JP2015178762A

JP2015178762A - 流動化処理土

Info

Publication number: JP2015178762A
Application number: JP2015015326A
Authority: JP
Inventors: 浩一朗安野; Koichiro Yasuno; 哲平秋本; Teppei Akimoto; 裕之片山; Hiroyuki Katayama; 信也江口; Shinya Eguchi
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP6363523B2

Abstract

【課題】分離抵抗性を有しながら硬化後の強度が強くなり過ぎず、適度なフロー値を示し、かつ、大規模な専用プラントを必要としない流動化処理土を提供する。
【解決手段】本発明において流動化処理土は、１．２〜１．７キログラム毎立方メートルの分離防止剤と、３０〜１５０キログラム毎立方メートルのセメントと、９５０〜１２５０キログラム毎立方メートルの砂と、５００〜６００キログラム毎立方メートルの水とを含む。分離防止剤には、１％希釈率における粘性が１２００〜５５００ミリパスカル秒の範囲内にあるヒドロキシアルキルセルロースと、重量百分率が３〜１５％のポリエーテル系またはシリコン系の消泡剤とを含有させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、流動化処理土に関する。

建設工事における埋め戻し材や、汚染土壌の封じ込め材、盛り土工法の安定処理材として、流動化処理土が使用されている。例えば、建設現場で発生した泥土、残土、汚泥、または砂に対し、セメント系または石灰系の水硬性材料を添加して水に分散したスラリーが上述した流動化処理土として用いられる。従来の技術では、ベントナイト、モンモリロナイト、セピオライトなどの鉱物を用いる方法があり（特許文献１〜３）、また、分離防止のために消石灰、酸化アルミ、炭酸カルシウムなどの無機材料を使用する方法もある。

鉱物を用いる場合、水に浸すための大規模なプラント設備を現地に用意する必要がある。また鉱物の性能にはばらつきが多く、分離抵抗性をもたせるとフロー値が小さくなり、施工時にポンプが詰まるなどの不具合が生じ易い。また、消石灰や酸化アルミなどカルシウム系やアルミニウム系の無機材料を用いると、セメントとの混合時にカルシウムやアルミニウムなどの化学成分が海水中に漏れ出すため、生物環境に悪影響を与えることが問題となる。一方、多量のセメントを混入させたソイルセメントや水中不分離性コンクリートは、一般に２４０００キロニュートン毎平方メートル程度の強度が実現するのでコンクリート構造物に該当するが、流動化処理土としては適さない場合がある。そこで、流動化処理土にセルロースなどの増粘剤を添加することが検討されている。

特許文献４には、カルボキシアルキルセルロース類と水硬性物質とで構成されている泥土改質剤が記載されている。
特許文献５には、セメントなどの水硬性粉体物質、砂・土砂、粘土および水などを配合したソイルセメントに対し、増粘剤として非イオン性水溶性セルロースエーテルを添加、混練した水中盛土材が記載されている。

特開２００５−２４６８１４号公報特開２００１−１４０２８２号公報特開２０１２−３６６１７号公報特開２００７−１６０２５８号公報特開平６−２９８５５８号公報

流動化処理土は、ポンプによって輸送されたり狭い場所に施工されたりするため、流動性が必要となることに加えて、分離抵抗性を有し、さらに再掘削が可能なように硬化後の強度が強くなり過ぎないことが求められる。しかし、上述の特許文献４および特許文献５に記載された技術では、上述した観点から流動化処理土に適した各材料の配合率が示されていなかった。

本発明の目的の１つは、分離抵抗性を有しながら硬化後の強度が強くなり過ぎず、適度なフロー値を示し、かつ、大規模な専用プラントを必要としない流動化処理土を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る流動化処理土は、単位量が１．２キログラム毎立方メートル以上、かつ、１．７キログラム毎立方メートル以下の分離防止剤と、単位量が３０キログラム毎立方メートル以上、かつ、１５０キログラム毎立方メートル以下のセメントと、単位量が９５０キログラム毎立方メートル以上、かつ、１２５０キログラム毎立方メートル以下の砂質土または砂と、単位量が５００キログラム毎立方メートル以上、かつ、６００キログラム毎立方メートル以下の水または海水とを含み、前記分離防止剤は、１％希釈率における粘性が１２００ミリパスカル秒以上、かつ、５５００ミリパスカル秒以下の範囲内にあるヒドロキシアルキルセルロースを含むとともに、当該分離防止剤の全重量に対する重量百分率が３％以上、かつ、１５％以下の、ポリエーテル系またはシリコン系の消泡剤を含むことを特徴とする。

