(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造するグラウト製造装置であって、
酸性液に水ガラスを混合させる混合室と、前記混合室に水ガラスを供給する第１系統と、前記混合室に酸性液を供給する第２系統とを備え、
前記第１系統は、前記混合室に一端が接続されるとともに水ガラスが貯留された第１調合槽に他端が接続された第１圧送管と、前記第１調合槽から前記第１圧送管に水ガラスを流入させる第１圧送手段とを有し、
前記第２系統は、前記混合室に一端が接続されるとともに酸性液が貯留された第２調合槽に他端が接続され、前記第１圧送管より小さい容積の第２圧送管と、前記第２調合槽から前記第２圧送管に酸性液を流入させる第２圧送手段とを有し、
前記混合室は、前記混合室に接続する前記第１圧送管の一端に設けられた水ガラス流下部から水ガラスが放出されて自由落下されるとともに、前記第２圧送手段による加圧力を有する状態で、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端に設けられた酸性液噴射部から酸性液が噴射されて、
前記酸性液噴射部は、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端の端面が閉塞されるとともに、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端の側面に吐出孔が形成され、前記第２圧送手段による酸性液の加圧力が内側から作用して押し広げられる被覆材が、前記吐出孔を覆うようにして取り付けられること
を特徴とするグラウト製造装置。
【請求項２】
前記混合室は、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端に設けられた前記酸性液噴射部から、前記第２圧送手段による酸性液の加圧力が０．１〜０．４Ｎ／ｍｍ2とされた状態で、酸性液が噴射されること
を特徴とする請求項１に記載のグラウト製造装置。
【請求項３】
前記第１系統は、前記第１圧送管から分岐して設けられ、前記第１圧送管に残留する水ガラスを前記第１調合槽に返送するリターンホースと、前記第１圧送管から前記リターンホースが分岐する部分に設けられた切替バルブとを有し、
前記切替バルブは、前記第１圧送管に残留する水ガラスを前記第１調合槽に返送するときに、水ガラスの流路を前記リターンホースに切り替えることができるものであること
を特徴とする請求項１又は２に記載のグラウト製造装置。
【請求項４】
水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造するグラウト製造方法であって、
酸性液に水ガラスを混合させる混合室に一端が接続されるとともに水ガラスが貯留された第１調合槽に他端が接続された第１圧送管と、前記第１調合槽から前記第１圧送管に水ガラスを流入させる第１圧送手段とを有する第１系統により、前記混合室に接続する前記第１圧送管の一端に設けられた水ガラス流下部から前記混合室で水ガラスを放出させて自由落下させ、前記混合室に水ガラスを供給するとともに、前記混合室に一端が接続されるとともに酸性液が貯留された第２調合槽に他端が接続された第２圧送管と、前記第２調合槽から前記第２圧送管に酸性液を流入させる第２圧送手段とを有する第２系統により、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端に設けられた酸性液噴射部から前記混合室で前記第２圧送手段による加圧力を有する状態で酸性液を噴射させ、前記混合室に酸性液を供給するグラウト混合工程を備えて、
前記グラウト混合工程は、前記第１圧送手段と前記第２圧送手段とを同時に始動させ、前記第１圧送管より小さい容積の前記第２圧送管から酸性液を供給することで、前記酸性液噴射部からの酸性液の噴射を、前記水ガラス流下部からの水ガラスの放出に先行して開始させる混合開始工程を有すること
を特徴とするグラウト製造方法。
【請求項５】
前記グラウト混合工程は、酸性液が前記混合室で前記第２圧送手段による加圧力を有する状態で、前記第１圧送手段と前記第２圧送手段とを同時に停止させ、前記水ガラス流下部からの水ガラスの放出を、前記酸性液噴射部からの前記第２圧送管の内部の残留圧力による酸性液の噴射に先行して停止させる混合停止工程を有すること
を特徴とする請求項４に記載のグラウト製造方法。
【請求項６】
前記グラウト混合工程の後に、前記第１圧送管から分岐して設けられたリターンホースの分岐部分に設けられた切替バルブを操作することにより水ガラスの流路を前記リターンホースに切り替えて、前記混合停止工程の後に前記第１圧送管に残留した水ガラスを、前記第１調合槽に返送する水ガラス返送工程を備えること
