JP2004067949A - Method of preparation of excavating slurry - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削安定液の調製方法、特に、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法等で使用される掘削安定液の調製方法に関する。より詳しくは、アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合し、アルカリ可溶性エマルションの混合に伴う発泡を抑制した掘削安定液の調製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削安定液は、地下鉄建設工事等のボーリング工事等、特に、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法等において、掘削された穴の壁面の崩れを防止するために不可欠なものであり、このような掘削安定液としては、ベントナイトを水に分散させたいわゆる掘削泥水が用いられている。このような掘削安定液において、使用済の廃泥の処理を簡便にするために、ベントナイトの含有量を減らすことが検討されているが、単に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することに起因して壁面を安定化させる能力（濾水性）が低下し、また、ベントナイトが沈降して掘削安定液として用いることができなくなる。
【０００３】
このような掘削安定液において、ベントナイトの含有量を減らすことによる問題を解決するために、すなわち濾水性を維持し、ベントナイトが沈降しないようにするために、通常ではカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤が配合されているが、ＣＭＣは腐敗しやすく、また、分散しにくく、安定した物性の掘削安定液が得られないという問題があった。
【０００４】
特開２０００−２１２５５１号公報には、アルカリ性物質により増粘するポリマーを含有するエマルションを必須成分とする、掘削安定液が開示されている。このような掘削安定液は、ベントナイトの含有量を減らし、かつＣＭＣを用いる場合に生じる不具合を解決するものとして有用なものであるが、掘削安定液の調製時において発泡を抑制させるための工夫の余地があった。
【０００５】
一般に、掘削安定液、特に、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法において使用される掘削安定液は、ベントナイトを水に分散させることにより調製されるが、このベントナイトを水に分散させるときの方法としては、例えば、ミキサー等を用いて水を攪拌させながらベントナイトを投入する方法や、水に強制的に空気を噴射させながら、噴射を利用して空気と共にベントナイトを吹き込む方法等が行われている。従来、増粘剤としてＣＭＣを用いる場合、ＣＭＣの投入時期については、上記に例示したような種々の調製方法において、ベントナイトを投入する前、ベントナイトと同時、又は、ベントナイトを投入した後のいずれの時期においても行われることが一般的である。一方、増粘剤として上記に述べたようなアルカリ可溶性エマルションを用いる場合においても、該エマルションの投入時期については、上記のＣＭＣの場合と同様にいずれの時期においても行うことができる。
【０００６】
このような掘削安定液に用いられるエマルションにおいては、一般的に乳化重合法により製造され、重合安定性を向上、維持する目的から乳化剤が使用されていることから、乳化剤がエマルション中に含まれることになる。この乳化剤により、掘削安定液の調製時において掘削安定液が発泡する。また、上記アルカリ可溶性エマルションにおいては、一般に該エマルションを構成するポリマー中に、カルボキシル基等の親水性部分と、ポリマー主鎖やアルキル基等の疎水性部分を有しているため、該ポリマー自体が界面活性能を有する。上記アルカリ可溶性エマルションを用いて掘削安定液を調製するときには、この該ポリマー自体の界面活性能により発泡する。更に、上記で述べた掘削安定液を調製する方法の中でも、強制的に空気を噴射させる方法を用いて調製すると、特に掘削安定液が発泡しやすくなる。掘削安定液の発泡は、操業上、掘削安定液の比重低下により掘削溝壁との圧力バランスがとれず壁が崩れる、リザーブタンクから泡が溢れ出す、循環ポンプが空回りする、掘削安定液の比重での管理ができなくなる、超音波測定器を用いた掘削後の溝壁の観測ができなくなる等の問題を引き起こす。このアルカリ可溶性エマルションを投入したときの発泡による不具合を抑制するために、通常では消泡剤が用いられている。しかしながら、消泡剤は掘削安定液の構成成分において比較的高価なものであるので、ベントナイトの含有量を減らした掘削安定液を調製するに際し、濾水性を維持し、ベントナイトの沈降を防止することができるエマルションを用いる場合に、消泡剤の使用を抑制しつつ、発泡を抑制することができるようにする工夫の余地があった。
【０００７】
特開２００１−３２９５３０号公報には、セメントミルクを用いてソイルセメント連続壁を造成する工法において、前記セメントミルクが酸型エマルションを含有するソイルセメント地中連続壁工法が開示されている。このような工法においては、セメントミルクを注入しながら地中を掘削し、掘削の際に土砂成分が混合され、そのままソイルモルタルとして地中で硬化させて仮設の壁を作ることになる。しかしながら、掘削安定液を用いた工法、すなわち掘削安定液を注入させながら掘削を行い、その後安定液を置換する形で別途コンクリートを打ち込んで、常設の杭や連続壁を地中に構築させる工法に好適に使用することができる掘削安定液を調製する技術については開示されていないことから、掘削安定液を調製する優れた方法とするための工夫の余地があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、使用済の廃泥の処理が簡便であるうえに、掘削安定液としての基本性能に優れ、しかも消泡剤の使用を抑制しつつ、発泡を抑制することができるため、特に、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法等で使用される掘削安定液を調製する際に好適な掘削安定液の調製方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、掘削安定液の調製方法について種々検討したところ、掘削安定液にアルカリ可溶性エマルションを配合すると、ベントナイトを用いる掘削安定液において使用済の廃泥の処理を簡便にするためにベントナイトの含有量を減らす場合に生じる不具合を解消して濾水性を維持し、ベントナイトが沈降しないようにすることが可能となるうえに、ＣＭＣ等の増粘剤を配合する場合に生じる不具合も解消して掘削安定液としての基本性能に優れたものを調製することができることに着目した。そして、通常ではアルカリ可溶性エマルションを水系溶媒含有液と混合することにより掘削安定液を調製するときに発泡することとなるが、エマルションを水系溶媒含有液と混合するに際し、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加したり、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加して該水系溶媒含有液のｐＨを７以上としたりすると、消泡剤の使用を抑制しつつ、発泡を抑制することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。これは、アルカリ可溶性エマルションを構成するポリマー自体が乳化活性をもつことから、水系溶媒含有液と混合する際にアルカリ可溶性エマルション中の乳化剤と共に作用して発泡することとなるが、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加したり、予め塩基性物質を添加して水系溶媒含有液のｐＨを７以上としたりすることにより、ポリマーの乳化活性が低下することに起因して、アルカリ可溶性エマルションを水系溶媒含有液と混合するときに生じる発泡を抑制することができるものと考えられる。例えば、ポリマーが加水分解してカルボキシアニオンとなるような官能基を有する場合、水系溶媒含有液をアルカリ性とし、ｐＨを上記のように特定すると、加水分解が進行して親水性が向上し、それに伴って乳化活性が低下し、本発明の作用効果を奏することとなる。
【００１０】
また、このような掘削安定液の調製方法により、発泡が抑制された掘削安定液を調製することができることから、掘削安定液の発泡に由来する各種問題点、すなわち掘削安定液の比重低下により掘削溝壁との圧力バランスがとれず壁が崩れる、リザーブタンクから泡が溢れ出す、循環ポンプが空回りする、掘削安定液の比重での管理ができなくなる、超音波測定器を用いた掘削後の溝壁の観測ができなくなる等の問題点を解決することができることとなる。従って、本発明により、掘削安定液を用いるコンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法等を安定に操業することが可能となる。
【００１１】
すなわち本発明は、アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合して掘削安定液を調製する方法であって、上記アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合するに際し、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加する掘削安定液の調製方法である。
【００１２】
本発明はまた、アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合して掘削安定液を調製する方法であって、上記アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合するに際し、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加して該水系溶媒含有液のｐＨを７以上とする掘削安定液の調製方法でもある。
以下に、本発明を詳述する。
【００１３】
本発明の掘削安定液の調製方法においては、アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合して掘削安定液を調製することとなる。これにより調製された掘削安定液は、アルカリ可溶性エマルションが水系溶媒含有液中に分散又は溶解されたものとなる。
【００１４】
上記水系溶媒含有液とは、水を必須とし、必要に応じて水に溶解することができる有機溶媒１種又は２種以上を含む溶液であるが、掘削安定液に所望される性能等に応じて、溶媒以外の他の成分を含んでいてもよい。このような水系溶媒含有液の調製方法としては、これらの成分を混合することにより行うことができるが、水と溶解することができる有機溶媒及びその他の成分の種類や使用量としては、掘削安定液に所望する性能等に応じて適宜設定することになる。本発明の掘削安定液の調製方法は、消泡剤の使用量を抑制することができるという効果を奏することができることから、消泡剤の使用量の好適な範囲としては、例えば、掘削安定液１００質量部に対して、３質量部以下、より好ましくは、１質量部以下、更に好ましくは０．５質量部以下とすることである。消泡剤の使用量が３質量部を超えると、消泡剤が分離してしまうか、濾水性が低下するおそれがあるため好ましくない。消泡剤としては、例えば、シリコーン系消泡剤、プルロニック型消泡剤、脂肪族アルコール系消泡剤、脂肪酸系消泡剤、鉱物油系消泡剤、トリブチルホスフェート、並びに、これらのエマルション型消泡剤等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、本発明の調製方法によって掘削安定液を調製する際には、上述したように、優れた発泡抑制効果を発揮することができることになるため、消泡剤を使用しない場合でも充分取り扱い可能である。
【００１５】
本発明においては、上記アルカリ可溶性エマルションを水系溶媒含有液と混合して掘削安定液を調製するに際し、（１）予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加するか、又は、（２）予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加して上記水系溶媒含有液のｐＨを７以上とする。
【００１６】
上記（２）においては、水系溶媒含有液のｐＨを予めこのように調整することにより、強制的に空気を噴射してエアーバブリングすることによってアルカリ可溶性エマルションを分散、混合、溶解するような方法によって掘削安定液を調製する場合等においても、発泡を充分に抑制することができることになる。好ましくは、ｐＨを８以上とすることであり、より好ましくは、９以上とすることであり、更に好ましくは、１０以上とすることである。
【００１７】
本発明の掘削安定液の調製方法おいてはまた、上記アルカリ可溶性エマルションを水系溶媒含有液と混合した後の掘削安定液のｐＨを５以上に調整することが好ましい。これにより、本発明の作用効果をより充分に発揮することができることになる。より好ましくは、６〜１３とすることである。
【００１８】
上記水系溶媒含有液のｐＨを調整する方法としては、塩基性物質を添加することにより行うことができる。塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム；酸化カルシウム；無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、炭酸水素ナトリウム；炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム；アンモニア（水）；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の水溶性有機アミン類等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を用いることができる。なお、ここでいう塩基性物質の中でも、水系溶媒含有液と混合した際に均一に溶解するものであることが好ましい。すなわち当該物質固有の各溶解度の範囲内において水と混合したときに、当該物質が不溶物を生ずることなく（スラリー化することなく）均一に水に溶解するものが好適である。このような塩基性物質としては、０℃の水に対して５質量％以上の溶解度を有するものが好ましい。また、塩基性物質の添加方法としては、固体を添加してもよく、塩基性物質の水溶液として添加してもよい。
これらの中でも、作業性とコストの点から、無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）が好適である。
【００１９】
本発明における掘削安定液は、アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを含むものであるが、掘削安定液の調製時や施工直前等の任意の時点で、その他の成分１種又は２種以上を更に配合することができる。上記その他の成分としては、上記塩基性物質の他に、粘土鉱物、消泡剤、分散剤、ＣＭＣ、界面活性剤類、逸泥防止剤等の他の添加剤等を挙げることができ、これら他の添加剤等としては、従来から掘削安定液に使用されているものを適宜使用することができる。
【００２０】