本発明の流動化処理土は、分離抵抗性を有しながら硬化後の強度が強くなり過ぎず、適度なフロー値を示し、かつ、大規模な専用プラントを必要としない。

本発明において流動化処理土は、分離防止剤と、セメントと、砂と、水とを含む。ここで、分離防止剤には、１％希釈率における粘性が１２００ミリパスカル秒以上、かつ、５５００ミリパスカル秒以下の範囲内にあるヒドロキシアルキルセルロースと、ポリエーテル系またはシリコン系の消泡剤とを含有させる。ここで、上述したいずれかの薬剤剤は、分離防止剤の全重量に対する重量百分率が３％以上、かつ、１５％以下になるよう配合される。なお、消泡剤には、他にもオイル系、エマルション系、トリブチル系、界面活性剤系などがあるが、コンクリート構造物に比較して硬化後の強度を弱くする必要があるため、溶出による環境影響を考慮した場合、ポリエーテル系またはシリコン系の消泡剤が望ましい。

そして、この流動化処理土に用いられる各材料の単位量は、以下のとおりである。すなわち、分離防止剤の単位量は、１．２キログラム毎立方メートル以上、かつ、１．７キログラム毎立方メートル以下である。セメントの単位量は、３０キログラム毎立方メートル以上、かつ、１５０キログラム毎立方メートル以下である。砂の単位量は、９５０キログラム毎立方メートル以上、かつ、１２５０キログラム毎立方メートル以下である。水の単位量は、５００キログラム毎立方メートル以上、かつ、６００キログラム毎立方メートル以下である。なお、上述した砂は砂質土であってもよい。また、上述した水は、真水であってもよいし、海水であってもよい。

（１）分離防止剤の添加量、および分離防止剤における消泡剤の配合率
（ａ）試料
それぞれ決められた単位量のセメント、水、砂に対し、分離防止剤の添加量と、その分離防止剤における消泡剤の配合率とをそれぞれ変えて試料１〜３２を作成し、各試料について２８日強度（キロニュートン毎平方メートル（キロパスカル））、空気量（％）、およびブリーディング率（％）を測定した。測定したこれらの結果に基づいて、流動化処理土として好適な強度およびブリーディング率を実現するために必要な分離防止剤の添加量、および分離防止剤における消泡剤の配合率の範囲を求めた。

分離防止剤にはヒドロキシアルキルセルロースとして、関東化学株式会社製のメチルセルロースを用いた。このメチルセルロースは、１％希釈率における粘性が１２００ミリパスカル秒以上、かつ、５５００ミリパスカル秒以下の範囲内にあるヒドロキシアルキルセルロースの一例である。なお、本発明のヒドロキシアルキルセルロースは、メチルセルロースに限られず、例えばヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシジエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどが適用される。
また、分離防止剤には消泡作用を実施する材料として、試料１〜１６では、信越工業株式会社製のシリコン系消泡剤Ｎｏ．３を用い、試料１７〜３２では、関東化学株式会社製のポリエーテル系消泡剤を用いた。
その他、実験上では、性能の結果に表れない分離防止剤に対して０．２％の市販の防腐剤、防錆剤をそれぞれ添加して用いた。

セメントは、高炉Ｂ種を用いた。水は真水を用いた。セメントの単位量は６０キログラム毎立方メートル、砂の単位量は１１２０キログラム毎立方メートル、水の単位量は５５０キログラム毎立方メートルとした。

（ｂ）試験方法
２８日強度は、ＪＩＳのＡ１２１６−２００９「土の一軸圧縮試験方法」に定める「一軸圧縮強さ」を材齢２８日の試料に対して行うことで測定した。

空気量は、コンクリート標準示方書［規準編］土木学会規準および関連規準（２０１０年制定）に示す水中不分離性混和剤規格ＪＳＣＥ−Ｄ１０４−２００７に準じて試験を実施した。

ブリーディング率は、ＪＳＣＥ−Ｆ５２２−２００７規格に準じて測定した。

試料は、上述した３つの測定結果により流動化処理土として使用可能なものを「可」として、使用不可能なものを「不可」として評価した。流動化処理土として使用可能と評価する条件は、２８日強度が２００キロニュートン毎平方メートル以上、かつ、６００キロニュートン毎平方メートル未満であり、空気量が４．５％未満であり、ブリーディング率が１．０％未満であることとした。なお空気量の条件（４．５％未満）はＪＳＣＥ−Ｄ１０４−２００７の空気量に準じて設定した。

（ｃ）結果
表１は、消泡剤としてシリコン系消泡剤を用いた試料１〜１６についての測定結果を示す表である。試料１、７、１２は２８日強度が２００キロニュートン毎平方メートル未満であり、空気量が４．５％を超えたため不可と評価した。試料６は、ブリーディング率が１．０％以上となったため不可と評価した。

表２は、消泡剤としてポリエーテル系消泡剤を用いた試料１７〜３２についての測定結果を示す表である。試料１７、２３、２８は２８日強度が２００キロニュートン毎平方メートル未満であり、空気量が４．５％を超えたため不可と評価した。試料２２は、ブリーディング率が１．０％以上となったため不可と評価した。

表１および表２の結果から、分離防止剤の添加量１．２キログラム毎立方メートル以上、かつ、１．８キログラム毎立方メートル以下が望ましいことがわかった。また、分離防止剤における消泡剤の配合率は、分離防止剤の全重量に対する重量百分率として３％以上、かつ、１５％以下であることが望ましいことが分かった。

