JP2006199583A - 可塑性軽量注入材及びその充填工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 可塑性軽量注入材は、セメント及び混練水を含む硬化液に、界面活性剤と可塑剤とを含む起泡剤液を発泡させて得られた気泡を、可塑性軽量注入材の容積に対して30〜85%の量で混合して得られたものであって、フロー値が80〜150mmでかつ密度が0.3〜1.2g/cm3であり、特に起泡剤中の可塑剤の濃度が0.001〜20重量%で、界面活性剤の濃度が0.01〜40重量%である。また、セメント及び混練水を含む硬化液と、起泡剤を発泡させて得られた気泡とを別個に調製し、次いで両者を混合攪拌することを注入現場で行い、瞬時にゲル化させる。
【選択図】 なし
Description
また、注入部を限定して注入材を区間注入する場合に、通常のセメントミルク系注入材では、かかる注入区間以外の周辺部位へ注入材の逸脱が発生してしまい、限定注入が困難である。
また、アルミニウム塩類を添加した注入材は、アルミニウムが高価であるため、これを添加した注入材も高価なものとなり、また未反応陰イオンが溶出してしまうため耐久性に劣り、さらに陰イオンによる地下水等の汚染が問題となる。
また、特開2000−54794号公報には、セメント、ベントナイト及び水又はセメント、ベントナイト、水に、気泡を含有する注入材料が開示されている。
請求項2記載の可塑性軽量注入材は、請求項1記載の可塑性軽量注入材において、起泡剤中の界面活性剤の濃度が0.01〜40重量%であることを特徴とする。
請求項4記載の可塑性軽量注入材は、請求項1〜3いずれかの項記載の可塑性軽量注入材において、固体と混練水と気泡との混入割合が、体積比で1:0.4:1〜1:4:15であることを特徴とする。
更に、本発明の可塑性軽量注入材の充填工法は、迅速な限定注入や水中打設を効果的に実施することができるものである。
本発明の可塑性軽量注入材は、セメントを含む硬化液に、起泡剤液を発泡させて得られた気泡を混合することにより得られる。
即ち、本発明の可塑性軽量注入材は、セメントを含む硬化液を調製し、これとは別個に起泡剤を調製し、当該起泡剤を発泡させて気泡を得、セメントを含む硬化液と気泡とを混合して、瞬時にゲル化させるものである。
骨材としては、その種類についての制約は特になく、通常の砂(川砂、山砂、海砂、砕石粉末砂等で、粒径が5mm以下のもの)、混和材(高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム等)石灰石、粘土鉱物(ベントナイト、カオリン、アタパルジャイト等)砕石、珪砂、軽量骨材(パーライト、シラスバルーン等)、現地発生土などが挙げられる。
従って、粘性土等の現地発生土を含む被処理土泥水の水量を調節しセメントを配合して調製して得られる流動化処理土やベントナイト泥水にセメントを配合したもの等も当該硬化液に該当する。
混練水としては、水道水、地下水、海水などが挙げることができる。
具体的には、公知のセメント分散剤(リグニン系、メラミン系、ナフタリン系等)、硬化遅延剤(ポリリン酸塩、クエン酸塩等)、硬化促進剤(塩化カルシウム等)、収縮低減剤(低級アルコール等)、撥水剤(高級脂肪酸等)、急結剤(アルミン酸カルシウム等)、高炉スラグ、シリカフューム、石膏、火山灰等の種々のものを挙げることができる。
例えば、減水剤等の混和剤の添加によって、セメントを含む硬化液中の単位水量を減らすことや、含有されるセメント量の調整が可能となることにより、高強度及び軽量化の配合設定の範囲を拡大することが可能である。
かかる起泡剤中の可塑剤の濃度は、使用時において、0.001〜20重量%、好適には0.005〜10重量%、特に好適には0.01〜1重量%で、界面活性剤の濃度は0.01〜40重量%、好適には0.1〜20重量%、特に好適には0.5〜5重量%であることが、期待する可塑性を有する注入材が得られる点で望ましい。
ここで、使用時とは、起泡剤を調製し、得られた起泡剤を、例えば1〜200倍に希釈して、気泡を発泡させる直前の濃度を示すものとする。
