JP2015221730A - セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法 - Google Patents
セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015221730A JP2015221730A JP2014106131A JP2014106131A JP2015221730A JP 2015221730 A JP2015221730 A JP 2015221730A JP 2014106131 A JP2014106131 A JP 2014106131A JP 2014106131 A JP2014106131 A JP 2014106131A JP 2015221730 A JP2015221730 A JP 2015221730A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cement
- based material
- water
- space
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 150000005621 tetraalkylammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 15
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 5
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 claims description 4
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 4
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 4
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-phenylpyridine-3-carboxamide Chemical compound ClC1=NC=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VBIIFPGSPJYLRR-UHFFFAOYSA-M Stearyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C VBIIFPGSPJYLRR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000005211 alkyl trimethyl ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M cetyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002762 monocarboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- AISMNBXOJRHCIA-UHFFFAOYSA-N trimethylazanium;bromide Chemical compound Br.CN(C)C AISMNBXOJRHCIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIZBQMTZXOUFTD-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)-3h-benzimidazole-5-carboxylic acid Chemical compound N1C2=CC(C(=O)O)=CC=C2N=C1C1=CC=CO1 DIZBQMTZXOUFTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AGBXYHCHUYARJY-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C=CC1=CC=CC=C1 AGBXYHCHUYARJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QMWGSOMVXSRXQX-UHFFFAOYSA-N 3-sulfobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(S(O)(=O)=O)=C1 QMWGSOMVXSRXQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CVLHGLWXLDOELD-UHFFFAOYSA-N 4-(Propan-2-yl)benzenesulfonic acid Chemical compound CC(C)C1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 CVLHGLWXLDOELD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HWAQOZGATRIYQG-UHFFFAOYSA-N 4-sulfobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 HWAQOZGATRIYQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- RLGQACBPNDBWTB-UHFFFAOYSA-N cetyltrimethylammonium ion Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C RLGQACBPNDBWTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WRDZMZGYHVUYRU-UHFFFAOYSA-N n-[(4-methoxyphenyl)methyl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1CNC1=CC=CC=C1 WRDZMZGYHVUYRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- SZEMGTQCPRNXEG-UHFFFAOYSA-M trimethyl(octadecyl)azanium;bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C SZEMGTQCPRNXEG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
【課題】水中流動距離を長くすることができるセメント系材料、及びこれを用いたセメント系材料充填方法、並びにプレパックドコンクリート構築方法を提供する。
【解決手段】本発明のセメント系材料は、水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、増粘剤は、スルホン基を有する芳香族化合物及び／またはその塩と、テトラアルキルアンモニウム塩と、を含み、粉体の容積Vpに対する水の容積Vwの比率Vw/Vpが130〜210％であり、１ｍ３当たりに混合されるセメント重量ｃは200〜600kgであり、増粘剤の前記水に対する重量比は2.0％〜6％であることを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のセメント系材料は、水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、増粘剤は、スルホン基を有する芳香族化合物及び／またはその塩と、テトラアルキルアンモニウム塩と、を含み、粉体の容積Vpに対する水の容積Vwの比率Vw/Vpが130〜210％であり、１ｍ３当たりに混合されるセメント重量ｃは200〜600kgであり、増粘剤の前記水に対する重量比は2.0％〜6％であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法に関するものである。
従来、例えば、古くなった上水道管や下水道管、カルバートトンネル、閉山した炭鉱の洞道など、水を置換しながら空間を充填するための材料として、水中不分離性コンクリート（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）を用いることが考えられる。
水中不分離性コンクリート設計施工指針（案），コンクリートライブラリ，土木学会，１９９１年５月，６７号，p.28-29
しかしながら、上記非特許文献１には、水中不分離性コンクリートの水中流動距離は原則５ｍ以下とすべき旨が記載されており、それ以上長く水中を流動させれば材料分離が発生する可能性が高くなる。従って、水を置換しながら空間を水中不分離性コンクリートで充填するためには、水中流動距離が５ｍ以下になるように、当該空間に充填口を多く設定する必要があり、工事の手間が大きい。従って、この種の充填材料としては、水中流動距離を長くすることが望まれていた。本発明は、水中流動距離を長くすることができるセメント系材料、及びこれを用いたセメント系材料充填方法、並びにプレパックドコンクリート構築方法を提供することを目的とする。
本発明のセメント系材料は、
水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、
前記増粘剤は、スルホン基を有する芳香族化合物及び／またはその塩と、テトラアルキルアンモニウム塩と、を含み、
前記粉体の容積Vpに対する水の容積Vwの比率Vw/Vpが130〜210％であり、
１ｍ３当たりに混合されるセメント重量ｃは200〜600kgであり、
前記増粘剤の前記水に対する重量比は2.0％〜6％であることを特徴とする。
水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、
前記増粘剤は、スルホン基を有する芳香族化合物及び／またはその塩と、テトラアルキルアンモニウム塩と、を含み、
前記粉体の容積Vpに対する水の容積Vwの比率Vw/Vpが130〜210％であり、
１ｍ３当たりに混合されるセメント重量ｃは200〜600kgであり、
前記増粘剤の前記水に対する重量比は2.0％〜6％であることを特徴とする。
また、本発明のセメント系材料は、
水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、
JIS R 5201に規定されたモルタルフロー試験器において打撃回数を０打としたフロー試験によるモルタルフロー値が２７０〜４３０ｍｍであり、
JSCE D104 に規定された水中不分離性コンクリートの規格におけるｐＨが１２以下かつ懸濁物質量が５０ｍｇ／Ｌ以下であり、
粘性が１００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする。
水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、
JIS R 5201に規定されたモルタルフロー試験器において打撃回数を０打としたフロー試験によるモルタルフロー値が２７０〜４３０ｍｍであり、
JSCE D104 に規定された水中不分離性コンクリートの規格におけるｐＨが１２以下かつ懸濁物質量が５０ｍｇ／Ｌ以下であり、
粘性が１００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする。
これらの構成によれば、流動性が高く良好な水中不分離性を示し、水中流動距離を長くすることができるセメント系材料が得られる。
