(57)【要約】【課題】地盤Ｇに注入する反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材（Ａ＋Ｂ）について、たとえ水ガラス以外の成分Ｂが添加されているとしても、水ガラス濃度を高精度で測定する。【解決手段】反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材（Ａ＋Ｂ）を地盤Ｇに注入するにあたり、注入材（Ａ＋Ｂ）の水ガラス濃度を、オンラインで測定する。具体的には、注入材（Ａ＋Ｂ）の電気伝導度及びｐＨをオンラインで測定し、この測定値と、あらかじめ得た注入材の濃度、電気伝導度及びｐＨの関係と、から、注入材（Ａ＋Ｂ）の水ガラス濃度を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材を地盤に注入するにあたり、前記注入材の水ガラス濃度を、オンラインで測定する方法であって、
前記注入材の電気伝導度及びｐＨをオンラインで測定し、この測定値と、あらかじめ得た注入材の濃度、電気伝導度及びｐＨの関係と、に基づいて、前記注入材の水ガラス濃度を算出する、ことを特徴とする水ガラス系注入材の濃度測定方法。
【請求項２】
反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材を、注入路を通して地盤に注入するにあたり、前記注入路を通る注入材の水ガラス濃度を、測定する装置であって、
前記注入路に設けられた電気伝導度測定計及びｐＨ測定計と、
これらの計器で得られた測定値と、あらかじめ得た注入材の濃度、電気伝導度及びｐＨの関係と、に基づいて、前記注入材の水ガラス濃度を算出する濃度算出手段と、を有する、ことを特徴とする水ガラス系注入材の濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に注入する水ガラス系注入材の水ガラス濃度を測定する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤に注入する水ガラス系注入材の水ガラス濃度を測定する方法及び装置としては、注入材の電気伝導度（導電率）をオンラインで測定し、この測定値と、あらかじめ得た注入材の濃度及び電気伝導度の関係と、に基づいて、注入材の水ガラス濃度を算出する、ものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の水ガラス系注入材は、水ガラスを水で希釈するなどして製造されるため、特許文献１の方法でも、比較的高精度で水ガラス濃度を測定することができた。しかしながら、近年では、水ガラスに酸を添加して得た非アルカリ系の酸性シリカゾル注入材など、水ガラスのほかに種々の成分が添加された注入材が、開発、汎用されるようになっている。そして、注入材に水ガラス以外の成分が添加されていると、この水ガラス以外の成分によって、電気伝導度が変化してしまうため、注入材の水ガラス濃度を、高精度で測定することができないとの問題が生じる。
【特許文献１】特許第２９０７５１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主たる課題は、地盤に注入する反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材について、たとえ水ガラス以外の成分が添加されているとしても、水ガラス濃度を高精度で測定することができる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材を地盤に注入するにあたり、前記注入材の水ガラス濃度を、オンラインで測定する方法であって、
前記注入材の電気伝導度及びｐＨをオンラインで測定し、この測定値と、あらかじめ得た注入材の濃度、電気伝導度及びｐＨの関係と、に基づいて、前記注入材の水ガラス濃度を算出する、ことを特徴とする水ガラス系注入材の濃度測定方法。
【０００６】
〔請求項２記載の発明〕
反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材を、注入路を通して地盤に注入するにあたり、前記注入路を通る注入材の水ガラス濃度を、測定する装置であって、
前記注入路に設けられた電気伝導度測定計及びｐＨ測定計と、
これらの計器で得られた測定値と、あらかじめ得た注入材の濃度、電気伝導度及びｐＨの関係と、に基づいて、前記注入材の水ガラス濃度を算出する濃度算出手段と、を有する、ことを特徴とする水ガラス系注入材の濃度測定装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、地盤に注入する反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材について、たとえ水ガラス以外の酸成分が添加されているとしても、水ガラス濃度を高精度で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本形態の濃度測定方法においては、水ガラス系注入材を地盤に注入するにあたり、注入材の「電気伝導度」及び「ｐＨ」をオンラインで測定する。
この電気伝導度及びｐＨの測定は、注入材を地盤に送るための注入路に、電気伝導度測定計及びｐＨ測定計を設け、これらの各計器（以下、電気伝導度測定計とｐＨ測定計とを合わせて、単に、各計器ともいう。）によって、行うことができる。具体的には、例えば、図１の（１）に示すように、水ガラス系薬液Ａと反応材Ｂとを混合する混合槽４から、注入管３までの注入路を構成する送液路２に、各計器６を設けることや、図１の（２）に示すように、水ガラス系薬液Ａと反応材Ｂとを混合する混合槽４に循環路７を設け、この循環路７に各計器６を設けること、などができる。
【０００９】
他方、本形態の濃度測定方法においては、以上による電気伝導度及びｐＨの測定値のほか、実際に施工に使用する水ガラス系注入材の水ガラス濃度、電気伝導度及びｐＨの関係を、得ておく必要がある。この関係は、施工に際して毎回得ることも、複数回の施工に利用するためとして、あらかじめ得ておくことも、仮に既存の文献でこの関係を開示しているものがあれば、その文献から得ることも、できる。
