JP2001081448A - 掘削安定液用増粘剤、これを用いる掘削安定液と掘削工法およびその処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増粘剤を水性媒体と混和する際に「ママコ」
が生じにくく、容易に混和して粘度を高めることがで
き、しかも、増粘剤を混和した液が腐敗しにくい粉体の
掘削安定液用増粘剤とその利用および廃棄についての工
夫を提供する。 【解決手段】 掘削安定液用増粘剤は、水性媒体の下で
アルカリ性物質により増粘するポリマーの粉体を含む。
好ましくは、アルカリ性物質により親水性が高まる基を
有する重合性単量体を含む単量体成分を重合して得られ
るエマルションを乾燥、粉体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削安定液用増粘
剤、これを用いる掘削安定液と掘削工法およびその処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下鉄建設工事等のボーリング工事にお
いて、通常、掘削された穴の壁面の崩れを防止するため
に、ベントナイトを含む掘削安定液（掘削泥水というこ
ともある）を用いて掘削壁面の安定化を図っている。近
年、地下鉄建設工事等で、使用済の掘削安定液を廃棄す
る際の廃泥処理の簡便さからベントナイトの含有量を減
らした掘削安定液が用いられている。掘削安定液中のベ
ントナイトの含有量を減らすと、掘削安定液の粘度が低
下し、壁面を安定化させる能力（濾水性）が低下した
り、ベントナイトが沈降してしまい、掘削安定液として
用いることができなくなったりすることがある。

【０００３】このような問題を解決するために、通常、
掘削安定液には、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロー
ス）等の増粘剤が配合されているが、ＣＭＣには腐敗し
やすいという問題や、分散しにくく、「ママコ」が生じ
易くて、安定した物性の掘削安定液が得られにくいとい
う問題があった。「ママコ」について述べれば、例え
ば、ＣＭＣをベントナイト等とともに水に混和して掘削
安定液を調製する際に、水性媒体との混和に大きな攪拌
動力を必要とし、掘削安定液を大量に使用する大規模な
掘削工事では、噴射ジェット式ミキサーのような強力な
攪拌が可能な大型ミキサーを用いることが必要とされて
いる。他方、例えば、水道工事や下水工事等では、漏水
防止のために泥状物を増粘することが必要な場合がある
が、ＣＭＣを使用しようとしても、比較的簡便な攪拌機
では「ママコ」の発生を防ぐことが難しいために、上記
水道工事等の小規模工事現場等での泥状物等の増粘には
不向きであると言う問題もあった。

【０００４】このような問題を解決するものとして、特
開昭６０−１３３０８４号公報には、アクリル酸ソーダ
を含む単量体を油中水型乳化重合して得られた油中水型
重合体エマルションをベントナイトの分散液に配合した
泥土化材組成物が開示されている。しかし、この組成物
は、油が使用されているため、土壌汚染の原因となった
り、引火性を有するために取扱いにくく、消防法の危険
物の対象となっている。また、これを掘削安定液に配合
して使用した場合、廃泥に油が混入するという問題もあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
増粘剤の問題を解決して、増粘剤を水性媒体と混和する
際に「ママコ」が生じにくく、容易に混和して粘度を高
めることができ、しかも、増粘剤を混和した液が腐敗し
にくい、粉体の掘削安定液用増粘剤、これを用いる掘削
安定液と掘削公報およびその処理方法を提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために種々検討し、実験を重ねた結果、水媒体
の下でアルカリ性物質により増粘するポリマーの粉体
は、水性媒体と混和し、次いで、アルカリ性物質を添加
することにより、容易に粘度を高めることができ、ま
た、混和した液は腐敗しにくいこと、しかも、前記ポリ
マーの粉体は、水性媒体に混和した後、アルカリ性物質
を添加することにより、容易に水に溶解して「ママコ」
を生じないことを見いだし、上記課題を一挙に解決し
て、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明に係る掘削安定液用増粘
剤は、ポリマーの粉体を含む掘削安定液用増粘剤であっ
て、前記ポリマーが、水性媒体の存在下でアルカリ性物
質に接したとき親水性が高まる基を有する重合性単量体
を含有する単量体成分を重合してなるポリマーであるこ
とを特徴とする。本発明に係る掘削安定液は、上記本発
明に係る掘削安定液用増粘剤を含有する。

【０００８】本発明に係る掘削工法は、増粘剤を含有す
る掘削安定液を用いる掘削工法において、前記増粘剤の
少なくとも一部として、上記本発明に係る掘削安定液用
増粘剤を用いることを特徴とする。本発明に係る掘削工
法は、上記増粘剤を用いて泥状物を増粘させ、掘削壁面
の崩れを防止しながら掘削を行う工法であって、地中連
続壁工法、柱列式地中連続壁工法、シールド工法、地中
杭工法、推進工法、ボーリング等がある。

