JP2002029815A

JP2002029815A - 裏込材用又は中込材用組成物、及びこれを用いた裏込材並びに中込材

Info

Publication number: JP2002029815A
Application number: JP2000220931A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ito; 肇伊藤; Morihiro Hoshino; 守宏星野; Yoshihide Saito; 由秀斉藤; Yoichi Kano; 洋一加納
Original assignee: Kubota Corp; TAC Corp; Kubota Construction Co Ltd
Current assignee: Kubota Corp; TAC Corp; Kubota Construction Co Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】粘土の産地による差異をなくし、材料分離
抑止効果を向上させることのできる裏込材や中込材を提
供することを目的とする。【解決手段】シールド堀削工事に使用されるセメン
ト、水及び増粘材を含有する裏込材用又は中込材用組成
物において、上記増粘材の一部又は全部として、繊維強
化プラスチック粉砕物を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、繊維強化プラス
チック（以下、「ＦＲＰ」と略する。）の粉砕物を用い
た裏込材用又は中込材用の組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、シールド掘削工事において、形成
されるトンネル等を安定化させるため、裏込材や中込材
が使用されている。この発明の一実施例を示す図１及び
図２を参照して説明すると、裏込材１４は、図１に示す
ように、掘削坑１２周囲の地盤１１と覆工したセグメン
ト１３との間に生じる空隙部に注入され、形成されるト
ンネル１５を安定化させる。

【０００３】また、中込材１７は、図２に示すように、
形成されたトンネル１５の内部に新たな管１６を敷設す
る場合において、この管１６とトンネル１５との間の空
隙部に注入され、管１６を安定化させる。

【０００４】上記裏込材１４としては、セメント、粘
土、水等から構成されるＡ液と珪酸ナトリウム（水ガラ
ス）を主成分とするＢ液とから構成されるものがあげら
れ、上記空隙部に注入される際に両者を混合し、注入
後、すぐ固化して所要の強度が得られる。

【０００５】また、上記中込材１７としては、セメン
ト、粘土、水等から構成されるものがあげられ、上記空
隙部に注入した後、数十分〜数時間後に所要の強度が得
られる。

【０００６】上記の裏込材１４及び中込材１７の両方に
使用される粘土としては、ベントナイト等の粘土鉱物が
使用される。この粘土は、水によって数倍から数十倍に
膨潤することにより、上記Ａ液や中込材１７のセメント
等の材料が水から分離するのを防止する効果を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この粘土は自
然鉱物であり、その効果は産地による差異を有する。ま
た、この粘土は、裏込材、中込材の水分離防止効果とし
て作用するに際し、自硬性がなく、長期の安定性に問題
点があるため、特に、配管輸送時、長時間の管内滞留時
には、材料分離に対しての十分な管理が必要となる。

【０００８】そこで、この発明は、産地による差異をな
くし、材料分離抑止効果を向上させることのできる裏込
材や中込材を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、セメント、
水及び増粘材を含有する裏込材用又は中込材用組成物に
おいて、上記増粘材の一部又は全部として、繊維強化プ
ラスチック粉砕物を用いることを特徴とする。

【００１０】また、この発明は、繊維強化プラスチック
粉砕物という人工物を使用するので、産地による差異を
なくすことができる。さらに、繊維強化プラスチック粉
砕物は、微粉炭酸カルシウム及びガラス繊維の微粉末で
構成されているため、粉体自体が水を拘束し、安定した
材料分離抑制効果を発揮する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。

【００１２】この発明にかかる組成物は、裏込材用又は
中込材用の組成物である。

【００１３】上記裏込材とは、シールド掘削工事におい
て、形成されるトンネル等を安定化させるため、使用さ
れるものである。具体的には、裏込材１４は、図１に示
すように、掘削坑１２周囲の地盤１１と覆工したセグメ
ント１３との間に生じる空隙部に注入され、形成される
トンネル１５を安定化させる役目を果たす。なお、この
掘削坑１２は、立坑１の下端部から横方向にシールド機
２によって掘り進められる横坑であり、図中、３はシー
ルドジャッキである。

【００１４】また、上記中込材１７は、図２に示すよう
に、形成されたトンネル１５の内部に水道管等の配管を
通すための新たな管１６を敷設する場合において、この
管１６とトンネル１５との間の空隙部に注入され、管１
６を安定化させる役目を果たす。

【００１５】上記の裏込材１４又は中込材１７用の組成
物は、セメント、水及び増粘材を含有する組成物であ
る。上記セメントとは、無機系の固化材であり、ポルト
ランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、シ
リカセメント等、各種のセメントを使用することができ
る。

