专利名称：地基灌浆用化学浆液的制作方法
技术领域：
本发明涉及以炉渣为主成分，并在其中添加混合水玻璃或铝酸钠，而且根据需要还可以添加混合水泥和/或分散剂的悬浊型地基灌浆用化学浆液，特别是关于，在较低粘性的情况下，凝胶化时间虽长也能得到高强度，而且是固结强度长期间优良的悬浊型地基灌浆用化学浆液。
在水玻璃中加入水泥而成的水玻璃类悬浊水泥浆是已知的。为提高该类水泥浆的浸透性而将凝胶时间延长时却使强度下降了，而且也不能得到长期固结强度。
作为调长凝胶化时间的水玻璃水泥浆，曾提出过使用低摩尔比的水玻璃的水泥—水玻璃水泥浆。
然而，就是在这种场合，凝胶化时间充其量也就是几分钟到10分钟左右，这不仅不能得到充分的浸透效果，而且也不能达到水泥与水玻璃的充分混合，因而反应是不完全的，并且在地基中也得不到固结物的长期稳定性。
本发明的目的在于提供一种既保持长的凝胶化时间，又能得到高固结强度，并且即显示其浸透性和长期耐久性，又改善了上述现有技术中存在的各缺点的悬浊型水泥浆。
为了解决上述问题，按照本发明的地基灌浆用化学浆液，其特征在于，该浆液是由摩尔比为2.5以下的水玻璃和炉渣构成的，或由摩尔比为10以上的铝酸钠和炉渣构成的，还可以由水玻璃和铝酸钠和炉渣构成的。并且其特征还在于，根据需要，在上述各种地基灌浆用化学浆液中加入水泥和/或分散剂。
下面，具体地详述一下本发明，本发明的化学浆液是以炉渣为主要成分，并具备下面的基本条件而构成的。1.由炉渣和摩尔比为2.5以下的水玻璃构成的悬浊型地基灌浆用化学浆液。这里所说的水玻璃的摩尔比表示的是水玻璃中SiO2的摩尔浓度/Na2O的摩尔浓度的值。2.由炉渣和摩尔比为10以上的铝酸钠构成的悬浊型地基灌浆用化学浆液。这里所说的铝酸钠溶液的摩尔比指的是铝酸钠溶液中的Na2O的摩尔浓度/Al2O3的摩尔浓度的值。3.由炉渣、水玻璃和铝酸钠构成的，并满足如下条件的悬浊型地基灌浆用化学浆液。
水玻璃中的SiO2的摩尔浓度/水玻璃中和铝酸钠中的合计量的Na2O的摩尔浓度的值为2.5以下。4.上述1、2、3的类型中，根据需要，还可以添加混合水泥和/或分散剂而构成的悬浊型地基灌浆用化学浆液。5.用于上述1、2、3、4中的炉渣或水泥最好分别是比表面积为8000cm2/g以上的微粒炉渣或微粒水泥而构成的悬浊型地基灌浆用化学浆液。
上述的水玻璃、炉渣和铝酸钠的使用量，按其种类的不同而变动，所以难以做统一的规定，但是，通常的适当用量范围如下1.水玻璃水玻璃的使用量是，在1000g总混合液中，水玻璃中的SiO2的摩尔浓度为0.3-4.0摩尔，最好为0.4-2.0摩尔的量。2.炉渣炉渣的使用量是在1000g总混合液中，为100-500g，最好为200-400g。3.铝酸钠铝酸钠通常以液体形态使用。其使用量为1000g总混合液中，铝酸钠溶液中的Al2O3的摩尔浓度呈0.002-0.1摩尔，最好呈0.0025-0.08摩尔的量。
如果离开上述各用量范围时，将使所得到的化学浆液的粘度上升，从而损害了浸透性，凝化时间出现的异常地快，或异常地慢，于是将产生只成为半固结状态的现象，从而也将引起固结体的强度也非常差的现象，于是很容易招致稳定性欠缺的结果。
过去，如上所述，是以水泥作为主要材料，并使低摩尔比的水玻璃在其中起作用来延长凝胶化时间，但是，这样做，其凝胶化时间充其量也只能是几分钟到10分钟左右。这一点可以认为是水泥中的CaO部分多于水玻璃中的SiO2，因此，由于碱性作用而使SiO2处于易反应的状态。
与此相反，在本发明中，可以认为炉渣的CaO部分与水泥相比是相当地少，因此由于碱性引起的SiO2的反应是缓慢的，所以需要长的凝胶化时间和缓慢地进行固结，从而也增加了固结强度。
