JP2000054794A - 空洞部の充填工法およびこれに用いる注入材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】化学的に安定しており、耐久性があり、しかも
安価で容易に入手可能な可塑化材を用いて、限定注入や
流水下でも空洞の充填が確実に行える空洞部の充填工法
およびこれに用いる注入材料を提供する。 【解決手段】セメント、ベントナイト及び水又はセメン
ト、ベントナイト、水及び気泡を含有し、ＪＩＳ Ｒ５
２０１に定められた試験でフロー値が１４０ｍｍから２
００ｍｍの注入材料を空洞部に充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空洞部の充填工法
およびこれに用いる注入材料に係り、特にセメント、ベ
ントナイト及び水、又は、セメント、ベントナイト、水
及び気泡を含有してなる注入材料の最適設計とその使用
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、既設トンネルにおいては、建設
時の余掘や供用後の地下水の影響等の理由により、トン
ネル覆工背面部に空洞部が発生することがある。このよ
うな空洞部は、非破壊検査等の技術によりさまざまな個
所で確認されている。

【０００３】この空洞部の存在は、トンネルの構造安定
上問題でありトンネル変状の要因になっていることから
補修を行う必要がある。

【０００４】このようなトンネルの補修は、トンネル空
洞部に注入材料を充填することによりおこなわれてい
る。そして、この充填される注入材料として、セメント
ミルクやセメントエアミルクといったセメント系注入材
料が知られている。この従来の工法は、固化前のセメン
ト系注入材料を空洞部に注入し該注入材料を空洞部内で
固化させて、空洞部に固化体を形成するものである。

【０００５】しかしながら、注入材料が充填されるべき
空洞部に地下水や流水がある場合には、注入材料が希釈
されたり、注入材料が空洞部から逸脱してしまうといっ
た事態が発生し、注入材料を空洞部に限定的に注入でき
ない等の問題がある。

【０００６】また、坑壁面に空洞部に通じるクラックや
ピンホール等の間隙があると、漏洩したセメントミルク
は、その部分よりトンネル内部へ漏れ出てくるため、通
行する車両にその逸脱したセメントミルクが振り掛か
り、車両の汚染や、車両の運転の阻害等を引き起こすと
いった問題が発生する。

【０００７】このような注入材料の周辺への逸脱を防止
するため、注入材料がゲル化して地下水や流水に希釈さ
れることなく、その形状付与性により周囲に逸脱が生じ
にくい性状の凝集体となること、即ち、可塑性を備えた
凝集体となることが求められており、この性状を付与す
るため、セメントミルクやセメントエアミルク等に水ガ
ラス系薬液又はアルミニウム塩類を添加して、注入材料
に可塑性を付与する技術が用いられることがある。

【０００８】この場合、可塑性が優れていると、水中に
注入材料を注入したとき、注入材料は水中でも懸濁せず
良好に水中に注入材を充填することができる。この性質
は可塑性を備えている注入材料であれば、当然に備えて
いる性質ではあるが、水中に注入材を充填することの重
要性に鑑みて、本出願では、この性質を「水中不分離理
性」ということとする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た水ガラス系薬液材料は、地下水や流水等の水によって
水ガラスの未反応のナトリウムイオンが溶出する溶脱現
象を生じることが知られており、耐久性に問題がある
他、高アルカリ性によって地下水が汚染されるおそれが
あり、汚染防止に十分な対策を講じる必要がある。

【００１０】また、アルミニウム塩類材料は、高価であ
るので、これを添加した注入材料が高価なものとなりコ
ストが増す他、未反応陰イオンが溶出する溶脱現象を生
じることが知られており、耐久性に問題がある他、陰イ
オンによって地下水が汚染されるおそれがあり、汚染防
止に十分な対策を講じる必要がある。

