JP2001303052A

JP2001303052A - 可塑性注入材

Info

Publication number: JP2001303052A
Application number: JP2000115511A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Omodaka; 安志面高; Akita Kawakami; 明大川上; Tsukasa Uchisawa; 司内沢
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP3550341B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可塑性注入材の軽量化・高強度化の配合を広
い範囲でできるようにし、更に耐久性が高いものとする
こと。【解決手段】可塑性注入材を、セメントミルクと、膨
潤力が５〜１５のベントナイトを使用したベントナイト
ミルクとを攪拌混合して形成するものとし、ベントナイ
トミルクのベントナイトと水との配合比を重量比で１：
２．５〜１：５とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可塑性注入材に係
り、特に可塑性注入材を軽量化、高強度化するため、セ
メントミルクを主材量とする硬化材（Ａ材）の配合を高
い自由度で変えることができる可塑性注入材に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願の発明者等は、土木構造物の空洞
充填、軽量盛土、及び埋立等に使用する注入材として、
セメントミルク（硬化材：Ａ液）と、ベントナイトミル
ク（可塑化材：Ｂ液）とを混合攪拌して得られる可塑性
注入材を提案している（特開平１１−３１０７７９号参
照）。

【０００３】この出願では、可塑性注入材のＢ液に使用
するベントナイトの膨潤力は１５以上（以下、高膨潤と
いう）が好適であり、膨潤力１５未満（以下、低膨潤と
いう）では、注入材の可塑化は可能なものの、ベントナ
イト添加量が増加し、材料分離が生じやすく、また、注
入材の軽量化に適さないとしていた。

【０００４】ここでベントナイトの膨潤力は、日本ベン
トナイト工業会試験法（ＪＢＡＳ−１０４）によって求
められるものであり、蒸留水もしくは純水の中にベント
ナイトを徐々に落としたときの水中で示す見掛け容積で
表示されるものである。具体的には、純粋又は蒸留水１
００ｍｌ（ミリリットル）中にベントナイト試料２ｇを
落とし、落下後２４時間放置して容器内の推積した試料
の見掛け容積を読取るものである。従って膨潤力の単位
は、ｍｌ／２ｇである。

【０００５】また、他の提案として、流動性モルタル
に、モンモリロナイト粘土鉱物を混入した流動性の膨潤
液を加えることにより非流動性の可塑状のグラウト材を
得ることが提案されている（特開平１１−１２４５７４
号公報参照）。

【０００６】同公報には、グラウト材を可塑化するにあ
たっては、ベントナイトの膨潤度が大きいほどゲル化能
力が大きくなり、可塑状に変質する効果が大になるとの
記載がある。

【０００７】

【発明が解決使用とする課題】前記特開平１１−３１０
７７９号公報によれば、高膨潤ベントナイトでは、ベン
トナイトミルク（Ｂ液）をポンプ圧送可能な泥水状にす
るためには、ベントナイトの約７倍（重量）の水で混練
するものとしている（同公報段落２１、２２）。

【０００８】ここで、注入工法を施工する現場ごとに注
入材中の気泡量を増加して注入材を軽量化したり、注入
材中のセメント量を増加して注入材の強度を高いものと
したいという要請がある。

【０００９】しかし、上記従来例のようにベントナイト
に高膨潤のものを使用すると、Ｂ液のベントナイト量を
増加させるに伴ってＢ液に使用する水量を多くしなけれ
ばならず、注入材の単位体積中のＢ液の水量が増加し、
同じ体積の注入材に添加できるＡ液量が減少し、その結
果Ａ液中の気泡、固化材を増量、減量する余裕が少なく
なり、軽量化や高強度化できる範囲が限定された。

【００１０】また、高膨潤ベントナイトを使用した可塑
性注入材にあっては、注入材中の水分量が大きくなりが
ちであり、注入材が目標とする耐久性に達しない場合が
あるという問題があった。

【００１１】そこで、本発明は、可塑性注入材の軽量化
・高強度化の配合を広い範囲でできるようにし、更に耐
久性が高いものとすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者は鋭意検討を行
い、低膨潤ベントナイトを使用すると、高膨潤ベントナ
イトを用いたものに比して１．５倍程度のベントナイト
の添加量が必要となるが、４倍程度の水によってポンプ
圧送可能なＢ液が作液可能となり、したがって、Ｂ液の
総量は低膨潤ベントナイトを用いたものの方が少なくて
すみ、その結果Ａ液の固化材、気泡の増量が可能であ
り、注入材を高強度化、軽量化することが容易になるこ
とを見いだした。

