(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水ガラスの水溶液と硫酸を主剤とする硬化剤の水溶液とを混合して非アルカリ性地盤硬化用薬液を製造する装置であって、水ガラスの水溶液を貯留する第１貯留槽と、硬化剤の水溶液を貯留する第２貯留槽と、該第１貯留槽に接続された水ガラスの水溶液をポンプで供給する第１供給系と、該第２貯留槽に接続された硬化剤の水溶液をポンプで供給する第２供給系と、該第１供給系及び該第２供給系の下流側に接続されたこれらを合流する合流管と、該合流管の出口側に接続されたミキサと、該ミキサの出口側に設置された非アルカリ性地盤硬化用薬液を貯留する第３貯留槽とを備え、該合流管の出口側が入口側よりも大径に形成されており、該入口側が該出口側よりも上方に配置されていて、該入口側に接続された該第１供給系及び該第２供給系の下流側が該入口側よりも更に上方に配置されて成ることを特徴とする非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置。
【請求項２】
第１供給系及び第２供給系がそれぞれ、上流側から下流側へと向かい、ポンプ、流量計及び流量調節弁を介装するものである請求項１記載の非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置。
【請求項３】
第３貯留槽がレベル計を備え、該レベル計により第１供給系及び第２供給系のポンプの作動を制御するようにした請求項２記載の非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置。
【請求項４】
第１供給系のポンプの作動開始を第２供給系のポンプの作動開始よりも少し遅くし、また第１供給系のポンプの作動停止を第２供給系のポンプの作動停止よりも少し早くするようにした請求項２又は３記載の非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置。
【請求項５】
合流管がＹ字管である請求項１、２、３又は４記載の非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置。
【請求項６】
ミキサがスタティックミキサである請求項１、２、３、４又は５記載の非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非アルカリ性地盤硬化用薬液（以下、単に非アルカリ性薬液という）の製造装置に関する。水ガラスの水溶液と、硫酸を主剤とし、これに必要に応じてマグネシウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩、リン酸塩等を適宜に配合した硬化剤の水溶液とを混合して、非アルカリ性薬液を製造し、所謂ワンショット法で地盤中へ注入してゲル化させることにより、該地盤を硬化させることが行なわれる。かかる地盤硬化作業の現場では、上記のように製造した非アルカリ性薬液を貯留槽へ一時的に貯留しておき、それが使用により減ったときに、再び上記のように製造して、貯留槽へ補充するという操作が繰り返し間欠的に行なわれる。必要とされる大量の非アルカリ性薬液を一度に製造し、これを大容量の貯留槽に貯留しておくことも考えられるが、このようにすると、単に現場作業にふさわしくない大容量の貯留槽が必要になるというだけでなく、貯留槽内における長時間の滞留により、非アルカリ性薬液が貯留槽内でゲル化したり、或は地盤中への注入途中でゲル化するという不都合を生じるからである。本発明は、地盤硬化作業の現場において繰り返し間欠的に非アルカリ性薬液を製造するのに便利な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のような非アルカリ性薬液の製造装置として、混合槽と、該混合槽に挿入された撹拌翼と、該混合槽に挿入された先端部に複数の小孔を有する注入管とを備えるものが提案されている（特公昭６１−２８６０７）。この従来装置は、予め混合槽に硬化剤の水溶液を入れておき、これを撹拌翼で撹拌しつつ、注入管先端部の小孔から水ガラスの水溶液を注入して、双方を混合し、非アルカリ性薬液を製造するというものである。また別に、混合槽と、該混合槽にその壁面に沿って挿入されたパイプと、該混合槽にその中心部へ垂直に挿入された先端に開口を有するノズルとを備えるものも提案されている（特公平７−８７２３）。この従来装置は、予め混合槽にパイプから硬化剤の水溶液を入れておき、ここに中心部のノズル先端から水ガラスの水溶液を圧入して、この圧入により発生する旋回流を利用して双方を混合し、非アルカリ性薬液を製造するというものである。