上記粘土鉱物は、掘削安定液に基本的な粘度特性と濾水性とを付与するために配合するものであり、例えば、セピオライト、アタパルジャイト、エントリガイト、ベントナイト、カオリンクレー、モンモリロナイト、クリストバライト、エクトライト、サポナイト、バイデライト、ゼオライト、パリゴスカライト、雲母等が挙げられる。これらは、必要に応じて１種用いることも、複数種を併用することもできる。これらのうちでも、セピオライト、アタパルジャイト、エントリガイト、ベントナイト、カオリンクレー、モンモリロナイト、クリストバライト等が濾水性が高いので好ましく、更にベントナイト、カオリンクレー、モンモリロナイトが特に好ましい。
掘削安定液における粘土鉱物の含有量としては、掘削安定液１００質量％に対して、０〜２０質量％が好ましく、０．１〜２０質量％がより好ましく、０．５〜１０質量％が更に好ましく、１〜５質量％が特に好ましい。粘土鉱物の含有量が上記範囲内において、掘削安定液の適度な粘度と濾水性が得られ、好ましい。特に粘土鉱物の含有量が２０質量％を超えると、掘削安定液の粘度が高くなりすぎて、取り扱いが困難となるおそれがある。
【００２１】
更にまた、上記分散剤等の添加剤としては、ポリ（メタ）アクリル酸塩、リグニンスルホン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、トリポリリン酸塩等の分散剤；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等が挙げられる。
【００２２】
本発明においては、アルカリ可溶性エマルションと（１）予め塩基性物質を添加した水系溶媒含有液と混合するか、又は、（２）予め塩基性物質を添加してｐＨを７以上に調整した水系溶媒含有液とを混合するかして掘削安定液を調製することになるが、これらの混合割合として、掘削安定液におけるアルカリ可溶性エマルションの含有量としては、該エマルションの固形分として、掘削安定液１００質量％に対して、０．０１〜２０質量％が好ましく、０．０１〜１０質量％がより好ましく、０．０５〜１０質量％が更に好ましく、０．０５〜５質量％が特に好ましい。該エマルションの固形分としての含有量が上記範囲内において、掘削安定液の適度な粘度と濾水性が得られるため、好ましいが、特に２０質量％を超えると、掘削安定液の粘性が適正値を超え、掘削土砂の分離が阻害されるおそれがある。
【００２３】
上記アルカリ可溶性エマルションと予めｐＨを７以上に調整した水系溶媒含有液とを混合する方法としては特に限定されず、（１）アルカリ可溶性エマルションを水系溶媒含有液に添加する形態、（２）アルカリ可溶性エマルションに水系溶媒含有液を添加する形態、（３）これらを一度に混ぜる形態等が挙げられる。
【００２４】
本発明において、掘削安定液中にベントナイトを分散させる方法としては、ミキサー等を用いて水を攪拌させながらベントナイトを投入する方法や、水に強制的に空気を噴射させながら、噴射を利用して空気と共にベントナイトを吹き込む方法等が挙げられるが、ベントナイトを充分に分散させるために、噴射を利用して空気と共にベントナイトを吹き込む方法が好ましい。また、本発明の掘削安定液の調製方法における好ましい形態としては、まず水系溶媒含有液中に噴射を利用して空気と共にベントナイトを吹き込むことによってベントナイトを分散させ、ここに塩基性物質を添加してｐＨを７以上に調整し、アルカリ可溶性エマルションを添加して掘削安定液とすることである。
【００２５】
以下では、本発明におけるアルカリ可溶性エマルションについて説明する。
本発明において使用されるアルカリ可溶性エマルションとしては、水系溶媒含有液中に分散又は溶解することができるアルカリ可溶性エマルションであればよく、水中油型エマルション（Ｏ／Ｗ型エマルション）を用いることがよい。
【００２６】
上記アルカリ可溶性エマルションとしては、該エマルションを希釈してその固形分が１質量％に調整された水溶液の粘度が１〜１０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１〜５００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは１〜１００ｍＰａ・ｓであり、該水溶液にアルカリ性物質を添加してｐＨを９に調整したときの粘度が、添加前の２〜１００００倍、好ましくは２〜８０００倍、更に好ましくは２〜５０００倍となる増粘特性を有するエマルションを挙げることができる。
このようなエマルションは、例えば、アルカリ性物質により親水性が高まる基を有する単量体を必須とし、必要に応じてその他の単量体を含む単量体成分を乳化重合することにより得ることができる。アルカリ性物質により親水性が高まる基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホ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、スルホン酸エステル基等の容易に加水分解して酸性基を生成する基等が挙げられる。
【００２７】
本発明におけるアルカリ可溶性エマルションとしてはまた、カルボキシル基を有する重合体を含むエマルションが好ましく、例えば、カルボキシル基を有する単量体と、該カルボキシル基を有する単量体と共重合可能なその他の単量体からなる単量体成分を乳化重合して得られるものが好適である。このようなエマルションは、公知の方法で製造することができる。また、このようなアルカリ可溶性エマルションの中でも、全単量体成分に占めるカルボキシル基を有する単量体の比率の高い、すなわち高酸価のポリマーを含有するエマルションが、特に発泡を低減するのに有効であり、このようなアルカリ可溶性エマルションとしては、カルボキシル基を有する単量体と２０℃の水に対する溶解度が３質量％以上の非イオン性単量体とを共重合成分として含有する共重合体を含有するものが好適である。より好ましくは、カルボキシル基を有する単量体、２０℃の水に対する溶解度が３質量％以上の非イオン性単量体及び強酸基を有する単量体を必須成分とする単量体成分を乳化重合して得られる、２０℃の水への溶解度が１０質量％未満である重合体の水分散体である。このような水分散体の製造方法について以下に説明する。
【００２８】
上記アルカリ可溶性エマルションを形成することになるカルボキシル基を有する単量体、２０℃の水に対する溶解度が３質量％以上の非イオン性単量体及び強酸基を有する単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
上記カルボキシル基を有する単量体としては、カルボキシル基及び／又はその塩を有する単量体を用いることができ、（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、並びに、それらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及びアミン塩等が好適である。これらの中でも、重合安定性とアルカリ可溶性のバランスが良好であるメタクリル酸が最も好ましい。
【００２９】
上記カルボキシル基を有する単量体の使用量としては、全単量体量１００質量％に対して、１０〜９０質量％が好ましい。１０質量％未満であると、重合安定性は向上するが、カルボキシル基を有する重合体のアルカリ可溶性、増粘性が低下するおそれがある。９０質量％を超えると、重合安定性が著しく低下すると共に、得られるカルボキシル基を有する重合体の水への溶解度が１０質量％以上となり水分散体として存在できなくなるおそれがある。より好ましくは、３５〜９０質量％であり、更に好ましくは、４０〜８５質量％であり、特に好ましくは、５０〜８０質量％である。
【００３０】
上記２０℃における水に対する溶解度が３質量％以上の非イオン性単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、α−（ヒドロキシメチル）アクリル酸メチル、α−（ヒドロキシメチル）アクリル酸エチル、アクリル酸ポリエチレングリコール、メタクリル酸ポリエチレングリコール、アクリル酸ポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、メタクリル酸ポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、イソプロペニルオキサゾリン、ポリエチレングリコール（２−（１−プロペニル）−４−ノニル）フェニルエーテル、ポリエチレングリコール（２−（１−プロペニル））フェニルエーテル、ポリエチレングリコール２−プロペニルエーテル、ポリエチレングリコール３−メチル−３−ブテニルエーテル、アリルアルコール、ポリオキシエチレンアリルエーテル、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドが好適である。これらの中でも、共重合性と親水性のバランスが良好である（メタ）アクリル酸エステル系単量体が好ましく、アクリル酸メチルが最も好ましい。
【００３１】
上記２０℃における水に対する溶解度が３質量％以上の非イオン性単量体の使用量としては、全単量体量１００質量％に対して５〜６０質量％が好ましい。６０質量％を超えると、カルボキシル基を有する重合体のアルカリ可溶性が不充分となるおそれがある。より好ましくは、１０〜５０質量％であり、更に好ましくは、３０〜５０質量％である。
【００３２】
上記強酸基を有する単量体としては、ビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、（メタ）アクリル酸−２−スルホエチル、（メタ）アクリル酸−３−スルホプロピル、（メタ）アクリル酸−４−スルホブチル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類並びにそれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩；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を有する単量体が好適である。これらの中でも、重合安定性が良好であるスルホン酸系が好ましく、更に、共重合性も良い、（メタ）アクリル酸−２−スルホエチル、（メタ）アクリル酸−３−スルホプロピル、（メタ）アクリル酸−４−スルホブチル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸並びにそれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩が特に好ましい。
【００３３】
上記強酸基を有する単量体の使用量としては、全単量体量１００質量％に対して、０．５〜１０質量％が好ましい。０．５質量％未満であると、重合安定性を向上させる効果が低くなるおそれがあり、１０質量％を超えると、水溶性重合体が多くできるため、エマルション自体の粘度が上がり、ハンドリング性が悪くなるおそれがある。また、増粘性を担う成分が減少するため、増粘性が低下するおそれがある。より好ましくは、１〜７質量％である。
【００３４】
上記単量体成分は、必要に応じて上述した単量体以外のその他の単量体１種又は２種以上を含んでいてもよい。その他の単量体としては、メタクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル等の（メタ）アクリル酸と炭素数２〜１８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単量体；スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、エチルビニルベンゼン等のスチレン系単量体；（メタ）アクリル酸シクロへキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシルメチル等のシクロヘキシル基を有する単量体；クロトン酸メチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の不飽和エステル類；ブタジエン、イソプレン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２−クロル−１，３−ブタジエン等のジエン類；（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；（メタ）アクリル酸メチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノプロピル、（メタ）アクリル酸ジブチルアミノエチル、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の塩基性単量体類；ビニルフェノール等の石炭酸系単量体；（メタ）アクリル酸２−アジリジニルエチル、（メタ）アクリロイルアジリジン等のアジリジン基を有する単量体；（メタ）アクリル酸グリシジル、（メタ）アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有する単量体類；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、ビニルトリス（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を有する単量体；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を有する単量体；（メタ）アクリル酸とエチレングリコール、ポリ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、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類；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化合物；（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）アクリル酸メタリル、ジビニルベンゼン等の多官能単量体；トリアリルシアヌレート等のシアヌレート類が好適である。
【００３５】
上記その他の単量体の使用量としては、全単量体量１００質量％に対して、０〜３０質量％が好ましい。３０質量％を超えると、カルボキシル基を有する重合体のアルカリ可溶性が不充分となるおそれがある。
【００３６】
上記単量体成分を乳化重合してアルカリ可溶性エマルションを製造する方法としては特に限定されるものではないが、初期重合工程、滴下重合工程及び熟成工程を含む方法が好適である。
【００３７】
上記乳化重合における初期重合工程においては、強酸基を有する単量体の使用量を、全単量体量の０．５〜１０質量％とし、かつ初期重合工程における連鎖移動剤の使用量を、使用する全単量体量１００質量部に対して０．０００１〜１質量部として、強酸基を有する単量体と連鎖移動剤とを集中的に添加することが好ましい。これにより安定に重合を行うことができ、また、固形分を高くすることができる。
なお、ここでいう初期重合とは、乳化重合方法を大きく初期重合工程、滴下工程、熱成工程の３投階の工程に分けた場合の最初の工程であり、水又は乳化剤水溶液の仕込まれた初期の釜に一定量の単量体を一括して投入し、一定時間重合を行う工程である。
【００３８】
上記初期重合工程においては、重合反応液中の単量体濃度を５〜４５質量％とすることが好ましい。５質量％未満であると、例えば、最終的に得ようとするアルカリ可溶性エマルションの固形分を３０質量％以上とするためには、滴下工程で使用するプレエマルション濃度を５０質量％を超えるものにしなければならず、滴下時にショックを起こし凝集物を発生するおそれがある。また、４５質量％を超えると、初期重合時の発熱が著しく、反応温度を制御することが非常に困難となるおそれがある。より好ましくは、８〜３５質量％であり、更に好ましくは、１０〜２５質量％である。