また、本発明のセメント系材料は、
減水剤と消泡剤とが更に混合されており、
混合される前記減水剤の重量ＳＰは前記粉体の重量Ｐに対して0.5％〜5％であり、
混合される消泡剤の重量ＤＡは、前記粉体の重量Ｐに対して0.001％〜0.1％であることとしてもよい。
減水剤と消泡剤とが更に混合されており、
混合される前記減水剤の重量ＳＰは前記粉体の重量Ｐに対して0.5％〜5％であり、
混合される消泡剤の重量ＤＡは、前記粉体の重量Ｐに対して0.001％〜0.1％であることとしてもよい。
また、粉体は、フライアッシュ、石炭灰、石粉、シリカフューム又はスラグ微粉末の少なくとも何れかを更に含むこととしてもよい。
本発明のセメント系材料充填方法は、所定の空間をセメント系材料で充填するセメント系材料充填方法において、水が貯留された空間内に上記の何れかのセメント系材料を導入し、空間内の水を置換しながらセメント系材料を空間に充填することを特徴とする。
上述の何れかのセメント系材料は、流動性が高く良好な水中不分離性を示すので、水中において材料分離せずに長距離を流動させることができる。また、このセメント系材料は流動性が高いので、比較的低い圧力で注入しても、注入口から遠い位置までセメント系材料を到達させることができる。よって、このセメント系材料充填方法によれば、上記空間に設けるべきセメント系材料の充填口を減少することができ、施工の手間を減少することができる。
また、本発明のセメント系材料充填方法では、空間内の水中におけるセメント系材料の水中流動距離が、１０〜５０ｍであるようにしてもよい。
本発明のプレパックドコンクリート構築方法は、所定の空間にプレパックドコンクリートを構築する構築方法であって、空間内に砕石を導入する砕石導入工程と、砕石が収納された空間内に上記の何れかのセメント系材料を導入し砕石の隙間に充填させるセメント系材料充填工程と、を備えたことを特徴とする。
上述の何れかのセメント系材料は、流動性が高く良好な水中不分離性を示すので、細かい砕石同士の隙間にも流入し良好に充填される。従って、この構築方法によれば砕石の中に粒が細かいものが混入してもよく、その結果、砕石の選別作業の手間を低減することができる。
本発明によれば、水中流動距離を長くすることができるセメント系材料、及びこれを用いたセメント系材料充填方法、並びにプレパックドコンクリート構築方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係るセメント系材料ついて詳細に説明する。本実施形態のセメント系材料は、水、セメント、微粉末、及び増粘剤が混合されて調製される。以下、セメントと微粉末とを合わせて「粉体」と称する。また、減水剤と消泡剤が更に混合されてもよい。なお、本実施形態のセメント系材料には、土木学会コンクリート標準示方書，日本建築学会建築工事標準仕様書，あるいは，ＪＩＳＡ ５００５（砕砂），ＪＩＳ Ａ ５０１１（スラグ細骨材），ＪＩＳ Ａ ５０２１（再生細骨材）に規定されたコンクリート用細骨材（例えば砂）は混合されない。
微粉末は、助剤として混合されるものであり、好ましくは粒径０．１ｍｍ以下のものであり、例えば、シリカフューム，フライアッシュ、石炭灰，石粉、スラグ微粉末等を用いることができる。或いは、シリカフューム，フライアッシュ、石炭灰，石粉、スラグ微粉末のうちの２種以上を混合して用いてもよい。
増粘剤としては、スルホン基を有する芳香族化合物及び／またはその塩（以下「化合物α」という）と、テトラアルキルアンモニウム塩（以下「化合物β」という）と、を含むものが用いられる。
化合物（α）としては、アルキルアリルスルホン酸、（例えば、ｐ−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、ｍ−スルホ安息香酸、ｐ−スルホ安息香酸、ｐ−フェノールスルホン酸、ｍ−キシレン−４−スルホン酸）、クメンスルホン酸、スチレンスルホン酸等、およびこれらの塩が挙げられる。これらの塩としては、Ｎａ塩であることが好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸Ｎａが好ましい。また、上記を２種以上併用してもよい。ただし、化合物（α）が重合体である場合は、重量平均分子量（例えば、ゲルーパーミエーションクロマトグラフィー法／ポリエチレンオキシド換算）は５００未満であることが好ましい。
化合物（β）としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩が好ましい。アルキルトリメチルアンモニウム塩は、炭素数１０〜２６のアルキル基を有するものが好ましい。具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、タロートリメチルアンモニウムクロライド、タロートリメチルアンモニウムブロマイド、水素化タロートリメチルアンモニウムクロライド、水素化タロートリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、これらを２種以上併用してもよい。水溶性と増粘効果の観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等が好ましい。
特に、化合物（α）がｐ−トルエンスルホン酸またはその塩であり、化合物（β）がヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩である組み合わせが好ましい。
また、増粘剤は、炭素数４〜６のジカルボン酸（Ｃ１）と、炭素数８〜１０のジカルボン酸（Ｃ２）と、モノカルボン酸（Ｄ）とを含んでもよい。この場合、ジカルボン酸（Ｃ１）とジカルボン酸（Ｃ２）の重量比が、（Ｃ１）／（Ｃ２）＝０．１〜９．５であり、且つ、ジカルボン酸（Ｃ）とモノカルボン酸（Ｄ）の重量比が、（Ｃ）／（Ｄ）＝１〜５０であることが好ましい。
