(57)【要約】【課題】  コロイダルシリカを主剤として用いても、地盤安定用薬液のゲルタイムが数日であり、しかもゲル化後のゲル体の強度が長期間低下することがなく耐久性を有し、地盤安定用薬液調製後、豆腐を潰したようなゲルや、シャーベット状のゲル、いわゆる不均一なゲルが生成しない地盤安定用薬液を提供する。【解決手段】  SiO2／Na2Oのモル比が30以上80以下及び平均粒子径が4nm以上10nm以下であるコロイダルシリカを地盤安定用薬液400LあたりSiO2として20kg以上60kg以下含む主剤液と、地盤安定用薬液400Lあたり金属成分が0.4kg以上3.5kg以下の範囲内にあるゲル化剤である無機塩及び酸性物質を含む硬化剤液とを組み合わせてなるpHが3.5以上4.5以下である地盤安定用薬液。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロイダルシリカを含む主剤液とゲル化剤である無機塩を含む硬化剤液とからなり、これら主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液において、主剤液がコロイダルシリカを地盤安定用薬液400L中にSiO2として20kg以上70kg以下含み、硬化剤液がゲル化剤である無機塩と酸性物質を含み、主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液のpHが3.5以上6以下の範囲内であり、かつゲルタイムが6時間以上7日以下であることを特徴とする地盤安定用薬液。
【請求項２】
SiO2／Na2Oモル比30以上80以下のコロイダルシリカを含む主剤液とゲル化剤である無機塩を含む硬化剤液とからなり、これら主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液において、主剤液がコロイダルシリカを地盤安定用薬液400LあたりSiO2として20kg以上60kg以下含み、該コロイダルシリカが平均粒子径4nm以上10nm以下であり、硬化剤液がゲル化剤である無機塩及び酸性物質を含み、該無機塩中の金属成分が地盤安定用薬液400Lあたり0.4kg以上3.5kg以下の範囲内であり、かつ主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液のpHが3.5以上4.5以下であることを特徴とする地盤安定用薬液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロイダルシリカを含む主剤液と、ゲル化剤である無機塩及び酸性物質を含む硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤を強化したり漏水地盤を止水するために、種々の薬液を地盤内に注入し、地盤中でゲル化させる地盤安定用薬液および地盤安定化工法が知られている。
【０００３】
地盤安定化工法に使われる薬液としては、種々のものがあるが，その中で他の薬液に比べて、安価であること、公害の恐れが少ないこと等の理由により、水ガラス水溶液の主剤液とゲル化剤とを組み合わせた、いわゆる、水ガラス系の地盤安定用薬液が幅広く使用されている。
【０００４】
この水ガラス系の地盤安定用薬液は、ゲル化時間が短くて、しかもゲル化強度が大きい利点を有する反面、水ガラスとゲル化剤を、通常pH9〜10のアルカリ領域でゲル化させているため、地盤中でゲル化後、アルカリが溶脱し、地下水や土壌をアルカリ性に汚染するおそれがあった。また、アルカリによって一旦強化された地盤からシリカが溶脱し、時間経過と共に再び強度低下し緩む等の耐久性に関する問題もあった。
【０００５】
水ガラス系地盤安定用薬液の上記問題点を解決するため、水ガラスに比べ、ナトリウム分の含有量が極端に少ない珪酸アルカリ液を用いた地盤安定用薬液として下記のものが提案されている。
【０００６】
特許文献１には、粒子径が4〜6nmであるコロイダルシリカを含む珪酸アルカリ液をSiO2として5〜25重量％、Na2Oを0.05〜1.5重量％含有し、且つpH8〜10.5である水性ゾル100重量部にスルファミン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、又はそれらの混合物からなる水溶性マグネシウム塩0.2〜10.0重量部とを含有させたゲル化時間が300分以内であることを特徴とする地盤安定用薬液が開示されている。しかし、ゲルタイムが１分から300分の範囲では、既設構造物の地盤の液状化対策等、薬液の地盤への浸透距離を大幅に得ようとする様な場面や低圧・低速で薬液を浸透注入する場面には適用しにくいことがあった。
【０００７】
また、特許文献２では平均粒径5〜20nmのコロイダルシリカを含む珪酸アルカリ液を主剤とし、NaCl及び／又はKClを硬化剤とし，硬化剤の量を［NaCl及び／又はKCl］／SiO2重量比＝0.1〜0.4としてなる地盤注入剤が開示されている。
【０００８】
しかし、特許文献１や特許文献２に記載の地盤注入薬液は、ゲル化後、時間と共に、ゲル体が大きく収縮するといった問題や、ゲル化直後の強度の発現が不十分であるといった問題があった。さらに、薬液調製後、生成したゲル体は豆腐を潰したようなまたは、シャーベット状の不均一にゲル化するという問題点があった。
