JP7244971B1 - 地盤固結材およびそれを用いた地盤注入工法 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
前記スラグのブレーン比表面積が、4000cm2/g以上20000cm2/g以下であることを特徴とするものである。
(1)前記地盤固結材が分散剤、または、界面活性剤を含む。
(2)前記地盤固結材がマイクロ・ナノバブルを含有する。
(3)前記地盤固結材に超音波が照射されている。
本発明は、地盤に注入して地盤改良領域を形成する地盤固結材、および、地盤固結材を地盤に注入して地盤改良領域を形成する地盤注入工法の改良に関する。
スラグ;
比重2.9、ブレーン比表面積4000cm2/g以上、好ましくは20000cm2/g以下、水硬率0.9~2.0、塩基度1.9~2.9。
鉄鋼スラグ、ステンレススラグ、フェロアロイスラグ等である。スラグは、微細化された微粒子スラグであってもよい。
石膏;
比重2.76。
消石灰;
比重2.2(微粒子消石灰を用いても同様の結果が得られる)。
重曹;
比重2.2。
水酸化マグネシウム;
比重2.35。
水ガラスを陽イオン交換樹脂で処理することによりアルカリの大部分を除去して得られた、表1に示す組成の中性シリカゾルを使用することができる。
表2に示す2種類のスラグを使用することができ、これらはそれぞれ粉砕度を異にして使用してもよい。
代表的なゲル化調整剤として、炭酸水素ナトリウム(試薬:NaHCO3)を使用することができる。他のゲル化調整剤でも添加量による差はあるがゲル化調整効果を示すものの、重炭酸のアルカリ金属塩または炭酸のアルカリ金属塩により、特に優れた効果が得られる。また、重炭酸のアルカリ金属塩と炭酸のアルカリ金属塩は、ほとんど同じ効果を示す。さらに、ゲルタイム遅延剤としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩、重炭酸塩、炭酸塩、リン酸塩、酸性リン酸塩、ピロリン酸塩等が挙げられる。
さらに、ポゾラン、粘土を用いることもでき、ブリーディング率を減少させる効果が高い。ポゾラン、粘土および塩のうちのいずれか一種または複数種を含むことでゲル化および強度を調整することができる。
一方、ゲル化促進剤としては、消石灰や石膏を用いることができるが、消石灰は不均質なゲルが生じやすい。それに対して、石膏はそれ自体ほとんど中性であるため、pHの変化が生じず、添加量に対応してゲルタイムを短縮することができるので、地盤条件、施工法に対して効果的に配合を調整することができる。また、石膏には無水石膏と半水石膏があり、いずれを用いた場合も同様な結果が得られる。さらに、産業廃棄物になる廃石膏を用いることもでき、環境リサイクルに貢献することができる。
混合直後の薬液250mLをビニール袋に密封し、静置したままゲルタイムを測定した。ビニール袋を静かに傾けた後、静かに元の状態に戻して、このとき、懸濁部分の2/3が移動しなくなった時点をゲルタイムとした。
混合直後の薬液400mLをグラウト袋に封入し、3時間後および1日後にブリーディング量を測定した。
混合直後の薬液800mLをグラウト袋に封入し、供試体を5cm×10cmに切り出し、材令7日で強度試験を行った。
・ゲルタイムおよびブリーディング率
消石灰を増加させるとゲルタイムが長くなり、ブリーディング率が減少する。
さらに石膏を加えるとブリーディング率が減少し、消石灰と同量程度加えるとゲルタイムとブリーディング率が減少する。(実験例No.1~3)
実験例5では、石膏と消石灰を併用すると、実験例4に比べてゲルタイムが短くなり、ブリーディング率が減少し、強度は実験例12と同等であることがわかった。
実験例6では、実験例5の石膏量を増加させたところ、増加させるとゲルタイムが短くなり、ブリーディング率は減少し、強度はやや減少することがわかった。
実験例7では、実験例5の消石灰を増加させた。ゲルタイムが延びたが強度は減少した。