を特徴とする請求項５に記載のグラウト製造方法。
【請求項７】
前記水ガラス返送工程の後に、前記混合開始工程と前記混合停止工程とを有する前記グラウト混合工程を備え、前記水ガラス返送工程と、前記グラウト混合工程とを交互に繰り返すことで、連続的に水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造すること
を特徴とする請求項６に記載のグラウト製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤注入工法の水ガラス系グラウトとして用いられるシリカゾルを、アルカリ性水ガラスと酸性液とを混合することにより製造するためのグラウト製造装置及びグラウト製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱地盤の強化や地下水の止水による地盤改良を目的として、中性又は酸性の非アルカリ性水ガラスのシリカゾルが使用された地盤注入工法が用いられ、このシリカゾルは、アルカリ性水ガラスと酸性液とを混合することにより製造される。
【０００３】
シリカゾルは、図５に示すように、アルカリ性水ガラスに酸性液を暫次加えていくと、ｐＨが暫次低下してゲル化時間が短くなり、アルカリ領域と中性・酸性領域の境界であるｐＨ８．５付近で最短のゲル化時間（約３〜５秒以下）となる。シリカゾルは、アルカリ性水ガラスと酸性液との混合の過程において、この最短ゲル化時間となるｐＨ８．５付近を経た場合に、瞬時にゲル化が引き起こされて瞬結ゲルを析出することになり、地盤注入工法に用いるものとしては適さないものとなる。
【０００４】
したがって、地盤注入工法に用いるシリカゾルは、瞬結ゲルを析出させずに製造するために、アルカリ領域と中性・酸性領域の境界を瞬時に通過するようにしてアルカリ性水ガラスと酸性液とを混合することが必要となる。即ち、シリカゾルは、「酸性液の中にアルカリ性水ガラスを加える」ことにより、中性・酸性領域においてアルカリ性水ガラスと酸性液とを混合して製造されることが原理とされている。このシリカゾルを製造するグラウト製造方法としては、特許文献１、２の開示技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された製造方法は、バッチ方式と呼ばれるもので、調合槽の中で酸性液を攪拌させながら、この酸性液にアルカリ性水ガラスを噴射して混合する方法である。特許文献２に開示された製造方法は、連続方式と呼ばれるもので、シリカゾル製造の開始時において、酸性液の供給をアルカリ性水ガラスの供給より早く開始させ、シリカゾル製造の終了時において、酸性液の供給をアルカリ性水ガラスの供給より遅く終了させる方法である。これにより、特許文献２に開示された製造方法は、常に「酸性液の中にアルカリ性水ガラスを加える」状態を維持して、アルカリ性水ガラスと酸性液とを混合する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−８０４２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示された製造方法は、調合槽の中の所定量の酸性液にアルカリ性水ガラスを供給してシリカゾルを製造するバッチ方式であることから、シリカゾルを連続的に製造することができないという問題点があり、現在では全く使用されていない。
【０００８】
また、特許文献２に開示された製造方法は、アルカリ性水ガラスと酸性液とのそれぞれに独立した圧送ポンプを必要とするものであり、シリカゾル製造の開始時及び終了時において、これらの独立した２台の圧送ポンプの運転の始動及び停止をそれぞれ個別に制御する必要があるという問題点があった。
【０００９】
このとき、特許文献２に開示された製造方法は、２台の圧送ポンプの運転の始動及び停止を所定の時間差によって行うことが必要となり、手動でこの操作を行うことは非常に困難であるという問題点があり、また、自動でこの操作を行うための制御機器を導入した場合に、制御機器の設置費用が増大するという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、２台の独立した圧送ポンプを必要とせず、圧送ポンプの運転の始動及び停止を所定の時間差によって行うことを必要としないで、連続的に均一な品質のシリカゾルを製造することが可能となるグラウト製造装置とグラウト製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明に係るグラウト製造装置は、水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造するグラウト製造装置であって、酸性液に水ガラスを混合させる混合室と、前記混合室に水ガラスを供給する第１系統と、前記混合室に酸性液を供給する第２系統とを備え、前記第１系統は、前記混合室に一端が接続されるとともに水ガラスが貯留された第１調合槽に他端が接続された第１圧送管と、前記第１調合槽から前記第１圧送管に水ガラスを流入させる第１圧送手段とを有し、前記第２系統は、前記混合室に一端が接続されるとともに酸性液が貯留された第２調合槽に他端が接続され、前記第１圧送管より小さい容積の第２圧送管と、前記第２調合槽から前記第２圧送管に酸性液を流入させる第２圧送手段とを有し、前記混合室は、前記混合室に接続する前記第１圧送管の一端に設けられた水ガラス流下部から水ガラスが放出されて自由落下されるとともに、前記第２圧送手段による加圧力を有する状態で、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端に設けられた酸性液噴射部から酸性液が噴射されて、前記酸性液噴射部は、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端の端面が閉塞されるとともに、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端の側面に吐出孔が形成され、前記第２圧送手段による酸性液の加圧力が内側から作用して押し広げられる被覆材が、前記吐出孔を覆うようにして取り付けられることを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係るグラウト製造装置は、第１発明において、前記混合室は、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端に設けられた前記酸性液噴射部から、前記第２圧送手段による酸性液の加圧力が０．１〜０．４Ｎ／ｍｍ2とされた状態で、酸性液が噴射されることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係るグラウト製造装置は、第１発明又は第２発明において、前記第１系統は、前記第１圧送管から分岐して設けられ、前記第１圧送管に残留する水ガラスを前記第１調合槽に返送するリターンホースと、前記第１圧送管から前記リターンホースが分岐する部分に設けられた切替バルブとを有し、前記切替バルブは、前記第１圧送管に残留する水ガラスを前記第１調合槽に返送するときに、水ガラスの流路を前記リターンホースに切り替えることができるものであることを特徴とする。
【００１６】
第４発明に係るグラウト製造方法は、水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造するグラウト製造方法であって、酸性液に水ガラスを混合させる混合室に一端が接続されるとともに水ガラスが貯留された第１調合槽に他端が接続された第１圧送管と、前記第１調合槽から前記第１圧送管に水ガラスを流入させる第１圧送手段とを有する第１系統により、前記混合室に接続する前記第１圧送管の一端に設けられた水ガラス流下部から前記混合室で水ガラスを放出させて自由落下させ、前記混合室に水ガラスを供給するとともに、前記混合室に一端が接続されるとともに酸性液が貯留された第２調合槽に他端が接続された第２圧送管と、前記第２調合槽から前記第２圧送管に酸性液を流入させる第２圧送手段とを有する第２系統により、前記混合室に接続する前記第２圧送管の一端に設けられた酸性液噴射部から前記混合室で前記第２圧送手段による加圧力を有する状態で酸性液を噴射させ、前記混合室に酸性液を供給するグラウト混合工程を備えて、前記グラウト混合工程は、前記第１圧送手段と前記第２圧送手段とを同時に始動させ、前記第１圧送管より小さい容積の前記第２圧送管から酸性液を供給することで、前記酸性液噴射部からの酸性液の噴射を、前記水ガラス流下部からの水ガラスの放出に先行して開始させる混合開始工程を有することを特徴とする。
【００１７】
第５発明に係るグラウト製造方法は、第４発明において、前記グラウト混合工程は、酸性液が前記混合室で前記第２圧送手段による加圧力を有する状態で、前記第１圧送手段と前記第２圧送手段とを同時に停止させ、前記水ガラス流下部からの水ガラスの放出を、前記酸性液噴射部からの前記第２圧送管の内部の残留圧力による酸性液の噴射に先行して停止させる混合停止工程を有することを特徴とする。
【００１８】
第６発明に係るグラウト製造方法は、第５発明において、前記グラウト混合工程の後に、前記第１圧送管から分岐して設けられたリターンホースの分岐部分に設けられた切替バルブを操作することにより水ガラスの流路を前記リターンホースに切り替えて、前記混合停止工程の後に前記第１圧送管に残留した水ガラスを、前記第１調合槽に返送する水ガラス返送工程を備えることを特徴とする。
