JP2017198033A - 人工構造物の空隙部の充填材及び人工構造物の空隙部の閉塞方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に、水を貯留する容器や水槽などの人工構造物の止水処理を、これらの人工構造物に水が入った状態で行うために用いられる空隙部を閉塞する充填材と、該止水処理を簡便で安全に、かつ効果的に行うことができる空隙部の閉塞方法を提供すること。【解決手段】１００．０質量部の水と、６．０〜２０．０質量部の粘土鉱物粉末と、３０．０〜４００．０質量部の硫酸バリウム粉末とを含む高比重流体と、無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有する充填材とする。【選択図】なし

Description

本発明は、人工構造物等に出来た空隙部を閉塞するための充填材及び該空隙部の閉塞方法に関し、更に詳しくは、水が存在する状態の人工構造物の漏水箇所を止水するのに適した充填材及び該充填材を用いて止水する空隙部の閉塞方法に関する。

人工構造物に出来た亀裂や空隙等の空隙部の補修には、止水性のある流動性の充填材を充填し、該充填材を硬化させて空隙部を埋めることがなされている。特に、漏水が見られる人工構造物内の亀裂や空隙の補修などには、セメントペーストやモルタルなどのグラウト材や、水ガラス、エポキシ樹脂、吸水性樹脂などの有機系高分子化合物、吸水性樹脂と水中硬化型接着剤の組み合わせなどの止水材が用いられてきた。これらの止水材は、漏水箇所の亀裂や空隙の部分に塗布あるいは注入するなどの方法で用いられるが、水を貯留する容器や水槽あるいは配管など、常に水と接触する人工構造物の漏水箇所を止水する場合には貯留水を排出、排水の流入を止めて、人工構造物内に水が存在しない状態にしてから止水処理を行うのが一般的である。

しかしながら、貯留容器や水槽などの人工構造物が狭小な場所に設置されているために充分な作業スペースを確保できない場合や、事故や地震・災害などで漏水が生じたため緊急に止水処理を行わねばならない場合など、人工構造物内に貯留された水を排出し、別の場所へ移すことが困難な状況では、人工構造物内に水が貯留された状態で止水処理を行うことが必要となる。更に、原発事故が発生して原子力発電所の圧力容器、建屋内等が破損し、該破損により生じた空隙部からの水の漏水を止水しなければならない場合は、建屋内部に近づくことができないため、外部からポンプを用いて水が溜まっている容器や水槽の内側から止水材を注入して止水処理を行うことが必要となる。また、水が貯留された状態では、漏水箇所の大きさや場所の確認が困難であるため、漏水箇所が不明確な場合がある。

水と接する箇所にある側壁等の構築に使用されるグラウト材として、例えば、特許文献１には、セメントを主成分とし、これにフライアッシュと特定のミセル剤を混合した耐水性セメント硬化材が提案されている。

また、水を貯留する人工構造物の漏水箇所を水が入った状態で止水する方法として、例えば、特許文献２には、吸水性樹脂粉末と２液型の水中硬化型接着剤を含む止水材を人工構造物の漏水箇所に投入し、該２液型の水中硬化型接着剤と水で膨潤させた該吸水性樹脂粉末とを一体化した状態で水中で硬化させることにより、漏水箇所を止水する方法が提案されている。

最も一般に使用されるグラウト材の注入により止水する場合においても、人工構造物に水が入った状態でグラウト材を使用した場合には、注入したグラウト材中のイオン成分が水に溶解して流出して硬化後の強度が低下する場合がある。そして、グラウト材の固化により亀裂を閉塞し、止水しても、亀裂部分と固化したグラウト材との界面は、揺れや温度変化などの外的要因により剥離・収縮を生じ、再び亀裂が生じて漏水が再開する場合があり、長期的に安定した十分な止水効果が得られない。

