JP2010090664A - トンネル空隙部の充填工法および充填組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】既設トンネル内の空隙部へ、下記特徴を有するセメント系組成物を充填することを特徴とするトンネル空隙部の充填工法、及び既設トンネル内の空隙部への充填に使用してなり、かつ、下記特徴を有するセメント系組成物。
(1)セメント系組成物が、セメント系鉱物、セメント系急硬材、増粘剤、酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類、及び水を含有してなること。
(2)土木学会、水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法(案)に定められたpHが11以下であり、JSCE K 531 1999に定められた測定方法で材齢7日時の封緘養生後の付着強さが0.8N/mm2以上であり、JIS A 1106 2006に定められた測定方法に基づき、材齢7日時の水中養生後の曲げ強度が2.0N/mm2以上であるセメント系組成物であること。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は、湧水箇所でも充填組成物が流されず、さらに周囲構造物と高い付着性状を持ち、曲げや衝撃荷重を受けても変形量が少ない充填組成物を提供し、さらに、上記充填組成物を空隙部周囲の構造物に変形や衝撃を与えないように、注入口にかかる圧力を0.5MPa以下の低圧下で安定的に圧入できる充填工法を提供することを課題とする。
(1)セメント系組成物が、セメント系鉱物、セメント系急硬材、増粘剤、酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類、及び水を含有してなること。
(2)土木学会、水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法(案)に定められたpHが11以下であり、JSCE K 531 1999に定められた測定方法で材齢7日時の封緘養生後の付着強さが0.8N/mm2以上であり、JIS A 1106 2006に定められた測定方法に基づき、材齢7日時の水中養生後の曲げ強度が2.0N/mm2以上であるセメント系組成物であること。
また、既設トンネル内の側壁、道床、路盤構造物にコアドリルにて注入孔を削孔した後、直ちに注入口から注入速度が2〜15L/min、注入口にかかる圧力を0.5MPa以下でセメント系組成物を圧入する該トンネル空隙部の充填工法であり、注入孔と注入管の隙間を間詰めして、隙間を埋めてからセメント系組成物を圧入する該トンネル空隙部の充填工法である。
さらに、既設トンネル内の空隙部への充填に使用してなり、かつ、下記特徴を有するセメント系組成物である。
(1)セメント系組成物が、セメント系鉱物、セメント系急硬材、増粘剤、酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類、及び水を含有してなること。
(2)土木学会、水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法(案)に定められたpHが11以下であり、JSCE K 531 1999に定められた測定方法で材齢7日時の封緘養生後の付着強さが0.8N/mm2以上であり、JIS A 1106 2006に定められた測定方法に基づき、材齢7日時の水中養生後の曲げ強度が2.0N/mm2以上であるセメント系組成物であること。
また、前記増粘剤が、セルロース系増粘剤であることを特徴とする該セメント系組成物であり、前記増粘剤が、セメント系鉱物100質量部に対して、0.1〜2.0質量部であることを特徴とする該セメント系組成物であり、前記酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類が、セメント系鉱物100質量部に対して、固形分で2〜25質量部であることを特徴とする前記セメント系組成物である。
充填組成物(試料)を500g用意した。イオン交換水が800ml入った1000mlビーカーに、試料を10分割して、1分割分ずつヘラを用いて水面に接する位置から静かに自由落下させ、全試料の落下を20〜30秒で終了させた。3分間静置した後の水を吸引装置で600ml採取し、pHを測定した。
これらセメント系鉱物は単独で使用することができ、さらに2種以上併用して使用することも可能である。これらの中では、価格や入手し易さから、普通セメントが好ましい。
セメント系急硬材の比表面積は、ブレーン値で3000〜9000cm2/gが好ましく、4000〜8000cm2/gがより好ましい。3000cm2/g未満だとの組成物の強度が充分でない場合があり、9000cm2/gを超えると流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
カルシウムアルミノシリケートは、CaOとAl2O3とSiO2を主成分とする非晶質物質であり、CaO/Al2O3モル比が1.5〜3.0で、SiO2含有量が2.0〜5.0% の組成を有するものである。本発明では、CaO/Al2O3モル比が2.0〜2.5のカルシウムアルミノシリケートが好ましい。CaO/Al2O3モル比が1.5未満では強度発現に時間を要し、また、逆に、CaO/Al2O3モル比が3.0を超えると充分な流動性や可使時間が得られない場合がある。SiO2含有量が2.0%未満では十分な流動性や可使時間が得られない場合があり、5.0%を超えると強度発現に時間を要し、充分な強度が得られない場合がある。セメント系急硬材の使用量は、セメント系鉱物100質量部に対して、1〜20質量部が好ましく、5〜10質量部がより好ましい。1質量部未満だと強度発現に時間を要し、20質量部を超えると十分な流動性や可使時間が得られない場合がある。
増粘剤の使用量は、セメント系鉱物100質量部に対して、0.1〜2.0質量部が好ましく、0.2〜1.0質量部がより好ましい。0.1質量部未満だと十分な水中不分離性が得られない場合がある。2.0質量部を超えると十分な流動性が得られず、作業性に劣る場合がある。
酢酸ビニルと共重合させる(メタ)アクリル酸エステルとしては、アルキル基と(メタ)アクリル酸のエステルであって、例えば2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどのアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルがある。また、炭素数7以上のアルキル基に窒素、エポキシ基、リン酸基を含有するアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルなどを用いることができる。本発明で使用する共重合体類は、ガラス転移温度が20℃以下であることが好ましく、10℃以下であることがより好ましい。20℃を越えると周囲のコンクリート構造物との付着性が低下するおそれがある。
酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類は液体や粉体のいずれの形態でも使用可能であるが、酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類の粉体としての使用量は、セメント系鉱物100質量部に対して、2〜25質量部が好ましく、3〜15質量部がより好ましい。2質量部未満だと付着強さや曲げ耐力が低下する可能性がある。25質量部を超えると凝結遅延する可能性がある。
石膏の比表面積は、ブレーン値で3000〜9000cm2/gが好ましく、4000〜8000cm2/gがより好ましい。3000cm2/g未満だとの組成物の強度が充分でない場合があり、9000cm2/gを超えると流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
フィラーの使用量は、セメント系鉱物100質量部に対して、50〜150質量部が好ましく、75〜125質量部がより好ましい。50質量部未満だと付着強さや曲げ耐力が低下する可能性がある。150質量部を超えると凝結遅延する可能性がある。
水粉体(セメント系鉱物+セメント系急硬材+フィラー)比は、40〜100質量%以上が好ましく、50〜80質量%がより好ましい。40質量%未満だと圧送性が不良になる可能性がある。100質量%を超えると付着強さや曲げ耐力が低下する可能性がある。
セメント系鉱物100質量部、セメント系急硬材7.5質量部、増粘剤0.5質量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体の固形分10質量部、フィラー7.5質量部を混合し、水粉体(セメント系鉱物+セメント系急硬材+フィラー)比が60質量%になるように水を混合し充填組成物(セメント系組成物)を調整した。
トンンル側壁に直径32mmの注入孔をコアドリルで削孔し、空隙部の深さが20mmの箇所に調整後の充填組成物をスクイズ式ポンプで表1に示す条件で圧送した。なお充填は、注入口にかかる圧力が0.4MPaに達するまで行った。
セメント系鉱物:電気化学工業社製、普通セメント、比表面積3400cm2/g、密度3.15g/cm3。
セメント系急硬材:カルシウムアルミノシリケート化合物。試作品、CaO50%、Al2O340%、SiO24%、その他6%、CaO/Al2O3モル比2.3、ガラス化率80%、比表面積6000cm2/g、密度3.05g/cm3
フィラー:無水石膏、市販品、比表面積6000cm2/g、密度2.70g/cm3
増粘剤:電気化学工業製、セルロース系増粘剤(成分:ヒドロキシプロピルメチルセルロース)
エマルジョン:電気化学工業社製、酢酸ビニル-エチレン共重合体、45質量%溶液、ガラス転移温度0℃
水:水道水
圧送ポンプ:スクイズ式ポンプ、友定建機社製「TS-055M」
間詰め材料:隙間テープ、市販品
注入口にかかる圧力が0.2MPaに達するまでの注入量、注入時間を計測した。
表2に示す使用材料で、水粉体比が60重量%になるように充填組成物を調整し、水中不分離性と充填性を評価したこと以外は、実施例1と同様とした。
水中不分離性試験:土木学会、水中不分離性コンクリート設計施工指針(案)における水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法(案)に準拠し、pHを測定した。さらに、このときの水の濁りを目視観察した。
充填性:図2に示すように縦1m×横1m×高さ2cmの模擬型枠を作製し、毎分4Lの水を型枠内に設置した塩ビ製パイプから均一に流すと同時に充填組成物を型枠全域に型枠中心部から毎分6Lの注入速度で充填し、充填後の充填組成物の充填高さの平均値を測定し、充填性の評価指標した。
表3に示す使用材料で、水粉体比が60重量%になるように充填組成物を調整し、付着強さと曲げ強さを評価したこと以外は、実施例1と同様とした。
付着強さ:JSCE K 531 1999に定められた付着強さ試験方法に基づき、封緘養生後、材齢7日時の付着強さを測定した。
曲げ強さ:JIS A 1106 2006に定められた測定方法に基づき、材齢7日時の水中養生後に長さ16cm、幅4cm、高さ4cmの供試体の曲げ強さを測定した。
Claims (7)
- 既設トンネル内の空隙部へ、下記特徴を有するセメント系組成物を充填することを特徴とするトンネル空隙部の充填工法。
(1)セメント系組成物が、セメント系鉱物、セメント系急硬材、増粘剤、酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類、及び水を含有してなること。
(2)土木学会、水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法(案)に定められたpHが11以下であり、JSCE K 531 1999に定められた測定方法で材齢7日時の封緘養生後の付着強さが0.8N/mm2以上であり、JIS A 1106 2006に定められた測定方法に基づき、材齢7日時の水中養生後の曲げ強度が2.0N/mm2以上であるセメント系組成物であること。 - 既設トンネル内の側壁、道床、路盤構造物にコアドリルにて注入孔を削孔した後、直ちに注入口から注入速度が2〜15L/min、注入口にかかる圧力を0.5MPa以下でセメント系組成物を圧入する請求項1に記載のトンネル空隙部の充填工法。
- 注入孔と注入管の隙間を間詰めして、隙間を埋めてからセメント系組成物を圧入する請求項1又は2に記載のトンネル空隙部の充填工法。
- 既設トンネル内の空隙部への充填に使用してなり、かつ、下記特徴を有するセメント系組成物。
(1)セメント系組成物が、セメント系鉱物、セメント系急硬材、増粘剤、酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類、及び水を含有してなること。
(2)土木学会、水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法(案)に定められたpHが11以下であり、JSCE K 531 1999に定められた測定方法で材齢7日時の封緘養生後の付着強さが0.8N/mm2以上であり、JIS A 1106 2006に定められた測定方法に基づき、材齢7日時の水中養生後の曲げ強度が2.0N/mm2以上であるセメント系組成物であること。 - 前記増粘剤が、セルロース系増粘剤であることを特徴とする請求項4に記載のセメント系組成物。
- 前記増粘剤が、セメント系鉱物100質量部に対して、0.1〜2.0質量部であることを特徴とする請求項4又は5に記載のセメント系組成物。
- 前記酢酸ビニル系重合体若しくは共重合体類が、セメント系鉱物100質量部に対して、固形分で2〜25質量部であることを特徴とする請求項4〜6に記載のセメント系組成物。
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