（２）セメント材料の配合設計
（ａ）試料
セメントを構成する各材料の配合を変えて試料３３〜５１および試料５２〜７３を作成し、各試料についてＳＳ（suspended solids）値（ミリグラム毎リットル）、２８日強度（キロニュートン毎平方メートル）、およびフロー値（ミリメートル）を測定した。測定したこれらの結果に基づいて、流動化処理土として好適な不分離度、懸濁物質量、およびフロー値を実現するために必要なセメント材料の配合設計を求めた。なお、試料３４〜３６は、本発明に必要としない物質として、ベントナイトおよび消石灰を配合した試料である。このベントナイトには、榛名を用いた。

また、上述した試験の結果を受けて、ここでは分離防止剤における消泡剤の配合率を、分離防止剤の全重量に対する重量百分率として１５％とした。消泡剤には、上述した信越工業株式会社製のシリコン系消泡剤Ｎｏ．３を用いた。ヒドロキシアルキルセルロースには、関東化学株式会社製のメチルセルロース（試薬品）を用いた。

（ｂ）試験方法
ＳＳ値は、財団法人沿岸技術研究センターの発行となる「軽量混合処理土工法技術マニュアル」に従った方法で測定した。２８日強度は、上述のマニュアルにしたがって測定した。フロー値は、日本道路公団規格ＪＨＳ３１３−１９９９「エアモルタル及びエアミルクの試験方法」に定めるシリンダー法によって測定した。

試料は、上述した３つの測定結果により流動化処理土として使用可能なものを「可」として、使用不可能なものを「不可」として評価した。流動化処理土として使用可能と評価する条件は、ＳＳ値が１００ミリグラム毎リットル未満であり、２８日強度が２００キロニュートン毎平方メートル以上、かつ、６００キロニュートン毎平方メートル未満であり、フロー値が１４０ミリメートル以上、かつ、２２０ミリメートル未満であることとした。

（ｃ）結果
表３は、試料３３〜４１および試料５２〜５８についてのＳＳ値の測定結果と、流動化処理土としての評価を示す表である。ＳＳ値に関する評価では、試料３５が不可となった。

表４は、試料３３、４２〜４６、および試料５９〜６６についての２８日強度の測定結果と、流動化処理土としての評価を示す表である。試料４２〜４６および試料５９〜６５の２８日強度は、いずれも上述した範囲内であったため、流動化処理土としての評価は可となったが、分離防止剤を用いずにセメント量を増やした試料３３では、２８日強度が１４０００キロニュートン毎平方メートル程度となったため、流動化処理土としての評価は不可となった。また、１５０キログラム毎立方メートルを超える２００キログラム毎立方メートルにセメント量を増やした試料６６では、２８日強度が６９０キロニュートン毎平方メートルとなったため、流動化処理土としての評価は不可となった。

表５は、試料３４〜３６、４７〜５１、および試料６７〜７７についてのフロー値の測定結果と、流動化処理土としての評価を示す表である。ベントナイトや消石灰などの無機材料を用いた試料３４〜３６では、硬化後に硬くなり過ぎてフロー値が１００ミリメートル程度となったため、流動化処理土としての評価は不可となった。ベントナイトや消石灰などの無機材料を用いていない試料４７〜５１においても、分離防止剤の添加量を１．８キログラム毎立方メートルとした試料４９では、フロー値が１４０ミリメートル未満となり、施工性の低下が示唆されたため、流動化処理土としての評価は不可となった。その他の試料４７，４８，５０，５１についてのフロー値は１４０ミリメートル以上、かつ、２２０ミリメートル未満であったため、流動化処理土としての評価は可となった。
一方、試料６７〜７７については、分離防止剤の添加量を１．８キログラム毎立方メートルとした試料６７，７０，７３のうち、試料７０を除いてフロー値が１４０ミリメートル未満となったため、流動化処理土としての評価は不可となった。しかし、分離防止剤の添加量を１．７キログラム毎立方メートルとした試料７４〜７７については、いずれもフロー値が１４０ミリメートル以上、かつ、２２０ミリメートル未満であったため、流動化処理土としての評価は可となった。

Claims

単位量が１．２キログラム毎立方メートル以上、かつ、１．７キログラム毎立方メートル以下の分離防止剤と、
単位量が３０キログラム毎立方メートル以上、かつ、１５０キログラム毎立方メートル以下のセメントと、
単位量が９５０キログラム毎立方メートル以上、かつ、１２５０キログラム毎立方メートル以下の砂質土または砂と、
単位量が５００キログラム毎立方メートル以上、かつ、６００キログラム毎立方メートル以下の水または海水と
を含み、
前記分離防止剤は、１％希釈率における粘性が１２００ミリパスカル秒以上、かつ、５５００ミリパスカル秒以下の範囲内にあるヒドロキシアルキルセルロースを含むとともに、当該分離防止剤の全重量に対する重量百分率が３％以上、かつ、１５％以下の、ポリエーテル系またはシリコン系の消泡剤を含む
ことを特徴とする流動化処理土。