また、グラウト材の硬化後は全体が一つの塊となるが、グラウト材の硬化物は硬くて丈夫なため、小さく粉砕して取り除くことは難しく、止水処理のやり直しや一時的に止水する目的での使用は困難であるといった課題もある。

有機系高分子化合物からなる止水材で水の存在下でも徐々に硬化する水中硬化型の止水材が知られており、架橋反応を起こすモノマーやオリゴマーからなる主剤と架橋剤からなる硬化剤の２種類の材料を、止水作業の直前に混ぜ合わせる２液型のものが一般的に用いられている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、高分子化合物は架橋反応の進行とともに収縮する場合があり、硬化が完了した時点で、クラックや空隙などの漏水箇所が硬化物で完全に埋められた状態とならず隙間が生じ、経時とともに再び漏水が発生する恐れがある。この問題を解決する為に、有機系高分子化合物と吸水性樹脂を混合した止水材も開発されている（例えば、特許文献４参照。）。

しかし、有機系の止水材は長期間水中で放置すると、バクテリア或いは原子力発電所事故に於ける高放射線を浴びる環境下により徐々に分解され、長期間止水状態を維持することが困難なばかりでなく、止水材自体の耐圧力性も低い。更に吸水性樹脂は海水などの高塩類（イオン）を含む水と接触すると吸水性を失い止水機能がなくなる。

特開２００８−０３７７２７号公報 特開２０１５−１８９８７７号公報 特開平７−０９７５６６号公報 特開２０１５−４８３８６号公報

例えば、原子力発電所の圧力容器、トーラス室等の人工構造物に亀裂や空隙等の空隙部が出来た場合、その空隙部の止水においては高塩水中、耐圧力４ＫＳＣ環境下で３０年以上の機能維持が必要とされる。

そこで、本発明は、人工構造物に出来た空隙部を閉塞するための充填材であって、特に、水を貯留する容器や水槽などの人工構造物に出来た空隙部の止水処理を、これらの人工構造物に水が入った状態で行うために用いられる空隙部を閉塞する充填材と、該止水処理を簡便で安全に、かつ効果的に行うことができる空隙部の閉塞方法を提供するものである。

本発明者は、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、水と粘土鉱物と硫酸バリウムとを含有する高比重流体にさらに特定の無機系閉塞材料を含有させた充填材を用いることで優れた遮蔽効果を得ることができることを見出した。

即ち、本発明は以下の（１）〜（１０）を特徴とする。
（１）１００．０質量部の水と、３．０〜２０．０質量部の粘土鉱物粉末と、３０．０〜４００．０質量部の硫酸バリウム粉末とを含む高比重流体と、無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有することを特徴とする充填材。
（２）前記高比重流体１００容量部に対して、前記無機系閉塞材料を、１．０〜４０．０質量部含有することを特徴とする前記（１）に記載の充填材。
（３）前記無機系閉塞材料の平均粒子径が、１．０μｍ〜２０．０ｍｍであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の充填材。
（４）さらに分散剤を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の充填材。

（５）人工構造物の空隙部の閉塞方法であって、水、粘土鉱物粉末、硫酸バリウム粉末、並びに無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有する充填材を調製する工程と、前記充填材を前記人工構造物の前記空隙部に充填して、該空隙部を閉塞する工程とを有し、前記充填材中、前記水１００．０質量部に対して、前記粘土鉱物粉末６．０〜２０．０質量部、前記硫酸バリウム粉末３０．０〜４００．０質量部を含有することを特徴とする閉塞方法。
（６）前記充填材中、前記水と前記粘土鉱物粉末と前記硫酸バリウム粉末を含む高比重流体１００容量部に対して、前記無機系閉塞材料を、１．０〜４０．０質量部含有することを特徴とする前記（５）に記載の閉塞方法。
（７）前記無機系閉塞材料の平均粒子径が、閉塞する空隙部の直径の１／３〜１／１０であることを特徴とする前記（５）又は（６）に記載の閉塞方法。
（８）前記充填材が、さらに分散剤を含有することを特徴とする前記（５）〜（７）のいずれか１つに記載の閉塞方法。
（９）前記人工構造物に水が貯留され、水の存在下で前記人工構造物の空隙部を閉塞することを特徴とする前記（５）〜（８）のいずれか１つに記載の閉塞方法。
（１０）前記人工構造物の前記空隙部に流れ込む流路の上流または、漏水が予想される前記空隙部の周辺箇所に前記充填材を充填することを特徴とする前記（９）に記載の閉塞方法。

