JP2013173636A - グラウト組成物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性をバランスよく両立し、優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物の施工方法を提供する。
【解決手段】 グラウトスラリー生成装置を用いて、グラウトスラリーを生成する工程と、該グラウトスラリーを施工現場で施工する工程と、を有するグラウト組成物の施工方法であって、グラウト組成物は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含み、流動化剤が、側鎖長さ５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤（流動化剤ａ）と側鎖長さ５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（流動化剤ｂ）の２種を併用してなり、流動化剤の総量（１００質量％）を基準とする流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合は１０：９０〜９０：１０である、施工方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土木・建築分野の各種工事において水中環境下で用いられるグラウト組成物の施工方法に関する。

水中環境下での土木・建築分野の各種工事は、従来、構造物周囲に堰を設け、水をポンプ等で除去した後に、一般的なセメント組成物やグラウト組成物等を施工するために、施工工程が多く、工期も掛かっていた。近年では、構造物周囲の水を除去することなく施工が可能な水中不分離性能を有するセメント組成物やグラウト組成物が提案されている。

特許文献１では、現場での混合水量の増加や減水剤の多量の添加を行うことなく、極めて高い流動性と自己充填性を有し、初期及び長期に渡って流動性を維持することができ、水中環境下で使用しても、水中不分離性と高流動性が確保できる、セメント系充填組成物を提供することを目的として、普通セメントに、増粘剤及び減水剤を添加し、粒度を調整した細骨材を含有するセメント系充填組成物が開示されている。

特許文献２では、高温環境下においても優れた水中不分離性を備え、短時間で練り上げることができ、且つ経時変化が小さい高温環境用水中不分離性モルタル組成物を提供することを目的として、セメント、骨材、増粘剤、速効性ポリカルボン酸系減水剤及び遅効性メラミン系減水剤を含有する高温環境用水中不分離性モルタル組成物が開示されている。

特開２００９−１４９４５７ 特開２００９−１６１３８７

しかしながら、グラウト組成物から形成されるグラウトスラリーを、ポンプで圧送して水中環境下の施工箇所に充填するために流動性及び流動保持性を向上すると、水中不分離性が低下し、水中環境下での水中分離度（懸濁物質量）が増加する傾向がある。また、グラウトスラリーの水中不分離性を向上すると、流動性及び流動保持性が低下し、ポンプ圧送性や施工箇所への充填性が低下する傾向がある。特に、流動保持性の低下が大きいとホースの詰まりや作業中断後の再開時においてポンプ圧送性が低下する傾向がある。さらに、使用温度の違いが、流動性及び流動保持性へ影響を与えるため、製造から使用されるまでの期間が長くなり季節が変わると気温が大きく変化することから、水中不分離性、ポンプ圧送性及び施工箇所への充填性が低下する恐れがある。そのため、これらの性能を両立し、且つ水中及び気中における優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することが望まれている。

そこで、本発明は、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性をバランスよく両立し、優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物の施工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、詳細に検討した結果、側鎖長さの異なる２種のポリカルボン酸系流動化剤を特定の含有割合で併用するグラウト組成物を用いた施工方法により、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、グラウトスラリー生成装置を用いて、グラウト組成物及び水を連続して混練し、グラウトスラリーを生成する工程と、該グラウトスラリーを施工現場で施工する工程と、を有するグラウト組成物の施工方法であって、グラウト組成物は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含み、流動化剤が、側鎖長さ５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤（流動化剤ａ）と側鎖長さ５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（流動化剤ｂ）の２種を併用してなり、流動化剤の総量（１００質量％）を基準とする流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合は１０：９０〜９０：１０である、施工方法を提供する。

本発明のグラウト組成物の施工方法によれば、上記特定のグラウト組成物が温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立することから、該グラウト組成物から調製されるグラウトスラリーは極めて優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有するものとなり、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。したがって、上記施工方法による施工後において、十分に高い強度を有するコンクリート構造体を得ることができる。また、上記施工方法では、グラウトスラリーを連続して生成することで、施工現場にて大量打設が可能となり、工期を短縮するという効果を奏することができる。

上記増粘剤が、セルロース系増粘剤であり、２０℃における前記増粘剤の２質量％水溶液の粘度が３００００〜６００００ｍＰａ・ｓであると、グラウト組成物の水中不分離性をより確実に向上することができる。

グラウト組成物に含まれる細骨材の粒子径が、１５０μｍ以上１２００μｍ未満であると、グラウトスラリーの施工性がより向上し、優れた強度特性を有する硬化体を形成することができる。

本発明の施工方法において、上記グラウトスラリー生成装置は、軸部材の外周面に複数の羽根が形成され、軸部材が回転することにより、上記グラウト組成物及び水を混練しながら軸部材の基端側から終端側に向けてグラウトスラリーを移送する混練スクリューが設けられた混練装置と、混練装置にグラウト組成物を移送するためのホッパースクリューを有するホッパーと、混練装置から吐出されたグラウトスラリーを収容するためのリザーバと、リザーバ内のグラウトスラリーを外部へ吐出するためのスネークポンプと、スネークポンプから吐出されたグラウトスラリーを移送するための移送パイプと、を備えることが好ましい。

