度は目詰まりしづらいが、注入材内の微粒子量が改良範囲に対して不足すると、未浸透部が存在してしまう可能性がある。ただし、低濃度を追加で注入することで未浸透部まで浸透が可能となる。 3) As a result of injection by concentration, the intensity increases quadratically with concentration. However, if the concentration is high, the possibility of clogging at an early stage increases, and the improvement effect may decrease. On the other hand, when the concentration is low, clogging is difficult to occur, but if the amount of fine particles in the injection material is insufficient for the improvement range, there is a possibility that non-penetrated portions may exist. However, by additionally injecting a low concentration, it is possible to permeate to the non-permeated part.
4) 砂間隙を十分に満たせなくとも、注入材が固化することで強度を確保することができることから、目詰まりを生じさせなければ、注入濃度が増加するのに伴い、改良強度も増加することが確認された。 4) Even if the sand gaps are not sufficiently filled, the strength can be secured by solidifying the injection material. Therefore, if clogging is not caused, the improved strength increases as the injection concentration increases. was confirmed.
5) 注入流量においてが低速の場合、砂間隙に注入材が留まることから目詰まりを起こし、高速の場合、砂間隙に微粒子が留まらないことから目詰まりが発生しづらい。
6) グラウタビリティー比の算出結果と同様に試料砂と微粒子の粒径が浸透性に影響を与えることを再確認された。
5) When the injection flow rate is low, clogging occurs because the grout remains in the sand gaps.
6) It was reconfirmed that the particle size of the sample sand and fine particles affects the permeability in the same way as the calculation result of the groutability ratio.
7) 本配合における理想の注入条件は、間隙に対し一定の改良強度を確保できる注入材濃度を、割裂を起こさない流量で注入することである。これにより広範囲に浸透し、時間経過と共に注入材が固化することで十分な強度を持つ改良体が得られる。 7) The ideal injection condition for this compounding is to inject a concentration of injection material that can secure a certain level of improved strength in the gap and a flow rate that does not cause splitting. As a result, the injection material permeates a wide area and solidifies with the passage of time, thereby obtaining an improved body having sufficient strength.
本発明において使用するスラグや石膏の超微細化石膏は、市販の高炉スラグ微粉末あるいは超微粉末を用いたり、例えば、特許文献３に記載されているように細粒子を微細粒子化するための循環式微細化粒子製造装置などを用いて製造することができる。
The ultra-fine gypsum of slag and gypsum used in the present invention may be commercially available ground blast furnace slag powder or ultra-fine powder, or for example, as described in
また分散剤については、一般に用いられているセメント分散剤であるメラミンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリカルボン酸、グルコン酸系分散剤等をあげることができる。 Dispersants include melamine sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, polycarboxylic acid, gluconic acid-based dispersants, etc., which are generally used cement dispersants.
また高分子剤としては本出願人の先願発明（特許文献４）記載のカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエステチルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸＋トリウム等を上げることができる。 Examples of polymer agents include carboxymethylcellulose, hydroxyesterylulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid + thorium, and the like described in the prior invention of the present applicant (Patent Document 4).
主材となる高炉スラグの生産時のCO2排出量は、セメントに比べ10分の1程度であり、セメントを使用した懸濁型注入材に比べ施工時のCO2削減効果が期待できる。 The amount of CO2 emitted during the production of blast furnace slag, which is the main material, is about one - tenth that of cement.
改良地盤は、室内試験では一軸圧縮強さで300kN/m2以上を有することが確認され、液状化対策として十分な効果が期待できる。 Laboratory tests have confirmed that the improved ground has a uniaxial compressive strength of 300 kN/m2 or more, and a sufficient effect can be expected as a countermeasure against liquefaction.
また、材料を粉砕して超微粒子化することにより、材料が低粘性となって凝集しにくくなり、粒子径の大きな材料よりも浸透性能が向上する。 In addition, by pulverizing the material into ultrafine particles, the material becomes less viscous and less likely to agglomerate, and the permeation performance is improved compared to materials with large particle diameters.
従来の薬液注入工法のコンパクトな注入機構をそのまま適用することができ、狭隘な場所でも施工可能である。 The compact injection mechanism of the conventional chemical injection method can be applied as it is, and construction can be performed even in a narrow space.
生産性の向上にも期待ができるほか、これまで環境的な理由や経済的に厳しいなどの理由で地盤改良の適用が難しかった箇所にも適用可能となる。 In addition to being expected to improve productivity, it can also be applied to places where it was difficult to apply ground improvement for environmental reasons and economical reasons.
以下、本発明を具体的に詳述する。本発明は上述のとおり、例えばブレーン値が4000cm2/g以上の高炉スラグ、石膏、並びに低アルカリ刺激剤として酸化マグネシウムからなる、地盤固結材に関するものである。また上記高炉スラグは更に微細化することにより非セメント系超微粒子注入工法とすることもできる。 Hereinafter, the present invention will be specifically described in detail. As described above, the present invention relates to a ground consolidation material comprising, for example, blast furnace slag having a Blaine value of 4000 cm 2 /g or more, gypsum, and magnesium oxide as a low-alkaline stimulant. Further, the blast furnace slag can be made into a non-cement-based ultrafine particle injection method by making it even finer.
従来高炉スラグは高いアルカリ剤を加えることにより高強度の固結性が得られないと思われてきた。高炉スラグにセメント、消石灰、水ガラス、苛性アルカリ等の高炉スラグの潜在水硬性を発現するのに必要なアルカリ剤を加えた固結物は通常ｐＨが13～14を呈するため注入地盤は高アルカリ性になる。また高炉スラグの使用量が多くないと固結性が得られないと思われてきた。 It has been thought that blast-furnace slag cannot obtain high-strength caking properties by adding a high alkalinity agent. The cement, slaked lime, water glass, caustic alkali, and other alkaline agents necessary to express the latent hydraulicity of blast furnace slag are usually added to blast furnace slag. become. In addition, it has been believed that a large amount of blast-furnace slag is required to obtain good caking properties.
しかし、本発明では高炉スラグにほとんど中性付近の石膏を加えることによって液状化対策として必要な一軸圧縮強度80kN/m2が得られることを見出した。石膏はほぼ中性値であるため、その固結物はほぼ中性値であり、アルカリは溶出しない。 However, in the present invention, it was found that by adding nearly neutral gypsum to the blast furnace slag, a uniaxial compressive strength of 80 kN/m 2 , which is necessary as a countermeasure against liquefaction, can be obtained. Since gypsum has an almost neutral value, its solidified substance has an almost neutral value and does not elute alkali.
石膏の存在のもとに低アルカリ刺激剤を用いることにより、少量のアルカリ又は酸化マグネシウムのようにアルカリの少ないアルカリ剤と併用して緩やかにアルカリが上昇して高炉スラグの固結強度が増大する。その場合のｐＨ値は殆ど12以下であるとともに地下水へのアルカリの溶出は少なく環境性にすぐれている。 By using a low-alkaline stimulant in the presence of gypsum, the solidification strength of blast-furnace slag is increased by gently increasing the alkalinity in combination with a small amount of alkali or a low-alkali alkali agent such as magnesium oxide. . In that case, the pH value is almost 12 or less, and the elution of alkali into the ground water is small, so it is excellent in environmental friendliness.
また、高炉スラグのアルカリによる強度発現は重合結合までの時間を要するため注入による地盤への浸透過程において、地下水に希釈等による固結性が低減するが、液状化対策に十分な強度を得るスラグ使用量は低く設定できるため、浸透性を確保することが可能になった。 In addition, since it takes time for the strength of blast furnace slag to develop due to alkali, it takes time to polymerize and bond, so in the process of infiltration into the ground by injection, the caking property is reduced due to dilution with groundwater, etc., but slag that obtains sufficient strength as a countermeasure against liquefaction. Since the amount used can be set low, it became possible to ensure permeability.
また、注入初期の段階で石膏による安定した固化が得られるため、地下水面下の注入、或いは高圧噴射注入において、重合結合が生ずるまでの期間、地下水や高圧噴射の影響を受けることなく、さらに同じ理由で高炉スラグのブレーン値が4000～8000cm2/gでの固結範囲が拡がった安定した固結体を形成することができる。 In addition, since stable solidification by gypsum is obtained at the initial stage of injection, it is not affected by groundwater or high-pressure injection during the period until polymerization bonding occurs in injection under the groundwater level or high-pressure injection. For this reason, a stable solidified body with a broadened range of solidification can be formed when the Blaine value of blast furnace slag is 4000-8000cm 2 /g.
また、スラグ使用量が少ないことは粒子である高炉スラグの浸透性を改善し、広範囲の浸透を可能にし、経済的な液状化対策を可能にすることが判った。 In addition, it was found that a small amount of slag used improves the permeability of granulated blast furnace slag, enables a wide range of penetration, and makes it possible to take economical countermeasures against liquefaction.
また、再掘削を必要とする工事に使用されるセメントグラウト等の微粒子注入材の強度が大きくなりすぎ掘削しにくいという欠点を改良し、高炉スラグの使用濃度を調整して自由に強度、ゲル化時間が調整でき、早期に地盤改良効果を得ることができる。 In addition, we have improved the strength and gelation of blast furnace slag by adjusting the concentration of blast furnace slag. The time can be adjusted, and the ground improvement effect can be obtained early.
上記の注入材の構成成分である高炉スラグの含有量は約9～90％、石膏の含有量は約0～90％、酸化マグネシウムの含有量は0～10であることが好ましい。高炉スラグが40％未満では得られるグラウト材の粘性が上昇し、90％以上になると初期ないし中期の強度発現が悪い。 It is preferable that the content of blast furnace slag, which is a component of the injection material, is about 9-90%, the content of gypsum is about 0-90%, and the content of magnesium oxide is 0-10. If the blast furnace slag is less than 40%, the viscosity of the resulting grout increases, and if it exceeds 90%, the initial or middle strength development is poor.