【００３９】
上記連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、ｔ−ドデシルメルカプタン等のメルカプト基を有する化合物；四塩化炭素；イソプロピルアルコール；トルエン等の連鎖移動係数の高い化合物が好適であり、１種又は２種以上を用いることができる。
【００４０】
上記初期重合工程において添加される連鎖移動剤の使用量が、使用する全単量体量１００質量部に対して０．０００１質量部未満であると、保護コロイドとして働く水溶性重合体が少なく、エマルション粒子の安定性が低下するおそれがあり、１質量％を超えると、重合安定性を向上させる効果が低下して、凝集物が多く発生したりエマルション粒子が沈降したりするおそれがある。より好ましくは、０．００１〜０．１質量部であり、更に好ましくは、０．００３〜０．０７質量部である。なお、連鎖移動剤については、エマルション粒子を形成する重合体の分子量を調節する目的として、別途、滴下工程において用いることもできる。
【００４１】
上記乳化重合に用いられる重合開始剤としては、熱又は酸化還元反応によって分解し、ラジカル分子を発生させる化合物であればよく、水溶性を備えた重合開始剤が好ましい。このような重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニ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性開始剤；過酸化水素及びアスコルビン酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド及びロンガリット、過硫酸カリウム及び金属塩、過硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素ナトリウム等の組み合わせからなるレドックス系重合開始剤が好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
重合開始剤の使用量としては、単量体成分の組成や重合条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００４２】
上記乳化重合に用いる乳化剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤、又は、これらの反応性界面活性剤等が好適であり、１種又は２種以上を用いることができる。乳化剤の使用量としては、全単量体量１００質量部に対して０．００１質量部以上が好ましく、また、３質量部以下が好ましい。３質量部を超えると、重合安定性は向上するが、使用時の発泡を促し作業性や物性を低下させるおそれがある。より好ましくは、０．００５質量部以上であり、また、２質量部以下である。更に好ましくは、０．０１質量部以上であり、また、１質量部以下である。特に好ましくは、０．０５質量部以上であり、また、０．５質量部以下である。
上記アニオン系界面活性剤としては、カリウムドデシルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェート、アンモニウムラウリルサルフェート等のアルキル硫酸エステル塩；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等の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アルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩；ポリオキシエチレンアルキルエー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；ポリオキシエチレン置換フェニルエーテル硫酸エステル塩；ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンアルキ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；アルキルアリルポリエーテル硫酸塩；ポリオキシエチレンアルケニルアリールサルフェート塩、α−スルホナト−ω−１−（アリルオキシメチル）アルキルオキシポリオキシエチレン塩等の不飽和基を有する反応性アニオン乳化剤が好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
上記ノニオン系界面活性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、グリセロールモノラウレート、ソルビタン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル等の脂肪族と多価アルコールとのエステル；ポリオキシエチレン、オキシエチレンオキシプロピレン共重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、高級アルコール・ポリエチレングリコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸モノエステル・ポリエチレングリコール縮合物、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルグリセリンホウ酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、エチレンオキサイドと脂肪族アミン、アミド又は酸との縮合生成物、アルキルアミド・ポリエチレングリコール縮合物、アルキルアミン・ポリエチレングリコール縮合物等のポリオキシエチレン鎖を分子内に有し、界面活性能を有する化合物が好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４４】
上記高分子界面活性剤としては、ポリビニルアルコール及びその変性物；（メタ）アクリル酸系水溶性高分子、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート系水溶性高分子、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート系水溶性高分子（ただし、上記アルカリ可溶性エマルションの製造方法により製造される共重合体とは異なる共重合体）；ポリビニルピロリドンが好適である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
また、乳化剤の種類については、上記例示の各種乳化剤のうち、その気泡性に関して、その１質量％水溶液の２５℃におけるロスマイルス法（ＪＩＳ Ｋ ３３６２）による起泡力試験において、落下直後の泡高が２００ｍｍ以下であり、かつ、落下５分後の泡高が１００ｍｍ以下であるものが、特に好ましい。乳化剤の起泡性能が上記性能の範囲内であり、また、乳化剤の使用量が上述した範囲内である場合に、特に本発明の方法によって掘削安定液を調製した際に、エマルションに含まれる乳化剤に起因する発泡を抑制できるので好ましい。
【００４６】
上記滴下工程における滴下方法としては、モノマー滴下、プレエマルション滴下等が挙げられるが、これらの中でも、プレエマルション滴下が好ましい。また、滴下形態としては、一括添加、均一滴下、多段滴下、パワーフィード等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００４７】
上記プレエマルションとは、単量体を水又は乳化剤水溶液に加え、攪拌混合することにより予めプレ乳化した単量体分散体をいう。このプレエマルションを初期重合後の反応系に滴下投入して行くことになるが、このときのプレエマルション中の単量体濃度は、５０質量％以下が好ましい。５０質量％を超えると、滴下時にショックを起こし凝集物を発生する可能性が高くなるおそれがある。なお、プレエマルションの濃度が低すぎると最終の固形分が低下するため、ショックを起こさない範囲で、できるだけプレエマルション中の単量体濃度を上げることが好ましい。プレエマルション中の単量体濃度は、４５質量％以下がより好ましく、４０質量％以下が更に好ましい。
【００４８】
上記乳化重合において、最終工程である熟成工程としては、従来の方法と同様に行うことができるが、残存単量体量が充分低減するまで行い、場合によっては、後添加触媒を加えることがある。
【００４９】
上記乳化重合における反応温度や反応時間等の重合条件としては、単量体成分の組成や重合開始剤の種類等に応じて適宜設定すればよいが、反応温度は０〜１００℃とすることが好ましく、４０〜９５℃とすることがより好ましい。また、反応時間は初期重合工程、滴下工程及び熟成工程全てを総合して１〜１５時間程度が好適である。
【００５０】
上記アルカリ可溶性エマルションを構成する重合体としては、重量平均分子量が１０万〜３００万であるものが好ましい。すなわち本発明におけるアルカリ可溶性エマルションとしては、このような重合体を含むものが好適である。重合体の重量平均分子量が１０万未満であると、該重合体が増粘剤として働かず、結果的に掘削安定剤の粘度が下がり、充分な濾水性が得られないおそれがある。より好ましくは、重量平均分子量が２０万〜１５０万である。
【００５１】
上記アルカリ可溶性エマルションとしては、アルカリ可溶性エマルション１００質量％に対する固形分濃度が１０〜６０質量％であることが好ましく、１５〜４０質量％であることがより好ましい。
【００５２】
本発明の掘削安定液の調製方法により調製される掘削安定液は、地下鉄建設工事等のボーリング工事等、特に、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法等において、掘削された穴の壁面の崩れを防止するため等に好適に用いることができるものである。このような、本発明の調製方法により調製される掘削安定液は、本発明の好ましい実施形態の１つである。また、このような掘削安定液を用いる、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法等の工法もまた、本発明の好ましい実施形態の１つである。
【００５３】
【実施例】
以下に実施例を揚げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は、「質量部」を、「％」は、「質量％」をそれぞれ意味するものとする。
【００５４】
エマルション製造例（１）
滴下ロート、攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を取り付けたフラスコに、イオン交換水１９２．７部と、スチレンスルホン酸ナトリウム１１．９部とを仕込み、フラスコ内を窒素ガスで置換した。一方、メタクリル酸１７９．４部と、アクリル酸メチル１０７．６部とを、３０％乳化剤水溶液（日本乳化剤社製、商品名：ニューコール７０７ＳＦ）１．０部をイオン交換水４６７．２部溶解した乳化剤溶液に添加し、激しく攪拌することにより、プレエマルションを調製した。該プレエマルションを滴下ロートに仕込んで、このうちの５２．９部をフラスコ内の水溶液に投入し、７５℃まで攪拌しながら昇温した。
【００５５】
次いで、１％３−メルカプトプロピオン酸水溶液２．０部をフラスコに一括投入し、続いて、重合開始剤としての５％過硫酸アンモニウム水溶液１４．０部を一括投入し、７５℃で２０分間攪拌することにより、初期重合を行った。その後、反応温度を７５℃に保ちながら、滴下ロートから残りのプレエマルション７０２．３部を３時間かけて滴下した。滴下ロートからの滴下終了後、イオン交換水１０．２部を用いて滴下ロートを洗浄し、この洗液をフラスコに投入した。更に３０分間重合させた後、後添加触媒として０．５％亜硫酸水素ナトリウム１４．０部を一括添加し、更に６０分間重合させた。得られた反応液を冷却して重合を終了し、エマルション（１）を得た。このときの固形分は、３０．０％であった。
［組成：メタクリル酸／アクリル酸メチル／スチレンスルホン酸ナトリウム＝６０／３６／４（質量比）］
【００５６】
実施例１
上記製造方法により製造したエマルション（１）を用いて泡立ち試験を行った。５００ｍＬメスシリンダーにイオン交換水２００ｍＬを入れ、ガス濾過管（相互理化学硝子製作所社製、硝子粒子番号２）を用いて１５Ｌ／分で空気をバブリングしながら、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）４．０ｇ（２％）を徐々に添加し、そのまま５分間バブリングを続けてベントナイトを分散させた。次に、一旦バブリングを停止し、無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）０．２ｇ（０．１％）を添加して、５Ｌ／分で空気を１分間バブリングし、一旦バブリングを停止して、ここへエマルション（１）を１．０ｇ（０．５％）添加した後、５Ｌ／分で空気をバブリングした。泡立ち試験の結果を表１に示す。
【００５７】
比較例１
５００ｍＬメスシリンダーにイオン交換水２００ｍＬを入れ、ガス濾過管（相互理化学硝子製作所社製、硝子粒子番号２）を用いて１５Ｌ／分で空気をバブリングしながら、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）４．０ｇ（２％）を徐々に添加し、そのまま５分間バブリングを続けてベントナイトを分散させた。次に、一旦バブリングを停止し、ここへエマルション（１）を１．０ｇ（０．５％）添加した後、５Ｌ／分で空気をバブリングした。泡立ち試験の結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
表１中、剤添加量とは、エマルション（１）の添加量である。バブリングにおいて、流量とは、空気の流量である。最終ｐＨとは、エマルション（１）を添加してバブリングした後のｐＨである。
【００６０】
エマルション製造例（２）
滴下ロート、攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を取り付けたフラスコに、イオン交換水２３９．３部、スチレンスルホン酸ナトリウム１２．０部、メタクリル酸２８．７部、及び、３０％乳化剤水溶液（日本乳化剤社製、商品名：ニューコール７０７ＳＦ）０．１部とを仕込み、フラスコ内を窒素ガスで置換しつつ、７５℃まで攪拌しながら昇温した。一方、メタクリル酸１５０．６部と、アクリル酸メチル１０７．６部とを、３０％乳化剤水溶液（日本乳化剤社製、商品名：ニューコール７０７ＳＦ）０．９部をイオン交換水４２０．５部に溶解した乳化剤水溶液に添加し、激しく攪拌することにより、プレエマルション（単量体濃度３８．０％）を調製した。
【００６１】
次いで、２％３−メルカプトプロピオン酸水溶液２．０部をフラスコに一括投入し、続いて、重合開始剤として５％過硫酸アンモニウム水溶液１４．０部を一括投入し、７５℃で２０分間攪拌することにより、初期重合を行った。その後、反応温度を７５℃に保ちながら、滴下ロートからプレエマルションを３時間かけて滴下した。滴下終了後、イオン交換水１０．３部を用いて滴下ロートを洗浄し、この洗液をフラスコに投入した。更に３０分間重合させた後、後添加触媒として０．５％亜硫酸水素ナトリウム１４．０部を一括添加し、更に６０分間重合させた。得られた反応液を冷却して重合を終了し、エマルション（２）を得た。このときの固形分は、３０．０％であった。
［組成：メタクリル酸／アクリル酸メチル／スチレンスルホン酸ナトリウム＝６０／３６／４（質量比）］
【００６２】
実施例２