【０００９】
本出願人は特許文献１や特許文献２の問題を解決するために、平均粒径5〜10nm及びSiO2／Na2Oのモル比が30〜80であるコロイダルシリカを薬液中にSiO2として5〜23質量％含有し、かつゲル化剤が下記(a)成分と(b)成分とからなり、薬液中のSiO2に対して(a)成分が0.65〜6.6質量％、(b)成分が2.5〜82質量％を配合した地盤安定用薬液である特許文献３を提案した。
【００１０】
(a)成分：硫酸水素アルカリ塩及び燐酸一アルカリ塩からなる群より選ばれた少なくとも一種。
【００１１】
(b)成分：硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、カリウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、酢酸マグネシウム及び乳酸マグネシウムからなる群より選ばれた少なくとも一種。
【００１２】
また、特許文献４及び特許文献５には珪酸のコロイド溶液に酸或いは酸とアルカリ金属の中性塩を混合し、注入液のpHを4〜7或いは4〜8とし、ゲル化時間を20時間以内に調整した注入液を地盤中に注入することを特徴とする地盤注入工法が開示されている。
【特許文献１】特公平８−３０９１号公報
【特許文献２】特公平６−６２９５３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９９５７号公報
【特許文献４】特開昭５９−９３７８６号公報
【特許文献５】特公昭６４−８６７７号公報  しかしながら、特許文献３は薬液の均一性、初期強度及び長期強度が良好で、ゲル体の収縮が小さい点では有効であるが、ゲルタイムが数十秒から数時間の範囲であり、既設構造物の地盤の液状化対策等、薬液の地盤への浸透距離を大幅に得ようとする様な場面や低圧・低速で薬液を浸透注入する場面には適用しにくいことがあった。
【００１３】
さらに、特許文献４及び特許文献５はコロイダルシリカだけを用いているにもかかわらず、ゲルタイムが20時間まで確保可能であることから、既設構造物の地盤の液状化対策等、薬液の地盤への浸透距離を大幅に得ようとする様な場面や低圧・低速で薬液を浸透注入する場面にも一部適用できるが、さらに浸透性を上げるため、さらには断続的に注入するなどいろいろな注入方法に適応可能である数日単位の長いゲルタイムの土質安定用薬液が要望されていた。
【００１４】
この様な既設構造物の地盤の液状化対策等、薬液の地盤への浸透距離を大幅に得ようとする様な場面や低圧・低速で薬液を浸透注入する場面など色々な施工条件にあうゲルタイムが数日単位である地盤注入用薬液が求められている。さらに、主剤や硬化剤に水ガラス等を用いずにコロイダルシリカだけを用いた地盤安定用薬液で、ゲルタイムが数日単位で、しかも１〜４日の範囲内で硬化するものはほとんどなかったのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の第１の課題は、主剤や硬化剤に水ガラス等を用いずにコロイダルシリカだけを用い、かつ酸性物質とゲル化剤である無機塩とを含んでなる地盤安定用薬液であって、薬液中のSiO2濃度が高い場合においても、薬液のゲルタイムが６時間以上７日以下である地盤安定用薬液を提供することにある。
【００１６】
本発明の第１の課題の地盤安定用薬液およびこれを用いた地盤安定化工法を見い出すにあたって、課題とする薬液の性能基準を次のとおり設定し、これらの性能基準をいずれも満たしたとき、本発明の第１の課題が達成されたとした。
【００１７】
調製した薬液が20℃において、
(1)薬液調製後のゲルタイムが６時間以上７日以下の範囲内であること。
【００１８】
(2)薬液調製後、豆腐を潰したような状態のゲルや、シャーベット状のゲル、いわゆる不均一なゲルが生成しないこと。
【００１９】
本発明の第２の課題は、従来の問題を解決することはもとより、コロイダルシリカを主剤として用いても、地盤安定用薬液のゲルタイムが数日であり、しかもゲル化後のゲル体の強度が長期間低下することがなく耐久性を有し、地盤安定用薬液調製後、豆腐を潰したようなゲルや、シャーベット状のゲル、いわゆる不均一なゲルが生成しない地盤安定用薬液を提供することにある。
【００２０】
本発明の第２の課題の地盤安定用薬液を見い出すにあたって、課題とする薬液の性能基準を次のとおり設定し、これらの性能基準をいずれも満たしたとき、本発明の第２の課題が達成されたとした。
【００２１】
調製した薬液が20℃において、
(1)薬液調製後のゲルタイムが１日以上４日以下の範囲内であること。
【００２２】
(2)ゲル化７日経過後における形成されたゲル体（砂ゲル）の一軸圧縮強度値が、0.10N/mm2以上であること。
【００２３】
