JPH0573850B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木・建築分野で注入工法の対象と
して用いられる薬剤の注入方法に関する。 〔従来技術〕 従来、土木分野では、地盤の安定化や止水など
を目的とする各種の土質安定剤や改良剤などが、
また、建築分野では、主に水硬性物質からなる構
築物の補修を目的とする各種の薬剤が注入工法に
よつて用いられている。 これら薬剤を目的個所に注入する方法として、
(1)自然浸透法、(2)弾性体の収縮力を利用する方
法、(3)減圧法、(4)圧縮ガスで加圧する方法、(5)ポ
ンプで圧入する方法などがあるが、ポンプを用い
る圧入法が主流である。 〔本発明が解決しようとする問題点〕 (1)または(2)の方法は、粘性の高い薬剤を注入す
る場合には作業能率が低く、また、深部に注入す
る方法としては適当でない。 (3)の方法は吸引装置を要し、また、深部に注入
する方法としては適当でない。 一般に、薬剤の浸透状況は注入対象側の条件、
例えば水硬性物質からなる構築物本体の緻密性、
亀裂の幅や長さ等、地盤における土粒径、充填密
度など、またトンネル・ダム・地下構築物などに
おける湧水量あるいは伏流水の量など種々の条件
の影響を受ける。実際にはこれらの条件が千差万
別であつて注入個所によつて薬剤の浸透性が大き
くバラつくので、適切な仕様の注入設備を選定す
るのが困難である。 また、たとえばコンクリート構築物の亀裂部へ
薬剤としてエポキシ樹脂などを注入する場合、薬
剤の粘性が高いために低圧ではなかなか浸透せず
通常長時間を要する。これを短時間で注入しよう
として注入圧力を高くすると、構築物の亀裂を拡
大したり、目的個所以外に薬剤が注入されたりす
る問題が生ずる。 薬剤注入の基本原則は、低圧で、できるだけ広
範囲に、短時間で、しかも薬剤を損失することな
く施工するのがよいとされている。 従つて、薬剤の注入装置としては、注入個所の
条件に応じてそれに適した性能のものを用いるこ
とが望ましい。 一般に、注入孔の位置によつて薬剤注入の所要
圧力や注入速度などの条件が異なるので、(4)また
は(5)の方法において、一つの加圧源で複数の注入
個所に薬剤を圧入させることは困難である。 薬剤の浸透性が悪く長時間を要して少量の薬剤
が注入される個所と、薬剤の浸透性がよく短時間
で多量の薬剤を注入できる個所とを同時に施工す
るような場合、一つの加圧源を用いる方法では浸
透し易い個所には多量の薬剤が注入され、浸透し
にくい個所には薬剤が全く認められないこともあ
り施工が不確実となることがある。 条件の異なる各注入個所の全てに対応させよう
とすると性能の異なる多数の加圧源を用意するか
あるいは大過剰の性能を有するものを用いなけれ
ばならないという問題がある。 薬剤の注入施工に先立つて、注入条件を把握す
るためのボーリング調査を行うことは多大の費用
を要するし、調査しても注入位置によつて、注入
条件が異なる場合が多く、結局、注入装置は能力
の小さいものから大きいものまで用意しなければ
ならないのが実情である。 また、ポンプを用いる圧入法による場合、薬剤
を或る量注入した時点で注入ポンプを停止させる
と騒動圧がなくなるので、それ以降は薬剤の浸透
範囲の大幅な拡大は期待できず、より深く広範囲
に押し込むには新たな薬剤の補給を要し、薬剤の
消費量が多くなるという難点がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、かかる従来の問題点を改善すべ
く種々研究した結果、目的とする個所に薬剤を注
入するに当り、密閉容器内の固体炭酸の気化圧力
を利用することができ、更に、所定量の薬剤を注
入した時点でこの圧力を利用することによつて、