【００１１】そこで従来から、化学的に安定しており、
耐久性に優れ、しかも安価で容易に入手可能な材料を用
いて、限定注入や地下水、流水下でも空洞充填を確実に
行うことができ、しかも注入した材料が坑壁のクラック
やピンホールから漏れ出てこない空洞部の充填工法およ
びこれに用いる注入材料が望まれていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく種々検討を重ねた結果、可塑性注入材料を適
用し、且つこの可塑性注入材料のフロー値をコントロー
ルすることにより、注入材料が坑壁の隙間から漏洩せ
ず、しかも注入材料が確実に充填部を隙間なく充填でき
ることを見出し、本工法の実用化を達成した。

【００１３】本発明者は、前記可塑性注入材料のフロー
値をコントロールするに際して水ガラス系薬液やアルミ
ニウム塩類を用いることなく、化学的に安定した無機系
材料を使用して、セメントミルクやセメントエアミルク
の流動性を抑制し、可塑性を備えるものにできる方法を
鋭意検討した結果、ベントナイトを水で十分撹拌して調
製したベントナイトミルク中の膨潤したベントナイトが
陽イオンの作用で凝集されることに着目し、ベントナイ
ト凝集のための陽イオンとしてセメントミルク中のカル
シウムイオンを使用することが最適であることを見出し
た。また、本発明者は、セメントミルクとベントナイト
ミルクとを混和する際に水中不分離性混和剤を混和する
ことによっても水中不分離性を高めた凝集体を作ること
ができることを見出した。

【００１４】セメントミルク又はセメントエアミルクが
単液であるとき、これらのミルクは高い流動性を示す
が、本課題であるフロー値をコントロールした可塑状態
にはできない。本発明者は、このセメントミルク又はセ
メントエアミルクにベントナイトミルクを混合すると、
セメントミルク又はセメントエアミルク中のカルシウム
イオンによるベントナイトの凝集力により、強い凝集体
を作ることができ、又フロー値をコントロールした可塑
状態の注入材料に変質させることができ、この混合物を
注入材料として注入することにより上記課題を解決する
ことができることを見出した。

【００１５】また、強度を高めるため、ベントナイトに
対するセメントミルク又はセメントエアミルクの配合量
を多くした結果、所定の可塑状態にいたらない注入材料
であっても、水中不分離性混和剤を混和することによ
り、注入材料の可塑性及び水中不分離性を高めた凝集体
を作ることができることを見出し本発明を完成するに至
った。

【００１６】上記課題解決の手段である本発明は、化学
的に安定しており、天然鉱物であるベントナイトと水と
でベントナイトが膨潤した状態のベントナイトミルクを
調製し、この膨潤ベントナイトをセメントミルク又はセ
メントエアミルクの可塑化助材として用いることを基本
とする。

【００１７】即ち、本発明では、セメントミルク又はセ
メントエアミルクとベントナイトミルクとを別々に調製
し、この調製した二種類のミルクを空洞部に注入する直
前に混合合流させ、膨潤ベントナイトの凝集力によりセ
メントミルク又はセメントエアミルクのフロー値を所定
の値にコントロールされた可塑状態に変質させ、その可
塑性材料を空洞部に充填するものである。又、必要に応
じて水中不分離性混和剤を前記セメントミルク、又はセ
メントエアミルク、又はベントナイトミルクに混和し
て、水中分離性混和剤が混和された可塑性材料を空洞部
に充填するものである。

【００１８】本出願において、請求項１に記載の発明
は、セメント、ベントナイト及び水又はセメント、ベン
トナイト、水及び気泡を含有し、ＪＩＳ Ｒ５２０１に
定められた試験でフロー値が１４０ｍｍから２００ｍｍ
の注入材料を空洞部に充填する空洞部の充填工法であ
る。

【００１９】注入材料のフロー値が１４０ｍｍ未満であ
ると、凝集力が強すぎるため、注入材料としては流動不
足で、空洞部に充填した場合、充填部に未充填部（空洞
部）を残してしまう可能性がある。また、フロー値が２
００ｍｍを超えると、逆に凝集力が弱すぎ、注入材料が
流水や地下水で洗われ、分離する可能性があり、また坑
壁のクラックやピンホールから注入材料が逸脱する可能
性がある。従って、請求項１に記載の空洞部の充填工法
によれば、空洞部に未充填部が残ることなく、また注入
材料が分離したり逸脱することなく確実に注入材料を充
填することができる。

