(57)【要約】【課題】  天然または人工の地盤・岩盤や諸構造物の微細な亀裂でも恒久的な止水を達成できるグラウト材料を得る。【解決手段】  カルシウムイオンリッチの第一水溶液と，炭酸イオン含有の第二水溶液とからなり，両液の混合により炭酸カルシウムが析出するグラウト液である。グラウト工法としては，カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオン含有の第二水溶液とを止水目標箇所に注入し，その止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させる。そのさい電気泳動法を利用して炭酸カルシウムの析出をコントロールすることもできる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムイオンリッチの第一水溶液と，炭酸イオン含有の第二水溶液とからなり，両液の混合により炭酸カルシウムが析出するグラウト液。
【請求項２】
第一水溶液と第二水溶液の一方または両方に無機質増粘剤を添加してなる請求項１に記載のグラウト液。
【請求項３】
カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオン含有の第二水溶液とを止水目標箇所に注入し，その止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法。
【請求項４】
カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ別の注入口から止水目標箇所に向けて注入し，止水目標箇所に至る前または至る時点で両水溶液を合流させ，該止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法。
【請求項５】
カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ別の注入口から止水目標箇所に向けて注入し，注入された両液に外部電極による電気泳動を付与して止水目標箇所にカルシウムイオンと炭酸イオンを移動させ，該止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，天然または人工の地盤・岩盤や諸構造物の止水に好適なグラウト液およびグラウト工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然または人工の地盤・岩盤や諸構造物をより強固にするために，それらの中にグラウト材料を注入することが行なわれている。恒久的な止水を目標としたグラウト材料としては，無機材料を液中に分散させて止水目標箇所に無機材料を止まらせて閉塞させる粘土系グラウトや，止水目標箇所で固化させるセメント系グラウトまたは水ガラス系グラウトが代表的である。
【０００３】
しかし，微細な亀裂にまで恒久的な止水を達成しようとしても，粘土系グラウトでは粘土粒子が亀裂に比べて大きかったり，セメント系または水ガラス系では粘性が高すぎて目標箇所まで流動しなかったりして，完全な止水を期待できない場合があった。また，放射性廃棄物処分場においてセメント系またはガラス系グラウトの適用を想定した場合，これらの材料は化学的にみて長期安定性に問題があり，また周辺地下水環境のｐＨを上昇させるので他の人工バリアへの影響が懸念されるといった問題があった。
【０００４】
特殊なグラウト材料として特許文献１や２のように炭酸カルシウムを利用するものや，特許文献３のように硫酸カルシウムを利用するものがある。
【特許文献１】特開２００３−２００１４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１４９６８５号公報
【特許文献３】特開平１１−２４１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような事情から，本発明は理想的には粒子粉末を懸濁しない２種以上の水溶液を注入し，この水溶液から止水目標箇所で化学的に安定な無機物質を析出させることによって前記の問題を解決することを課題としたものである。前掲特許文献１〜３の場合も，無機質の粒子粉末が懸濁しているスラリーを用いるものであり，粒子が流入しないような微細な亀裂まで完全な止水を期待するには無理がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するグラウト液として，本発明によれば，カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオン含有の第二水溶液とからなり，両液の混合により炭酸カルシウムが析出するグラウト液を提供する。場合によっては，第一水溶液と第二水溶液の一方または両方に適量の無機質増粘剤を添加することもできる。
【０００７】
さらに本発明によれば，カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオン含有の第二水溶液とを止水目標箇所に注入し，その止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法：カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ別の注入口から止水目標箇所に向けて注入し，止水目標箇所に至る前または至る時点で両水溶液を合流させ，該止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法：および，カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ別の注入口から止水目標箇所に向けて注入し，注入された両液に外部電極による電気泳動を付与して止水目標箇所にカルシウムイオンと炭酸イオンを移動させ，該止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に従うグラウト工法によると，炭酸カルシウムによる恒久的な止水効果が得られる。また水溶液が浸透する微細な亀裂でも止水が行なえる。このため，本発明は，超長期の耐用年数が要求される地層処分事業，燃料備蓄用の岩盤地下空洞などへの適用が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は，天然または人工の地盤・岩盤等の止水目標箇所において，２種類の水溶液からの化学反応によって炭酸カルシウムの沈殿を析出させることに特徴がある。すなわち，止水目標箇所において炭酸カルシウムの殿物を析出させようとするものである。この二液は反応前は水溶液であり，漏水が懸念されるような微細な亀裂にも容易に浸透する。本発明のグラウト液は，カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオン含有の第二水溶液とからなり，両液の混合により炭酸カルシウムが析出するグラウト液を提供する。