【００１３】即ち、低膨潤ベントナイトを使用した注入
材を軽量化する場合には、注入材の固形分が同一密度の
配合でも、より気泡を増加することが可能で、高膨潤ベ
ントナイトを使用する場合より軽量とすることができ、
また、注入材を高強度化する場合には、注入材として同
一密度の配合でも、より固化材（セメント）を増加する
ことが可能で、高膨潤ベントナイトを使用した場合より
強度が高くなることを見いだした。

【００１４】さらに、低膨潤ベントナイトを使用した注
入材では全体の水量が減り、固形分が増量するため、密
実な構造となり、耐久性が向上することを見出した。

【００１５】請求項１に記載の発明は、セメントミルク
と、膨潤力が５〜１５のベントナイトを使用したベント
ナイトミルクとを攪拌混合して形成される可塑性注入材
である。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のベントナイトミルクのベントナイトと水との配合比が
重量比で１：２．５〜１：５である可塑性注入材であ
る。

【００１７】〔作用〕本発明によれば、膨潤力が５〜１
５のベントナイトを使用することにより、Ｂ液量が減少
する分、Ａ液量を増加することが可能で、固化材、気泡
の増量が可能となる。したがって、注入材のＡ液中の固
化材を増量することにより注入材を高強度化でき、ま
た、同一強度の注入材を作成するにあたり気泡を多量に
混入することにより軽量化を図ることができる。更に、
Ｂ液に添加するベントナイト量が増加する結果注入材の
硬化体がより緻密化し耐久性の向上を図ることができ
る。

【００１８】膨潤力が１５を越えるベントナイトを使用
すると、所定密度の可塑性注入材を作成するに際して、
ベントナイト量を少量とすることができるものの、水量
を多くする必要があり、全体として、気泡や硬化材を増
加できる余裕が少なくなる。

【００１９】また、膨潤力が５未満のベントナイトを使
用すると、所望の注入材の可塑性を得るためには、加え
るべきベントナイトの量が増加し、Ｂ液量が増加し、気
泡や硬化剤を増加する余裕が少なくなる。

【００２０】更に、ベントナイトと水との配合比が重量
比で１：２．５未満では、ベントナイトと水とを混合す
る際にダマが発生してＢ液の作液が困難となり、また、
同比が１：５を越えると可塑性が低く適当ではない。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の可塑性注入材では、先ず
Ａ液としてセメントミルク（セメント、水、必要により
気泡、各種混和剤を配合）が調製され、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、水、必要
により各種混和剤を配合）が調製される。そして、Ａ液
とＢ液を混合し、瞬時に可塑化させる。

【００２２】Ａ液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
も一種と高炉スラグ、フライアッシュなどの少なくとも
一種とを混合した混合セメント、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。

【００２３】セメントミルクは、必要に応じて起泡剤を
発泡処理した気泡を混合しセメントエアミルクとするこ
とができる。

【００２４】Ａ液のセメント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く、混和剤の添加に
よっては練り上がり後の可塑性に影響はない。また、減
水剤添加によりＡ液中の単位水量を減らしたり、単位セ
メント量を増加することが可能なことより、高強度及び
軽量化の配合設定の範囲拡大が可能である。また、Ａ液
のセメントミルクに、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ことも可能である。

【００２５】Ｂ液に用いるベントナイトは、膨潤力５〜
１５のものを使用する。なお、ここでいう膨潤力は前述
した日本ベントナイト工業会試験法( ＪＢＡＳ−１０
４) により求められるものである。

【００２６】本発明は、上記のごとく予め調製したＡ
液、Ｂ液をミルク状態で瞬時に混合する。Ａ液のセメン
トミルクは、水溶液がセメントから遊離されるカルシウ
ムイオンで過飽和の懸濁状態であり、プラスのカルシウ
ムイオンで満たされている。

【００２７】一方、Ｂ液のベントナイトミルクは、ベン
トナイトが膨潤し、マイナスイオンに帯電している。こ
のようなミルク同士の混合によって、ベントナイト粒子
表面のマイナス荷電をカルシウムプラスイオンが中和す
ることにより、ベントナイト粒子の分子間引力による急
激な凝集反応が発生し、瞬時に可塑化させることができ
る。