石膏（無水石膏）単体を刺激剤とする配合において、石膏が40％以下では初期強度増進効果が小さく、10％以下になると地盤の強度低下をまねくおそれがある。これらの成分からなる高炉スラグのブレーン値を6000cm2/g以上に微粉化することが浸透性の向上をもたらす上で必要である。 When gypsum (anhydrous gypsum) alone is used as a stimulant, if the gypsum content is less than 40%, the effect of increasing the initial strength is small, and if the gypsum content is less than 10%, the strength of the ground may decrease. It is necessary to pulverize the blast furnace slag containing these components to a Blaine value of 6000 cm 2 /g or more in order to improve the permeability.
上記配合には水ガラスや中性シリカゾルや粘土やポゾランを加え、ゲルタイム調整や強度増加やブリージングの低減に用いることもできる。 Water glass, neutral silica sol, clay, or pozzolan can be added to the above composition to adjust gel time, increase strength, or reduce bleeding.
ここで、上記のゲルタイムを調整するための中性シリカゾルの混合割合は全配合中において中性シリカゾルからくるSiO2量が1.5～9％程度が適当である。 As for the mixing ratio of the neutral silica sol for adjusting the gel time, the amount of SiO 2 derived from the neutral silica sol in the entire composition is appropriately about 1.5 to 9%.
上述中性シリカゾルはこれを混合することによって、配合液のブリージングが非常に少くなり、石膏の初期強度増進効果を助長し、ブレーン値の大きな微粒子の再凝集が起こりにくく、分散性の悪化防止に著しく役立つ。微粒子スラグは、ブレーン値を大きくすればする程、浸透性は著しく向上する。このように高炉スラグの微粉化および石膏と中性シリカゾルとの間では相乗効果的に作用しあうことがわかった。 By mixing the above-mentioned neutral silica sol, the bleeding of the compounded solution is greatly reduced, promoting the effect of increasing the initial strength of gypsum, making it difficult for fine particles with large Blaine values to reaggregate, and preventing deterioration of dispersibility. significantly helpful. Fine particle slag significantly improves permeability as the Blaine value increases. Thus, it was found that pulverization of blast furnace slag and gypsum and neutral silica sol act synergistically.
本発明はさらにフライアッシュ、石灰石、高炉スラグ、珪石、粘土等を粉砕分級した単品またはそれらの混合物よりなり、ブレーン値が8000cm2/g以上のものが好ましい。 The present invention further comprises fly ash, limestone, blast-furnace slag, silica stone, clay, etc. pulverized and classified singly or as a mixture thereof, preferably having a Blaine value of 8000 cm 2 /g or more.
上記のグラウトに加える中性シリカゾル以外のゲル化調整剤としては、アルカリ金属の炭酸水素塩、炭酸塩、セスキ炭酸塩等が挙げられる。これらのゲル化調整剤は固結強度の低下を招くことなく、粘性にほとんど影響を及ぼさずにゲル化時間を遅延せしめる効果があるので、浸透性の向上に著しい効果がある。 Gelation modifiers other than the neutral silica sol added to the grout include alkali metal hydrogen carbonates, carbonates, sesquicarbonates, and the like. These gelation modifiers have the effect of delaying the gelation time without incurring a decrease in the caking strength and hardly affecting the viscosity, so they are remarkably effective in improving the permeability.
アルカリ金属の炭酸水素塩、炭酸塩、セスキ炭酸塩等のゲル化調整剤の配合量は全配合中0.2～2.2％が好ましく、これが0.2％以下ではゲル化時間の遅延はほとんどみられず、また2.2％以上添加してもそれ以上のゲル化時間の遅延はほとんどみられず、徐々に固結強度低下の傾向を示すようになる。 The amount of gelling modifiers such as alkali metal hydrogencarbonates, carbonates and sesquicarbonates is preferably 0.2 to 2.2% of the total amount. Addition of 2.2% or more shows almost no further delay in gelation time, and shows a gradual decrease in setting strength.
廃石膏ボードの再利用が進むことから半水石膏を微粒子として選定した。液状化対策工法として、これらの微粒子を用いた新たな注入材を検討するために、固化可能性や強度特性、浸透性を把握することを目的として以下の実験を行った。 Gypsum hemihydrate was selected as fine particles because the reuse of waste gypsum boards is progressing. In order to investigate a new grouting material using these fine particles as a countermeasure against liquefaction, the following experiments were carried out for the purpose of grasping the solidification possibility, strength characteristics, and permeability.
［微粒子の選定］
本発明では、ジオポリマーとドロマイトの固化原理に着目した。ジオポリマーとはセメントの代わりに水とアルカリシリカ溶液（活性シリカとアルカリ源）、活性フィラー（アルカリに活性のある成分を含む非晶質粉体）を用いるものである。活性フィラーから溶出した金属イオンがアルカリシリカ溶液と接すると，珪酸錯体を架橋しポリマー化するため、固化すると言われている。また、本発明に用いるMgO含有化合物は一般にドロマイトと呼ばれる。ドロマイトは、石灰石（CaCO3）とマグネサイト（MgCO3）の中間の自然鉱石で、石灰石に含まれるカルシウムの一部が海水中でマグネシウムに置き換わった生成物（CaMg(CO3)2）である。
[Selection of fine particles]
In the present invention, we focused on the solidification principle of geopolymer and dolomite. Geopolymers use water, an alkaline silica solution (active silica and an alkalinity source), and an active filler (amorphous powder containing components active in alkali) instead of cement. It is said that when the metal ions eluted from the active filler come into contact with the alkali silica solution, the silicic acid complex is crosslinked and polymerized, resulting in solidification. Also, the MgO-containing compound used in the present invention is generally called dolomite. Dolomite is a natural ore intermediate between limestone (CaCO 3 ) and magnesite (MgCO 3 ), and is a product (CaMg(CO 3 ) 2 ) in which part of the calcium contained in limestone is replaced with magnesium in seawater. .
本実験で使用した微粒子、酸化マグネシウム（以下MgOと記す）、また産業副産物として石膏が添加されたＡ社製高炉スラグ微粉末（以下BSIと記す）と石膏が添加されていないＡ社製高炉スラグ微粉末（以下BSIIと記す）、石膏が添加されていないＢ社製高炉スラグ微粉末（以下BSIIIと記す）からなる3種類の高炉スラグ微粉末を用いた。他に単体の石膏には建築・土木用の半水石膏（以下CaSO4と記す）を用いた。 The microparticles used in this experiment, magnesium oxide (hereinafter referred to as MgO), and as an industrial by-product, ground granulated blast furnace slag manufactured by Company A to which gypsum was added (hereinafter referred to as BS I ) and a blast furnace manufactured by Company A to which no gypsum was added Three types of granulated blast furnace slag were used: ground slag (hereinafter referred to as BS II ) and ground blast furnace slag manufactured by Company B to which no gypsum was added (hereinafter referred to as BS III ). In addition, hemihydrate gypsum (hereinafter referred to as CaSO 4 ) for construction and civil engineering was used as a single gypsum.
［実験概要］
複数の種類の微粒子を混合した配合試料の固化可能性を探るため、表１に示す配合条件にて固化実験を行った。ここで配合比とは用いた微粒子の質量比である。またP/Wとは水粉体比であり、複数の種類の微粒子の総量に対する用いた水量の比で表される。
[Outline of experiment]
In order to explore the possibility of solidification of a blended sample in which a plurality of types of fine particles are mixed, a solidification experiment was conducted under the blending conditions shown in Table 1. Here, the compounding ratio is the mass ratio of the fine particles used. P/W is the water/powder ratio, and is expressed by the ratio of the amount of water used to the total amount of the multiple types of fine particles.
Case1の配合では石膏の自硬性と高炉スラグ微粉末の潜在水硬性に期待して、CaSO4とBSIIを用いた。Case2およびCase3の配合では、ドロマイトプラスターがマグネシウムやカルシウムによって構成されていることから、BSI、BSII、BSIII、のそれぞれにMgOあるいはCaSO4を加えた配合とした。
In
簡易的な固化判定およびｐＨ測定方法を図２に示す。実験では、まず微粒子と水道水を計量し、これらをビーカー内で薬さじを用いて十分に攪拌混合した、攪拌後、ビーカーの開口部をPP製フィルムで被覆し、室温(25±3)℃で静置、混合後1、3、7日後に固化判定を行った。 FIG. 2 shows a simple solidification determination and pH measurement method. In the experiment, the fine particles and tap water were first weighed, and then thoroughly stirred and mixed in a beaker using a spatula. After 1, 3, and 7 days of mixing, solidification was determined.
判定方法は、ビーカーを傾けることによる目視での判断と、直径3mmの金属棒を手で貫入・攪拌した際の抵抗の有無による方法である。固化した場合を○、固化したが抵抗が小さい場合を△、未固化を×と記した。また、コンパクトｐＨメータ（LAQUAtwin（商標登録第５５５５８８７号）、株式会社堀場製作所製）により固化過程におけるｐＨ変化を確認した。これら一連の固化実験の結果より、十分に固化した配合に対してサンドゲルを作製して、その一軸圧縮試験を実施した。 Judgment methods are visual judgment by tilting a beaker and the presence or absence of resistance when a metal rod with a diameter of 3 mm is penetrated and stirred by hand. The case where the sample was solidified was indicated by ◯, the case where the sample was solidified but had a small resistance was indicated by Δ, and the case where it was not solidified was indicated by ×. In addition, the pH change during the solidification process was confirmed using a compact pH meter (LAQUAtwin (trademark registration No. 5555887), manufactured by HORIBA, Ltd.). Based on the results of these series of solidification experiments, a sand gel was prepared from the sufficiently solidified compound and a uniaxial compression test was conducted.