具体的には、上記アニオン界面活性剤にはアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等のエステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、N−アシルアルキルタウリン塩、アルファオレフィンスルホン酸塩等のスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、脂肪酸塩等のカルボン酸塩等がある。
で表わされるアルキルベンゼンスルホン酸塩、一般式(2)
で表わされるアルファオレフィンスルホン酸塩または一般式(3)
で表わされるポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩を単独で、あるいはこれらから選ばれる2種以上を混合して使用することができる。
一般式(3)で示される化合物は炭素数8〜20の脂肪族アルコールに必要によりアルキレンオキシドを付加し、常法により硫酸化し、アルカリ、アンモニア、アルキルアミンおよびアルカノールアミンで中和することにより得られる。
また、公知の可塑剤である水ガラス系薬剤やアルミニウム塩類等を混合しても何ら本発明の可塑性軽量注入材の性能を妨げるものではない。
脂肪族アルコールは、炭素数8〜20の直鎖または分岐の天然または合成の飽和または不飽和の一級および二級の一価アルコール、例えばオクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール(ドデシルアルコール)、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、エイコシルアルコールならび合成アルコールおよびこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。これらのうち、好ましいものはラウリルアルコール、ミリスチルアルコールおよびセチルアルコールである。
水溶性高分子としては、例えば、セルロース系誘導体(メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等)、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドンなどでこれらの1種あるいは2種類以上の混合物が挙げられ、好ましくはセルロース系誘導体である。
気泡を発泡させるためには、本発明の界面活性剤成分と可塑剤成分を配合して、必要に応じて、水溶性有機溶媒等を使用して水溶液の形として、発泡装置やミキサー等を用いて発泡させる通常の方法を使用することができる。
気泡が上記範囲より多くなると、得られる可塑性軽量注入材中のセメント量が少なくなり、硬化性が悪くなる。一方、上記範囲より小さくなると、混入した気泡が材料から分離してしまう材料分離性が生じ好ましくない。
かかる気泡の混入量は、硬化液の種類等によって、変化させることができる。
このように、上記セメントを含む硬化液と気泡とを別個に調製して混合攪拌することが重要であり、このような調製方法を用いることによって、ミキサー等の製造系列を削減することが可能となり、製造コストの高騰が抑制できる。
1:0.5:1.5〜1:2.5:15であること望ましい。
これは、セメントミルクおよびモルタルの圧送性、気泡を混合した時の注入材の良好な可塑性状等の点から好ましいからである。
(実施例1〜4、比較例1〜4)
1)硬化液の調製
セメント(住友大阪セメント株式会社製高炉セメントB種 密度3.05g/cm3)、砂(密度2.65g/cm3、5mm以下に篩をかけたもの)、及び混練水とを表1に示す割合で配合して、ハンドミキサー(商品名:UM−15、日立工機株式会社製)で2分間混練して、硬化液を調製した。
界面活性剤成分としてアルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(商品名;「リポランLB-440」、ライオン株式会社製)66部と、可塑剤成分としてミリスチルアルコール(商品名;「カルコール40」、花王株式会社製)4部とを、水溶性有機溶媒であるブチルセロソルブ20部に溶解させて混合し、起泡剤を調製した。得られた表1に示す量の起泡剤に、希釈水を表1に示す量で配合して、20倍に希釈し、特殊発泡機(株式会社エステック製)にて発泡倍率を25倍にして気泡を発泡させた。