【００２８】なお、本発明におけるＡ液、Ｂ液の混合割
合は、使用目的に応じて適宜決定されるものである。

【００２９】また、調製された可塑性注入材のフロー値
は日本道路公団規格試験法であるシリンダー法で８０
（自立）〜１５０ｍｍが好ましく、８０〜１２０ｍｍが
より好ましい。８０〜１２０ｍｍでは可塑性注入材とし
て最適であるうえ、水中打設又は流水のある場所でも材
料分離が極めて少なく利用可能である。また、１２０〜
１５０ｍｍでは流水等の影響を受けない場合、十分に可
塑性注入材として使用可能であるが、水中打設に使用の
場合、濁りや材料に亀裂が生じる可能性がある。１５０
ｍｍ以上のものは通常のエアモルタル、エアミルクの流
動性の性状に近く、限定注入等には適さない。

【００３０】

【実施例】本発明に係る可塑性注入材を実施例により更
に説明する。以下の実施例において、注入材の調製方
法、試験材料、及び試験方法は次の通りである。

【００３１】（調製方法）Ａ液は、セメント系固化材と
水をハンドミキサーで２分間混練して調製した。気泡を
混合する場合は、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）を投入し、ミキサーで３０秒混合した。

【００３２】Ｂ液は、ベントナイトと水を往復攪拌ミキ
サーで５分間混練して調製した。Ａ液とＢ液の混合は、
ハンドミキサーで１０〜１５秒程度混練して調製した。

【００３３】（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）ベントナイト：膨潤力３６（高）、膨潤力８（低）のも
の起泡剤：住友大阪セメント（株) 製「スミシールドＡ」
（商標）混和剤：花王（株）製高性能減水剤「マイティ１５０」
（商標）

【００３４】（試験方法）試験項目として「フロー値」
の測定、「強度」の測定を以下のような基準で行った。

【００３５】フロー値日本道路公団規格「エアモルタル
及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳＡ３１３−１９９
２）」のコンシステンシー試験方法のシリンダー法に準
拠。内径８ｃｍ高さ８ｃｍのシリンダーに試料を入れ、
引き抜き後の試料の底面の直径を測定

【００３６】（強度）化塑性注入材の硬化体の強度は、
以下により測定した。地盤工学会基準「一軸圧縮試験（ＪＩＳＡ１２１６）」供試体寸法φ５×１０ｃｍ、各材齢３本養生条件は以下
の通り気中養生：材齢１日後脱型、ラップに包み２０℃恒温室
養生水中養生：材齢１日後脱型、容器に供試体体積の１０倍
の水を入れ、強度試験日まで２０℃水中養生

【００３７】〔実施例１〕本例は、注入材に軽量化が求
められる場合を想定して行ったものである。注入材の密
度を９００ｋｇ／ｍ³ ，７００ｋｇ／ｍ³ （０．９ｇ／
ｃｍ³，０．７ｇ／ｃｍ³）に設定し、Ａ材とＢ材とを混
合した直後のフロー値が１００ｍｍ程度の可塑性となる
配合とした。配合を表１に示し、そのフロー値（ｍｍ）
と２８日強度（Ｎ／ｍｍ² ）を表２に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】表１及び表２から、注入材を同一密度に設
定した場合、低膨潤力ベントナイトを使用したもの（表
中）は高膨潤ベントナイトを使用したもの（表中）
より固化材が増量でき、全水量も減量できることから強
度が大きくなることが確認できた。したがって、同一強
度の注入材を製造するに際しては、低膨潤力ベントナイ
トを使用した方がより軽量化が可能であることがわか
る。

【００４１】〔実施例２〕本例は、注入材に高強度が求
められる場合を想定して行ったものである。この例でも
注入材はフロー値１００ｍｍ程度の可塑性で、かつ、高
強度を出すため、固化材を実施例１より増加させてい
る。配合を表３に示し、そのフロー値（ｍｍ）と２８日
強度（Ｎ／ｍｍ² ）を表４に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】表３、表４より、同程度の可塑性（フロー
値１００ｍｍ程度）となる配合の場合、低膨潤力ベント
ナイトを使用したもの（表中）は高膨潤ベントナイト
を使用したもの（表中）より固化材が増量でき全水量
も減量できることから強度が高くできることが確認でき
た。

【００４５】これに対して、ベントナイトが高膨潤であ
る場合、上記例と同程度の強度を出すためには、のよ
うに固化材を増やす一方、可塑材量を減らさなければな
らず可塑性が弱くなることが確認できた。

【００４６】〔実施例３〕本例は、注入材の耐久性を確
認するため、注入材が海水に対してどの程度耐えられる
かを測定した例である。

【００４７】本例は、同程度のフロー値の注入材を型に
打設脱型し供試体とし、供試体を人工海水に浸漬し、同
じ条件の試料を気中養生したものと比較した。配合を表
５に示し、そのフロー値（ｍｍ）と２８日、３ヵ月強度
（Ｎ／ｍｍ² ）及び性状を表６に示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】