【０００９】本発明に係る掘削安定液用増粘剤の処理方
法は、上記本発明に係る掘削安定液用増粘剤を含有する
廃泥を廃棄する際に処理する方法であって、前記廃泥に
カチオン系凝集剤を添加することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】〔掘削安定液用増粘剤〕本発明に
係る掘削安定液用増粘剤（「増粘剤」と略称する）は、
水性媒体の下でアルカリ性物質により親水性が高まって
増粘するポリマー（「増粘性ポリマー」と略称する）の
粉体を含み、これを有効成分とするものである。

【００１１】本発明に用いられる増粘性ポリマーは、分
子内にアルカリ性物質により親水性が高まる基を有する
ポリマーであり、アルカリ性物質により親水性が高まる
基としては、特に限定はされないが、例えば、カルボキ
シル基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、リン酸基
等の酸性基やカルボン酸エステル基、リン酸エステル
基、硫酸エステル基等、容易に加水分解して酸基が生成
するエステル基等を有するポリマーを挙げることができ
る。これらの中でも、カルボキシル基を有するポリマー
は、水性媒体の下でアルカリ性物質の添加によって速や
かに中和反応が進行し、親水性のカルボキシルイオンと
なって水性媒体と容易に馴染むために、好ましい。

【００１２】本発明に用いられる増粘性ポリマーの増粘
機構は、水性媒体の下でアルカリ性物質によりポリマー
の親水性が高まるともに、水性媒体に一部または全部が
溶解するか、湿潤、膨潤するか、または、その両方が起
こることによって増粘すると推定される。本発明の増粘
剤は、粉体からなる固形状のものであり、粉体の粒度と
しては５００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がよ
り好ましい。粒度は、ポリマーが速やかに親水化するた
めには細かい方が好ましく、５００μｍをこえて大きく
なると、水性媒体に混和、溶解しにくくなるため、増粘
するための時間が長くかかるので、好ましくない。

【００１３】本発明の増粘剤は、アルカリ性物質の非存
在下に水性媒体と混和すると、粉体粒子が水性媒体に溶
解せずに分散する。次いで、アルカリ性物質を接触する
ことにより親水性が高まり、溶解が速やかに進むために
「ママコ」が生じ難いと考えられる。本発明に用いられ
る増粘性ポリマーは、水性媒体の下でアルカリ性物質に
より親水性が高まる基を有する重合性単量体を含む単量
体成分を重合することにより、得ることができる。重合
方法としては、例えば、乳化重合、マイクロサスペンシ
ョン重合、溶液重合等が挙げられるが、得られたポリマ
ーが増粘性をもつものであれば、その重合方法は必ずし
も限定されない。

【００１４】本発明に用いられる増粘性ポリマーとして
は、例えば、水性媒体の下で乳化重合して得られるエマ
ルションを乾燥して粉体としたものが、本発明の増粘剤
として好適である。なお、上記エマルションは、そのも
の自体、アルカリ性物質により増粘し、増粘剤として使
用できるが、大量の水を含むために、保管・貯蔵に不便
で、運搬も不経済である。このため、本発明の増粘剤
は、エマルションを乾燥して水分を除去し、容量を減ら
すことによって、エマルションに比べての利便性を大幅
に向上させたものである。

【００１５】上記エマルションを乾燥し、粉体にする方
法は、特に限定はされないが、例えば、以下に示す方法
が好ましい。 （１）凍結乾燥法：エマルションを液体窒素等で急速冷
却して凍結させた後、凍結したエマルションを凍結乾燥
機を用いて減圧乾燥する。この方法により、粒度数μｍ
以下の粉体が得られる。 （２）噴霧乾燥法：スプレードライヤーを用い、エマル
ションを熱風中に噴霧して乾燥する。この方法により、
粒度１００μｍ以下の粉体が得られる。 （３）被膜乾燥法：ドラムドライヤーやベルトドライヤ
ーを用い、エマルションを塗布して膜厚１００μｍ以下
の乾燥被膜を形成した後、得られた乾燥被膜を粉砕し、
分級して粒度３００μｍ以下の粉体を得る。 （４）凝集解砕乾燥法：ニーダーを用い、エマルション
に凝集剤を加えて混練し、エマルション全体を凝集させ
た後、生じた上澄み液を捨てる。エマルションの凝集し
た固まりにイオン交換水を加えて混練し、生じた上澄み
液を捨てる操作を数回繰り返し、洗浄した後、固まりを
２〜３ｍｍの粗粒にまで解砕する。得られた粗粒を減圧
下常温で乾燥または加熱乾燥した後、粉砕し、分級して
粒度３００μｍ以下の粉体を得る。

【００１６】次に、アルカリ性物質により親水性が高ま
る基を含有する単量体成分の乳化重合について説明す
る。用いる単量体成分は、アルカリ性物質により親水性
が高まる基を含有する重合性単量体（Ａ）を必須とし、
好ましくは、これと共重合可能な他の重合性単量体を含
有する単量体成分が用いられる。