上記のような増粘剤の一例として、花王株式会社製の高機能特殊増粘剤「ビスコトップ200LS-2」が挙げられる。また、上記の化合物（Ａ）を含む材料と化合物（Ｂ）を含む材料とが、本実施形態のセメント系材料の調製直前に混合されるか、或いは調製中のセメント系材料内で混合されて増粘剤を構成してもよい。この例として、使用時に２液を混合するタイプの増粘剤である、花王株式会社製の高機能特殊増粘剤「ビスコトップ200A」と「ビスコトップ200B」との組み合わせが挙げられる。
本実施形態のセメント系材料の配合は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、好ましい配合では、粉体の容積Vpに対する水の容積Vwの比率Vw/Vpが130〜210％（更に好ましくは150〜210％であり、更に好ましくは180〜200％）であり、１ｍ３当たりに混合されるセメント重量ｃは200〜600kgであり、前記増粘剤の前記水に対する重量比は2.0％〜6％（さらに好ましくは3〜4.5％）である。また、このとき，１ｍ３あたりに混合される好ましい水の重量ｗは，643〜666kg、１ｍ３あたりに混合される好ましいセメント重量ｃは250〜400kgである。
更に、セメント系材料に減水剤と消泡剤とが混合されてもよく、この場合、これらの混合割合は以下のようにすることが好ましい。すなわち、セメント系材料１ｍ３当たりに混合される減水剤の重量ＳＰは，粉体重量Ｐに対して0.5％〜5％（さらに好ましくは，1.0％〜4％）であり、消泡剤の重量ＤＡは，粉体重量Ｐに対して0.001％〜0.1％（さらに好ましくは，0.002〜0.05％）である。
以上の構成によれば、流動性が高く良好な水中不分離性を示すセメント系材料が得られる。続いて、上記セメント系材料による作用効果を確認すべく本発明者らが行った実験について説明する。
〔セメント系材料の調製〕
セメント系材料の調製に用いた使用材料を下表１に示す。
セメント系材料の調製に用いた使用材料を下表１に示す。
表２に示すように、配合を変えながら１１種のセメント系材料のサンプル（サンプル１〜１１）を調製した。
〔性状試験〕
それぞれのサンプル１〜１１について表３に示すフレッシュ性状試験と硬化性状試験とを行った。各性状の試験方法は、表４に示されている。但し、表３中の項目「モルタルフロー」の測定については、JIS R 5201に規定されたモルタルフロー試験器において、打撃回数を０打としたフロー試験によるモルタルフロー値を測定値とした。
それぞれのサンプル１〜１１について表３に示すフレッシュ性状試験と硬化性状試験とを行った。各性状の試験方法は、表４に示されている。但し、表３中の項目「モルタルフロー」の測定については、JIS R 5201に規定されたモルタルフロー試験器において、打撃回数を０打としたフロー試験によるモルタルフロー値を測定値とした。
表２及び表３に示される通り、サンプル２〜１１においては、流動性が高く良好な水中不分離性を示すセメント系材料が得られることが判明した。すなわち、サンプル２〜１１においては、JIS R 5201に規定されたモルタルフロー試験器において打撃回数を０打としたフロー試験によるモルタルフロー値が２７０〜４３０ｍｍであり、JSCE D104（土木学会基準） に規定された水中不分離性コンクリートの規格におけるｐＨが１２以下かつ懸濁物質量が５０ｍｇ／Ｌ以下であり、粘性が１００００ｍＰａ・ｓ以下である、セメント系材料が得られることが判った。一方、サンプル１については、増粘剤が多いため、粘性が高くなってしまったと考えられる。
また、上記のモルタルフロー値は370〜430ｍｍであると更に好ましい。上記のｐＨは、10以下であると更に好ましい。上記の粘性は8000ｍＰａ・ｓ以下であると更に好ましい。
また、硬化性状試験は、サンプル３〜１１から気中で製作した硬化体と水中で製作した硬化体について圧縮強度を測定した。表２及び表３に示す硬化性状試験の結果から理解される通り、サンプル３〜１１においては、水中で硬化させた場合においても、気中で硬化させた場合に対して遜色ない強度の硬化体が得られることが判った。
続いて、上記試験結果に鑑み、セメント系材料の基本配合を表５の通り決定し、基本配合のセメント系材料を調製して、次に説明する長距離水中流動実験と、埋設物充填実験とを実行した。
〔長距離水中流動実験〕
基本配合で調製したセメント系材料の水中での流動可能距離を把握することを目的として、50ｍの長距離水中流動実験を実施した。Ｕ字溝（内寸W1.0m×H1.0m×L２ｍ）を25基連結（ＰＣＵ字溝を連結）して長さ50mのＵ字溝を構築し、両端をつま板にて閉塞し、上方を上蓋で閉塞し、水を充填した。水路の片端から１ｍの位置の中央部を充填口とし打設菅（２Ｂトレミー）を設置した。トレミー管の先を底部から５０ｍｍの高さの位置とし固定した。充填設備はチューブ式ポンプ（最大流量：160Ｌ/分）（インバータ式流量可変対応）で圧送流量は、125Ｌ/分に設定した。
基本配合で調製したセメント系材料の水中での流動可能距離を把握することを目的として、50ｍの長距離水中流動実験を実施した。Ｕ字溝（内寸W1.0m×H1.0m×L２ｍ）を25基連結（ＰＣＵ字溝を連結）して長さ50mのＵ字溝を構築し、両端をつま板にて閉塞し、上方を上蓋で閉塞し、水を充填した。水路の片端から１ｍの位置の中央部を充填口とし打設菅（２Ｂトレミー）を設置した。トレミー管の先を底部から５０ｍｍの高さの位置とし固定した。充填設備はチューブ式ポンプ（最大流量：160Ｌ/分）（インバータ式流量可変対応）で圧送流量は、125Ｌ/分に設定した。