【００１６】上記増粘材とは、上記セメント等の組成物
を構成する固形成分が水から分離するのを防止する、す
なわち材料分離抑止効果を有するものであり、粘土、繊
維強化プラスチック粉砕物（以下、「ＦＲＰ粉砕物」と
略する。）等を使用することができる。上記粘土とは、
粘性を有する天然鉱物であり、セリサイト、モンモリロ
ナイト等を主成分とするベントナイト等があげられる。

【００１７】上記ＦＲＰ粉砕物とは、ＦＲＰ成形体を粉
砕した物をいう。粉砕物の粗さは、特に限定されるもの
ではないが、目の粗さが２．０３ｍｍの篩（１０メッシ
ュ）を通過した粉砕物（１０メッシュ分級品）であれ
ば、材料分離抑止効果をより発揮することができ、好ま
しい。粉砕物の大きさの下限は、特に限定されないが、
あまり細かすぎると、上記組成物製造の際に、混入が困
難となる場合があるので、平均粒径０．００２ｍｍ以上
が好ましい。

【００１８】上記の大きさのＦＲＰ粉砕物を得る方法と
しては、次の方法があげられる。まず、ＦＲＰ成形体を
粗破砕し、次いで、一軸破砕機で４〜１５ｍｍ程度の破
砕物を得る。そして、この破砕物をジェット気流粉砕機
で微粉砕する。この微粉砕物を振動ふるい機によって１
０メッシュ以下の上記ＦＲＰ粉砕物を得ることができ
る。

【００１９】上記ＦＲＰ成形体は、特に限定されない
が、使用済みのＦＲＰ成形体廃棄物を用いることができ
る。使用済みのＦＲＰ成形体廃棄物を用いると、ＦＲＰ
をリサイクルすることができ良好である。ＦＲＰ成形体
廃棄物の例としては、ＦＲＰ製の廃船、使用済みのＦＲ
Ｐ製浴槽等があげられる。

【００２０】上記の増粘材を裏込材用又は中込材用組成
物に用いる場合、上記の粘土とＦＲＰ粉砕物とを任意に
組み合わせて使用することができ、上記のＦＲＰ粉砕物
を増粘材の一部又は全部として使用することができる。

【００２１】上記裏込材用又は中込材用組成物の全体１
ｍ³に含まれるセメントの量は、２００〜５００ｋｇが
よく、２５０〜３５０ｋｇが好ましい。２００ｋｇより
少なくなると、得られる組成物の硬度が十分でなくなる
場合があり、５００ｋｇより多いと、取扱いが困難とな
る場合がある。また、上記ＦＲＰ粉砕物の上記裏込材用
又は中込材用組成物の全体１ｍ³に対する含有量は、５
０〜７５０ｋｇがよく、６０〜５００ｋｇが好ましい。
５０ｋｇより少ないと、材料分離抑止効果が不十分とな
る場合があり、裏込材や中込材として使用するときに、
強度が低下する場合がある。さらに、７５０ｋｇより多
いと、材料分離抑止効果は十分発揮されているが、長距
離圧送性が低下する場合がある。

【００２２】上記の裏込材用又は中込材用組成物は、目
的や必要に応じて、凝結遅延剤、凝結剤、起泡剤等を添
加することができる。

【００２３】上記の組成物を裏込材用として使用する場
合、上記のセメント、水及びＦＲＰ粉砕物を含む増粘材
に、凝結遅延剤を加えたものを裏込材用組成物とし、こ
れと凝結剤とから裏込材を構成することができる。この
両液は、混合すると固化し、所要の強度が得られる。

【００２４】上記凝結遅延剤とは、セメントが水と混合
することにより生じる凝結固化を遅らせるための添加剤
であり、これを用いることにより、かなりの時間にわた
って、セメントと水との混合物が凝結固化するのを防止
できる。このような例としては、オキシカルボン酸塩等
があげられる。

【００２５】また、上記凝結剤とは、凝結が遅延された
セメントと水との混合物の凝結固化を促進する添加物
で、珪酸ナトリウム、いわゆる水ガラスが一般的に使用
される。

【００２６】上記の裏込材は、上記両液が混合され、そ
の直後、図１に示すような地盤１１とセグメント１３と
の間に注入される。そして、凝結固化することにより、
セグメント１３を安定化させると共に、地盤１１からし
み出る地下水がセグメント１３内に侵入するのを防止す
る。

【００２７】上記の組成物を中込材用として使用する場
合、上記のセメント、水並びにＦＲＰ粉砕物を含む増粘
材、及び必要に応じて、凝結遅延剤から構成し、これを
中込材として使用することができる。これは、セメント
と水とを混合した後、数時間後で固形化し、所要の強度
が得られる。この中込材は、図２に示すような、セグメ
ント１３と管１６との間に注入され、管１６を安定化さ
せると共に、地盤１１からしみ出る地下水が管１６内部
にまで侵入するのを防止する。