【００１７】重合性単量体（Ａ）としては、具体的に
は、例えば、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロト
ン酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基
含有重合性単量体；ビニルスルホン酸、スチレンスルホ
ン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート等のスルホン
酸基含有重合性単量体；ビニルフェノール、イソプロペ
ニルフェノール、アリルフェノール等のフェノール性水
酸基含有単量体ｐＨ１０のアルカリ水溶液中でアクリル
酸ブチルより加水分解性の高い重合性単量体、例えば、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ヒド
ロキシエチル等の比較的容易に加水分解して酸基が生成
するカルボン酸エステル基含有重合性単量体；２−（メ
タ）アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、
２−（メタ）アクリロイルオキシプロピルアシッドホス
フェート、２−（メタ）アクリロイルオキシ−３−クロ
ロプロピルアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリ
ロイルオキシエチルフェニルホスフェート等の酸性リン
酸エステル基含有重合性単量体等を挙げることができ、
これらが１種または２種以上使用される。

【００１８】上記例示の重合性単量体（Ａ）のうちで
も、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸エス
テルが好ましく、メタクリル酸およびアクリル酸エステ
ルがより好ましい。これらにより、得られる増粘剤は増
粘性能が高くなる。用いる単量体成分に占める重合性単
量体（Ａ）の割合は、３〜１００モル％が好ましく、１
０〜１００モル％がより好ましい。重合性単量体（Ａ）
の割合が３モル％未満であると、得られるポリマーの増
粘性が低くなるおそれがある。

【００１９】重合性単量体（Ａ）と共重合可能な他の重
合性単量体としては、次の単量体が用いられる。例え
ば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、
クロロメチルスチレン等のスチレン系重合性単量体；
（メタ）アクリルアミド、Ｎ−モノメチル（メタ）アク
リルアミド、Ｎ−モノエチル（メタ）アクリルアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等の（メタ）
アクリルアミド系重合性単量体；メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリ
ル酸と炭素数１〜１８のアルコール（環式アルコールを
除く）とのエステルや、アクリル酸と炭素数４〜１８の
アルコール（環式アルコールを除く）とのエステルであ
る（メタ）アクリル酸エステル系重合性単量体；（メ
タ）アクリル酸シクロヘキシル等のシクロヘキシル基含
有重合性単量体；メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、
（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル等の（メ
タ）アクリル酸とポリプロピレングリコールとのモノエ
ステルであるヒドロキシル基含有（メタ）アクリル酸エ
ステル系重合性単量体；ポリエチレングリコール（メ
タ）アクリルエステル等のポリエチレングリコール鎖含
有重合性単量体（ただし、アクリル酸２−ヒドロキシエ
チルを除く）；酢酸ビニル；（メタ）アクリロニトリ
ル；Ｎ−ビニルピロリドン、（メタ）アクリル酸ジメチ
ルアミノエチル、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリ
ルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルア
ミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の塩基性
重合性単量体；Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミ
ド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド等の架
橋性（メタ）アクリルアミド系重合性単量体；ビニルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−
（メタ）アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、ヒ
ニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、アリルト
リエトキシシラン等のケイ素原子に直結する加水分解性
ケイ素基含有重合性単量体；（メタ）アクリル酸グリシ
ジル、アクリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有
重合性単量体；２−イソプロペニル−２−オキサゾリ
ン、２−ビニルオキサゾリン等のオキサゾリン基含有重
合性単量体；（メタ）アクリル酸−２−アジリジニルエ
チル、（メタ）アクロイルアジリジン等のアジリジン基
含有重合性単量体；フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、
塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン含有重合性単
量体；（メタ）アクリル酸と、エチレングリコール、
１，３−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、
１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、
ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペン
タエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価ア
ルコールとのエステル化物等の分子内に重合性不飽和基
を２個以上有する多官能（メタ）アクリル酸エステル系
重合性単量体；メチレン（メタ）アクリルアミド等の分
子内に重合性不飽和基を２個以上有する多官能（メタ）
アクリル酸アミド系重合性単量体；ジアリルフタレー
ト、ジアリルマレート、ジアリルフマレート等の分子内
に重合性不飽和基を２個以上有する多官能アリル系重合
性単量体；（メタ）アクリル酸アリル、ジビニルベンゼ
ン等を挙げることができ、これらが１種または２種以上
使用される。

【００２０】乳化重合は、水性媒体の下、乳化剤の存在
下で重合開始剤を用いて行うのが好ましい。重合性単量
体を乳化重合の反応系に添加する方法は、特に限定はな
く、例えば、一括添加法、重合性単量体滴下法、プレエ
マルション法、パワーフィード法、シード法、多段添加
法等が挙げられ、これらの方法を、必要に応じ、適宜、
組み合わせて用いることができる。

【００２１】水性媒体としては、水が用いられ、得られ
る増粘性ポリマーの物性に悪影響を及ぼさない範囲で親
水性溶媒や添加剤等を水に加えることができる。乳化剤
としては、特に制限はなく、例えば、アニオン系界面活
性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、
両性界面活性剤、高分子界面活性剤およびこれらの反応
性界面活性剤等を挙げることができる。