【００１９】
第７発明に係るグラウト製造方法は、第６発明において、前記水ガラス返送工程の後に、前記混合開始工程と前記混合停止工程とを有する前記グラウト混合工程を備え、前記水ガラス返送工程と、前記グラウト混合工程とを交互に繰り返すことで、連続的に水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明〜第３発明によれば、２台の独立した圧送ポンプを必要とせず、圧送ポンプの運転の始動を所定の時間差によって行うことを必要としないで、均一な品質のシリカゾルを製造することのできるグラウト製造装置を提供することが可能となる。
【００２１】
特に、第１発明によれば、混合室において、酸性液が酸性液噴射部の側方、上方及び斜め上方向に面状に噴射され、上方から放出される水ガラスと混合することになり、水ガラスと酸性液との混合攪拌が良好になされ、均一な品質のシリカゾルを製造することのできるグラウト製造装置を提供することが可能となる。
【００２２】
特に、第２発明によれば、２台の独立した圧送ポンプを必要とせず、圧送ポンプの運転の停止を所定の時間差によって行うことを必要としないで、均一な品質のシリカゾルを製造することのできるグラウト製造装置を提供することが可能となる。
【００２３】
特に、第３発明によれば、第１圧送管の内部に残留していた水ガラスが、リターンホースから第１調合槽に自由落下により返送され、再度、圧送ポンプの運転を始動した場合に、水ガラス流下部からの水ガラスの放出より、酸性液噴射部からの酸性液の噴射を所定の時間だけ先行して開始させることができ、連続的に均一な品質のシリカゾルを製造することのできるグラウト製造装置を提供することが可能となる。
【００２４】
第４発明〜第７発明によれば、２台の独立した圧送ポンプを必要とせず、圧送ポンプの運転の始動及び始動を所定の時間差によって行うことを必要としないで、均一な品質のシリカゾルを製造することが可能となる。
【００２５】
特に、第４発明によれば、混合開始工程において、瞬結ゲルを析出させないで、均一な品質のシリカゾルを製造することが可能となる。
【００２６】
特に、第５発明によれば、混合停止工程において、瞬結ゲルを析出させないで、均一な品質のシリカゾルを製造することが可能となる。
【００２７】
特に、第６発明によれば、第１圧送管の内部に残留していた水ガラスが、リターンホースから第１調合槽に自由落下により返送され、再度、圧送ポンプの運転を始動した場合に、水ガラス流下部からの水ガラスの自由落下より、酸性液噴射部からの酸性液の噴射を所定の時間だけ先行して開始させることができ、瞬結ゲルを析出させないで、均一な品質のシリカゾルを製造することが可能となる。
【００２８】
特に、第７発明によれば、水ガラス返送工程と、グラウト混合工程とを交互に繰り返すことで、連続的に水ガラスと酸性液とを混合してグラウトを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るグラウト製造装置を示す正面図である。
【図２】本発明に係るグラウト製造装置の混合室を示す正面図である。
【図３】本発明に係るグラウト製造装置の混合室の他の実施形態を示す正面図である。
【図４】本発明に係るグラウト製造装置の第１系統のリターンホースと切替バルブとを示す正面図である。
【図５】シリカゾルのゲル化時間とｐＨとを示す関係図である。
【図６】比較例に係るグラウト製造装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を適用したグラウト製造装置を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
本発明を適用したグラウト製造装置１は、図１に示すように、第１調合槽１１に貯留された水ガラスＡと第２調合槽２１に貯留された酸性液Ｂとを混合室３０で混合して、シリカゾルＣを貯蔵槽４に貯留させるために用いられる。
【００３２】
本発明を適用したグラウト製造装置１は、水ガラスＡを第１系統１０によって混合室３０に供給し、酸性液Ｂを第２系統２０によって混合室３０に供給するものである。本発明を適用したグラウト製造装置１は、混合室３０と貯蔵槽４との間に、さらに、図示しないラインミキサを設け、水ガラスＡと酸性液Ｂとの混合の促進を可能とするものであってもよい。
【００３３】
第１系統１０は、下流側の一端が混合室３０に接続されるとともに、上流側の他端が第１調合槽１１に接続された第１圧送管１２と、第１調合槽１１から第１圧送管１２に水ガラスＡを流入させる圧送ポンプにより構成される第１圧送手段１３とを備える。
【００３４】