【００２８】上記の裏込材や中込材には、必要に応じ
て、起泡剤を加えることができる。この起泡剤によっ
て、裏込材や中込材に気孔を設けることができる。この
起泡剤としては、アニオン性界面活性剤、ポリオキシア
ルキレン・アルキルエーテル型非イオン性界面活性剤等
の界面活性剤等をあげることができる。

【００２９】

【実施例】以下、この発明について、実施例を用いて説
明する。〔ＦＲＰ粉砕物の製造〕ＦＲＰ製の浴槽を、粗破砕した
後、一軸破砕機（一軸シュレッダ、（株）クボタ製：マ
スチフ）にかけて破砕した。次いで、ジェット気流粉砕
機（エッカリン社製：ウルトラロータ）にかけ、１０メ
ッシュ（２．０３ｍｍ）通過品を回収し、ＦＲＰ粉砕物
とした。〔裏込材及び中込材の製造〕実施例及び比較例に用いた
材料及び試験方法を下記に示す。セメント…ポルトランドセメント（（株）タック製：
タックメント）増粘材・粘土…セリサイト及びモンモリロナイトを主成分とす
る無機系助剤（（株）タック製：ＴＡＣ−β）・ＦＲＰ粉砕物…上記の方法で製造されたものを使用凝結遅延剤…オキシカルボン酸塩を主成分とする材料
（（株）タック製：ＴＡＣ−ＲＸ）起泡剤…アニオン系活性剤及びポリオキシアルキレン
・アルキルエーテル型非イオン活性剤の配合物を主成分
とする材料（（株）タック製：ＴＡＣ−２）凝結剤…珪酸ナトリウム（水ガラス、（株）タック
製：ＴＡＣ−３Ｓ）φ８０フロー値の測定円筒フローコーンを用いて測定した。すなわち、水平な
円滑の板に内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒を置く。
次に、この中に実施例又は比較例で製造した裏込材用組
成物又は中込材組成物を満たした後、円筒を静かに持ち
上げ、そのときの、広がり（直径、ｍｍ）を測定した。ブリージング率の測定実施例又は比較例で製造した裏込材用組成物又は中込材
用組成物を５００ｍｌのメスシリンダに入れて静置密閉
し、３時間経過後の上澄み液（ブリージング水量）を測
定し、下記の式にしたがってブリージング率を算出し
た。ブリージング率（％）＝（ブリージング水量（ｍ
ｌ）／５００（ｍｌ））×１００気泡分離率ブリージング率の測定において、メスシリンダ上面表層
部に付着した気泡の発生量を測定し、下記の式にしたが
って気泡分離率を算出した。気泡分離率（％）＝（気泡量（ｍｌ）／５００（ｍ
ｌ））×１００含有空気量実施例又は比較例で製造した裏込材用組成物又は中込材
用組成物２００ｍｌを５００ｍｌメスシリンダにとり、
水１５０ｍｌを加えて十分に振って気泡を分離させた。
そして、エチルアルコール１５０ｍｌを徐々に滴下して
消泡し、メスシリンダの目盛りを読み、空気量を下記の
式から算出した。空気量（％）＝｛（５００（ｍｌ）−消泡後のメスシリ
ンダの読み値（ｍｌ））／２００（ｍｌ）｝×１００圧縮強度内径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの型枠に実施例又は比較例で
製造した裏込材又は中込材を入れて凝結固化させ、円柱
供試体を得た。材齢１時間後の強度は、土の一軸圧縮強
度試験方法（ＪＩＳＡ１２１６）に準じて測定し
た。また、材齢１日以降の強度は、コンクリートの一軸
圧縮強度試験方法（ＪＩＳＡ１１０８）に準じて測
定した。

【００３０】総合評価表２、４、６における総合評価は、下記の基準に従っ
た。（１）裏込材の試験における評価 ○：φ８０フロー値４００〜６５０ｍｍ、ブリージング
率５％未満のとき △：φ８０フロー値４００〜６５０ｍｍ、ブリージング
率５〜３０％のとき ×：上記以外の場合（２）中込材の試験における評価 ○：φ８０フロー値３００〜６５０ｍｍ、ブリージング
率０％、気泡分離率２．５％以下のとき △：φ８０フロー値３００〜６５０ｍｍ、ブリージング
率１％以下、気泡分離率５．０％以下のとき ×：上記以外の場合（実施例１、比較例１）セメント、粘土、ＦＲＰ粉砕
物、凝結遅延剤、起泡剤及び水を表１に示す重量（ｋ
ｇ）を混合し、裏込材用組成物９００リットルを製造し
た。そして、表１に示す量（リットル）の凝結剤と混合
して凝結固化させ、多数の気泡を有するセメントモルタ
ル１ｍ³を得た。