【００２０】また、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の空洞部の充填工法において、注入材料の容
積に対する気泡の混入量が６０％以下としたものであ
る。

【００２１】注入材料の容積に対する気泡混入量が６０
％を超えると、気泡混入量が多くなる結果、セメント及
びベントナイトの使用量が少なくなり、注入材料の可塑
性及び注入材料の硬化体の強度発現が難しくなる。この
ため、請求項２に記載の発明によれば、必要とされる注
入材料の可塑性、及び注入材料の強度を十分に得ること
ができる。

【００２２】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１又は請求項２に記載の空洞部の充填工法において、セ
メントと水とを混合したセメントミルク、又はこのセメ
ントミルクに気泡を混入したセメントエアミルクと、ベ
ントナイトと水とを混合したベントナイトミルクをそれ
ぞれ作液し、前記セメントミルク又はセメントエアミル
クと前記ベントナイトミルクとを混合して注入材料を調
製し、この注入材料を空洞部へ充填する請求項１又は請
求項２に記載の空洞部の充填工法である。

【００２３】空洞部にセメントミルク又はセメントエア
ミルクとベントナイトミルクをそれぞれ別々に注入して
も、空洞内では各ミルクが良好な状態で混合されず、所
望のフロー値の注入材料が得られない。このため、空洞
部に注入する前にセメントミルク又はセメントエアミル
クとベントナイトミルクとが混合されて、注入材料とし
て調製される必要がある。しかるに、請求項３に記載の
発明によれば、予め調製したセメントミルク又はセメン
トエアミルクとベントナイトミルクとを混合して注入材
料を調製するものとしているので、容易に混合でき、可
塑性が速やかに発現する。

【００２４】従って、請求項３に記載の発明によれば、
空洞部に注入材料を充填する前にセメントミルク又はセ
メントエアミルクとベントナイトミルクとを混合して注
入材料を調製し、この注入材料を空洞部へ充填するの
で、注入材料が十分混練調製された状態で空洞部に充填
され、また、充填された注入材料は、空洞充填に最適な
可塑性を備えた状態で空洞部に充填され、空洞部に空隙
が発生したり逸脱が生じることはない。

【００２５】そして、請求項４に記載の発明は、請求項
３に記載の空洞部の充填工法において、注入材料のセメ
ントミルク又はセメントエアミルクとベントナイトミル
クとの混合の比が、１：１から１：２. ５の範囲である
空洞部の充填工法である。

【００２６】セメントミルク又はセメントエアミルクと
ベントナイトミルクとを混合した注入材料において、ベ
ントナイトミルクの混合比率を高めると、混合物の凝集
がより強くなり、フロー値が小さくなり、逆にセメント
ミルク又はセメントエアミルクの混合比率を高めると、
フロー値が大きくなる。よって、上記１４０ｍｍから２
００ｍｍの範囲のフロー値を確保するため、セメントミ
ルク又はセメントエアミルクとベントナイトミルクとの
混合割合は、１：１から１：２. ５の範囲が好適であ
る。従って、請求項４に記載の空洞部の充填工法によれ
ば、空洞を充填するのに好適な可塑性を備えた注入材料
を得ることができ、空洞部を確実且つ容易に空洞部を充
填することができる。

【００２７】請求項５に記載の発明は、請求項１、請求
項２、及び請求項３のいずれかに記載の空洞部の充填工
法注入材料に水中不分離性混和剤が混和されていること
を特徴とする空洞部の充填工法である。

【００２８】また、請求項６に記載の発明は、セメン
ト、ベントナイト及び水又はセメント、ベントナイト、
水及び気泡を含有し、ＪＩＳ Ｒ５２０１に定められた
試験法によるフロー値が１４０ｍｍから２００ｍｍであ
る注入材料である。

