JP2003026462A

JP2003026462A - 土木用材料及びその施工方法

Info

Publication number: JP2003026462A
Application number: JP2001216461A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tsukahara; 茂塚原; Takashi Taku; 剛史多久; Shigeharu Takekoshi; 重治竹越; Hideki Kotaki; 秀樹小瀧
Original assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Current assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】従来用いられるセメント−水ガラス系のグラ
ウト材に比べ、セメント量を増加させることなく、優れ
た圧縮強度を有し耐久性に優れた土木用材料を提供す
る。【解決手段】少なくともセメント類、珪酸塩及び水と
を注入前に混合し、一次ゲルを生成させた後、該一次ゲ
ルを崩したものをＡ液とし、水ガラス水溶液をＢ液とし
て、該Ａ液とＢ液とを混合し硬化させて用いる土木用材
料であって、材令２８日後のホモゲルの圧縮強度が３Ｎ
／ｍｍ²以上であることを特徴とする土木用材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル堀削工事
等における湧水や漏水する場所の止水、軟弱地盤の土壌
安定化剤、即時裏込め材、トンネルと地盤との間にでき
た空洞の補修用充填材、施工面に凹凸がある場合の補修
材、コンクリート系構造部材や鉱物系構造部材、化粧
板、石膏ボードなどの接合に用いる無機系接着剤等とし
て有用な土木用材料およびその施工方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメント−水ガラス系のグラウト
材はＬＷ工法と称して、軟弱地盤の安定化に用いられ、
あるいはこれを主材とする裏込め材もまた周知である。
また、微粉スラグに消石灰を配合したもの（特開昭５３
−６１２号公報）、ポルトランドセメントに石膏及びス
ラグ粉末を配合したもの（特開昭５５−１０８４８７号
公報、特開昭５５−１０２６７７号公報、特開昭５１−
１４１４５９号公報）あるいはスラグ粉末と石灰及びベ
ントナイトのスラリーと水ガラス溶液より硬化させるグ
ラウト材や裏込め材、セメントとアルミナ化合物との混
合物の裏込め材（特開昭６２−１１１１００号公報）等
も提案されている。従来これらのセメント−水ガラス系
のグラウト材は、セメントを主成分とする液をＡ液とし
て、水ガラス水溶液をＢ液とし、Ａ液とＢ液とを注入直
前で混合して可塑状ゲルを形成させ、この可塑状ゲルを
崩さないようにして地盤に注入し硬化させて用いられて
きた。

【０００３】しかしながら、材令が経過するに従い思っ
たよりも硬化体の圧縮強度が得られないという問題があ
る。例えば、従来用いられるセメント−水ガラス系のグ
ラウト材は、材令２８日後のホモゲルの圧縮強度が３Ｎ
／ｍｍ²未満のものとなる。これは、前記Ａ液とＢ液と
を混合した場合に瞬時にゲルを形成し、Ａ液とＢ液とが
充分に均一混合されていないにもかかわらず、このゲル
をそのまま崩さないように地盤等に注入し硬化させ用い
るため、硬化体自体の組成の不均一化が生じることが一
つ原因と考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明が解決
しようとする課題は、従来用いられるセメント−水ガラ
ス系のグラウト材に比べ、材令を経たものであっても、
これまでにない優れた圧縮強度を有し耐久性に優れた土
木用材料およびその施工方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは、優れた圧縮強度を有し耐久性に優れた土木
用材料について鋭意研究を重ねた結果、珪酸塩−セメン
ト系土木用材料において、セメント類を主成分とする液
に珪酸塩を加えて、一旦、一次ゲルを生成させた後、該
一次ゲルを崩したものをＡ液とし、水ガラス水溶液をＢ
液として、このＡ液とＢ液とを混合して反応硬化せしめ
たものが材令を経たものであっても優れた圧縮強度を有
し耐久性に優れた土木用材料になることを知見し、本発
明を完成するに至った。

【０００６】即ち、本発明の第１の発明は、少なくとも
セメント類、珪酸塩及び水とを注入前に混合し、一次ゲ
ルを生成させた後、該一次ゲルを崩したものをＡ液と
し、水ガラス水溶液をＢ液として、該Ａ液とＢ液とを混
合し硬化させて用いる土木用材料であって、材令２８日
後のホモゲルの圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ²以上であること
を特徴とする土木用材料を提供するものである。