【表６】

【００５０】表５及び表６から、低膨潤力ベントナイト
を使用のもの（表中）は、１か月前後より供試体端部
にクラックが発生するものの、ほとんど劣化は進行せ
ず、強度はさらに上昇していることがわかる。これに対
して、高膨潤力ベントナイトを使用のもの（表中）
は、１か月前後より供試体端部にクラックが発生しその
後急激に破壊した。

【００５１】したがって、同程度のフロー値となるよう
に作成した注入材のうち、低膨潤力ベントナイトを使用
したものは、高膨潤力ベントナイトを使用したものより
耐久性に優れるということが確認できた。

【００５２】〔実施例４〕本例は、ベントナイトの膨潤
力を変えた場合の影響を確認するものである。異なった
膨潤力のベントナイトを使用したＢ液をそのフロー値が
１８０ｍｍとなるように作成し、このＢ液を使用したと
きの注入材のフロー値を測定したものである。

【００５３】本例では、ベントナイトとして、高膨潤力
ベントナイト（膨潤力１６：No. １）、豊順榛名（膨潤
力６：No.５）、高膨潤と豊順榛名の混合品（膨潤力１
４，１０，８：No. ２，３，４）、豊順榛名を気中風化
し、膨潤力を低下させたもの（膨潤力４：No.６）を使
用した。

【００５４】なお、Ａ液として、Ｗ／Ｃ＝５０％のセメ
ントミルクを使用した。そして、従来品（高膨潤力ベン
トナイト（膨潤力１６）を使用したとき：No. １）の注
入材のフロー値と同等以上のフロー値が得られるように
Ｂ液を混合し、No. １で混合したＢ液の量（基準体積）
との差（減少量）を算出した。その結果を表７に示す。

【００５５】

【表７】

【００５６】表７によれば、膨潤力５〜１５程度の場
合、膨潤力１６以上よりＢ液の体積が減少でき、しか
も、混合後の可塑性状も同等以上となる。したがって、
Ｂ液の体積減分をＡ液を増加させること（例えば、混練
水、固化材、気泡の増加）ができることが確認できた。

【００５７】即ち、Ａ液中の混練水を増量することによ
り、Ａ液の流動性が良くなり、長距離圧送が可能となる
し、また、Ａ液中の固化材を増量することにより注入材
の強度を増すことができ、更にＡ液中に気泡をより多く
混入することにより注入材の軽量化を図ることができ
る。

【００５８】また、Ｂ液内のベントナイトの量を増やす
こともでき、この場合には注入材が緻密化し耐久性が向
上する。

【００５９】一方、膨潤力が５未満の場合には、ベント
ナイトを極めて多量に使用しなければ注入材が所定のフ
ロー値にならず、体積が減少しないだけでなく、可塑性
状も弱くなる。

【００６０】〔実施例５〕本例は、ベントナイトの膨潤
力を一定としたときの、Ｂ液におけるベントナイトの混
合のト水の比率を変更したときの注入材のフロー値を測
定したものである。

【００６１】本例ではベントナイトの膨潤力を８（ｍｌ
／２ｇ）とし、ベントナイトと水の比率を変更してい
る。なお、Ａ液は同一（固化材３００ｋｇ／ｍ³ 、水１
５０ｋｇ／ｍ³ ）のものを用いた。その結果を表８に示
す

【００６２】

【表８】

【００６３】表８から、水とベントナイトの配合比は
１：２．５〜１：５が好適であることが確認できた。同
配合比が５を越えると可塑性が不良となり、また、同配
合比が２．５以下ではＢ液作製時にベントナイトのダマ
が生じ、作液が困難となる。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｂ
液量が減少する分、Ａ液量が増加可能で、固化材、気泡
の増量が可能となる。したがって、注入材のＡ液中の固
化材を増量することにより注入材を高強度化でき、ま
た、同一強度の注入材を作成するにあたり気泡を多量に
混入することにより軽量化を図ることができる。更に、
Ｂ液に添加するベントナイト量が増加する結果注入体が
より緻密化し耐久性の向上を図ることができる等の効果
を奏する。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントミルクと、膨潤力が５〜１５のベ
ントナイトを使用したベントナイトミルクとを攪拌混合
して形成される可塑性注入材。
【請求項２】前記ベントナイトミルクのベントナイトと
水との配合比が重量比で１：２．５〜１：５である請求
項１に記載の可塑性注入材。