【００２９】また、請求項７に記載の発明は、請求項６
に記載の注入材料の容積に対する気泡の混入量が６０％
以下である注入材料である。

【００３０】請求項８に記載の発明は、請求項６又は請
求項７に記載の注入材料が、セメントと水とを混合した
セメントミルク又はこのセメントミルクに気泡を混入し
たセメントエアミルクと、ベントナイトと水とを混合し
たベントナイトミルクとを１：１から１：２．５の範囲
で混合したものである注入材料である。

【００３１】請求項９に記載の発明は、請求項６又は請
求項７に記載の注入材料に水中不分離性混和剤が混和さ
れていることを特徴とする注入材料である。

【００３２】本発明において、注入材料の原料であるベ
ントナイトミルクに使用するベントナイトとしては、よ
り膨潤力の大きなものが良好である。大きい膨潤力のベ
ントナイトを使用するとベントナイト使用量が低減で
き、注入材料の軽量化、サイロ等のベントナイト備蓄設
備の小型化、ハンドリング等の面で良好となる。

【００３３】

【発明実施の形態】以下、本発明に係る空洞部の充填工
法の実施の形態について説明する。

【００３４】本実施の形態に係る空洞部充填工法では、
まずＡ液として、セメントミルク（セメントと水とを混
合する。必要により水中分離性混和剤など各種混合材料
を配合する。以下同じ。）又はセメントエアミルク（セ
メントと水と気泡とを混合する。必要により水中分離性
混和剤など各種混和剤料を配合する。以下同じ）が調製
される。また、これとは別にＢ液としてベントナイトミ
ルク（ベントナイトと水とを混合する。必要により水中
分離性混和剤など各種混和剤を配合する。以下同じ。）
が調製される。

【００３５】次に、Ａ液とＢ液とを空洞部へ注入する直
前に混合する。このとき、注入材料のフロー値を１４０
ｍｍから２００ｍｍにコントロールするために、Ａ液と
Ｂ液との混合割合を１：１〜１〜２. ５の範囲内とす
る。そして、このＡ液とＢ液との混合物を注入材料とし
て、空洞部に注入するものである。

【００３６】このＡ液とＢ液とは、図１に示すように、
Ｙ字状の分岐管１０の枝管１１，１２から圧入され、分
岐管１０の合流管１３の先端に設けられたスタティック
ミキサ、あるいは管路ミキサーと称される混合器２０に
より混合される。なお、混合器２０は筒状部材で、その
内側に圧入されたＡ液及びＢ液をその圧送過程で混合す
る混合翼２１が形成されてなるものである。そして、混
合され所定のフロー値となった注入材料が空洞部に注入
される。

【００３７】Ａ液の調製に用いるセメントは、普通、早
強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種
ポルトランドセメント、前記ポルトランドセメントの少
なくとも１種と高炉スラグ、フライアッシュなどの少な
くとも１種とが混合された混合セメント、ジェットセメ
ント、アルミナセメントなどの特殊セメント、及びセメ
ント系固化材から選ぶことができる。

【００３８】Ａ液は、必要に応じて起泡剤を発泡処理し
た気泡、又は金属アルミニウム粉末などの発泡剤によっ
て発泡した気泡を混入したセメントエアミルクとしても
よい。気泡の混入量は注入材料の全体量の６０容量％以
下が好ましく、気泡量に応じて密度０．６ｇ／ｃｍ³〜
１．２ｇ／ｃｍ³ 程度の任意の密度設定が可能である。
密度を０．６ｇ／ｃｍ³ 程度以下にするため、気泡を６
０％を超えて混入すると、気泡混入量が多すぎる結果、
セメント及びベントナイトの使用量が過小となり、注入
材料の可塑性が不良で且つ注入材料硬化体の強度発現が
難しくなる。

【００３９】Ａ液のセメントミルク、又はセメントエア
ミルクには必要に応じて、減水剤などの混和剤を添加し
てもよい。また、Ａ液のセメントミルク又はセメントエ
アミルクに材料分離の可能性がある場合、材料分離防止
を目的として、Ａ液にも少量のベントナイトを必要に応
じて添加するようにしてもよい。

