(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水ガラスのＳｉＯ2に対して塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は塩基性オキシカルボン酸鉄塩をカルボン酸としてＣＯＯＨ／ＳｉＯ2（モル比）＝０．０５〜０．３の範囲で使用することを特徴とするグラウト用水ガラスの硬化方法。
【請求項２】
オキシカルボン酸が乳酸またはグリコール酸である請求項１記載のグラウト用水ガラスの硬化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はグラウト用水ガラスの硬化方法に関し、特に硬化剤の地盤浸透時間、即ちゲル化までの時間が充分に確保され、且つ高いゲル強度の要求される軟弱地盤のグラウトに於いて、硬化剤として塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は塩基性オキシカルボン酸鉄塩を使用することを特徴とするグラウト用水ガラスの硬化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水ガラス用硬化剤としてはギ酸、酢酸、プロピオン酸等の有機カルボン酸：ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などの有機スルホン酸：ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類：ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサールなどのアルデヒド類等の有機酸化合物、あるいは塩酸、硫酸、硝酸、ほう酸、塩素酸、メタリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、次亜リン酸、亜リン酸、過リン酸、次亜リン酸カリウム、亜リン酸カリウムなどの無機酸類又はその塩：硫酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどの水素酸塩等の無機化合物が検討されてきたし、またこれらの一部が現在使用されている。これらの硬化剤の中で、エステル類、アルデヒド類は、硬化機構が水ガラスのアルカリで硬化剤が加水分解され、このときに生成する有機酸によって水ガラスがゲル化して硬化する機構であるために、他の硬化剤と比較してゆっくり硬化する特徴があり緩硬性硬化剤として用いられる場合が多い。しかしゲル強度があまり強くない。また、有機カルボン酸、有機スルホン酸の場合、ゲル化時間が早く充分な作業時間、即ち、可使時間を確保することが困難であり、加えてゲル強度もあまり強くない。
【０００３】
ところで、特公昭６１−１６７４５号公報には、塩基性乳酸アルミニウムの硬化剤として水ガラスを使用する旨が記載されているが、この方法によるときはゲル強度が弱きに過ぎ軟弱地盤の強化剤として使用することはできない。
一方、無機化合物系の硬化剤は、一般に急激に水ガラスがゲル化して硬化するために急結用硬化剤として用いられる場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
かかる現状に鑑み、本発明は硬化剤の地盤浸透時間、即ちゲル化までの時間が充分確保され、且つ高いゲル強度が得られるグラウト用水ガラスの硬化方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は水ガラスのＳｉＯ2に対して塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は塩基性オキシカルボン酸鉄塩（以下、塩基性オキシカルボン酸アルミニウム又は鉄塩という）をカルボン酸としてＣＯＯＨ／ＳｉＯ2（モル比）＝０．０５〜０．３の範囲で使用することを特徴とするグラウト用水ガラスの硬化方法に関する。
【０００６】
更に、本発明は上記各塩のオキシカルボン酸が乳酸またはグリコール酸であるグラウト用水ガラスの硬化方法に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明に用いる塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩の製造方法について述べる。塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩は、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム等の水可溶性アルミニウム塩とアルカリ金属あるいはアンモニウムの水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩とを反応させて、沈殿するアルミナ水和物をオキシカルボン酸に溶解させることにより容易に製造することができる。また、塩基性オキシカルボン酸鉄塩も同様に、塩化鉄、硫酸鉄、硝酸鉄、塩基性塩化鉄等の水可溶性鉄塩とアルカリ金属あるいはアンモニウムの水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩を反応させて、沈殿する水酸化鉄の水和物をオキシカルボン酸に溶解させることにより容易に製造することができる。
【０００８】
ところで、通常のオキシカルボン酸アルミニウム又は鉄の正塩を用いた場合、硬化剤としての実用濃度（Ａｌ2Ｏ3又はＦｅ2Ｏ3換算で３％以上）での水溶解時のＰＨは４以下であり、水ガラスと混合すると瞬時から数分程度で水ガラスがゲル化する。これに対し本発明に用いる塩基性オキシカルボン酸アルミニウム又は鉄塩は、塩基性塩であることから前述のＰＨは４〜６程度となり、水ガラスと接触後のゲル化時間を充分確保することができる。
【０００９】