本発明の充填材によれば、空隙部に無機系閉塞材料が充填され、該無機系閉塞材料の周囲の隙間が粘土鉱物粉末と硫酸バリウム粉末により埋められるので、閉塞密度が高くなる。よって、特に水が存在する状態の人工構造物の漏水箇所に対して優れた止水効果が得られる。
また、水を貯留する容器や水槽などの人工構造物が、狭小な場所に設置されている場合や、事故や災害などにより充分な作業スペースを確保することができず、人工構造物中に貯留された水を排出し、あるいは別の場所へ移すことが困難な場合であっても、人工構造物内に水が入った状態で、しかも漏水箇所が不明確な場合でも、水が溜まっている容器、水槽の内側から充填材を注入して止水処理を実施することができる。そして、地震による揺れや経時的劣化等により人工構造物に再び亀裂が生じた際にも、充填材が該亀裂部を閉塞して止水効果を発揮するため、長期安定性に優れた遮蔽壁を形成することができる。

本発明の実施例における止水試験１の試験方法を説明するための概略図である。 本発明の実施例における止水試験２の試験方法を説明するための概略図である。

本発明に係る充填材は、１００．０質量部の水と、３．０〜２０．０質量部の粘土鉱物粉末と、３０．０〜４００．０質量部の硫酸バリウム粉末とを含む高比重流体と、無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有する。

本発明に用いられる水としては、水道水、純水等の精製または蒸留された人工水、および地下水、川水、海水等の天然水が挙げられ、中でも水道水を用いることが好ましい。

粘土鉱物としては、スメクタイト、カオリン鉱物、蛇紋石、雲母粘土鉱物、緑泥石、バーミキュライト、タルク、セピオライト、混合層鉱物、アロフェン、イモゴライト等が挙げられる。これらの粘土鉱物を１種類、または２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの粘土鉱物の中で、特にスメクタイトが好ましく、スメクタイト粘土鉱物の含有量が６０．０％以上、膨潤力が２０ｍｌ／２ｇ以上の製品を使用することが好ましい。スメクタイトに分類される粘土鉱物の同族には、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト等があり、主としてモンモリロナイトからなる粘土をベントナイトと総称する。このベントナイトは、土木、建設および石油、小口径ボーリング分野等の分野に用いられており、市場に広く出回っているため入手しやすく、また、経済的にも好ましい。例えば、群馬産、山形産、ワイオミング産の高膨潤性ナトリウムベントナイトが好ましく、特に高膨潤性のスメクタイト粘土鉱物が主成分であるワイオミング産のベントナイト製品（製品名：ＮＢクレイ）を用いることが好適である。

粘土鉱物は、粉砕された粉末として用いることが好ましく、例えば、ローラーミル、振動ミルやボールミル等を用いて粉砕することができる。粘土鉱物粉末の粒径は、例えば、地盤工学会基準の「土の粒度試験方法」（ＪＧＳ０１３１−２０００）に準拠して測定することができ、この場合、粒子径分布が０．８〜７５．０μｍの範囲に存在し、平均粒子径（Ｄ５０）が３．０〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましい。