【００４０】空洞部充填領域に水が存在する場合には、
Ａ液又はＢ液に水中不分離性混和剤を混和することが有
効である。混和剤はセルロース系、アクリル系いずれで
もよく、又混和剤の混和率は、混合に供されたセメント
ミルク、又はセメントエアミルク、およびベントナイト
ミルクの各水量の合量に対して、０．１〜３．０重量％
であることが好ましい。０．１重量％未満では不分離効
果が小さく、３．０重量％を越えると強度に悪影響を与
えるからである。

【００４１】Ｂ液に用いるベントナイトの品位は特に制
限されないが、膨潤力の低いベントナイトであると、ベ
ントナイトの添加量を増加させる必要があり、また、材
料分離が生じやすくなるので、好ましくない。また、注
入材料の軽量化が必要な場合、ベントナイトの使用量を
少なくする必要があり、その目的においても、より膨潤
力の高いベントナイトの使用が好適である。

【００４２】調製された注入材料のフロー値はＪＩＳ
Ｒ５２０１に定められた試験でのフロー値が１４０ｍｍ
から２００ｍｍであることが好ましい。注入材料のフロ
ー値が１４０ｍｍ未満であると、凝集力が強すぎるた
め、注入材料としては流動不足で、空洞部に充填した場
合、充填部に未充填部（空洞部）を残してしまう可能性
がある。また、フロー値が２００ｍｍを超えると、逆に
凝集力が弱すぎ、注入材料が流水や地下水で洗われ、分
離する可能性があり、また坑壁のクラックやピンホール
から注入材料が逸脱する可能性がある。

【００４３】なお、Ａ液のセメントミルクの材料分離抵
抗性を高めるためには、均一なセメントミルクの調製可
能な範囲（減水剤等を利用する場合を含めて、セメン
ト：水＝１：０．３〜１：１程度）でＡ液の水をできる
だけ少なくすべきであり、また、Ａ液とＢ液を混合した
注入材料の可塑性を十分に発揮させるには、Ｂ液のベン
トナイトミルクをより均一に分散させる必要があり、そ
のためには、Ｂ液の水量をより多くする必要がある。即
ち、全水量を一定とする場合、均一混合性能の低下しな
い範囲で、Ａ液の水量を極力少なく、Ｂ液の水量を極力
多くする配合が好適である。

【００４４】

【実施例】以下、本発明に係る空洞部の充填工法を実施
例によりさらに詳細に説明する。ただし、この実施の形
態は、本発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に
説明するもので、特に指定のない限り、本発明の内容を
限定するものではない。以下の各実施例において、注入
材料の調製方法、試験材料、及び試験方法は次の通りで
ある。

【００４５】（調製方法）Ａ液は、セメント系固化材と
水とをハンドミキサーで２分間混練して調製した。気泡
を混入する場合は、さらに、所定の混入量となるように
気泡（起泡剤を水で２５倍希釈後、２５倍発泡させたも
の）を混入し、ミキサーで３０秒混合し作液した。Ｂ液
は、ベントナイトと水とを往復攪拌ミキサーで５分間混
練した。Ａ液とＢ液とは、ハンドミキサーで１０〜１５
秒程度混合して注入材料を調製した。

【００４６】（試験材料）試験に使用した材料は以下の
通りである。 セメント：住友大阪セメント（株）製セメント系固化材 「 タフロック」 （商標） 可塑化材：高膨潤ベントナイト（試作品） 起泡剤 ：住友大阪セメント（株）製「 スミシールドＡ」 （商標） 水中不分離性混和剤（セルロース系）：三井石化産資（株）製 「ハイドロクリート」（商標） 混和剤 ：花王（株）製 高性能減水剤「 マイティ１５０」 （商標）

【００４７】（試験方法）「フロー値」、「強度」及び
「可塑化判定」について以下の基準で試験を行った。
尚、「水中不分離性の判定」には「可塑化判定」試験を
そのまま適用した。