新たに薬剤を補給しなくても薬剤の浸透範囲を更
に拡大させることができること、また、珪酸塩系
またはセメント系などの土質安定剤のように炭酸
ガスと反応するような薬剤に対しては、薬剤の浸
透範囲を拡大させるだけでなく、薬剤の硬化時間
の短縮やゲル強度増大の効果も得ることができる
ことを見出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明は「気密性を有する容器内で
固体炭酸を気化させ、得られた圧力で、薬剤出口
を有する気密性容器内の薬剤を加圧し、該容器か
ら薬剤を押し出すことを特徴とする薬剤の注入方
法」を要旨とする。 固体炭酸を密閉耐圧容器中に充填すると、周囲
の熱によつて固体炭酸が気化するにつれて容器内
の圧力が徐々に高まるが、本発明は、薬剤の注入
ならびに薬剤の浸透範囲を拡大させるためにこの
圧力を利用するものである。 本発明の方法では、或る所定量の薬剤を注入し
た後、固体炭酸が気化して得られる炭酸ガスに切
り替えてガスを注入することによつて、新たに薬
剤を補給しなくても薬剤を希釈することなく、注
入した薬剤をより深部に押し込み、薬剤の浸透範
囲を更に拡大させることができる。 本発明の方法においては、注入個所に対する薬
剤の浸透性に応じて、容器の耐圧を確保し、固体
炭酸の仕込量を調節することによつて、薬剤注入
圧を任意に調節することができる。 薬剤の浸透性が大きい場合には固体炭酸を少量
用いればよく、浸透性が小さい場合には固体炭酸
を増量して注入圧力を高めればよい。 また、複数個の容器を組み合わせて交互に切り
換え使用することができ、これによつて連続的、
かつ、大量の薬剤注入も可能である。 本発明の方法は、例えば、土木分野では地盤の
安定化や止水などを目的とするセメント系、珪酸
塩系、ベントナイト系、高分子系など各種の土質
安定剤、改良剤、止水剤などの、また、建築分野
では主に水硬性物質からなる構築物の補修、例え
ば、建物、道路、橋、トンネル、ダム、上下水道
管、地下ケーブル管、共同溝、地下鉄施設など地
下構築物やコンクリート二次製品などの亀裂部へ
の充填、補強、止水などを目的とする各種薬剤、
例えば、セメント混和用ポリマー、コンクリート
含浸用モノマーまたはポリマー、レジンコンクリ
ート用液状レジン、有機系、無機系接着剤、防水
剤、シーリング材などに用いられるゴムラテツク
ス、樹脂エマルジヨン、混合デイスパージヨンな
ど水性ポリマーデイスパージヨン、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリル酸塩、セルロース誘導体
など水溶性ポリマーまたはモノマー、エポキシ系
樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹
脂など液状ポリマーなどの注入に利用できる。 また、産業廃棄物の処理、ヘドロの固化処理、
有害物質−特に重金属類の溶出防止のための固化
処理などの公害防止対策を行う場合に用いられる
薬剤の注入にも利用することができる。 注入にあたり、これら薬剤は単独で使用するこ
ともできるが、二種以上を併用してもよい。 これら薬剤に、川砂、山砂、海砂、珪砂、各種
軽量骨材、炭酸カルシウム、フライアツシユ、微
粉シリカ、ポゾランなどを添加してもよい。 本発明の方法は、水溶液状、スラリー状、比較
的軟らかいペースト状など圧入できる性状を有す
るものに対して適用できる。 薬剤は、使用する目的に応じて適宜選択すれば
よい。例えば、コンクリート構造物の亀裂部、劣
化ないし強度低下個所あるいは地下構築物の亀裂
部から水が流出している個所などの補強あるいは
止水を目的とする場合には、エポキシ系樹脂、不
飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂などの
液状ポリマー、水性ポリマーデイスパージヨンや
各種接着剤などを、また、地盤、土壌、岩盤など
の安定化を目的とする場合には、セメント系や珪
酸塩系などの土質安定剤を用いればよい。 本発明の方法においては、薬剤と固体炭酸は同
一の容器に仕込んでもよいし、また、それぞれ
別々の容器に仕込み、各容器の導圧口を適宜の継
手で連結することによつて固体炭酸側から薬剤側
を加圧する方式を採ることもできる。 本発明の方法を図によつて説明する。 第１図は、本発明の方法の一実施態様で薬剤と
固体炭酸とを同一の容器に仕込んだ例を示す模式
図である。また、第２図は、本発明の方法の別の
実施態様で薬剤と固体炭酸とをそれぞれ別々の容
器に仕込んだ例を示す模式図である。 薬剤を注入する個所に、必要に応じて削孔して
注入孔１を設け、注入管２を挿入する。 必要に応じて注入管２の周囲に充填剤またはコ
ーキング材３を充填し、更に注入個所の表面を固
定し、注入管２の周辺の間隙を経て表面より薬剤
が流出するのを防止する。 容器４に仕込口６より注入用の薬剤５を、仕込
口９より固体炭酸８を仕込み、薬剤出口７以外の
各口を密閉する。 第２図に示す方式の場合には、容器４−ａと容
器４−ｂの各導圧口１０を継手１１−ａで連結し
て固体炭酸側から薬剤側を加圧できるようにす
る。 固体炭酸が気化して容器４（第２図においては
４−ａ，４−ｂ）の内圧が上昇すると薬剤５は出
口７から押し出され、継手１１−ｂおよび注入管
２を経由して注入個所へ圧入される。 ノズル１２には、圧力調節装置、安全弁、ブロ
ー弁などの少なくとも一つを取りつけ、各容器内
の圧力を調節する（図示省略）。 本発明で使用する容器は、気密性を有する材料
で構成され、固体炭酸を気化させる容器（以下、
加圧容器という）は固体炭酸の仕込口および導圧
口を、また、薬剤を収容する容器（以下、薬剤容
器という）は薬剤の仕込口、導圧口および薬剤出
口をそれぞれ有し、各口は蓋、弁などで必要に応
じて密閉できる構造とする。 本発明の方法では、一つの容器に固体炭酸の仕
込口、薬剤の仕込口および薬剤出口（これらを一
つの口で共用することもできる）を設けて加圧容
器と薬剤容器の両方の機能を持たせて一体化した
容器を用いることもできる。 本発明で使用する容器は、圧力調節装置、安全
弁、ブロー弁などの少なくとも一つを取りつける
られる構造とすることが好ましい。 珪酸塩系またはセメント系などの土類安定剤の
ように、薬剤と炭酸ガスとが反応して硬化時間が
短縮し、固結体の強度が高まるなど好ましい結果
が得られる場合は、炭酸ガスが薬剤に吸収され有
効利用できるよう直接に加圧すればよい。 薬剤と炭酸ガスとの接触を避けたい場合、また
は注入個所に炭酸ガスを入れたくない場合などに
は、たとえばゴム製、合成樹脂製などの気密性、
かつ、可撓性を有する膜を内装した容器を用い、
内装した膜で薬剤と炭酸ガスとを仕切ることによ
つて薬剤と炭酸ガスとの接触を防止し、また注入
個所に炭酸ガスが進入するのを防止することがで
きる。なお、内装する膜の大きさは容器内気相部
の増大に対応できるよう余裕を持たせる。 仕切構造をガス圧で移動するスライド方式、あ
るいはピストン方式とすることもできる。 本発明で使用する容器の耐圧は、所要の薬剤注
入圧力に対応できるものとする。 一般的には、注入圧力はできるだけ低い方が好
ましいが、あまりにも低いと注入できなくなつた
り、長時間を要し、能率が低下する。 たとえば、コンクリート構築物の補修を目的と
する各種薬剤の場合には通常、0.1〜20Kg／cm²−
Ｇ程度で、また地盤の安定化や止水などを目的と
する各種土質安定剤の場合は通常、１〜50Kg／cm²
−Ｇ程度でそれぞれ注入が行われており、これに