粘土鉱物粉末の配合量は、水１００．０質量部に対して、３．０〜２０．０質量部である。特に流動性の観点からは、好ましくは６．０〜１８．０質量部の範囲である。粘土鉱物粉末の配合量が３．０質量部より少ないと、充填材において、ブリージングの発生、硫酸バリウムの沈降が生じる場合がある。また、粘土鉱物粉末の配合量が２０．０質量部より多いと、充填材において、特に高比重領域で流動性が少なくなり、ポンプによる充填や抜き取りが出来なくなる場合がある。なお、ブリージングは、水から粘土鉱物や硫酸バリウムの固形分が分離する現象である。例えば、プレコンパクトコンクリート工（注入モルタル）のブリージング率および膨張率試験方法（地盤工学会）に準拠して評価することができ、１％以下が好ましい。

硫酸バリウムとしては、一般に市販されている化学品の硫酸バリウム粉末を用いることができる。しかしながら、充填材のコストが高くなる。このため、バライト鉱山から採掘される硫酸バリウム原鉱石を粉砕し、一定の粒度分布の範囲に調整したバライト粉末製品（製品名：テルバー）である硫酸バリウム粉末を用いることが好適である。充填材に用いる硫酸バリウムの好ましい規格としては、真比重が４．２以上、湿式篩い分析での２００メッシュ残留物が３．０％以下であり、純度が９０．０％以上である。また、硫酸バリウム粉末の粒子径分布は１．０〜９６μｍの範囲であり、平均粒子径（Ｄ５０）が１５．０〜２０．０μｍの範囲にあることが好ましい。

硫酸バリウム粉末の配合量は、水１００．０質量部に対して、３０．０〜４００．０質量部であり、好ましくは１８５．０〜４００．０質量部の範囲である。硫酸バリウムの配合量が３０．０質量部より少ないと、止水効果が劣る場合がある。また、硫酸バリウムの配合量が４００．０質量部より多いと、充填材において、良好な流動性を得られず、充填材の単位体積当たりの水分量が不足し、充填材の製造が困難となる場合がある。

硫酸バリウムは水と配合した際に沈降してしまうと、所望の充填材としての性能が十分に得られない。このため、上記で説明したとおり、１００．０質量部の水に対して、粘土鉱物粉末が６．０〜２０．０質量部、硫酸バリウム粉末が３０．０〜４００．０質量部の配合比とすることがよい。なお、硫酸バリウムの沈降は、例えば、シリンダーに一定量の充填材を量り取り、２４時間静置後に沈降量を測定することで評価することができる。

水と粘土鉱物粉末と硫酸バリウム粉末とを含む高比重流体の比重は、例えば、硫酸バリウム粉末の配合量によって調整することができる。高比重流体の比重としては、２．０１〜２．５９ｇ／ｃｃの範囲が最適な流動性を確保しつつ、充分な閉塞・止水効果を得ることができる等の点で好適である。

本発明の充填材には、無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有する。無機系閉塞材料を含有することで５０ｍｍ程度の比較的大きな亀裂や空隙に対しても十分に閉塞することができ、特に水を貯留する容器や水槽などの人工構造物に出来た比較的大きな空隙部に対しても優れた止水効果を得ることが出来る。

無機系繊維は流体中の粒子と物理的に架橋し、網目構造を構築して亀裂を閉塞、止水する効果がある。無機系繊維としては、例えば、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維等が挙げられる。中でも、親水性が高く水分散性の高い、ロックウールを用いることが好ましい。ロックウールは、玄武岩、鉄炉スラグなどに石灰などを混合し、高温で溶解し生成され、主成分は二酸化ケイ素と酸化カルシウムの人造鉱物繊維で、単繊維径は３．０〜２０μｍである。無機系繊維の繊維径は、閉塞する空隙部の大きさによって異なるが、１．０〜３０．０μｍであることが好ましく、３．０〜２０．０μｍであることがより好ましい。無機系繊維は、複数の繊維が集束して粒子径が２０．０ｍｍ以下の繊維粒子として使用することもできる。