(3)薬液調製後、豆腐を潰したような状態のゲルや、シャーベット状のゲル、いわゆる不均一なゲルが生成しないこと。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者らは、前記第１の課題を解決すべく鋭意検討した結果、意外にもゲル化剤である無機塩と酸性物質とを硬化剤液側に用い、かつコロイダルシリカを含む主剤液とゲル化剤及び酸性物質を含む硬化剤液を組み合わせてなる地盤安定用薬液のpH及び薬液400L中のSiO2質量をある特定の範囲とすれば、ゲルタイムを６時間以上７日以下、好ましくは12時間以上４日以下、さらに好ましくは１日以上４日以下の範囲とすることができ、かつ薬液調製後に豆腐を潰したようなゲルやシャーベット状のゲルいわゆる不均一なゲルが生成しないという性能を同時に満たすことを知り本発明の第１の発明を完成した。
【００２５】
すなわち、本発明の第１の発明は、「コロイダルシリカを含む主剤液とゲル化剤である無機塩を含む硬化剤液とからなり、これら主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液において、主剤液がコロイダルシリカを地盤安定用薬液400L中にSiO2として20kg以上70kg以下含み、硬化剤液がゲル化剤である無機塩と酸性物質を含み、主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液のpHが3.5以上6以下の範囲内であり、かつゲルタイムが6時間以上7日以下であることを特徴とする地盤安定用薬液。」を要旨とする。
【００２６】
また、本発明者らは、前記第２の課題を解決すべく鋭意検討した結果、意外にもゲル化剤である無機塩と酸性物質とを硬化剤液側に用い、かつ特定範囲の粒子径、量のコロイダルシリカを含む主剤液と特定範囲量のゲル化剤及び酸性物質を含む硬化剤液を組み合わせてなる地盤安定用薬液とし、その薬液のpHをある特定の範囲とすることで、ゲルタイムを数日まで長くすることができ、かつ形成されたゲル体（砂ゲル）の一軸圧縮強度の発現が良好であって、さらに地盤安定用薬液調製後に豆腐を潰したようなゲルやシャーベット状のゲルいわゆる不均一なゲルが生成しないという性能を同時に満たすことを知り本発明の第２の発明を完成した。
【００２７】
すなわち、本発明の第２の発明は、「SiO2／Na2Oモル比30以上80以下のコロイダルシリカを含む主剤液とゲル化剤である無機塩を含む硬化剤液とからなり、これら主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液において、主剤液がコロイダルシリカを地盤安定用薬液400LあたりSiO2として20kg以上60kg以下含み、該コロイダルシリカが平均粒子径4nm以上10nm以下であり、硬化剤液がゲル化剤である無機塩及び酸性物質を含み、該無機塩中の金属成分が地盤安定用薬液400Lあたり0.4kg以上3.5kg以下の範囲内であり、かつ主剤液と硬化剤液とを組み合わせてなる地盤安定用薬液のpHが3.5以上4.5以下であることを特徴とする地盤安定用薬液。」を要旨とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の発明の地盤安定用薬液によれば、従来の珪酸コロイド溶液とゲル化剤・酸性物質の組み合わせでは得られなかった性能、すなわち、６時間〜７日までのゲルタイムを得ることができ、かつ均一なゲルが得られ、形成されるゲル体のゲル化直後の強度発現が良好であり、しかもより安全・確実に地盤安定化を行うことができる。
【００２９】
本発明の第２の発明の地盤安定用薬液によれば、従来の珪酸アルカリとゲル化剤の組み合わせでは得られなかった性能、すなわち、均一なゲルが得られ、形成されるゲル体のゲル化直後の強度発現が良好であり、かつ、従来のコロイダルシリカを主剤に用いたものでは得られにくかった数日のゲルタイムを得ることができ、しかもより安全・確実に地盤安定化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の地盤安定用薬液に用いられるコロイダルシリカとは、液状のアルカリ金属珪酸塩水溶液からアルカリ金属イオンの殆どを除去して得られるものであって、例えばゼオライト系イオン交換体、アンモニウム系イオン交換体等のイオン交換樹脂に水ガラスを通過させ、生成したシリカゾルを80〜90℃程度の温度でさらに水ガラスを加え、再び前記イオン交換樹脂に通過してイオン交換を行って得られるものであり、これをさらに安定化と濃縮の工程等を経たコロイド状シリカの水分散媒のことを示す。市販品としては、日産化学工業社製「スノーテックス」、触媒化成工業社製「Ｃａｔａｌｏｉｄ」等を挙げることができる。本発明の地盤安定用薬液に用いられるコロイダルシリカは、SiO2／Na2Oモル比で30以上80以下のものを使用できるが、その中でもモル比が40以上60以下の範囲内であることが好ましい。
【００３１】