このようなグラウトスラリー生成装置を用いることで、グラウトスラリーを連続して生成することができ、施工現場での大量打設がより可能となり、工期を短縮するという効果をより一層確実に得ることができる。

また、グラウトスラリー生成装置が、グラウト組成物をホッパーに供給するグラウト組成物供給装置を更に備えることで、グラウトスラリーの大量打設をより確実にする。

さらに、グラウトスラリー生成装置が、水を混練装置に供給する水供給装置を更に備えることで、水供給設備が無い場所での施工を可能にする。

上記グラウトスラリー生成装置が、車輌に搭載されていると、グラウト組成物の施工現場までの移動や現場での施工をより簡便にできる。

本発明によれば、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性をバランスよく両立し、優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有すると共に、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができるグラウト組成物の施工方法を提供することができる。また、本発明の施工方法では、グラウトスラリーを連続して生成することで、施工現場にて大量打設が可能となり、工期を短縮することができる。

グラウトスラリー生成装置を模式的に示す図である。 車輌に搭載したグラウトスラリー生成装置を模式的に示す背面図である。 車輌に搭載したグラウトスラリー生成装置を模式的に示す側面図である。 Ｖ漏斗を模式的に示す図である。

本発明のグラウト組成物の施工方法は、グラウトスラリー生成装置を用いて、グラウト組成物及び水を連続して混練し、グラウトスラリーを生成する工程と、該グラウトスラリーを施工現場で施工する工程とを有する。

本発明に係るグラウト組成物の施工方法の好適な実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

＜グラウトスラリー生成装置＞
図１は、本実施形態に係るグラウトスラリー生成装置を模式的に示す図である。本実施形態に係るグラウトスラリー生成装置は、軸部材の外周面に複数の羽根が形成され、軸部材が所定方向に回転することにより、グラウト組成物及び水を混練しながら軸部材の基端側から終端側に向けて混練物（グラウトスラリー）を移送する混練スクリュー２６が設けられた混練装置２ｂと、混練装置２ｂにグラウト組成物を移送するためのホッパースクリュー２２を有するホッパー２ａと、混練装置から吐出されたグラウトスラリーを収容するためのリザーバ２ｃと、リザーバ２ｃ内のグラウトスラリーを外部へ吐出するためのスネークポンプ２ｄと、スネークポンプ２ｄから吐出されたグラウトスラリーを移送するための移送パイプ２ｅと、を備えることが好ましい。

上記グラウトスラリー生成装置は、図１に示すように、ホッパー２ａ、混練装置２ｂ、リザーバ２ｃ、スネークポンプ２ｄ、移送パイプ２ｅ、操作盤２ｆ及び給水口２７を備えており、グラウト組成物及び水を連続混練してグラウトスラリーを生成する。

ホッパー２ａは、投入されたグラウト組成物を混練装置２ｂ側に供給する。ホッパー２ａは、広口の投入口２１がホッパー２ａの本体上部に形成されているとともに、隣接する混練装置２ｂと連通する開口部をこの本体下部側壁に有する。そして、ホッパー２ａの本体内下部にはホッパースクリュー２２が略水平に設けられ、ホッパー２ａの外部に設置されたモータ２３によって回転駆動される。この場合、モータ２３による回転駆動力は動力伝達ベルト２４を介してホッパースクリュー２２側に伝達される。ここで、モータ２３は油圧式または電動式のものが用いられる。

ホッパースクリュー２２は、螺旋状の羽根が外周面に巻き付くように形成されている。ここで、投入口２１に投入されるグラウト組成物は、ホッパースクリュー２２の回転運動によって混練装置２ｂに移送される。

混練装置２ｂは、混練室２５と、混練スクリュー（ミキサスクリュー）２６とを有する。混練室２５は、筒状（中空の円柱状）を成し、長手方向が略水平となるように設置されている。混練室２５は、長手方向における二つの端部のうち、一方の端部にはホッパー２ａ内の下部に連通する開口部が設けられ、他の端部近傍には吐出部２８に連通する開口部が設けられている。そして、混練室２５の内部には長手方向に沿ってミキサスクリュー２６が設置されている。混練装置２ｂは、ミキサスクリュー２６の回転によってホッパー２ａから移送されたグラウト組成物を水とともに混練室２５内で混練する。ここで、混練室２５の側壁でホッパー２ａ側に位置する所定箇所には移送パイプ６ｂに連通する給水口２７が形成されており、この移送パイプ６ｂと給水口２７とを介して混練室２５内に水が供給される。

また、吐出部２８は、混練室２５とリザーバ２ｃとを連通し、混練室２５内で混練されたグラウトスラリーをリザーバ２ｃに吐出するためのものである。また、ミキサスクリュー２６は、ホッパー２ａのホッパースクリュー２２と一体形成されており（或いは、連結固定されている）、ホッパースクリュー２２とともに、モータ２３によって回転駆動される。

ミキサスクリュー２６の回転数は、３００ｒｐｍ以上とするが、４００ｒｐｍが好ましく、５００ｒｐｍ以上がより好ましく、６００ｒｐｍ以上が更に好ましい。このように、ミキサスクリュー２６の回転数が３００ｒｐｍ以上と高いため、グラウトスラリーに対する混練がより十分に行われる。ここで、このミキサスクリュー２６の回転数は、操作者が後述の操作盤２ｆを操作することにより、所望の値に設定することが可能である。