軽量骨材はＪＩＳ：Ｒ：２６１４の気孔率試験で７０％以上の無水珪酸、アルミナからなる天然ガラス鉱物である。軽量骨材は、篩い通過２０ｍｍ〜３５５μｍの粒度範囲に調整可能な材料であり、充填材中に多量に配合しても沈降することがなく、充填材中に均一に分散させることができる。軽量骨材としては、例えば、多孔質である凝灰岩、砕瓦、砕陶器などの焼成物、砕砂、砕石、スラグ砕石又は人工軽量骨材等を挙げることができる。中でも、骨材の径が大きくなっても流体中で沈降せず、均一な止水材組成を製造できる点から嵩比重の小さい通気連孔凝灰岩を用いることが好ましい。

また、軽量骨材の嵩比重は、充填材中の分散性の観点から、０．４〜１．１の範囲であることが好ましい。

発泡ガラスは、ガラスと発泡剤の混合物を焼成することにより製造され、連続気泡や独立気泡を有する。嵩比重の小さい、発泡ガラスを用いることで、より粒子径の大きい閉塞材が使用でき、空隙の大きい亀裂箇所に適用できる。発泡ガラスとしては、例えば、「スーパーソル」（商品名、株式会社トリム製）等を挙げることができる。

発泡ガラスの絶乾比重は、０．２〜１．５であることが好ましく、０．３〜１．０であることが好ましい。

本発明において、無機系閉塞材料の平均粒子径は、閉塞する空隙部の直径や使用する無機系閉塞材料の種類に応じて適宜調整すればよいが、１．０μｍ〜２０．０ｍｍの範囲で用いることが好ましく、３．０μｍ〜１５．０ｍｍであることがより好ましい。無機系閉塞材料の平均粒子径が前記範囲であると、流動性を損なうことなく充填材を調製することができるとともに、十分な遮蔽効果を発揮することができる。

無機系閉塞材料の含有量は、閉塞する空隙部の直径や使用する無機系閉塞材料の種類に応じて適宜調整すればよいが、高比重流体１００容量部に対し、１．０〜４０．０質量部の範囲で含有することが好ましく、１．０〜３０．０質量部がより好ましい。
具体的には、無機系繊維の含有量は、高比重流体１００容量部に対し１．０〜３０．０質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは５．０〜１０．０質量部の範囲である。無機系繊維の含有量が１．０質量部未満では、架橋して網目構造を構築できず、止水効果が低減する場合がある。また、無機系繊維の含有量が３０．０質量部を超えると、流体の粘性が高くなり、流動性がコントロールし難くなる。軽量骨材の含有量は、高比重流体１００容量部に対し１．０質量部〜４０．０質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは５．０〜１０．０質量部の範囲である。軽量骨材の含有量が１．０質量部未満では、無機系閉塞材料が不足しているため閉塞・止水効果が低減する場合がある。また、軽量骨材の含有量が４０質量部を超えると、大きな粒径の骨材の一部が沈降し、均一な充填材の製造が困難になる場合がある。

本発明において、異なる平均粒子径を有する無機系閉塞材料を複数組み合わせて用いてもよい。
上記した無機系閉塞材料を用いることにより亀裂の大きさ（以下、亀裂径ともいう。）が５０ｍｍ以下の大きな空隙部を閉塞できる。また、正確な空隙部の大きさ及び空隙部の箇所を知ることが難しい場合は、充填材に異なる平均粒子径を有する無機系閉塞材料を複数組み合わせて配合してもよいし、高比重流体に平均粒子径の小さい無機系閉塞材料を配合した充填材と粒子径の大きな閉塞材を配合した充填材を用いて、漏水状況等を確認しながら充填材を注入してもよい。
充填材の一例を以下に示すがこれに限定されるものではない。
「充填材配合例」
高比重流体１００容量部当り
組成１：ロックウール５質量部を配合した充填材
組成２：ロックウール５質量部と１０ｍｍ以下、３ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下の３種類の軽量骨材を夫々３質量部を配合し、総量１４質量部添加した充填材