注入材と砂を混合させた供試体（以下、サンドゲルと記す）を作製するために用いた混合法による供試体作製方法を図３に示す。モールドには内径50mm、高さ100mmのプラスチック製のものを使用し、脱型を容易にするため側面にグリースを塗布し、供試体の下端にOHPシートを敷いた。 FIG. 3 shows a method of preparing a test piece by a mixing method used to prepare a test piece (hereinafter referred to as a sand gel) by mixing an injection material and sand. A plastic mold with an inner diameter of 50 mm and a height of 100 mm was used. Grease was applied to the sides to facilitate removal from the mold, and an OHP sheet was laid on the lower end of the specimen.
作製手順として、モールド内に注入材を注ぎ、珪砂6号を液中落下させた。供試体作製過程では密度を管理するため、供試体の上方に常に湛水部ができるように砂と注入材を投入しながら、側面を叩くことで高さを調整した。投入完了後、供試体上端に有孔板を設置し、供試体上端部を水平に均すとともに、上部に溜まった注入材を取り除いた。その後、計測した供試体高さから供試体の相対密度Drが(60±3)%の範囲にあることを確認した。同様の供試体を各配合2本ずつ作製した。 As a production procedure, the injection material was poured into the mold, and silica sand No. 6 was dropped into the liquid. In order to control the density in the process of fabricating the specimen, the height was adjusted by tapping the side while adding sand and grout so that the upper part of the specimen would always be flooded. After the injection was completed, a perforated plate was placed on the upper end of the test piece, and the upper end of the test piece was leveled horizontally, and the injection material accumulated on the upper portion was removed. After that, it was confirmed that the relative density Dr of the specimen was within the range of (60±3)% from the measured height of the specimen. Two similar specimens were prepared for each formulation.
供試体は次のように養生された。モールドの開口部をPP製フィルムで被覆し、プラスチック製の密閉容器内の底に十分に湿らした紙ワイパー（タオルタイプ）を敷き詰め、その上にモールドを並べた。並べたモールドの上に湿らせた紙ワイパーを被せ、乾燥しないように定期的に霧吹き等で湿らせた。モールドが入った密閉容器を空調25℃に保った室内で静置した。養生3、7、28、56、84日目にプラスチックモールドから脱型し、成型後に一軸圧縮試験を行った。 The specimen was cured as follows. The opening of the mold was covered with a PP film, the bottom of a closed plastic container was covered with sufficiently moistened paper wipes (towel type), and the molds were arranged on top. A wet paper wiper was placed over the aligned molds and periodically moistened with a sprayer or the like so as not to dry out. The sealed container containing the mold was allowed to stand in an air-conditioned room at 25°C. On the 3rd, 7th, 28th, 56th and 84th days of curing, it was removed from the plastic mold and subjected to a uniaxial compression test after molding.
微粒子混合供試体と比較するため、注入材単体からなる供試体の強度についても調べた。その供試体（以下、ホモゲルと記す）は、水粉体比P/W＝0.80で練った注入材単体をプラスチックモールドに注ぐことで作製された。養生から一軸圧縮試験までの過程はサンドゲルと同様である。ただし、これらについては養生1、2、3、4、5、6、7日目に一軸圧縮試験を行った。 In order to compare with the microparticle mixed specimen, the strength of the specimen consisting of the injection material alone was also investigated. The specimen (hereinafter referred to as homogel) was prepared by pouring a single injection material kneaded at a water/powder ratio P/W of 0.80 into a plastic mold. The process from curing to uniaxial compression test is the same as sand gel. However, these were subjected to uniaxial compression tests on the 1st, 2nd, 3rd, 4th, 5th, 6th and 7th days of curing.
［実験結果］
図４に各配合のpH変化と固化判定の結果を示す。CaSO4：BSII配合（以下、Case1配合と記す）ではCaSO4が多くなるほど固化発現が早く、固化抵抗は大きくなった。混合スラリーのpHは6から10程度であった。ただし、この配合では固化抵抗が相対的に低いことから、自硬性のある石膏のみによる固化が発現している可能性が考えられる。
[Experimental result]
Fig. 4 shows the results of pH change and solidification determination for each formulation. In the CaSO 4 : BS II formulation (hereinafter referred to as
次にBSII：MgO配合（以下、Case2配合と記す）ではCaSO4の添加の有無に関係なく作製直後は固化発現しないものの、3日目において固化抵抗は大きくなった。pHはMgOがアルカリ材として働くため、初期pHは10程度であったが、その後CaSO4が添加されていない場合にはpHの変化はなく、CaSO4が添加されている場合にはpHが12近くまで上昇することが確認された。
Next, in the BS II :MgO formulation (hereafter referred to as
CaSO4：BSII：MgO配合（以下、Case3配合と記す）ではCase1配合と異なり、CaSO4が多く、BSが少なくなるほど固化抵抗は小さくなる傾向を示した。pHは石膏が添加されたCase2-2と同様にMgOがアルカリ材として働き、初期pHは10程度であったが、CaSO4が添加されることでpHが12近くまで上昇することが確認された。
In the CaSO 4 : BS II : MgO formulation (hereinafter referred to as
これよりMgOを配合しない中性注入材の場合には、Case1配合のような石膏の自硬性に期待した石膏が主材となる配合が良く、アルカリ性注入材の場合には、BSの潜在水硬性に期待して、BSが主材であり、かつ少量の石膏が添加されることでアルカリ材を補助する配合が良いと考えられる。
Therefore, in the case of a neutral grouting material that does not contain MgO, it is better to use gypsum as the main ingredient, which is expected to have the self-hardening property of gypsum, as in
（水色マーカー部分要確認）
図５にCaSO4：BSIII：MgO配合のホモゲルの一軸圧縮強さ（注入材強度）を示す。養生日数に伴い徐々に一軸圧縮強さが増加していく中で、養生3日目から急激に強度が増加することが確認された。この傾向は表1の金属棒による固化判定結果と同様であった。
(Check the light blue marker part)
FIG. 5 shows the uniaxial compressive strength (injection material strength) of the CaSO 4 : BS III : MgO blended homogel. While the unconfined compressive strength gradually increased with the number of curing days, it was confirmed that the strength increased sharply from the third day of curing. This tendency was the same as the solidification judgment result by the metal rod in Table 1.
図７にサンドゲルの状況を示す。Case1-9供試体では注入材と砂を交互に落下させて供試体を作製したため、層毎に固化してしまい供試体全体が改良されず自立しなかった。Case1-9は他の配合より石膏を多く含む配合であり、固化実験では注入材作製直後である0日目から若干の固化が確認されていた。供試体作製中から注入材の固化が他配合と比べ早く進んだため層毎となったと考えられる。 FIG. 7 shows the state of the sand gel. In case 1-9 specimens, the grout and sand were dropped alternately to make the specimens, so layer by layer solidified and the specimen as a whole was not improved and did not stand on its own. Cases 1-9 contained more gypsum than other formulations, and in the solidification experiment, some solidification was confirmed from the 0th day immediately after the preparation of the injection material. It is considered that the solidification of the injection material progressed faster than other formulations during the preparation of the specimen, so it was layer by layer.
Case3-1供試体は全体が青色に変化した一方、Case3-5供試体は発色が確認されなかった。青色に変化するのはBSによる影響が考えられる。これは高炉セメントコンクリートにおいても同様の現象が確認されていて、高炉スラグに含まれる硫化物（HSやS2）が重合反応した際に電子を受けとること（還元反応）により反応領域が還元性になることでFeやMnの酸化数が少ない状態で他の重合物に固溶し、硫化鉄（I）が還元され水酸化鉄（II）になることで発色が起こる。 The entire Case3-1 specimen turned blue, while the Case3-5 specimen showed no color development. The change to blue can be attributed to BS. The same phenomenon has been confirmed in blast furnace cement concrete, and the reaction area becomes reducible by receiving electrons (reduction reaction) during the polymerization reaction of sulfides (HS and S 2 ) contained in blast furnace slag. As a result, iron (I) sulfide is reduced to iron (II) hydroxide, which causes color development.
よって酸化数が減ることで還元されて青く発色が起こるが、重合反応を伴っていることから高炉セメントコンクリートと同様に強度や耐久性に影響はないとされる。BSが多いCase3-1供試体ほど色が濃いことから重合反応が生じており、BSとCaSO4が同量のCase3-5供試体は重合反応があまり生じていないと考えられる。 Therefore, as the oxidation number decreases, it is reduced and develops a blue color, but since it is accompanied by a polymerization reaction, it is said that it does not affect strength and durability like blast-furnace cement concrete. The darker the color of the Case3-1 sample with more BS, the more polymerization reaction occurred, while the Case3-5 sample with the same amount of BS and CaSO4 did not show much polymerization reaction.
図６にCase2配合およびCase3配合のサンドゲルの一軸圧縮強さを示す。石膏が最も少なくBSが最も多いCase3-1配合で高強度を示し、石膏が多くBSが少なくなるほど強度は小さくなる傾向が確認された。 FIG. 6 shows the uniaxial compressive strength of sand gels containing Case2 and Case3. Case 3-1, which contains the least amount of gypsum and the most amount of BS, exhibits high strength.