実験例3,8では、中性シリカゾルを増加させるとゲルタイムとブリーディング率が減少することがわかった。
実験例8では、中性シリカゾルが多いためゲルタイムが1秒となり、瞬結配合になった。瞬結配合のため、ブリーディング率はほぼ0であった。
実験例9,10,11は、スラグと石膏のみの配合である。石膏量を多くすればゲルタイムは短くなり、ブリーディングの量も減少した。しかし、ゲル化しても強度が発現しなかった。
実験例12,13は、中性シリカゾルとスラグと石膏の組合せである。石膏量を5kg/400L当たり増加させた場合は、ほぼゲルタイムと強度の変化はないが、ブリーディング率は減少した。
実験例14,15は、実験例12,13のスラグ量を増加させた配合である。この場合も石膏量を5kg/400L当たり増加させた場合は、ほぼゲルタイムの変化はないが、ブリーディング率は減少し、強度は増加した。
実験例16,17,18では、中性シリカゾルの量を増加させ、石膏の量を変化させた。中性シリカゾルを増加させるとゲルタイムが伸び、ブリーディング率は減少した。実験例18では、石膏量が多かったため強度が低下している。
実験例19は、実験例12に重曹を併用して配合した結果である。実験例12よりもわずかにゲルタイムが長くなり、ブリーディング率と強度は同様であった。
実験例20は、実験例12に水酸化マグネシウムを配合した結果である。実験例12よりもわずかにゲルタイムが早くなり、ブリーディング率と強度は同等であった。
また、実験例19,20より、炭酸塩や難溶性アルカリ剤を併用してもよいことが分かった。
(試験方法)
(1)前述の実験例に用いた本発明の懸濁型注入材を調製し、600ml容器に200mlを入れ硬化させる。
(2)硬化が確認されてから、1週間放置した後、ブリーディング水を取り除き、非アルカリシリカグラウトを(1)の上層に200ml載せて硬化させる。
いずれの溶液型グラウトも、2か月後も溶解することなくゲル化状態を維持した(図1)。
(1)地盤固結材が分散剤、または、界面活性剤を含む。
(2)地盤固結材がマイクロ・ナノバブルを含有する。
(3)地盤固結材に超音波が照射されている。
Claims (10)
- 中性シリカゾルと、スラグと、石膏と、を含有し、セメントおよび消石灰を含有しない懸濁型の地盤固結材であって、
前記スラグのブレーン比表面積が、4000cm2/g以上20000cm 2 /g以下であることを特徴とする地盤固結材。 - アルカリ剤として、消石灰以外のアルカリ剤または難溶性アルカリ剤を含有する請求項1記載の地盤固結材。
- 前記スラグのブレーン比表面積が4000cm2/g~20000cm2/gであって、前記中性シリカゾルの、pHが8.0~10.5、SiO2濃度が10~60質量%、Na2O濃度が0.01~4質量%である請求項1記載の地盤固結材。
- ゲル化調整剤を含有する請求項1記載の地盤固結材。
- ポゾラン、粘土および塩のうちのいずれか一種または複数種を含む請求項1記載の地盤固結材。
- 下記(1)~(3)のうちのいずれか1つ以上の条件を満足する請求項1記載の地盤固結材。
(1)前記地盤固結材が分散剤、または、界面活性剤を含む。
(2)前記地盤固結材がマイクロ・ナノバブルを含有する。
(3)前記地盤固結材に超音波が照射されている。 - 前記中性シリカゾルが、イオン交換法により得られたシリカゾル、および、金属珪素から製造されたシリカゾルの中から選ばれた一種または複数種である請求項1記載の地盤固結材。
- 前記スラグが、微細化された微粒子スラグである請求項1記載の地盤固結材。
- 請求項1~8のうちいずれか一項記載の地盤固結材を地盤に注入して、該地盤を固結することを特徴とする地盤注入工法。
- あらかじめ1次注入材を注入した地盤に、2次注入材として前記地盤固結材を注入する請求項9記載の地盤注入工法。
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