JP2002241161A - グラウト用セメント組成物およびグラウト用セメントミルクのブリーディング抑制方法 - Google Patents

グラウト用セメント組成物およびグラウト用セメントミルクのブリーディング抑制方法

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Hiroaki Suzuki
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Abstract

(57)【要約】 【課題】グラウト用セメントミルクのブリーディング防
止には、従来、ベントナイトが使用されていたが、セメ
ントとともに水に混練すると、ベントナイトが十分に膨
潤せずにブリーディングを低減することができないた
め、二段階の混練作業が必要であった。また、海水等を
使用すると、ベントナイトが十分に膨潤しないという問
題があった。本発明は、このような施工上の制約を受け
ることなく、グラウト用セメントミルクのブリーディン
グを防止することを課題とする。 【解決手段】本発明の解決手段は、セメントミルク中で
水酸化物からなる多核錯体イオン種を形成する金属塩
(例えば、鉄塩)が含有されてなることを特徴とするグ
ラウト用セメント組成物にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明に属する技術分野】本発明は、主として地盤改良
工法や、柱列式連続壁、注入工法などのグラウチングに
使用するグラウト用セメント組成物およびグラウト用セ
メントミルクのブリーディング抑制方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、各種地盤改良工法や、柱列式連
続壁、注入工法などのグラウチングにおいては、注入す
るセメントミルクの流動性を確保するために、水/セメ
ント比を50〜200%前後としたものが使用されてい
る。
【0003】しかしながら、このように水/セメント比
を大きくすると、該セメントミルクの流動性が改善され
る半面、ブリーディングによる材料分離が生じるという
問題がある。ブリーディングによる材料分離が生じる
と、セメントミルクを搬送するためのポンプが閉塞した
り、供給されるセメントミルクが均質とならずに強度不
足や強度のバラツキを招くという問題がある。
【0004】従来、このようなブリーディングを防止す
るために、セメントにベントナイトを配合したセメント
・ベントナイトミルク(以下、「CBミルク」という)
が一般に使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CBミ
ルクを使用することによってブリーディングは低減でき
るものの、その施工においては以下のような問題があ
る。
【0006】まず、ベントナイトとセメントとがプレミ
ックスされたものを水と混練すると、セメントミルク中
でのイオン交換反応によってベントナイト粒子が凝集
し、混練後の状態が不均一となってしまうため、ベント
ナイトが十分に膨潤せずにブリーディングを低減するこ
とができない。従って、該ベントナイトを使用する場合
には、ベントナイトと水とを予め混練し、ベントナイト
を十分に膨潤させたベントナイト泥水を調製した上で、
該ベントナイト泥水とセメントとを混練してセメントミ
ルクを製造しなければならず、このような二段階の混練
作業が必要となって工事が煩雑となるという問題があ
る。
【0007】また、セメントミルクの調製において、海
水などのカルシウムイオンを含む水を使用した場合に
は、前記ベントナイトが十分に膨潤しないため、湾岸工
事等へ適用することができないという問題がある。
【0008】さらに、ブリーディング抑制のみを考慮し
てベントナイトを過剰に添加すると、CBミルクが好ま
しくない程度にまで高粘性化されてしまい、注入ポンプ
による圧送や注入、混合などの施工上の問題が生じる。
【0009】そこで本発明は、以上のような問題点に鑑
み、このような施工上の制約を受けることなくグラウト
用セメントミルクのブリーディングを防止することを課
題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究したところ、セメントミルク中
に金属塩を添加すると、該金属塩がセメントミルク中の
アルカリ成分と反応して水酸化物となり、該水酸化物の
多核錯体イオン種がブリーディング防止に有効であるこ
とを見出した。
【0011】即ち、本発明の解決手段は、セメントミル
ク中で水酸化物からなる多核錯体イオン種を形成する金
属塩が含有されてなることを特徴とするグラウト用セメ
ント組成物にある。ここで、セメント組成物とは、セメ
ント、セメントスラリー、セメントミルク及びモルタル
を含めたものをいう。また、好ましくは該金属塩が鉄塩
であり、あるいは該金属塩の量がセメントに対して10
〜60重量%の割合で配合されてなるグラウト用セメン
ト組成物にある。
【0012】さらに、本発明の解決手段は、セメントミ
ルクに金属塩を添加し、該金属塩の水酸化物からなる多
核錯体イオン種を生成させることを特徴とするグラウト
用セメントミルクのブリーディング抑制方法にある。
【0013】セメントミルク中に、鉄塩等の金属塩を添
加することにより、セメントミルク中に生じたアルカリ
成分が該金属塩と反応し、該金属塩の水素化物からなる
多核錯体イオン種が形成されることとなり、その結果ブ