リザーバ２ｃは、吐出部２８を介して混練装置２ｂから吐出された混練物（グラウトスラリー）を一旦収容するためのものである。このようにグラウトスラリーがリザーバ２ｃにて一旦収容されるので、スネークポンプ２ｄによってリザーバ２ｃから所望とする割合（吐出量）でグラウトスラリーを外部に吐出可能となる。

リザーバ２ｃは、本体内上部に広口の拡開部２９が形成され、さらに、本体内下部にはスターラースクリュー３０と移送スクリュー３１とが略水平に設けられている。スターラースクリュー３０と移送スクリュー３１とは何れも、リザーバ２ｃの本体内下部において、互いに対向する二つの側壁のほぼ一方から他方に至る長さを有する。そして、スターラースクリュー３０はモータ３２によって回転駆動され、移送スクリュー３１はモータ３３によって回転駆動される。モータ３３による回転駆動力は、動力伝達ベルト３４を介して移送スクリュー３１側に伝達される。ここで、モータ３２，３３は油圧式又は電動式のものが用いられる。

リザーバ２ｃの下部側壁には隣接するスネークポンプ２ｄに連通する開口部が形成されている。この開口部を介して、リザーバ２ｃ内の移送スクリュー３１と、スネークポンプ２ｄ内の図示しないスクリューとが一体的に連結（形成）されている。このため、スネークポンプ２ｄ内のスクリューは、移送スクリュー３１の回転に伴って回転する。このようにスネークポンプ２ｄ内のスクリューが回転することによってリザーバ２ｃ内のグラウトスラリーが移送パイプ２ｅを介して外部に吐出される。

操作盤２ｆは、ホッパー２ａ、混練装置２ｂ及びリザーバ２ｃの各々に設置されたホッパースクリュー２２、ミキサスクリュー２６、スターラースクリュー３０及び移送スクリュー３１の各回転駆動を作業者が操作するための各種操作レバーや各種操作スイッチ等を有する。さらに、必要に応じて操作盤２ｆは、水を移送する移送パイプ６ｂと連結して、給水口２７へ供給する水の供給量を調節する水調整バルブと水量メータを有する。

上記のような構成のグラウトスラリー生成装置では、ホッパー２ａに投入されたグラウト組成物が、ホッパースクリュー２２の回転により混練装置２ｂに移送される。そして、混練装置２ｂでは、ミキサスクリュー２６の回転により、ホッパー２ａから移送されたグラウト組成物が給水口２７を介して供給された水と混練され、所望の性状を有するグラウトスラリーが生成される。混練装置２ｂによって生成されたグラウトスラリーは、吐出部２８を介してリザーバ２ｃに吐出され、ここで、スターラースクリュー３０の転により攪拌されながら一旦収容される。攪拌されたグラウトスラリーは、移送スクリュー３１の回転によってスネークポンプ２ｄに移送され、さらに、スネークポンプ２ｄから移送パイプ２ｅを介して外部に吐出される。

グラウトスラリー生成装置は、必要に応じてグラウト組成物供給装置を備えることができる。そして、ホッパー２ａに粉体原料を連続して自動供給できる装置であれば、市販の装置を組み合わせて用いることができる。

グラウト組成物供給装置の一例として図２及び図３に示すように、グラウト組成物をミキサポンプに自動供給するためのものであり、グラウト組成物を収容するグラウト組成物タンク５ａと、このグラウト組成物タンク５ａ内のグラウト組成物をホッパー２ａ側に移送するためのスクリューコンベア５ｂ、５ｃとを有する。グラウト組成物タンク５ａの本体底面に、スクリューコンベア５ｃが配置され、グラウト組成物をスクリューコンベア５ｂ側に放出するための放出口が形成され、粉体原料タンク５ａの本体上部には粉体原料の補充供給を受けるための開口部５３が形成されている。

スクリューコンベア５ｂは、粉体原料タンク５ａ内のグラウト組成物をホッパー２ａ側に移送するためのものであり、一端がグラウト組成物タンク５ａの本体底面に配置されたスクリューコンベア５ｃの放出口に位置し、他端にはグラウト組成物を放出するための放出口５２が形成されている。そして、この放出口５２はホッパー２ａの投入口２１付近に位置している。このスクリューコンベア５ｂでは、粉体原料タンク５ａの放出口から放出された粉体原料が放出口５２まで移送され、そして、この放出口５２からホッパー２ａに放出される。

グラウトスラリー生成装置は、必要に応じて水供給装置を備えることができる。そして、給水口２７と連結して水を供給できる装置であれば、市販の装置を組み合わせて用いることができる。

図２は、車輌に搭載したグラウトスラリー生成装置を模式的に示す背面図であり、図３は、車輌に搭載したグラウトスラリー生成装置を模式的に示す側面図である。

グラウトスラリー生成装置は、必要に応じてトラック等の車輌７１に搭載することができる。例えば、図２及び図３に示すように、車輌７１の荷台部分に、グラウト組成物供給装置及び水供給装置を備えるグラウトスラリー生成装置を配置することができる。