【０００７】また、前記Ａ液は、少なくともセメント類
２５０〜３７５重量部、珪酸塩１０〜１５０重量部及び
水３００〜７００重量部を含有するものであることが好
ましい。また、前記Ａ液は、粘度が３０〜３０００ｃｐ
（センチポイズ）および比重が１．２〜１．６となった
流動性を示すゲル状のものであることが好ましい。ま
た、前記珪酸塩は、水ガラス又はゼオライトから選ばれ
るものが好ましい。また、前記Ｂ液は、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂
Ｏのモル比３．０以上の水ガラスを用い且つＳｉＯ₂濃
度が３０重量％以下の水溶液であることが好ましい。ま
た、前記Ａ液とＢ液は、Ｂ液／Ａ液の容量比で０．０８
〜０．２０の範囲で混合し硬化させて用いることが好ま
しい。

【０００８】また、本発明の第２の発明は、少なくとも
セメント類及び水ガラス水溶液とを注入前に混合し、一
次ゲルを生成させた後、該一次ゲルを崩したものをＡ液
とし、水ガラス水溶液をＢ液とし、該Ａ液とＢ液とを混
合して注入個所に圧入もしくは注入した後、反応硬化せ
しめることを特徴とする施工方法を提供するものであ
る。また、本発明の第３の発明は、少なくともセメント
類を主成分とする液をＡ’液とし、水ガラス水溶液を
Ｂ’液として、注入管内で該Ａ’液とＢ’液を混合し、
一次ゲルを生成させた後、該一次ゲルを崩したものに、
前記Ｂ’液を再び添加混合する手段を備えた注入管を用
いて注入個所に圧入もしくは注入した後、反応硬化せし
めることを特徴とする施工方法を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の土木用材料は、少なくともセメント類、珪酸塩
及び水とを注入前に混合し、一次ゲルを生成させた後、
該一次ゲルを崩したものをＡ液として用いることにその
大きな特徴がある。本発明においてこの一次ゲルとは、
セメント懸濁液に水ガラス水溶液を添加すると瞬結に近
いゲルタイムで極めて弱いゲル状態となり、攪拌等の力
の印加により、このゲルが破壊し、流動性を示すものを
意味する。またこの一次ゲルを崩すとは、この一次ゲル
を崩した後の液の粘度が２０〜２０００ｃｐ（センチポ
イズ）、好ましくは１９０〜７２０ｃｐ（センチポイ
ズ）で、比重が１．２〜１．６、好ましくは１．２５〜
１．３０となった流動性を示す液状のものを意味する。

【００１０】本発明で用いるＡ液は、少なくともセメン
ト類２５０〜３７５重量部、好ましくは２９０〜３１０
重量部、珪酸塩１０〜１５０重量部、好ましくは２０〜
７０重量部及び水３００〜７００重量部、好ましくは５
５０〜６１０重量部を含有するものである。

【００１１】本発明において、Ａ液中のセメント類の配
合量を上記範囲とする理由は、この量が２５０重量部未
満では、強度発現の成分であるセメント類の量が不足
し、実用的な圧縮強度を発現しなくなる傾向があり、一
方、３７５重量部を越えると薬液自体の粘性が高くなり
作業性が悪くなる傾向があるとともに、土木用材料自体
も高価なものとなることから実用的でない。

【００１２】また、Ａ液中の珪酸塩の配合量を上記範囲
とする理由は、この量が１０重量部未満では、セメント
粒子の表面を珪酸モノマーが均一に存在しなくなること
から実用的な圧縮強度が得られなくなる傾向があり、一
方、１５０重量部を越えるとセメント水和物による硬化
機構が阻害されるため好ましくない。また、Ａ液中の水
の配合量を上記範囲とする理由は、この量が３００重量
部未満では、粘性が高くなり作業性が悪くなる傾向があ
り、一方、７００重量部を越えると水分量が多くなって
実用的な圧縮強度が得られにくい傾向があることから好
ましくない。

【００１３】前記Ａ液に使用するセメント類は、普通・
早強・中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトラン
ドセメント、高炉セメント・フライアッシュセメント等
の各種混合セメントや、都市ゴミ焼却灰・下水汚泥焼却
灰等の廃棄物を原料として利用したセメント（エコセメ
ント）、さらには前記ポルトランドセメントやエコセメ
ントの一部を石灰石粉末、シリカヒューム、メタカオリ
ン等の混和材で置換したセメントが挙げられ、これらは
１種又は２種以上で用いられ、この中、３ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ₂含有量の多い早強セメントが初期強度に優れる点で
特に好ましい。