本発明の第１の発明の本発明の地盤安定用薬液に用いられるコロイダルシリカとしては、地盤安定用薬液400L当たりに含まれるSiO2質量として20kg以上70kg以下であることが好ましく、20kg以上50kg以下がより好ましい。主剤液中のコロイダルシリカの含有質量が地盤安定用薬液400L当たりSiO2として70kgより多い場合、地盤安定用薬液のゲルタイムを６時間以上に制御するのが難しくなる。また、SiO2として20kgより少ない場合、薬液のゲルタイムが７日を超える場合がある、或いはゲル化７日後のゲル体（砂ゲル）強度が低くなり好ましくない。本発明の第1の発明の地盤安定用薬液に用いられるコロイダルシリカとしては、平均粒子径が4nm以上15nm以下の範囲内のものを好適に用いることができ、平均粒子径が4nm以上10nm以下であることがより好ましい。これは、コロイダルシリカの平均粒子径が4nm以上15nm以下の範囲で、コロイダルシリカの安定性、薬液調製後に均一なゲルが生成し易い、さらにゲルタイムが制御し易く、かつ形成されたゲル体の一軸圧縮強度の発現性も良好なためである。
【００３２】
本発明の第２の発明の地盤安定用薬液に用いられるコロイダルシリカは、平均粒子径が4nm以上10nm以下の範囲内であることが好ましく、平均粒子径が4nm以上6nm以下であることがより好ましい。また、コロイダルシリカが地盤安定用薬液400L当たりに含まれるSiO2質量として20kg以上60kg以下であることが好ましく、より好ましくは28kg以上40kg以下である。最も好ましいのは、平均粒子径が4nm以上6nm以下、SiO2／Na2Oモル比が40以上60以下のコロイダルシリカを用い、かつ地盤安定用薬液400L当たりのSiO2が28kg以上40kg以下の範囲をすべて満たすことである。コロイダルシリカの粒子径が4nmより小さい場合、主剤液自身がゲル化し、即ち主剤液の安定性が悪く、さらに、地盤安定用薬液調製後に豆腐を潰したようなゲルやシャーベット状のゲルいわゆる不均一なゲルが生成し易い。また、コロイダルシリカの粒子径が10nmより大きい場合は、ゲルタイムを制御しにくい、或いは形成されたゲル体の一軸圧縮強度の発現性が悪い。主剤液中のコロイダルシリカの含有質量が地盤安定用薬液400L当たりSiO2として60kgより多い場合、薬液のゲルタイムを１〜４日の範囲内に制御するのが難しい。また、SiO2として20kgより少ない場合、薬液のゲルタイムを１〜４日の範囲内に制御するのが難しい、或いはゲル化７日後のゲル体（砂ゲル）強度が0.10N/mm2に達せず強度の発現に劣る。
【００３３】
本発明の硬化剤液中に用いられるゲル化剤は下記の無機塩が好ましい。無機塩としては、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化カルシウムを好ましく使用することができる。その中でも、ゲルタイムの調製のし易さや取り扱い性等を考慮すると、硫酸マグネシウムが特に好ましい。
【００３４】
また、本発明の硬化剤液中に用いられる酸性物質としては特に制限はないが、次のようなものを例示できる。硫酸、塩酸、硝酸、燐酸などの無機酸、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、燐酸二水素ナトリウム、燐酸二水素カリウム等の酸性塩などを挙げることができる。その中でも、取り扱い性や入手のし易さ等を考慮すると硫酸水素ナトリウムを用いるのが特に好ましい。
【００３５】
上記無機塩に記載の如く、硫酸塩や塩酸塩の中性塩かつ多価金属塩が用いられるのがよく、これ以外のゲル化剤成分を用いると、たとえばアルカリ性を呈する塩を用いると薬液のpHの調整が煩雑になる、や、たとえばアルカリ金属塩ではゲル化させる能力が低いために現場での使用量が増える、或いは所定のゲルタイムでゲル化させることができない、という点で好ましくない。本発明に用いることの出来るゲル化剤としての無機塩や酸性物質はいずれも市販品で良いが純度の高いものが好ましい。
【００３６】
本発明の地盤安定用薬液に用いるゲル化剤である無機塩は、薬液400Lあたり無機塩中の金属成分質量として0.4kg以上3.5kg以下となる様に用いるのが好ましい。無機塩中の金属成分質量が0.4kg未満の場合には、ゲルタイムが４日を超えて長くなる場合があり好ましくない。また、3.5kgを越えて多い場合には、ゲルタイムが１日未満になる場合があり好ましくない。
【００３７】
本発明の第１の発明の地盤安定用薬液に用いられる酸性物質は量の規定はないが、主剤液と硬化剤液を組み合わせてなる地盤安定用薬液のpHが3.5以上６以下の範囲が好ましく、地盤安定用薬液のpHが3.5〜５となるように添加するのが好ましい。地盤安定用薬液のpHが本発明の規定する範囲である3.5より低いと、ゲルタイムが７日よりも長くなり、かつゲル体の強度の発現が悪く好ましくない。また、６より高いとゲルタイムが６時間よりも短くなり好ましくない。
【００３８】
本発明の第２の発明の地盤安定用薬液に用いられる酸性物質は量の規定はないが、主剤液と硬化剤液を組み合わせてなる地盤安定用薬液のpHが3.5以上4.5以下の範囲内となるように添加するのが好ましい。地盤安定用薬液のpHが本発明の規定する範囲である3.5より低いと、ゲルタイムが４日よりも長くなり、かつゲル体の強度の発現が悪く好ましくない。また、4.5より高いとゲルタイムが１日よりも短くなり好ましくない。
【００３９】