第１系統１０は、混合室３０に接続される第１圧送管１２の一端において、水ガラス流下部１２ａが設けられるものである。さらに、第１系統１０は、第１圧送管１２から分岐して設けられるリターンホース１４と、第１圧送管１２からリターンホース１４が分岐する部分に設けられ、水ガラスＡの流路をリターンホース１４に切り替える切替バルブ１５とを備えるものとすることができる。
【００３５】
第２系統２０は、下流側の一端が混合室３０に接続されるとともに、上流側の他端が第２調合槽２１に接続された第２圧送管２２と、第２調合槽２１から第２圧送管２２に酸性液Ｂを流入させる圧送ポンプにより構成される第２圧送手段２３とを備える。
【００３６】
第２系統２０は、混合室３０に接続される第２圧送管２２の一端において、酸性液噴射部２４が設けられるものである。第２系統２０は、第１圧送管１２より小さい内径の第２圧送管２２を備えるか、第１圧送管１２より短い延長の第２圧送管２２を備えるか、又は、第１圧送管１２より小さい内径で短い延長の第２圧送管２２を備えることにより、第１圧送管１２より小さい容積の第２圧送管２２を備える。
【００３７】
第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３は、それぞれ独立した圧送ポンプを用いずに、１台の２連式ポンプが用いられる。第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３は、これに限らず、それぞれ独立した圧送ポンプを用いることもできる。
【００３８】
混合室３０は、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａから拡径するように連続して設けられ、図２に示すように、下方に向けて開口された外管３１が形成される。混合室３０は、第２圧送管２２の酸性液噴射部２４が設けられた一端が側方から接続されて、図２に示すように、外管３１の内側に内管３２が形成される。
【００３９】
酸性液噴射部２４は、混合室３０に接続する第２圧送管２２の一端の端面２２ａが閉塞されるとともに側面２２ｂに吐出孔２２ｃが形成され、吐出孔２２ｃを覆うようにして被覆材２４ａが取り付けられて設けられる。
【００４０】
吐出孔２２ｃは、１個又は２個以上で構成されており、酸性液Ｂの時間当たりの吐出量に応じて、所定の数及び大きさにより形成され、吐出可能な面積が決定される。吐出孔２２ｃは、略円形状に形成されるものであるが、これに限らず、スリット状に形成されてもよく、如何なる形状により形成されてもよい。
【００４１】
被覆材２４ａは、伸縮性を有するチューブ状のゴムが用いられ、酸性液Ｂが吐出孔２２ｃから吐出するときに、第２圧送手段２３によって圧送された酸性液Ｂの加圧力ＰBが内側から作用して押し広げられる。被覆材２４ａは、これに限らず、伸縮性を有するものであれば、如何なるものが用いられてもよく、例えば、プラスチック製やビニル製のリング等が用いられてもよい。
【００４２】
被覆材２４ａは、図３に示すように、第２圧送管２２の一端の側面２２ｂにおいて、外周に沿うようにして溝２２ｄが設けられるとともに、溝２２ｄが設けられた部分に吐出孔２２ｃを形成して、溝２２ｄに沿って吐出孔２２ｃを覆うようにしてゴム製のＯリングを取り付けて用いられてもよい。
【００４３】
次に、本発明を適用したグラウト製造方法によりシリカゾルを製造する方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
本発明を適用したグラウト製造方法は、図１に示すように、第１調合槽１１に貯留された水ガラスＡと第２調合槽２１に貯留された酸性液Ｂとを混合室３０で混合するグラウト混合工程ＷによりシリカゾルＣを製造するものである。
【００４５】
本発明を適用したグラウト製造方法に用いられる水ガラスＡは、如何なるものが用いられてもよいが、特に、モル比が３以上のものを用いることが望ましい。また、酸性液Ｂは、硫酸、リン酸、重硫酸ソーダ等、如何なるものが用いられてもよいが、特に、濃度６０％〜７５％の希硫酸を用いることが望ましい。また、酸性液Ｂは、硫酸バンド、明ばん、硫酸マグネシウム等の２価、３価の金属塩を添加することができる。なお、水ガラスＡ及び酸性液Ｂの吐出量は、等量であることが望ましい。
【００４６】
グラウト混合工程Ｗは、水ガラスＡと酸性液Ｂとの混合を開始する混合開始工程Ｘと、水ガラスＡと酸性液Ｂとの混合を停止する混合停止工程Ｙとを有するものとすることができる。
【００４７】