エマルション（１）の代わりにエマルション（２）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして泡立ち試験を行った。結果を表２に示す。
【００６３】
比較例２
エマルション（１）の代わりにエマルション（２）を用いたこと以外は、比較例１と同様にして泡立ち試験を行った。結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
表２中、剤添加量とは、エマルション（２）の添加量である。バブリングにおいて、流量とは、空気の流量である。最終ｐＨとは、エマルションを添加してバブリングした後のｐＨである。
【００６６】
実施例３
エマルション（１）の代りにエマルション（２）を用い、かつ、クニゲルＶ−１の代りに浅間印ベントナイト（豊順洋行社製）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして泡立ち試験を行った。結果を表３に示す。表３中の記載は、表２と同様である。
【００６７】
比較例３
エマルション（１）の代りにエマルション（２）を用い、かつ、クニゲルＶ−１の代りに浅間印ベントナイト（豊順洋行社製）を用いたこと以外は、比較例１と同様にして泡立ち試験を行った。結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
実施例４
エマルション（１）の代りにエマルション（２）を用い、かつ、イオン交換水の代りに水道水を用いたこと以外は、実施例１と同様にして泡立ち試験を行った。結果を表４に示す。表４中の記載は、表２と同様である。
【００７０】
比較例４
エマルション（１）の代りにエマルション（２）を用い、かつ、イオン水の代りに水道水を用いたこと以外は、比較例１と同様にして泡立ち試験を行った。結果を表４に示す。
【００７１】
【表４】
実施例５
１０００ｍＬビーカーに２５℃の水道水５００ｍＬを入れ、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）１０．０ｇ（２％）を投入し、ラボスターラーを用いて５００ｒｐｍで２５分間攪拌し、ベントナイトを分散させた。続けて無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）０．５ｇ（０．１％）を添加し、更に５分間攪拌した。この液を３０００ｍＬメスシリンダーに移し入れ、小型エアーポンプを用いて１２７９ｍＬ／分で５分間エアーバブリングした。一旦バブリングを停止して、ここへエマルション（２）を２．５ｇ（０．５％）添加した後、直ちに１２７９ｍＬ／分でエアーバブリングし、発泡量を測度した。測定後の液を１６時間静置後、再び１２７９ｍＬ／分でエアーバブリングし、発泡量を測定した。泡立ち試験の結果を表５に示す。
【００７３】
比較例５
１０００ｍＬビーカーに２５℃の水道水５００ｍＬを入れ、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）１０．０ｇ（２％）を投入し、ラボスターラーを用いて５００ｒｐｍで２５分間攪拌し、ベントナイトを分散させた。この液を３０００ｍＬメスシリンダーに移し入れ、小型エアーポンプを用いて１２７９ｍＬ／分で５分間エアーバブリングした。一旦バブリングを停止して、ここヘエマルション（２）を２．５ｇ（０．５％）添加した後、直ちに１２７９ｍＬ／分でエアーバブリングし、発泡量を測定した。測定後の液を１６時間静置後、再び１２７９ｍＬ／分でエアーバブリングし、発泡量を測定した。泡立ち試験の結果を表５に示す。
【００７４】
【表５】
実施例６
１０００ｍＬメスシリンダーにイオン交換水５００ｍＬを入れ、ガス濾過管（相互理化学硝子製作所社製、硝子粒子番号２）を用いて１５Ｌ／分で空気をバブリングしながら、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）１０．０ｇ（２％）を徐々に投入し、そのまま１０分間バブリングを続けてベントナイトを分散させた。次に一旦バブリングを停止し、無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）０．５ｇ（０．１％）を添加して、５Ｌ／分で空気を１分間バブリングした。−旦バブリングを停止し、ここヘエマルション（２）を２．５ｇ（０．５％）添加した後、５Ｌ／分で空気を１分間バブリングした。このときのバブリング時における泡高は、最大８００ｍＬ標線であった。得られた掘削安定液について、以下に示すＡＭＥＲＩＣＡＮ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ（ＡＰＩ）の試験方法に準じた方法で、ファンネル粘度及び濾水量を測定し、あわせてｐＨを測定した。結果を表６に示す。
【００７６】
［ファンネル粘度測定方法］
漏斗型のファンネル粘度計に掘削安定液を５００ｍＬ採り、その全量が流出するまでの時間を測定した。
【００７７】
［濾水量測定法］
直径９０ｍｍの濾紙（Ｎｏ．４Ａ、東洋濾紙社製）をセットした濾水量測定装置のシリンダー内に、掘削安定液を２９０ｍＬ入れ、ドレン付の蓋をセットした。シリンダーを所定位置に固定し、その下にメスシリンダーを置いた後、窒素ボンベを用いてシリンダー内を２．９４×１０２ｋＰａとなるように圧力をかけ、３０分間に流出する水の量（ｍＬ）を測定した。
【００７８】
参考例１
イオン交換水６００ｍＬとエマルション（２）３．６ｇ（０．６％）を、ステンレスカップに入れ、次にベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）１８．０ｇ（３％）を投入して、ハミルトンビーチミキサーを用いて回転速度１２００ｒｐｍで攪拌しながら、続けて無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）０．８４ｇ（０．１４％）を添加して、そのまま３０分間攪拌した。得られた掘削安定液について、実施例６と同様の方法で、ファンネル粘度及び濾水量を測定し、あわせてｐＨを測定した。結果を表６に示す。
【００７９】
参考例２
ベントナイトとして、クニゲルＶ一１の代わりに浅間印ベントナイト（豊順洋行社製）を用いたこと以外は、参考例１と同様にして掘削安定液を調製した。得られた掘削安定液について、実施例６と同様の方法で、ファンネル粘度及び濾水量を測定し、あわせてｐＨを測度した。結果を表６に示す。
【００８０】
参考例３
イオン交換水６００ｍＬをステンレスカップに入れ、次にベントナイト（浅間印、豊順洋行社製）１８．０ｇ（３％）を投入して、ハミルトンビーチミキサーを用いて回転速度１２００ｒｐｍで攪拌しながら、ＣＭＣ（商品名：テルポリマー３０、テルナイト社製）１．８ｇ（０．３％）を添加して、そのまま３０分間攪拌した。得られた掘削安定液について、実施例６と同様の方法で、ファンネル粘度及び濾水量を測定し、あわせてｐＨを測定した。結果を表６に示す。
【００８１】
【表６】
表６の結果から明らかなように、本発明の方法で調製した掘削安定液（実施例６）は、塩基性物質後添加系での掘削安定液（参考例１、２）や従来の掘削安定液（参考例３）（いずれも攪拌法による）と比較して、その性能上、すなわちファンネル粘度と濾水量においてほぼ同等の値を示しており、実用上充分問題なく使用できることを示している。
【００８３】
エマルション製造例（３）
滴下ロート、攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を取り付けたフラスコに、イオン交換水２７０．６部、及び、３０％乳化剤水溶液（日本乳化剤社製、商品名：ニューコール７０７ＳＦ）９．７部とを仕込み、フラスコ内を窒素ガスで置換しつつ、７５℃まで攪拌しながら昇温した。一方、メタクリル酸１０１．９部と、アクリル酸メチル１８９．２部とを、３０％乳化剤水溶液（日本乳化剤社製、商品名：ニューコール７０７ＳＦ）１９．４部をイオン交換水３９２．４部に溶解した乳化剤水溶液に添加し、激しく攪拌することにより、プレエマルション（単量体濃度４１．４％）を調製し、該プレエマルションを滴下ロートに仕込んだ。
【００８４】
次いで、上記プレエマルションのうちの７０．３部をフラスコ内に投入して１０分間攪拌後、続いて、重合開始剤として５％過硫酸アンモニウム水溶液３．４部を一括投入し、２０分間攪拌することにより、初期重合を行った。その後、反応温度を７７℃に保ちながら、滴下ロートからプレエマルションを２時間かけて滴下した。滴下終了後、イオン交換水１０．０部を用いて滴下ロートを洗浄し、この洗液をフラスコに投入した。更に３０分間重合させた後、後添加触媒として０．５％亜硫酸水素ナトリウム３．４部を一括添加し、更に６０分間重合させた。得られた反応液を冷却して重合を終了し、エマルション（３）を得た。このときの固形分は、３０．０％であった。
［組成：メタクリル酸／アクリル酸メチル＝３５／６５（質量比）］
【００８５】
実施例７
５００ｍＬメスシリンダーにイオン交換水１００ｍＬを入れ、ガス濾過管（相互理化学硝子製作所社製、硝子粒子番号２）を用いて１５Ｌ／分で空気をバブリングしながら、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）２．０ｇ（２％）を徐々に添加し、そのまま５分間バブリングを続けてベントナイトを分散させた。次に、一旦バブリングを停止し、無水炭酸ナトリウム（ソーダ灰）０．４ｇ（０．４％）を添加して、５Ｌ／分で空気を１分間バブリングした。一旦バブリングを停止し、ここへエマルション（３）を０．５ｇ（０．５％）添加した後、５Ｌ／分で空気を１分間バブリングした。泡立ち試験の結果を表７に示す。
【００８６】
比較例６
５００ｍＬメスシリンダーにイオン交換水１００ｍＬを入れ、ガス濾過管（相互理化学硝子製作所社製、硝子粒子番号２）を用いて１５Ｌ／分で空気をバブリングしながら、ベントナイト（商品名：クニゲルＶ−１、クニミネ工業社製）２．０ｇ（２％）を徐々に添加し、そのまま５分間バブリングを続けてベントナイトを分散させた。一旦バブリングを停止し、ここへエマルション（３）を０．５ｇ（０．５％）添加した後、５Ｌ／分で空気を１分間バブリングした。泡立ち試験の結果を表７に示す。
【００８７】
【表７】
表７中、剤添加量とは、エマルション（３）の添加量である。バブリングにおいて、流量とは、空気の流量である。最終ｐＨとは、エマルションを添加してバブリングした後のｐＨである。
【００８９】
【発明の効果】
本発明の掘削安定液の調製方法は、上述の構成からなり、使用済の廃泥の処理が簡便であるうえに、掘削安定液としての基本性能に優れ、しかも消泡剤の使用を抑制しつつ、発泡を抑制することができるため、特に、コンクリートで置換する地中連続壁工法や場所打ち地中杭工法に用いられる掘削安定液を調製する際に好適である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for preparing a drilling stabilizing solution, and more particularly to a method for preparing a drilling stabilizing solution used in an underground continuous wall method, a cast-in-place underground pile method, or the like. More specifically, the present invention relates to a method for preparing an excavation stabilizing liquid in which an alkali-soluble emulsion and an aqueous solvent-containing liquid are mixed to suppress foaming accompanying mixing of the alkali-soluble emulsion.
[0002]
[Prior art]
Drilling stabilization liquid is indispensable to prevent collapse of excavated hole wall surfaces in drilling works such as subway construction work, especially in underground continuous wall method or concrete cast-in-place pile method. A so-called drilling mud in which bentonite is dispersed in water is used as such a drilling stable liquid. In such a drilling stabilizing solution, it has been considered to reduce the content of bentonite in order to simplify the treatment of used waste mud. As a result, the ability to stabilize the wall surface (filtration) decreases, and the bentonite sediments and cannot be used as a drilling stabilizing solution.
[0003]
In order to solve the problem of reducing the content of bentonite in such a drilling stabilizing solution, that is, in order to maintain drainage and prevent bentonite from settling, usually, an increase in carboxymethylcellulose (CMC) or the like is performed. Although a viscous agent is blended, there is a problem that CMC is liable to rot and is difficult to disperse, and that a drilling stable liquid having stable physical properties cannot be obtained.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-212551 discloses an excavation stabilizing liquid containing an emulsion containing a polymer thickened by an alkaline substance as an essential component. Such a drilling stabilizing solution is useful as a solution for reducing the content of bentonite and solving the problems that occur when using CMC. However, a device for suppressing foaming during preparation of the drilling stabilizing solution is used. There was room.