【００１４】前記Ａ液に使用する珪酸塩の種類として
は、例えば、水ガラス、ゼオライト、シリカゾル等を例
示することができ、これらは１種又は２種以上で用いら
れる。この中、水ガラス又はゼオライトが好ましく、ま
た、ゼオライトは特に優れた圧縮強度を得る上で好まし
い。

【００１５】前記Ａ液に使用する水ガラスは、ＳｉＯ₂
／Ｎａ₂Ｏのモル比が２．５以上、好ましくは３．０〜
３．３である。水ガラスのＡ液中の量は、ＳｉＯ₂濃度
として４０重量％以下、好ましくは１９．０〜２４．５
重量％とすることが好ましい。水ガラスのＳｉＯ₂／Ｎ
ａ₂Ｏのモル比を上記範囲とする理由は、このモル比が
２．５未満ではアルカリ量が多くなって、環境上好まし
くない。また、Ａ液中の水ガラスの量をＳｉＯ₂濃度と
して上記範囲とする理由は、この量が４０重量％を越え
るとセメント水和物による硬化機構を阻害することとな
る傾向があることから好ましくない。

【００１６】前記Ａ液に使用するゼオライトは、天然又
は合成ゼオライトの何れであってもよく、天然のゼオラ
イトとしては、例えば、アナルサイム（Ａｎａｌｃｉｍ
ｅ；ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝３．６〜５．６）、チャバサ
イト（Ｃｈａｂａｚｉｔｅ；ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝３．
２〜６．０）、クリノプチライト（Ｃｒｉｎｏｐｔｉｌ
ｏｌｉｔｅ；ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝８．５〜１０．
５）、エリオナイト（Ｅｒｉｏｎｉｔｅ；ＳｉＯ₂／Ａ
ｌ₂Ｏ₃＝５．８〜７．４）、フォジャサイト（Ｆａｕｊ
ａｓｉｔｅ；ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝４．２〜４．６）、
モルデナイト（Ｍｏｒｄｅｎａｉｔｅ；ＳｉＯ₂／Ａｌ₂
Ｏ₃＝０．３４〜１０．０）、フィリップサイト（Ｐｈ
ｉｌｌｉｐｓｉｔｅ；ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝２．６〜
４．４）等を例示することができる。

【００１７】合成ゼオライトは、Ａ型ゼオライト（Ｓｉ
Ｏ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝１．４〜２．４）、Ｘ型ゼオライト
（ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝２〜３）、Ｙ型ゼオライト（Ｓ
ｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃＝３〜６）、モルデナイト（ＳｉＯ₂／
Ａｌ₂Ｏ₃＝９〜１０）などが挙げられる。これらのゼオ
ライトはＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｐｂ等の１
種又は２種以上の金属イオンで置換されたゼオライトが
特に好ましい。これらのゼオライトは１種又は２種以上
で用いられ、物性等は特に制限はないが、微細なものが
薬液に対する分散性の点で好ましく、平均粒子径が０．
１〜２０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍのものが特
に好ましい。

【００１８】また、前記Ａ液中には、他の硬化剤を１種
又は２種以上含有させて併用して用いることができる。
他の硬化剤としては、例えば、酸性塩、炭酸塩、重炭酸
塩、炭酸ガス、炭酸水、塩化物、アルミン酸塩、グリオ
キザール、エチレンカーボネート等の炭酸エステル、多
価酢酸エステル、石灰、スラグ等が挙げられる。また、
Ａ液中には、本発明の目的を損なわない範囲の添加量で
混和剤を含有させて用いることができる。用いることが
できる混和剤としては、例えば増粘剤、安定剤、軽量骨
材、金属イオン封鎖剤、付着改良剤等が挙げられ、これ
らは１種又は２種以上組み合わせて用いることができ
る。

【００１９】増粘剤は、本発明の土木用材料においてブ
リージングを低減するための成分であり、例えば、粘土
鉱物のベントナイト、モンモリロナイト、フライアッシ
ュ、ゼオライト、シリカヒューム、ファインシリカ等が
挙げられ、この中、ベントナイトが好ましく、ベントナ
イトは、膨張度が５ｍｌ／ｇ以上のものを用いることが
特に好ましい。ここで膨張度とは、ベントナイト１ｇが
水を吸収してゼリー状に膨張したときの容積である。