水ガラスＡは、混合開始工程Ｘにおいて、第１圧送手段１３のポンプによって圧送され、第１調合槽１１から第１圧送管１２に流入する。酸性液Ｂは、第２圧送手段２３のポンプによって圧送され、第２調合槽２１から第２圧送管２２に流入する。このとき、第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３は、１台の２連式ポンプが用いられて同時に始動することになり、水ガラスＡの第１圧送管１２への流入と、酸性液Ｂの第２圧送管２２への流入が同時に開始することになる。
【００４８】
第１圧送管１２に流入した水ガラスＡは、第１圧送手段１３により、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａまで圧送される。また、第２圧送管２２に流入した酸性液Ｂは、第２圧送手段２３により加圧され、第２圧送管２２の酸性液噴射部２４まで圧送される。このとき、第１圧送管１２は、第２圧送管２２よりも容積が大きいことから、第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３を同じ吐出量で同時に始動させても、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａに水ガラスＡが到達するより、第２圧送管２２の酸性液噴射部２４に酸性液Ｂが到達する方が、所定の時間Ｔ1だけ早く到達することになる。
【００４９】
第１圧送管１２に流入した水ガラスＡは、グラウト混合工程Ｗにおいて、図１に示すように、第２圧送管２２より高い位置に第１圧送管１２が設けられ、第１圧送手段１３で圧送されて第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａまで到達した後、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａから水ガラスＡが混合室３０に供給される。混合室３０に供給された水ガラスＡは、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａにおける加圧力をほとんど残さないように第１圧送手段１３の吐出圧が調整され、混合室３０で水ガラス流下部１２ａから放出されて自由落下することになる。
【００５０】
第２圧送管２２に流入した酸性液Ｂは、第２圧送手段２３で加圧されて第２圧送管２２の酸性液噴射部２４まで到達した後、第２圧送管２２の酸性液噴射部２４から酸性液Ｂが混合室３０に供給される。混合室３０に供給された酸性液Ｂは、第２圧送管２２の酸性液噴射部２４において加圧力ＰBを残した状態となるように第２圧送手段２３の吐出圧が調整され、混合室３０で酸性液噴射部２４から噴射されることになる。この加圧力ＰBは、０．１Ｎ／ｍｍ2以上であることが望ましく、特に、０．２〜０．４Ｎ／ｍｍ2であることが望ましい。
【００５１】
酸性液Ｂは、図２、図３に示すように、第２圧送管２２の酸性液噴射部２４から噴射するときに、吐出孔２２ｃから吐出されて、加圧力ＰBによって被覆材２４ａを内側から押し広げる。酸性液Ｂは、第２圧送管２２の側面２２ｂと押し広げられた被覆材２４ａの内面との間隙を通過して、被覆材２４ａの上端部２４ｂから、酸性液噴射部２４の側方、上方及び斜め上方向に向けて面状に噴射されることになる。
【００５２】
酸性液Ｂは、混合室３０において、酸性液噴射部２４の側方、上方及び斜め上方向に面状に噴射され、上方から自由落下する水ガラスＡと混合することになる。これにより、本発明を適用したグラウト製造方法は、水ガラスＡと酸性液Ｂとの混合攪拌が良好になされ、面状に噴射された酸性液Ｂに対して水ガラスＡを混合する状態となることにより、「酸性液の中にアルカリ性水ガラスを加える」状態とすることができ、瞬結ゲルを析出させないでシリカゾルＣを製造して、均一な品質のシリカゾルＣを貯蔵槽４に貯留させることが可能となる。
【００５３】
酸性液Ｂは、混合開始工程Ｘにおいて、混合室３０における第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａからの水ガラスＡの放出より、時間Ｔ1だけ先行して第２圧送管２２の酸性液噴射部２４からの噴射が開始される。これにより、水ガラスＡは、酸性液Ｂに対して後から混合されることになり、「酸性液の中にアルカリ性水ガラスを加える」状態とすることができ、瞬結ゲルを析出させないでシリカゾルＣを製造することが可能となる。なお、時間Ｔ1は、加圧力ＰB、吐出孔２２ｃの数及び大きさ、被覆材２４ａの伸縮性能及び内管３２への密着性等によって設定されるものであるが、例えば、１〜２秒程度に設定されることが望ましい。
【００５４】