【００４８】・フロー値 セメントの物理試験方法、フロー試験（ＪＩＳ Ｒ５２
０１）により行った。即ち、フローコーンに注入材料を
詰め、フローコーンを取り去った後、１５秒間に１５回
落下運動を与え、試料の広がりの径を測定した。なお、
落下運動を与えるフローテーブルの直径は３００mmであ
り、３００mmを超えた場合は測定不可とした。

【００４９】・強度 注入材料の硬化体の強度を以下により測定した。 土の一軸圧縮強度試験（ＪＩＳ Ａ１２１６） 供試体寸法φ５×Ｈ１０cm、材齢２８日、３本

【００５０】・可塑化判定（水中不分離性の判定と同
一） 注入材料の可塑性を土木学会水中不分離コンクリート設
計施工指針付属書２水中不分離コンクリート水中分離度
試験方法によって判定した。即ち、１０００ccのビーカ
ーに予め８００ccの水を入れ、試料５００ｇを１０分割
し、一分割分づつヘラを用いて水面上より投入し、懸濁
状況を目視し、以下の基準に従って判定した。

【００５１】 ○ 全く懸濁なし。 △ やや懸濁あり。 × 懸濁あり。 − 調製直後より材料分離し、本試験に供せず。

【００５２】以下本発明の実施例について説明する。 〔実施例１〕本例は、Ａ液とＢ液との混合比を変更し
て、フロー値、強度、可塑化判定及び水中不分離性判定
を行ったものである。Ａ液とＢ液との混合比（重量比）
に対応する物性値を表１に示す。なお、配合７はＡ液の
水に水中不分離性混和剤をＡ液とＢ液の水量の合量に対
して１．０重量％になるように添加したものである。本
例では、Ａ液としてセメント：水（セメント水比）＝
１：０．５（重量比）、気泡混入率３８％のセメントエ
アミルクを、Ｂ液としてベントナイト：水＝１：７. １
（重量比）のベントナイトミルクを使用した。なお、本
実施例ではセメントとしてセメント系固化材を使用して
いるので、セメント水比は厳密にはセメント系固化材水
比ということになる。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１より、Ａ液とＢ液との混合割合を変え
ることより、フロー値を変化させることができ、フロー
値２００ｍｍ程度以下で可塑性良好な注入材料を得るこ
とができることが分かる。又、水中不分離性混和剤を混
和した配合７は、配合６と同一混合比（Ａ液：Ｂ液＝
１：０．７５）であって、配合６が懸濁したのに対し
て、配合７は全く懸濁なしという結果が得られた。これ
は、水中不分離性混和剤を混和すると、水中不分離性に
優れた可塑性注入材料を得ることができることをことを
裏付けるものである。なお、水中不分離性混和剤を混和
するとフロー値が小さくなるので、フロー値を目標値内
に保つためには、高性能減水剤、又は高性能ＡＥ減水剤
を適宜併用すればよい。さらに、強度を高めるためにベ
ントナイトミルクに対してセメントミルクを多く配合し
ても所望のフロー値、および水中不分離性を確保するこ
とができることが分かる。

【００５５】〔実施例２〕本例は、実施例１に示した配
合３（Ａ液：Ｂ液＝１：１．４３）のＡ液のセメント水
比を変え、セメント水比を変えた場合のフロー値、強
度、可塑化判定を行ったものである。セメント水比の変
化に対応する注入材料の物性値を表２に示す。

【００５６】

【表２】

【００５７】表２より、セメント水比を変化させても同
程度の良好な可塑性となり、強度を任意に変更すること
が可能であることが分かる。また、

【００５８】

【実施例３】本例は、空洞充填時の最適な流動性を把握
するために、フロー値と充填性及び周辺への逸脱性を評
価した。本例の試験は、図２に示すように、透明パイプ
３０（内径１５cm、高さ１００〜２００cm）に底部から
砕石３１を３０cmの高さまで詰め砕石充填部３２とし、
パイプ上部よりスネークポンプによりホース３３から流
速２０ｌ（２０リットル）／分で試料を注入した（高さ
７０〜１７０cm）。この試験で、試料の逸脱性の指標と
して、試料の砕石充填部分３２の上面部から下方への浸
透高さ（図２中ｈ）を計測した。