【００２０】安定剤は、本発明の土木用材料においてセ
メントの水和反応による硬化機能を低下させなくするた
めの成分であり、例えば、ポゾラン物質、クエン酸、酒
石酸、グルコン酸等オキシカルボン酸やそのアルカリ金
属塩が挙げられる。

【００２１】軽量骨材は、本発明の土木用材料において
硬化体全量の軽量化を計るための成分であり、軽量骨材
は平均粒径１０μｍ〜１０ｍｍ、嵩比重が０．８ｇ／ｃ
ｍ³以下である無機質材料からなる発泡材が好ましい。
具体的には、建築用、耐火用、断熱、保温、造園用とし
て市販されているフヨーライト（芙蓉パーライト（株）
社製）、サキライト（三機加工建設（株）社製）等があ
げられる。

【００２２】金属イオン封鎖剤は、本発明の土木用材料
にコンクリート構造物、セメント構造物、金属構造物等
の腐蝕抑制効果を付与することができる成分であり、例
えば、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸、グ
ルコン酸、酒石酸、クエン酸、マロン酸、蓚酸、リンゴ
酸、およびこれらの塩類、第一燐酸カリウム、第一燐酸
ナトリウム、第二燐酸ナトリウム等のオルソ燐酸塩、ヘ
キサメタ燐酸、ピロ燐酸、トリポリ燐酸等の可溶性塩類
の１種又は２種以上で用いられる。

【００２３】付着性改良剤は、本発明の土木用材料に強
固な接着性を付与するための成分であり、例えば、ポリ
（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、ポリ（メタ）ア
クリルアミド、（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩と
アクリルアミドの共重合体、メチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセル
ロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘
導体等の１種又は２種以上で用いられる。

【００２４】セメント類及び珪酸塩のＡ液における添加
方法および一次ゲルを崩す方法としては、少なくともセ
メント類２５０〜３７５重量部、好ましくは２９０〜３
１０重量部及び水３００〜７００重量部、好ましくは５
５０〜６１０重量部を含有する液（以下「Ａ１液」と呼
ぶ）、及びＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏのモル比が２．５以上、好
ましくは３．０〜３．３の水ガラスを用い、水ガラスの
量がＳｉＯ₂濃度として５３重量％以下、好ましくは
１．９〜５３重量％とした水ガラス水溶液、又はゼオラ
イトを１〜１２０重量％、好ましくは３０〜８０重量％
含有する水性スラリー（以下、「Ａ２液」と呼ぶ）をそ
れぞれ調製し、該「Ａ１液」に「Ａ２液」を容量比
（「Ａ２液」／「Ａ１液」）で０．０１〜０．２０、好
ましくは０．０２〜０．１７となるように攪拌下に混合
し、一次ゲルを生成させると同時にゲルを崩し、これを
前記Ａ液として用いる方法等が特に好ましく用いられ
る。なお、一次ゲルの崩しは、混練等の手段を用いても
よく、上記した一次ゲルの崩し後の状態となるような範
囲であれば、一次ゲルを生成させると同時でなくてもよ
い。また、時間の経過とともに再びゲル化が進行するこ
とから、ゲルの崩しは、何度おこなってもよい。

【００２５】本発明の土木用材料における前記Ｂ液は、
水ガラス水溶液であり、用いる水ガラスとしては、Ｓｉ
Ｏ₂／Ｎａ₂Ｏのモル比が３．０以上、好ましくは３．０
〜３．３であり、また、水ガラスのＢ液中の量はＳｉＯ
₂濃度として３０重量％以下、好ましくは２０〜２５重
量％とすることが好ましい。このＢ液における水ガラス
のＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏのモル比を上記範囲とする理由は、
このモル比が３．０未満ではアルカリ量が多くなり環境
への配慮の点で好ましくない。また、Ｂ液中の水ガラス
の量をＳｉＯ₂濃度として上記範囲とする理由は、この
量が３０重量％を越えるとゲルタイムが長くなり実用的
なゲルタイムが得られなくなる傾向があることから好ま
しくない。

【００２６】また、このＢ液には、前記した軽量骨材を
配合して用いることもできる。本発明において前記Ａ液
と前記Ｂ液との混合割合は、Ｂ液／Ａ液の容量比で０．
０８〜０．２０、好ましくは０．０９〜０．１６の範囲
である。この混合割合をＢ液／Ａ液の容量比で前記範囲
とする理由は、この範囲以外では硬化剤としての機能を
持つＢ液がＡ液に瞬時に均一に混合することが困難なも
のとなる傾向があることから好ましくない。本発明の前
記Ａ液と前記Ｂ液を混合し硬化させて用いる土木用材料
は、材令２８日後のホモゲルの圧縮強度が３Ｎ／ｍｍ²
以上である。

