JP2007269974A - グラウト材 - Google Patents

Abstract

【課題】特別なブリーディング防止材を使用することなく、ブリーディングが抑制されたセメントミルクからなるグラウト材を提供すること。
【解決手段】水／セメント比０．５〜３で、湿式粉砕機中でセメントを粉砕しながら水和反応を行うことによりセメントの結合水量を３〜１０質量％（対水和前セメント）としたセメントミルクからなるグラウト材。
【選択図】なし

Description

本発明は、主として地盤改良工法や、柱列式連続壁、注入工法などのグラウチングに使用するグラウト材に関する。

一般に、各種地盤改良工法や、柱列式連続壁、注入工法などのグラウチングにおいては、注入するセメントミルクの流動性を確保するために、水／セメント比を０．５〜２前後としたものが使用されている。

しかしながら、このように水／セメント比を大きくすると、セメントミルクの流動性が改善される半面、ブリーディングによる材料分離が生じるという問題がある。ブリーディングによる材料分離が生じると、セメントミルクを搬送するためのポンプが閉塞したり、供給されるセメントミルクが均質とならずに強度不足や強度のバラツキを招くという問題がある。

従来、このようなブリーディングを防止するために、セメントにベントナイトを配合したセメント・ベントナイトミルク（以下、「ＣＢミルク」という）が一般に使用されている。しかしながら、ＣＢミルクを使用することによってブリーディングは低減できるものの、その施工においては以下のような問題がある。
ベントナイトとセメントとがプレミックスされたものを水と混練すると、セメントミルク中でのイオン交換反応によってベントナイト粒子が凝集し、十分に膨潤しないためにブリーディングを低減することができない。従って、ベントナイトを使用する場合には、ベントナイトと水とを予め混練し、ベントナイトを十分に膨潤させたベントナイト泥水を調製した上で、該ベントナイト泥水とセメントとを混練してセメントミルクを製造しなければならず、このような二段階の混練作業が必要となって工事が煩雑となるという問題がある。
また、セメントミルクの調製において、海水などのカルシウムイオンを含む水を使用した場合には、前記ベントナイトが十分に膨潤しないため、湾岸工事等へ適用することができないという問題がある。
さらに、ブリーディング抑制のみを考慮してベントナイトを過剰に添加すると、ＣＢミルクが好ましくない程度にまで高粘性化されてしまい、注入ポンプによる圧送や注入、混合などの施工上の問題が生じる。

このような問題点を改善する、ベントナイトに代わるブリーディング防止材として、特定のケイ酸カルシウム水和物（特許文献１）、強熱減量が１２％以上であるセメント水和物の粉末あるいはセメント水和物スラリー（特許文献２）などが提案されている。
しかしながら、これらブリーディング防止材を用いたグラウト材を製造する場合は、当該ブリーディング防止材を別途準備する必要があった。特に、特許文献２のブリーディング防止材を製造するには水和反応の完結のために長時間を要した。

特開平９−４８６５０号公報 特許２９０１１８３号公報

本発明は、特別なブリーディング防止材を使用することなく、ブリーディングが抑制されたセメントミルクからなるグラウト材を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を行った結果、特定範囲の水／セメント比で、加温下に粉砕してセメントの水和反応を行うことでセメントの結合水量を３〜１０％としたセメントミルクは、ブリーディングが抑制されたグラウト材となり得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１）水／セメント比０．５〜３で、湿式粉砕機中でセメントを粉砕しながら水和反応を行うことによりセメントの結合水量を３〜１０質量％（対水和前セメント）としたセメントミルクからなるグラウト材；
（２）セメントの水和反応を、湿式粉砕機中で、５〜１００℃、０．１〜１時間行う上記（１）のグラウト材；
を提供する。

本発明のグラウト材は、部分的な水和反応を施したセメント粒子を分散したセメントミルクであり、該セメント粒子は分散能と硬化能の双方を有しており、特別なブリーディング防止材を使用しないにもかかわらず、ブリーディングが良好に抑制され、かつ硬化反応によって所要の強度が発現できるセメントミルクからなる。

本発明のグラウト材は、水／セメント比０．５〜３の範囲で、ボールミル、アトライターなどの湿式粉砕機中で、セメント粒子同士が凝集しないように粉砕しながらセメントの部分水和反応を行うことで製造された、結合水量が３〜１０質量％（対水和前セメント）の部分水和セメント粒子を分散させたセメントミルクである。

本発明において、セメントとしては、各種ポルトランドセメントや高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントが使用できる。

本発明のグラウト材の製造において、水／セメント比は０．５〜３であることを要する。水／セメント比が０．５以下であると、スラリー粘度の増大による粉砕効率の低下やセメント分が系内に固結しスケールを発生しやすくなり、３以上であると固形分濃度が低いため粉砕効率が低くなり、また、生成グラウト材はブリーディングしやすくなる。

本発明におけるセメントの部分水和反応は、湿式粉砕機中で、５〜１００℃、０．１〜１時間行うのが好ましい。湿式粉砕は加温しなくとも可能であるが、加温することにより、部分水和反応のための湿式粉砕時間を短縮することができる。本発明においては、グラウト材使用現場などで湿式粉砕生成物をそのままグラウト材として使用するので、湿式粉砕時間は、１時間以内であることが好ましい。

