浇注地基用的灰浆和浇注地基的施工方法技术

浇注地基用的灰浆和浇注地基的施工方法，该灰浆在地基中即使与砂土接触，也不会缩短凝胶化时间，能维持长时间呈现高浸透性而且容易调整凝胶化时间适于改进大容量地基，防止地基液状化施工。该灰浆含有水玻璃和磷酸有效成分，并同时满足以下条件（１）水玻璃的摩尔比（ｎ）为３．６～５．０，（２）ＳｉＯ↓［２］浓度为３（％）＜ＳｉＯ↓［２］（％）＜１．７ｎ（％），（３）液性为酸性～中性。地基注入施工法是在一次注入瞬时凝结性灰浆或悬浊型灰浆后，作为二次注入材料，再注入上述灰浆。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于在地基中，即使和砂土接触，也不会显著缩短胶化时间，能够长时间保持呈现出高浸透性，而且能很容易调整在土中的凝胶化时间的烧注地基用的灰浆，因此适于改进大容量地基，并防止地基的液状化施工等，以及使用这种灰浆浇注地基的施工方法。倾斜的和较深地下的周边地基等，由于存在地下水，而使地基带有流动性，作为防止地基液状化而注入的灰浆材料，通常适于广泛应用的浇注材料最好是凝胶化时间长，特别是能减少在土中凝胶化时间的缩短，呈现出高浸透性，确确实实凝固，而且，凝固物最好是尽量能接近于中性的浇注材料。作为这种凝胶化时间长的灰浆，过去开发了使用非碱性硅溶胶溶液型的水玻璃系灰浆。然而，这种使用非碱性硅溶胶的溶液型水玻璃系灰浆，在向地基浸透中，和砂土接触，PH值由酸性转变成中性，因此，显著缩短了在土中的凝胶化时间，作为用来防止地基液状化的灰浆，不可能得到广泛范围的烧注，而且也不适用。因此，本专利技术的目的是改进上述公知技术中存在的缺点，提供一种在地基中即使和砂土接触，也不会显著缩短凝胶化时间，能够长时间保持呈现高浸透性的浇注地基用的灰浆，因此，作为用来防止地基液状化的灰浆是非常有效的，以及使用这种灰浆浇注地基的施工方法。为达到上述目的，依照本专利技术，其特征是含有有效成分水玻璃和磷酸，同时还要满足以下(1)、(2)和(3)的条件(1)水玻璃的摩尔比(n)为3.6～5.0。(2)SiO2的浓度为，3(％)＜SiO2(％)＜1.7n(％)(3)液性为酸性～中性。进而，为达到上述目的，依照本专利技术，其特征是含有水玻璃、磷酸、以及从可溶性多价金属盐、碱金属氯化物和氨基磺酸中选出的一种或数种，作为有效成分，同时要满足以下(1)、(2)和(3)的条件。(1)水玻璃的摩尔比(n)为3.6～5.0，(2)SiO2的浓度为，3(％)＜SiO2(％)＜10.0(％)，(3)液性为酸性～中性。进而，为达到上述目的，依照本专利技术，其特征是在地基中作为一次注入材料，注入瞬时凝结性灰浆或悬浊性灰浆，在填充地基的粗糙部分后，作为二次注入材料，再注入上上述浇注地基用的灰浆。专利技术的实施形式以下具体叙述本专利技术一般讲，通常在城市土建中，注入间距取为1m，单位承受面积取为1m2，1个分级为0.5m，注入率为0.35，注入量为(1×1×0.5)×0.35＝175L，注入速度取为10L/min，则注入时间需要17.5分钟。因而，在土中需要的凝胶化时间，最长也不过17～20分钟。对此，在因防止液状化而带来大容量土的地基改进中，注入间距取为4m，单位承受面积取为4×4＝16m2，1个注入分级要加长、取为2m，注入量则为(4×4×2)×0.35(注入率)＝11200L，每分钟吐出量即使大到20L/min，所需要的时间为11200/20＝560分钟＝9.3小时。因而，土中需要的凝胶化时间为9～10小时，或者要求比以上注入时间更长的凝胶化时间。不用说，像进行偏移那样的砂砾地基，虽然有时以较短的1分钟凝胶化时间进行注入，尽管如此，仍要保持所需要的凝胶化时间，在注入中大幅度缩短凝胶化时间，会妨碍充分的浸透凝固、广范围的浸透、低压浸透注入。鉴于上述事实，本专利技术的浇注地基用灰浆和用它浇注地基的施工方法，使土中的凝胶化时间从短时间(1分钟)到10小时，或者更长，可防止凝胶化时间缩短，并能在防止地基液状化中有效改进大容量土的地基，以下详细叙述本专利技术。1.水玻璃-磷酸系将非碱性硅溶胶的PH和匀(ホモ)凝胶、粗(サンド)凝胶(丰浦标准砂和千叶县产海砂)的凝胶化时间的关系图，过去的水玻璃-硫酸系示于附图说明图1，水玻璃-磷酸(精制)系示于图2。