【００２７】次いで、本発明の施工方法について説明す
る。本発明の土木用材料の施工方法は、少なくともセメ
ント類、珪酸塩及び水とを注入前に混合し、一次ゲルを
生成させた後、該一次ゲルを崩したものをＡ液とし、水
ガラス水溶液をＢ液として、それぞれ別々に前記Ａ液と
Ｂ液を調製し、注入する直前または注入後にＡ液とＢ液
を合流させて該Ａ液とＢ液とを注入個所に圧入もしくは
注入した後、反応硬化せしめることにより実施すること
ができる。この場合、注入する直前に前記Ａ液とＢ液と
を容量比（Ｂ液／Ａ液）で０．０８〜０．２０、好まし
くは０．０９〜０．１６となるように１．５ショット又
は２ショットで瞬時に混合できる薬液注入機に導入して
圧力注入することにより行われる。注入圧力としては
０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ²の範囲である。

【００２８】この施工方法で使用されるＡ液は、注入現
場で調製してもよく、また、注入現場以外で調製しても
よい。注入現場又は注入現場以外で前記Ａ液を調製する
場合には、セメント懸濁液に所定量の珪酸塩及び水を加
え、注入直前まで攪拌又は混練して前記したような流動
状態を保たせた状態に調製すればよい。また、本発明に
おいて、前記Ａ液の珪酸塩として水ガラスを用いる場合
には、少なくともセメント類を主成分とする液をＡ’液
とし、水ガラス水溶液をＢ’液として注入管内でＡ’液
とＢ’液とを混合し、一次ゲルを生成させた後、該一次
ゲルを崩したものに、前記Ｂ’液を再び添加混合する手
段を備えた注入管を用いて注入個所に圧入もしくは注入
し、反応硬化せしめることにより実施することもでき
る。この施工方法は、少なくともセメント懸濁液を含有
する液と水ガラス水溶液をそれぞれ別個に二液を調製
し、この二液を用いて、注入管から薬液が排出されるま
での間に、前記Ａ液と前記Ｂ液の組成となるように調製
し、且つこのＡ液とＢ液とを容量比で０．０２５〜０．
１７０、好ましくは０．０８０〜０．１８６となるよう
に一つの注入管内で混合したものを排出できるように設
計された注入管を用いる方法である。

【００２９】注入管で用いるＡ’液は、水ガラスを含有
しない少なくともセメント類を主成分とする懸濁液であ
り、Ａ’液は、少なくともセメント類２５０〜３７５重
量部、好ましくは２９０〜３１０重量部、水３００〜７
００重量部、好ましくは５５０〜６１０重量部として含
有させることが好ましい。また、Ｂ’液は、水ガラス水
溶液であり、用いる水ガラスとしては、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂
Ｏのモル比が２．５以上、好ましくは３．０〜３．３の
ものを用いることが好ましく、また、水ガラスのＢ’液
中の量はＳｉＯ₂濃度として３０重量％以下、好ましく
は２２．５〜２４．５重量％とすることが好ましい。

【００３０】前記注入管を用いた施工方法をより具体的
とするため図面を参照にしながら本発明の土木用材料で
用いる注入管について説明する。図１は、本発明で用い
る注入管の一例を示す概略縦断側面図である。注入管
（１）には、前記Ａ’液を導入する外管（３）と前記
Ｂ’液を導入する内管（２）、外管（３）の液を排出す
る噴出口（４）が備えられている二重管である。内管
（２）には、前記B‘液を導入するための導入口（２
ａ）、ゴムスリーブ（２ｂ）、ゴムスリーブ（２ｄ）が
備えられ、めくら板（２ｅ）により、内管を流れる前記
Ｂ’液は、Ｂ’液噴出孔から排出される構造となってい
る。ゴムスリーブ（２ｂ）とゴムスリーブ（２ｄ）の位
置には、Ｂ’液を外管に噴出させるB’液噴出孔
（（５）、（６））がそれぞれ設けられている。ゴムス
リーブ（２ｂ）は、Ｂ’液噴出孔（６）を覆うように設
置されている。ゴムスリーブ（２ｄ）にも同様に、Ｂ’
液噴出孔（５）を覆うように設置されている。この噴出
孔（５）と（６）の孔径と孔数は、Ｂ’液噴出孔（５）
とＢ’液噴出孔（６）における液量の比率が１：６とな
るように設計されている。