【００３１】得られたセメントモルタルのφ８０フロー
値、ブリージング率、含有空気量、圧縮強度を上記の方
法にしたがって測定した。その結果を表２に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】（実施例２、比較例２）セメント、粘土、
ＦＲＰ粉砕物、凝結遅延剤及び水を表３に示す重量（ｋ
ｇ）を混合し、裏込材用組成物９００リットルを製造し
た。そして、表３に示す量（リットル）の凝結剤と混合
して凝結固化させ、セメントモルタル１ｍ³を得た。

【００３５】得られたセメントモルタルのφ８０フロー
値、ブリージング率、含有空気量を上記の方法にしたが
って測定した。その結果を表４に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】結果ＦＲＰ粉砕物をセメントの５０〜１００重量％程度加え
ることにより、粘土を比較例の場合より大幅に減少させ
た場合であっても、従来技術である比較例１の試験番号
２や比較例２の試験番号２の場合と同等の流動性及び材
料分離抑止効果を得ることができた。

【００３９】（実施例３、比較例３）セメント、粘土、
ＦＲＰ粉砕物、凝結遅延剤、起泡剤及び水を表５に示す
重量（ｋｇ）を混合して中込材１ｍ³を得た。次いで、
これを放置して凝結固化させ、セメントモルタルを得
た。

【００４０】得られたセメントモルタルのφ８０フロー
値、ブリージング率、気泡分離率、含有空気量を上記の
方法にしたがって測定した。その結果を表２に示す。

【００４１】

【表５】

【００４２】

【表６】

【００４３】結果ＦＲＰ粉砕物をセメントの５０〜１００重量％程度加え
ることにより、粘土を比較例の場合より大幅に減少させ
た場合であっても、従来技術である比較例３の試験番号
２と同等の流動性及び材料分離抑止効果を得ることがで
きた。

【００４４】

【発明の効果】この発明によると、増粘材として、ＦＲ
Ｐ粉砕物という人工物を使用するので、産地による差異
をなくすことができる。

【００４５】また、ＦＲＰ粉砕物を用いることにより、
長距離圧送が可能な範囲で材料分離抑止効果を向上させ
ることができる。

【００４６】さらに、長期的に安定な材料であるＦＲＰ
粉砕物を用いることにより、長距離圧送が可能となり、
長期にわたる安定性が向上した裏込材や中込材を得るこ
とができる。

【００４７】さらにまた、ＦＲＰ粉砕物を用いることに
より、粘土やセメント等の使用量削減を行うことがで
き、材料の節約が可能となる。

【００４８】また、ＦＲＰ粉砕物としてＦＲＰ成形体廃
棄物の粉砕物を用いると、資源のリサイクルに役立つこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド掘削工事の例を示す部分断面図

【図２】他のシールド掘削工事の例を示す部分断面図

【符号の説明】

１立坑２シールド機３シールドジャッキ１１地盤１２掘削坑１３セグメント１４裏込材１５トンネル１６管１７中込材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤肇兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ内 (72)発明者星野守宏兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ内 (72)発明者斉藤由秀茨城県牛久市栄町２丁目135番１−201号 (72)発明者加納洋一岡山県岡山市大供２丁目５番21号Ｆターム(参考） 2D055 BA01 CA01 CA03 KA08 KA11 KB13 LA02 4G012 PA06 PA32 PB16 PB36 PC05 PC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、水及び増粘材を含有する裏込
材用又は中込材用組成物において、上記増粘材の一部又
は全部として、繊維強化プラスチック粉砕物を用いるこ
とを特徴とする裏込材用又は中込材用組成物。
【請求項２】上記繊維強化プラスチック粉砕物を、全
体１ｍ³に対して５０〜７５０ｋｇ含有させることを特
徴とする請求項１に記載の裏込材用又は中込材用組成
物。
【請求項３】上記繊維強化プラスチック粉砕物は、繊
維強化プラスチック成形体を粉砕し、目の粗さが２．０
３ｍｍの篩を通過した粉砕物であることを特徴とする請
求項１又は２に記載の裏込材用又は中込材用組成物。
【請求項４】セメント、水、凝結遅延剤、及び繊維強
化プラスチック粉砕物を含有する裏込材用組成物と、凝
結剤とからなる裏込材。
【請求項５】セメント、水及び繊維強化プラスチック
粉砕物を含有する中込材。