即ち、本発明に用いる塩基性オキシカルボン酸アルミニウム又は鉄塩は、例えば、これを水ガラスと混合すると準安定期間を経た後に、水ガラスのアルカリで加水分解されオキシカルボン酸と水酸化アルミニウム、又はオキシカルボン酸と水酸化鉄になる。本発明に於いてはこの準安定期間のためにゲル化までの時間が充分確保されるものと推定される。この準安定期間中の反応分子構造は明らかではないが、本発明に於いて高いゲル化強度が得られる理由は、加水分解で生成したオキシカルボン酸が水ガラスをゲル化させるのに加えて、生成する水酸化アルミニウムあるいは水酸化鉄は周囲の水を取り込んで、それぞれ水酸化アルミニウムゲル、水酸化鉄ゲルとなり、同量のオキシカルボン酸のみで水ガラスをゲル化させた場合に比べて、水酸化アルミニウムゲル又は水酸化鉄ゲルの強度が加わるためと推定される。
【００１０】
即ち、従来の硬化剤、例えば、エステル類やアルデヒド類などの有機化合物系硬化剤と比べた場合、これらが加水分解されて生成する有機酸と同じ化学当量で比較して、本発明に使用するオキシカルボン酸を含有する塩基性オキシカルボン酸アルミニウム又は鉄塩からなるグラウト用水ガラス硬化剤ははるかに高いゲル強度を有する。本発明のグラウト用水ガラスの硬化方法はグラウト剤の通常の使用方法を踏襲すれば良い。
【００１１】
尚、本発明で言う塩基度とは｛（一定量の化合物中のアルミニウム又は鉄の化学当量）−（一定量の化合物の有機酸の化学当量）｝÷（一定量の化合物中のアルミニウム又は鉄の化学当量）×１００で定義されるものである。例えば、アルミニウム２７ｇと乳酸１３５ｇが含まれる塩基性乳酸アルミニウム塩の場合、塩基度は５０％となる。
【００１２】
本発明に使用する硬化剤の使用割合について云えば、  水ガラスのＳｉＯ2に対して塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は鉄塩をカルボン酸としてＣＯＯＨ／ＳｉＯ2（モル比）＝０．０５〜０．３の範囲で使用する。０．０５より少ないと硬化剤の地盤浸透時間、即ちゲル化までの時間があまりにも長く、またゲル化強度も弱いため軟弱地盤の硬化剤としては不適であり、また、０．３を上回ると硬化剤の地盤浸透時間が短かきに過ぎ、また極部的地盤強化となる。
【００１３】
本発明に用いる塩基性オキシカルボン酸アルミニウム又は鉄塩は、これを溶液の状態で使用することが最も好ましいが、水ガラスと混合使用するような場合にあっては、溶液を噴霧乾燥、通風乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の任意の手段により乾燥し、粉末の状態で使用しても良い。
【００１４】
そして、本発明に用いる塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は鉄塩は、概ね塩基度が２５％以上、８０％以下が好ましい。２５％以下では軟弱地盤への硬化剤の浸透時間、即ちゲル化までの時間が充分に確保されず、強度も弱い。一方、８０％以上は製造に長時間を要し経済的でない。
【００１５】
本発明で使用できるオキシカルボン酸には、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００１６】
また、これらのオキシカルボン酸の中では、乳酸、グリコール酸のみが容易に塩基度を５０％以上とすることができ、硬化時間の調整が極めて容易であることからこの二つの酸が特に好ましい。
【００１７】
また、本発明の塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は鉄塩は、他の緩硬性硬化剤であるトリアセチン、グリオキサール、エチレンカーボネート、エチレングリコールジアセテートなどと併用して使用することもできる。
以下に実施例を記し本発明を詳記する。
【００１８】
【実施例】
表１及び表２に実施例を、表３及び表４に比較例を示した。
表に示したＡ液、Ｂ液をそれぞれ作製し両者を混合した後のゲル化時間及び混合液約３重量部を豊浦標準砂１０重量部に注入した場合のサンドゲルの一軸圧縮強度を測定した。
【００１９】
水ガラスは３号水ガラスを使用し、水はイオン交換水を使用した。ゲル化時間は、Ａ液とＢ液を混合後、混合溶液を９０度傾けてもゲルが流出あるいは変形しなくなるまでの時間をゲル化時間とした。サンドゲルの一軸圧縮強度の測定はＡ液とＢ液を混合後、豊浦標準砂１０重量部に対して混合液約３重量部の割合で注入し、２５℃で２４時間放置した後の一軸圧縮強度（Ｋｇ／ｃｍ2）を測定した。実施例の結果を下記表１、２に示す。また、配合量は重量部で示した。
【００２０】
【表１】
0004002328.tif 000002
【００２１】
【表２】
0004002328.tif 000003
0004002328.tif 000004
【００２２】
次に比較例を表３、４に示した。試験方法は表１、２と同様とした。
【表３】
0004002328.tif 000005
0004002328.tif 000006
【００２３】
【表４】
0004002328.tif 000007
0004002328.tif 000008
注１）トリアセチン、グリオキサールは加水分解後に生成する有機酸でのモル比
注２）Ａ、Ｂ液混合時に瞬結し、豊浦標準砂に注入できず測定不可
【００２４】
上記表１、２、３、４から明らかなように、本発明によるグラウト用水ガラスの硬化方法によれば、軟弱地盤等に於ける充分な硬化剤の浸透時間即ち、ゲル化までの時間確保と高いゲル強度が得られることが判る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は水ガラスのＳｉＯ2に対して塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は鉄塩をカルボン酸としてＣＯＯＨ／ＳｉＯ2（モル比）＝０．０５〜０．３の範囲で使用することを特徴とするグラウト用水ガラスの硬化方法であって、軟弱地盤等において硬化剤の地盤浸透時間、即ちゲル化までの時間が充分確保され、且つ高いゲル強度が得られる極めて実用性に優れたグラウト用水ガラスの硬化方法である。しかも、本発明で硬化剤として用いる塩基性オキシカルボン酸アルミニウム塩又は鉄塩は製造上、安全、容易且つ安価である。
【００２６】
更に、オキシカルボン酸が乳酸またはグリコール酸である場合、塩基性オキシカルボン酸アルミニウム又は鉄塩は、特に高塩基度のものを容易に製造することができ、ゲル化までの時間が長くゲル強度の高いものとなる。