特にCase3-1からCass3-4は液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値である80kN/m2を7日目にて満たすことが確認された。石膏量がBS量と等しいもしくは多い配合であるCase3-5からCase3-9では、養生7日目以降からの強度の増加傾向が乏しく、養生28日目以降の強度変化は見られないまたは低下する結果となった。よって微粒子として半水石膏や高炉スラグ微粉末、酸化マグネシウムを用いた場合、高炉スラグ微粉末を母材とし、少量の半水石膏と酸化マグネシウムを用いた配合が液状化対策に用いる場合における適した配合となると言える。 In particular, Case 3-1 to Cass 3-4 were confirmed to satisfy the lower limit of 80kN/m 2 of unconfined compressive strength required for liquefaction countermeasures on the 7th day. In cases 3-5 to 3-9, where the amount of gypsum is equal to or greater than the amount of BS, the tendency of strength increase from the 7th day of curing is poor, and the strength change is not seen or decreases after the 28th day of curing. result. Therefore, when gypsum hemihydrate, ground granulated blast furnace slag, or magnesium oxide is used as the fine particles, a combination of ground granulated blast furnace slag with a small amount of gypsum hemihydrate and magnesium oxide as the base material is suitable for liquefaction countermeasures. It can be said that it is a combination.
Case3-1が高強度であることから、使用したBSの平均粒径D50に着目して、BSII（D50＝18μm）より粒径が小さいBSIII（D50＝6μm）を用いた同配合Case3-10について検討を行い、長期養生における一軸圧縮強さについて調べた。図８にその長期養生結果を示す。 Since Case 3-1 has high strength, we focused on the average grain size D 50 of the BS used, and used BS III (D 50 = 6 µm), which is smaller than BS II (D 50 = 18 µm). Compounding Cases 3-10 were investigated, and the unconfined compressive strength in long-term curing was investigated. FIG. 8 shows the long-term curing results.
粒径が小さくなるほど微粒子の比表面積は大きくなり化学反応を促進することから、Case3-1よりCase3-10のほうが強度は増加すると考えられたが、明確な強度差は確認されなかった。Case3-10に着目すると養生7、14日目において強度は急激に増加し、養生56日目にかけて徐々に強度増加した。強度が一度下がることもあるが、これは供試体作製における誤差であると考えられる。 The smaller the particle size, the larger the specific surface area of the fine particles, which promotes the chemical reaction. Focusing on Cases 3-10, the strength increased rapidly on the 7th and 14th days of curing, and gradually increased until the 56th day of curing. Although the strength may drop once, this is considered to be an error in the preparation of the specimen.
養生84日目以降も徐々に強度は増加し、養生364日（養生1年目）時点では364kN/m2となり、上昇幅は養生84日目前と比べ小さくなった。このことから水粉体比P/W=0.10におけるCaSO4:BS:MgO＝1:9:1配合では、養生84日目以降強度はほぼ一定であり、300kN/m2から400kN/m2の強度を有することが示された。 After 84 days of curing, the strength gradually increased, reaching 364 kN/m 2 at 364 days of curing (first year of curing), and the range of increase was smaller than before 84 days of curing. From this, with the CaSO4:BS:MgO = 1:9:1 mixture at the water powder ratio P/W = 0.10, the strength is almost constant after 84 days of curing, and the strength is 300kN/m 2 to 400kN/m 2 was shown to have
次にCase3-10配合において水粉体比を変化させた場合について検討した。養生日数別における注入材濃度とサンドゲルの一軸圧縮強さの関係を図９に示す。 Next, we investigated the cases where the water/powder ratio was changed in Case 3-10. Fig. 9 shows the relationship between the injection material concentration and the uniaxial compressive strength of the sand gel for each curing period.
水粉体比0.07、0.10、0.15、0.30、0.60、0.80の供試体を混合法にてサンドゲルを作製し、養生3、7、28、58日目において一軸圧縮試験を行った。どの濃度においても液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値である80kN/m2を7日目以降に満たすことが確認された。濃度に関しては、P/W=0.07では養生28日以降強度の増加は見られず、P/W=0.10では養生28日以降においても微小であるが強度の増加が確認された。 Sand gels were prepared by a mixing method from specimens with water powder ratios of 0.07, 0.10, 0.15, 0.30, 0.60 and 0.80, and uniaxial compression tests were performed on the 3rd, 7th, 28th and 58th days of curing. It was confirmed that the lower limit of unconfined compressive strength of 80kN/m 2 , which is required for liquefaction countermeasures, was satisfied after 7 days at any concentration. Concerning the concentration, at P/W=0.07, no increase in strength was observed after 28 days of curing, and at P/W=0.10, a slight increase in strength was confirmed even after 28 days of curing.
P/W=0.15、P/W=0.30、P/W=0.80においてもP/W=0.10と同様に強度の増加が見られた。P/W=0.60では養生58日目における強度の増加は見られなかったが、これは供試体作製による誤差であると考えられる。濃度が高くなるほど強度が増加し、特に濃度が高く養生日数が経過するほど強度が増加する傾向が確認された。 At P/W = 0.15, P/W = 0.30, and P/W = 0.80, an increase in strength was observed as with P/W = 0.10. At P/W=0.60, no increase in strength was observed on the 58th day of curing. The higher the concentration, the higher the strength, and it was confirmed that the higher the concentration and the longer the curing period, the higher the strength.
図１０にCaSO4:BS:MgO＝1:9:1配合の固化メカニズムの模式図を示す。図の(1)段階では、ジオポリマーの固化原理に着目し微粒子を分類すると、MgOは供試体内の間隙水をアルカリ雰囲気にするアルカリ材と位置付けられる。また、MgOに少量の石膏を加えることで更にアルカリ度が上昇し強度も増加したことから、石膏は固化促進を促す活性材であると考えられる。そしてBSはGPと同様にアルカリに活性のある非晶質粉体であると位置づけられる。 FIG. 10 shows a schematic diagram of the solidification mechanism of CaSO 4 :BS:MgO=1:9:1. At stage (1) in the figure, classifying microparticles by focusing on the solidification principle of geopolymer, MgO is positioned as an alkaline material that makes the pore water in the specimen into an alkaline atmosphere. Adding a small amount of gypsum to MgO further increased the alkalinity and strength, suggesting that gypsum is an active material that accelerates solidification. BS is positioned as an amorphous powder that is active against alkalis, like GP.
図の(2)段階は重合反応初期段階であり、水とMgOのアルカリ環境下によってBSの化学組成に含まれているSiO2、Al2O3、CaOの不安定な結合がpHが11以上で切断されることで、カルシウム系重合物であるカルシウムシリケート重合物（C-S-Hゲル）とカルシウムアルミネート重合物（C-A-Hゲル）を生成して、BSの潜在水硬性が発現される。同時に石膏も自硬性により重合反応し凝結硬化し始める。 Stage (2) in the figure is the initial stage of the polymerization reaction, and unstable bonds of SiO 2 , Al 2 O 3 , and CaO contained in the chemical composition of BS due to the alkaline environment of water and MgO are formed at pH 11 or higher. Calcium silicate polymer (CSH gel) and calcium aluminate polymer (CAH gel), which are calcium-based polymers, are produced by cleaving at , and the latent hydraulicity of BS is expressed. At the same time, the gypsum also undergoes a polymerization reaction due to its self-hardening property and begins to set and harden.
しかし、石膏内の硫酸塩の存在により、本来BSのアルミネート相が引き起こすとされる発熱と急結が緩和させるため、固化が遅延される。また高炉水砕スラグに用いられるアルカリ刺激剤の中でマグネシウム系は養生液にスラグ含有成分であるカルシウムやマグネシウムを多く含ませることで硬化促進を狙うものであるが、マグネシウム系の添加物では硬化の開始が遅く、明確な強度増加が得られないとされる。このことからもMgOに含まれるマグネシウム分が固化を遅延すると考えられる。 However, the presence of sulfate in gypsum reduces the heat generation and rapid solidification that are supposed to be caused by the aluminate phase of BS, thus delaying the solidification. Among the alkaline stimulants used for granulated blast furnace slag, magnesium-based additives aim to accelerate hardening by adding a large amount of calcium and magnesium, which are slag-containing components, to the curing solution. It is said that the onset is slow and a clear strength increase cannot be obtained. This also suggests that the magnesium content in MgO delays the solidification.
図の(3)段階では、ドロマイトの固化原理に着目する。ドロマイト鉱物は塩分や溶液のMg2＋/Ca2＋比や反応抑制物としてのSO4 2－の存在がドロマイト化作用の重要な支配要因として指摘されている。徐々に固化が進んでいく中、石膏とBSから生成されたカルシウム系重合物からなるカルシウム分と、MgOとBS内にも含まれるマグネシウム分、石膏の硫酸塩がそれぞれ存在することでドロマイト化作用が働き、ドロマイトの理想科学式（CaMg(CO3)2）に近しい状態となることで固化したと考えられる。 At stage (3) in the figure, we focus on the solidification principle of dolomite. For dolomite minerals, salinity, solution Mg2 + /Ca2 + ratio, and the presence of SO 4 2- as a reaction inhibitor have been pointed out as important controlling factors for dolomite formation. As the solidification progresses gradually, the presence of calcium, which is composed of calcium-based polymers generated from gypsum and BS, magnesium, which is also contained in MgO and BS, and gypsum sulfate, causes dolomite formation. is considered to have worked and solidified by creating a state close to the ideal scientific formula for dolomite (CaMg(CO 3 ) 2 ).
［一次元注入実験における浸透試験］
本実験では複数の種類の微粒子を浸透注入した際に、微粒子が間隙内に残留するかを検討するために、CaSO4:BSIII:MgO＝1:9:1の配合を用いて一次元注入実験を行った。図１１に実験概要を示す。
[Penetration test in one-dimensional injection experiment]
In this experiment, in order to examine whether fine particles remain in the gap when multiple types of fine particles are permeated and injected, one-dimensional injection was performed using a mixture of CaSO 4 : BS III : MgO = 1:9:1. I did an experiment. FIG. 11 shows an outline of the experiment.