本発明の充填材には、本発明の効果を妨げない範囲で必要に応じて、高分子ポリマーや分散剤等の有機化合物等をさらに含有することができる。
高分子ポリマーとしては、例えば、グアーガム、メチルセルロース、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ナトリウム（ＡＭＰＳ）、ポリアクリルアミド部分加水分解物ナトリウム塩、等が挙げられ、分散剤としては、例えば、ピロリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ナトリウム（ＡＭＰＳ）、リグニンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

充填材の製造方法としては、特に限定されず、水、粘土鉱物粉末、硫酸バリウム粉末及び無機系閉塞材料を所望の順番で添加混合すればよい。特に、水に粘土鉱物粉末と硫酸バリウム粉末を分散させて高比重流体を得て、これに無機系閉塞材料を添加する方法が好ましい。

本発明の充填材の流動性は、ポンプ等で移送可能なレベルが好ましく、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」によるモルタルのテーブルフロー試験に準拠して評価することができる。この場合、テーブルフロー値が１００〜１９５ｍｍが好ましく、１２５〜１９５ｍｍがさらに好ましい。流動性は、また、例えば、ＪＨＳ３１３−１１９２「シリンダー法」によるフロー試験に準拠して評価することもできる。この場合、コーンフロー値が１００〜３５０ｍｍが好ましく、１００〜２５０ｍｍがより好ましく、１３０〜２００ｍｍがさらに好ましい。

本発明の人工構造物の空隙部の閉塞方法は、
Ａ）水、粘土鉱物粉末、硫酸バリウム粉末、並びに無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有する充填材を調製する工程と、
Ｂ）前記充填材を前記人工構造物の前記空隙部に充填して、該空隙部を閉塞する工程と
を有する。

工程Ａで調製する充填材は、上記した本発明の充填材を用いることができ、その配合材料、配合量、製造方法等は上記したとおりである。

工程Ｂにおいて、本発明の充填材は、人工構造物の空隙部に直接接触するように充填すればよい。具体的には、ポンプで空隙部まで輸送し、該空隙部に充填する。このような方法で空隙部を閉塞することができる。また、本発明の方法によれば、水中においても空隙部に充填材を注入可能であるため、充填材をポンプ等で水中に注入するという簡便な方法で漏水箇所を止水することができる。

本発明の空隙部の閉塞方法において、充填材中に含有させる無機系閉塞材料は、空隙部の直径の１／３〜１／１０の平均粒子径を有するものを使用することが好ましい。空隙部の大きさの１／３以下の大きさを有する無機系閉塞材料は、空隙、亀裂の表面でブリッジを形成して空隙部を閉塞し、空隙部の大きさの１／１０以上の大きさを有する無機系閉塞材料は、空隙、亀裂の奥深くまで侵入してブリッジを形成して空隙部を閉塞することができる。
本発明において、人工構造物に発生した亀裂径に対し、幅広い粒度範囲を有する無機系閉塞材料を高比重流体に一定量添加し調製して漏水箇所に注入することで、粒径の細かい閉塞材料は、亀裂の奥に侵入し、粒径の大きな閉塞材料は亀裂表面を閉塞することにより、構造物に発生した大きな亀裂を順次、小さな亀裂へと修復し、最終的には亀裂を閉塞して、漏水を止めることができる。

本発明で使用する高比重流体は、粒子径分布が０．８〜７５μｍ、平均粒子径が３０〜７０μｍで水中に分散させると安定したコロイドを形成する粘土鉱物と、粒子径分布が１．０〜９６μｍ、平均粒子径が１５．０〜２０．０μｍのサイズの硫酸バリウムを含有するチキソトロピー性を有する流体であることから、多量に含まれるバライトとコロイド粒子の粘土鉱物により、漏水亀裂箇所に該流体が侵入し、浸透沈積層を形成して亀裂を閉塞、修復する。