[0005]
Generally, a drilling stabilizing solution, particularly a drilling stabilizing solution used in an underground continuous wall method or a cast-in-place underground pile method where concrete is replaced, is prepared by dispersing bentonite in water. Examples of the method of dispersing in water include, for example, a method of introducing bentonite while stirring water using a mixer or a method of injecting bentonite with air using jet while forcibly jetting air into water. And so on. Conventionally, when CMC is used as a thickener, the charging time of CMC is determined by any of the various preparation methods as exemplified above, before adding bentonite, simultaneously with bentonite, or after adding bentonite. It is common that this is also done at the time. On the other hand, even when the alkali-soluble emulsion as described above is used as a thickener, the emulsion can be charged at any time as in the case of the CMC.
[0006]
Emulsions used in such excavation stabilizing liquids are generally produced by an emulsion polymerization method, and the emulsifier is used for the purpose of improving and maintaining polymerization stability, so that the emulsifier is contained in the emulsion. become. This emulsifier foams the excavation stabilizing liquid during preparation of the excavating stabilizing liquid. In addition, in the alkali-soluble emulsion, generally, the polymer constituting the emulsion has a hydrophilic portion such as a carboxyl group and a hydrophobic portion such as a polymer main chain or an alkyl group. Has surface activity. When preparing a drilling stabilizing solution using the above alkali-soluble emulsion, foaming is carried out by the surface activity of the polymer itself. Further, among the above-mentioned methods for preparing the excavation stabilizing solution, when the excavating stabilizing solution is prepared by using a method of forcibly injecting air, the excavation stabilizing solution particularly easily foams. The foaming of the drilling stabilization liquid causes a drop in the specific gravity of the drilling stabilization liquid during operation, resulting in imbalance in pressure with the wall of the drilling trench, causing the wall to collapse, foam overflowing from the reserve tank, the circulation pump running idle, and the specific gravity of the drilling stabilization liquid. Causes problems such as the inability to manage the ground, and the inability to observe the trench wall after excavation using an ultrasonic measuring instrument. Usually, an antifoaming agent is used in order to suppress a problem caused by foaming when the alkali-soluble emulsion is charged. However, since the defoaming agent is a relatively expensive component of the drilling stabilizer, it is necessary to maintain drainage and prevent the settling of bentonite when preparing a drilling stabilizer having a reduced bentonite content. In the case of using an emulsion capable of forming a foam, there is room for contriving to be able to suppress foaming while suppressing the use of an antifoaming agent.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-329530 discloses a soil cement underground continuous wall method in which cement milk contains an acid type emulsion in a method of forming a continuous soil cement wall using cement milk. In such a construction method, the ground is excavated while the cement milk is being injected. At the time of excavation, the earth and sand components are mixed, and the ground is hardened as soil mortar as it is to form a temporary wall. However, the construction method using excavation stabilizing solution, that is, excavation while injecting excavation stabilizing solution, and then concrete is poured in the form of replacing the stabilizing solution, and permanent piles and continuous walls are constructed underground. Since a technique for preparing a drilling stabilizing solution that can be suitably used has not been disclosed, there is room for contriving to make an excellent method for preparing a drilling stabilizing solution.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, in addition to easy treatment of used waste mud, has excellent basic performance as a drilling stabilizing solution, and while suppressing the use of an antifoaming agent, Since the foaming can be suppressed, a method of preparing a stable drilling liquid is provided which is particularly suitable for preparing a stable drilling liquid used in an underground continuous wall method or a cast-in-place underground pile method in which concrete is replaced. It is intended to do so.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies on a method for preparing a drilling stabilizing solution.When an alkali-soluble emulsion is added to the drilling stabilizing solution, bentonite is used in the drilling stabilizing solution using bentonite to simplify the treatment of used waste mud. In addition to eliminating the problems that occur when reducing the content of, it is possible to maintain the drainage and prevent the bentonite from settling, and also eliminate the problems that occur when compounding a thickener such as CMC. We focused on the fact that it was possible to prepare a liquid with excellent basic performance as a drilling stabilizer. Usually, foaming is performed when preparing an excavation stabilizing solution by mixing an alkali-soluble emulsion with an aqueous solvent-containing liquid, but when mixing the emulsion with the aqueous solvent-containing liquid, a base is added to the aqueous solvent-containing liquid in advance. When a basic substance is added to the aqueous solvent-containing liquid and the pH of the aqueous solvent-containing liquid is adjusted to 7 or more, foaming can be suppressed while suppressing the use of the antifoaming agent. The present inventors have found out that they can do so, and have conceived that they can solve the above-mentioned problems brilliantly, and have reached the present invention. This is because the polymer constituting the alkali-soluble emulsion itself has emulsifying activity, so that when mixed with the aqueous solvent-containing liquid, it acts together with the emulsifier in the alkali-soluble emulsion and foams. By adding a basic substance to water, or by adding a basic substance in advance to adjust the pH of the aqueous solvent-containing solution to 7 or more, the emulsifying activity of the polymer is reduced, and the alkali-soluble emulsion is converted to an aqueous emulsion. It is considered that foaming that occurs when mixed with the solvent-containing liquid can be suppressed. For example, if the polymer has a functional group that hydrolyzes to a carboxy anion, the aqueous solvent-containing solution is made alkaline, and the pH is specified as described above. Accompanying this, the emulsifying activity is reduced, and the effects of the present invention are exhibited.
[0010]
In addition, since such a method for preparing a stable drilling liquid can prepare a stable drilling liquid in which foaming is suppressed, various problems derived from foaming of the stable drilling liquid, that is, drilling due to a decrease in specific gravity of the stable drilling liquid. Pressure is not balanced with the groove wall, the wall collapses, bubbles overflow from the reserve tank, the circulation pump runs idle, the specific gravity of the drilling stabilizing liquid cannot be controlled, the groove after drilling using an ultrasonic measuring device Problems such as the inability to observe the wall can be solved. Therefore, according to the present invention, it becomes possible to stably operate an underground continuous wall method, a cast-in-place underground pile method, or the like in which the concrete is replaced with a concrete using an excavation stabilizing liquid.
[0011]
That is, the present invention is a method for preparing a drilling stable liquid by mixing an alkali-soluble emulsion and a water-based solvent-containing liquid.When mixing the alkali-soluble emulsion and the water-based solvent-containing liquid, the water-based solvent-containing liquid is used in advance. This is a method for preparing a drilling stabilizing solution to which a basic substance is added.
[0012]
The present invention also relates to a method for preparing a drilling stable liquid by mixing an alkali-soluble emulsion and an aqueous solvent-containing liquid, wherein the alkali-soluble emulsion and the aqueous solvent-containing liquid are mixed beforehand with the aqueous solvent-containing liquid. This is also a method for preparing a drilling stable liquid by adding a basic substance to adjust the pH of the aqueous solvent-containing liquid to 7 or more.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0013]
In the method for preparing a drilling stabilizing solution of the present invention, an alkali-soluble emulsion and an aqueous solvent-containing solution are mixed to prepare a drilling stabilizing solution. The excavation stabilizing solution prepared in this way is a solution in which the alkali-soluble emulsion is dispersed or dissolved in the aqueous solvent-containing solution.
[0014]
The aqueous solvent-containing liquid is a solution containing one or more organic solvents that can be dissolved in water as required, and water is essential. And may contain other components other than the solvent. Such an aqueous solvent-containing solution can be prepared by mixing these components, but the type and amount of the organic solvent and other components that can be dissolved in water are excavation stable. It will be set appropriately according to the performance desired for the liquid. The method for preparing the excavation stabilizer according to the present invention can exert an effect that the amount of the defoaming agent can be suppressed. With respect to 100 parts by mass, it is 3 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, further preferably 0.5 part by mass or less. If the amount of the antifoaming agent exceeds 3 parts by mass, the antifoaming agent may be separated or the drainage property may be undesirably reduced. Examples of the antifoaming agent include silicone antifoaming agents, pluronic antifoaming agents, aliphatic alcohol antifoaming agents, fatty acid antifoaming agents, mineral oil antifoaming agents, tributyl phosphate, and emulsion types thereof. Defoamers and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, when preparing the drilling stable liquid by the preparation method of the present invention, as described above, since it is possible to exhibit an excellent foam suppression effect, it can be sufficiently handled even when an antifoaming agent is not used. is there.
[0015]
In the present invention, in preparing the excavation stabilizing solution by mixing the above-mentioned alkali-soluble emulsion with an aqueous solvent-containing liquid, (1) adding a basic substance to the aqueous solvent-containing liquid in advance, or (2) adding an aqueous solvent in advance. A basic substance is added to the solvent-containing liquid to adjust the pH of the aqueous solvent-containing liquid to 7 or more.
[0016]
In the above (2), by adjusting the pH of the aqueous solvent-containing liquid in advance as described above, a method of dispersing, mixing, and dissolving the alkali-soluble emulsion by forcibly blowing air and performing air bubbling. Even in the case of preparing an excavation stabilizing solution, foaming can be sufficiently suppressed. Preferably, the pH is 8 or more, more preferably 9 or more, and further preferably 10 or more.
[0017]
In the method for preparing a drilling stabilizer according to the present invention, it is also preferable to adjust the pH of the drilling stabilizer after mixing the alkali-soluble emulsion with an aqueous solvent-containing solution to 5 or more. Thereby, the function and effect of the present invention can be more sufficiently exhibited. More preferably, it is set to 6 to 13.
[0018]
The method of adjusting the pH of the aqueous solvent-containing solution can be performed by adding a basic substance. As basic substances, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide; calcium oxide; anhydrous sodium carbonate (soda ash), sodium hydrogen carbonate; ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate; ammonia (water); monoethanolamine, diethanolamine And water-soluble organic amines such as triethanolamine. One or more of these can be used. In addition, among the basic substances mentioned here, those that are uniformly dissolved when mixed with the aqueous solvent-containing liquid are preferable. That is, when mixed with water within the range of each solubility specific to the substance, it is preferable that the substance is uniformly dissolved in water without generating insoluble matter (without forming a slurry). As such a basic substance, a substance having a solubility of 5% by mass or more in water at 0 ° C. is preferable. As a method for adding the basic substance, a solid may be added or an aqueous solution of the basic substance may be added.
Of these, anhydrous sodium carbonate (soda ash) is preferred from the viewpoint of workability and cost.
[0019]
The excavation stabilizing solution in the present invention contains an alkali-soluble emulsion and an aqueous solvent-containing solution. At any time, such as during preparation of the excavation stabilizing solution or immediately before construction, one or more other components are further compounded. can do. Examples of the other components include, in addition to the basic substance, clay minerals, antifoaming agents, dispersants, CMC, surfactants, other additives such as anti-sludge agents, and the like. As the other additives and the like, those conventionally used in drilling stabilizing liquids can be appropriately used.
[0020]
The clay mineral is blended in order to impart basic viscosity characteristics and drainage to the excavation stabilizer, for example, sepiolite, attapulgite, entrygaite, bentonite, kaolin clay, montmorillonite, cristobalite, ectolite, Saponite, beidellite, zeolite, palygoscalite, mica and the like. These may be used alone or in combination of two or more as necessary. Among these, sepiolite, attapulgite, entrygaite, bentonite, kaolin clay, montmorillonite, cristobalite and the like are preferred because of high drainage, and bentonite, kaolin clay and montmorillonite are particularly preferred.
The content of the clay mineral in the excavation stabilizing solution is preferably 0 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, and further preferably 0.5 to 10% by mass based on 100% by mass of the excavating stabilizing solution. Preferably, it is particularly preferably 1 to 5% by mass. When the content of the clay mineral is within the above range, appropriate viscosity and drainage of the excavation stabilizing solution are obtained, which is preferable. In particular, when the content of the clay mineral exceeds 20% by mass, the viscosity of the excavation stabilizing solution may be too high, and handling may be difficult.
[0021]
Further, additives such as the above dispersants include dispersants such as poly (meth) acrylate, lignin sulfonate, hexametaphosphate, and tripolyphosphate; and water-soluble additives such as CMC, polyacrylamide, and polyvinyl alcohol. And additives such as molecules.