【０００３】
ところが、上記のような従来装置には、水ガラスの水溶液を供給する注入管先端部の小孔付近或はノズル先端の開口付近において、水ガラスがゲル化し易く、そのため注入管先端部の小孔或はノズル先端の開口が目詰まりしたり、或はゲル化物が混合槽内に持ち込まれて浮遊するという問題がある。このような問題は特に、水ガラスの水溶液の供給を停止する回数が多いほど大きくなる。水ガラスの水溶液の供給を停止したときに、注入管先端部の小孔付近或はノズル先端の開口付近に残留する水ガラスが硬化剤と部分的に接触してアルカリ性薬液を形成し、そのｐＨとの関係もあるが、短時間で、場合によっては瞬間的にゲル化してしまうのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、地盤硬化作業の現場で繰り返し間欠的に非アルカリ性薬液を製造する場合において、ゲル化物を生じない、したがって目詰まり等の支障を生じない、作業性の良い装置を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明は、水ガラスの水溶液と硫酸を主剤とする硬化剤の水溶液とを混合して非アルカリ性薬液を製造する装置であって、水ガラスの水溶液を貯留する第１貯留槽と、硬化剤の水溶液を貯留する第２貯留槽と、該第１貯留槽に接続された水ガラスの水溶液をポンプで供給する第１供給系と、該第２貯留槽に接続された硬化剤の水溶液をポンプで供給する第２供給系と、該第１供給系及び該第２供給系の下流側に接続されたこれらを合流する合流管と、該合流管の出口側に接続されたミキサと、該ミキサの出口側に設置された非アルカリ性薬液を貯留する第３貯留槽とを備え、該合流管の出口側が入口側よりも大径に形成されており、該入口側が該出口側よりも上方に配置されていて、該入口側に接続された該第１供給系及び該第２供給系の下流側が該入口側よりも更に上方に配置されて成ることを特徴とする非アルカリ性薬液の製造装置に係る。
【０００６】
本発明に係る製造装置は、水ガラスの水溶液と硬化剤の水溶液とを混合して非アルカリ性薬液を製造する装置である。水ガラスとしては、市販されている任意の水ガラスを使用できる。通常はＪＩＳ３号の水ガラスを使用するが、Ｎａ2Ｏ１モルに対してＳｉＯ2を３．６〜４．５モルの割合で含有するＳｉＯ2高モル比の水ガラスも使用できる。また硬化剤としては、硫酸を主剤とし、これに必要に応じてマグネシウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩、リン酸塩等を適宜に配合したものを使用できる。
【０００７】
本発明に係る製造装置は、水ガラスの水溶液を貯留する第１貯留槽と、硬化剤の水溶液を貯留する第２貯留槽と、該第１貯留槽に接続された水ガラスの水溶液を供給する第１供給系と、該第２貯留槽に接続された硬化剤の水溶液を供給する第２供給系と、該第１供給系及び該第２供給系の下流側に接続されたこれらを合流する合流管と、該合流管の出口側に接続されたミキサと、該ミキサの出口側に設置された非アルカリ性薬液を貯留する第３貯留槽とを備えている。
【０００８】
第１貯留槽から第１供給系を介しての水ガラスの水溶液の供給及び第２貯留槽から第２供給系を介しての硬化剤の水溶液の供給は、ポンプを用いる。この場合、第１供給系及び第２供給系には、上流側から下流側に向かい、ポンプ、流量計及び流量調節弁を介装するのが好ましい。
【０００９】
第１供給系及び第２供給系の下流側はこれらを合流する合流管に接続されている。かかる合流管としては、Ｙ字管やＴ字管を使用できるが、Ｙ字管を使用するのが好ましい。合流管はその出口側が入口側よりも大径に形成されており、好ましくは出口側が入口側の１．５〜２．５倍の大径に形成されている。合流管の一方の入口側に第１供給系の下流側を接続し、また他方の入口側に第２供給系の下流側を接続して、その出口側で第１供給系を介して供給した水ガラスの水溶液と第２供給系を介して供給した硬化剤の水溶液とを合流させるのであるが、これらの供給を停止したときに、例えば第１供給系及び第２供給系に介装したポンプの作動を停止したときに、他方の入口側から一方の入口側へと硬化剤の水溶液が逆流するのを防止するためである。かかる逆流が生じると、一方の入口側に残留することのある水ガラスの水溶液と逆流した硬化剤の水溶液とが部分的に接触してアルカリ性薬液を形成し、水ガラスがゲル化する。