リーディングを効果的に抑制することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【0015】本発明は、グラウチングに使用するセメン
トミルクを調製するためのグラウト用セメント組成物で
あって、該セメントミルク中の水酸化カルシウムと反応
して水酸化物からなるコロイドを形成する金属塩が含有
されてなることを特徴とするものである。
【0016】本発明において使用される金属塩は、水に
可溶であり且つセメントミルク中の水酸化カルシウムと
反応して鉄の水酸化物を生成するものであれば良く、例
えば鉄塩や、アルミニウム塩等を使用することができ
る。中でも、粘性の増加が少なく、注水ポンプによる圧
送性に優れるという点を考慮すると、鉄塩が好ましい。
鉄塩としては、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(II
I)、塩化鉄(III)、ポリ硫酸鉄などを例示することがで
きる。
【0017】ここで、金属塩がセメントミルク中におい
てブリーディングを抑制する作用について、以下、鉄塩
を例として詳細に説明する。
【0018】一般に、水溶液と接する固体表面は、溶液
中からのイオンの吸着あるいは表面の解離反応によって
表面電荷を帯び、拡散電気二重層を形成する。ここで同
種の二つの粒子が接近すると、この拡散電気二重層の作
用により反発力が発生する。また、粒子が接近するとフ
ァンデルワールス力、即ち引力が強くなる。即ち、これ
ら二つの力のバランスによって粒子が分散、凝集を引き
起こす。従って、この分散、凝集をコントロールするこ
とによって、ブリーディングを抑制し、且つ粘性を低く
抑えることができる。
【0019】本発明における金属塩(鉄塩)が水中に溶
解されると、鉄イオンが水の双極子を引きつけ、溶媒和
したイオン種を形成する。このイオン種は、水素イオン
を放出する傾向があるため、次式(1)(2)のような
状態となる。 [Fe(H2O)6]3+ → [Fe(OH)(H2O)5]2+ + H+ (1) [Fe(OH)(H2O)5]2+ + H+ → [Fe(OH)2(H2O)4]+ + 2H+ (2)
【0020】次に、重合過程においては、2分子に相当
するイオンが連続的に付加され、次式(3)のような状
態となる。 2[Fe(OH)2(H2O)4]+ + 4H+ → [Fe(H2O)4(OH)2Fe(H2O)4]4+ + 2H+ + 4OH- (3)
【0021】このようにして、溶液中には多核錯体イオ
ン種が生成され、1次粒子と呼ばれる遊離した超微粒子
固体となる。これら超微粒子間には、上述したような、
拡散電気二重層による反発力と、ファンデルワールス力
という引力が作用している。このとき、ファンデルワー
ルス力は体積の2条に比例して増加するため、単位金属
塩量が多いほど、即ち体積が大きいほど、粒子間の引力
は大きくなる。よって、前記多核錯体イオン種のような
体積の大きいものは、3次元網目構造を形成することと
なり、溶液は安定性の高いゾル状となる。以上のような
過程により、溶液即ちセメントミルクは該多核錯体イオ
ン種が分散した状態で安定化され、ブリーディングを抑
制することができる。
【0022】従って、本発明に係るグラウト用セメント
組成物およびグラウト用セメントミルクのブリーディン
グ抑制方法によれば、セメントミルク内の塩鉄量をコン
トロールすることによってブリーディングを抑え、且つ
粘度の低い流動性の良好な状態に維持することができ
る。
【0023】セメントミルク中における金属塩の量は、
セメント100重量部に対して10〜60重量部、より
好ましくは20〜50重量部とする。金属塩の量を同1
0〜60重量部とすることにより、ブリーディング抑制
効果がさらに良好となり、またセメントミルクの粘性を
著しく低下させることができ、ハンドリング性が改善さ
れることとなる。
【0024】一方、本発明におけるセメントとしては、
普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメン
ト、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセ
メント等の各種ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルト
ランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フラ
イアッシュセメント等の混合セメント、白色セメント、
膨張セメント等の特殊セメントを適用できる。
【0025】セメントミルクの調製方法については、グ
ラウチングにおいて一般的に用いられている手順に従っ
て行うことができる。即ち、前記金属塩の添加時期につ
いては特に限定されることはなく、セメントと同時に水
と混練することができる。また、必要に応じて各種混和
材や混和剤、骨材などを添加することができる。
【0026】
【実施例】(実施例1)水600mlに対して硫酸第二
鉄水和物を37.5g(普通ポルトランドセメントに対
して15重量%)、普通ポルトランドセメントを250
g加え、さらに全量が1000mlとなるように水を加
えて3分間混練し、スラリー溶液を調製した。
【0027】(実施例2)水600mlに対して硫酸第
二鉄水和物を137.5g(普通ポルトランドセメント
に対して55重量%)、普通ポルトランドセメントを2
50g加え、さらに全量が1000mlとなるように水
を加えて3分間混練し、スラリー溶液を調製した。