一次元注入実験装置における供試体作製方法は、次の通りである。まず、アクリル製モールド内に相対密度Dr＝60%、直径50mm、高さ100mmとなるように試料砂を空中落下させた。注入材が試料砂に均質に注入されるようにフィルター層として試料砂の上下に、高さ20 mm、Dr＝60%の珪砂2号を空中落下させた。試料砂とフィルター層の境界には、試料砂は通過しないものの注入材は通過することができる目開きの金属メッシュ（#80，SUS304線径0.12mm）を挟んだ。なお、材料の通過の有無は事前に調査した。フィルター層の直上に上部ピストンを固定した。 The method for fabricating a specimen in the one-dimensional injection experimental apparatus is as follows. First, sample sand was dropped into an acrylic mold so that the relative density Dr was 60%, the diameter was 50 mm, and the height was 100 mm. Silica sand No. 2 with a height of 20 mm and Dr = 60% was dropped in the air above and below the sample sand as a filter layer so that the injection material was uniformly injected into the sample sand. A metal mesh (#80, SUS304 wire diameter 0.12 mm) with openings through which the injection material could pass but not the sample sand was sandwiched between the sample sand and the filter layer. In addition, the presence or absence of passage of materials was investigated in advance. A top piston was fixed just above the filter layer.
注入材の注入では、まず一次元注入実験装置から排出される排液用の管内を脱気水で満たした後、一定流量で注入することができるピストン式ポンプを用いて一次元注入実験装置の下部から注入材を注入した。この時、注入ポンプと一次元注入実験装置の経路間に水圧計を設置し、注入時における圧力（以下、注入水圧と記す）を計測した。 In the injection of injection material, first, the inside of the pipe for drainage discharged from the one-dimensional injection experiment device is filled with degassed water, and then the one-dimensional injection experiment device is pumped using a piston pump that can inject at a constant flow rate. The injection material was injected from the bottom. At this time, a water pressure gauge was installed between the injection pump and the one-dimensional injection experimental apparatus to measure the pressure during injection (hereinafter referred to as injection water pressure).
注入材の注入量は一次元注入実験装置から排出される排液量として計測された。この排液量と供試体の重量変化量は、それぞれ電子天秤にて1秒間隔で測定された。注入の完了は、1）注入材が排出されたことが目視で確認された、2）目詰まりが起こることで排液が停止した、3）供試体内の間隙体積に対して約3倍の注入材の全量を注入し終えた、のいずれかを満たした時点とした。表２に実験条件を示す。 The injection amount of the injection material was measured as the amount of drainage discharged from the one-dimensional injection experimental device. The amount of the drained liquid and the amount of change in the weight of the specimen were each measured by an electronic balance at intervals of 1 second. Completion of injection was confirmed by 1) visually confirming that the injection material had been discharged, 2) clogging caused the drainage to stop, and 3) about three times the pore volume in the specimen. It was defined as the time when either the injection of the entire amount of the injection material was completed or the injection was completed. Table 2 shows the experimental conditions.
Case3-10-1では注入材の水粉体比を変化させた場合の比較を、Case3-10-2では注入流量を変化させた場合の比較を、Case3-10-3では粒径が異なる珪砂6号と珪砂7号を用いた砂間隙の大きさの比較を行った。 Case 3-10-1 compares the case of changing the water powder ratio of the injection material, Case 3-10-2 compares the case of changing the injection flow rate, and Case 3-10-3 compares silica sand with different particle sizes. A comparison of the size of sand gaps was made using No. 6 and No. 7 silica sand.
珪砂6号と珪砂7号と注入材に用いた微粒子の粒径加積曲線を図１２に示す。通常、懸濁型の注入材の地盤への浸透の可否を判定する指標にはグラウタビリティー比（以下、GRと記す）が用いられている。GRは注入する微粒子の粒径と注入対象の地盤の粒径を比較することでその浸透性を判断するものであり、以下の式(1)と式(2)で表わされる。 FIG. 12 shows particle size addition curves of silica sand No. 6, silica sand No. 7, and fine particles used as injection materials. Normally, the groutability ratio (hereafter referred to as GR) is used as an index for judging whether or not a suspension-type injection material can penetrate into the ground. GR determines the permeability by comparing the particle size of injected fine particles and the particle size of the ground to be injected, and is expressed by the following equations (1) and (2).
ここで、D15は砂の15%粒径、D10は砂の10%粒径、G85は注入材の85 %粒径、G95は注入材の95%粒径である。King&Bushによると、式(1)、式(2)を同時に満足する地盤に対しては懸濁型注入材の使用が可能であると判断される。一方、Mitchellによると、式(1)においてGR>24であれば注入可能であり、GR<11であれば浸透不可能と判断する提案もなされている。 where D 15 is 15% grain size of sand, D 10 is 10% grain size of sand, G 85 is 85% grain size of grout, and G 95 is 95% grain size of grout. According to King & Bush, it is possible to use suspension grout for soil that satisfies equations (1) and (2) at the same time. On the other hand, according to Mitchell, in formula (1), if GR>24, it is possible to inject, and if GR<11, it is judged that penetration is impossible.
得られた粒径加積曲線から式(1)、式(2)式を用いてそれぞれの微粒子に対してGRを算出した結果を表-3に示す。珪砂6号では式(1)において3～14であり15以下であること、式(2)においては1～8であり8以下であることから片方の式のみを満たすとされ、目詰まりする可能性はあるが浸透させることは可能であると考えられる。 Table 3 shows the results of calculating the GR for each fine particle using the formulas (1) and (2) from the obtained particle size accumulation curve. Silica sand No. 6 is 3 to 14 in formula (1) and is 15 or less, and 1 to 8 in formula (2) is 8 or less, so only one of the formulas is satisfied, and clogging is possible. It is thought that it is possible to infiltrate it.
一方、珪砂7号では式(1)において2～9であり15以下であること、式(2)においては1～6であり8以下であることから両式とも満たさず、目詰まりする可能性が考えられる。本実験で用いられる配合はBSが最も多く、CaSO4とMgOは少ない配合であることから注入材の浸透を可能とするためにはBSが通過できることが必須条件であるといえる。 On the other hand, with Silica Sand No. 7, the formula (1) is 2 to 9, which is 15 or less, and the formula (2) is 1 to 6, which is 8 or less. can be considered. The composition used in this experiment contains the most BS and the least amount of CaSO 4 and MgO.
［短尺供試体実験結果］
水粉体比を変化させた場合における養生日数と強度の関係から水粉体比が増加するほど強度が増加する傾向が確認されている。注入濃度別における注入水圧、排液量、重量変化量、間隙密度の経時変化をそれぞれ図１３～図１６に示す。
[Test result of short test piece]
From the relationship between the number of curing days and the strength when the water/powder ratio is changed, it has been confirmed that the strength increases as the water/powder ratio increases. 13 to 16 show temporal changes in injection water pressure, drainage volume, weight change, and pore density for each injection concentration.
全ての濃度において90秒付近で排液から目視による注入材の排出が確認された。各濃度の注入水圧を見ると、P/W=0.15では620秒で、P/W=0.10では1,800秒で注入圧が200kPaを超えて目詰まりが生じた。しかしながら、P/W=0.03、P/W=0.06では注入終了まで注入圧が50kPaを超えることなく注入がなされた。また、P/W=0.15では排液量が950gであったのに対し、P/W=0.03からP/W=0.10では3,000g以上となった。 At all concentrations, the injection material was visually observed to be discharged from the drainage at around 90 seconds. Looking at the injection water pressure at each concentration, the injection pressure exceeded 200 kPa in 620 seconds at P/W = 0.15 and 1,800 seconds at P/W = 0.10, causing clogging. However, at P/W=0.03 and P/W=0.06, the injection pressure did not exceed 50 kPa until the end of injection. Moreover, while the amount of drainage was 950g at P/W=0.15, it was 3,000g or more at P/W=0.03 to P/W=0.10.
図１６に示す供試体の重量変化量を見ると、目詰まりが生じたためにP/W=0.15では30g、P/W=0.10では47gに留まった。P/W=0.03、P/W=0.06は目詰まりを生じなかったことから30g以下となった。また、排液量と試料内間隙から算出された間隙密度は、初期に脱気水で満たされた状態における値である1.00 Mg/m3から、間隙が全て注入材に置換されたと考えられる90秒時点でP/W=0.03では1.02Mg/m3，P/W=0.06では1.04Mg/m3、P/W=0.10では1.06Mg/m3，P/W=0.15では1.09Mg/m3となり、作製した注入材密度と同じくなった。置換後は濃度が高いほど砂間隙に注入材が満たされていくことから、間隙密度も増加したが、目詰まりを起こすとその時点で注入不可になるためにそれ以上の密度増加は確認されなかった。 Looking at the amount of change in the weight of the specimen shown in FIG. 16, clogging occurred, so it remained at 30 g at P/W=0.15 and 47 g at P/W=0.10. At P/W=0.03 and P/W=0.06, clogging did not occur, so the weight was 30 g or less. In addition, the pore density calculated from the amount of waste liquid and the voids in the sample was 1.00 Mg/m 3 , which was the value when the sample was initially filled with degassed water. 1.02Mg/m 3 at P/W=0.03, 1.04Mg/m 3 at P/W=0.06, 1.06Mg/m 3 at P/W=0.10, 1.09Mg/m 3 at P/W=0.15 , which is the same as the prepared injection material density. After replacement, the higher the concentration of sand, the more filling the interstices with the injection material, so the pore density also increased. rice field.
