專利名稱：地基灌漿用化學漿液的制作方法
技術領域：
本發明涉及以爐渣為主成分，并在其中添加混合水玻璃或鋁酸鈉，而且根據需要還可以添加混合水泥和/或分散劑的懸濁型地基灌漿用化學漿液，特別是關于，在較低粘性的情況下，凝膠化時間雖長也能得到高強度，而且是固結強度長期間優良的懸濁型地基灌漿用化學漿液。
在水玻璃中加入水泥而成的水玻璃類懸濁水泥漿是已知的。為提高該類水泥漿的浸透性而將凝膠時間延長時卻使強度下降了，而且也不能得到長期固結強度。
作為調長凝膠化時間的水玻璃水泥漿，曾提出過使用低摩爾比的水玻璃的水泥-水玻璃水泥漿。
然而，就是在這種場合，凝膠化時間充其量也就是幾分鐘到10分鐘左右，這不僅不能得到充分的浸透效果，而且也不能達到水泥與水玻璃的充分混合，因而反應是不完全的，并且在地基中也得不到固結物的長期穩定性。
本發明的目的在于提供一種既保持長的凝膠化時間，又能得到高固結強度，并且即顯示其浸透性和長期耐久性，又改善了上述現有技術中存在的各缺點的懸濁型水泥漿。
為了解決上述問題，按照本發明的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，該漿液是由摩爾比為2.5以下的水玻璃和爐渣構成的，或由摩爾比為10以上的鋁酸鈉和爐渣構成的，還可以由水玻璃和鋁酸鈉和爐渣構成的。并且其特征還在于，根據需要，在上述各種地基灌漿用化學漿液中加入水泥和/或分散劑。
下面，具體地詳述一下本發明，本發明的化學漿液是以爐渣為主要成分，并具備下面的基本條件而構成的。
1.由爐渣和摩爾比為2.5以下的水玻璃構成的懸濁型地基灌漿用化學漿液。這里所說的水玻璃的摩爾比表示的是水玻璃中SiO2的摩爾濃度/Na2O的摩爾濃度的值。
2.由爐渣和摩爾比為10以上的鋁酸鈉構成的懸濁型地基灌漿用化學漿液。這里所說的鋁酸鈉溶液的摩爾比指的是鋁酸鈉溶液中的Na2O的摩爾濃度/Al2O3的摩爾濃度的值。
3.由爐渣、水玻璃和鋁酸鈉構成的，并滿足如下條件的懸濁型地基灌漿用化學漿液。
水玻璃中的SiO2的摩爾濃度/水玻璃中和鋁酸鈉中的合計量的Na2O的摩爾濃度的值為2.5以下。
4.上述1、2、3的類型中，根據需要，還可以添加混合水泥和/或分散劑而構成的懸濁型地基灌漿用化學漿液。
5.用于上述1、2、3、4中的爐渣或水泥最好分別是比表面積為8000cm2/g以上的微粒爐渣或微粒水泥而構成的懸濁型地基灌漿用化學漿液。
上述的水玻璃、爐渣和鋁酸鈉的使用量，按其種類的不同而變動，所以難以做統一的規定，但是，通常的適當用量范圍如下1.水玻璃水玻璃的使用量是，在1000g總混合液中，水玻璃中的SiO2的摩爾濃度為0.3-4.0摩爾，最好為0.4-2.0摩爾的量。
2.爐渣爐渣的使用量是在1000g總混合液中，為100-500g，最好為200-400g。
3.鋁酸鈉鋁酸鈉通常以液體形態使用。其使用量為1000g總混合液中，鋁酸鈉溶液中的Al2O3的摩爾濃度呈0.002-0.1摩爾，最好呈0.0025-0.08摩爾的量。
如果離開上述各用量范圍時，將使所得到的化學漿液的粘度上升，從而損害了浸透性，凝化時間出現的異常地快，或異常地慢，于是將產生只成為半固結狀態的現象，從而也將引起固結體的強度也非常差的現象，于是很容易招致穩定性欠缺的結果。
過去，如上所述，是以水泥作為主要材料，并使低摩爾比的水玻璃在其中起作用來延長凝膠化時間，但是，這樣做，其凝膠化時間充其量也只能是幾分鐘到10分鐘左右。這一點可以認為是水泥中的CaO部分多于水玻璃中的SiO2，因此，由于堿性作用而使SiO2處于易反應的狀態。
與此相反，在本發明中，可以認為爐渣的CaO部分與水泥相比是相當地少，因此由于堿性引起的SiO2的反應是緩慢的，所以需要長的凝膠化時間和緩慢地進行固結，從而也增加了固結強度。
另外，在上述的本發明的化學漿液中如果與水泥并用，那么還可以采用水泥本身的自固性。
另外，在本發明中，由于保持長時間的凝膠化時間，由于在漿液中混合的比例也可能產生一些沉淀物。為防止該沉淀，所以在本發明中與分散劑并用，從而可以獲得均一的固結體。
下面，通過實施例來具體地說明本發明，但是本發明并不只限于此。
1.使用的材料①爐渣、使用市售的高爐渣(商品名為エスメント)和將其粉碎成具有下面表1所示比表面積的爐渣。
表1燉爐渣比表面積(cm/2g)13,100(未粉碎25,50038,100411,300②鋁酸鈉使用下面表2所示組成的摩比各異的三種類型的鋁酸鈉溶液。
(本發明中使用鋁酸鉀溶液代替鋁酸鈉溶時也顯示出同樣的傾向。)
表2 ③水玻璃是使用摩爾比不同的表3所示所組成的水玻璃。
表3
④水泥高鋁水泥、波特蘭(硅酸鹽)水泥、礦渣水泥等的各種水泥均可使用，但是最通用的是微粉化了的比表面積為8500cm2/g的波特蘭(硅酸鹽)水泥。
⑤分散劑是使用商品名為マイチイ-150的產品2.實施配合和實施結果(1)水玻璃-爐渣類實施的水玻璃-爐渣類的配合及其凝膠化時間、漏斗粘度和水中養護-軸壓縮強度均示于表4之中。
表4
表4的實施編號1和2是摩爾比為3.18的3號水玻璃的使用例。從表4可見，該情況下，雖然凝膠化時間來得快，但是強度未得到強化。
實施編號3-12是本發明這樣的低摩爾比的水玻璃。從表4可見，當摩爾比為2.5以下時，其粘性急驟地下降，不僅凝膠化時間延長了，而且強度也好。
從表4還可見到，爐渣的粒子越細，凝膠化時間稍快些，那么強度就更加強化，尤其是，爐渣的比表面積為8000cm2/g以上時，其效果更加顯著。
(2)鋁酸鈉溶液-爐渣類鋁酸鈉溶液-爐渣類的配合及其凝膠化時間、漏斗粘度和水中的養護-軸壓縮強度均列于表5之中。
表5 表5的實施編號13、14是使用摩爾比5.87的堿度少的鋁酸鈉溶液的例子。從表5可見，在此情況下，凝膠化時間為1-2小時，是比較短的，漏斗粘度也1分鐘以上是大的，但其強度充其量也只是20Kgf/cm2以下。
表5的實施編號15-22是使用本發明中所用的鋁酸鈉溶液。從表5可見，在這種情況下，當摩爾比達到10以上時，凝膠化時間明顯地拉長，而粘度下降，但強度卻更加強化。
另外，從表5還可以見到，使爐渣的微粒再進一步微粒化時，將使凝膠化時間稍有縮短，粘度下降，但是強度卻更加強化了。特別是令爐渣的比表面積為8000cm2/g的情況下(實施編號為17、18、21、22)其效果尤為顯著。
(3)水玻璃-鋁酸鈉溶液-爐渣類水玻璃-鋁酸鈉溶液-爐渣類的配合以及其凝膠化時間、漏斗粘度和水中養護-軸壓縮強度均示于表6之中。
表6 在將高摩爾比的水玻璃(摩爾比為3.18)或低摩爾比的鋁酸鈉溶液(摩爾比為5.87)分別單獨地與爐渣混合的類型(實施編號1、2、13、14)中，所得結果均不好，與此相反，采用低摩爾比的水玻璃或高摩爾比的鋁酸鈉溶液時，所得的粘度、凝膠化時間和強度等的結果都好，這些結果示于表4和表5之中。
從表6所示可見，在并用摩爾比為2.49的低摩爾比的水玻璃和摩爾比為10.05的高摩爾比的鋁酸鈉溶液來與爐渣混合的實施編號27、28中，獲得了良好的結果，這是理所當然的事情。
然而，從表6可見，在并用高摩爾比的水玻璃(摩爾比為3.18、3號水玻璃)和低摩爾比的鋁酸鈉溶液(摩爾比5.87)來與爐渣混合的實施編號23-26當中，除實施編號23之外的實施編號24-26中所得結果均好。即，作為高摩爾比的水玻璃和低摩爾比的鋁酸鈉溶液，在將這兩者合并后與爐渣混合時，水玻璃中的SiO2的摩爾濃度對水玻璃和鋁酸鈉溶液中的Na2O之和的摩爾濃度之比約為2.5以上時(實施編號24、25、26)均可得到好結果，但是該比為2.5以上時(實施編號23)則將得到不好的結果。
因此在常規應用中所使用的高摩爾比的水玻璃、低摩爾比的鋁酸鈉溶液，在滿足上述條件的情況下合并使用來與爐渣混合時，將會得到良好的結果。
表6表明，在表6中使用的兩種爐渣，一種是比表面積為3100cm2/g的未粉碎的爐渣，一種是比表面積為8100cm2/g的微粉化的爐渣。微粉化了的實施編號26的比實施編號25的、實施編號28的比實施編號27的，其凝膠化時間都短幾分鐘，但是粘度都低，而強度都好。
(4)水泥和分散劑的使用以表5的實施編號17和表6的實施編號26作為試樣，并將它們中的爐渣的一部分用水泥置換，并在它們中加入分散劑，然后進行試驗，實施結果列入表7中。
表7 由表7可見，當爐渣的一部分用水泥置換時，粘度上升一些，凝膠化時間延長一些，但是強度卻稍有降低。因此，特別地，在希望凝膠化時間延長的情況下，該體系是有效果的。在凝膠化時間延長的場合，分散劑可防止混合物沉淀，通常可以保持均一的懸濁狀態，其結果是，固化物的強度也增強了。