本発明の第１の発明の地盤安定用薬液で無機塩と酸性物質を硬化剤液とせずに、コロイダルシリカを含む主剤液（コロイダルシリカ液ともいう）に高濃度の条件下に直接添加混合し、薬液pHを3.5以上６以下の範囲とすると、調製した液自体が６時間程度、ひどい場合には１時間以内でゲル化してしまうため、液調製後にトラブル等で現場の作業が中断した場合には調製液が全て無駄になってしまうため、好ましくない。
【００４０】
本発明の第２の発明の地盤安定用薬液で無機塩と酸性物質を硬化剤液とせずに、コロイダルシリカを含む主剤液（コロイダルシリカ液ともいう）と高濃度の条件下に直接添加混合し、本発明が規定するpH範囲（3.5以上4.5以下）の地盤安定用薬液としても、ゲルタイムを数日にすることはできず、１日未満でゲル化してしまう。
【００４１】
本発明の第２の発明の地盤安定用薬液のゲルタイムとしては、６時間以上７日以下、好ましくは12時間以上４日以下、さらに好ましくは１日以上４日以下の範囲がよい。地盤安定用薬液のゲルタイムが６時間未満では、地盤の条件にもよるが、一般的には注入した際にゲルタイムが促進されるために、地盤安定用薬液の浸透距離が十分に得られず、非効率となり好ましくない。地盤安定用薬液の浸透距離を得るためには12時間以上必要であり、さらに断続的に注入を行う場合を考慮すると１日以上が好ましい。また、地盤安定用薬液のゲルタイムが７日を超えると、注入した後の地盤安定用薬液が地下水等により流されるなどの影響を受けやすくなり好ましくない。また、ゲル化後の強度発現性を考慮するとゲルタイムは４日以下であることが好ましい。
【００４２】
本発明の第１の発明の地盤安定用薬液を調製する方法としては、前記本発明のコロイダルシリカ液単独或いはコロイダルシリカと水とを混合したものを主剤液（以下、Ａ液ともいう）とし、無機塩および酸性成分の水溶液を硬化剤液（以下、Ｂ液ともいう）とし、Ａ液とＢ液とを混合した薬液のpHが3.5以上６以下の範囲となるようにＡ液とＢ液を同時に混合する方法が挙げられる。Ａ液側に前記本発明の無機塩を添加すると、すぐにゲル化してしまう、或いはシャーベット状の不均一なゲルが生成してしまう。また、SiO2の質量を多くする、すなわちSiO2濃度を高く調整して得たＡ液に酸性物質を添加すると、Ａ液のｐＨが４〜８程度の領域では数十分〜数時間でゲル化が生じ、Ａ液を調製してからの静置時間、つまりＡ液の安定性が確保できないので、トラブル等現場で作業が中断した場合には、調製したＡ液が硬化し、無駄になってしまう場合がある。また、Ａ液の安定性を確保するめに、さらに酸性成分を添加すると、Ａ液のｐＨが２〜３程度の領域で安定性を確保することは可能であるが、本発明が規定するゲルタイム６時間以上７日以下に調製することが難しい。
【００４３】
本発明の第２の発明の地盤安定用薬液を調製する方法としては、前記本発明のコロイダルシリカ液単独或いはコロイダルシリカと水とを混合したものを主剤液（以下、Ａ液ともいう）とし、 無機塩および酸性成分の水溶液を硬化剤液（以下、Ｂ液ともいう）とし、Ａ液とＢ液とを混合した地盤安定用薬液のpHが3.5以上4.5以下の範囲となるようにＡ液とＢ液を同時に混合する方法が挙げられる。Ａ液側に前記本発明の無機塩を添加すると、すぐにゲル化してしまう、或いはシャーベット状の不均一なゲルが生成してしまう。また、SiO2の質量を多くする、すなわちSiO2濃度を高く調整して得たＡ液に酸性物質を添加すると、Ａ液のpHが4〜8程度の領域では数十分〜数時間でゲル化が生じ、Ａ液を調製してからの静置時間、つまりＡ液の安定性が確保できない。また、Ａ液の安定性を確保するめに、さらに酸性成分を添加すると、Ａ液のpHが２〜３程度の領域で安定性を確保することは可能であるが、本発明が規定するゲルタイム１〜４日に調製することが難しい。
【００４４】
かくして調製した地盤安定用薬液の地盤への注入に際しては、例えば、単管式、二重管式、多重管式などの各種注入管を用いることが出来、また、Ａ液とＢ液とを予め混合して注入管に導く方法、Ａ液とＢ液とを基部に設けた混合部、例えば、Ｙ字管において混合して注入管に導く方法、Ａ液とＢ液とをそれぞれ独立に注入管に導いて注入管から地盤内に注入しながら地盤内おいて合流・混合させる等、適宜の方法が可能である。
【実施例】
【００４５】
次に実施例および比較例によって、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４６】
実施例及び比較例
コロイダルシリカ・・・米国特許第3711419号明細書、米国特許第3714064号明細書、特開昭62-7622号明細書に記載の方法で調製したコロイダルシリカを使用した。
【００４７】
表１においては、主剤液（Ａ液）を以下のように調製し、主剤液の安定性を確認した。
【００４８】
Ａ液・・・調製して得られた平均粒子径５nm、SiO2／Na2Oモル比50のコロイダルシリカを、SiO2質量として36kg含むように採取し、水で200Lとなるように希釈した。その主剤液にpHが所定の値になるように酸性物質を添加して、安定性を確認した。
【００４９】
実験８は、酸性物質とゲル化剤である硫酸マグネシウムを加えてpHが所定の値になるようにし、安定性を確認した。
【００５０】
調整した液の安定性における測定結果を表１に示した。
