JPS6069185A

JPS6069185A - 地盤安定用薬液

Info

Publication number: JPS6069185A
Application number: JP17705083A
Authority: JP
Inventors: Yuko Takeuchi; 竹内　雄幸; Takeshi Miyazawa; 宮沢　健
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-04-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、軟弱地盤、漏水地盤、漏水岩盤、シールドの
テールボイド、漏水地下埋設管等゛の対象物に注入して
、地盤強化、落盤防止、止水等を図るための注入工法に
用いるけい酸アルカリ−石膏系の懸濁型地盤安定用薬液
に関するものである。

地盤安定に用いられる懸濁型の薬液としては、けい酸ソ
ーダとセメントより成るものが古くから用いられている
が、ゲルタイム（薬液が流動性を失うまでの時間）を１
分以下にすることがむづかしく、流水の激しい箇所に注
入するとゲル化するまでに流ししてしまい所期の目的を
達成できないことが多いものである。

近年は地下水の汚染を避けるため、また的確な工事を図
るため、目的地盤以外に薬液が逸走しないようにゲルタ
イムが１分以下、特に３０秒以下の薬液が強くめられて
いる。そのためにけい酸ソ２ダとセメントより成る薬液
にゲルタイムを短かくする急結剤を添加する提案も多く
なされているが、セメント粒子は粗く、比重も大きいの
で、調合槽や薬液圧送用のポンプ、パルプ、ホース、注
入パイプ等の中で沈降し、水和固結してスケール付着、
閉塞、故障等のトラブルを屡々ひき起すので、けい酸ソ
ーダとセメントより成る薬液は満足すべき薬液とは云え
ないものである。

さらに、近年、比較的深度の浅い地盤の施工が多くなっ
てきたが、このような地盤へ注入する場く、且つゲル強
度が速やかに発現する薬液が強く望まれている。

けい酸ソーダとセメントより成る薬液では強度発現が遅
く、この様な要求を満足するものを製造するのは非常に
困難なことである。

すなわち、地盤安定用薬液を地盤に注入する際、注入パ
イプの周囲からの薬液の浴出を防ぐには、地盤や施工条
件によっても異なるがゲルタイムが約１０秒以下で、ゲ
ル化１時間以内に強度が一軸圧縮強度で少なくとも１ｋ
ｇｆ／ｄに達することが必要であるが、けい酸ソーダー
セメント系薬液でこのような早期強度を発現させる事は
、まず不可能である。セメントを含まない懸濁型のけい
酸ソーダの硬化剤として、石膏特に焼石膏や■型無水石
膏を用いることは知られており、セメント系に比較して
早期強度の改良が図られることも知られているが、焼石
膏は、それ自体約３０分以内罠水和固結してしまうので
、施工中に調合槽や圧送設備の中で固結し実用的でなく
、■屋無水石膏は水硬性がないが、無水石膏を製造する
のに数１００℃以上の高温が必要で、経済的に極めて不
利であるという欠点を有する。

以上の説明で明らかな如く、本発明者等は、けい酸ソー
ダを主剤とし、調合槽、圧送設備や注入パイプ等で、硬
化剤が水和固結することがなく、ゲルタイムが３０秒以
下でゲル強度が大きく、さらにはゲル強度発現の速い懸
濁型の地盤安定用薬液をめるべく、鋭意検討し、本発明
を完成したものである。

すなわち本発明は、けい酸アルカリ、焼石膏および焼石
膏の凝結遅緩剤とからなることを特徴とする地盤安定用
薬液に関するものである。

本発明におけるけい酸アルカリとしては、けい酸ソーダ
、けい酸カリ、特殊な用途ではけい酸リチウムが使用で
きるが、特に安価なけい酸ソーダが本発明にとり好まし
いものである。

けい酸ソーダはＳｉｎ、とＮａ、００モル此の異なる種
々のものがあって、いずれも使用できるが、ＪＩＳＫ１
４０８（けい酸ナトリウム）の２号、３号が比較的安価
で好ましく用いられ、より好ましくは３号である。

本発明の薬液において、けい酸アルカリの濃度を高くす
るほどゲルの強度が大きくなるが、通常の工事において
は薬液１１！中のＳｉｎ、が６０〜２１０Ｉ、好ましく
は５０〜２１０＃、特に好ましくは５０〜１５０ｇの濃
度である。

焼石膏は天然石膏や化学石膏を１５０℃前後で焼いてつ
くられ、分子内に結晶水を１／２・Ｈ，０含んでいて、
水と反応して２水塩となり硬化するものである。天然石
膏は岩塩層や石灰石と硫酸塩の接触する地層から産出す
るものであって、いずれも本発明の焼石膏の原料として
用いられる。化学石膏としては燐酸製造、排煙脱硫から
副生する石膏が多く、いずれも本発明の焼石膏の原料と
して使用できる。