セメント系材料の注入は、２回（１層目、２層目）に分けて実施した。(1)注入箇所の打上がり高さが80cmになるまで連続的に打ち込んだ。(2)打上り高さが80cmになったら注入をやめ、直ちに、延長方向5ｍごとに打上り高さを測定し、流動勾配を求め、ｐＨ値の測定、濁度検査用の採水を行った。(3)2時間後，同じく，延長方向5ｍごとに打上がり高さを測定し、流動勾配を求め、ｐＨ値の測定を行った。(4)翌日、延長方向5ｍごとに打上がり高さを測定し、流動勾配を求め、ｐＨ値の測定を行った。また、充填材が硬化していないことを確認した。(5)１回目（１層目）の注入から中１日おいて，２回目（２層目）の注入を実施する。注入箇所の打上りが上蓋に接して、10ｍ先の上部開口部まで充填材が押し出されるまで連続的に打ち込んだ。セメント系材料が上蓋と密着しながら押し出されることで充填性を検証した。
(2)〜(4)を繰り返し、(6)材齢7日後，延長方向5ｍごとに打上がり高さを測定し，２層目の流動勾配を測定する。その後，7ｍごとにコア抜きを行った。コアは，採取後、２０℃水中養生し、コアの評価を行った。
また、水槽内で流動するセメント系材料の流動状態の経時的な変化を計測し、図１（１層目注入時）及び図２（２層目注入時）に示した。これらのグラフは、注入開始後の各時刻に、水槽の長辺方向の各位置においてセメント系材料の高さをプロットしたものである。
図１及び図２に示されるように、セメント系材料の流動中における流動勾配は約０．５％（セメント系材料が５０ｍ地点に到達したとき）であり、注入完了時における流動勾配はほぼ０％であった。また、流動距離０ｍ，２０ｍ，３５ｍ，４８ｍでコアボーリングによって採取した試料の外観評価を行った結果、セメント系材料の材料分離が発生しておらず硬化状況が良好であることが確認された。また、セメント系材料は、５０ｍ流動後も良好な品質であった（目視判断）。また，コアボーリングした試料の密度や圧縮強度を試験によって確認したところ，長距離水中流動させたセメント系材料は，硬化体としての性能低下は非常に小さく，良好な品質であった。試験結果は下表に示す。
以上の実験により、本実施形態のセメント系材料は、流動性が高く良好な水中不分離性を示し、材料分離を生じさせずに５０ｍの水中流動が可能であることが確認された。
以上の実験により、本実施形態のセメント系材料は、流動性が高く良好な水中不分離性を示し、材料分離を生じさせずに５０ｍの水中流動が可能であることが確認された。
〔埋設物充填実験〕
Ｕ字溝を用いた水槽（内寸W1.0m×H1.0m×L4ｍ）に水を張り、水槽内に埋設物を配置した状態で水槽内にセメント系材料を注入する実験を行った。
（１）水槽内に設置する埋設物として配管（配管径：4インチ、配管長：3ｍ、配管数：2本、配置：上下）を設置した。配管は、水槽の側壁に沿って、アングル材を介して上下に配列し水平に設置した。
（２）水槽内に設置する埋設物として、水槽の中央部で水槽の幅全体に亘る領域において、砕石（模擬堰止）（砕石の粒径：20-40mm、砕石の設置形状：高さ60cm、底面の水槽長辺方向の長さ100cm、上部の水槽長辺方向の長さ50cm）を設置した。
Ｕ字溝を用いた水槽（内寸W1.0m×H1.0m×L4ｍ）に水を張り、水槽内に埋設物を配置した状態で水槽内にセメント系材料を注入する実験を行った。
（１）水槽内に設置する埋設物として配管（配管径：4インチ、配管長：3ｍ、配管数：2本、配置：上下）を設置した。配管は、水槽の側壁に沿って、アングル材を介して上下に配列し水平に設置した。
（２）水槽内に設置する埋設物として、水槽の中央部で水槽の幅全体に亘る領域において、砕石（模擬堰止）（砕石の粒径：20-40mm、砕石の設置形状：高さ60cm、底面の水槽長辺方向の長さ100cm、上部の水槽長辺方向の長さ50cm）を設置した。
セメント系材料の注入管（φ50mm）は、水槽端部から0.2m位置のセンターに鉛直に設置した。注入管の吐出口の位置は、水槽底面から5cm離れた位置とした。注入流量（速度）は75L/分とした。水槽の上蓋設置していない。
（１）の埋設物の場合において、水槽内で流動するセメント系材料の流動状態の経時的な変化を計測し、図３に示した。このグラフは、注入開始後の各時刻に、水槽の長辺方向の各位置においてセメント系材料の高さをプロットしたものである。図３に示されるように、水槽に注入されたセメント系材料は、問題なく水槽全体に充填されることが判った。また、セメント系材料の硬化後に、配管の周囲を斫って充填状況を目視確認したところ、セメント系材料は、配管の周囲の狭隘部（フランジ・ボルト周りなど）にも確実に（ほぼ隙間なく）充填されていることが確認された。
（２）の埋設物の場合において、水槽内で流動するセメント系材料の流動状態の経時的な変化を計測し、図４に示した。このグラフは、注入開始後の各時刻に、水槽の長辺方向の各位置においてセメント系材料の高さをプロットしたものである。図４に示されるように、水槽に注入されたセメント系材料は水槽中央部の砕石の隙間を通過して、砕石設置領域を挟んだ先の領域に到達することが判った。そして、遅くとも注入から２日後には、砕石の設置領域も含めて、水槽の全長に亘ってセメント系材料の上面がほぼ水平になることが判った。また、砕石層の上部の砕石を撤去して確認したところ、砕石中の充填剤も問題なく硬化していた。また，コアボーリングによって砕石の通過前後のセメント硬化体の密度，圧縮強度を試験により確認したところ、通過前後で大きな差異はなかった。試験結果を下表に示す。これにより、本実施形態のセメント系材料は、密実に積み重なった砕石を通過し充填されることが判り、砕石層が充填すべき空間に存在したとしても、当該砕石層は本実施形態のセメント系材料の堰止めとして機能しないことが判った。
続いて、前述の本実施形態のセメント系材料を用いたセメント系材料充填方法の一実施形態について図５を参照しながら説明する。
本実施形態のセメント系材料充填方法は、所定の空間をセメント系材料で充填するセメント系材料充填方法において、水が貯留された空間内に前述のセメント系材料を導入し、空間内の水を置換しながらセメント系材料をこの空間に充填するものである。