【表１】
2005320410.tif 000002
【００５１】
表１の実験１〜７に記載の如く、コロイダルシリカを主剤とした主剤液側に、酸性物質を添加し、主剤液のpHを酸性側に移行させると、主剤液のpHを４〜8.5にすると、主剤液の安定性が極端に損なわれてしまい、ゲル化を起こしてしまう。
【００５２】
また、実験８に記載の如く、コロイダルシリカ主剤液に酸性物質とゲル化剤を添加すると、本発明で規定する範囲のpH（3.5以上６以下）であっても、安定性が損なわれ、すぐにゲル化を起こしてしまい好ましくない。
【００５３】
従って、主剤液を安定した状態で使用するには、主剤液側に酸性物質等を添加しない、或いは主剤液のpHを３程度まで低下させることが必要となることがわかる。
【００５４】
第１の発明の実施例及び比較例
また、表２においては、主剤液（Ａ液）および硬化剤液（Ｂ液）を以下のように調製し、以下の項目について評価を行った。
【００５５】
Ａ液・・・調製して得られたSiO2／Na2Oモル比50のコロイダルシリカを原液、或いは水で希釈してＡ液とした。
【００５６】
Ｂ液・・・地盤安定用薬液400L中にゲル化剤は無機塩中の金属成分が１kg入る量、酸性物質は表２に記載のpHとなるように、水に溶解あるいは添加しＢ液とした。このときの無機塩および酸性物質については、市販の試薬１級品を使用した。
【００５７】
上記のようにして調製したＡ液とＢ液とを温度20℃において混合し、ゲル化させて砂ゲルを得た。
【００５８】
各試験における薬液に用いたコロイダルシリカの粒子径、薬液中のSiO2含有量、無機塩・酸性物質の種類、さらに薬液のpHと測定結果と評価および総合評価は表２に示した。
【００５９】
なお、表中測定結果の欄の中で−で示したのは、以下に述べるＡ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性評価が×の場合であり，「均一なゲル体が得られないので評価しなかった」、或いはＡ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性評価は○であるが、「ゲルタイムが７日超えて長いため、ゲル化時期および砂ゲル体の脱型時期が判別しにくいので、評価しなかった」の場合を意味する。
【００６０】
薬液性能の各評価項目の試験方法と評価基準は次のとおりである。
【００６１】
・Ａ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性・・・液温20℃において，Ａ液とＢ液とをよく混合し、生成したゲル体の状態を観た。
【００６２】
評価  〇・・・ Ａ液とＢ液を混合後、均一なゲルが生成した。
【００６３】
評価  ×・・・ Ａ液とＢ液を混合後、生成したゲル体が不均一であった。
【００６４】
・ゲルタイム・・・温度20℃において、Ａ液とＢ液を混合した薬液を容器内に静置し、薬液の流動性がなくなるまでの所要日数をゲルタイムとした。
【００６５】
評価  ○・・・薬液のゲルタイムが６時間以上７日以下の範囲内であった。
【００６６】
評価  ×・・・薬液のゲルタイムが６時間未満、或いは７日を超えて長かった。
【００６７】
・ゲル化後の強度の発現性・・・温度20℃において、最密充填した豊浦硅砂にＡ液とＢ液の混合した薬液を注入し、形成されたゲル体（砂ゲル）径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの一軸圧縮強度値を測定した。
【００６８】
・耐久性・・・温度20℃において、最密充填した豊浦硅砂にＡ液とＢ液を混合した地盤安定用薬液を注入し、形成されたゲル体（砂ゲル）径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの材令７日の一軸圧縮強度値と材令１年の一軸圧縮強度値を測定した。
【００６９】
総合評価
〇・・・Ａ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性、ゲルタイムの評価が全て〇であった。
【００７０】
×・・・評価項目の少なくとも一つが×であった。
【表２】
2005320410.tif 000003
【００７１】
実験９〜16は地盤安定用薬液400Lあたりに含まれるコロイダルシリカ中のSiO2質量が地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。
【００７２】
地盤安定用薬液400L中に含まれるSiO2 質量が本発明の規定範囲（20kg以上70kg以下）よりも少ない15kgの実験９ではゲルタイムが７日を超え極端に長く、一方、規定範囲より多い70の実験16ではゲルタイムが１日未満と短いために地盤安定用薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【００７３】
