JP2009062221A

JP2009062221A - 発塵抑制型水硬性材料の製造方法

Info

Publication number: JP2009062221A
Application number: JP2007231065A
Authority: JP
Inventors: Masato Kiyota; 正人清田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP4836005B2

Abstract

【課題】簡便な方法にして安価な発塵抑制型水硬性材料の製造方法を得ること。
【解決手段】水硬性材料に発塵抑制剤として、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する添加工程を有し、添加工程が、添加回数を２回に分けて混合し、１回目（Ｓ１）と２回目（Ｓ３）との添加割合を２：８〜８：２とすると共に、１回目を混合した後は５分間以上２４時間以内で静置養生（Ｓ２）させて２回目の混合を行い、全体として水硬性材料に対して０．５％〜８％重量の範囲で上記添加を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に軟弱地盤等の固化処理、あるいは吹き付け工法に使用することに好適な発塵抑制型水硬性材料の製造方法に関する。

従来、軟弱地盤の土質改良には、セメント系固化材や石灰系固化材が使用されている。特に、表層部の改良においては，セメント系固化材や石灰系固化材を直接添加混合する方法で施工が行われている。しかしながら、表層部へのセメント系固化材や石灰系固化材の添加混合は、その作業時に発塵し、周辺環境および作業環境を悪化させるおそれがあった。これは、セメントを耐火被覆工事等の吹き付け工法に使用する際にも、同様の問題となる。そこで、次のような対応策が考えられている。

例えば、特許文献１では、セメント配合物を有機物液体で湿らせ、水を添加しての施工過程における粉塵の発生を抑制する方法が開示されている。この有機物液体としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどが示されている。また、特許文献２では、発塵抑制剤としてセメントに対してジエチレングリコールを使用する方法が開示されている。

また、特許文献３では、濃度５〜７０重量％のアルコール系化合物の水溶液を、セメント系固化材に対して１〜１０重量％、均一に添加・混合した地盤改良用無粉塵固化材が開示されている。さらに、特許文献４では、原材料にグリコール系、グリセリン系またはエーテル系の少なくとも１種と流動パラフィンとの組合せからなり、この混合割合が１：３〜３：１であることを特徴とする飛散防止固化材が開示されている。また、特許文献５では、セメント粉体にポリアルキレングリコールを粒径がμｍオーダーの霧状に噴霧することで、粉塵発生防止効果が得られることを開示している。

特開昭５７−７８５２号公報特許第２６２２９２０号公報特許第３０９０３０１号公報特許第２９７９９１６号公報特許第２９８０７５２号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、発塵抑制の性能や品質の経時的な変化があり、実際の材料への適用は難しいという不都合がある。また、特許文献２に記載の技術では、実際の発塵抑制剤の添加量が多くて材料が高価となり、かつ、含有有機物による環境への悪影響が懸念される。また、特許文献３に記載の技術では、材料が安価となるが、水を含むため、長期間効果が期待できないことや水との反応によりセメントが固化する懸念がある。さらに、特許文献４に記載の技術では、２つ以上の材料の組合せから構成され、製造方法が煩雑となる問題がある。また、特許文献５に記載の技術では、霧状に噴霧させる特殊な装置を必要とすることから、設備面のコストが高価となる問題がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、簡便な方法にして安価な発塵抑制型水硬性材料の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の発塵抑制型水硬性材料の製造方法は、水硬性材料に発塵抑制剤として、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する添加工程を有し、前記添加工程が、添加回数を２回に分けて混合し、１回目と２回目との添加割合を２：８〜８：２とすると共に、１回目を混合した後は５分間以上２４時間以内で静置養生させて２回目の混合を行い、全体として前記水硬性材料に対して０．５％〜８％重量の範囲で上記添加を行うことを特徴とする。

この発塵抑制型水硬性材料の製造方法では、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する際に、添加回数を２回に分けて混合することで、これまで発塵抑制効果の低かった材料でも発塵抑制型固化材の製造が可能となると共に、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の添加量を低減でき、環境負荷の低減につながり、コストも安価になるメリットがある。さらに、水硬性材料に脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物を２回に分けて添加混合するだけの操作でよいため、その作業は簡便にして廉価なものである。