另外，在上述的本发明的化学浆液中如果与水泥并用，那么还可以采用水泥本身的自固性。
另外，在本发明中，由于保持长时间的凝胶化时间，由于在浆液中混合的比例也可能产生一些沉淀物。为防止该沉淀，所以在本发明中与分散剂并用，从而可以获得均一的固结体。
下面，通过实施例来具体地说明本发明，但是本发明并不只限于此。1.使用的材料①炉渣使用市售的高炉渣(商品名为エスソント)和将其粉碎成具有下面表1所示比表面积的炉渣。
表1炉渣比表面积(cm2/g)1 3,100(未粉碎)2 5,5003 8,1004 11,300②铝酸钠使用下面表2所示组成的摩比各异的三种类型的铝酸钠溶液。(本发明中使用铝酸钾溶液代替铝酸钠溶时也显示出同样的倾向。)
表2
水玻璃是使用摩尔比不同的表3所示所组成的水玻璃。
表3
④水泥高铝水泥、波特兰(硅酸盐)水泥、矿渣水泥等的各种水泥均可使用，但是最通用的是微粉化了的比表面积为8500cm2/g的波特兰(硅酸盐)水泥。
⑤分散剂是使用商品名为マイチイ-150的产品2.实施配合和实施结果(1)水玻璃—炉渣类实施的水玻璃—炉渣类的配合及其凝胶化时间、漏斗粘度和水中养护—轴压缩强度均示于表4之中。
表4
<p>表4的实施编号1和2是摩尔比为3.18的3号水玻璃的使用例。从表4可见，该情况下，虽然凝胶化时间来得快，但是强度未得到强化。
实施编号3-12是本发明这样的低摩尔比的水玻璃。从表4可见，当摩尔比为2.5以下时，其粘性急骤地下降，不仅凝胶化时间延长了，而且强度也好。
从表4还可见到，炉渣的粒子越细，凝胶化时间稍快些，那么强度就更加强化，尤其是，炉渣的比表面积为8000cm2/g以上时，其效果更加显著。
(2)铝酸钠溶液—炉渣类铝酸钠溶液—炉渣类的配合及其凝胶化时间、漏斗粘度和水中的养护—轴压缩强度均列于表5之中。
表5
(温度20±1℃)表5的实施编号13、14是使用摩尔比5.87的碱度少的铝酸钠溶液的例子。从表5可见，在此情况下，凝胶化时间为1-2小时，是比较短的，漏斗粘度也1分钟以上是大的，但其强度充其量也只是20Kgf/cm2以下。
表5的实施编号15-22是使用本发明中所用的铝酸钠溶液。从表5可见，在这种情况下，当摩尔比达到10以上时，凝胶化时间明显地拉长，而粘度下降，但强度却更加强化。
另外，从表5还可以见到，使炉渣的微粒再进一步微粒化时，将使凝胶化时间稍有缩短，粘度下降，但是强度却更加强化了。特别是令炉渣的比表面积为8000cm2/g的情况下(实施编号为17、18、21、22)其效果尤为显著。
(3)水玻璃—铝酸钠溶液—炉渣类水玻璃—铝酸钠溶液—炉渣类的配合以及其凝胶化时间、漏斗粘度和水中养护—轴压缩强度均示于表6之中。
表6
>(温度20±1℃)在将高摩尔比的水玻璃(摩尔比为3.18)或低摩尔比的铝酸钠溶液(摩尔比为5.87)分别单独地与炉渣混合的类型(实施编号1、2、13、14)中，所得结果均不好，与此相反，采用低摩尔比的水玻璃或高摩尔比的铝酸钠溶液时，所得的粘度、凝胶化时间和强度等的结果都好，这些结果示于表4和表5之中。
从表6所示可见，在并用摩尔比为2.49的低摩尔比的水玻璃和摩尔比为10.05的高摩尔比的铝酸钠溶液来与炉渣混合的实施编号27、28中，获得了良好的结果，这是理所当然的事情。
然而，从表6可见，在并用高摩尔比的水玻璃(摩尔比为3.18、3号水玻璃)和低摩尔比的铝酸钠溶液(摩尔比5.87)来与炉渣混合的实施编号23-26当中，除实施编号23之外的实施编号24-26中所得结果均好。即，作为高摩尔比的水玻璃和低摩尔比的铝酸钠溶液，在将这两者合并后与炉渣混合时，水玻璃中的SiO2的摩尔浓度对水玻璃和铝酸钠溶液中的Na2O之和的摩尔浓度之比约为2.5以下时(实施编号24、25、26)均可得到好结果，但是该比为2.5以上时(实施编号23)则将得到不好的结果。
因此在常规应用中所使用的高摩尔比的水玻璃、低摩尔比的铝酸钠溶液，在满足上述条件的情况下合并使用来与炉渣混合时，将会得到良好的结果。
表6表明，在表6中使用的两种炉渣，一种是比表面积为3100cm2/g的未粉碎的炉渣，一种是比表面积为8100cm2/g的微粉化的炉渣。微粉化了的实施编号26的比实施编号25的、实施编号28的比实施编号27的，其凝胶化时间都短几分钟，但是粘度都低，而强度都好。
(4)水泥和分散剂的使用以表5的实施编号17和表6的实施编号26作为试样，并将它们中的炉渣的一部分用水泥置换，并在它们中加入分散剂，然后进行试验，实施结果列入表7中。
表7
(温度20±1℃)由表7可见，当炉渣的一部分用水泥置换时，粘度上升一些，凝胶化时间延长一些，但是强度却稍有降低。因此，特别地，在希望凝胶化时间延长的情况下，该体系是有效果的。在凝胶化时间延长的场合，分散剂可防止混合物沉淀，通常可以保持均一的悬浊状态，其结果是，固化物的强度也增强了。
因此本发明的效果是1.由炉渣和摩尔比2.5以下的水玻璃构成的一类和由炉渣与摩尔比为10以上的铝酸钠溶液构成的一类，分别在保持低粘度的同时，又能按所要求的长的凝胶化时间达到凝胶化，因此所做成的悬浊型水泥浆具有极好的浸透性。另外，不仅显示了如此长的凝胶化时间，而还显示出很强的强度，从而也可以期待做成一种耐久性优良的悬浊型水泥浆。
2.在由炉渣、水玻璃和铝酸钠溶液构成的一类中，水玻璃的摩尔比不一定是2.5以下，铝酸钠溶液的摩尔比不一定是10以上，而当水玻璃中的SiO2的摩尔浓度对水玻璃和铝酸钠溶液构成的混合液中的Na2O的摩尔浓度之比为2.5以下时，显示出相应于上述1中比的效果。因此该场合下，可以使用通用的JIS3号水玻璃或低摩尔比的铝酸钠溶液。
3.在上述的1、2的类型中，将一部分炉渣置换成水泥也可以延长凝胶化时间。
4.在上述1、2、3的类型中，通过添加分散剂，就可以在具有长时间的凝胶化的同时来制得几乎没有沉降的均质固结体，而且强度也很好。
5.所用的炉渣或水泥的粒子越是微细、就越是显示出低粘度，快的凝胶化时间和良好的强度。尤其是，比表面积为8000cm2/g以上时，其效果更显著。
权利要求
1.一种由摩尔比为10以上的铝酸钠和比表面积为8000m2/g以上的炉渣构成的悬浊型地基灌浆用化学浆液，其中所说的铝酸钠的摩尔比是表示Na2O的摩尔浓度/Al2O3的摩尔浓度。
2.按照权利要求1所说的地基灌浆用化学浆液，其中在所述的地基灌浆用化学浆液中还添加水泥和/或分散剂。
3.按照权利要求1所说的地基灌浆用化学浆液，其中所述铝酸钠和炉渣的用量为在1000g总混合液中有0.002-0.1摩尔的铝酸钠和100-500g的炉渣。
全文摘要
本发明涉及的是以炉渣为主成分的悬浊型地基灌浆用化学浆液,该浆液在较低粘度和长凝胶化时间下也能获得高强度,从而可以得到长期固化强度优良的地基灌浆用化学浆液。该浆液是由炉渣、和摩尔比为2.5以下的水玻璃构成的。其中还可以添加水泥和/或分散剂。上述炉渣和水泥是具有8000cm
文档编号C09K103/00GK1248556SQ99120219
公开日2000年3月29日 申请日期1999年9月17日 优先权日1993年10月20日
发明者柏原健二 申请人:强化土工程株式会社