【００３１】外管（３）には、導入口（３ａ）、攪拌羽
根（３ｂ）が備えられている。前記Ｂ‘液の水ガラス水
溶液は内管（２）の導入口（２ａ）から導入され、ゴム
スリーブ（２ｂ）でＢ’液噴出孔（６）を通してＢ’液
の一部がセメント懸濁液Ａ’液と前記Ｂ’液との容量比
（Ｂ’液／Ａ’液）で０．６４〜０．８７、好ましくは
０．６４〜０．７５となるように外管（３）中に所定量
導入されることにより、Ｂ’液とＡ’液とが混合され、
外管（３）中で一次ゲルを形成する。この一次ゲルは外
管（３）に備えられた攪拌羽根（３ｂ）でゲルが崩さ
れ、前記した性状の液状のものとなり（以下、この液を
「Ｃ液」略記する）、これは前記したＡ液に相当する。

【００３２】一方、ゴムスリーブ（２ｂ）を通過した
Ｂ’液は、ゴムスリーブ（２ｄ）でＢ’噴出孔（６）を
通してＢ’液の一部が再びＣ液とＢ’液の容量比（Ｃ液
／Ｂ’液）で０．０２５〜０．１７０、好ましくは０．
０８０〜０．１８６となるように外管（３）中に所定量
導入されて、前記Ｃ液とＢ‘液とが混合したものが噴出
口（４）から排出される。

【００３３】この施工方法は、前記注入管に前記Ａ’液
とＢ’液とを圧力注入することにより実施され、注入圧
力は１〜５ｋｇｆ／ｃｍ²以下、好ましくは１〜３ｋｇ
ｆ／ｃｍ²、注入流量は、１〜１０Ｌ／ｈ、好ましくは
１〜５Ｌ／ｈで行うことが好ましい。また、瞬結性の材
料とするために、内管のＢ’液噴出孔（６）から、外管
の噴出口（４）までの距離を適宜長くすることで、噴出
口（４）から噴出される状態においてゲル化したものと
することができる。

【００３４】本発明の土木用材料は、材令２８日後経過
後でも優れたホモゲルの圧縮強度を有するものであるの
で、例えば、トンネル堀削工事等における湧水や漏水す
る場所の止水、軟弱地盤の土壌安定化剤、即時裏込め
材、トンネルと地盤との間にできた空洞の補修用充填
材、施工面に凹凸がある場合の補修材、コンクリート系
構造部材や鉱物系構造部材、化粧板、石膏ボードなどの
接合に用いる無機系接着剤等に利用することができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が本発明はこれらに限定されるものではない。（実施例１〜３）セメント懸濁液（Ａ１）に水ガラス水
溶液（Ａ２）を表１の配合割合になるように添加し、３
００ｒｐｍで攪拌した。最初一次ゲルが生成して増粘す
るが、やがて一次ゲルが崩れ、さらさらした薬液となっ
た。この薬液をＢ型粘度計により粘度を測定した結果、
２０℃で１５０〜８００ｃｐの粘度を有し、比重は１．
２５〜１．２８であった。この薬液をＡ液として使用し
た。また、表１に示す組成の水ガラス水溶液をＢ液とし
て使用した。表１に示す割合でＡ液にＢ液を混合して、
硬化させた際のゲルタイム、圧縮強度、曲げ強度を測定
した。その結果を表２に示した。

【００３６】なお、ゲルタイム、圧縮強度及び曲げ強度
の測定条件は下記のとおりである。（１）ゲルタイムＡ液とＢ液との混合物が流動性を失うまでの時間をい
い、Ａ液とＢ液を混合して、この土木用材料を入れたビ
ーカーを９０度に傾けても流下しなくなるまでの時間を
測定した。（２）圧縮強度土木用材料（Ａ液とＢ液との混合物）を５０ｍｍφ×１
００ｍｍＬの円筒型枠に入れて、所定条件で養成を行っ
た後、取り出してアムスラー型強度試験機を用いて測定
した一軸圧縮強度を測定した。（３）曲げ強度土木用材料（（２）で用いたものと同じ材料）により作
成した供試体（断面４０ｍｍ平方、長さ１６０ｍｍの角
柱）を所定条件下で養生を行ったものを用い、３等分点
荷重による曲げ強度を測定した。