対応できるものであればよい。 本発明の場合、最大でも炭酸ガスの物理化学的
性質によつて決まる。 本発明で使用する容器の大きさは、目的に応じ
て選定することができ、特に限定されない。 例えば、コンクリート構築物の亀裂部に注入す
るような場合は、１個所あたりでは空隙容積が小
さく薬剤の注入量は少量であるので、容器の大き
さは0.01〜10、好ましくは、0.05〜５の容積
のものがよい。また、土質安定化のように注入孔
１本当り、数100〜数1000の薬剤を注入するよ
うな場合には、容器の大きさは10〜100程度と
するのがよい。 本発明で使用する容器の材質は、所要の耐圧が
得られるものを選択すればよい。たとえば、低圧
用にはゴムや合成樹脂を、高圧用には金属を使用
すればよい。なお、薬剤による腐食を受け難い耐
蝕性を有するものが好ましい。 本発明で用いられる容器の付属設備としては、
容器への薬液または固体炭酸の供給装置、薬剤の
温度調節装置、固体炭酸の気化速度を調節するた
めの温度調節の可能な加熱装置、容器内圧力を調
節するための圧力調節装置、容器を保全するため
の安全弁、ブロー弁、温度計、流量計などを挙げ
ることができる。 本発明で使用する固体炭酸は、通常市販されて
いるものを用いることができ、その形状は、容器
に入るものならどんな状態のものでもよい。 各種の液化ガスは耐圧容器に収容して取り扱う
必要があるのに対して、固体炭酸は常圧の状態で
簡便に取り扱うことができるので、本発明の方法
は施工現場での実施が容易であるという大きな利
点を有する。 固体炭酸の気化速度は、その仕込量に対する周
囲の温度や熱補給の度合いの影響を受け、容器内
圧力の上昇は緩慢である。 土質安定剤の注入の場合、その注入初期には、
注入管の周囲がボーリング水で乱されているため
に低圧力でも薬剤が浸透し易いが、浸透した薬剤
の硬化が進むにつれて抵抗が大きくなると共に、
時間の経過につれて注入する薬剤の粘度も上昇す
るので、注入圧を高める必要がある。本発明の場
合、注入開始時は容器内圧力が低く、時間の経過
とともに固体炭酸の気化量の増大につれて容器内
圧力が高まるので極めて好ましい。 注入初期から高い圧力を得たい場合は、小容量
の容器を用いるか、または、薬剤の仕込量を多く
して気相部容積を小さくすることによつて、また
固体炭酸の仕込量を多くするか、更に必要により
固体炭酸を加熱することによつて短時間内に圧力
を高めることができる。 固体炭酸の使用量は、薬剤の注入量や注入圧力
に応じて調節する。 例えば、容器内気相部の容積が１のとき、温
度15℃で容器内圧力を２Kg／cm²−Ｇに上昇させる
ために要する固体炭酸の量は約0.086molである。 或る注入個所に所定量の薬剤を注入した後、そ
の注入個所内で薬剤の浸透範囲を更に拡大させる
には、容器内の残圧ないし必要により固体炭酸を
補給して得られるガス圧で該注入個所を加圧し、
注入された内部の薬剤を更に押し込むとよい。 〔発明の効果〕 本発明の効果は次の通りである。 (1) 本発明の方法は、薬剤の浸透性に差のある複
数の注入個所に対して同時並行的に薬剤を注入
する場合に特に適する。 各注入個所ごとに本発明の方法で用いる注入
装置を取りつけ、薬剤の浸透性に応じてきめの
細い施工をすることができる。 (2) 容器内の固体炭酸の量を適宜補充調節するこ
とで複雑な操作を必要とせず、また固体炭酸自
体は常圧の状態で取り扱うことができて簡便で
省力化でき、施工現場での実施が容易である。 (3) 動力源を必要としないので、注入に長時間を
要するような場合など特に、省エネルギーの効
果が大きい。 (4) 注入した薬剤を、炭酸ガスで加圧することに
よつて、新たな薬剤の補給を要することなく、
注入した薬剤をより深く押し込むことができ、