因此本發明的效果是1.由爐渣和摩爾比2.5以下的水玻璃構成的一類和由爐渣與摩爾比為10以上的鋁酸鈉溶液構成的一類，分別在保持低粘度的同時，又能按所要求的長的凝膠化時間達到凝膠化，因此所做成的懸濁型水泥漿具有極好的浸透性。另外，不僅顯示了如此長的凝膠化時間，而還顯示出很強的強度，從而也可以期待做成一種耐久性優良的懸濁型水泥漿。
2.在由爐渣、水玻璃和鋁酸鈉溶液構成的一類中，水玻璃的摩爾比不一定是2.5以下，鋁酸鈉溶液的摩爾比不一定是10以上，而當水玻璃中的SiO2的摩爾濃度對水玻璃和鋁酸鈉溶液構成的混合液中的Na2O的摩爾濃度之比為2.5以下時，顯示出相應于上述1中比的效果。因此該場合下，可以使用通用的JIS 3號水玻璃或低摩爾比的鋁酸鈉溶液。
3.在上述的1、2的類型中，將一部分爐渣置換成水泥也可以延長凝膠化時間。
4.在上述1、2、3的類型中，通過添加分散劑，就可以在具有長時間的凝膠化的同時來制得幾乎沒有沉降的均質固結體，而且強度也很好。
5.所用的爐渣或水泥的粒子越是微細、就越是顯示出低粘度，快的凝膠化時間和良好的強度。尤其是，比表面積為8000cm2/g以上時，其效果更顯著。
權利要求
1.一種由摩爾比為2.5以下的水玻璃和爐渣構成的懸濁型地基灌漿用化學漿液，這里所說的水玻璃的摩爾比是表示SiO2的摩爾濃度/Na2O的摩爾濃度。
2.按照權利要求1所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求1的地基灌漿用化學漿液中，還添加水泥和/或分散劑。
3.按照權利要求1所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求1的爐渣是比表面積為8000cm2/g以上的微粒狀爐渣。
4.按照權利要求2所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求2的水泥是具有8000cm2/g比表面積的微粒狀水泥。
5.一種由摩爾比為10以上的鋁酸鈉和爐渣構成的懸濁型地基灌漿用化學漿液，其中所說的鋁酸鈉的摩爾比是表示Na2O的摩爾濃度/Al2O3的摩爾濃度。
6.按照權利要求5所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，在權利要求5的地基灌漿用化學漿液中，還添加水泥和/或分散劑。
7.按照權利要求5所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求5的爐渣是具有8000cm2/g以上的比表面積的微粒狀爐渣。
8.按照權利要求6所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求6的水泥是比表面積為8000cm2/g以上的微粒狀的水泥。
9.一種由水玻璃、鋁酸鈉和爐渣構成的，和滿足下面條件的懸濁型地基灌漿用化學漿液，水玻璃中的SiO2的摩爾濃度/水玻璃和鋁酸鈉中的Na2O的摩爾濃度的值為2.5以下。
10.按照權利要求9所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求9的地基灌漿用化學漿液中，還添加水泥和/或分散劑。
11.按照權利要求9所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求9的爐渣是具有8000cm2/g以上比表面積的微粒狀爐渣。
12.按照權利要求10所說的地基灌漿用化學漿液，其特征在于，權利要求10中的水泥是具有8000cm2/g的比表面積的微粒狀的水泥。
全文摘要
本發明涉及的是以爐渣為主成分的懸濁型地基灌漿用化學漿液，該漿液在較低粘度和長凝膠化時間下也能獲得高強度，從而可以得到長期固化強度優良的地基灌漿用化學漿液。該漿液是由爐渣、和摩爾比為2.5以下的水玻璃構成的。其中還可以添加水泥和/或分散劑。上述爐渣和水泥是具有8000cm另外，本發明可以由爐渣和摩爾比為10以上的鋁酸鈉構成。另外，本發明還可以由爐渣、水玻璃和鋁酸鈉構成。上述的爐渣或水泥都是比表面積為8000cm
文檔編號C04B28/26GK1106878SQ9411934
公開日1995年8月16日 申請日期1994年10月20日 優先權日1993年10月20日
發明者柏原健二 申請人:強化土工程株式會社