【0028】(実施例3)水600mlに対して硫酸第
二鉄水和物を75g(普通ポルトランドセメントに対し
て30重量%)、普通ポルトランドセメントを250g
加え、さらに全量が1000mlとなるように水を加え
て3分間混練し、スラリー溶液を調製した。
【0029】(実施例4)水600mlに対して硫酸第
二鉄水和物を12.5g(普通ポルトランドセメントに
対して5重量%)、普通ポルトランドセメントを250
g加え、さらに全量が1000mlとなるように水を加
えて3分間混練し、スラリー溶液を調製した。
【0030】(実施例5)水600mlに対して硫酸第
二鉄水和物を162.5g(普通ポルトランドセメント
に対して65重量%)、普通ポルトランドセメントを2
50g加え、さらに全量が1000mlとなるように水
を加えて3分間混練し、スラリー溶液を調製した。
【0031】(比較例1)水600mlに対してベント
ナイトを75g(普通ポルトランドセメントに対して3
0重量%)加え、2分間混練した。その後、普通ポルト
ランドセメントを250g加え、さらに全量が1000
mlとなるように水を加えて1分間混練し、スラリー溶
液を調製した。
【0032】(試験方法)上記スラリー溶液を調整後、
直ちに該スラリー溶液の粘性を粘度計(リオン社製 ビ
スコテスター VT−04)により測定し、その後全量
をメスシリンダーに移し、24時間静置後のブリーディ
ング率を測定した。
【0033】以上の結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】表1に示したように、比較例1においては
粘性を低く抑えつつブリーディングを抑制することがで
きなかったが、一方、本発明に係る実施例1〜5、特に
実施例1〜3においては、セメントミルクのブリーディ
ングを効果的に抑制でき、且つ粘度を低く抑えることが
できた。
【0036】(実施例6)海水600mlの中に硫酸第
二鉄水和物を75g(普通ポルトランドセメントに対し
て30重量%)、普通ポルトランドセメントを250g
加え、さらに全量が1000mlとなるように海水を加
えて3分間混練し、スラリー溶液を調製した。
【0037】(比較例2)海水600mlの中にベント
ナイトを75g(普通ポルトランドセメントに対して3
0重量%)加え、2分間混練した。その後、普通ポルト
ランドセメントを250g加え、さらに全量が1000
mlとなるように海水を加えて1分間混練し、スラリー
溶液を調製した。
【0038】結果を表2に示す。
【0039】
【表2】
【0040】表2に示したように、セメントミルクの混
練に海水を用いた場合についても、本発明に係る実施例
6においては、粘性の増加とブリーディングとをともに
効果的に抑制することが可能であった。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るグラウト用
セメント組成物、および本発明に係るグラウト用セメン
トミルクのブリーディング抑制方法によれば、セメント
とともに金属塩を混練するという一段階の混練によって
セメントミルクを調製した場合であっても、ブリーディ
ングを効果的に抑制することが可能となる。
【0042】また、該セメントミルクの粘性が増大する
こともなく、よってポンプ等によるセメントミルクのハ
ンドリング性能を低下させる虞がない。
【0043】さらに、従来ベントナイトでは海水を使用
するとブリーディングを抑制することが困難であった
が、本発明によれば海水と混練した場合であっても同様
にブリーディングを抑制することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) E02D 3/12 101 E02D 3/12 101 // C04B 103:46 C04B 103:46 C09K 103:00 C09K 103:00 (72)発明者 蛇見 眞悟 大阪市大正区南恩加島7丁目1番55号 住 友大阪セメント株式会社セメント・コンク リート研究所内 (72)発明者 鈴木 裕明 大阪市大正区南恩加島7丁目1番55号 住 友大阪セメント株式会社セメント・コンク リート研究所内 Fターム(参考) 2D040 AB01 BD03 CA01 CA10 CB03 4G012 MB00 MB12 4H026 CA01 CB07 CC05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメントミルク中で水酸化物からなる多
    核錯体イオン種を形成する金属塩が含有されてなること
    を特徴とするグラウト用セメント組成物。
  2. 【請求項2】 前記金属塩が鉄塩であることを特徴とす
    る請求項1記載のグラウト用セメント組成物。
  3. 【請求項3】 前記金属塩が、セメントに対して10〜
    60重量%の割合で配合されてなることを特徴とする請
    求項1又は2記載のグラウト用セメント組成物。
  4. 【請求項4】 セメントミルクに金属塩を添加し、該金
    属塩の水酸化物からなる多核錯体イオン種を生成させる
    ことを特徴とするグラウト用セメントミルクのブリーデ
    ィング抑制方法。
  5. 【請求項5】 前記金属塩が鉄塩であることを特徴とす
    る請求項4記載のグラウト用セメントミルクのブリーデ
    ィング抑制方法。
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