【００１０】
合流管はその入口側が出口側よりも上方に配置されており、またかかる合流管の入口側に接続された第１供給系及び第２供給系の下流側は該入口側よりも更に上方に配置されている。第１供給系の下流側を通し合流管の一方の入口側から水ガラスの水溶液を供給し、また第２供給管の下流側を通し該合流管の他方の入口側から硬化剤の水溶液を供給して、双方の水溶液を該合流管の出口側で合流させるのであるが、これらの供給を停止したときに、例えば第１供給管及び第２供給管に介装したポンプの作動を停止したときに、合流管の一方の入口側から出口側への水ガラスの水溶液の液切れを良くし、また合流管の他方の入口側から出口側への硬化剤の水溶液の液切れを良くして、これらの入口側に水ガラスの水溶液や硬化剤の水溶液が残留するのを防止するためである。かかる残留があると、一方の入口側に残留する水ガラスの水溶液に他方の入口側に残留する硬化剤の水溶液が部分的に接触してアルカリ性薬液を形成し、水ガラスがゲル化する。
【００１１】
合流管の出口側はミキサに接続されている。かかるミキサとしてはパイプ型のミキサを使用するのが好ましく、なかでもスタティックミキサを使用するのが好ましい。
【００１２】
ミキサの出口側には、これを臨んで第３貯留槽が設置されている。前記のように供給し、合流した水ガラスの水溶液と硬化剤の水溶液とをミキサで混合して非アルカリ性薬液を製造するが、第３貯留槽は、かくして製造した非アルカリ性薬液を一時的に貯留しておくためのものである。第３貯留槽の非アルカリ性薬液はその使用により減るので、必要の都度、前記と同様にして新たに非アルカリ性薬液を製造し、第３貯留槽へ補充する。かかる補充は、第３貯留槽内の非アルカリ性薬液の貯留量を目視により確認しつつ、手動操作で行なうこともできるが、第３貯留槽にレベル計を取付け、このレベル計からの信号により第１供給系及び第２供給系に介装したポンプの作動を制御して行なうのが好ましい。例えば、第３貯留槽内の非アルカリ性薬液の液面が設定値よりも下がったときには、これをレベル計で検知し、このレベル計からの信号により、電源設備のスイッチ機構を付勢して、第１供給系及び第２供給系に介装したポンプの作動を開始する。逆に、第３貯留槽内の非アルカリ性薬液の液面が設定値よりも上がったときには、これをレベル計で検知し、このレベル計からの信号により、電源設備のスイッチ機構を消勢して、第１供給系及び第２供給系に介装したポンプの作動を停止する。
【００１３】
第１供給系及び第２供給系に介装したポンプの作動開始及び作動停止を間欠的に繰り返して非アルカリ性薬液を製造するに際しては、第１供給系のポンプの作動開始を第２供給系のポンプの作動開始よりも少し遅くし、また第１供給系のポンプの作動停止を第２供給系のポンプの作動停止よりも少し早くするのが好ましい。ポンプの作動開始時及び作動停止時に、合流管の出口側及びミキサへ第２供給系を介して少量の硬化剤の水溶液を流すことにより、これらにアルカリ性薬液が形成されるのをより確実に防止し、よって水ガラスがゲル化するおそれをより確実に未然になくしておくためである。第１供給系に介装したポンプと第２供給系に介装したポンプとの間に、それらの作動開始及び作動停止に際し、上記のように時間的なずれを持たせるためには、これを手動操作で行なうこともできるが、前記したようにレベル計からの信号により電源設備のスイッチ機構を付勢或は消勢して第１供給系及び第２供給系に介装したポンプを作動開始或は作動停止させる場合には、このスイッチ機構にタイマを付設すればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る製造装置を略示する全体側面図である。図示した製造装置は、水ガラスの水溶液を貯留する第１貯留槽１と、硬化剤の水溶液を貯留する第２貯留槽２と、第１貯留槽１に接続された水ガラスの水溶液を供給する第１供給系３と、第２貯留槽２に接続された硬化剤の水溶液を供給する第２供給系４と、第１供給系３及び第２供給系４の下流側に接続されたこれらを合流する合流管５と、合流管５の出口側に接続されたミキサ６と、ミキサ６の出口側に設置された非アルカリ性薬液を貯留する第３貯留槽７とを備えている。
【００１５】