なお、１回目と２回目との添加割合が２：８〜８：２の範囲に設定した理由は、この範囲を外れると、１度で添加する量が多くなるため、通常の添加方法と大差がない方法となり、粉塵の発生を十分に抑制することができないためである。
また、１回目から２回目の添加まで５分間以上静置養生させる理由は、５分未満の静置では大きな抑制効果が期待できないためである。また、１回目から２回目の添加までの時間を２４時間以内とした理由は、２回添加までの時間が長すぎると、製造に支障をきたすため、現実的ではないためである。

さらに、脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物等の添加量は、水硬性材料に対して０．５％〜８％重量の範囲で添加し、好ましくは１〜６％重量の範囲で添加する。ここで、添加量を０．５％〜８％重量の範囲とした理由は、０．５％重量未満ではかえって発塵が多くなり、また８％重量を越えると、混合した脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物は、粉体同士を凝集させるだけでなく、脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物自体も連結し、水硬性材料の粉体としての流動性を失うためである。

また、本発明の発塵抑制型水硬性材料の製造方法は、前記添加工程で得られた発塵抑制型水硬性材料を袋詰めにした状態で、さらに１日以上３０日以内で静置養生させる工程を有することを特徴とする。すなわち、この発塵抑制型水硬性材料の製造方法では、２回目の混合後、袋詰めにした状態でさらに１日以上静置養生させることで、脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物と水硬性材料とが均一に混合され、均一に浸透し、発塵抑制の効果をより発揮させることができる。

また、本発明の発塵抑制型水硬性材料の製造方法は、前記脂肪族多価アルコール又は前記エーテル系化合物が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンあるいは流動パラフィンから選ばれた１種以上であることを特徴とする。すなわち、発塵抑制型水硬性材料の製造方法では、脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンあるいは流動パラフィンを単独で使用又はこれらのうち２種以上を併用するので、これら材料の蒸気圧が低く蒸発し難いため、発塵抑制効果を長期間にわたって維持でき、水硬性材料の固化反応に大きな影響を及ぼさず、しかも水硬性材料との混合性も良好であるため好ましい。

また、本発明の発塵抑制型水硬性材料の製造方法は、使用する前記水硬性材料として，ポルトランドセメント、石灰類、混合セメント、土質改良用固化材あるいは特殊セメントを１種以上含有することを特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る発塵抑制型水硬性材料の製造方法によれば、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する際に、添加回数を２回に分けて混合するので、簡便な方法で高い発塵抑制効果が得られると共に添加材料の低減が可能で、低コスト化を図ることできる。したがって、地盤等の固化処理、あるいは吹き付け工法に使用することに好適な発塵抑制型水硬性材料を得ることができる。

以下、本発明に係る発塵抑制型水硬性材料の製造方法の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。

本実施形態の発塵抑制型水硬性材料の製造方法は、水硬性材料に発塵抑制剤として、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する添加工程を有し、この添加工程が、図１に示すように、添加回数を２回に分け、そのうちの１回目の添加を行う工程（ステップＳ１）と、この１回目の添加後に静置養生する工程（ステップＳ２）と、この養生後に２回目の添加を行う工程（ステップＳ３）と、この添加工程で得られた発塵抑制型水硬性材料を袋詰めにする工程（ステップＳ４）と、この袋詰めにした状態でさらに１日以上３０日以内で静置養生させる工程（ステップＳ５）と、を有する。

上記添加工程は、上述したように、添加回数を２回に分けて混合し、１回目（ステップＳ１）と２回目（ステップＳ３）との添加割合を２：８〜８：２とする。なお、１回目と２回目との添加割合は、好ましくは４：６〜６：４とされる。
また、上記静置養生工程（ステップＳ２）では、１回目（ステップＳ１）の添加混合後に５分間以上２４時間以内で静置養生を行う。
さらに、上記添加工程では、全体として水硬性材料に対して０．５％〜８％重量の範囲で上記添加を行う。なお、好ましくは１〜６％重量の範囲で添加する。

なお、１回目と２回目との添加割合が２：８〜８：２の範囲とした理由、１回目から２回目の添加まで５分間以上２４時間以下静置養生させる理由及び上記添加量を０．５％〜８％重量の範囲とした理由は、前述したとおりである。

また、上記添加混合に用いる装置としては、バッチ方式のものを用いることができる。また、ミキサーの方式は、一軸式、二軸式、プロシェアミキサー、Ｖ型混合機、水平回転（パン型）式等の混合性能の機能を有するものであれば、いずれでもかまわない。
また、上記袋詰めの工程（ステップＳ４）における袋の形態および袋詰めの方法は特に限定しないが、一般的なフレキシブルコンテナ、セメント袋、土嚢袋、ビニール袋等に詰めることができる。