【００２２】アニオン系界面活性剤として具体的には、
例えば、ナトリウムドデシルサルフェート、カリウムド
デシルサルフェート、アンモニウムアルキルサルフェー
ト等のアルキルサルフェート塩；ナトリウムドデシルポ
リグリコールエーテルサルフェート；ナトリウムスルホ
リシノエート、スルホン化パラフィン塩等のアルキルス
ルホネート；ナトリウムドデシルベンゼンスルホネー
ト、アルカリフェノールヒドロキシエチレンのアルカリ
金属サルフェート等のアルキルスルホネート；高アルキ
ルナフタレンスルホン酸塩；ナフタレンスルホン酸ホル
マリン縮合物；ナトリウムラウレート、トリエタノール
アミンオレエート、トリエタノールアミンアビエテート
等の脂肪酸塩；ポリオキシアルキルエーテル硫酸エステ
ル塩；ポリオキシエチレンカルボン酸エステル硫酸エス
テル塩；ポリオキシエチレンフェニルエーテル硫酸エス
テル塩；コハク酸ジアルキルエステルスルホン酸塩；ポ
リオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩等の
２重結合を有した反応性アニオン乳化剤等を挙げること
ができ、これらが１種または２種以上使用される。

【００２３】ノニオン系界面活性剤として具体的には、
例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル；ポリオ
キシエチレンアルキルアリールエーテル；ソルビタン脂
肪族エステル；ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エ
ステル；グリセロールのモノラウレート等の脂肪族モノ
グリセライド；ポリオキシエチレンオキシプロピレン共
重合体；エチレンオキサイドと脂肪族アミン、アミドま
たは酸との縮合生成物等を挙げることができ、これらが
１種または２種以上使用される。

【００２４】高分子界面活性剤として具体的には、例え
ば、ポリビニルアルコールおよびその変性物；（メタ）
アクリル酸系水溶性高分子；ヒドロキシエチル（メタ）
アクリル酸系水溶性高分子；ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリル酸系水溶性高分子；ポリビニルピロリドン
等を挙げることができ、これらが１種または２種以上使
用される。

【００２５】重合開始剤は、熱によって分解し、ラジカ
ル分子を発生させる物質であり、たとえば、過硫酸カリ
ウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫
酸塩類；２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）
二塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノペンタン
酸）等の水溶性アゾ化合物；過酸化水素等の熱分解系開
始剤；過酸化水素とアスコルビン酸、ｔ−ブチルヒドロ
パーオキサイドとロンガリット、過硫酸カリウムと金属
塩、過硫酸アンモニウムと亜硫酸水素ナトリウム等のレ
ドックス系重合開始剤等を挙げることができ、これらが
１種または２種以上使用される。

【００２６】重合温度については、特に限定はなく、好
ましくは０〜１００℃、さらに好ましくは４０〜９５℃
である。重合時間は、特に限定はなく、好ましくは、３
〜１５時間である。本発明の増粘剤は、上記増粘性ポリ
マーの粉体を有効成分とするものであるが、あらじめ、
アルカリ性物質を配合しておくことができる。

【００２７】増粘剤に配合されるアルカリ性物質として
は、水性媒体の下で増粘性ポリマーを高親水性化させる
ことができるものであればよく、水溶性固体のアルカリ
性物質が好ましい。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸
化カルシウム、セメント等の顆粒や粉体で、粉体のポリ
マーに混合できるものであればよい。

【００２８】アルカリ性物質の配合量は、必ずしも限定
されないが、増粘剤を水性媒体と混合して掘削安定液化
したとき速やかに親水化し増粘することを考慮して後述
のような量が好ましい。本発明の増粘剤にはさらに消泡
剤を配合しておくことができ、消泡剤としてはは、粉体
型消泡剤が好ましい。乳化重合で得たポリマーは乳化剤
を含むことが多く、増粘剤を使用した場合に発泡する恐
れがあり、発泡を防ぐために、予め増粘剤に消泡剤を配
合しておくのがよいのである。消泡剤は、固体物質で増
粘剤と混合して悪影響を及ぼさないものであれば、適
宜、配合することができる。例えば、ＳＮデフォーマ７
７−Ｐ（サンノプコ（株）製）等の粉体型消泡剤が挙げ
られる。消泡剤の配合量も、必ずしも限定されないが、
掘削安定化を考慮して、後述のような量とすることが好
ましい。

【００２９】本発明の増粘剤は粉体であり、吸湿性が低
く、潮解性もないため、紙袋梱包して、貯蔵・保管、運
搬が容易で、簡便に取り扱うことができる。 〔掘削安定液〕本発明に係る掘削安定液は、これをを用
いて掘削穴の内壁面の崩壊を防止しながら地中を掘削す
る工法に使用されるものである。