実験17〜24はＡ液＋Ｂ液混合後の薬液のpHが地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。地盤安定用薬液のpHが本発明の規定する範囲（3.5以上６以下）よりも低い3.0の実験36はゲルタイムが７日以上と極端に長く、一方、規定範囲より高い4.8の実験39ではゲルタイムが１日未満と短いために地盤安定用薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【００７４】
実験28は硬化剤液に酸性物質の未添加における薬液の性能に与える影響を示す。硬化剤液中に酸性物質を添加しない実験33は、Ａ液＋Ｂ液混合直後の溶液が不均一であり、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【００７５】
実験29は比較例として本発明規定以外のゲル化剤用いた場合の地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。本発明規定以外のゲル化剤を用いた場合は、Ａ液＋Ｂ液混合直後に発泡し、本発明の評価基準を満たさず、本発明の目的を達成する事が出来なかった。
【００７６】
実験30は比較例として酸性物質を主剤液に添加した場合の地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。本発明規定以外の酸性物質の添加方法では、ゲルタイムが６時間未満と短いために薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【００７７】
これに対して、本発明の用件を満たした場合（実験10〜15、18〜23、25〜27）には、Ａ液とＢ液とを混合して得た地盤安定用薬液は不均一ゲルを生成することなく、ゲルタイムも６時間以上７日以下の範囲内であり、いずれも前記地盤安定用薬液の性能基準を満たし、本発明の目的を達成することが出来た。
【００７８】
さらに、表３において、主剤液（Ａ液）および硬化剤液（Ｂ液）を以下のように調製し、以下の項目について測定を行った。
【００７９】
Ａ液・・・前記と同様に、調製して得られたSiO2／Na2Oモル比50のコロイダルシリカを原液、或いは水で希釈してＡ液とした。
【００８０】
Ｂ液・・・無機塩は表３に記載の金属成分量を、酸性物質は表３に記載のpHとなるように、水に溶解あるいは添加しＢ液とした。このときの無機塩および酸性物質については、市販の試薬１級品を使用した。
【００８１】
上記のようにして調製したＡ液とＢ液とを温度20℃において混合し、ゲル化させて砂ゲルを得た。
【００８２】
各試験における薬液に用いたコロイダルシリカの粒子径、地盤安定用薬液中のSiO2含有量、無機塩・酸性物質の種類、さらに地盤安定用薬液のｐＨと測定結果を表３に示す。
【００８３】
各試験方法は前記方法と同様に行った。
【表３】
2005320410.tif 000004
【００８４】
実験31〜45は本発明の用件を満たしているので、Ａ液とＢ液とを混合して得た薬液は不均一ゲルを生成することなく、ゲルタイムも６時間以上７日以下の範囲内であり、いずれも前記薬液の性能基準を満たしており、特に好ましい範囲の要件を満たしたものは、土質安定用薬液として本発明の目的を十分に達成することが出来ることがわかる。
【００８５】
第２の発明の実施例及び比較例
表４において、主剤液（Ａ液）および硬化剤液（Ｂ液）を以下のように調製し、以下の項目について評価を行った。
【００８６】
Ａ液・・・調製して得られたSiO2／Na2Oモル比50のコロイダルシリカを原液、或いは水で希釈してＡ液とした。
【００８７】
Ｂ液・・・ゲル化剤の(a)成分および酸性物質については、市販の試薬１級品を使用した。
【００８８】
上記のようにして調製したＡ液とＢ液とを温度20℃において混合し、ゲル化させて砂ゲルを得た。
【００８９】
各試験における薬液に用いたコロイダルシリカの粒子径、薬液中のSiO2含有量、無機塩、酸性物質の種類および無機塩の質量、さらに薬液のpHと測定結果と評価および総合評価は表２に示した。
【００９０】
なお、表中測定結果の欄の中で−で示したのは、以下に述べるＡ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性評価が×の場合であり，「均一なゲル体が得られないので評価しなかった」、或いはＡ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性評価は○であるが、「ゲルタイムが７日以上と長いため、ゲル化時期および砂ゲル体の脱型時期が判別しにくいので、評価しなかった」の場合を意味する。
【００９１】
地盤安定用薬液性能の各評価項目の試験方法と評価基準は次のとおりである。
【００９２】
・Ａ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性・・・液温20℃において，Ａ液とＢ液とをよく混合し、生成したゲル体の状態を観た。
【００９３】
評価  〇・・・ Ａ液とＢ液を混合後、均一なゲルが生成した。
【００９４】
評価  ×・・・ Ａ液とＢ液を混合後、生成したゲル体が不均一であった。
【００９５】
・ゲルタイム・・・温度20℃において、Ａ液とＢ液を混合した薬液を容器内に静置し、薬液の流動性がなくなるまでの所要日数をゲルタイムとした。
【００９６】