第１供給系３及び第２供給系４にはそれぞれ、上流側から下流側へと向かい、ポンプ３１，４１、流量計３２，４２、逆止弁３３，４３及び流量調節弁３４，４４が介装されている。合流管５としてはＹ字管が使用されており、またミキサ６としてはスタティックミキサが使用されている。合流管５の一方の入口側５１に接続された第１供給系３の下流側３５、合流管５の他方の入口側５２に接続された第２供給系４の下流側４５、合流管５及び合流管５の出口側５３に接続されたミキサ６は、図示しない枠材で全体としては上下方向に支持されている。第３貯留槽７にはレベル計７１が取付けられており、レベル計７１は電源設備８の図示しないスイッチ機構に接続されていて、このスイッチ機構はポンプ３１，４１へと接続されている。
【００１６】
合流管５の出口側５３は入口側５１，５２の２倍の大径に形成されており、入口側５１，５２は出口側５３よりも上方に配置されていて、入口側５１，５２に接続された第１供給系３及び第２供給系４の下流側３５，４５は入口側５１，５２よりも更に上方に配置されている。
【００１７】
図１に示した製造装置では、予め第１貯留槽１に水ガラスの水溶液を調製して貯留しておき、また第２貯留槽２に硬化剤の水溶液を調製して貯留しておく。これらは必要の都度、再調製して補充する。当初は、電源設備８のスイッチ機構を付勢してポンプ３１，４１を作動させ、流量計３２，４２の測定値が設定値となるよう流量調節弁３４，４４の開度を調節して、第１貯留槽１から第１供給系３を介して水ガラスの水溶液を合流管５の一方の入口側５１へ供給し、同時に第２貯留槽２から第２供給系４を介して硬化剤の水溶液を合流管５の他方の入口側５２へ供給する。供給した水ガラスの水溶液と硬化剤の水溶液とは合流管５の出口側５３で合流した後、ミキサ６で混合されて非アルカリ性薬液となるので、これを第３貯留槽７に貯留する。かかる非アルカリ性薬液の製造及び貯留を一定時間行なうと、第３貯留槽７内の非アルカリ性薬液の液面は次第に上昇するが、その液面が設定値よりも上がったとき、これをレベル計７１で検知し、レベル計７１からの信号により、電源設備８のスイッチ機構を消勢して、ポンプ３１，４１の作動を停止する。
【００１８】
第３貯留槽７内の非アルカリ性薬液の液面が使用により設定値よりも下がったときには、これをレベル計７１で検知し、このレベル計７１からの信号により、電源設備８のスイッチ機構を付勢して、ポンプ３１，４１の作動を再開する。この再開により第３貯留槽７内の非アルカリ性薬液の液面が設定値よりも上がったときには、これをレベル計７１で検知し、このレベル計７１からの信号により、電源設備８のスイッチ機構を消勢して、ポンプ３１，４１の作動を再び停止する。以下はこの繰り返しである。
【００１９】
図１について以上説明した手順で、下記の条件下に非アルカリ性薬液を繰り返し間欠的に製造した。
条件
第１貯留槽１に貯留及び補充した水ガラスの水溶液：ＪＩＳ３号の水ガラス７０リットル当たり水１４０リットルの割合で均一混合したもの
第２貯留槽２に貯留及び補充した硬化剤の水溶液：７８％硫酸９リットル当たり１７％硫酸アルミニウム５kg及び水１９０リットルの割合で均一混合したもの
流量計３２，４２の測定値：２０リットル／分
ポンプ３１，４１の作動停止から作動開始までの時間：１０分
ポンプ３１，４１の作動停止回数（ポンプ３１，４１の作動開始回数）：２０回
上記の条件下に非アルカリ性薬液を繰り返し間欠的に製造したところ、下流側５１，５２も含めて第１供給系３及び第２供給系４並びに合流管５には目詰まりを生ぜず、また第３貯留槽７内の非アルカリ性薬液中にゲル化物の浮遊を認めなかった。
【００２０】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、地盤硬化作業の現場で繰り返し間欠的に非アルカリ性薬液を製造する場合において、製造途中でゲル化物を生ぜず、したがってゲル化物に起因する目詰まり等の支障を生ぜず、作業性が良いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る製造装置を略示する全体側面図。
【符号の説明】
１・・第１貯留槽、２・・第２貯留槽、３・・第１供給系、４・・第２供給系、５・・合流管、６・・ミキサ、７・・第３貯留槽、８・・電源設備、３１，４１・・ポンプ、３２，４２・・流量計、３４，４４・・流量調節弁
【図１】
0004507339.tif 000002