したがって、高比重流体単独の使用においても０．５ｍｍ以下の比較的小さい亀裂を閉塞し、止水する事が可能である。また、同流体は、注入後、固化することなく、チキソトロピー性を有したゲル体となって漏水箇所周辺に留まる為、地震などの発生で止水した漏水箇所が再び変形して破損した場合でも変形追従して亀裂を閉塞する自己修復機能を発揮することからグラウト材を用いた止水方法より長期的に非常に安定している。また、流体は無機材料で形成されている事から有機系材料を用いた止水材のように分解劣化することも無い。

本発明の充填材の注入方法は、人工構造物の構造に応じて異なるが、構造物周囲に充填材の製造プラント設備を設置し、充填材を製造後、順次ポンプによって空隙部、水が存在している場合は水の漏洩箇所まで敷設したパイプラインを通じて注入する。使用するポンプはモーノポンプ、ホースポンプ、グラウト注入用ポンプなど市販の高圧ポンプであれば特に限定されない。

なお、人工構造物に水が貯留され、水の存在下で人工構造物に出来た空隙部を閉塞する場合は、充填材は、空隙部に流れ込む流路の上流に、又は漏水が予想される前記空隙部の周辺箇所に充填することが好ましい。水の漏洩箇所が不明な場合は漏洩している容器内底部或いは壁に沿わせるようにして水中で放出してもよい、本発明の充填材は、比重差によりすばやく沈降し流れに乗って漏洩箇所に運ばれるか、注入を継続することにより堆積した充填材が亀裂箇所を閉塞して止水することができる。

以下、本発明について実施例を用いて説明するが、実施例にのみ限定されるものではない。

＜止水試験１＞
（実施例１〜４、比較例１〜２、参考例１〜３）
表１に記載の処方に従い、水として水道水を用い、水に粘土鉱物粉末としてのベントナイト（「ＮＢクレイ」、商品名、株式会社ホージュン製、粒子径分布０．８〜７５μｍ）と硫酸バリウム粉末としてのバライト（「テルバー」、商品名、株式会社テルナイト製、粒子径分布１．０〜９５μｍ）とピロリン酸ナトリウムを添加し、ラボミキサー及びモルタルミキサーを用いて混合することにより高比重流体（組成−１〜組成−３）を作製した。次いで、表２の処方に従い、高比重流体１００容量部に対して、無機系閉塞材料としてのロックウール（「商品名 TNファイバー」、（株式会社テルナイト製）、繊維径３〜２０ｍｍ）を表２に示す量（質量部）を添加し、均一に分散させて充填材を作製した。

得られた充填材を用いて、模擬空隙或いは亀裂を想定して粒径の異なるガラスビーズを用いた閉塞試験を実施した。試験手順を以下に示す。

〔試験手順〕
１．図１に示すように、断面積４６ｃｍ^２、高さ３００ｍｍのアクリル製円筒カラム１に１００ｍｍの高さまで表２に示す平均粒子径のガラスビーズ２を充填し、水道水で空隙を飽和させた。
２．上記作製した充填材３をガラスビーズ２の上部より高さ１００ｍｍに相当する量を充填した。
３．更に充填材３の上部から水道水４を高さ４０ｍｍに相当する量を充填し、アクリル製蓋５でアクリル製円筒カラム１を封鎖した。アクリル製蓋５の上部から圧縮空気により１．５ＫＳＣの圧力を加え、経過時間と水道水の流出量の関係を測定した。

止水試験の結果を表２に併せて示す。

また、参考例１〜３として、上記試験において充填材を充填せずにガラスビーズのみを用いて試験した試験結果を表３に示す。

＜止水試験２＞
（実施例５〜８、比較例３）
表４に記載の処方に従い、水として水道水を用い、水に粘土鉱物粉末としてのベントナイト（「ＮＢクレイ」、商品名、株式会社ホージュン製、粒子径分布０．８〜７５μｍ）と硫酸バリウム粉末としてのバライト（「テルバー」、商品名、株式会社テルナイト製、粒子径分布１．０〜９５μｍ）とピロリン酸ナトリウムを添加し、ラボミキサー及びモルタルミキサーを用いて混合することにより高比重流体を作製した。次いで、高比重流体に表４に示す無機系閉塞材料を添加し、均一に分散させて充填材を作製した。