【００１０】
本発明が対象とする反応材として強酸を用いた非アルカリ型の水ガラス系注入材は、次の化学式（１）で表される。
Ｎａ2ＳｉＯ3＋２ＨＡ→ＳｉＯ2＋２Ｎａ2Ａ＋Ｈ2Ｏ＋ＨＡ  …（１）
ここで、Ｎａ2ＳｉＯ3は水ガラス、ＨＡは強酸、ＳｉＯ2はシリカゲル、Ｎａ2Ａは塩を示す。この式の注入材となった右辺において、ｐＨに関与するのは、過剰に加えられた強酸であるＨＡで、電気伝導度に関与するのは、過剰に加えられた強酸であるＨＡと生成塩Ｎａ2Ａである。したがって、ｐＨによって、ＨＡ量を把握すれば、電気伝導度から配合水ガラス濃度を算出することができる、ことがわかる。
【００１１】
本形態の濃度測定方法においては、注入材の濃度、電気伝導度及びｐＨの関係と、測定値（電気伝導度及びｐＨ）と、に基づいて、注入材の水ガラス濃度を得る。この濃度の算出方法は、特に限定されず、種々の方法が考えられる。以下では、その具体例として、電気伝導度の実測値が５０〔ｍＳ／ｃｍ〕、ｐＨの実測値が２．０であった場合について、説明する。
【００１２】
まず、先の関係から、例えば、基準ｐＨ１．８の場合における濃度〔水ガラスＬ／ｍ3〕：ｙと、電気伝導度〔ｍＳ／ｃｍ〕：ｘとの相関関係式（１）を求める。ここでは、この関係式（１）が、ｙ＝Ａｘ＋Ｂ（Ａ、Ｂ：定数）になったものと仮定する。また、先の関係から、実測電気伝導度〔ｍＳ／ｃｍ〕を、基準ｐＨ１．８での電気伝導度〔ｍＳ／ｃｍ〕：ｘに補正する補正式（２）を求める。ここでは、この補正式（２）が、ｘ＝Ｃ＋Ｄｚ（Ｃ：電気伝導度実測値、Ｄｚ：ｐＨがｚの場合における補正定数）になったものと仮定する。なお、この補正式（２）は、後述するように、濃度による影響をほとんど受けないことが確認されている。また、補正定数Ｄｚは、予備試験によって求めることができるほか、理論的に算出することもできる。
【００１３】
以上の場合、まず、補正式（２）から、実測ｐＨ２．０の場合における基準ｐＨ１．８に補正後の電気伝導度を求める。本仮定のもとでは、補正後電気伝導度が、５０＋Ｄｚになる。次に、この補正後電気伝導度５０＋Ｄｚを、関係式（１）に代入し、濃度を求める。この濃度が、本仮定のもとにおいて測定された水ガラス系注入材の水ガラス濃度ということになる。なお、本仮定のもとでは、この測定濃度が、Ａ（５０＋Ｄｚ）＋Ｂとなる。以上の算出は、例えば、電子計算機等の濃度算出手段を設け、この濃度算出手段によって、行わせることができる。
【００１４】
〔その他〕
（１）本発明によって濃度測定可能な水ガラス系注入材としては、例えば、水ガラスに酸を添加して得た非アルカリ型の注入材など、水ガラスのほかに種々の成分が添加された注入材などを例示することができる。もちろん、これらの注入材に限定する趣旨ではなく、他の注入材にも適用可能であるが、特に、電気伝導度だけでは、水ガラス濃度を正確に測定することができない注入材を対象とする場合には、大きな効果が発揮される。
【００１５】
（２）本発明の方法においては、注入材の水ガラス濃度を測定するともに、この測定値に基づいて、例えば、各液の流量を制御することもできる。
【００１６】
（３）本明細書において、強酸とは、水溶液中での電離度の大きい酸をいい、例えば、塩酸、硝酸、硫酸などを例示することができる。
【実施例１】
【００１７】
以下、実施例に基づいて、電気伝導度及びｐＨから、水ガラス濃度を正確に算出することができることを、明らかにする。
〔試験例１〕
３号水ガラス２６０．０Ｌ、硫酸（水で７５容量％に希釈）４８．０Ｌ、及び水６９２．０Ｌを配合して得た試験液（１０００Ｌ）について、ｐＨ、電気伝導度〔ｍＳ／ｃｍ〕、及び温度〔℃〕を測定した。結果を、表１に示した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
〔試験例２〜６〕
水ガラス、硫酸、及び水の配合量を変化させて、試験例２〜６とした。配合量及び結果は、表１に示した。
【００２０】
〔考察〕
以上の結果に基づいて、水ガラスの濃度〔Ｌ／ｍ3〕と電気伝導度〔ｍＳ／ｃｍ〕の関係を、ｐＨが約２．０である場合（試験例１〜３）とｐＨが約１．６である場合（試験例４〜６）とに分けて、図２にグラフ化した。また、ｐＨと電気伝導度〔ｍＳ／ｃｍ〕の関係を、水ガラスの濃度が２６０〔Ｌ／ｍ3〕である場合と、水ガラスの濃度が２５０〔Ｌ／ｍ3〕である場合と、水ガラスの濃度が２１０〔Ｌ／ｍ3〕である場合とに分けて、図３にグラフ化した。
【００２１】
図１から、電気伝導度と水ガラス濃度とが比例すること、しかし同一電気伝導度でもｐＨによって水ガラス濃度が異なり、電気伝導度のみでは、正確に水ガラス濃度を算出することができないこと、が分かる。
【００２２】
一方、図２から、ｐＨと電気伝導度とが比例すること、しかもこの比例は、水ガラスの濃度に関わらないこと、が分かる。したがって、以上のことから、ｐＨに応じた補正定数を求め、この補正定数に基づいて電気伝導度を補正し、この補正した電気伝導度によって、水ガラス濃度を算出すれば、正確な水ガラス濃度となることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、水ガラス系注入材の濃度測定に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】各計器の設置例を示す図である。
【図２】水ガラス濃度と電気伝導度との関係を示すグラフである。
【図３】ｐＨと電気伝導度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
２…送液路、３…注入管、４…混合槽、６…各計器、Ｇ…地盤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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