上記1)で得られた硬化液に、上記2)で得られた気泡を、表1に示す気泡量となるように配合し、ハンドミキサー(商品名:UM−15、日立工機株式会社製)を用いて攪拌混合して、それぞれ注入材を得た。
得られた各注入材中の固体:混練水:気泡の体積比は、表1に示す。
得られた注入材について、以下の試験に供した。
1)フロー値
日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法(JHSA313−1992)」のコンシステンシー試験方法のシリンダー法に準拠して、内径8cm、高さ8cmのシリンダーに、上記実施例1〜4及び比較例1〜4で得られた各注入材試料を入れて、引き抜き後の試料底面の直径を測定し、その結果を表1に示す。
内容量1000cm3の計量用カップに上記実施例1〜4及び比較例1〜4で得られた各注入材を充填し、1000cm3当りの重量を計測して、密度を測定し、その結果を表1に示す。
1)硬化液の調製
セメントミルクは、セメント(住友大阪セメント株式会社製高炉セメントB種 密度3.05g/cm3)と水とを表2に示す割合で配合して、ハンドミキサー(商品名:UM−15、日立工機株式会社製)で2分間混練して調製した。一方、モルタルは、上記セメントと砂(密度2.65g/cm3)と水とを表2に示す割合で配合して、ハンドミキサー(商品名:UM−15、日立工機株式会社製)で2分間混練して調製した。
界面活性剤成分としてアルファオレフィンスルホン酸ナトリウム(商品名;「リポランLB-440」、ライオン株式会社製)と、可塑剤成分としてミリスチルアルコール(商品名;「カルコール40」、花王株式会社製)とを、発泡時の濃度がそれぞれ表3に示す濃度となるように配合し、起泡剤を調製した。特殊発泡機(株式会社エステック製)にて発泡倍率を25倍にして気泡を発泡させた。
上記1)で得られた硬化液に、上記2)で得られた気泡を、表2に示す気泡量で混入させ、ハンドミキサー(商品名:UM−15、日立工機株式会社製)を用いて攪拌混合して、それぞれ注入材を得た。
得られた注入材(エアモルタルとエアミルク)中の固体:混練水:気泡の体積比は、表2の欄外に示す。
得られた注入材について、以下の試験に供した。
1)フロー値
フロー値は、上記実施例1と同様にして測定し、その結果を表3に示す。
◎ 80〜120mm
○ 120超〜140mm
△ 140超〜150mm
× 150mm超
Claims (5)
- セメント及び混練水を含む硬化液に、界面活性剤と可塑剤とを含む起泡剤でかつ、該起泡剤中の可塑剤の濃度が0.005〜10重量%である起泡剤を発泡させて得られた気泡を、可塑性軽量注入材の容積に対して30〜85%の量で混合して得られたものであって、フロー値が80〜150mmでかつ密度が0.3〜1.2g/cm3であることを特徴とする可塑性軽量注入材。
- 請求項1記載の可塑性軽量注入材において、起泡剤中の界面活性剤の濃度が0.01〜40重量%であることを特徴とする可塑性軽量注入材。
- 請求項1または2記載の可塑性軽量注入材において、セメント及び混練水を含む硬化液が、更に骨材を含むことを特徴とする可塑性軽量注入材。
- 請求項1〜3いずれかの項記載の可塑性軽量注入材において、当該注入材中に含有されている固体と混練水と気泡との混入割合が、体積比で1:0.4:1〜1:4:15であることを特徴とする可塑性軽量注入材。
- セメント及び混練水を含む硬化液と、界面活性剤と可塑剤とを含む起泡剤でかつ、該起泡剤中の可塑剤の濃度が0.005〜10重量%である起泡剤を発泡させて得られた気泡とを別個に調製し、次いで該気泡が、得られる可塑性軽量注入材の容積に対して30〜85%の量となるように両者の混合攪拌を、注入現場箇所でおこない、瞬時にゲル化させて得られたフロー値が80〜150mmでかつ密度が0.3〜1.2g/cm3である可塑性軽量注入材を注入箇所へ充填することを特徴とする可塑性軽量注入材の充填工法。
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