得られた充填材を用いて、配管閉塞の有無を確認した。試験手順を以下に示す。

〔試験手順〕
１．図２に示すように、大きな模擬空隙或いは亀裂を想定してアクリル水槽６の側面底部に直径５０ｍｍ×長さ５００ｍｍの配管７を接続した。
２．アクリル水槽６に水道水８を流しながら、充填材９を流入速度５，０００ｇ／ｍｉｎで注入して、１分間注入処理を行い、配管７の閉塞の有無を下記評価基準により確認した。
（評価基準）
○： 配管が完全に閉塞している。
△： 配管の軸方向断面の５０％以上が閉塞している。
×： 閉塞部分は配管の軸方向断面の５０％未満であり、閉塞していない。

表２の結果より、比較例１と比較例２を比べるとガラスビーズの粒子径が大きくなると空隙部も大きくなり、空隙部が大きくなると通水量は多くなることがわかる。これに対し、本発明の充填材を用いた実施例１〜５は、ガラスビーズの粒子径が大きくなって空隙部が大きくなっても、優れた止水効果を得ることができた。
そして、表２及び表４の試験結果から、本発明の充填材を使用することで、空隙部の大きさに関わらず閉塞できることがわかった。

１ アクリル製円筒カラム
２ ガラスビーズ
３ 充填材
４ 水道水
５ アクリル製蓋
６ アクリル水槽 ７ 配管
８ 水道水
９ 充填材

Claims (10)

1. １００．０質量部の水と、３．０〜２０．０質量部の粘土鉱物粉末と、３０．０〜４００．０質量部の硫酸バリウム粉末とを含む高比重流体と、無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有することを特徴とする充填材。
2. 前記高比重流体１００容量部に対して、前記無機系閉塞材料を、１．０〜４０．０質量部含有することを特徴とする請求項１に記載の充填材。
3. 前記無機系閉塞材料の平均粒子径が、１．０μｍ〜２０．０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の充填材。
4. さらに分散剤を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の充填材。
5. 人工構造物の空隙部の閉塞方法であって、
   水、粘土鉱物粉末、硫酸バリウム粉末、並びに無機系繊維、軽量骨材、発泡ガラス、軽石、炭酸カルシウム及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種の無機系閉塞材料を含有する充填材を調製する工程と、
   前記充填材を前記人工構造物の前記空隙部に充填して、該空隙部を閉塞する工程と
   を有し、
   前記充填材中、前記水１００．０質量部に対して、前記粘土鉱物粉末６．０〜２０．０質量部、前記硫酸バリウム粉末３０．０〜４００．０質量部を含有する
   ことを特徴とする閉塞方法。
6. 前記充填材中、前記水と前記粘土鉱物粉末と前記硫酸バリウム粉末を含む高比重流体１００容量部に対して、前記無機系閉塞材料を、１．０〜４０．０質量部含有することを特徴とする請求項５に記載の閉塞方法。
7. 前記無機系閉塞材料の平均粒子径が、閉塞する空隙部の直径の１／３〜１／１０であることを特徴とする請求項５又は６に記載の閉塞方法。
8. 前記充填材が、さらに分散剤を含有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の閉塞方法。
9. 前記人工構造物に水が貯留され、水の存在下で前記人工構造物の空隙部を閉塞することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の閉塞方法。
10. 前記人工構造物の前記空隙部に流れ込む流路の上流または、漏水が予想される前記空隙部の周辺箇所に前記充填材を充填することを特徴とする請求項９に記載の閉塞方法。

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