【００１０】
カルシウムイオンリッチの第一水溶液としては塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）や水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）が溶存した水溶液を使用し，炭酸イオン含有の第二水溶液としては炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3），炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3），炭酸水素マグネシウム（Ｍｇ（ＨＣＯ3）2）等を溶存した水溶液を使用することができる。第一水溶液としてはカルシウムを溶存した酸性塩の水溶液，第二水溶液は炭酸イオンを含む塩基性塩の水溶液であれば使用可能である。表１に第一水溶液と第二水溶液に溶存させる化合物と，両液を反応させた場合の反応生成物の例を示した。いずれの例でも，難水溶性のＣａＣＯ3の殿物が析出し，これが亀裂を閉塞する。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
図１は，土壌中または人工岩盤中でのＣａＣＯ3析出挙動を知るために本発明者らが行なった試験装置の概要を示したものであり，底面積が０.３ｍ×０.５ｍで高さが０.３ｍの槽１に，試験土壌または岩盤２を装填し，２箇所の注入口３と４から第一水溶液と第二水溶液を試験土壌または岩盤中に注入し，槽底部（長辺側の側壁中央下部）に設けたドレン孔５から排水６を流出させるようにしたものである。注入口３と４は，短辺側の側壁中央から約  ｃｍ離れた対照位置に設置し，両液の注入量は両液等しい量とするが，ドレン孔５から流出する排水量を監視しながら両液の注入量を制御し，槽１からオーバーフローしないようにする。
【００１３】
まず，透水係数が１×１０-5ｍ／sec の土壌を槽１に装填し，濃度が 1.0 mol/LのＣａＣｌ2第一水溶液と，濃度が 1.0 mol/LのＮａ2ＣＯ3第二水溶液とを注入口３と４から０.０５ＭＰａ〜０.２ＭＰａの圧で注入した。注入開始後は徐々に通水量が低下することが観測された。これは土壌中で両液が合体するところでＣａＣＯ3が析出し，ＣａＣＯ3析出領域７が拡大することを示している。この関係をより具体的に調べるために，図２に注入開始後の透水係数の時間変化をプロットした（●印）。図２に見られるように，透水係数が時間の経過と共に低下してゆき，約６時間後では透水係数５×１０-8ｍ／sec となり，止水作用が大きくなった。同様の試験を透水係数が５×１０-5ｍ／sec の人工岩盤について行い，その結果を図２に併記した（□印）。この場合にも，時間経過と共に止水作用が高くなることがわかる。
【００１４】
本発明によれば，このようにカルシウムイオン含有の第一水溶液と炭酸イオン含有の第二水溶液とを別々の注入口から土壌や岩盤中に注入し，止水目標箇所で炭酸カルシウム殿物を沈積させることによって間隙を閉塞させることができる。両液の合流点は，止水目標箇所に至る前でもよいし，場合によっては止水目標箇所であってもよいが，微細な亀裂の閉塞には，その微細な亀裂内に浸透した水溶液から析出させるのが効果的である。
【００１５】
第一水溶液および／または第二水溶液に適度な粘性を付与するために適量の増粘剤を添加することもできる。増粘剤として微粒子からなる無機増粘剤例えばベントナイトを使用することもでき，この場合には堆積岩への適用も可能となる。
【００１６】
第一水溶液の流れと第二水溶液の流れを適切にコントロールすることによって，止水目標箇所での炭酸カルシウム殿物の沈積を行なわせることができるが，電気泳動を利用すして反応位置のコントロールを行うこともできる。
【００１７】
図３は，炭酸カルシウム析出による目標止水領域Ｃ（亀裂性岩盤又は堆積岩など）の一方の側に第一水溶液（塩化カルシウム水溶液）の注入域Ａを形成し，該止水領域Ｃの他方の側に第二水溶液（炭酸ナトリウム水溶液）の注入域Ｂを形成したうえ，第一水溶液の注入域Ａに陽極８を，そして第二水溶液の注入域Ｂに陰極９を設置する状態を示している。この状態で各極に通電すると，第一水溶液の注入域Ａではカルシウムイオンが止水領域Ｃに向けて，また第二水溶液の注入域Ｂでは炭酸イオンが止水領域Ｃに向けて電気泳動し，止水領域Ｃで両者が反応して炭酸カルシウムを析出する。
【００１８】
この場合は，カルシウムイオンリッチの第一水溶液と炭酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ別の注入口から止水目標箇所に向けて注入し，注入された両液に外部電極による電気泳動を付与して止水目標箇所にカルシウムイオンと炭酸イオンを移動させ，該止水目標箇所において炭酸カルシウム殿物を沈積させるグラウト工法である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のグラウト液による炭酸カルシウム析出挙動を調べるのに使用した試験槽の略断面図である。
【図２】図１の試験槽で得られた試験結果の例を示す透水係数の経時変化図である。
【図３】電気泳動を利用した本発明のグラウト工法の要部を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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