例えば、図５（ａ）に示されるように、水Ｗが貯留された所定の空間１０において、当該空間１０の一端部に充填口３を設け、充填口３から水底付近までトレミー管５を挿入する。図５（ｂ）に示されるように、トレミー管５を通じて前述のセメント系材料７を空間１０内に注入していくと、水Ｗは例えば空間１０の他端側に追い出されていき、最終的には、図５（ｃ）に示されるように、空間１０内の水Ｗが置換されてセメント系材料７が空間１０内に充填される。空間１０の例としては、古くなった上水道管や下水道管、カルバートトンネル、閉山した炭鉱の洞道などが挙げられる。
ここでは、空間１０内の水中（Ｗ）におけるセメント系材料７の水中流動距離が、１０〜５０ｍになるように設定してもよい。具体的には、例えば、充填対象の古い上水道管に形成する充填口３のピッチを、長手方向で１０ｍピッチ、２０ｍピッチ、３０ｍピッチ、４０ｍピッチ、又は５０ｍピッチ等にする方法が考えられる。このような施工方法には、水中流動距離を５ｍ以下にすべき旨定められた従来の水中不分離性コンクリートは使用できないので、前述のセメント系材料７を好適に利用することができる。
すなわち、前述のとおり、セメント系材料７は、流動性が高く良好な水中不分離性を示すので、水中において材料分離せずに長距離（例えば５０ｍ）を流動させることができる。また、セメント系材料７は流動性が高いので、比較的低い圧力で注入しても、トレミー管５から遠い位置までセメント系材料７を到達させることができる。よって、このセメント系材料充填方法によれば、上記空間１０に設けるべきセメント系材料の充填口３を減少することができ、施工の手間を減少することができる。例えば、長さ５０ｍ未満の空間１０の施工であれば、充填口を１箇所とすることも可能になる。また、前述の埋設物充填実験で判るとおり、空間１０内に支障物（例えば、砕石や配管）が存在する場合にも、これらを除去せずに、空間１０内に良好にセメント系材料７を充填させることができる。
続いて、前述の本実施形態のセメント系材料を用いたプレパックドコンクリート構築方法の一実施形態について図６を参照しながら説明する。
本実施形態のプレパックドコンクリート構築方法では、図６（ａ）に示されるように、例えば、コンクリート型枠等で囲まれた所定の空間２０内に砕石２１を導入し（砕石導入工程）、その後、図６（ｂ）に示されるように、砕石２１が収納された当該空間２０内に前述のセメント系材料７を導入し、砕石２１の隙間にセメント系材料７を充填させる（セメント系材料充填工程）。セメント系材料７は、流動性が高く良好な水中不分離性を示すので、細かい砕石同士の隙間にも流入し良好に充填される。従って、この構築方法によれば砕石の中に粒が細かいものが混入してもよく、その結果、砕石の選別作業の手間を低減することができる。
例えば、通常のプレパックドコンクリート構築方法では、土木学会コンクリート標準示方書［施工編］によって砕石のサイズを１５ｍｍ以上にするべき旨が定められている。これは、通常のセメント系材料では、砕石同士の隙間が小さいと、その隙間内にセメント系材料が十分に流れ込まない虞があるとの理由によるものである。これに対し、本実施形態のプレパックドコンクリート構築方法では、５ｍｍ程度のサイズの砕石を用いることが出来ると考えられる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、本発明のセメント系材料は、水中だけでなく気中でも優れた高流動のコンクリートとして使用可能である。
３…充填口、７…セメント系材料、１０…空間、２０…空間、２１…砕石、Ｗ…水。
Claims (7)
- 水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、
前記増粘剤は、スルホン基を有する芳香族化合物及び／またはその塩と、テトラアルキルアンモニウム塩と、を含み、
前記粉体の容積Vpに対する水の容積Vwの比率Vw/Vpが130〜210％であり、
１ｍ３当たりに混合されるセメント重量ｃは200〜600kgであり、
前記増粘剤の前記水に対する重量比は2.0％〜6％であることを特徴とするセメント系材料。 - 減水剤と消泡剤とが更に混合されており、
混合される前記減水剤の重量ＳＰは前記粉体の重量Ｐに対して0.5％〜5％であり、
混合される消泡剤の重量ＤＡは、前記粉体の重量Ｐに対して0.001％〜0.1％であることを特徴とする請求項１に記載のセメント系材料。 - 水と、セメントを含む粉体と、増粘剤と、が混合されてなるセメント系材料であって、
JIS R 5201に規定されたモルタルフロー試験器において打撃回数を０打としたフロー試験によるモルタルフロー値が２７０〜４３０ｍｍであり、
JSCE D104 に規定された水中不分離性コンクリートの規格におけるｐＨが１２以下かつ懸濁物質量が５０ｍｇ／Ｌ以下であり、
粘性が１００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするセメント系材料。 - 前記粉体は、
フライアッシュ、石炭灰、石粉、シリカフューム又はスラグ微粉末の少なくとも何れかを更に含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のセメント系材料。 - 所定の空間をセメント系材料で充填するセメント系材料充填方法において、
水が貯留された前記空間内に請求項１〜４の何れか１項に記載のセメント系材料を導入し、前記空間内の水を置換しながら前記セメント系材料を前記空間に充填することを特徴とするセメント系材料充填方法。 - 前記空間内の前記水中における前記セメント系材料の水中流動距離が、１０〜５０ｍであることを特徴とする請求項５に記載のセメント系材料充填方法。
- 所定の空間にプレパックドコンクリートを構築する構築方法であって、
前記空間内に砕石を導入する砕石導入工程と、