【００３０】本発明の掘削安定液は、水性媒体に溶解し
た上記本発明の増粘剤を含む掘削安定液であって、水性
媒体と、増粘剤を必須成分とし、必要に応じて上述のア
ルカリ性物質および／または消泡剤や、以下に述べる粘
土鉱物やその他の添加剤を含んでいてもよい。増粘剤と
しては、本発明の増粘剤以外を併用してもよい。掘削安
定液に用いられる粘土鉱物は、掘削安定液に基本的な粘
度特性と濾水性とを付与するものである。粘土鉱物とし
ては、たとえば、セピオライト、アタパルジャイト、エ
ントリガイド、ベントナイト、カオリンクレー、モンモ
リロナイト、エクトライト、サポナイト、バイデライ
ト、ゼオライト、パリゴルスカライト、雲母等を挙げる
ことができ、１種または２種以上使用される。これらの
中でも、セピオライト、アタパルジャイト、エントリガ
イド、ベントナイトおよびカオリンクレーから選ばれた
少なくとも１種は、濾水性が高いため、好ましい。

【００３１】掘削安定液を構成する増粘剤中の増粘性ポ
リマー成分と粘土鉱物の配合割合は、特に限定はない
が、掘削安定液１００重量部中、好ましくは、増粘性ポ
リマー成分０．０１〜２０重量部および粘土鉱物０．１
〜２０重量部であり、さらに好ましくは、増粘性ポリマ
ー成分０．０５〜１０重量部および粘土鉱物０．５〜１
０重量部である。増粘性ポリマー成分含量が０．０１重
量部未満であると、粘度が低く、濾水性が低下する恐れ
がある。他方、増粘性ポリマー成分含量が２０重量部を
超えると、掘削安定液の粘度が高くなりすぎて取り扱い
難くなる恐れがある。粘土鉱物が０．１重量部未満であ
ると、濾水性が低下する恐れがある。他方、粘土鉱物が
２０重量部を超えると、粘度が高くなりすぎる恐れがあ
る。

【００３２】アルカリ性物質の量については、掘削安定
液のｐＨが６以上となるのに必要な量であれば、特に制
限はないが、好ましくは、上限は、掘削安定液のｐＨが
１３以下となる量である。掘削安定液のｐＨが６未満で
あると、掘削安定液の粘度が低くなる恐れがある。他
方、掘削安定液のｐＨが１３を超えると、掘削安定液の
濾水性が低下する恐れがある。

【００３３】掘削安定液に含まれる水の量については、
特に限定されないが、掘削安定液１００重量部中、好ま
しくは８０〜９９．９重量部、さらに好ましくは９０〜
９９重量部である。水の量が８０重量部未満であると、
掘削安定液の粘度が高くなり過ぎるおそれがある。他
方、９９．９重量部を超えると、掘削安定液の粘度が低
くなり過ぎたり、濾水性が低下するおそれがある。

【００３４】掘削安定液は、上記各成分以外に、例え
ば、シリコーン系消泡剤や、プロルニック型消泡剤、鉱
物系消泡剤等の消泡剤；ポリアクリル酸系分散剤等の分
散剤；ＣＭＣ、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコ
ール等の水溶性高分子等の添加剤を配合したものでもよ
い。これらの消泡剤のうちでも、シリコーン系消泡剤お
よびプロルニック型消泡剤から選ばれた少なくとも１種
を配合する好ましく、掘削安定液の製造時や使用時に発
泡が抑制され、取り扱い易くなる。

【００３５】消泡剤の配合量については、特に限定はな
いが、掘削安定液１００重量部中、好ましくは０．００
１〜３重量部、さらに好ましくは０．０１〜１重量部で
ある。消泡剤の配合量が０．００１重量部未満である
と、消泡効果がほとんど得られない恐れがある。他方、
消泡剤の配合量が３重量部を超えると、消泡剤が分離し
たり、掘削安定液の性能を損ねたりする恐れがある。

【００３６】本発明の掘削安定液の製造については、特
に限定はなく、予め調製しておくことや工事現場等で施
工直前に調製すること等、任意の時点で製造することが
可能であり、上記各成分の配合の順序や段階も、必要に
応じ、適宜、選ぶことができる。例えば、増粘剤と適当
量のアルカリ性物質とをあらかじめ水性媒体に混和した
液を、掘削安定液の製造に時に、粘土鉱物と混合し、ア
ルカリ性物質や水等を加えて所定の濃度に調整すること
もできる。増粘剤を水性媒体に溶解する場合、増粘剤を
水に分散し、次いでアルカリ性物質を添加する方法が最
も「ママコ」になりにくい。

【００３７】上記本発明によれば、腐敗しにくく、粘度
が高く、濾水性に優れた掘削安定液を得ることができ
る。本発明の掘削安定液は、掘削穴の内壁面に隔膜を形
成して掘削穴の崩壊を防止しながら地中を掘削する、地
中の掘削工法に使用される。 〔廃泥処理〕掘削安定液を用いて掘削を行った後の安定
液を廃泥と言い、産業廃棄物となるため処理して廃棄し
なければならない。この時最も困難とされるのは、廃泥
からの脱水処理で、流動性の高い廃泥をトラック等で運
搬できる固形状態等にする行程である。脱水は、フィル
タープレス等により行うことが多いが、安定液の性質上
大変水分をしぼりにくい為、脱水行程が困難となってい
る。このため、通常は、凝集剤添加による凝集処理を行
い粘土粒子を凝集させてフィルタープレスにかけること
を行っているが、安定液用増粘剤として通常用いられて
いるＣＭＣを使用している場合は、効果的に凝集剤が効
かないため、凝集剤を必要以上投入しなければならな
い。

【００３８】これに対し、本発明の掘削安定液は、増粘
剤として、アルカリ性物質により親水性が高まる基を有
しているポリマーを使用しているため、特にカチオン系
の凝集剤が効率的に効き、凝集剤の少量添加によりフィ
ルタープレスを用いた廃泥の脱水が難なく行える。これ
は、アルカリで溶解した本発明の増粘剤は、アニオン電
荷を帯びているためにカチオン系の凝集剤と効率的に吸
着し、増粘剤同士のイオン架橋を起こし、増粘性が無く
なるため、および、イオン架橋した増粘剤が、ベントナ
イトなどの粘土粒子をフロック状に凝集させるためであ
る。

【００３９】カチオン系凝集剤としては、多価金属カチ
オンを発生させる無機系凝集剤、水溶性カチオンポリマ
ー等の高分子系凝集剤等があり、この中でも硫酸アルミ
ニウム、アルミン酸ナトリウム塩化アルミニウム、硫酸
第一鉄、塩化第二鉄、塩化カルシウム、水酸化カルシウ
ム等の無機系凝集剤の効果が高い。また、これらの凝集
剤を２種類以上併用することもできる。

【００４０】

【実施例】以下に、本発明の実施例と比較例とを示す
が、本発明は下記実施例に限定されない。以下では、
「％」は「重量％」、「部」は「重量部」のことであ
る。製造例１〜５で得られた増粘剤（１）〜（５）を、
それぞれ、実施例１〜５に用いた。比較製造例で得られ
た比較用増粘剤を比較例３に用いた。 〔製造例１〕次の方法で、アルカリ増粘性ポリマーを含
有するエマルションを調製した。

【００４１】滴下ロート２基、攪拌機、窒素ガス導入
管、温度系および冷却器を備えたフラスコに、イオン交
換水２２７部およびハイテノールＮ−０８（第一工業製
薬（株）製）４部を仕込み、７２℃で攪拌しながらハイ
テノールＮ−０８を完全に溶解させた。ハイテノールＮ
−０８を含む水溶液を７２℃に保ちながら、フラスコ内
を窒素ガス置換した後、予め調製しておいたメタアクリ
ル酸１０５部およびアクリル酸メチル１９５部および
１．６％ハイテノールＮ−０８水溶液３００部からなる
プレエマルション混合物のうちの３０部を投入し、５分
間攪拌した。次いで、５％過硫酸カリウム水溶液１部お
よび１％過硫酸アンモニウム水溶液４部を投入し、７２
℃に保ちながら２０分間攪拌を続け、初期重合を行っ
た。初期重合を終えたフラスコ内に、プレエマルション
混合物の残り５７０部を２時間かけて滴下した後、８０
℃に昇温して１時間攪拌を続け、重合を終了した。重合
を終えた反応混合物を冷却して、不揮発分濃度３０．８
％のアルカリ増粘性ポリマーを含有するエマルションを
得た。