[0022]
In the present invention, the alkali-soluble emulsion is mixed with (1) an aqueous solvent-containing liquid to which a basic substance is added in advance, or (2) an aqueous solvent in which a basic substance is added to adjust the pH to 7 or more. The drilling stabilizing solution is prepared by mixing the extruding stabilizing solution with the extruding stabilizing solution as a solid content of the emulsion. The amount is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, still more preferably 0.05 to 10% by mass, and particularly preferably 0.05 to 5% by mass with respect to the mass%. When the content of the emulsion as a solid content is within the above range, a suitable viscosity and drainage of the excavation stabilizing solution are obtained, and therefore, it is preferable. And the separation of excavated earth and sand may be hindered.
[0023]
The method of mixing the alkali-soluble emulsion with the aqueous solvent-containing liquid whose pH has been previously adjusted to 7 or more is not particularly limited, and (1) a form in which the alkali-soluble emulsion is added to the aqueous solvent-containing liquid, (2) an alkali-soluble emulsion Examples include a form in which an aqueous solvent-containing liquid is added to the emulsion, and (3) a form in which these are mixed at once.
[0024]
In the present invention, as a method of dispersing bentonite in the excavation stabilizing solution, a method of introducing bentonite while stirring water using a mixer or the like, or while forcibly injecting air into water, using injection A method in which bentonite is blown together with air may be mentioned, but a method in which bentonite is blown together with air using injection is preferable in order to sufficiently disperse bentonite. In a preferred embodiment of the method for preparing a drilling stable liquid of the present invention, first, bentonite is dispersed by injecting bentonite with air using a jet into an aqueous solvent-containing liquid, and a basic substance is added thereto. The pH is adjusted to 7 or more, and an alkali-soluble emulsion is added to make a drilling stable liquid.
[0025]
Hereinafter, the alkali-soluble emulsion of the present invention will be described.
The alkali-soluble emulsion used in the present invention may be any alkali-soluble emulsion that can be dispersed or dissolved in a liquid containing an aqueous solvent, and an oil-in-water emulsion (O / W emulsion) is preferably used.
[0026]
As the alkali-soluble emulsion, the viscosity of an aqueous solution obtained by diluting the emulsion and adjusting its solid content to 1% by mass is 1 to 1000 mPa · s, preferably 1 to 500 mPa · s, and more preferably 1 to 100 mPa · s. And a viscosity when adjusting the pH to 9 by adding an alkaline substance to the aqueous solution is 2 to 10,000 times, preferably 2 to 8000 times, more preferably 2 to 5000 times the viscosity before the addition. And an emulsion having the formula:
Such an emulsion, for example, essentially requires a monomer having a group whose hydrophilicity is increased by an alkaline substance, and can be obtained by emulsion polymerization of a monomer component containing other monomers as necessary. . Examples of the group whose hydrophilicity is enhanced by an alkaline substance include an acid group such as a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group, and a carboxylic acid ester group, a phosphoric acid ester group, and a sulfonic acid ester group which are easily hydrolyzed and acidified. And a group that forms a group.
[0027]
As the alkali-soluble emulsion in the present invention, an emulsion containing a polymer having a carboxyl group is preferable, for example, a monomer having a carboxyl group, and other monomers copolymerizable with the monomer having a carboxyl group. Those obtained by emulsion polymerization of a monomer component consisting of a body are preferred. Such an emulsion can be produced by a known method. In addition, among such alkali-soluble emulsions, emulsions having a high ratio of a monomer having a carboxyl group in all monomer components, that is, emulsions containing a polymer having a high acid value are particularly effective in reducing foaming. As such an alkali-soluble emulsion, a copolymer containing, as a copolymer component, a monomer having a carboxyl group and a nonionic monomer having a solubility in water at 20 ° C. of 3% by mass or more. Those containing are preferred. More preferably, a monomer component having a carboxyl group-containing monomer, a nonionic monomer having a solubility in water at 20 ° C. of 3% by mass or more, and a monomer having a strong acid group as essential components is emulsion-polymerized. Is an aqueous dispersion of a polymer having a solubility in water at 20 ° C. of less than 10% by mass. The method for producing such an aqueous dispersion will be described below.
[0028]
The monomer having a carboxyl group, which forms the alkali-soluble emulsion, the nonionic monomer having a solubility in water at 20 ° C. of 3% by mass or more, and the monomer having a strong acid group are used alone. Or two or more of them may be used in combination.
As the monomer having a carboxyl group, a monomer having a carboxyl group and / or a salt thereof can be used, and (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, and Those monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, amine salts and the like are preferred. Of these, methacrylic acid, which has a good balance between polymerization stability and alkali solubility, is most preferred.
[0029]
The amount of the monomer having a carboxyl group to be used is preferably 10 to 90% by mass based on 100% by mass of the total monomer. When the amount is less than 10% by mass, the polymerization stability is improved, but the alkali solubility and the viscosity increase of the polymer having a carboxyl group may be reduced. If it exceeds 90% by mass, the polymerization stability is remarkably reduced, and the solubility of the resulting polymer having a carboxyl group in water becomes 10% by mass or more, so that it may not be possible to exist as a water dispersion. More preferably, it is 35 to 90% by mass, still more preferably 40 to 85% by mass, and particularly preferably 50 to 80% by mass.
[0030]
Examples of the nonionic monomer having a solubility in water at 20 ° C of 3% by mass or more include methyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, α- (hydroxy Methyl) methyl acrylate, α- (hydroxymethyl) ethyl acrylate, polyethylene glycol acrylate, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol acrylate polypropylene glycol, polyethylene glycol methacrylate polypropylene glycol, isopropenyl oxazoline, polyethylene glycol (2- ( 1-propenyl) -4-nonyl) phenyl ether, polyethylene glycol (2- (1-propenyl)) phenyl ether, polyethylene Glycol 2-propenyl ether, polyethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, allyl alcohol, polyoxyethylene allyl ether, N-vinyl-2-pyrrolidone, acrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide are preferred. . Among these, (meth) acrylate monomers having a good balance between copolymerizability and hydrophilicity are preferred, and methyl acrylate is most preferred.
[0031]
The amount of the nonionic monomer having a solubility in water at 20 ° C. of 3% by mass or more is preferably 5 to 60% by mass based on 100% by mass of the total amount of the monomers. If it exceeds 60% by mass, the alkali solubility of the polymer having a carboxyl group may be insufficient. More preferably, it is 10 to 50% by mass, and still more preferably 30 to 50% by mass.
[0032]
Examples of the monomer having a strong acid group include vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, 3-sulfopropyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid-4 -Unsaturated sulfonic acids such as -sulfobutyl, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid and the like, monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic amine salts; 2- (meth) acryloyloxy Monomers having an acidic phosphate group such as ethyl acid phosphate, 2- (meth) acryloyloxypropyl acid phosphate, 2- (meth) acryloyloxy-3-chloropropyl acid phosphate, and 2- (meth) acryloyloxyethyl phenyl phosphate Dimers are preferred. Among these, a sulfonic acid type having good polymerization stability is preferable, and further, a copolymerization property is also good, and 2- (sulfoethyl) (meth) acrylate, 3-sulfopropyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid are preferable. Particularly preferred are acid-4-sulfobutyl, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid and their monovalent, divalent, ammonium, and organic amine salts.
[0033]
The amount of the monomer having a strong acid group to be used is preferably 0.5 to 10% by mass based on 100% by mass of the total amount of the monomers. If the amount is less than 0.5% by mass, the effect of improving the polymerization stability may be reduced. If the amount is more than 10% by mass, the amount of the water-soluble polymer can be increased, so that the viscosity of the emulsion itself increases and the handling properties are improved. It may be worse. Further, since the component responsible for the viscosity increase is reduced, the viscosity increase may be reduced. More preferably, it is 1 to 7% by mass.
[0034]
The above-mentioned monomer component may contain one or more other monomers other than the above-mentioned monomers as needed. Other monomers include (meth) acrylic acid such as methyl methacrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and carbon. (Meth) acrylic acid ester-based monomers which are esters with alcohols (excluding cyclic alcohols) of Formulas 2 to 18; styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, p-methylstyrene, chloromethylstyrene, ethylvinyl Styrene monomers such as benzene; monomers having a cyclohexyl group such as cyclohexyl (meth) acrylate and cyclohexylmethyl (meth) acrylate; unsaturated esters such as methyl crotonate, vinyl acetate, and vinyl propionate , Butadiene, isoprene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1 Dienes such as 3-butadiene; monoesters of (meth) acrylic acid and polypropylene glycol; methylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, (meth) ) Basic monomers such as dibutylaminoethyl acrylate, vinylpyridine and vinylimidazole; carboxylate monomers such as vinylphenol; 2-aziridinylethyl (meth) acrylate, and (meth) acryloylaziridine Monomers having an aziridine group; monomers having an epoxy group such as glycidyl (meth) acrylate and (meth) allyl glycidyl ether; vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloylpropyltri Methoxysilane, vinyl tris (2-methoxy A monomer having a hydrolyzable silicon group directly bonded to a silicon atom such as ethoxy) silane and allyltriethoxysilane; a monomer having a halogen such as vinyl fluoride, vinylidene fluoride, vinyl chloride and vinylidene chloride; ) Acrylic acid and polyvalents such as ethylene glycol, polyethylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, propylene glycol, polypropylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol and dipentaerythritol Polyfunctional (meth) acrylates having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule such as an esterified product with an alcohol; polymerizable unsaturated groups in the molecule such as diallyl phthalate, diallyl maleate, and diallyl fumarate 2 Multifunctional allyl compounds having more; it is preferable cyanurates such as triallyl cyanurate; allyl (meth) acrylate, polyfunctional monomers such as (meth) methallyl acrylate, divinylbenzene.
[0035]
The amount of the other monomers to be used is preferably 0 to 30% by mass based on 100% by mass of the total amount of the monomers. If it exceeds 30% by mass, the alkali solubility of the polymer having a carboxyl group may be insufficient.
[0036]
A method for producing an alkali-soluble emulsion by emulsion polymerization of the above monomer component is not particularly limited, but a method including an initial polymerization step, a drop polymerization step, and an aging step is preferable.
[0037]
In the initial polymerization step in the emulsion polymerization, the amount of the monomer having a strong acid group is 0.5 to 10% by mass of the total monomer amount, and the amount of the chain transfer agent in the initial polymerization step is It is preferable that the monomer having a strong acid group and the chain transfer agent are intensively added in an amount of 0.0001 to 1 part by mass based on 100 parts by mass of the total amount of the monomers used. Thereby, the polymerization can be stably performed, and the solid content can be increased.
Here, the initial polymerization is the first step in the case where the emulsion polymerization method is largely divided into three steps of an initial polymerization step, a dropping step, and a thermoforming step, and water or an aqueous solution of an emulsifier is charged. This is a process in which a certain amount of monomers are collectively charged into an initial kettle and polymerization is performed for a certain time.
[0038]
In the above initial polymerization step, it is preferable that the monomer concentration in the polymerization reaction liquid be 5 to 45% by mass. When the amount is less than 5% by mass, for example, in order to make the solid content of the alkali-soluble emulsion finally obtained to be 30% by mass or more, the concentration of the pre-emulsion used in the dropping step should be more than 50% by mass. This may cause a shock at the time of dropping and may generate aggregates. On the other hand, when the content exceeds 45% by mass, heat generation during the initial polymerization is remarkable, and it may be extremely difficult to control the reaction temperature. More preferably, it is 8 to 35% by mass, and still more preferably, 10 to 25% by mass.
[0039]
As the chain transfer agent, a compound having a mercapto group such as mercaptoethanol, mercaptopropionic acid, and t-dodecylmercaptan; a compound having a high chain transfer coefficient such as carbon tetrachloride; isopropyl alcohol; and toluene; Two or more types can be used.