前記砕石が収納された前記空間内に請求項１〜４の何れか１項に記載のセメント系材料を導入し前記砕石の隙間に充填させるセメント系材料充填工程と、を備えたことを特徴とするプレパックドコンクリート構築方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014106131A JP6100205B2 (ja) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014106131A JP6100205B2 (ja) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015221730A true JP2015221730A (ja) | 2015-12-10 |
| JP6100205B2 JP6100205B2 (ja) | 2017-03-22 |
Family
ID=54784995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014106131A Active JP6100205B2 (ja) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6100205B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110467395A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-19 | 浙江省建筑材料科学研究所有限公司 | 混凝土灌注用水泥复合净浆及其制得的预填骨料混凝土 |
| CN110482937A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-11-22 | 成都精准混凝土有限公司 | 一种c70自密实混凝土及其制备方法 |
| JP7448498B2 (ja) | 2021-02-15 | 2024-03-12 | 株式会社奥村組 | コンクリート組成物 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004067453A (ja) * | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Kao Corp | 空隙充填材および空隙充填工法 |
| JP2005002583A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Kajima Corp | 地中遮水壁の施工法 |
| JP2005075658A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Kajima Corp | コンクリートのポンプ圧送性改善法および施工性改善法 |
| JP2006160544A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Kao Corp | 空隙充填材用組成物 |
| JP2007077392A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-29 | Kyokado Eng Co Ltd | 空洞充填材 |
| JP2008037727A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Sankyo Material Kk | 耐水性セメント硬化材 |
| JP2008137852A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Kao Corp | 水硬性組成物 |
| JP2008194589A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Kao Corp | 流体の圧送方法 |
| JP2008266029A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Kumagai Gumi Co Ltd | セメント系空洞充填材とその混練方法 |
-
2014
- 2014-05-22 JP JP2014106131A patent/JP6100205B2/ja active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004067453A (ja) * | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Kao Corp | 空隙充填材および空隙充填工法 |
| JP2005002583A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Kajima Corp | 地中遮水壁の施工法 |
| JP2005075658A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Kajima Corp | コンクリートのポンプ圧送性改善法および施工性改善法 |
| JP2006160544A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Kao Corp | 空隙充填材用組成物 |
| JP2007077392A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-29 | Kyokado Eng Co Ltd | 空洞充填材 |
| JP2008037727A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Sankyo Material Kk | 耐水性セメント硬化材 |
| JP2008137852A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Kao Corp | 水硬性組成物 |