焼石膏には乾式加熱により生成するβ−ＣａＳＯ，・１
／２Ｈ，０と湿式加熱により生成するα・Ｃａ５Ｏ，・
１／２Ｈ，Ｏがあるが、何れも本発明に用いる事ができ
る。また焼石膏製造の過程で水硬性のあるＩ型無水石膏
が少量副生することがあるが、Ｉ型無水石膏は水分圧よ
り容易にＣａ　Ｓ　０４・１　／　２　Ｈ，Ｏを生成す
るので、本発明の焼石膏に副生物として存在していても
問題はない。

また、焼石膏にはＳｉｎ、はじめ、リン酸化合物、Ｆｅ
、Ｏ，、、Ｍ、０１、ＣａＣ（％、Ｃａ　（ＯＨ）ｔ、
ＣａＯ等種々の不純物が含まれるが、２０％以下なら支
障なく本発明に使用可能である。

本発明にとり好ましい焼石膏はＪＩＳＲ９１１１（陶磁
器型材せつこう）の規定に適合したものである。

本発明の薬液において、焼石膏の使用量が多いほどゲル
タイムが短かく、またゲル強度が大きくなるが、通常の
工事目的には薬液１１中６０〜５００ｇ、好ましくは７
０〜３００ｇである。

本発明においてゲルタイムを更に短縮し、ゲル強度を高
めるために焼石膏の一部を消石灰で置換するという手段
を取ることが可能であり、かつ好ましい手段であり有効
なものである。消石灰の主成分はＣａ　（ＯＨ）ｔであ
り、通常、石灰石を焼成、水和してつくられるのでＳｉ
ｎ、、Ｆｅ、Ｏｎ、ＣａＣＯ５、Ｈ，０等の夾雑物の混
入は避けられないが、本発明においてはその様な不純物
の入ったものでも差し支えなく用いることができる。本
発明にとり好ましい消石灰はＪＩＳＲ９００１、ＪＩＳ
Ａ６９［１２に適合するものであるが、副産物であるカ
ーバイド滓等でも差し支えない。消石灰にはＣａＯが含
まれることがあるが水と反応してＣａ（ＯＨ）ｚを生成
するので、その様なものが含まれていても本発明への使
用には差し支えない。

焼石膏に対する消石灰の置換比率が大なるほど、ゲルタ
イムが短かくなるか、ゲル強度は比率１付近で最も大き
くなるので置換比率は３以下が好ましく、０．１〜２が
より好ましい。

本発明における焼石膏の凝結遅緩剤とは、焼石膏の水和
硬化を遅延させる薬剤であればよく、特に制限されるも
のでないが、本発明にとり好ましい凝結遅緩剤としては
、多塩基酸とその塩、オキシ酸とその塩、リグニンスル
ホン酸塩、アスコルビン酸等の水溶性有機化合物であっ
て、無機化合物はゲル強度の低下があるので好ましくな
い。

就中、脂肪族オキシ酸とその塩は最も好ましい。

脂肪族オキシ酸は分子内にアルコール性ＯＨ基とカルボ
キシル基を持つ有機酸でグリコール酸、乳酸、リセリン
酸、タルトロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、オキ
シグルタミン酸等が用いられる。

また石膏スラリーなアルカリ性で使用する場合、そのア
ルカリ性で加水分解してオキシ酸を生成するグリオキザ
ール、ｒ−ブチロラクトン等に代表される分子内エステ
ルも本発明において凝結遅延剤として用いられる。

オキシ酸塩としてはナトリウム、カリウム、カルシウム
塩が好ましく、水に対し適度の溶解性を有する水溶性塩
が好ましい。

一般に遅緩剤の使用量が多い程、焼石膏の水和固結を遅
延させるが、ゲル強度を小さくし、ゲルタイムをや〜短
かくする。従ってこれらの性質のバランス上その使用量
は焼石膏、もしくは焼石膏士消石灰の重量の０，０５〜
１０重量％が好ましく、より好ましくは０．１〜５重量
％である。使用量が１０重量％を超えると、ゲル強度の
低下が著しく実用性に乏しくなり、０，０５重量％以下
では焼石膏の水和固結がかなり早くに発現し、施工上問
題を生ずるようになる。

これら遅緩剤は一般に市販されている工業製品が十分本
発明に使用できる。

本発明における薬液には、施工目的に応じてカルボキシ
メチルセルロースのような増粘剤、流動性改良のための
界面活性剤、分散剤、骨材として砂、シルト、粘土、フ
ライアッシュ、高炉滓、セメント、石粉やパルプの如き
繊維類等を混入することができる。

施工法としては注入管の先端で、けい酸アルカリ溶液と
凝結遅緩剤を含む焼石膏スラリーな混合させ、直ちに地
盤へ注入できる二重管式が適しているが、この方式に限
定されるものではない。