薬剤の浸透範囲を更に拡大させることができ
る。 (5) 珪酸塩系またはセメント系などの土質安定剤
のように炭酸ガスと反応するような薬剤に対し
ては、薬剤の浸透範囲を拡大させるだけでな
く、薬剤の硬化時間の短縮やゲル強度増大の効
果を得ることができる。 〔実施例〕 次に、実施例によつて本発明を説明する。 実施例 １ 鉄筋コンクリート構造体の亀裂部にドリルで削
孔し、直径10mmの注入管を打ち込んだ。 注入管の周辺およびコンクリートの表面をエポ
キシ系樹脂接着剤で固めた。 次に、各注入個所に10Kg／cm²−Ｇの水圧を３時
間かけて、透水量を測定した。 その結果を表−１に示した。 供試体を乾燥した後、第１図に示すような注入
装置によつて、次の手順で薬剤注入を行つた。 表−１に示す各種薬剤各々900c.c.を容積１の
金属製耐圧容器に仕込み、各容器の薬剤出口を継
手を用いて各注入管に接続した。 次いで、薬剤と固体炭酸とが直接接触しないよ
う固体炭酸各20ｇを容積１のポリエチレン製の
袋に入れ、前記の耐圧容器内に挿入固定した。 固体炭酸が気化するにつれてポリエチレン製の
袋が膨張し、これによつて薬剤に接する気相部が
圧縮されて容器内圧力が上昇するにつれて薬剤は
供試体内部に注入された。注入圧が15Kg／cm²−Ｇ
を超えないよう圧力調節器によつて容器内圧を調
節した。 注入時間は、各注入個所とも１時間とした。 各注入個所に対する薬剤の注入量は、それぞれ
表−１に示す通りであつた。 注入処理終了後、１週間放置した後に処理前と
同様な条件で透水量を測定した。 その結果、表−１に示す如く透水量を大幅に低
減することができた。

【表】 実施例 ２ 10の鉄製モールドに川砂を充填し、圧密を行
つた。一方、JIS3号水ガラス200部と水240部との
混合溶液に硬化剤としてエチレンカーボネート20
部を添加して硬化時間３分の注入用薬剤を調製し
た。 第２図に示すように２個のポリエチレン製容器
（容量：１）の導圧口を連結して組み立てた注
入装置を使用し、第１の容器（薬剤容器）に上記
の薬剤１を、また第２の容器（加圧容器）に固
体炭酸0.35molをそれぞれ仕込み、容器内の圧力
が0.5Kg／cm²−Ｇを超えないようブロー弁で調節
しながら、薬剤400c.c.を注入した。 １日放置後の固結土の圧縮強度は、11Kg／cm²で
あつた。 同様な方法で薬剤を400c.c.注入した後、薬剤容
器を取り外し、加圧容器に固体炭酸0.086molを
補充して気化させ、注入管を通してモールド中に
通気した。１日放置後の固結土の圧縮強度は増大
し15Kg／cm²であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の一実施態様で薬剤と
固体炭酸とを同一の容器に仕込んだ例で、実施例
１で用いた注入装置を示す模式図である。第２図
は、本発明の方法の別の実施態様で薬剤と固体炭
酸とをそれぞれ別々の容器に仕込んだ例で、実施
例２で用いた注入装置を示す模式図である。 符号の説明；１……注入孔、２……注入管、３
……充填剤またはコーキング材、４，４−ａ，４
−ｂ……容器、５……薬剤、６……薬剤仕込口、
７……薬剤出口、８……固体炭酸、９……固体炭
酸仕込口、９−Ａ……固体炭酸受け、９−Ｂ……
仕切用内装膜、１０……導出口、１１−ａ，ｂ…
…継手、１２……圧力調節器、安全弁、ブロー弁
などの取りつけ用ノズル、１３……モールド、１
４……川砂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気密性を有する容器内で固体炭酸を気化さ
   せ、得られた圧力で、薬剤出口を有する気密性容
   器内の薬剤を加圧し、該容器から薬剤を押し出す
   ことを特徴とする薬剤の注入方法。