評価  ○・・・薬液のゲルタイムが１日以上４日以下の範囲内であった。
【００９７】
評価  ×・・・薬液のゲルタイムが１日未満、或いは４日を超えて長かった。
【００９８】
・ゲル化後の強度の発現性・・・温度20℃において、最密充填した豊浦硅砂にＡ液とＢ液の混合した薬液を注入し、形成されたゲル体（砂ゲル）径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの一軸圧縮強度値を測定した。
【００９９】
評価  〇・・・一軸圧縮強度の値が，0.10N/mm2 以上であった。
【０１００】
評価  ×・・・一軸圧縮強度の値が，0.10N/mm2 未満であった。
【０１０１】
・耐久性・・・温度20℃において、最密充填した豊浦硅砂にＡ液とＢ液の混合した地盤安定用薬液を注入し、形成されたゲル体（砂ゲル）径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの材令７日の一軸圧縮強度値と材令１年の一軸圧縮強度値を測定した。
【０１０２】
総合評価
〇・・・Ａ液、Ｂ液混合直後の溶液の均一性、ゲルタイム、ゲル化後の強度の発現性の評価が全て〇であった。
【０１０３】
×・・・評価項目の少なくとも一つが×であった。
【表４】
2005320410.tif 000005
【０１０４】
実験54〜59はコロイダルシリカの平均粒子径が地盤安定用薬液の性能へ与える影響を示す。コロイダルシリカの平均粒子径が本発明の規定範囲（4nm以上10nm以下）よりも小さい2nmである実験54では、Ａ液＋Ｂ液混合直後の溶液の均一性が悪く、一方、規定範囲より大きい12nmである実験58および59ではゲル化直後の強度の発現性が低い、或いはゲルタイムが７日以上と長く、それぞれ前記の地盤安定用薬液の性能基準を満たさず本発明の目的を達成することが出来なかった。
【０１０５】
実験60〜65は薬液400Lあたりに含まれるコロイダルシリカ中のSiO2質量が地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。地盤安定用薬液400L中に含まれるSiO2質量が本発明の規定範囲（20kg以上60kg以下）よりも少ない15kgの実験60ではゲルタイムが７日以上と極端に長く、一方、規定範囲より多い70kgの実験65ではゲルタイムが１日未満と短いために薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【０１０６】
実験66〜77は地盤安定用薬液400Lあたりに含まれるゲル化剤中の金属成分質量が薬液の性能に与える影響を示す。地盤安定用薬液400Lあたりに含まれるゲル化剤中の金属成分質量が本発明の規定範囲（0.4kg以上3.5kg以下）よりも少ない0.3kgの実験66ではゲルタイムが５〜６日であり長い。一方、規定範囲より多い3.9kgの実験77では、ゲルタイムが１日未満と短いために地盤安定用薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【０１０７】
実験78は硬化剤液に酸性物質の未添加における地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。硬化剤液中に酸性物質を添加しない実験78は、Ａ液＋Ｂ液混合直後の溶液が不均一であり、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【０１０８】
実験79〜84はＡ液＋Ｂ液混合後の地盤安定用薬液のpHが地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。地盤安定用薬液のpHが本発明の規定する範囲（3.5以上4.5以下）よりも低い3.0の実験81はゲルタイムが７日以上と極端に長く、一方、規定範囲より高い4.8の実験84ではゲルタイムが１日未満と短いために地盤安定用薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。
【０１０９】
実験85は比較例として本発明規定以外のゲル化剤用いた場合の地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。本発明規定以外のゲル化剤を用いた場合は、Ａ液＋Ｂ液混合直後に発泡し、本発明の評価基準を満たさず、本発明の目的を達成する事が出来なかった。
【０１１０】
実験86は比較例として酸性物質を主剤液に添加した場合の地盤安定用薬液の性能に与える影響を示す。本発明規定以外の酸性物質の添加方法では、ゲルタイムが１日未満と短いために地盤安定用薬液の性能基準を満たさず、本発明の目的を達成することが出来なかった。これに対して、本発明の用件を満たした場合（実験55〜57、61〜64、67〜76、79〜80、82〜83）には、Ａ液とＢ液とを混合して得た地盤安定用薬液は不均一ゲルを生成することなく、７日経過後における形成されたゲル体（砂ゲル）の一軸圧縮強度値が0.10N/mm2以上であり、いずれも前記地盤安定用薬液の性能基準を満たし、本発明の目的を達成することが出来た。