【００５９】本例では、注入材料の逸脱の基準として、
砕石充填部分３２への浸透が２０ｃｍ未満であれば、注
入材料が空洞から逸脱しないものと推定した。また、試
料の充填状況を目視により確認した。注入材料の配合は
表１に示したものと同じであり、表−３にフロー値と充
填性・浸透性の判定結果を示す。なお、使用砕石は鉄道
線路敷設用砕石（バラスト）であり、粒径は２０〜６０
ｍｍ程度である。

【００６０】

【表３】

【００６１】なお、充填性及び浸透（逸脱）性の判定基
準は以下の通りである。 ○ 試料が完全充填され、且つ、砕石充填部分へ浸透が
２０ｃｍ未満。 ×１ 試料の空隙あり。 ×２ ２０ｃｍ以上の砕石充填部分へ浸透あり。

【００６２】表−３より、注入高さに影響なく、フロー
値１４０〜２００ｍｍ程度の場合、試料が完全充填さ
れ、周辺への逸脱の可能性が低いことがが分かる。

【００６３】〔実施例４〕本例は、セメントとベントナ
イトの注入材料調製後の単位配合量を同一とし、注入材
料調製の手順を変更して試験を行ったものである。表−
４に試験の結果を示す。

【００６４】

【表４】

【００６５】表−４より、Ａ液（セメントエアミルク）
にベントナイト粉体を混合する方法では分離抵抗性が低
く、分離抵抗性のためにはセメントエアミルクに水によ
って膨潤されたＢ液（ベントナイト懸濁液）を混合する
必要がある。

【００６６】〔実施例５〕本例は、セメント水比を同一
としたセメントミルクに異なる割合で気泡を配合したＡ
液に、同一のベントナイトミルクを混合して調製した注
入材料のフロー値と硬化後の注入材料の強度を測定した
ものである。表−５に調製後の気泡量とフロー値、強度
の関係を示す。ただし、本例では、Ａ液として、セメン
ト：水＝１：０．４、高性能減水剤２kg/m³ 、またＢ液
としてベントナイト：水＝１：６〜１：７のものを使用
した。

【００６７】

【表５】

【００６８】表−５から、単位気泡量が６０％を超えた
場合、単位セメント量及び単位ベントナイト量が減少す
ることより強度発現が困難になることが分かる。

【００６９】

【発明の効果】従って、本発明に係る空洞部の充填工法
およびこれに用いる注入材料によれば、化学的に安定し
ており、耐久性に優れ、しかも安価で容易に入手可能な
材料を用いて、限定注入や地下水、流水下でも空洞充填
を確実に行うことができ、しかも注入した材料が坑壁の
クラックやピンホールから漏れ出てこないものとするこ
とができる。

【００７０】即ち、請求項１及び請求項６に記載の発明
によれば、セメントと、水と、アルカリイオンや塩類イ
オンの溶出がなく化学的に安定しているベントナイトと
を使用した注入材料を使用しているので、空洞部の充填
に際して環境汚染のおそれがなく、また長期間にわたっ
て耐久性がある。しかも、ベントナイトは安価で容易に
入手可能であるため、可塑性注入材料を安価とすること
ができる。また、注入材料のフロー値が１４０ｍｍから
２００ｍｍのものとしているので、その可塑性の程度が
適当であり、空洞部に未充填部が残ることなく、また注
入材料が分離したり逸脱することなく確実に注入材料を
充填することができる。

【００７１】また、請求項２及び請求項７に記載の発明
によれば、空洞部の充填工法において、注入材料の容積
に対する気泡の混入量が６０％以下としたから、必要と
される注入材料の可塑性、及び注入材料の強度を十分に
得ることができる。