養生28日目における一軸圧縮強さを図１７に、濃度と強度の関係式より求めた推定濃度を表４に示す。一軸圧縮強さはP/W=0.03では1,172kN/m2、P/W=0.06では3,100kN/m2、P/W=0.10では2,251kN/m2、P/W=0.15では1,182kN/m2となり、各濃度共に液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値である80kN/m2を満たすことが確認された。推定濃度は，P/W＝0.03の14倍であるP/W＝0.43に、P/W=0.06では10倍のP/W＝0.64に、P/W=0.10では5倍のP/W＝0.52に、P/W=0.15では2倍のP/W＝0.31にまで増加する結果となった。
FIG. 17 shows the unconfined compressive strength on the 28th day of curing, and Table 4 shows the estimated concentration obtained from the relational expression between concentration and strength. The unconfined compressive strength is 1,172 kN/
図９より注入材の濃度の増加に対して一軸圧縮強さも増加するとしていたが、強度が必ずしも比例して増加しなかった。要因として、注入材の濃度が高い場合には早期に目詰まりが生じ、注入材が間隙を十分に満たすことができないため、強度の増加に繋がらなかったと考えられる。 From FIG. 9, it was assumed that the uniaxial compressive strength increased as the concentration of the injection material increased, but the strength did not necessarily increase in proportion. As a factor, when the concentration of the injection material is high, clogging occurs early, and the injection material cannot sufficiently fill the gaps, which is considered to have not led to an increase in strength.
P/W=0.10ではP/W=0.03、P/W=0.06と同量が注入されたが、図１３よりP/W=0.03、P/W=0.06と比べて注入水圧の振幅が大きい。これは微粒子が一時的に目詰まるがすぐに解消されるといった現象を繰り返しながら浸透していったと考えられる。一時的な目詰まりによって注入材は間隙を均質に満たせなかったことからP/W=0.10の一軸圧縮強さはP/W=0.06を下回る結果となったと考えられる。 At P/W=0.10, the same amount was injected as at P/W=0.03 and P/W=0.06, but from FIG. It is considered that this is because the microparticles permeate while repeating the phenomenon that the clogging occurs temporarily but is quickly resolved. It is thought that the unconfined compressive strength at P/W=0.10 was less than P/W=0.06 because the grout could not fill the gaps uniformly due to temporary clogging.
最も高強度を呈したP/W=0.06では、一時的な目詰まりが発生せずに注入されたことから、P/W=0.10より注入材濃度が低く、注入材が十分に間隙を満たさなくても均質な注入より強度を確保することができたと言える。 At P/W=0.06, which exhibited the highest strength, the material was injected without temporary clogging. It can be said that the strength could be secured by homogeneous injection.
また、P/W=0.06と同量を注入することができたP/W=0.03の一軸圧縮強さは、P/W=0.06を下回ったことから、図９の結果と同様に強度に対する水粉体比の二次関数的な関係を確認することができた。 In addition, the uniaxial compressive strength of P/W = 0.03, which was able to be injected with the same amount as P/W = 0.06, was lower than P/W = 0.06. A quadratic function relationship of the powder ratio could be confirmed.
濃度別に注入を行った結果、液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値を大きく上回るが、濃度が高ければ早い段階で目詰まりする可能性は高くなり、改良効果は下がる恐れがある。一方、目詰まりがなかなか起こらない濃度であれば強度は濃度と共に二次関数的に増加すると考えられる。 As a result of injecting by concentration, the lower limit of the unconfined compression strength of the improved body required for liquefaction countermeasures is greatly exceeded. There is On the other hand, if the concentration does not easily cause clogging, the strength is considered to increase quadratically with the concentration.
注入流量別における注入水圧、排液量、重量変化量、間隙密度の経時変化をそれぞれ図１８～図２１に示す。各注入速度における注入水圧をみると、注入流量50mL/minでは1,000秒で、100mL/minでは1,800秒で200kPaを超えて目詰まりが生じた。150mL/minでは注入終了まで注入圧が50kPaを超えることはなく最大で13kPaとなった。また、排液量は50mL/minでは870gであったのに対し、100mL/min、150mL/minでは3,000g以上となった。重量変化量を見ると、目詰まりが生じたために50mL/minでは30g、100mL/minでは47gが間隙に留まったことになる。150mL/minでは目詰まりは生じなかったことから30g以下となった。間隙密度は注入速度が違うことから注入材密度1.06Mg/m3に到達するまでの時間は異なるが、置換まで同様の増加傾向が確認された。 18 to 21 show temporal changes in injection water pressure, drainage amount, weight change amount, and pore density for each injection flow rate, respectively. The injection water pressure at each injection rate exceeded 200 kPa at 1,000 seconds at an injection flow rate of 50 mL/min and at 1,800 seconds at 100 mL/min, causing clogging. At 150 mL/min, the injection pressure did not exceed 50 kPa until the end of injection, reaching a maximum of 13 kPa. In addition, the amount of drainage was 870g at 50mL/min, while it was over 3,000g at 100mL/min and 150mL/min. Looking at the amount of change in weight, clogging caused 30 g at 50 mL/min and 47 g at 100 mL/min to remain in the gap. At 150 mL/min, clogging did not occur, so the weight was 30 g or less. As for the pore density, the time required to reach the grouting material density of 1.06Mg/m 3 differs due to the difference in the injection speed, but a similar increasing trend was confirmed until the replacement.
養生28日目における一軸圧縮強さを図２２に、濃度と強度の関係式より求めた推定濃度を表５に示す。注入流量50mL/minでは1,342kN/m2、100mL/minでは2,251kN/m2、150mL/minでは2,262kN/m2となり、どの注入流量においても液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値である80kN/m2を満たすことが確認された。また推定濃度は注入材濃度P/W＝0.10に対し、50 mL/minではP/W＝0.35、150mL/minではP/W＝0.52、150mL/minではP/W＝0.56となった。 FIG. 22 shows the unconfined compressive strength on the 28th day of curing, and Table 5 shows the estimated concentration obtained from the relational expression between concentration and strength. 1,342 kN/m 2 at injection flow rate of 50 mL/min, 2,251 kN/m 2 at 100 mL/min, and 2,262 kN/m 2 at 150 mL/min. It was confirmed that the lower limit of hardness of 80 kN/m 2 was satisfied. The estimated concentration was P/W = 0.10, P/W = 0.35 at 50 mL/min, P/W = 0.52 at 150 mL/min, and P/W = 0.56 at 150 mL/min.
注入流量が低速の場合、先行注入材は後行注入材に強く押し出されないため、注入口付近の砂間隙に留まりやすくなり目詰まりが早く発生する。そのため供試体を十分に浸透できないことから改良強度は低くなる。一方、高速の場合、先行注入材は後行注入材に押し出されるため注入口付近の砂間隙に留まることなく、通過していくため目詰まりは生じない。 When the injection flow rate is low, the preceding injection material is not strongly pushed out by the succeeding injection material, so it tends to remain in the sand gaps near the injection port, resulting in early clogging. Therefore, the improved strength is low because the specimen cannot be penetrated sufficiently. On the other hand, when the speed is high, the preceding injection material is pushed out by the succeeding injection material, so that it passes through the sand gaps near the injection port without staying there, so clogging does not occur.
間隙密度は、まず注入材が試料間隙内を下から上に通過する初期には高い傾きを示すが、その後緩やかな増加傾向になり、徐々に充填されていく。そのため目詰まりが発生するまで注入材が間隙に多く充填されることから供試体全体の改良強度は高くなる。また、濃度が低い場合と同様に改良材が十分に間隙を満たさなくても注入材の固化により強度を確保することが可能である。 The pore density shows a high slope at the initial stage when the injection material passes through the sample pore from bottom to top, but then shows a gradual increasing trend, and the pore is gradually filled. As a result, a large amount of the injection material is filled in the gaps until clogging occurs, so that the improved strength of the entire specimen increases. Moreover, even if the improvement material does not sufficiently fill the gaps, the strength can be ensured by solidifying the injection material, as in the case where the concentration is low.
注入材それぞれの微粒子に対してGRを算出した結果、珪砂6号では目詰まりする可能性があるが浸透させることは可能である一方、珪砂7号では浸透せずに目詰まりする可能性があることが示された。 As a result of calculating the GR for each fine particle of the injection material, silica sand No. 6 may cause clogging, but it is possible to penetrate, while silica sand No. 7 may clog without penetrating. was shown.
地盤の粒径別における注入水圧、排液量、重量変化量、間隙密度の経時変化をそれぞれ図２３～図２６に示す。各珪砂の注入水圧は珪砂6号では1800秒で、珪砂7号では140秒で200kPaを超え、目詰まりが生じた。排液量では珪砂7号では250g注入した時点で目詰まりが生じた。 23 to 26 show temporal changes in injection water pressure, drainage amount, weight change amount, and pore density for each particle size of the ground. The injection water pressure of each silica sand exceeded 200 kPa in 1800 seconds for silica sand No. 6 and 140 seconds for silica sand No. 7, causing clogging. As for the amount of drainage, clogging occurred when 250 g of silica sand No. 7 was injected.