图1、2的水玻璃浓度实例，SiO2的含量均为约5％。在图1、2中，曲线(a)(A)表示匀凝胶(ホモゲル)、曲线(b)(B)表示用丰浦标准砂制得的粗凝胶(サンドゲル)、曲线(c)(C)表示用千叶县产海沙制提的粗凝胶。不用多说，这时的凝胶化时间，水玻璃浓稠时，相对的短，稀薄时则向长时间转变。因而，在加长凝胶化时间时，要使水玻璃浓度本身稀薄。当将图1的非碱性硅溶胶和图2的本专利技术由这种水玻璃-磷酸系形成的非碱性硅溶胶进行比较时，匀凝胶的曲线a和A中，在低PH范围内，曲线a的凝胶化时间要远远长于曲线A的凝胶化时间，随着PH升高，曲线A的凝胶化时间反而长于曲线a的凝胶化时间。即，曲线A的曲线倾斜度比曲线a的曲线倾斜度要缓慢的多。可以认为产生这种状况的原因是磷酸的电离常数远远小于硫酸，在和水玻璃的反应中诱发了缓冲作用。当观察产生问题的土中凝胶化时间时，图1中丰浦标准砂时的曲线b明显短于曲线a，而千叶县产海沙时的曲线c明显的更短。然而，图2中曲线B不比曲线A短，常常是长于曲线A。曲线C的缩短程度也非常的小，从而可知在土中的凝胶化时间能维持很长。曲线的倾斜也很缓慢，在高PH下也能维持相当长的凝胶化时间。可以认为这种状况是除了上述磷酸的电离、缓冲外，在土中还起到了封锁金属的作用，掩蔽了土中的金属。如上述，可以判明，当使用磷酸制造非碱性硅溶胶时，与用硫酸时比较，显著降低了土中凝胶化时间的缩短。这就是说作为防止液状化用的灰浆，发现了极大的划时代的现象。虽然如此，但一般讲，水玻璃的浓度变浓稠时，凝胶化时间缩短，变稀薄时，会延长。为了保持适宜防止液状化的凝胶化时间与水玻璃的浓度、即SiO2含量和水玻璃的种类，即，水玻璃的摩尔比有关。作为水玻璃的种类，已查明，最好是摩尔比为3.6～5.0范围的高摩尔比的。摩尔比为5以上的水玻璃，一般给制造带来麻烦，费用增高，目前还没有使用。本专利技术中，使用这种摩尔比为3.6～5.0的高摩尔比水玻璃，可很好地达到上述目的，除此之外，作为反应剂的酸量、添加剂的用量也要少量，因此可获得的效果是反应生成物的量也很少，并减少了从凝胶化物中溶出盐类的量等。作为水玻璃的浓度，从凝胶化时间和凝固强度两个方面考虑，硅溶胶中的SiO2(％)下限为3％，上限与使用时的水玻璃摩尔比有关，发现其上限限度最好是摩尔比(n)的1.7倍。即，SiO2(％)的浓度范围最好是3(％)＜SiO2(％)＜1.7n(％)。n表示水玻璃的摩尔比。当在3％以下时，浸透性虽然好，但凝固的确实性存在问题，凝固强度显著降低。当在1.7n％以上时发现凝胶化时间很快，浸透性和在土中的均匀凝固很难。因此，本专利技术最好同时满足上述各条件。2.水玻璃-磷酸-添加剂系从上述中明确判断发现了水玻璃-磷酸系中凝胶化时的特殊现象。因此可调整凝胶化时间，获得凝固物强度的增强，若提高所用水玻璃的浓度，可进一步提高防止液状化的效果。本专利技术者们还发现，使由水玻璃-磷酸形成的硅溶胶中所用水玻璃的摩尔比、硅溶胶液性范围保持上述规定，通过添加水溶性多价金属盐、碱金属氯化物、氨基磺酸，可获得凝胶化的调整，SiO2浓度(水玻璃的浓度)的上限可提高到10％，并能获得强度的增强。水溶性多价金属盐和磷酸反应，形成多价金属和磷酸以不溶性复盐形式存在的酸性液。这种液体与水玻璃产生中和反应，引发二氧化硅的交联反应和二氧化硅的析出，我们认为这时，二氧化硅在溶液中以悬浮的多价金属磷酸盐为中心而析出成为溶胶，最终形成磷酸多价金属硅酸盐的不溶性坚硬固化物。结果，带来了强度的增加。进而提供了一种注入材料组合物大体上作为不溶性盐，从硅溶胶中溶出的成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浇注地基用的灰浆材料，特征是含有水玻璃和磷酸有效成分，并同时满足以下（１）、（２）和（３）的条件，（１）水玻璃的摩尔比（ｎ）为３．６～５．０（２）ＳｉＯ↓［２］浓度为３（％）＜ＳｉＯ↓［２］（％）＜１．７ｎ（％）（３）液性为 酸性～中性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：岛田俊介，柏原健二，三轮求，
申请(专利权)人：强化土工程株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]