上記脂肪族多価アルコール又は上記エーテル系化合物は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンあるいは流動パラフィンから選ばれた１種以上が採用される。
また、使用する上記水硬性材料としては、ポルトランドセメント、石灰類、混合セメント、土質改良用固化材あるいは特殊セメントを１種以上含有するものを採用する。

上記ポルトランドセメントとしては、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱等の種類が挙げられる。また、上記石灰類は、消石灰、生石灰などの単独使用の物のみならず、石灰にポゾランや石こうなどを混入した石灰系固化材も対象となる。また、混合セメントとしては、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の種類があり、これらはすべて含まれる。また、土質改良用固化材としては、セメント系固化材、石灰系固化材、石こう系固化材、スラグ系固化材、中性固化材などが含まれる。

さらに、特殊セメントとしては、ポルトランドセメントをベースにしたものとして膨張性セメント、２成分系又は３成分系の低発熱セメント等があり、ポルトランドセメントの成分や粒度の構成を変えたものとして白色ポルトランドセメント、セメント系固化材、超微粒子セメント、高ビーライト系セメント等がある。さらに、ポルトランドセメントとは異なる成分の特殊セメントとしては、超速硬セメント、アルミナセメント、エコセメント等がある。

このように本実施形態では、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する際に、添加回数を２回に分けて混合することで、これまで発塵抑制効果の低かった材料でも発塵抑制型固化材の製造が可能となると共に、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の添加量を低減でき、環境負荷の低減につながり、コストも安価になるメリットがある。さらに、水硬性材料に脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物を２回に分けて添加混合するだけの操作でよいため、その作業は簡便にして廉価なものである。

なお、従来、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の一般的な添加方法としては、滴下による添加方法があるが、この方法では、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物が水硬性材料の材料に対して不均一に分散することとなり、粉塵の発生を十分に抑制することができない。これに対して、本発明では添加回数を２回に分けて混合するので、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物が水硬性材料に均一に分散され、高い粉塵の発生抑制効果を得ることができる。

また、２回目の混合後、袋詰めにした状態でさらに１日以上静置養生させることで、脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物と水硬性材料とが均一に混合され、均一に浸透し、発塵抑制の効果をより発揮させることができる。

さらに、脂肪族多価アルコール又はエーテル系化合物として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンあるいは流動パラフィンを単独で使用又はこれらのうち２種以上を併用するので、これら材料の蒸気圧が低く蒸発し難いため、発塵抑制効果を長期間にわたって維持でき、水硬性材料の固化反応に大きな影響を及ぼさず、しかも水硬性材料との混合性も良好であるため好ましい。

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は、この実施例によって限定されるものではない。
本実施例の使用材料には、水硬性材料として、普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製、記号Ｎ）、生石灰（菱光石灰工業株式会社製、記号ＣａＯ）、セメント系固化材ユースタビラー１０（登録商標）（宇部三菱セメント株式会社製、記号ＵＳ１０）を使用した。また、発塵抑制剤としては、エチレングリコール（関東化学株式会社製、試薬、記号ＥＧ）、ジエチレングリコール（関東化学株式会社製、試薬、記号ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（関東化学株式会社製、試薬、記号ＰＥＧ）、流動パラフィン（関東化学株式会社製、試薬、ＦＰ）を使用した。

対象土としては、火山灰質粘性土（上福岡市採取、湿潤密度１．３５ｇ／ｃｍ^３、含水比１１４．２％、記号ＶＨ）、有機質土（さいたま市採取、湿潤密度１．１２ｇ／ｃｍ^３、含水比３１５．５％、記号ＰＴ）、砂質土（川口市採取、湿潤密度１．８９ｇ／ｃｍ^３、含水比３４．５％、記号Ｓ）を使用した。

以下の表１及び表２で示される発塵抑制剤を、水硬性材料に対して重量比で５％（一部の試験で添加量を変えている）を添加し、ミキサーで５分間攪拌混合して水硬性材料を製造した。２回目添加工程では、１回目と２回目との添加割合及び２回目添加までの時間を、表１及び表２に示す割合および時間とし、攪拌混合して発塵抑制型水硬性材料を製造した。なお、攪拌混合時間は、１回目添加では５分間、２回目添加では２．５分間の２回とし、合計時間は同じになるようにした。