また地盤によっては、他の薬液を併用することもできる
。例えば本発明の薬液で地盤内の比較的大きな孔隙や粘
性土と砂層の境界、注入管周りの空隙を充填し、ついで
ゲルタイムの長い溶液型の薬液を透水性の砂層へ注入浸
透させて、地盤強化および止水の目的を達成することが
できる。

トンネルやシールドの裏とめ、漏水下水管の補修も地盤
への注入と大差なく施工できる。

希望するゲルの強度やゲルタイム、焼石膏スラリーが流
動性を保っていてほしい時間等によって、各成分の使用
量が異なるので、予め目的に応じ、試験によって配合を
決めることが望ましい。

以上の構成からなる本発明の地盤安定用薬液は、調合槽
、圧送設備や注入パイプにおいて用いられる硬化剤スラ
リーや薬液の水和硬化ないし固結を防止出来るものであ
り、ゲルタイムが短かく、ゲル強度が大きく、ゲル強度
発現の速いすぐれた薬゛液である。

以下実施例を掲げて本発明を説明するが、これらの実施
例によって特許請求の範囲が限定されるものではない。

実施例１ＪＩＳＫｉ４ＤＢに規定する３号けい酸ソーダ（Ｎａ、
０９．５％、５ｉｎ２２９．５％）３５０１１に水を加
えて、よく振りまぜて５００ｄとした（これをＡ液とす
る）。別にＪＩＳＲ９１１１Ｂ級の焼石膏２００ＪＩを
、ＪＩＳＫ１３５５に規定するクエン酸４ｇを溶解した
水に加えてかきまぜ５００ｄとした（これをＢ液とする
）。

電磁攪拌しつつあるＡ液１００ｄ中に、Ｂ液１００−を
投入してゲルタイムを測ったところ２０℃で４．１秒で
あった。また、Ａ液とＢ液を等容量混合したスラリーを
内径５０１ｍのステンレス製円筒の中へ流し込んでゲル
化させ、２０℃で２４時間養生した後、高さ１２５簡の
円柱状の試料を切り出して、ゲルの強度をＪＩＳＡｌ　
２１６に準じて測定したｒ軸圧縮強度は６．９に９ｆ／
ｃｄであった。

Ｂ液は調製後２５〜２７℃で８時間以上硬化せず、良好
な流動性を保っていた。

なお、この実施例における薬液１１中のＳｉｎ。

は１０３９、焼石膏量は２００ｇ、焼石膏に対するクエ
ン酸量は２％である。

比較例１実施例１でクエン酸を使用しない場合、ゲルタイムは４
．５秒、ゲルの一軸圧縮強度は７．５に９ｆ／ｃｄであ
った。但し、Ｂ液は調製後６０分以内に硬化１してしまい実用性がない。

実施例２〜２４実施例１において、けい酸アルカリの種類と量、焼石膏
の量、凝結遅緩剤の種類と量をかえて測定した結果を第
１表に示す。

実施例２５ＪＩＳＫ１４０８に規定する６号けい酸ソーダ（Ｎａ、
０９．５％、Ｓｉｎ、　２９．５％）５５０ＪＪに水を
加えてよく振りまぜ５Ｑ［］ｍとした（これをＡ液とす
る）。別にＪＩＳＲ９１１１、Ｂ級の焼石膏１３３ＪＦ
、ＪＩＳＲ９００１、特号消石灰（Ｃａ０分７６％）６
７ＩＩをＪＩＳＫ１３５５に規定するクエン酸２ＩＩを
溶解した水に加えてかきまぜ５００ｄとした（これをＢ
液とする）。

電磁攪拌しつつあるＡ液１００ｄ中に、Ｂ液１００ｗｔ
を投入してゲルタイムを測ったところ２０℃で３．７秒
であった。また、Ａ液とＢ液を等容量混合したスラリー
を内径５０關のステンレス製円筒の中へ流し込んでゲル
化させ、６０分後に脱型し、高さ１２５ｆｉの円柱状の
試料を切り出し２て、ゲル化１時間後にＪＩＳＡｌ　２１６に準じて測定
した一軸圧縮強度は５．８ｋｐｆ／ａＩであった。

Ｂ液は調製後２４時間以上水和固結せず良好な流動性を
保っていた。

なお、この実施例における薬液１ｊ中のＳｉｎ。

は１０３ｇ、焼石膏に対する消石灰量の重量比は０．５
、焼石膏と消石灰の合計量は２００ＪＦ、焼石膏と消石
灰の合計量に対するクエン酸量は１％である。

実施例２６〜５２

Claims

【特許請求の範囲】

１、　けい酸アルカリ、焼石膏および焼石膏の凝結遅緩
剤とからなることを特徴とする地盤安定用薬液。