【００３７】（比較例１）表１に示した組成のＡ液とＢ
液とを混合し、硬化させた際のゲルタイム、圧縮強度、
曲げ強度を実施例１〜３と同様な方法で測定した。その
結果を表２に示した。

【００３８】（比較例２〜３）セメント懸濁液（Ａ１）
に水ガラス水溶液（Ａ２）を表１の配合割合になるよう
に添加し、６００ｒｐｍで攪拌した。最初一次ゲルが生
成して増粘するが、やがて一次ゲルが崩れ、さらさらし
た薬液となった。この薬液をＢ型により粘度を測定した
結果、２０℃で１５００〜１７００ｃｐの粘度を有して
いた。この薬液をＡ液として使用した。また、表１に示
す組成の水ガラス水溶液をＢ液として使用した。表１に
示す割合でＡ液にＢ液を混合して、硬化させた際のゲル
タイム、圧縮強度、曲げ強度を実施例１〜３と同様な方
法で測定した。結果を表２に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】（実施例４）下記組成のＡ’液とＢ’液を
用いて図１に示した注入管を用いて下記の条件にて施工
を実施した。使用した材料Ａ’液セメント：早強セメント（太平洋セメント(株)）１５，０００ｇ水：２９０００ｍｌＢ’液水ガラス：品名Ｎ特殊珪酸ソーダ、日本化学工業株式会社製、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比＝３．８０〜４．１０ＳｉＯ₂濃度＝２２．５〜２４．５重量％、比重３１．６７０００ｍｌ

【００４２】前記Ａ’液を外管（３）の導入口（３ａ）
から、また前記Ｂ’液を内管（２）の導入口（２ａ）か
ら圧力２．５ｋｇ／ｃｍ²、流量１０００ｍｌ／ｍｉｎ
で導入した。Ｂ’液は、ゴムスリーブ（２ｂ）でＢ’液
噴出孔（７）を通してＢ’液の一部がセメント懸濁液
Ａ’液と前記Ｂ’液との容量比（Ｂ’液／Ａ’液）で
０．６４〜０．８７となるように外管（３）中に導入さ
れ、一次ゲルを形成した。この一次ゲルは外管に備えら
れた攪拌羽根（３ｂ）でゲルが崩された（以下、Ｃ液と
略記する）。一方ゴムスリーブ（２ｂ）を通過したＢ’
液は、ゴムスリーブ（２ｄ）でＢ’液噴出孔（８）を通
してＢ’液の一部が再び前記Ｃ液とＢ’液との容量比
（Ｂ’液／Ｃ液）で０．０２５〜０．１７０となるよう
に外管（３）中に所定量導入され、噴出口（４）から排
出された。この噴出口（４）から排出された液を硬化さ
せた際のゲルタイム、圧縮強度、曲げ強度を実施例１〜
３と同様な方法で測定したところ、ゲルタイムが１〜３
秒、圧縮強度３〜３．５Ｎ／ｍｍ²、曲げ強度は５〜９
Ｎ／ｍｍ²であった。

【００４３】（実施例５）セメント懸濁液（Ａ１）にゼ
オライト懸濁液（Ａ２）を表３の配合割合になるように
添加し、３００ｒｐｍで攪拌した。最初一次ゲルが生成
して増粘するが、やがて一次ゲルが崩れ、さらさらした
薬液となった。この薬液をＢ型粘度計により粘度を測定
した結果、２０℃で５４〜１７０ｃｐの粘度を有し、比
重は１．３０〜１．３３であった。この薬液をＡ液とし
て使用した。また、表４に示す組成の水ガラス水溶液を
Ｂ液として使用した。表４に示す割合でＡ液にＢ液を混
合して、硬化させた際のゲルタイム、圧縮強度、曲げ強
度を実施例１〜３と同様な方法で測定した。結果を表４
に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【発明の効果】上記したとおり、本発明の土木用材料
は、従来用いられるセメント−水ガラス系のグラウト材
に比べ、セメント量を増加させることなく、従来のセメ
ント配合量で、１．３倍強の圧縮強度を発現させるとと
もに、材令を経たものであってもこれまでにない優れた
圧縮強度を有し耐久性に優れた土木用材料である。この
土木用材料の用途としては、例えば、トンネル堀削工事
等における湧水や漏水する場所の止水、軟弱地盤の土壌
安定化剤、即時裏込め材、トンネルと地盤との間にでき
た空洞の補修用充填材、施工面に凹凸がある場合の補修
材、コンクリート系構造部材や鉱物系構造部材、化粧
板、石膏ボードなどの接合に用いる無機系接着剤等に利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる注入管の一例を示す概略縦断側
面図。