発塵量の測定については、粉塵による散乱光量が質量濃度に比例する原理を応用したデジタル粉塵計（柴田科学株式会社製Ｐ−５Ｌ２型）を用いて、円筒容器（８０Ｌポリ容器）中の浮遊発塵量（相対濃度ＣＰＭ［ＣｏｕｎｔＰｅｒＭｉｎｕｔｅ］）を測定した。この際、円筒容器の頂部から試料２００ｇを自然落下させ、素早く蓋をして、連続して５回（５分間）まで測定を行う。測定値から試料投入前のダークカウントを差し引いた値の幾何平均値を当該試料の落下発塵量とした。

発塵量の測定時期は、発塵抑制固化材を製造直後に密封状態で袋詰めして静置養生した後、１日後および３０日後とした。この測定結果を表１に示す。なお、比較例として本発明の実施例における製法条件から外れた方法で発塵抑制剤を添加したものについても、同様に測定した結果も表１に併せて示す。なお、目標とする良好な発塵量は２０ＣＰＭ（更に好ましくは１０ＣＰＭ）以下とした。

また、前述した土質および発塵抑制型水硬性材料を用いて、固化処理を行い、一軸圧縮試験を行った。この一軸圧縮試験方法は、試料土に各発塵抑制型水硬性材料を３００ｋｇ／ｍ^３添加し、ホバート型ソイルミキサーで十分に混合し、地盤工学会基準ＪＧＳ０８２１に準拠して一軸圧縮試験用供試体を作製した。そして、材齢７日において、日本工業規格ＪＩＳＡ１２１６に準拠して一軸圧縮強度を測定した。この測定結果を表２に示す。なお、この測定においても比較例として１回添加で発塵抑制剤を添加混合した場合についても、同様に測定した結果を表２に併せて示す。

表１からわかるように、発塵抑制剤の添加方法を１回より本発明の２回にした方が、発塵量は低下している。また、いずれの発塵抑制剤においても、２回添加による発塵抑制効果が認められる。
なお、比較例８、９のように、１回目と２回目との発塵抑制剤の添加割合が２：８〜８：２でない場合、発塵抑制効果が認められない。また、２回添加までの静置時間は５分以上であれば、発塵抑制効果が認められるが、比較例６のように５分未満であると、発塵抑制効果が認められない。

また、比較例７のように、添加率が０．５％重量未満であると、発塵抑制効果が認められない。また、実施例１２のように２回添加により、添加する発塵抑制剤の量を減らしても高い発塵抑制効果が得られている。また、製造後、袋詰めで静置養生した場合、２回添加した方が１回添加に比べて、発塵量が少なくなった。

また、表２から、１回添加と比較して、２回添加により固化処理土の強度低下はないことが判明した。また、改良対象土の種類に係わらず、固化処理土の強度は１回添加に比べて強度低下がないことが判る。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係る発塵抑制型水硬性材料の製造方法の一実施形態において、製造工程を示すフロー図である。

Claims

水硬性材料に発塵抑制剤として、脂肪族多価アルコール又はエーテル系の化合物の少なくとも１種以上を添加混合する添加工程を有し、
前記添加工程が、添加回数を２回に分けて混合し、１回目と２回目との添加割合を２：８〜８：２とすると共に、１回目を混合した後は５分間以上２４時間以内で静置養生させて２回目の混合を行い、全体として前記水硬性材料に対して０．５％〜８％重量の範囲で上記添加を行うことを特徴とする発塵抑制型水硬性材料の製造方法。
請求項１に記載の発塵抑制型水硬性材料の製造方法において、
前記添加工程で得られた発塵抑制型水硬性材料を袋詰めにした状態で、さらに１日以上３０日以内で静置養生させる工程を有することを特徴とする発塵抑制型水硬性材料の製造方法。
請求項１又は２に記載の発塵抑制型水硬性材料の製造方法において、
前記脂肪族多価アルコール又は前記エーテル系化合物が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンあるいは流動パラフィンから選ばれた１種以上であることを特徴とする発塵抑制型水硬性材料の製造方法。
請求項１から３のいずれか一項に記載の発塵抑制型水硬性材料の製造方法において、
使用する前記水硬性材料として，ポルトランドセメント、石灰類、混合セメント、土質改良用固化材あるいは特殊セメントを１種以上含有することを特徴とする発塵抑制型水硬性材料の製造方法。