注入後の珪砂6号、珪砂7号の供試体の状況を図２７に示す。どちらも養生1日目に脱型したものである。珪砂6号では供試体全体が青色に変化していることから全体に浸透していることがわかる。珪砂7号では排液量が250gになったことから、間隙が注入材によって全て置換されるまで注入材が注入されたと考えられる。しかしながら、供試体の下部から中部までは十分に固化しているものの、上部が脆いことから、注入材は中部までは浸透したと考えられる。GRは試料砂と微粒子の粒径を考慮した判定法であり、本実験で検討した注入速度については考慮されていない。しかし本実験のように異なる注入速度を用いた場合においてもGRの算出結果と同様に試料砂と微粒子の粒径の影響を受けることを確認した。 Fig. 27 shows the condition of silica sand No. 6 and silica sand No. 7 specimens after injection. Both were removed from the mold on the first day of curing. Silica sand No. 6 has permeated the entire specimen because the entire specimen turned blue. In silica sand No. 7, the amount of drainage was 250g, so it is considered that the grouting material was injected until all the gaps were replaced with the grouting material. However, although the specimen was solidified sufficiently from the bottom to the middle part, the upper part was brittle, so it is considered that the injection material penetrated to the middle part. GR is a determination method that considers the grain size of the sample sand and fine particles, and does not consider the injection speed examined in this experiment. However, it was confirmed that even when different injection rates were used as in this experiment, it was affected by the particle size of the sample sand and fine particles, as was the case with the GR calculation results.
［長尺供試体実験概要］
浸透距離ごとにおける注入材の浸透性およびそれによる強度を把握するため、本実験では長尺を用いた一次元注入実験を行った。長尺に用いた一次元注入実験装置を図２８に示す。
[Outline of long specimen experiment]
In order to grasp the permeability of the injection material and its strength at each penetration distance, a one-dimensional injection experiment using a long length was performed in this experiment. FIG. 28 shows a one-dimensional injection experimental device used for a long length.
内径50mm、高さ100mmのアクリル製分割モールド11個を縦に繋ぎ合わせることで高さ1,100mmの分割可能なモールドとした。その内部に相対密度Dr＝60%、直径50mm、高さ1,000mmとなるように珪砂6号を空中落下させることで供試体を作製した。実験方法は短尺と同様である。
11 acrylic split molds with an inner diameter of 50 mm and a height of 100 mm were joined vertically to create a divisible mold with a height of 1,100 mm. A specimen was prepared by dropping silica sand No. 6 in the air so that the relative density Dr = 60%, the
表６に実験条件を示す。Case3-10-4では注入材の水粉体比を変化させた場合について検討した。Case3-10-5ではP/W=0.03の注入材4.5Lを2回連続して注入したケースを行い、結果をCase3-10-4と比較した。 Table 6 shows the experimental conditions. In Case3-10-4, we examined the case of changing the water/powder ratio of the injection material. In Case3-10-5, 4.5L of injection material with P/W=0.03 was injected twice in succession, and the results were compared with Case3-10-4.
［長尺供試体実験結果］
注入材の濃度別及びP/W=0.03の2回注入における注入水圧、排液量、重量変化量、間隙密度の経時変化をそれぞれ図２９～図３２に示す。
[Results of long specimen experiment]
29 to 32 show temporal changes in injection water pressure, drainage amount, weight change amount, and pore density in two injections at P/W=0.03 and by injection material concentration.
目視より注入材の排出がP/W=0.10では720秒、P/W=0.06では1,200秒付近で確認されたものの、P/W=0.03では注入材の排出は確認されず、水のみが排出され続けた。各濃度の注入水圧は、濃度P/W=0.10では200秒付近から急激に上昇して、1,400秒付近で200kPaを超えたが、P/W=0.03、P/W=0.06では注入終了まで50kPa以下に留まる結果となった。排液量は目詰まりを起こしたP/W=0.10が2,000gであり、その他のP/W=0.03、P/W=0.06では3,000g以上となった。 Ejection of injection material was confirmed visually at P/W = 0.10 at 720 seconds and at P/W = 0.06 at around 1,200 seconds, but at P/W = 0.03 no injection material was observed and only water was discharged. continued to be The injection water pressure for each concentration increased sharply from around 200 seconds at concentration P/W = 0.10 and exceeded 200 kPa at around 1,400 seconds, but at P/W = 0.03 and P/W = 0.06, it reached 50 kPa until the end of injection. The following results were obtained. The amount of drainage was 2,000g at P/W=0.10, which caused clogging, and was over 3,000g at other P/W=0.03 and P/W=0.06.
重量変化量は濃度が高いほど大きい傾向が見られたが、P/W=0.06では目詰まりを起こさずに注入されたことから間隙密度がP/W=0.10を超える結果となった。濃度が低いP/W=0.03では供試体全体に対する微粒子量が不足するため、特に浸透距離が長い位置で固化が見られず、未浸透の状態となった。 The amount of weight change tended to increase as the concentration increased, but at P/W=0.06, the pore density exceeded P/W=0.10 because it was injected without causing clogging. When the concentration was low (P/W=0.03), the amount of fine particles in the entire specimen was insufficient.
そのためP/W=0.03を一度注入した後に更にP/W=0.03を追注入することで一度に6%を注入した場合と同様になるのかを検討した。2回目の注入を開始してから80秒後、排液から薄い注入材が排出され始め、さらに約600秒後、注入材と同様の濃度の白濁した注入材が排出されたことから、この時点で供試体は注入材により完全に置換されたと考えられる。 Therefore, we investigated whether adding P/W=0.03 after injecting P/W=0.03 once would result in the same effect as injecting 6% at once. 80 seconds after starting the second injection, a thin injection material began to be discharged from the drainage, and after about 600 seconds, a cloudy injection material with a concentration similar to that of the injection material was discharged. It is thought that the specimen was completely replaced by the injection material at
注入水圧は、1回目では50kPaほどに留まり、2回目では注入を開始してから急激に200kPaまで上昇した。2回目注入終了時には、排液量は1回目のそれの約2倍となり、重量変化量は1回目のそれの1.7倍まで増加して、P/W=0.10と同量になった。間隙密度は1回目終了時では1.11Mg/m3となり、2回目終了時は1.19Mg/m3まで上昇しP/W=0.06、P/W=0.10を超える結果となった。 The injection water pressure remained at about 50 kPa in the first injection, and increased rapidly to 200 kPa after starting injection in the second injection. At the end of the second injection, the drainage volume was about twice that of the first injection, and the weight change increased to 1.7 times that of the first injection, which was equivalent to P/W=0.10. The pore density was 1.11Mg/m 3 at the end of the first run, and increased to 1.19Mg/m 3 at the end of the second run, exceeding P/W=0.06 and P/W=0.10.
養生28日目における一軸圧縮強さを図３３に、濃度と強度の関係式より求めた浸透距離ごとの推定濃度を図３４に、浸透距離が推定濃度に与える影響を表７に示す。 The unconfined compressive strength on the 28th day of curing is shown in FIG.
P/W=0.06、P/W=0.10では未浸透がなく、P/W=0.03では900mmから1,000mm区間に未浸透があった。各濃度の一軸圧縮強さは、P/W=0.03では平均1,396kN/m2、最大2,715kN/m2、最小566kN/m2、P/W=0.06では平均2,821kN/m2、最大4,101kN/m2、最小2,067kN/m2、P/W=0.10では平均2,032kN/m2、最大2,775kN/m2、最小1,382kN/m2となり、未浸透部分を除いて各濃度ともに液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値である80kN/m2を満たすことが確認された。 At P/W=0.06 and P/W=0.10, there was no non-penetration, and at P/W=0.03, there was non-penetration from 900mm to 1,000mm. The unconfined compressive strength of each concentration is average 1,396kN/m 2 , maximum 2,715kN/m 2 , minimum 566kN/m 2 at P/W=0.03, and average 2,821kN/m 2 , maximum 4,101 at P/W=0.06. kN/m 2 , minimum 2,067 kN/m 2 , average 2,032 kN/m 2 , maximum 2,775 kN/m 2 , minimum 1,382 kN/m 2 at P/W = 0.10. It was confirmed that 80kN/m 2 , which is the lower limit of the unconfined compressive strength of the improved body required for anti-corrosion measures, is satisfied.
推定濃度はP/W=0.03では平均12倍のP/W＝0.31、最大19倍のP/W＝0.59、最小7倍のP/W＝0.16となった。P/W=0.06では平均10倍のP/W＝0.59、最大12倍のP/W＝0.73、最小8倍のP/W＝0.49となった。P/W=0.10では平均5倍のP/W＝0.48、最大6倍のP/W＝0.60、最小4倍のP/W＝0.36にまで上昇するという結果になった。 The estimated concentrations were P/W = 0.03, average 12-fold P/W = 0.31, maximum 19-fold P/W = 0.59, minimum 7-fold P/W = 0.16. At P/W = 0.06, the average 10-fold P/W = 0.59, the maximum 12-fold P/W = 0.73, and the minimum 8-fold P/W = 0.49. At P/W = 0.10, the result was an average of 5 times P/W = 0.48, a maximum of 6 times P/W = 0.60, and a minimum of 4 times P/W = 0.36.
各濃度ともに、注入濃度から5倍から12倍まで上昇することが分かった。またどの濃度においても浸透距離0cmである注入口側において強度が高く、浸透距離が長くなるについて強度が低下していく傾向が確認された。P/W=0.03において浸透距離が長い位置で未浸透になったのは、微粒子が供試体内の間隙を満たしていく過程で微粒子の多くが消費され、浸透距離が長い位置まで微粒子が送られなかったためと考えられる。 It was found that each concentration increased from 5-fold to 12-fold from the injection concentration. In addition, it was confirmed that the strength was high on the injection port side where the permeation distance was 0 cm at any concentration, and the strength decreased as the permeation distance increased. At P/W = 0.03, the long penetration distance was not penetrated because most of the particles were consumed in the process of filling the gaps in the specimen, and the particles were sent to the long penetration distance. This is probably because there was no
注入材の濃度が低い場合、浸透過程で注入材内の微粒子が徐々に消費されていくことから、浸透距離が長くなるほど改良に必要な微粒子量は不足していく。一方、注入濃度が高い場合、浸透距離が長い位置まで改良は可能であるが同時に浸透距離が短い位置で目詰まりが生じてしまう恐れがある。そのため注入速度が同条件の場合、目詰まりしない濃度で注入することが重要である。 When the concentration of the injection material is low, the fine particles in the injection material are gradually consumed during the permeation process, so the amount of fine particles required for improvement becomes insufficient as the permeation distance increases. On the other hand, when the injection concentration is high, improvement is possible even at positions with long permeation distances, but at the same time clogging may occur at positions with short permeation distances. Therefore, when the injection rate is the same, it is important to inject at a concentration that does not cause clogging.
