JP2014108911A - 高炉スラグ含有セメントスラリー組成物及びこれを用いたソイルセメントスラリーの調製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結合材として特定の高炉スラグ微粉末、ポルトランドセメント及び石膏の3成分を特定割合で含有して成る高炉スラグ組成物を用い、また添加剤の少なくとも一部として特定の2成分を特定割合で含有して成る流動化剤を高炉スラグ組成物100質量部当たり0.1〜5質量部の割合で用いて、更に水/結合材の質量比を100〜250%に調製した高炉スラグ含有セメントスラリー組成物を用いた。
【選択図】なし
Description
構成単位M:分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンから形成された構成単位及び分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレンから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
・A成分としての水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成
無水マレイン酸98g及びα−アリル−ω−メチル−ポリ(n=33)オキシエチレン1512gを反応容器に仕込み、徐々に加温して攪拌しながら均一に溶解した後、反応容器内の雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴にて83℃に保ち、過酸化ベンゾイル2gを投入してラジカル重合反応を開始した。更に過酸化ベンゾイル3gを分割投入し、ラジカル重合反応を4時間継続して反応させた。得られた共重合体に水を加えて加水分解し、水溶性ビニル共重合体(a−1)の40%水溶液を得た。この水溶性ビニル共重合体(a−1)を分析したところ、マレイン酸から形成された構成単位/α−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレン(n=33)から形成された構成単位=50/50(モル比)の割合で有する質量平均分子量42000(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=30)オキシエチレン1370g(1.0モル)、マレイン酸116g(1.0モル)及び水1760gを反応容器に仕込み、撹拌しながら均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴にて60℃に保ち、過硫酸ナトリウムの20%水溶液8gを加えてラジカル重合反応を開始した。更に過硫酸ナトリウムの20%水溶液5gを加え、ラジカル重合反応を5時間継続して反応を完結し、水溶性ビニル共重合体を得た後、48%水酸化ナトリウム水溶液167g(2.0モル)を加えて中和し、水を390g加えて水溶性ビニル共重合体(a−3)の40%水溶液を得た。水溶性ビニル共重合体(a−3)を分析したところ、マレイン酸ナトリウムから形成された構成単位/α−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレン(n=30)から形成された構成単位=50/50(モル比)の割合で有する質量平均分子量51600(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
水溶性ビニル共重合体(a−1)の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体(a−2)、(ar−1)、(ar−2)及び(ar−5)を合成した。
水溶性ビニル共重合体(a−3)の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体(ar−3)及び(ar−4)を合成した。以上で合成したA成分としての水溶性ビニル共重合体の内容を表1にまとめて示した。
質量平均分子量:GPC法、プルラン換算
L−1:マレイン酸から形成された構成単位
L−2:マレイン酸ナトリウムから形成された構成単位
M−1:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=33)オキシエチレンから形成された構成単位
M−2:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=68)オキシエチレンから形成された構成単位
M−3:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=30)オキシエチレンから形成された構成単位
M−4:α−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリ(n=105)オキシエチレンから形成された構成単位
M−5:α−アリル−ω−メチル−ポリ(n=9)オキシエチレンから形成された構成単位
A成分として表1に記載の水溶性ビニル共重合体(a−1)の40%水溶液を225部、B成分としてグルコン酸ナトリウム(試薬一級)を10部及び水15部をガラス容器に投入して撹拌混合し、水溶性ビニル共重合体(a−1)を90質量%及びグルコン酸ナトリウムを10質量%(合計100質量%)の割合で含有する流動化剤(d−1)の40%水溶液を調製した。
流動化剤(d−1)の調製と同様にして、流動化剤(d−2)〜(d−8)の水溶液及び流動化剤(dr−1)〜(dr−11)の水溶液を調製した。調製した各流動化剤の内容を表2にまとめて示した。
a−1〜a−3,ar−1〜ar−5:試験区分1で合成した表1に記載の水溶性ビニル共重合体
b−1:グルコン酸ナトリウム
b−2:グルコン酸
c−1:ショ糖
*1:ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩を主成分とする分散剤
*2:ポリアクリル酸塩を主成分とする分散剤
*3:リグニンスルホン酸塩を主成分とする分散剤
表3に記載の調合条件で、高炉スラグ微粉末、ポルトランドセメント及び石膏を用いて高炉スラグ組成物(S−1)、(S−2)及び(SR−1)を調製した。