[0040]
When the amount of the chain transfer agent added in the initial polymerization step is less than 0.0001 parts by mass based on 100 parts by mass of the total monomers used, the amount of the water-soluble polymer acting as a protective colloid is small, There is a possibility that the stability of the emulsion particles may be reduced. If the amount exceeds 1% by mass, the effect of improving the polymerization stability may be reduced, and a large amount of aggregates may be generated or the emulsion particles may be settled. It is more preferably 0.001 to 0.1 part by mass, and still more preferably 0.003 to 0.07 part by mass. The chain transfer agent can be separately used in the dropping step for the purpose of adjusting the molecular weight of the polymer forming the emulsion particles.
[0041]
The polymerization initiator used in the emulsion polymerization may be any compound that is decomposed by heat or an oxidation-reduction reaction to generate a radical molecule, and a polymerization initiator having water solubility is preferable. Examples of such a polymerization initiator include persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; 2,2 'azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride, and 4,4' azobis- (4- Water-soluble azo compounds such as cyanopentanoic acid); thermally decomposable initiators such as hydrogen peroxide; hydrogen peroxide and ascorbic acid, t-butyl hydroperoxide and Rongalite, potassium and metal salts, ammonium persulfate and hydrogen sulfite A redox polymerization initiator composed of a combination of sodium and the like is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the polymerization initiator to be used may be appropriately set according to the composition of the monomer component, polymerization conditions, and the like.
[0042]
As the emulsifier used in the emulsion polymerization, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a polymer surfactant, or a reactive surfactant thereof, and the like are preferable. Two or more types can be used. The amount of the emulsifier to be used is preferably 0.001 part by mass or more, and more preferably 3 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total amount of the monomers. When the amount exceeds 3 parts by mass, polymerization stability is improved, but foaming at the time of use may be promoted and workability and physical properties may be reduced. More preferably, it is 0.005 parts by mass or more, and 2 parts by mass or less. More preferably, it is 0.01 part by mass or more and 1 part by mass or less. Particularly preferably, it is 0.05 part by mass or more and 0.5 part by mass or less.
Examples of the anionic surfactant include alkyl sulfates such as potassium dodecyl sulfate, sodium dodecyl sulfate, and ammonium lauryl sulfate; polyoxyalkyl ether sulfates such as sodium dodecyl polyglycol ether sulfate; polyoxyethylene carboxylate sulfate Ester salt; polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate; polyoxyethylene alkyl ether sulfate; polyoxyethylene phenyl ether sulfate; polyoxyethylene substituted phenyl ether sulfate; polyoxypropylene polyoxyethylene alkyl ether sulfate Ester salt; succinic acid dialkyl ester sulfonate; alkyl allyl polyether sulfate; poly Carboxymethyl ethylene alkenyl aryl sulfates salts, alpha-sulfonate - [omega]-1-reactive anionic emulsifiers having (allyloxymethyl) unsaturated group such as an alkyloxy polyoxyethylene salts are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
[0043]
Examples of the nonionic surfactant include esters of aliphatic and polyhydric alcohols such as glycerin fatty acid ester, glycerol monolaurate, sorbitan fatty acid ester, and pentaerythritol fatty acid ester; polyoxyethylene, oxyethyleneoxypropylene copolymer, Polyoxyethylene alkyl ether, higher alcohol / polyethylene glycol ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxynonyl phenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid monoester / polyethylene glycol condensate, poly Oxyethylene sorbitan aliphatic ester, polyoxyethylene alkyl ether glycerin borate, polyoxyethylene Polyoxyethylene chains such as alkyl ether phosphates, condensation products of ethylene oxide and aliphatic amines, amides or acids, alkylamide / polyethylene glycol condensates, alkylamine / polyethylene glycol condensates, etc. in the molecule. Compounds having surface activity are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
[0044]
Examples of the polymer surfactant include polyvinyl alcohol and modified products thereof; (meth) acrylic acid-based water-soluble polymer, hydroxyethyl (meth) acrylate-based water-soluble polymer, and hydroxypropyl (meth) acrylate-based water-soluble polymer (However, a copolymer different from the copolymer produced by the method for producing an alkali-soluble emulsion); polyvinylpyrrolidone is preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
[0045]
Regarding the type of emulsifier, among the various emulsifiers exemplified above, regarding the foamability, the foam height immediately after dropping in a foaming force test by a Ross Miles method (JIS K 3362) at 25 ° C. of a 1% by mass aqueous solution thereof was performed. Is 200 mm or less, and the foam height after falling 5 minutes is 100 mm or less is particularly preferable. When the foaming performance of the emulsifier is within the above range, and when the amount of the emulsifier is within the above range, particularly when preparing a drilling stabilizing solution by the method of the present invention, the emulsifier contained in the emulsion This is preferable because foaming caused by the above can be suppressed.
[0046]
Examples of the dropping method in the dropping step include monomer dropping and pre-emulsion dropping, and among these, pre-emulsion dropping is preferable. Examples of the dripping form include batch addition, uniform dripping, multi-stage dripping, power feed, and the like, but are not particularly limited.
[0047]
The pre-emulsion means a monomer dispersion which is pre-emulsified by adding a monomer to water or an aqueous solution of an emulsifier and stirring and mixing. The pre-emulsion is dropped into the reaction system after the initial polymerization, and the monomer concentration in the pre-emulsion at this time is preferably 50% by mass or less. If it exceeds 50% by mass, there is a possibility that a shock may be caused at the time of dropping and a possibility of generating aggregates may be increased. If the concentration of the pre-emulsion is too low, the final solid content decreases. Therefore, it is preferable to increase the monomer concentration in the pre-emulsion as much as possible without causing a shock. The monomer concentration in the pre-emulsion is more preferably 45% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less.
[0048]
In the emulsion polymerization, the aging step, which is the final step, can be performed in the same manner as in the conventional method, but is performed until the amount of the residual monomer is sufficiently reduced, and in some cases, a post-added catalyst may be added. .
[0049]
The polymerization conditions such as the reaction temperature and the reaction time in the emulsion polymerization may be appropriately set according to the composition of the monomer components, the type of the polymerization initiator, and the like. Preferably, it is more preferably 40 to 95 ° C. Further, the reaction time is preferably about 1 to 15 hours in all of the initial polymerization step, the dropping step and the aging step.
[0050]
The polymer constituting the alkali-soluble emulsion preferably has a weight average molecular weight of 100,000 to 3,000,000. That is, as the alkali-soluble emulsion in the present invention, those containing such a polymer are preferable. If the weight average molecular weight of the polymer is less than 100,000, the polymer does not work as a thickener, and as a result, the viscosity of the excavation stabilizer may decrease, and sufficient drainage may not be obtained. More preferably, the weight average molecular weight is from 200,000 to 1.5 million.
[0051]
The alkali-soluble emulsion preferably has a solid content concentration of 10 to 60% by mass, more preferably 15 to 40% by mass, based on 100% by mass of the alkali-soluble emulsion.
[0052]
The drilling stabilizer prepared by the method of preparing a drilling stabilizer according to the present invention is excavated in a boring work such as a subway construction work, particularly in an underground continuous wall method or a cast-in-place underground pile method replacing concrete. It can be suitably used for preventing collapse of the wall surface of the hole. Such a drilling stabilizing solution prepared by the preparation method of the present invention is one of preferred embodiments of the present invention. In addition, a construction method using such excavation stabilizing liquid, such as an underground continuous wall construction method or a cast-in-place underground pile method using concrete, is also one of the preferred embodiments of the present invention.
[0053]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to only these Examples. Unless otherwise specified, “parts” means “parts by mass” and “%” means “% by mass”.
[0054]
Emulsion production example (1)
A flask equipped with a dropping funnel, a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser was charged with 192.7 parts of ion-exchanged water and 11.9 parts of sodium styrenesulfonate, and the inside of the flask was filled with nitrogen gas. Replaced. On the other hand, 179.4 parts of methacrylic acid and 107.6 parts of methyl acrylate were dissolved in 1.0 part of a 30% emulsifier aqueous solution (manufactured by Nippon Emulsifier Co., trade name: Newcol 707SF) in 467.2 parts of ion-exchanged water. A pre-emulsion was prepared by adding to the emulsifier solution thus obtained and stirring vigorously. The pre-emulsion was charged into a dropping funnel, and 52.9 parts of the pre-emulsion was added to an aqueous solution in a flask, and the temperature was raised to 75 ° C. while stirring.
[0055]
Next, 2.0 parts of a 1% aqueous solution of 3-mercaptopropionic acid are put into the flask at a time, and 14.0 parts of a 5% aqueous solution of ammonium persulfate as a polymerization initiator are put at once and stirred at 75 ° C. for 20 minutes. Thereby, initial polymerization was performed. Thereafter, while maintaining the reaction temperature at 75 ° C., 702.3 parts of the remaining pre-emulsion was dropped from the dropping funnel over 3 hours. After the completion of dropping from the dropping funnel, the dropping funnel was washed with 10.2 parts of ion-exchanged water, and this washing liquid was charged into a flask. After polymerization for further 30 minutes, 14.0 parts of 0.5% sodium bisulfite was added at once as a post-addition catalyst, and polymerization was further performed for 60 minutes. The obtained reaction solution was cooled to terminate the polymerization, thereby obtaining an emulsion (1). The solid content at this time was 30.0%.
[Composition: methacrylic acid / methyl acrylate / sodium styrene sulfonate = 60/36/4 (mass ratio)]
[0056]
Example 1
A foaming test was performed using the emulsion (1) produced by the above production method. 200 mL of ion-exchanged water is placed in a 500-mL measuring cylinder, and bentonite (trade name: Kunigel V-1; trade name: Kunigel V-1, 4.0 g (2%) manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd. were gradually added, and bubbling was continued for 5 minutes to disperse bentonite. Next, once bubbling was stopped, 0.2 g (0.1%) of anhydrous sodium carbonate (soda ash) was added, air was bubbled at 5 L / min for 1 minute, and then bubbling was stopped. After adding 1.0 g (0.5%) of the emulsion (1), air was bubbled at 5 L / min. Table 1 shows the results of the foaming test.
[0057]
Comparative Example 1
200 mL of ion-exchanged water is put into a 500 mL measuring cylinder, and bentonite (trade name: Kunigel V-1; trade name: Kunigel V-1, 4.0 g (2%) manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd. were gradually added, and bubbling was continued for 5 minutes to disperse bentonite. Next, bubbling was once stopped, 1.0 g (0.5%) of the emulsion (1) was added thereto, and air was bubbled at 5 L / min. Table 1 shows the results of the foaming test.
[0058]
[Table 1]
In Table 1, the additive amount is the amount of the emulsion (1). In bubbling, the flow rate is the flow rate of air. The final pH is the pH after the addition of the emulsion (1) and bubbling.
[0060]
Emulsion production example (2)
In a flask equipped with a dropping funnel, a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser, 239.3 parts of ion-exchanged water, 12.0 parts of sodium styrenesulfonate, 28.7 parts of methacrylic acid, and 30 parts of A 0.1% aqueous solution of emulsifier (trade name: Newcol 707SF, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was charged, and the temperature was raised while stirring to 75 ° C. while replacing the inside of the flask with nitrogen gas. On the other hand, 150.6 parts of methacrylic acid and 107.6 parts of methyl acrylate were mixed with 0.9 part of a 30% emulsifier aqueous solution (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., trade name: Newcol 707SF) in 420.5 parts of ion-exchanged water. A pre-emulsion (monomer concentration: 38.0%) was prepared by adding to the dissolved aqueous solution of the emulsifier and stirring vigorously.
[0061]
Next, 2.0 parts of a 2% aqueous solution of 3-mercaptopropionic acid are put into the flask at a time, and 14.0 parts of a 5% aqueous solution of ammonium persulfate are put at once as a polymerization initiator and stirred at 75 ° C. for 20 minutes. , The initial polymerization was performed. Thereafter, while keeping the reaction temperature at 75 ° C., the pre-emulsion was dropped from the dropping funnel over 3 hours. After the completion of the dropping, the dropping funnel was washed with 10.3 parts of ion-exchanged water, and this washing solution was charged into a flask. After polymerization for further 30 minutes, 14.0 parts of 0.5% sodium bisulfite was added at once as a post-addition catalyst, and polymerization was further performed for 60 minutes. The obtained reaction solution was cooled to terminate the polymerization, thereby obtaining an emulsion (2). The solid content at this time was 30.0%.
[Composition: methacrylic acid / methyl acrylate / sodium styrene sulfonate = 60/36/4 (mass ratio)]
[0062]
Example 2
A foaming test was performed in the same manner as in Example 1 except that the emulsion (2) was used instead of the emulsion (1). Table 2 shows the results.
[0063]
Comparative Example 2
A foaming test was performed in the same manner as in Comparative Example 1, except that the emulsion (2) was used instead of the emulsion (1). Table 2 shows the results.
[0064]
[Table 2]
In Table 2, the agent addition amount is the addition amount of the emulsion (2). In bubbling, the flow rate is the flow rate of air. The final pH is the pH after adding the emulsion and bubbling.
[0066]
Example 3
A foaming test was performed in the same manner as in Example 1 except that the emulsion (2) was used instead of the emulsion (1), and Asama-in bentonite (manufactured by Toyonjun Yoko Co., Ltd.) was used instead of the Kunigel V-1. went. Table 3 shows the results. The description in Table 3 is the same as in Table 2.
[0067]
Comparative Example 3
The foaming test was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the emulsion (2) was used instead of the emulsion (1), and Asama-in bentonite (manufactured by Toyonjun Yoko Co., Ltd.) was used instead of the Kunigel V-1. went. Table 3 shows the results.
[0068]
[Table 3]
Example 4
A foaming test was performed in the same manner as in Example 1 except that the emulsion (2) was used instead of the emulsion (1) and tap water was used instead of ion-exchanged water. Table 4 shows the results. The description in Table 4 is the same as in Table 2.
[0070]
Comparative Example 4
A foaming test was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the emulsion (2) was used instead of the emulsion (1) and tap water was used instead of the ionic water. Table 4 shows the results.
[0071]
[Table 4]
Example 5
500 mL of tap water at 25 ° C. was put into a 1000 mL beaker, 10.0 g (2%) of bentonite (trade name: Kunigel V-1, manufactured by Kunimine Industries) was added, and the mixture was stirred at 500 rpm for 25 minutes using a lab stirrer. Bentonite was dispersed. Subsequently, 0.5 g (0.1%) of anhydrous sodium carbonate (soda ash) was added, and the mixture was further stirred for 5 minutes. This solution was transferred to a 3000 mL measuring cylinder, and subjected to air bubbling at 1279 mL / min for 5 minutes using a small air pump. Once the bubbling was stopped, 2.5 g (0.5%) of the emulsion (2) was added thereto, and air bubbling was immediately performed at 1279 mL / min to measure the foaming amount. After the solution after the measurement was allowed to stand for 16 hours, air bubbling was again performed at 1279 mL / min, and the foaming amount was measured. Table 5 shows the results of the foaming test.
[0073]
Comparative Example 5
500 mL of tap water at 25 ° C. was put into a 1000 mL beaker, 10.0 g (2%) of bentonite (trade name: Kunigel V-1, manufactured by Kunimine Industries) was added, and the mixture was stirred at 500 rpm for 25 minutes using a lab stirrer. Bentonite was dispersed. This solution was transferred to a 3000 mL measuring cylinder, and subjected to air bubbling at 1279 mL / min for 5 minutes using a small air pump. The bubbling was once stopped, and 2.5 g (0.5%) of the emulsion (2) was added. Immediately thereafter, air bubbling was performed at 1279 mL / min, and the foaming amount was measured. After the solution after the measurement was allowed to stand for 16 hours, air bubbling was again performed at 1279 mL / min, and the foaming amount was measured. Table 5 shows the results of the foaming test.
[0074]
[Table 5]
Example 6
500 mL of ion-exchanged water is placed in a 1000 mL measuring cylinder, and bentonite (trade name: Kunigel V-1, 10.0 g (2%) manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd. were gradually added, and bubbling was continued for 10 minutes to disperse bentonite. Next, the bubbling was stopped once, 0.5 g (0.1%) of anhydrous sodium carbonate (soda ash) was added, and air was bubbled at 5 L / min for 1 minute. -Bubbling was stopped, 2.5 g (0.5%) of the emulsion (2) was added, and air was bubbled at 5 L / min for 1 minute. The bubble height at the time of bubbling at this time was a maximum of 800 mL marked line. With respect to the obtained drilling stable liquid, the funnel viscosity and the amount of drainage were measured by a method according to the test method of AMERICA PETROLUM INSTITUTE (API) shown below, and the pH was also measured. Table 6 shows the results.
[0076]
[Funnel viscosity measurement method]
500 mL of the drilling stabilizing solution was taken into a funnel-type funnel viscometer, and the time required for the entire amount to flow out was measured.
[0077]
[Drainage measurement method]
290 mL of the drilling stabilizing solution was placed in a cylinder of a drainage amount measuring device on which a filter paper (No. 4A, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) having a diameter of 90 mm was set, and a lid with a drain was set. After fixing the cylinder in place and placing the measuring cylinder under it, the inside of the cylinder was 2.94 × 10 2 Pressure was applied so as to be kPa, and the amount (mL) of water flowing out for 30 minutes was measured.
[0078]
Reference Example 1
600 mL of ion-exchanged water and 3.6 g (0.6%) of the emulsion (2) are put in a stainless steel cup, and then 18.0 g (3%) of bentonite (trade name: Kunigel V-1, manufactured by Kunimine Industries) is added. Then, 0.84 g (0.14%) of anhydrous sodium carbonate (soda ash) was continuously added while stirring at 1200 rpm using a Hamilton beach mixer, and the mixture was stirred for 30 minutes. With respect to the obtained drilling stable liquid, the funnel viscosity and the amount of drainage were measured in the same manner as in Example 6, and the pH was also measured. Table 6 shows the results.
[0079]
Reference Example 2
A drilling stable liquid was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that Asama-in bentonite (manufactured by Toyonjun Yoko Co., Ltd.) was used as the bentonite instead of Kunigel V-11. With respect to the obtained drilling stable liquid, the funnel viscosity and the drainage amount were measured in the same manner as in Example 6, and the pH was also measured. Table 6 shows the results.
[0080]
Reference Example 3
600 mL of ion-exchanged water is placed in a stainless steel cup, and then 18.0 g (3%) of bentonite (Asama, manufactured by Toyojun Yoko Co., Ltd.) is charged, and the mixture is stirred with a Hamilton beach mixer at a rotation speed of 1200 rpm. 1.8 g (0.3%) (trade name: Terpolymer 30, manufactured by Ternite) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. With respect to the obtained drilling stable liquid, the funnel viscosity and the amount of drainage were measured in the same manner as in Example 6, and the pH was also measured. Table 6 shows the results.
[0081]
[Table 6]
As is evident from the results in Table 6, the drilling stabilizing solution prepared by the method of the present invention (Example 6) was a drilling stabilizing solution (Reference Examples 1 and 2) in a post-addition system for basic substances and a conventional drilling stabilizing solution. Compared to the liquid (Reference Example 3) (both by the stirring method), it shows almost the same value in terms of its performance, that is, the funnel viscosity and the drainage amount, indicating that it can be used practically without any problem.
[0083]
Emulsion production example (3)
In a flask equipped with a dropping funnel, a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, 270.6 parts of ion-exchanged water and a 30% emulsifier aqueous solution (trade name: Newcol 707SF, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) Then, 9.7 parts were charged, and the temperature was raised while stirring to 75 ° C. while replacing the inside of the flask with nitrogen gas. On the other hand, 101.9 parts of methacrylic acid and 189.2 parts of methyl acrylate were combined with 19.4 parts of a 30% emulsifier aqueous solution (trade name: Newcol 707SF, manufactured by Nippon Emulsifier Co.) to 392.4 parts of ion-exchanged water. A pre-emulsion (monomer concentration: 41.4%) was prepared by adding to the dissolved aqueous solution of the emulsifier and stirring vigorously, and the pre-emulsion was charged into a dropping funnel.
[0084]
Next, 70.3 parts of the above pre-emulsion was charged into the flask and stirred for 10 minutes. Subsequently, 3.4 parts of a 5% ammonium persulfate aqueous solution was charged at once as a polymerization initiator and stirred for 20 minutes. , The initial polymerization was performed. Thereafter, while maintaining the reaction temperature at 77 ° C., the pre-emulsion was dropped from the dropping funnel over 2 hours. After the completion of the dropping, the dropping funnel was washed with 10.0 parts of ion-exchanged water, and this washing solution was charged into a flask. After further polymerization for 30 minutes, 3.4 parts of 0.5% sodium bisulfite was added at once as a post-addition catalyst, and polymerization was further performed for 60 minutes. The obtained reaction solution was cooled to terminate the polymerization, thereby obtaining an emulsion (3). The solid content at this time was 30.0%.
[Composition: methacrylic acid / methyl acrylate = 35/65 (mass ratio)]
[0085]
Example 7
100 mL of ion-exchanged water is placed in a 500 mL measuring cylinder, and bentonite (trade name: Kunigel V-1; trade name: Kunigel V-1, 2.0 g (2%) manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) was gradually added, and bubbling was continued for 5 minutes to disperse bentonite. Next, bubbling was stopped once, 0.4 g (0.4%) of anhydrous sodium carbonate (soda ash) was added, and air was bubbled at 5 L / min for 1 minute. The bubbling was once stopped, 0.5 g (0.5%) of the emulsion (3) was added thereto, and air was bubbled at 5 L / min for 1 minute. Table 7 shows the results of the foaming test.
[0086]
Comparative Example 6
100 mL of ion-exchanged water is placed in a 500 mL measuring cylinder, and bentonite (trade name: Kunigel V-1; trade name: Kunigel V-1, 2.0 g (2%) manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) was gradually added, and bubbling was continued for 5 minutes to disperse bentonite. The bubbling was once stopped, 0.5 g (0.5%) of the emulsion (3) was added thereto, and air was bubbled at 5 L / min for 1 minute. Table 7 shows the results of the foaming test.
[0087]
[Table 7]
In Table 7, the additive amount is the amount of the emulsion (3). In bubbling, the flow rate is the flow rate of air. The final pH is the pH after adding the emulsion and bubbling.
[0089]
【The invention's effect】
The method for preparing a drilling stabilizing solution of the present invention has the above-described configuration, and is easy to treat used waste mud, has excellent basic performance as a drilling stabilizing solution, and suppresses the use of an antifoaming agent. In addition, since foaming can be suppressed, the method is particularly suitable for preparing an excavation stabilizing solution used in an underground continuous wall method or a cast-in-place underground pile method in which concrete is replaced.
Claims (2)
該アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合するに際し、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加する
ことを特徴とする掘削安定液の調製方法。A method for preparing a drilling stable liquid by mixing an alkali-soluble emulsion and an aqueous solvent-containing liquid,
A method for preparing a stable drilling solution, comprising adding a basic substance to an aqueous solvent-containing liquid before mixing the alkali-soluble emulsion with the aqueous solvent-containing liquid.
該アルカリ可溶性エマルションと水系溶媒含有液とを混合するに際し、予め水系溶媒含有液に塩基性物質を添加して該水系溶媒含有液のｐＨを７以上とする
ことを特徴とする掘削安定液の調製方法。A method for preparing a drilling stable liquid by mixing an alkali-soluble emulsion and an aqueous solvent-containing liquid,
Preparation of a stable drilling liquid characterized by adding a basic substance to the aqueous solvent-containing liquid in advance to adjust the pH of the aqueous solvent-containing liquid to 7 or more when mixing the alkali-soluble emulsion and the aqueous solvent-containing liquid. Method.
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