P/W=0.03の2回目注入の場合における供試体の一軸圧縮強さは平均2,916kN/m2、最大6,207kN/m2、最小952kN/m2となり、各濃度とも液状化対策に求められる改良体の一軸圧縮強さの下限値である80kN/m2を満たすことが確認された。推定濃度はP/W=0.03を2回分注入したため、濃度P/W=0.06の値と比較すると平均10倍のP/W＝0.55、最大13倍のP/W＝0.74、最小5倍のP/W＝0.26に、P/W=0.03の値と比較すると平均19倍、最大26倍、最小9倍となり、注入材濃度P/W＝0.03から平均20倍上昇することが分かった。 In the case of the second injection with P/W = 0.03, the unconfined compressive strength of the specimen was 2,916 kN/m 2 on average, 6,207 kN/m 2 at maximum, and 952 kN/m 2 at minimum, and each concentration is required for liquefaction countermeasures. It was confirmed that the lower limit of unconfined compressive strength of the improved material was 80 kN/m 2 . The estimated concentration was P/W = 0.03 for two injections, so compared to the value at concentration P/W = 0.06, the average 10-fold P/W = 0.55, maximum 13-fold P/W = 0.74, and minimum 5-fold P/W = 0.74. /W = 0.26, compared with the value of P/W = 0.03, it was 19 times on average, 26 times at maximum, and 9 times at minimum, and it was found that the injection material concentration increased by 20 times on average from P/W = 0.03.
P/W=0.03の場合には1回目注入時に未浸透であった部分においても2回目注入時に浸透していることが確認され、充分な強度が得られた。 In the case of P/W=0.03, it was confirmed that even the parts that had not penetrated in the first injection had penetrated in the second injection, and sufficient strength was obtained.
2回注入の一軸圧縮強さをP/W=0.03、P/W=0.06の1回注入の結果と比較すると、P/W=0.03に対しては約2倍の強度となり、P/W=0.06に対しては浸透距離が短い位置から中間までの位置において同等の強度を、浸透距離が長い位置においては1/2倍程度の強度を呈した。1回目の注入で排出されなかった細かな微粒子が残存した結果、間隙は1回注入より密になる。 Comparing the unconfined compressive strength of two injections with the results of one injection of P/W=0.03 and P/W=0.06, it is about twice as strong for P/W=0.03, and P/W= With respect to 0.06, the same strength was exhibited at positions from short to medium penetration distances, and about half the strength was exhibited at positions with long penetration distances. As a result of remaining fine particles that were not ejected from the first injection, the gap becomes denser than after the first injection.
しかし2回目の注入材は1回目の微粒子によって小さくなった間隙を通過することで浸透しなければならない。そのため浸透距離が長い位置で強度を増加させることは難しい。浸透距離が長い位置で十分な改良強度を求めるのであれば、注入速流量を速くするなどして、1回の注入で浸透距離の長い位置まで微粒子を満たすことである。本実験より2回注入を行うことで浸透距離が長く未浸透であった位置を改良することが可能であるが、目詰まりが発生しやすくなるため浸透距離で改良強度に差が発生することが確認できた。 However, the second injection material must penetrate by passing through the gaps made small by the first particles. Therefore, it is difficult to increase the strength at positions where the penetration distance is long. If sufficient improved strength is required at a position with a long permeation distance, it is possible to fill the position with a long permeation distance with a single injection by increasing the injection speed and flow rate. From this experiment, it is possible to improve the position where the penetration distance was long and not penetrated by injecting twice, but clogging is likely to occur, so there is a difference in the improvement strength depending on the penetration distance. It could be confirmed.
本発明における密度増大および低強度固化の効果確認として実施した改良土の液状化試験を行った。試料は硅砂6号を用い、未改良砂を扱ったCase1-aでは、空中落下法で相対密度Drが60%となるように供試体を作製した。 A liquefaction test of improved soil was carried out to confirm the effects of increasing density and low-strength solidification in the present invention. Silica sand No. 6 was used as the sample, and in Case 1-a, which was treated with unimproved sand, a specimen was prepared so that the relative density D r was 60% by the air drop method.
一方、Case1-b，cにおいては、高炉スラグBSと石膏CaSO4を表８に示すような配合で混合した注入材をDrが60%の試料に浸透注入させることで改良体を作製した。なお、表中のP/Wは、粉体(P)と水(W)の配合割合を重量比で示している。供試体作製後、脱型して7日間養生し、三軸試験機内に設置した。 On the other hand, in Case 1-b and c, an improved body was produced by infiltrating and injecting an injection material, which was a mixture of blast furnace slag BS and gypsum CaSO 4 as shown in Table 8, into a sample with a D r of 60%. P/W in the table indicates the mixing ratio of powder (P) and water (W) in terms of weight ratio. After preparing the test piece, it was removed from the mold, cured for 7 days, and placed in a triaxial testing machine.
なお、改良土の乾燥密度は石膏および高炉スラグの粒子分増加するため、Case1-bの相対密度は70%程度となり、Case1-cでは相対密度が75%となる。また、微粒子の固化によりCase1-bの一軸圧縮強さは材令7日で80kN/m2、Case1-cでは100kN/m2となる。 The dry density of improved soil increases by the amount of gypsum and blast furnace slag particles, so the relative density of Case 1-b is about 70%, and the relative density of Case 1-c is 75%. In addition, due to the solidification of fine particles, the unconfined compressive strength of Case 1-b is 80 kN/m 2 at 7 days of age, and 100 kN/m 2 of Case 1-c.
供試体設置完了後、すべてのケースにおいて、CO2を透気、脱気水を200ml以上通水して飽和し、B値を確認した。表８には各供試体のB値も示しており、B値が0.90以上となった供試体のみを用いた。なお、試験時の載荷周波数は、供試体端部での局所的な水圧の上昇を避けるために0.01Hzとした。また、試験終了後の供試体の体積変化を計測し、液状化後の体積ひずみを算定した。 After the installation of the test piece was completed, in all cases CO 2 was permeated and degassed water of 200ml or more was passed through to saturate, and the B value was confirmed. Table 8 also shows the B value of each specimen, and only specimens with a B value of 0.90 or more were used. The loading frequency during the test was set to 0.01 Hz to avoid a local increase in water pressure at the edge of the specimen. In addition, the change in volume of the specimen after the test was measured, and the volumetric strain after liquefaction was calculated.
図３５は、有効応力経路を示している。有効応力経路から、未改良砂では、平均有効応力が徐々に低下している。それに対して、固結砂の有効応力経路は、載荷初期から平均有効応力が低下し、繰返し載荷を数回経る間にほぼ一定の値に収束する。特に、P/Wが0.10の注入材で改良したc-3の結果では、平均有効応力の最小値が正の値を保っている。 FIG. 35 shows the effective stress paths. From the effective stress path, the mean effective stress gradually decreases for unimproved sand. On the other hand, in the effective stress path of consolidated sand, the average effective stress decreases from the initial stage of loading and converges to a nearly constant value after several times of repeated loading. In particular, in the result of c-3, which was improved with the injection material with P/W of 0.10, the minimum value of the average effective stress keeps a positive value.
次に、図３６に液状化強度曲線を示す。図から、P/Wが0.07である注入材を注入したCase6-bでは約1.9倍、Case1-cについては、3.6倍程度の液状化強度が得られている。このことから、十分な液状化抵抗性が得られていることが確認できる。 Next, FIG. 36 shows the liquefaction intensity curve. From the figure, about 1.9 times the liquefaction strength of Case 6-b, in which the injection material with P/W of 0.07 was injected, and about 3.6 times the liquefaction strength of Case 1-c, were obtained. From this, it can be confirmed that sufficient liquefaction resistance is obtained.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001288468A (en) | 2000-04-03 | 2001-10-16 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Soil solidifying composition for vegetation |
| JP2008303586A (en) | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Kyokado Eng Co Ltd | Soil reinforcing method |
| JP2010285466A (en) | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Takenaka Komuten Co Ltd | Ground-improving slurry composition using blast furnace slag composition and method for preparing soil cement slurry using the same |
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3501543B2 (en) * | 1995-03-17 | 2004-03-02 | 強化土エンジニヤリング株式会社 | Ground consolidated material |
| JPH09263758A (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Mitsubishi Materials Corp | Neutral solidifying agent |
| JP2000096051A (en) * | 1998-09-21 | 2000-04-04 | Mitsubishi Materials Corp | Solidifying material for soil improvement |
| JP4689555B2 (en) * | 2005-08-16 | 2011-05-25 | 強化土エンジニヤリング株式会社 | Ground strengthening method |
| JP5047745B2 (en) * | 2007-09-27 | 2012-10-10 | 美建マテリアル株式会社 | Ground improvement material |
| JP6497864B2 (en) * | 2014-08-08 | 2019-04-10 | 株式会社竹中工務店 | Ground improvement composition and method for producing ground improvement composition |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001288468A (en) | 2000-04-03 | 2001-10-16 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Soil solidifying composition for vegetation |
| JP2008303586A (en) | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Kyokado Eng Co Ltd | Soil reinforcing method |
| JP2010285466A (en) | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Takenaka Komuten Co Ltd | Ground-improving slurry composition using blast furnace slag composition and method for preparing soil cement slurry using the same |
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