第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３は、混合停止工程Ｙにおいて、１台の２連式ポンプが用いられて同時に停止される。このとき、水ガラスＡは、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａからの放出が即時に停止することになる。これに対して、酸性液Ｂは、ポンプ停止後の第２圧送管２２の内部における残留圧力ＰRを有する状態で第２圧送手段２３が停止されるため、水ガラスＡの供給の停止から所定の時間Ｔ2だけ遅れて供給が停止することになる。
【００５５】
酸性液Ｂは、混合停止工程Ｙにおいて、混合室３０における第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａからの水ガラスＡの放出より、時間Ｔ2だけ遅く第２圧送管２２の酸性液噴射部２４からの噴射が停止される。これにより、本発明を適用したグラウト製造方法は、水ガラスＡと酸性液Ｂとの混合を停止するときにおいても、第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａからの水ガラスＡの放出を先行して停止させ、「酸性液の中にアルカリ性水ガラスを加える」状態を維持することができ、瞬結ゲルを析出させないでシリカゾルＣを製造して、均一な品質のシリカゾルＣを貯蔵槽４に貯留させることが可能となる。
【００５６】
なお、時間Ｔ2は、あまりに長時間になると、貯蔵槽４に貯留されたシリカゾルＣに対して、水ガラスＡと混合されないまま多量の酸性液Ｂを混入させることになり、所望のｐＨのシリカゾルＣを製造することが困難となる。このため、時間Ｔ2は、時間Ｔ1と同様に、例えば、１〜２秒程度に設定されることが望ましい。
【００５７】
本発明を適用したグラウト製造方法は、図４に示すように、水ガラス返送工程Ｚを備えるものとすることができる。水ガラス返送工程Ｚは、混合停止工程Ｙの後で、第１圧送手段１３が停止した後に、第１圧送管１２からリターンホース１４が分岐する部分に設けられた切替バルブ１５を、手動又は電動により操作して、水ガラスＡの流路をリターンホース１４に切り替えるものである。
【００５８】
水ガラス返送工程Ｚは、混合停止工程Ｙの後に第１圧送管１２の内部に残留していた水ガラスＡを、圧送ポンプを用いることなく、リターンホース１４から第１調合槽１１に自由落下により返送し、切替バルブ１５より下流側の第１圧送管１２の内部に水ガラスＡが残留していない状態とするものである。これにより、本発明を適用したグラウト製造方法は、水ガラス返送工程Ｚの後に、再度、混合開始工程Ｘを経てグラウト混合工程Ｗを実施する場合に、第１圧送管１２の内部を水ガラスＡで充填しながら、水ガラスＡを混合室３０に供給することになる。
【００５９】
このため、本発明を適用したグラウト製造方法は、再度混合開始工程Ｘを実施する場合においても、混合室３０における第１圧送管１２の水ガラス流下部１２ａからの水ガラスＡの放出より、時間Ｔ1だけ先行して第２圧送管２２の酸性液噴射部２４からの噴射が開始される。これにより、本発明を適用したグラウト製造方法は、水ガラスＡを酸性液Ｂに対して後から混合することにより、常に「酸性液の中にアルカリ性水ガラスを加える」状態とすることができ、水ガラス返送工程Ｚと、グラウト混合工程Ｗとを交互に繰り返すことで、瞬結ゲルを析出させないで、均一な品質のシリカゾルＣを連続的に製造することが可能となる。
【００６０】
以上より、本発明を適用したグラウト製造方法は、独立した２台の圧送ポンプを第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３として用いることを必要とせず、これら圧送ポンプの運転の始動及び停止を所定の時間差によって行うための制御機器の導入を必要としないで、容易に均一な品質のシリカゾルＣを製造することが可能となる。
【００６１】
本発明を適用したグラウト製造方法により製造されたシリカゾルＣは、第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３として用いられた２連式ポンプを、そのまま注入ポンプとして用いて地盤に注入することができる。また、貯蔵槽４に貯留されたシリカゾルＣは、第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３として用いられた２連式ポンプとは別の注入ポンプを用いて地盤に注入することもできる。このとき、シリカゾルＣのゲル化時間は、３０分〜１時間、又はそれ以上とすることが望ましい。
【００６２】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【実施例１】
【００６３】
本発明を適用したグラウト製造方法について、以下の実施例１においては、濃度２４．０５％のＳｉＯ2、濃度６．２４％のＮａ2Ｏ、モル比３．９８の特殊水ガラスと、粉末硫酸バンドが添加された濃度７５％の希硫酸とが用いられた。