【符号の説明】

（１）注入管、（２）内管、（３）外管、（４）噴出
口、（５）Ｂ’液噴出孔、（６）Ｂ’液噴出孔、（２
ａ）Ｂ’液導入口、（２ｂ）ゴムスリーブ、（２ｄ）ゴ
ムスリーブ、（２ｅ）めくら板、（３ａ）Ａ’液導入
口、（３ｂ）攪拌羽根

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｅ２１Ｄ 11/38 Ｅ２１Ｄ 11/38 Ｚ //(Ｃ０４Ｂ 28/00 Ｃ０４Ｂ 14:04 Ｚ 14:04 Ｃ 22:08 Ａ 22:08 14:10 Ｚ 14:10 14:18 14:18 24:06 Ａ 24:06 24:26 Ｄ 24:26 24:38 Ａ 24:38） 111:70 111:70 (72)発明者竹越重治東京都江東区亀戸９丁目11番１号日本化学工業株式会社研究開発本部内 (72)発明者小瀧秀樹東京都江東区亀戸９丁目11番１号日本化学工業株式会社研究開発本部内Ｆターム(参考） 2D055 JA02 KB01 LA02 LA16 4G012 PA03 PA06 PA07 PB06 PB17 PB31 PB40 4H026 CA01 CA03 CC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともセメント類、珪酸塩及び水と
を注入前に混合し、一次ゲルを生成させた後、該一次ゲ
ルを崩したものをＡ液とし、水ガラス水溶液をＢ液とし
て、該Ａ液とＢ液とを混合し硬化させて用いる土木用材
料であって、材令２８日後のホモゲルの圧縮強度が３Ｎ
／ｍｍ²以上であることを特徴とする土木用材料。
【請求項２】前記Ａ液は、少なくともセメント類２５
０〜３７５重量部、珪酸塩１０〜１５０重量部及び水３
００〜７００重量部を含有するものである請求項１記載
の土木用材料。
【請求項３】前記Ａ液は、粘度が３０〜３０００ｃｐ
（センチポイズ）および比重が１．２〜１．６となった
流動性を示すゲル状のものである請求項１又は２記載の
土木用材料。
【請求項４】前記珪酸塩は、水ガラスである請求項１
乃至３のいずれか１項記載の土木用材料。
【請求項５】前記珪酸塩は、ゼオライトである請求項
１乃至３のいずれか１項記載の土木用材料。
【請求項６】前記Ｂ液は、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏのモル比
３．０以上の水ガラスを用い且つＳｉＯ₂濃度が３０重
量％以下の水溶液である請求項１乃至５のいずれか１項
記載の土木用材料。
【請求項７】前記Ａ液とＢ液は、Ｂ液／Ａ液の容量比
で０．０８〜０．２０の範囲で混合し硬化させて用いる
請求項１乃至６のいずれか１項記載の土木用材料。
【請求項８】少なくともセメント類、珪酸塩及び水
とを注入前に混合し、一次ゲルを生成させた後、該一次
ゲルを崩したものをＡ液とし、水ガラス水溶液をＢ液と
し、該Ａ液とＢ液とを混合して注入個所に圧入もしくは
注入した後、反応硬化せしめることを特徴とする施工方
法。
【請求項９】少なくともセメント類を主成分とする液
をＡ’液とし、水ガラスを含有する液をＢ’液として、
注入管内で該Ａ’液とＢ’液を混合し、一次ゲルを生成
させた後、該一次ゲルを崩したものに、前記Ｂ’液を再
び添加混合する手段を備えた注入管を用いて注入個所に
圧入もしくは注入した後、反応硬化せしめることを特徴
とする施工方法。
【請求項１０】前記Ａ’液は、少なくともセメント類
２５０〜３７５重量部及び水３００〜７００重量部を含
有するものである請求項９記載の施工方法。
【請求項１１】前記Ｂ’液は、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏのモ
ル比が２．５以上の水ガラスを用い且つＳｉＯ₂濃度が
４０重量％以下の水溶液である請求項９又は１０記載の
施工方法。