本発明のセメントミルク中のセメントの結合水量は３〜１０質量％（対水和前セメント）であることを要する。
３質量％未満であるとセメント粒子の水和度が不足でブリーディングが抑制されず、１０質量％を超えると硬化反応できるセメント粒子が少なくなってグラウト材としての強度が不足する。

また、本発明のセメントミルク中のセメント粒子の平均粒子径は、ブリーディングを防止する観点から、１．０〜１０μｍであることが好ましい。

本発明のグラウト材の粘度は、作業性、施工性の点から、０．５〜３ｄＰａｓであることが好ましい。
本発明のグラウト材の２８日圧縮強度は、グラウト材の用途によって異なるが、通常、０．４〜３０Ｎ／ｍｍ²であることが好ましい。

本発明のグラウト材において、上記のセメントミルクに、さらに、膨張剤、凝結調整剤、増粘剤等の各種混和剤；高炉水砕スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム等の各種混和材；および水を必要に応じて添加してもよい。
また、高い圧縮強度が要求されるグラウチング用途には必要量のセメント（及び必要量の水）を後添加することもできる。

本発明のグラウト材は、上記のように製造した後、速やかに使用することが好ましい。長期に放置すると、必要以上に水和反応の進行が起こり、硬化反応できるセメント粒子が少なくなってグラウト材としての強度が不足するので好ましくない。

（実施例1）
水３ｋｇ（３０℃）と普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）２．５ｋｇを３０℃に加温できるボールミル（媒体径：φ２ｍｍ，高クローム球）で４０分間粉砕し，スラリー（セメントミルク）を製造した。
上記スラリーの物性値として、下記測定方法にて平均粒子径、結合水量を測定した。
平均粒子径は４．０μｍ、結合水量は３．３質量％（対水和前セメント）であった。

《平均粒子径の測定》
平均粒子径の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置（日機装製マイクロトラックＳＲＡ）を使用し、分散媒はエチルアルコールとした。

《結合水量の測定》
上記スラリー２０ｇを特級アセトン１００ｍｌと混合し、５Ｃろ紙でろ過後、バットに薄く延ばし、棚式乾燥機で８０℃、１時間乾燥し、乾燥物１ｇを坩堝に秤量し、電気炉にて１０００℃、１時間焼成して、デシケータ中で室温まで冷却後、焼成後の重量を秤量し、次式にて結合水量を算出した。
結合水量（％）＝（焼成前の重量‐焼成後の重量）／焼成前の重量

（実施例２）
水５ｋｇ（４０℃）と普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）２．５ｋｇを４０℃に加温できるボールミル（媒体径：φ６ｍｍ，高クローム球）で４５分間粉砕し、スラリー（セメントミルク）を製造した。
上記スラリーの物性値として，実施例１と同様に平均粒子径、結合水量を測定した。
平均粒子径は３．９μｍ、結合水量は８．８質量％（対水和前セメント）であった。

（比較例１）
水３ｋｇ（３０℃）と普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）２．５ｋｇを３０℃に加温できるボールミル（媒体径：φ６ｍｍ，高クローム球）で３２分間粉砕し，スラリー（セメントミルク）を製造した。
上記スラリーの物性値として，実施例１と同様に平均粒子径、結合水量を測定した。
平均粒子径は３．９μｍ、結合水量は２．０質量％（対水和前セメント）であった。

（比較例２）
水６．５ｋｇ（５０℃）と普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）２．５ｋｇを５０℃に加温できるボールミル（媒体径：φ６ｍｍ，高クローム球）で１２０分間粉砕し，スラリー（セメントミルク）を製造した。
上記スラリーの物性値として，実施例１と同様に平均粒子径、結合水量を測定した。
平均粒子径は２．９μｍ、結合水量は１１．０質量％（対水和前セメント）であった。

上記において製造した実施例１、２および比較例１、２のスラリー（セメントミルク）について、下記方法にてグラウト材としての評価を行い、その結果を表１に示した。

《グラウト材の評価》
１）ブリーディング率の測定
土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ−５３３「ＰＣグラウトのブリーディング率および膨張率試験方法（容器方法）」に従って測定した。
２）粘度の測定
リオン株式会社製ビスコテスターＶＴ−０４Ｆを使用し、グラウト材の粘度を測定した。
３）圧縮強度の測定
上記グラウト材をφ５ｃｍ×１０ｃｍの円柱型枠に流し込んで成型し、２０℃、湿度ＲＨ６０％の雰囲気で養生し、７日、２８日の圧縮強度を測定した。

表１からわかるように、実施例１および実施例２のセメントミルクは、ブリーディングがなく、２８日圧縮強度もグラウト材として使用できるものであった。
一方、比較例１のセメントミルクは、ブリーディング率が大きく、グラウト材には不適であり、比較例２のセメントミルクは、圧縮強度が低く、グラウト材として不適であった。

Claims (2)

1. 水／セメント比０．５〜３で、湿式粉砕機中でセメントを粉砕しながら水和反応を行うことによりセメントの結合水量を３〜１０質量％（対水和前セメント）としたセメントミルクからなるグラウト材。
2. セメントの水和反応を、湿式粉砕機中で、５〜１００℃、０．１〜１時間行う請求項１に記載のグラウト材。