【００６４】
実施例１においては、１３８リットルの特殊水ガラスに、３６２リットルの水が加えられた状態で、合計５００リットルの水ガラスＡを第１調合槽１１に貯留し、１２．５リットルの希硫酸に、１０ｋｇの粉末硫酸バンドを添加して水を加えた状態で、合計５００リットルの酸性液Ｂを第２調合槽２１に貯留して、本発明を適用したグラウト製造方法を実施した場合に、以下のような結果が得られた。
【００６５】
この水ガラスＡと酸性液Ｂとを、本発明を適用したグラウト製造方法を室内で実施して混合したところ、瞬結ゲルを析出することなくシリカゾルＣを製造することができ、この製造されたシリカゾルＣは、ｐＨ２．１で、ゲル化時間が１０時間となった。
【実施例２】
【００６６】
本発明を適用したグラウト製造方法について、以下の実施例２においては、第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３は、１台の２連式ポンプが用いられて同時に始動され、酸性液噴射部２４からの酸性液Ｂの噴射の開始は、水ガラス流下部１２ａからの水ガラスＡの放出の開始より、２秒（時間Ｔ1）先行して早く開始された。このとき、貯蔵槽４に貯留されたシリカゾルＣには、瞬結ゲルが析出されなかった。なお、酸性液Ｂを第２圧送管２２へ圧送するときに、第２圧送手段２３により酸性液Ｂに加圧された圧送圧は０．２１ＭＰａであった。
【００６７】
続けて、本発明を適用したグラウト製造方法において、２００リットルのシリカゾルＣを連続的に製造した後、１台の２連式ポンプを停止させ、第１圧送手段１３及び第２圧送手段２３を同時に停止したところ、水ガラス流下部１２ａからの水ガラスＡの放出は即時に停止したが、酸性液噴射部２４からの酸性液Ｂの噴射は、２秒（時間Ｔ2）遅く停止した。
【００６８】
このとき、貯蔵槽４に貯留されたシリカゾルＣには、瞬結ゲルが析出されず、この製造されたシリカゾルＣは、ｐＨ２．０で、ゲル化時間が１０．５時間となった。
【００６９】
これに対して、本発明を適用したグラウト製造方法に対する比較例として、図６に示すように、混合室３０を設けずに、第１圧送管９１と第２圧送管９２とをＹ字管９３で連結したグラウト製造装置９を用いた。このとき、比較例に係るグラウト製造方法では、１台の２連式ポンプが用いられ、第１圧送手段９４及び第２圧送手段９５を同時に始動及び停止させた。
【００７０】
このとき、比較例に係るグラウト製造方法では、第１圧送手段９４及び第２圧送手段９５として用いられた２連式ポンプの始動時及び停止時に、水ガラスＡ及び酸性液Ｂの供給が同時に開始及び停止され、製造されたシリカゾルＣに白色の瞬結ゲルが析出し、貯蔵槽９６に貯留されたシリカゾルＣが不均一な品質となった。
【００７１】
なお、上述の実施例１、２は、あくまで本発明を適用したグラウト製造方法を実施した場合における効果の一例を示すものであり、これらに発明内容が限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１        ：グラウト製造装置
１０      ：第１系統
１１      ：第１調合槽
１２      ：第１圧送管
１２ａ    ：水ガラス流下部
１３      ：第１圧送手段
１４      ：リターンホース
１５      ：切替バルブ
２０      ：第２系統
２１      ：第２調合槽
２２      ：第２圧送管
２２ａ    ：第２圧送管の端面
２２ｂ    ：第２圧送管の側面
２２ｃ    ：第２圧送管の吐出孔
２２ｄ    ：第２圧送管の溝
２３      ：第２圧送手段
２４      ：酸性液噴射部
２４ａ    ：被覆材
２４ｂ    ：被覆材の上端部
３０      ：混合室
３１      ：外管
３２      ：内管
４        ：貯蔵槽
Ａ        ：水ガラス
Ｂ        ：酸性液
Ｃ        ：シリカゾル
ＰB       ：加圧力
ＰR       ：残留圧力
Ｗ        ：グラウト混合工程
Ｘ        ：混合開始工程
Ｙ        ：混合停止工程
Ｚ        ：水ガラス返送工程
９        ：比較例のグラウト製造装置
９１      ：比較例の第１圧送管
９２      ：比較例の第２圧送管
９３      ：比較例のＹ字管
９４      ：比較例の第１圧送手段
９５      ：比較例の第２圧送手段
９６      ：比較例の貯蔵槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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