【００４２】得られたエマルション１００部をナス型フ
ラスコにとり、エマルションの入ったフラスコを液体窒
素で冷却された断熱容器中で回転させながら、エマルシ
ョンをフラスコの内壁に凍結させた。次に、エマルショ
ンが凍結したフラスコを凍結乾燥機にセットし、減圧下
で６時間乾燥した。凍結乾燥したエマルションは粉体と
なり、増粘剤（１）として、粒度が数μｍ以下の粉体３
０部を得た。 〔製造例２〕製造例１で得た増粘剤（１）３０部に無水
炭酸ナトリウム２．６部を加え、よく混合して、増粘剤
（２）３２．６部を得た。 〔製造例３〕製造例１で得た増粘剤（１）３０部に無水
炭酸ナトリウム２．６部、および消泡剤であるＳＮデフ
ォーマー７７−Ｐ（サンノプコ（株）製）４８部を加
え、よく混合して、増粘剤（３）８０．６部を得た。 〔製造例４〕製造例１で調製した乾燥前のエマルション
１５０部を攪拌しながら、凝集剤として１０％塩化カル
シウム水溶液１０部を加え、エマルション全体を凝集さ
せた。凝集した塊の上澄み液を捨て、イオン交換水１０
０部を加えてよく練った後、静置し生じた上澄み液を捨
てた。このイオン交換水による洗浄操作を数回繰り返し
た。洗浄を終えた塊を乳鉢にとり、乳棒を用いて２〜３
ｍｍの大きさに砕いた。減圧乾燥機を用い解砕した粒状
物を減圧下常温で乾燥した後、乳鉢で擂り潰し、篩で分
級して粒度３００μｍ以下の粉体である増粘剤（４）２
０部を得た。 〔製造例５〕製造例１で得られた乾燥前のエマルション
１５０部をスプレードライヤーを用いて乾燥した後、乳
鉢で擂り潰し、篩で分級して粒度３００μｍ以下の粉体
である増粘剤（４）２０部を得た。 〔比較製造例〕製造例１で得られた増粘剤（１）５０部
を乳鉢にとり、乳棒で攪拌しながら霧吹きを用いてイオ
ン交換水約１部をふりかけ、攪拌を続けていると、微細
な粉体が凝集して一旦数個の固まりができた。そのまま
固まりを乳棒で突き崩しながら攪拌を続け、数ｍｍ以下
の粉粒状になるまで粉砕した。得られた粒状体を乾燥し
た後、篩で分級して粒度７００〜１０００μｍの比較用
増粘剤を得た。 〔実施例１〕ステンレスカップに水道水６００部にベン
トナイトであるクニゲル（クニミネ工業（株）製）１８
部と増粘剤（１）１．２部の混合物を加え、さらにシリ
コン系消泡剤であるノプコ８０３４Ｌ（サンノプコ
（株）製）０．６部を加えた後、速直ちにハミルトンビ
ーチミキサーを用い回転速度１２００ｒｐｍで攪拌しな
がら、０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液１．５部を加
え、１５分間攪拌した。攪拌後２４時間放置した後、再
度ハミルトンビーチミキサーを用いて１５分間攪拌し
て、掘削安定液を得た。得られた掘削安定液について、
ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＩＴ
ＵＴＥ（ＡＰＩ）の試験方法に準拠して、ファンネル粘
度および濾水量を以下の方法で測定した。結果を表１に
示す。 ＜ファンネル粘度＞漏斗型のファンネル粘度計に上記の
掘削安定液を５００ｍｌ採り、その全量が流出するまで
の時間を測定した。 ＜濾水量＞濾水量測定装置のシリンダー（内径７６．２
ｍｍ）内に安定液を２９０ｍｌ入れ、直径９ｃｍの東洋
濾紙Ｎｏ．４を置き、ドレン付きの蓋をセットする。シ
リンダーを所定位置に固定し、メスシリンダーをセット
した後に窒素ガスボンベをもちいてシリンダー内に圧力
（３ｋｇ／ｃｍ²）をかけ、３０分間に流出する水の量
（ｍｌ）をメスシリンダーで測定した。 〔実施例２〕増粘剤（１）の代わりに製造例２で得た増
粘剤（２）１．３部を用い、０．１Ｎ水酸化ナトリウム
水溶液を加えなかったこと以外は、実施例１と同様にし
て、掘削安定液を得た。 〔実施例３〕増粘剤（１）の代わりに製造例３で得た増
粘剤（３）４．０部を用い、シリコン系消泡剤および
０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を加えなかったこと以
外は、実施例１と同様にして、掘削安定液を得た。 〔実施例４〕増粘剤（１）の代わりに製造例４で得た増
粘剤（４）１．２部を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして、掘削安定液（４）を得た。 〔実施例５〕増粘剤（１）の代わりに製造例５で得た増
粘剤（５）１．２部を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして、掘削安定液（５）を得た。 〔実施例６〕ステンレスカップに、イオン交換水６００
ｍｌと、ベントナイトであるクニゲルＶＩ（クニミネ工
業（株）製）１８ｇと、掘削安定液の最終総量６００ｍ
ｌに対し固形分で０．２重量％となるように計量した増
粘剤（１）を加え、さらにシリコーン系消泡剤であるノ
プコ８０３４Ｌ（サンノプコ（株）製）を総量の０．１
％加え、速やかにハミルトンビーチミキサーを用いて回
転速度１２００ｒｐｍで２５分間攪拌し、次に凝集剤を
添加しない及び、さらに硫酸バンドまたは、塩化カルシ
ウムを固形分で、それぞれ、０．５重量％となるように
加え、さらに、５分間攪拌し、凝集処理した比較用安定
液を得た。そのファンネル粘度および濾水量を測定し、
結果を表２に示す。 〔比較例１〕ステンレスカップに水道水６００部を採
り、クニゲル（クニミネ工業（株）製）１８部とセルロ
ーズＤＳ−Ｐ（（株）テルナイト製）１．２部との混合
物を加え、直ちにハミルトンビーチミキサーを用いて回
転速度１２００ｒｐｍで攪拌し、１５分間攪拌状態を保
持した。攪拌後２４時間放置した後、再度ハミルトンビ
ーチミキサーを用いて１５分間攪拌して、掘削安定液を
得た。 〔比較例２〕比較例１のテルセルローズＤＳ−Ｐの代わ
りに、テルポリマー３０（（株）テルナイト製）１．８
部を用いたこと以外は、比較例１と同様にして、掘削安
定液を得た。 〔比較例３〕増粘剤（１）の代わりに比較製造例１で得
た比較用増粘剤１．２部を用いたこと以外は、実施例１
と同様にして、掘削安定液（４）を得た。 〔比較例４〕イオン交換水６００ｍｌと、ベントナイト
であるクニゲルＶＩ（クニミネ工業（株）製）１８ｇ
と、掘削安定液の最終総量６００ｍｌに対し固形分で、
０．３重量％となるように計量したテルポリマーＴＰ−
３０（（株）テルナイト製）とをステンレスカップに加
え、速やかにハミルトンビーチミキサーを用いて回転速
度１２００ｒｐｍで２５分間攪拌し、次に凝集剤を添加
しない及び、さらに硫酸バンドまたは、塩化カルシウム
を固形分で、それぞれ、０．５重量％となるように加
え、さらに、５分間攪拌し、凝集処理した比較用安定液
を得た。そのファンネル粘度および濾水量を測定し、結
果を表２に示す。 〔参考例〕ステンレスカップに水道水５９６部、シリコ
ン系消泡剤であるノプコ８０３４Ｌ（サンノプコ（株）
製）０．６部および製造例１で得られたエマルション
４．１部を採り、これにクニゲル（クニミネ工業（株）
製）１８部を加え、直ちにハミルトンビーチミキサーを
用いて回転速度１２００ｒｐｍで攪拌し、１５分間攪拌
状態を保持した。攪拌後２４時間放置した後、再度ハミ
ルトンビーチミキサーを用いて１５分間攪拌して、掘削
安定液を得た。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る掘削安定液用増粘剤は、水
性媒体の下でアルカリ性物質により容易に親水化して湿
潤し速やかに溶解するために、水性媒体に混和する際に
「ママコ」が生じにくく、比較的攪拌動力の小さい簡便
な攪拌機で水性媒体に溶解して用いることができる。こ
のため、上記本発明に係る固化用増粘剤は、所謂、掘削
安定液にとどまらず、広く泥状物を増粘させることの必
要な工法に用いることができる。

【００４６】本発明に係る掘削安定液は、増粘剤の少な
くとも一部として上記本発明に係る掘削安定液用増粘剤
を用いているので、粘度が高く濾水性に優れ、かつ、腐
敗しにくい。本発明に係る掘削工法は、上記本発明の掘
削安定液用増粘剤を含む安定液を用いて実施するので、
作業性が良い。

【００４７】本発明に係る掘削安定液用増粘剤の処理方
法は、カチオン系凝集剤を添加するだけで、効率良く、
廃棄を行うことができる利点を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 17/22 Ｃ０９Ｋ 17/22 Ｐ Ｅ２１Ｄ 9/06 ３０１ Ｅ２１Ｄ 9/06 ３０１Ｓ // Ｃ０９Ｋ 103:00 109:00 Ｆターム(参考） 2D054 AC05 DA12 DA33 DA35 4D059 AA09 AA30 BE16 BE55 BE56 BE57 BJ00 DA05 DA07 DA16 DA17 DA23 DA24 DB11 4H026 CB02 CB08 CC06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリマーの粉体を含む掘削安定液用増粘剤
   であって、前記ポリマーが、水性媒体の存在下でアルカ
   リ性物質に接したとき親水性が高まる基を有する重合性
   単量体を含有する単量体成分を重合してなるポリマーで
   あることを特徴とする、掘削安定液用増粘剤。
2. 【請求項２】前記親水性が高まる基が、カルボキシル
   基、スルホン酸基、フェノール性水酸基、リン酸基、容
   易に加水分解して酸基が生成するカルボン酸エステル
   基、リン酸エステル基、および、硫酸エステル基よりな
   る群から選ばれる１種または２種以上の基である、請求
   項１に記載の掘削安定液用増粘剤。
3. 【請求項３】前記重合が乳化重合である、請求項１また
   は２に記載の掘削安定液用増粘剤。
4. 【請求項４】アルカリ性物質の粉体が更に配合されてな
   る、請求項１から３までのいずれかに記載の掘削安定液
   用増粘剤。
5. 【請求項５】粉体型消泡剤が更に配合されてなる、請求
   項１から４までのいずれかに記載の掘削安定液用増粘
   剤。
6. 【請求項６】請求項１から５までのいずれかに記載の掘
   削安定液用増粘剤を含有する掘削安定液。
7. 【請求項７】粘土鉱物が更に配合されてなる、請求項６
   に記載の掘削安定液。
8. 【請求項８】増粘剤を含有する掘削安定液を用いる掘削
   工法において、前記増粘剤の少なくとも一部として、請
   求項１から５までのいずれかに記載の掘削安定液用増粘
   剤を用いることを特徴とする、掘削工法。
9. 【請求項９】請求項１から５までのいずれかに記載の掘
   削安定液用増粘剤を含有する廃泥を廃棄する際に処理す
   る方法であって、前記廃泥にカチオン系凝集剤を添加す
   ることを特徴とする、掘削安定液用増粘剤の処理方法。