【００７２】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
予め調製したセメントミルク又はセメントエアミルクと
ベントナイトミルクとを混合して注入材料を調製するも
のとしているので、両ミルクを容易且つ確実に混合で
き、注入材料の可塑性が速やかに発生する。そして、請
求項３に記載の発明によれば、注入材料を空洞部へ充填
する前にセメントミルク又はセメントエアミルクとベン
トナイトミルクとを混合して注入材料を調製し、この注
入材料を空洞部へ充填するので、注入材料が十分混練調
製された状態で空洞部に充填され、また、充填された注
入材料は、空洞充填に好適な可塑性を備えた状態で空洞
部に充填され、空洞部に空隙が発生したり逸脱が生じる
ことはない。

【００７３】そして、請求項４及び請求項８に記載の発
明によれば、注入材料のセメントミルク又はセメントエ
アミルクとベントナイトミルクとの混合の比が、１：１
から１：２. ５の範囲としたので、空洞を充填するのに
最適な可塑性を備えた注入材料を得ることができ、確実
且つ容易に空洞部を充填することができる。

【００７４】さらに、請求項５及び請求項９に記載の発
明によれば、注入材料に水中不分離性混和剤が混和され
ているので、空洞部の充填領域に水が存在する場合に
も、懸濁を生ずることなく、確実に注入材料を充填する
ことができる。また、注入材量調整時のセメントミルク
又はセメントエアミルクの配合をベントナイトミルクよ
りも多くすることにより注入材料の硬化対強度を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ液とＢ液とを混合する混合器を示す断面図で
ある。

【図２】フロー値と充填性及び周辺への逸脱性を評価す
るための装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 分岐管 ２０ 混合器 ３０ 透明管 ３１ 砕石

フロントページの続き (72)発明者 松沢 素子 東京都品川区北品川２−４−６ (72)発明者 面高 安志 東京都千代田区神田美土代町１番地 住友 大阪セメント株式会社内 (72)発明者 内沢 司 東京都千代田区神田美土代町１番地 住友 大阪セメント株式会社内 (72)発明者 鈴木 裕明 東京都千代田区神田美土代町１番地 住友 大阪セメント株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメント、ベントナイト及び水又はセメ
   ント、ベントナイト、水及び気泡を含有し、ＪＩＳ Ｒ
   ５２０１に定められた試験法によるフロー値が１４０ｍ
   ｍから２００ｍｍの注入材料を空洞部に充填する空洞部
   の充填工法。
2. 【請求項２】 前記注入材料の容積に対する気泡の混入
   量が６０％以下である請求項１に記載の空洞部の充填工
   法。
3. 【請求項３】 セメントと水とを混合したセメントミル
   ク、又はこのセメントミルクに気泡を混入したセメント
   エアミルクと、ベントナイトと水とを混合したベントナ
   イトミルクをそれぞれ作液し、前記セメントミルク又は
   セメントエアミルクと前記ベントナイトミルクとを混合
   して注入材料を調製し、この注入材料を空洞部へ充填す
   る請求項１又は請求項２に記載の空洞部の充填工法。
4. 【請求項４】 注入材料はセメントミルク又はセメント
   エアミルクとベントナイトミルクとの混合の比が、１：
   １から１：２. ５の範囲である請求項３に記載の空洞部
   の充填工法。
5. 【請求項５】 前記注入材料に水中不分離性混和剤が混
   和されていることを特徴とする請求項１、請求項２、及
   び請求項３のいずれかに記載の空洞部の充填工法。
6. 【請求項６】 セメント、ベントナイト及び水又はセメ
   ント、ベントナイト、水及び気泡を含有し、ＪＩＳ Ｒ
   ５２０１に定められた試験法によるフロー値が１４０ｍ
   ｍから２００ｍｍである注入材料。
7. 【請求項７】 前記注入材料の容積に対する気泡の混入
   量が６０％以下である請求項６に記載の注入材料。
8. 【請求項８】 前記注入材料が、セメントと水とを混合
   したセメントミルク又はこのセメントミルクに気泡を混
   入したセメントエアミルクと、ベントナイトと水とを混
   合したベントナイトミルクとを１：１から１：２．５の
   範囲で混合したものである請求項６又は請求項７に記載
   の注入材料。
9. 【請求項９】 前記注入材料に水中不分離性混和剤が混
   和されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に
   記載の注入材料。