水供給装置の一例として図２及び図３に示すように、水供給装置は、水を収容する水タンク６ａと、この水タンク６ａに収容された水を混練装置２ｂに移送するための移送パイプ６ｂと、水タンク６ａに収容されている水を汲み上げる水供給ポンプ６ｃと、混練装置２ｂ内に供給する水の供給量を調整する水調整バルブと、流量メータとを有する。水の調整は、操作者が、流量メータを目視で確認しながら水調整バルブをバルブ操作することによって行う。流量メータ及び水調整バルブは、操作盤２ｆの近辺に配置されるが、特に、操作しやすく、そして見やすい場所に配置されるのが好ましい。例えば、操作盤２ｆと、水を移送する移送パイプ６ｂとを連結して、給水口２７へ供給する水の供給量を調節する水調整バルブと水量メータを操作盤２ｆに組み込むことも可能である。

このようなグラウトスラリー生成装置を用いることで、グラウトスラリーを連続して生成することができ、施工現場での大量打設がより可能となり、工期を短縮することができる。

＜グラウト組成物＞
次に、本実施形態に係るグラウト組成物の一例を説明する。本実施形態のグラウト組成物は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を有し、該流動化剤は側鎖長さの異なる２種のポリカルボン酸系流動化剤を併用されてなり、その含有割合が特定の関係を満たすグラウト組成物である。

ポルトランドセメントとして、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメントから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。

細骨材として、珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂等の砂類からから選ばれる少なくとも一種を用いることができる。細骨材は、１５０μｍ以上１２００μｍ未満の範囲の粒径を有することが好ましい。

細骨材は、具体的には、粒子径１５０μｍ未満の粒子及び粒子径１２００μｍ以上の粒子を含まず、下記粒子径を有する粒子を含むことが好ましい。すなわち、細骨材は、粒子径８５０μｍ以上１２００μｍ未満の粒子を０質量％超２０質量％以下、粒子径６００μｍ以上８５０μｍ未満の粒子を２５〜４５質量％、粒子径４２５μｍ以上６００μｍ未満を３５〜５５質量％、粒子径３００μｍ以上４２５μｍ未満の粒子を５〜２５質量％、粒子径２１２μｍ以上３００μｍ未満の粒子を０質量％超５質量％以下、粒子径１５０μｍ以上２１２μｍ未満の粒子を０〜５質量％の割合でそれぞれ含むことがより好ましい。

細骨材は、粒子径８５０μｍ以上１２００μｍ未満の粒子を５〜１５質量％、粒子径６００μｍ以上８５０μｍ未満の粒子を２０〜４０質量％、粒子径４２５μｍ以上６００μｍ未満を４０〜５０質量％、粒子径３００μｍ以上４２５μｍ未満の粒子を１０〜２０質量％、粒子径２１２μｍ以上３００μｍ未満の粒子を０質量％超３質量％以下、粒子径１５０μｍ以上２１２μｍ未満の粒子を０〜３質量％の割合でそれぞれ含むことが更に好ましい。

本実施形態のグラウト組成物は、粒子径が上述の範囲にある細骨材を含むことによって、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性が得られ、ポンプ圧送性及び施工箇所への充填性をより一層向上することができると共に、優れた水中不分離性をバランスよく両立できる。そして、水中及び気中での圧縮強度が高く、優れた水中気中強度比をより確実に達成する硬化体を得ることができる。

細骨材の粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１：２００６に規定される呼び寸法の異なる数個の篩いを用いて測定することができる。また、本明細書において、「粒子径が８５０μｍ以上１２００μｍ未満である粒子の質量割合」とは、篩目１２００μｍの篩いを用いたときに篩目１２００μｍの篩いを通過し、かつ、篩目８５０μｍの篩を用いたときに篩目８５０μｍの篩上に残る粒子の細骨材全体に対する質量割合をいう。

本実施形態のグラウト組成物における細骨材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜１２０質量部であり、より好ましくは６０〜１００質量部であり、更に好ましくは７０〜９０質量部であり、特に好ましくは７５〜８５質量部である。

細骨材の含有量を上述の範囲とすることによって、グラウト組成物は、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性をより一層バランスよく両立できると共に、ポンプ圧送性及び施工箇所への充填性をより一層向上することができ、水中及び気中での圧縮強度がより一層高く、優れた水中気中強度比を示す硬化体を得ることができる。

増粘剤としては、セルロース系増粘剤を用いることが好ましい。セルロース系増粘剤は特に限定されないが、水中不分離性能を有するセルロース系増粘剤がより好ましい。このようなセルロース系増粘剤を用いることにより、グラウト組成物の流動性及び流動保持性をより向上し、かつ、水中不分離性をもより向上することができる。そして、水中及び気中での圧縮強度が高く、優れた水中気中強度比をより確実に達成する硬化体を作製することができる。

セルロース系増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、グリオキザール付加ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシルエチルセルロース等の水溶性セルロース誘導体を含む増粘剤を挙げることができ、特に、水中不分離性能を有するヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤を用いることが好ましい。

グラウト組成物は、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性をバランスよく両立し、優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有する観点から、増粘剤は、２０℃における２質量％水溶液の粘度が、好ましくは３００００〜６００００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは３５０００〜５５０００ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは３８０００〜５２０００ｍＰａ・ｓであり、特に好ましくは４００００〜５００００ｍＰａ・ｓである。

なお、増粘剤の粘度は、増粘剤の２質量％水溶液を、Ｂ型粘度計（東機産業社製デジタル粘度計 ＤＶＬ−Ｂ形）を用い、回転速度６ｒｐｍ、ロータＮｏ．４、２０℃の条件で測定した値である。

本実施形態のグラウト組成物における増粘剤の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して０．０５〜０．６５質量部であることが好ましく、０．１５〜０．５５質量部であることがより好ましく、０．２５〜０．４５質量部であることが更に好ましく、０．３０〜０．４０質量部であることが特に好ましい。

増粘剤の含有量を上述の範囲にすることによって、グラウト組成物は、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性をより一層バランスよく両立できると共に、ポンプ圧送性及び施工箇所への充填性をより一層向上することができ、水中及び気中での圧縮強度がより一層高く、優れた水中気中強度比を示す硬化体を得ることができる。

流動化剤としては、グラウト組成物を水と混合してグラウトスラリーを作製する際の水の配合量を低減し、優れた流動性を示し、硬化後の水中及び気中における優れた圧縮強度を得るために、ポリカルボン酸系流動化剤を用いる。また、グラウトスラリーの混練直後の流動性及び長期（例えば、２０〜６０分経過後）の流動性（流動保持性）が温度の影響を受けにくく、より向上するために、初期の流動性に優れる側鎖長さ５０ｎｍ超である流動化剤（以下、「流動化剤ａ」という。）と、長期の流動性に優れる側鎖長さ５０ｎｍ以下である流動化剤（以下、「流動化剤ｂ」という。）と、を併用する。

流動化剤ａは、側鎖にエステル結合を有しないポリマーを含むことが好ましく、少なくとも下記式（Ａ２）で表される構造単位を有するポリマーを含むことがより好ましく、下記式（Ａ２）及び（Ｂ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことが更に好ましい。式（Ａ２）中、Ｒは水素原子又はポリオキシエチレン基を示し、ポリオキシエチレン基であることが特に好ましい。すなわち、流動化剤ａは、ポリオキシエチレン鎖（ＰＯＥ：−（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎ−）を側鎖として有するポリマーを含むことが好ましい。

ポリオキシエチレン鎖の単位構造であるオキシエチレン基の繰り返し数ｎは、５０〜２００であることが好ましく、８０〜１９０であることがより好ましく、１２０〜１８０であることが更に好ましく、具体的には１６０であるとよい。

流動化剤ａを構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置を用いて測定されるナトリウムの含有量が、好ましくは２０００μｇ／ｇ超３５００μｇ／ｇ以下、より好ましくは２２００〜３３００μｇ／ｇ、更に好ましくは２４００〜３０００μｇ／ｇ、特に好ましくは２６００〜２８００μｇ／ｇであり、具体的には２７００μｇ／ｇであるとよい。

流動化剤ｂは、側鎖にエステル結合を有するポリマーを含むことが好ましく、少なくとも下記式（Ｃ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことがより好ましく、下記式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される構造単位を有するポリマーを含むことが更に好ましい。すなわち、流動化剤ｂは、ポリオキシエチレン鎖（ＰＯＥ：−（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｍ−）の側鎖をエステル結合で有するポリマーを含むことが好ましい。

ポリオキシエチレン鎖の単位構造であるオキシエチレン基の繰り返し数ｍは、３０〜５０であることが好ましく、３５〜４８であることがより好ましく、４０〜４５であることが更に好ましく、具体的には４２であるとよい。

流動化剤ｂのポリカルボン酸系流動化剤を構成するポリマーの、式（Ａ）で表される構造単位の数と、式（Ｃ）で表される構造単位の数との割合は、好ましくは９：１〜５：５、より好ましくは８：２〜６：４、更に好ましくは７．５：２．５〜６．５：３．５、特に好ましくは７．２：２．８〜６．８：３．２であり、具体的には、７：３であるとよい。

流動化剤ｂを構成するポリマーは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置により誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置を用いて測定されるナトリウムの含有量が、好ましくは３０００〜２００００μｇ／ｇ、より好ましくは５０００〜１５０００μｇ／ｇ、更に好ましくは７５００〜１２５００μｇ／ｇ、特に好ましくは８５００〜１１０００μｇ／ｇであり、具体的には９９００μｇ／ｇであるとよい。

本実施形態のグラウト組成物における流動化剤の総量（１００質量％）を基準とする流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合は１０：９０〜９０：１０であり、好ましくは２０：８０〜８０：２０であり、より好ましくは３０：７０〜７０：３０であり、更に好ましくは４０：６０〜６０：４０であり、特に好ましくは４５：５５〜５５：４５である。

流動化剤中の流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合を、上述の範囲にすることによって、グラウト組成物の初期の流動性及び長期の流動性（流動保持性）が温度の影響を受けにくく、より一層良好にすることができる。

本実施形態のグラウト組成物における流動化剤の総量の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して０．０５〜０．６５質量部であることが好ましく、０．１５〜０．５５質量部であることがより好ましく、０．２５〜０．４５質量部であることが更に好ましく、０．３０〜０．４０質量部であることが特に好ましい。

流動化剤の総量の含有量を上述の範囲にすることによって、グラウト組成物は、温度の影響を受けにくい優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立できることから、該グラウト組成物から調製されるグラウトスラリーは温度の影響を受けにくく極めて優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有するものとなり、水中及び気中において優れた圧縮強度を有するグラウト硬化体を形成することができる。したがって、グラウトスラリーを施工後、十分に高い強度を有するコンクリート構造体を得ることができる。また、グラウトスラリーを連続して生成することで、施工現場にて大量打設が可能となるため、工期を短縮することができる。

本実施形態のグラウト組成物は、無機系膨張材を更に含むことができる。無機系膨張材としては、生石灰−石膏系膨張材、石膏系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材等を用いることができる。このうち、硬化体の水中及び気中における圧縮強度をより向上する観点から、生石灰−石膏系膨張材を含むことが好ましい。

無機系膨張材の含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、好ましくは１〜１０質量部であり、より好ましくは２〜８質量部であり、更に好ましくは３〜７質量部であり、特に好ましくは４〜６質量部である。

無機系膨張材の含有量を上述の範囲に調整することによって、一層適正な膨張性が発現され、グラウト硬化体の過度な収縮を抑制することができると共に、過剰な膨張作用に起因するクラックの発生を十分に抑制することができる。

＜グラウトスラリー＞
本実施形態のグラウトスラリーは、上述のグラウト組成物と水とを配合し、混練することによって調製することができる。該グラウトスラリーの好適な実施形態を以下に説明する。

本実施形態のグラウトスラリーは、水中不分離グラウトスラリーとして好適に用いることができる。グラウトスラリーを調製する際に、水の配合量を適宜変更することによって、グラウトスラリーのフロー値、６０分後のフロー値及び懸濁物質量を調整することができる。ここで、フロー値及び６０分後のフロー値とは、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（１）スランプフロー」に記載の試験方法に準拠して混練直後に測定されるフロー値（単位：ｍｍ）及び混練６０分後に測定されるフロー値（単位：ｍｍ）である。ただし、本実施形態では、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載されたフローコーンを用いて、測定している。漏斗流下値とは、ＪＳＣＥ−Ｆ ５１２−２００７「高流動コンクリートの漏斗を用いた流下試験方法」に記載の試験方法に準拠して混練直後に測定される漏斗流下値（単位：秒）である。ただし、本実施形態では、図４に示すＶ漏斗を用いて、測定している。また、懸濁物質量とは、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、付属書２：水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法」に記載の試験方法に準拠して測定される値（単位：ｍｇ／Ｌ）である。

水の配合量は、グラウト組成物１００質量部に対し、好ましくは２０〜２８質量部であり、より好ましくは２１〜２７質量部であり、更に好ましくは２１．５〜２６．５質量部であり、特に好ましくは２２〜２６質量部である。

本実施形態のグラウトスラリーのフロー値は、好ましくは２１０〜２９０ｍｍであり、より好ましくは２２０〜２８０ｍｍであり、更に好ましくは２２５〜２７５ｍｍであり、特に好ましくは２３０〜２７０ｍｍである。

フロー値を上述の範囲とすることによって、一層優れた流動性を有するグラウトスラリーを得ることができる。

本実施形態のグラウトスラリーの６０分後のフロー値は、好ましくは２００〜２６０ｍｍであり、より好ましくは２０５〜２５０ｍｍであり、更に好ましくは２０８〜２４５ｍｍであり、特に好ましくは２１０〜２４０ｍｍである。

６０分後のフロー値を上述の範囲とすることによって、一層優れた流動保持性を有するグラウトスラリーとすることができる。

本実施形態のグラウトスラリーのフロー値において、５℃、２０℃及び３０℃におけるフロー値の最大値と最小値との差（フロー差）は、それぞれ、５０ｍｍ以下が好ましく、４０ｍｍ以下がより好ましく、３０ｍｍ以下が更に好ましい。

本実施形態のグラウトスラリーの６０分後のフロー値において、５℃、２０℃及び３０℃におけるフロー値の最大値と最小値との差（フロー差）は、それぞれ、６０ｍｍ以下が好ましく、５０ｍｍ以下がより好ましく、４５ｍｍ以下が更に好ましい。

フロー差を上述の範囲とすることによって、温度の影響を受けにくいより一層優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立できると共に、ポンプ圧送性及び施工箇所への充填性をより一層向上することができるグラウトスラリーを得ることができる。

グラウトスラリーの漏斗流下値は、好ましくは２５秒以下であり、より好ましくは２４秒以下であり、更に好ましくは２３秒以下であり、特に好ましくは２２秒以下である。

漏斗流下値を上述の範囲とすることによって、温度の影響を受けにくいより一層優れた流動性及び流動保持性と、水中不分離性とをバランスよく両立できると共に、ポンプ圧送性及び施工箇所への充填性をより一層向上することができるグラウトスラリーを得ることができる。

本実施形態のグラウトスラリーの懸濁物質量は、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは８０ｍｇ／Ｌ以下であり、更に好ましくは６０ｍｇ／Ｌ以下であり、特に好ましくは５０ｍｇ／Ｌ（リットル）以下である。

懸濁物質量を上述の範囲とすることによって、一層優れた水中不分離性を有するグラウトスラリーを得ることができる。

＜グラウト硬化体＞
本実施形態のグラウト硬化体は、上述のグラウトスラリーを硬化させることによって得ることができる。該グラウト硬化体の好適な実施形態を以下に説明する。

本実施形態のグラウト硬化体は、水中不分離グラウト硬化体として好適に用いることができる。すなわち、上述のグラウトスラリーが硬化して形成される本実施形態のグラウト硬化体は、水中及び気中での圧縮強度が十分に高く、優れた水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度）を兼ね備える。

ここで、圧縮強度（水中及び気中）は、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（６）圧縮強度」に準拠して測定される値である。ただし、本実施形態では供試体（グラウト硬化体）として、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を用いて、所定の材齢にて測定している。また、水中気中強度比は、水中ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．７（７） 水中気中強度比」に準拠して算出される値である。

本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日の圧縮強度（水中）は、好ましくは１５．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは２０．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、更に好ましくは３０．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、特に好ましくは４０．０Ｎ／ｍｍ^２以上である。

本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日の圧縮強度（気中）は、好ましくは１９．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは２５．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、更に好ましくは３８．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、特に好ましくは５０．０Ｎ／ｍｍ^２以上である。

本実施形態のグラウト硬化体の材齢２８日の圧縮強度（水中）は、好ましくは２５．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは３５．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、更に好ましくは４０．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、特に好ましくは４４．０Ｎ／ｍｍ^２以上である。

本実施形態のグラウト硬化体の材齢２８日の圧縮強度（気中）は、好ましくは３２．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、より好ましくは４４．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、更に好ましくは５０．０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、特に好ましくは５５．０Ｎ／ｍｍ^２以上である。

本実施形態のグラウト硬化体の材齢７日及び材齢２８日での水中気中強度比（水中での圧縮強度／気中での圧縮強度×１００）は、好ましくは８０％以上であり、より好ましくは８２％以上であり、更に好ましくは８４％以上であり、特に好ましくは８５％以上である。

水中及び気中での圧縮強度及び水中気中強度比が上述の範囲であることによって、グラウト硬化体は、施工箇所が水中環境下においても優れた強度特性を有する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［使用原料］
以下（１）〜（５）に示す原材料を準備した。
（１）ポルトランドセメント
・早強ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製、ブレーン比表面積＝４５００ｃｍ２／ｇ）
（２）細骨材
・珪砂：表１に示す粒子径の分布を有する。

（３）増粘剤
・ヒドロキシプロピルメチルセルロース系増粘剤（信越化学社製、粘度４３６００ｍＰａ・ｓ）
（４）流動化剤
・流動化剤ａ（ＢＡＳＦ社製、側鎖長さ：７６ｎｍ、式（Ａ２）及び（Ｂ）で表される構造単位を有し、オキシエチレン基の繰り返し単位数ｎ：１６０、Ｎａ量：２７００μｇ／ｇ）
・流動化剤ｂ（ＢＡＳＦ社製、側鎖長さ：３５ｎｍ、式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される構造単位を有し、オキシエチレン基の繰り返し単位数ｍ：４２、Ｎａ量：９９００μｇ／ｇ）
（５）無機系膨張材
・生石灰−石膏系膨張材（太平洋マテリアル社製）

［グラウト組成物の調製］
上述の（１）ポルトランドセメント、（２）細骨材、（３）増粘剤、（４）流動化剤及び（５）無機系膨張材を表２に示す割合（質量部）で配合し、各実施例及び各比較例のグラウト組成物を調製した。

［グラウトスラリーの調製］
実施例及び比較例で得られた各グラウト組成物２ｋｇに対して、水４６０ｇ（グラウト組成物１００質量部に対して、水２３質量部）を配合して混練し、各実施例及び各比較例のグラウトスラリーを調製した。混練は、各恒温室（５、２０、３０℃）、相対湿度６５％の条件下でケミスターラーを用いて、回転数７００ｒｐｍで２分間行った。

［グラウトスラリーの評価方法］
［グラウトスラリー評価］
調製した実施例及び各比較例のグラウトスラリーのフロー値、フロー差、漏斗流下値及び懸濁物質量を以下の方法により測定した。測定結果を表３に示す。ここで、表３中の「−」は、未測定を表している。

（１）フロー値
ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（１）スランプフロー」に記載の試験方法に準拠してフロー値を測定した。フローコーンは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に記載のものを使用し、混練直後のグラウトスラリーをフローコーンに充填し、直ぐにフローコーンを引き上げてから５分経過した時点で、フロー値を測定した。また、当該グラウトスラリーを６０分間静置した後に上記手順を繰り返し、６０分後のフロー値を測定した。フロー値を流動性（初期の流動性）の指標とし、６０分後のフロー値を流動保持性（長期の流動性）の指標とした。また、混練直後のフロー値及び６０分後のフロー値を施工箇所での充填性の指標とした。
（２）フロー差
上述の試験方法で得られたフロー値及び６０分後のフロー値について、５℃、２０℃及び３０℃におけるフロー値の最大値と最小値との差をフロー差とし、使用温度の違いによる流動性及び流動保持性への影響度、すなわち施工性の指標とした。

（３）漏斗流下値
図４に示すＶ漏斗を使用し、ＪＳＣＥ−Ｆ ５１２−２００７「高流動コンクリートの漏斗を用いた流下試験方法」に記載の試験方法に準拠して、漏斗流下値を測定した。また、漏斗流下値をポンプ圧送性及び施工箇所での充填性の指標とした。

（４）懸濁物質量
ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、付属書２：水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法」に記載の試験方法に準拠して懸濁物質量を測定した。懸濁物質量を水中不分離性の指標とした。

［グラウト硬化体の評価］
（３）圧縮強度
実施例１で２０℃恒温室にて調製したグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体の水中及び気中での圧縮強度を、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「２．コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．６（６）圧縮強度」に記載の試験方法に準拠して測定した。ただし、供試体（グラウト硬化体）として、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を用いて、７日及び２８日の各材齢にて測定した。測定結果を表４に示す。

（４）水中気中強度比
実施例１で２０℃恒温室にて調製したグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体の水中気中強度比を、ＪＳＣＥ−Ｄ １０４−２００７「２．コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格、６．１．７（７） 水中気中強度比」に記載の試験方法に準拠して算出した。結果を表４に示す。

表３に示すように、実施例１のグラウトスラリーは、温度の影響を受けにくい良好な流動性及び流動保持性を示し、側鎖長さの異なる２種のポリカルボン酸系流動化剤を特定の含有割合で用いるグラウト組成物はポンプ圧送性や施工箇所への良好な充填性を有することが確認された。また、実施例１のグラウトスラリーの懸濁物質量の測定結果から、グラウト組成物が良好な水中不分離性を有することが確認された。

実施例１におけるグラウトスラリーの漏斗流下値の測定結果から、実施例のグラウト組成物が優れたポンプ圧送性及び施工箇所への充填性を有することが確認された。よって、本発明のグラウト組成物の施工方法により、グラウトスラリー生成装置を用いてグラウトスラリーを生成し、施工箇所に大量打設することが可能とある。

また、表４に示すように、実施例１のグラウトスラリーを用いて作製したグラウト硬化体（実施例２）は、水中及び気中において良好な圧縮強度及び水中気中強度比を有していた。

以上のことから、側鎖長さの異なる２種のポリカルボン酸系流動化剤を特定の含有割合で併用するグラウト組成物は、温度の影響を受けにくい優れた流動性、流動保持性、ポンプ圧送性、施工箇所への充填性及び水中不分離性を有し、これを用いた施工方法により、水中及び気中において優れた圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。特に本発明の施工方法により、グラウトスラリーの大量打設が可能である。

２ａ…ホッパー、２ｂ…混練装置、２ｃ…リザーバ、２ｄ…スネークポンプ、２ｅ…移送パイプ、２ｆ…操作盤、２１…投入口、２２…ホッパースクリュー、２３…モーター、２４…動力伝達ベルト、２５…混練室、２６…混練スクリュー、２７…給水口、２８…吐出口、２９…拡開部、３０…スターラースクリュー、３１…移送スクリュー、３２，３３…モーター、３４…動力伝達ベルト、５ａ…グラウト組成物タンク、５ｂ，５ｃ…スクリューコンベア、５１…グラウト組成物、５２…放出口、５３…開口部、６ａ…水タンク、６ｂ…移送パイプ、６ｃ…水ポンプ、７１…車輌。

Claims (7)

1. グラウトスラリー生成装置を用いて、グラウト組成物及び水を連続して混練し、グラウトスラリーを生成する工程と、前記グラウトスラリーを施工現場で施工する工程と、を有するグラウト組成物の施工方法であって、
   前記グラウト組成物は、ポルトランドセメント、細骨材、増粘剤及び流動化剤を含み、
   前記流動化剤が、側鎖長さ５０ｎｍ超であるポリカルボン酸系流動化剤（流動化剤ａ）と側鎖長さ５０ｎｍ以下であるポリカルボン酸系流動化剤（流動化剤ｂ）の２種を併用してなり、
   前記流動化剤の総量（１００質量％）を基準とする流動化剤ａ及び流動化剤ｂの含有割合は１０：９０〜９０：１０である、施工方法。
2. 前記増粘剤は、セルロース系増粘剤であり、２０℃における前記増粘剤の２質量％水溶液の粘度が、３００００〜６００００ｍＰａ・ｓである、請求項１に記載の施工方法。
3. 前記細骨材の粒子径が、１５０μｍ以上１２００μｍ未満である、請求項１又は請求項２に記載の施工方法。
4. 前記グラウトスラリー生成装置は、
   軸部材の外周面に複数の羽根が形成され、前記軸部材が回転することにより、前記グラウト組成物及び前記水を混練しながら前記軸部材の基端側から終端側に向けてグラウトスラリーを移送する混練スクリューが設けられた混練装置と、
   前記混練装置に前記グラウト組成物を移送するためのホッパースクリューを有するホッパーと、
   前記混練装置から吐出された前記グラウトスラリーを収容するためのリザーバと、
   前記リザーバ内のグラウトスラリーを外部へ吐出するためのスネークポンプと、
   前記スネークポンプから吐出されたグラウトスラリーを移送するための移送パイプと、を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の施工方法。
5. 前記グラウトスラリー生成装置が、前記グラウト組成物を前記ホッパーに供給するグラウト組成物供給装置を更に備える、請求項４に記載の施工方法。
6. 前記グラウトスラリー生成装置が、前記水を前記混練装置に供給する水供給装置を更に備える、請求項４又は５に記載の施工方法。
7. 前記グラウトスラリー生成装置が、車輌に搭載されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載の施工方法。

Images