sg−1:粉末度が4100cm2/gの高炉スラグ微粉末
sg−2:粉末度が5900cm2/gの高炉スラグ微粉末
gp−1:粉末度が4150cm2/gの無水石膏
N:普通ポルトランドセメント
実施例1〜15及び比較例1〜21
表4に記載の配合条件で、ホバートミキサーに、表3に記載の高炉スラグ組成物(S−1)、ベントナイト及び練り混ぜ水(水道水)の所定量を順次投入し、また表2に記載の流動化剤の所定量を投入して練り混ぜ、表4に記載した実施例1〜15のセメントスラリー組成物(SL−1)〜(SL−15)及び比較例1〜21のセメントスラリー組成物(RSL−1)〜(RSL−21)を調製した。
S−1,S−2,SR−1:表3に記載の高炉スラグ組成物
d−1〜d−8,dr−1〜dr−11:表2に記載の流動化剤
流動化剤の使用量:高炉スラグ組成物100質量部当たりの流動化剤の質量部
*4:高炉セメントB種(密度=3.04g/cm3、ブレーン値3850cm2/g)
実施例16〜30及び比較例22〜42
・ソイルセメントスラリーの調製
表4に記載のセメントスラリー組成物を用い、材齢28日で2N/mm2以上の一軸圧縮強度が得られることを目標に想定して、土壌1m3当たりのセメントスラリー組成物の使用量(kg)を定めた。すなわち、表4に記載のセメントスラリー組成物の所定量をホバートミキサーに投入した後、表5に記載の物性値を有する混合土(地盤を掘削して得た粘性土を、珪砂と、粘性土/珪砂=3/1(質量比)の割合で混合したもの)を加えて撹拌混合し、ソイルセメントスラリーを調製した。各例で調製したソイルセメントスラリーの内容を表6にまとめて示した。また二酸化炭素の排出量の低減効果についても表6にまとめて示した。
調製した各例のソイルセメントスラリーについて、練り混ぜ直後のフロー値及び練り混ぜてから120分経過後のフロー値を次のように求め、双方からフロー残存率を計算すると共に、得られた硬化体について、一軸圧縮強度及び透水比を次のように求め、結果を表7にまとめて示した。
透水比=各例のソイルセメントスラリーから作製した試験体の透水量(g)/比較例22のソイルセメントスラリーから作製した試験体の透水量(g)
SL−1〜SL−15,RSL−1〜RSL−21:表4に記載のセメントスラリー組成物
注入量:混合土1m3当たりのセメントスラリー組成物の注入量(kg)
注入率容積:混合土1m3当たりのセメントスラリー組成物の注入割合(容積%)
結合材の含有量:混合土1m3当たりの結合材として用いた高炉スラグ組成物又は高炉セメントB種の含有量
二酸化炭素の排出量:混合土1m3当たりに用いた結合材の製造に必要なエネルギーに由来する二酸化炭素の排出量を計算から求めた値(kg/混合土1m3)
*5:流動化剤の添加量を増やしても目標のフロー値に達しなかったので測定しなかった。
Claims (6)
- 少なくとも結合材、水、ベントナイト及び添加剤を含有する高炉スラグセメントスラリー組成物であって、結合材として下記の高炉スラグ組成物を用い、また添加剤の少なくとも一部として下記の流動化剤を高炉スラグ組成物100質量部当たり0.1〜5質量部の割合で含有し、更に水/結合材の質量比を100〜250%に調製したことを特徴とする高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
高炉スラグ組成物:粉末度が3000〜8000cm2/gの高炉スラグ微粉末を55〜77質量%、ポルトランドセメントを20〜40質量%及び石膏を3〜15質量%(合計100質量%)の割合で含有して成る高炉スラグ組成物。
流動化剤:下記のA成分を65〜99質量%及び下記のB成分を1〜35質量%(合計100質量%)の割合で含有して成る流動化剤。
A成分:分子中に下記の構成単位Lを40〜60モル%及び下記の構成単位Mを60〜40モル%(合計100モル%)の割合で有する質量平均分子量2000〜80000の水溶性ビニル共重合体。
構成単位L:マレイン酸から形成された構成単位及びマレイン酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位M:分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−メチル−ポリオキシエチレンから形成された構成単位及び分子中に15〜80個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するα−アリル−ω−ヒドロキシ−ポリオキシエチレンから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上。
B成分:グルコン酸、グルコン酸アルカリ金属塩及びショ糖から選ばれる一つ又は二つ以上 - 高炉スラグ組成物が、高炉スラグ微粉末を60〜70質量%、ポルトランドセメントを20〜35質量%及び石膏を5〜12質量%(合計100質量%)の割合で含有して成るものである請求項1記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- B成分がグルコン酸ナトリウム塩である請求項1又は2記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 流動化剤がA成分を75〜97質量%及びB成分を3〜25質量%(合計100質量%)の割合で含有して成るものである請求項1〜3のいずれか一つの項記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 高炉スラグ組成物100質量部当たり、流動化剤を0.2〜3質量部の割合で含有する請求項1〜4のいずれか一つの項記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一つの項記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物を土壌1m3当たり300〜1200kgの割合で用いることを特徴とするソイルセメントスラリーの調製方法。
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