| JP2008194589A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Kao Corp | 流体の圧送方法 |
| JP2008266029A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Kumagai Gumi Co Ltd | セメント系空洞充填材とその混練方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110467395A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-19 | 浙江省建筑材料科学研究所有限公司 | 混凝土灌注用水泥复合净浆及其制得的预填骨料混凝土 |
| CN110482937A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-11-22 | 成都精准混凝土有限公司 | 一种c70自密实混凝土及其制备方法 |
| JP7448498B2 (ja) | 2021-02-15 | 2024-03-12 | 株式会社奥村組 | コンクリート組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6100205B2 (ja) | 2017-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6100205B2 (ja) | セメント系材料、セメント系材料充填方法、及びプレパックドコンクリート構築方法 | |
| JP6367276B2 (ja) | 液体急結剤、吹付け材料及びそれを用いた吹付け工法 | |
| JP5999718B2 (ja) | 地中遮水壁構築材料 | |
| JP5833859B2 (ja) | 気泡モルタル混練物および中詰め工法 | |
| CN103741949B (zh) | 竖向结构与水平结构之间的接缝处理方法 | |
| JP5179919B2 (ja) | 耐硫酸性セメント組成物及び耐硫酸性コンクリート | |
| JP2004067453A (ja) | 空隙充填材および空隙充填工法 | |
| JP4744813B2 (ja) | コンクリート組成物の製造方法 | |
| RU181066U1 (ru) | Обетонированная труба | |
| JP2013256433A (ja) | グラウト材粉粒体組成物およびその硬化物および既設管のライニング施工法 | |
| JP4976073B2 (ja) | 地中充填材および土構造物の補修工法 | |
| CN106966645B (zh) | 一种检查井及其施工方法 | |
| JP6837256B2 (ja) | 下水管更生工法用グラウト材およびそれを用いた下水管更生工法 | |
| JP5041857B2 (ja) | セメント系空洞充填材とその混練方法 | |
| RU2565618C1 (ru) | Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине | |
| KR101991203B1 (ko) | 팽창성 그라우트재 | |
| JP6397721B2 (ja) | 注入用グラウト組成物及び鋼材の腐食抑制方法 | |
| Beckhaus et al. | New performance criteria for fresh tremie concrete | |
| JP2016155715A (ja) | 注入用グラウト組成物及び鋼材の腐食抑制方法 | |
| JP4651979B2 (ja) | 充填材 | |
| JP2021110187A (ja) | ニューマチックケーソン工法の中埋めコンクリート打設方法 | |
| JP5976478B2 (ja) | チクソトロピー性水硬結合材 | |
| JP6910020B2 (ja) | 下水管更生工法用グラウト材およびそれを用いた下水管更生工法 | |
| JP4651403B2 (ja) | 充填材 | |
| KR101870697B1 (ko) | 지하수 지반용 토양고화재 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160622 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20160624 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20160714 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160719 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160906 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20161004 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161227 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170113 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20170206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170221 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6100205 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |