JP2004161923A

JP2004161923A - 低強度充填用組成物およびその製造方法および充填物

Info

Publication number: JP2004161923A
Application number: JP2002330688A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Okamura; 一弘岡村
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】軟弱地盤、地中の空洞部、構造物中の空洞部に充填する充填材として好適な低強度充填用組成物を提供する。
【解決手段】セメント、パルプ繊維、ベントナイト及び水を必須成分として含む組成物であって、該組成物の固形分濃度が１０質量％〜４０質量％であることと、前記組成物を２４時間静置した後のブリージング率が２質量％未満である事を特徴としている。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低強度充填用組成物およびその製造方法および充填物に関するものである。さらに詳しくは土木・建築用低強度充填用組成物およびその製造方法および充填物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤、地中の空洞部、構造物中の空洞部は、放置しておくと地震等の天災によって沈下、崩落、破壊等が起こる可能性が指摘されている。その対策として、軟弱地盤や前記空洞に補強材を充填もしくは注入する措置が講じられている。
【０００３】
従来より行われている典型的な充填・注入工法で使用される充填・注入材としては、例えば、セメントミルク、モルタル、コンクリート、エアモルタル、ＴＯＰ−２モルタル等が挙げられる。（特許文献１および特許文献２参照）
また従来より、充填材・グラウト材に繊維を使用する検討も行われている。（特許文献３および特許文献４参照）
【特許文献１】
特開昭５５−１０９２５５号公報
【特許文献２】
特開昭５２−１００７２７号公報
【特許文献３】
特開２００１−２５３７３８号公報
【特許文献４】
特開平９−２４１０６５号公報
しかし、これらの充填・注入材にはそれぞれ後述するような問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
セメントミルク、モルタル、コンクリート等を充填・注入材として使用する場合は、材料コストが高価になるばかりでなく、該充填・注入材のポンプ圧送性が悪い、比重が大きいために注入箇所への負荷がかかりすぎる等の問題がある。
【０００５】
また、エアモルタル、ＴＯＰ−２モルタル等を充填・注入材として使用する場合には、ポンプによる各種空洞部分への圧送中に気泡が抜けてしまう、充填箇所に注入されてから硬化するまでの間にブリージング水が多量に発生する、地下水と接触したときに材料が希釈されてしまい設計強度が出ない、等の問題がある。
【０００６】
また、繊維を使用した充填材・グラウト材については、該材が硬化した後の硬化体の強度をアップすることに主眼がおかれブリージング水の発生を抑制するという検討はなされていない。
【０００７】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、軟弱地盤や各種空洞部の任意の領域を限定的に充填・注入することができ、かつ低コストで、ブリージング水の発が抑制された低強度充填・注入用組成物およびその製造方法および充填物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を解決するため、本発明は、以下の構成を提供する。
【０００９】
（１）本発明にかかる低強度充填用組成物はセメント、パルプ繊維、ベントナイト及び水を必須成分として含み、該組成物中の固形分濃度が１０質量％〜５０質量％である組成物であることを特徴としている。
【００１０】
（２）本発明にかかる低強度充填用組成物の製造方法はベントナイト、パルプ繊維および水を混合した後にセメントを混合することを特徴としている。
【００１１】
（３）本発明にかかる充填物は、低強度充填用組成物を硬化することによって得られることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず本発明の低強度充填・注入用組成物について説明する。本発明の低強度充填・注入用組成物は、セメント、ベントナイト、パルプ繊維、水を必須成分とするものである。
【００１３】
（充填の定義）
本発明の組成物を充填すべき箇所に充填する方法はどのような方法でも施用可能である。
例えば、充填箇所に本発明の組成物を▲１▼ポンプ圧送して注入する方法、▲２▼容器に受けて流し込む方法等が挙げられる。
【００１４】
（固形分濃度）
本発明にかかる低強度充填用組成物はセメント、パルプ繊維、ベントナイト及び水を必須成分として含み、該組成物中の固形分濃度が１０質量％〜５０質量％である組成物であることが必須である。
【００１５】
該固形分濃度が１０質量％未満では、硬化後の充填物の強度が不足するため好ましくない。
また該固形分濃度が５０質量％を超えると、▲１▼該充填用組成物の比重が大きくなり過ぎる、▲２▼ポンプ圧送性が低下する、等が起こる場合があり好ましくない。
該固形分濃度の下限値としては、１５質量％以上が好ましく、さらに２０質量％以上が好ましい。
また上限値としては、４５質量％以下が好ましく、さらに４０質量％以下が好ましい。
【００１６】
（セメント）
セメントとしては従来公知のものが使用できる。例えば、ポルトランドセメント、白色セメント、アルミナセメント、高炉セメント、早強セメント等が挙げられ、それぞれ単独もしくは２種以上を使用することができる。
【００１７】
（ベントナイト）
本発明に用いられるベントナイトは、シリカとアルミナとを主成分とするモンモリロナイトを主とした粘土であり、その平均粒子径は１０〜１００μｍである。例えば、米国ワイオミング州産、栃木産等が挙げられるが特に限定されるものではない。中でも平均粒子径が３０〜５０μｍのものが吸水・膨潤性に富んでいるため好ましい。
【００１８】
（パルプ繊維）
パルプ繊維としては、木材から得られるメカニカルパルプやケミカルパルプ、セミケミカルパルプ、溶解パルプ、廃パルプ、リサイクルパルプ等が挙げられるが特に限定されるものではない。またこれらを単独でもしくは２種以上を混合して用いることもできる。
【００１９】
（各種材料の配合割合）
各種配合物（セメント、パルプ繊維、ベントナイト及び水）の配合割合は、水を１００とするときの質量比で、セメント：パルプ繊維：ベントナイトが１０〜６０：０．３〜３．０：２．０〜１０．０であることが好ましい。さらに好ましくは２０〜４０：０．４〜０．８：３．０〜５．５である。
【００２０】
セメントの配合割合が１０未満の場合、該充填・注入用組成物の硬化後の強度が不足するため好ましくない。また６０を超える量のセメントを用いた場合、低強度充填・注入材として用いるときの設計強度を超えてしまうため好ましくない。
【００２１】
パルプ繊維の配合割合が０．３未満の場合、ブリージング水の発生を抑制できなくなる恐れがある。また３．０を超える量のパルプ繊維を用いてもこれ以上の効果は期待できないばかりでなく、ポンプ圧送性が低下するため好ましくない。
【００２２】
ベントナイトの配合割合が２．０未満の場合、ブリージング水の発生を抑制できなくなる恐れがある。また１０．０を超える量のベントナイトを用いた場合、必要以上に比重が大きくなる恐れがあり、ポンプ圧送性が低下する恐れもあるため好ましくない。
【００２３】
（パルプ繊維の長さ）
本発明で用いるパルプ繊維の平均繊維長は、０．５〜５ｍｍであることが好ましい。平均繊維長が０．５ｍｍ未満の場合、ブリージング水の抑制効果が低下するため好ましくない。また、用いるパルプ繊維の平均繊維長が５ｍｍを超えると、組成物混合時に混合機に負荷がかかり過ぎる恐れがあるばかりでなく、混合機に繊維が絡み付く場合があり好ましくない。更にポンプ圧送性も低下する恐れがある。
【００２４】
（充填・注入用組成物の製造方法）
本発明にかかる低強度充填・注入用組成物の製造方法は、パルプ繊維およびベントナイトを水に混合した後、セメントを混合して得られるものであることが好ましい。
セメント、パルプ繊維、ベントナイトを粉体混合した後、水を混合した場合には、ブリージング水の発生量が多くなり好ましくない。また、セメント、ベントナイト及び水を混合した後パルプ繊維を混合する場合、パルプ繊維を均一に混合・分散させることが難しい（パルプ繊維がダマになる）ため好ましくない。
【００２５】
（その他の添加剤）
本発明にかかる低強度充填・注入用組成物には、その性能を阻害しない範囲で各種添加剤を添加することができる。
添加剤としては、例えば、骨材、硬化促進剤、急結剤、減水剤、増粘剤、収縮低減剤等が挙げられ、性能を阻害しない範囲で使用することができる。
【００２６】
（充填物）
本発明の充填物は、セメント、パルプ繊維、ベントナイト及び水を必須成分として含む組成物であって、該組成物の固形分濃度が１０質量％〜５０質量％である組成物を硬化することによって得られるものである。
【００２７】
硬化方法は充填箇所、充填形態等によって適宜選択すれば良いが、例えば、該組成物を充填箇所に注入した後静置する、該組成物に必要により硬化促進剤、急結剤等を添加した後、充填箇所に注入し静置する、等が挙げられる。
【００２８】
（ブリージング率の定義）
ブリージング率とは、充填用組成物を調製して所定時間静置した後に浮き出してきた遊離水量／組成物全質量×１００で表される値である。遊離水はピペットで採取して、量を計る。
【００２９】
該ブリージング率が高いと充填箇所内に水の層ができるか、該遊離水が逸脱した後に空隙ができる場合があり、ブリージング率は出来る限り少なくする必要がある。
【００３０】
【実施例】
以下に、実施例によりさらに詳細に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
（ａ）ブリージング率の測定方法
２５０ｍｌパックエース（内径６ｃｍ×高さ９ｃｍの円筒型ポリプロピレン製容器／株式会社テラオカ製）に配合物（セメント、ベントナイト、パルプ繊維、水を混練して得られたスラリー状物）を所定量（Ｗ１ｇ）入れて蓋をし、水が蒸発しないようにする。
次に２５℃で２４時間静置した後、蓋を開けてブリージング水をピペットで採取する（Ｗ２ｇ）。
【００３２】
以下の計算式に従ってブリージング率を算出する。
【００３３】
ブリージング率（質量％）＝Ｗ２（ｇ）／Ｗ１（ｇ）×１００
【００３４】
【実施例１】
２５０ｃｃパックエース（内径６ｃｍ×高さ９ｃｍの円筒型ポリプロピレン製容器／株式会社テラオカ製）に水道水１８０ｇを入れて攪拌を開始した。次にＢＳベントナイトＷ（ベントナイト産業株式会社製）８ｇと粉砕パルプ（平均繊維長＝２ｍｍ）１ｇを入れて均一混合した。次にポルトランドセメント４８ｇを加えて均一に混練して本発明の低強度充填用組成物（１）を得た。
【００３５】
得られた低強度充填用組成物（１）の入ったパックエースを密栓して２５℃で２４時間静置した後、ブリージング率を測定したところ１．１質量％であった。また、静置後に得られた本発明の充填物（１）は適度な強度を有し、容器から取り出してもその形状が崩れることはなかった。
【比較例１】
粉砕パルプ（平均繊維長＝２ｍｍ）１ｇを添加しない以外は実施例１と同様にして、比較低強度充填用組成物（１）を得た。
【００３６】
得られた比較低強度充填材（１）の入ったパックエースを密栓して２５℃で２４時間静置した後、ブリージング率を測定したところ３．６質量％であった。
【比較例２】
粉砕パルプ（平均繊維長＝２ｍｍ）１ｇの代わりにＢＳベントナイトＷ１ｇを添加した以外は実施例１と同様にして、比較低強度充填用組成物（２）を得た。
【００３７】
得られた比較低強度充填材（２）の入ったパックエースを密栓して２５℃で２４時間静置した後、ブリージング率を測定したところ３．３質量％であった。
【００３８】
【実施例２】
粉砕パルプ（平均繊維長＝２ｍｍ）１ｇの代わりに、目開き３５５μｍの篩を通過した粉砕パルプ（平均繊維長＝約０．２ｍｍ）１ｇを添加した以外は実施例１と同様にして、比較低強度充填用組成物（３）を得た。
【００３９】
得られた比較低強度充填材（３）の入ったパックエースを密栓して２５℃で２４時間静置した後、ブリージング率を測定したところ２．０質量％であった。また、静置後に得られた本発明の充填物（２）は適度な強度を有し、容器から取り出してもその形状が崩れることはなかった。
【００４０】
【実施例３】
粉砕パルプ（平均繊維長＝２ｍｍ）１ｇの代わりに、目開き７５μｍの篩を通過した粉砕パルプ（平均繊維長＝約０．０４ｍｍ）１ｇを添加した以外は実施例１と同様にして、比較低強度充填用組成物（４）を得た。
【００４１】
得られた比較低強度充填材（４）の入ったパックエースを密栓して２５℃で２４時間静置した後、ブリージング率を測定したところ２．２質量％であった。また、静置後に得られた本発明の充填物（３）は適度な強度を有し、容器から取り出してもその形状が崩れることはなかった。
【００４２】
【実施例４】
２５０ｃｃパックエース（内径６ｃｍ×高さ９ｃｍの円筒型ポリプロピレン製容器／株式会社テラオカ製）に、ＢＳベントナイトＷ（ベントナイト産業株式会社製）８ｇ、粉砕パルプ（平均繊維長＝２ｍｍ）１ｇおよびポルトランドセメント４８ｇを加えて入れて粉体混合した。次に水道水１８０ｇを入れて攪拌し均一に混練して、本発明の低強度充填用組成物（２）を得た。
【００４３】
得られた低強度充填用組成物（２）の入ったパックエースを密栓して２５℃で２４時間静置した後、ブリージング率を測定したところ３４．７質量％であった。また、静置後に得られた本発明の充填物（４）は適度な強度を有し、容器から取り出してもその形状が崩れることはなかった。
表１に実施例、比較例の結果をまとめた。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【発明の効果】
上述したとおり、本発明の低強度充填用組成物はブリージング率が極めて低くなり、充填性に優れている。よって本発明の低強度充填用組成物を充填箇所に充填することにより均一で安定した充填状態にできるという効果を奏する。

Claims

セメント、パルプ繊維、ベントナイト及び水を必須成分として含む組成物であって、該組成物の固形分濃度が１０質量％〜５０質量％であることを特徴とする低強度充填用組成物。
請求項１記載の組成物を２４時間静置した後のブリージング率が２質量％未満であることを特徴とする低強度充填用組成物。
パルプ繊維の平均繊維長が０．５〜５ｍｍである請求項１または２に記載の低強度充填用組成物。
パルプ繊維およびベントナイトを水に混合した後、セメントを混合することを特徴とする請求項１〜３に記載の低強度充填用組成物の製造方法。
請求項１〜３記載の充填用組成物を硬化して得られる充填物。