JP2018044123A

JP2018044123A - 注入材、注入材の充填方法

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Publication number: JP2018044123A
Application number: JP2016181955A
Authority: JP
Inventors: 吉原　正博; Masahiro Yoshihara; 正博吉原; 川上　明大; Akita Kawakami; 明大川上
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: JP6701574B2

Abstract

【課題】空隙への注入時に十分な可塑性を発現し、空隙からの流出を抑制することができる注入材を提供することを課題とする。
【解決手段】セメントと、高炉スラグと、ベントナイトと、水とが混練されて形成されており、ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、空隙に注入可能な注入材に関し、特に、可塑性を有する注入材、及び、該注入材の充填方法に関する。

従来から、構造物に形成される空隙（亀裂や空洞など）に注入されて硬化するように構成された注入材が知られている。斯かる注入材は、注入直後に空隙から流出してしまうのを防止するために、ある程度の可塑性を有するように構成される。

このような注入材としては、水硬性材料であるセメントと水とを含むＡ液と、可塑性を付与するベントナイトと水とを含むＢ液とが混合されて形成されるものが知られている（特許文献１参照）。前記Ａ液及びＢ液は、注入材よりも流動性が良好なものであるため、ポンプ等を用いて長距離の圧送を行うことができる。このため、注入材そのものの長距離圧送が困難な場合であっても、Ａ液及びＢ液を別々に長距離圧送し、空隙の直前でＡ液とＢ液とを混合して注入材を形成することで、空隙から比較的遠くへ離れた位置から空隙への注入材の注入を行うことができる。

ところで、上記のような二液型の注入材では、Ａ液を圧送する設備とＢ液を圧送する設備とが必要になるため、比較的大がかりな設備が必要になる。このため、より簡易な設備で使用できる一液型の注入材が提案されている（特許文献２参照）。斯かる一液型の注入材を空隙へ注入する方法としては、あらかじめ、セメント、ベントナイト、水等のすべての成分を混練して注入材を形成し、該注入材を圧送して空隙へ注入するものである。

特開平１１−３１０７７９号公報特開２００２−１５５２７７号公報

しかしながら、上記の一液型の注入材は、圧送を可能にするべく、作製直後のフロー値が比較的高くなるように構成されている。つまり、上記の一液型の注入材は、十分に可塑していない状態で、空隙へ注入されるため、空隙の形状や位置等によっては、空隙から流出してしまう虞がある。

そこで、本発明は、空隙への注入時に十分な可塑性を発現し、空隙からの流出を抑制することができる注入材を提供すると共に、該注入材の充填方法を提供することを課題とする。

本発明に係る注入材は、セメントと、高炉スラグと、ベントナイトと、水とが混練されて形成されており、ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下である。

本発明に係る注入材は、空隙へ向かって圧送されて該空隙へ充填される注入材であって、セメントと、高炉スラグと、ベントナイトと、水とが混練されて形成されており、ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下である。

斯かる構成によれば、ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下であることで、水量が比較的多い配合においてベントナイトのみの作用によって可塑性が発現する場合よりも、高い可塑性を発現させることができる。これにより、空隙への注入時に十分な可塑性を発現し、空隙からの注入材の流出を抑制することができる。

セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．０７以下であることが好ましい。

斯かる構成によれば、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．０７以下であることで、空隙への注入時により高い可塑性が発現するため、空隙からの注入材の流出をより効果的に抑制することができる。

本発明に係る注入材の充填方法は、上記の何れかの注入材を空隙へ向かって圧送し、該注入材を空隙へ充填する。

以上のように、本発明によれば、空隙への注入時に十分な可塑性を発現し、空隙からの流出を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

本発明に係る注入材は、構造物に形成される空隙（亀裂や空洞など）に注入されて硬化するように構成されたものである。具体的には、前記注入材は、セメントと、高炉スラグと、ベントナイトと、水とが混練されて形成されるものである。

前記セメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、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、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントや、超速硬セメント、アルミナセメント等を挙げることができる。また、ポルトランドセメントにフライアッシュなどを混練した各種混練セメントも使用することができる。前記セメントとしては、特に普通ポルトランドセメントを用いることが好ましい。

前記高炉スラグとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ＪＩＳＡ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定されるものを用いることができる。注入材に高炉スラグが含まれることで、注入材が硬化した後の強度発現が良好なものとなる。

前記ベントナイトとしては、膨潤力が３０ｍｌ／２ｇ以上のものであり、３５ｍｌ／２ｇ以上であってもよい。ベントナイトの膨潤力が上記の値であることで、注入材に充分な可塑性を付与できると同時に、比較的短時間の混練でも混練直後に可塑性を発現させることができる。膨潤力とは、日本ベントナイト工業会「ベントナイト(粉状）の膨潤試験方法（ＪＢＡＳ−１０４）」によって求められるものである。

前記水としては、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な水道水（上水）を用いることができる。また、ベントナイトの質量に対する水の質量比としては、８．３以上９．０以下であり、８．５以上８．８以下であることが好ましい。

前記注入材には、他の成分が含まれてもよい。例えば、混和材、細骨材、粗骨材、減水剤、遅延剤、及び、分散剤等から選択される一つ以上が注入材に含まれてもよい。混和材としては、フライアッシュ、シリカフューム、石膏、石灰石微粉末、生石灰微粉末等が挙げられる。

注入材を構成する各成分の含有量は、特に限定されるものではない。具体的には、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、１．０以上１．９以下であることが好ましい。また、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、０．０３以上０．０７以下であることが好ましい。また、セメントと高炉スラグとベントナイトとの合計質量（以下、粉体成分の質量とも記す）に対するセメントの質量割合としては、０．４質量％以上５．０質量％以下であることが好ましい。また、ベントナイトの質量に対するセメントの質量の比としては、０．０１以上０．１以下であることが好ましい。

上記のように構成される注入材のフロー値としては、注入材が空隙に注入された後に、該空隙から注入材が流出しない程度のフロー値であれば、特に限定されるものではない。例えば、注入材のフロー値としては、可塑による限定領域注入の観点から、１２５ｍｍ以下であることが好ましく、１２０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、圧送性を考慮した場合、注入材のフロー値としては、一般的なコンクリートやモルタルを圧送する設備を用いて圧送可能なフロー値であることが好ましく、例えば、８０ｍｍ以上であることが好ましく、１００ｍｍ以上であることがより好ましい。なお、注入材のフロー値とは、下記の実施例に記載の方法で測定されるものである。

また、上記のように構成される注入材が硬化した際の圧縮強度としては、特に限定されるものではなく、自立する（換言すれば、形状を維持できる）程度の強度があればよく、例えば、０．６Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、１．０Ｎ／ｍｍ^２以上であることがより好ましい。なお、圧縮強度は、下記の実施例に記載の方法で測定されるものである。

上記のように構成される注入材を作製する方法としては、特に限定されるものではない。例えば、まず初めに、セメントと高炉スラグとベントナイトとを混合して粉体混合物を作製する。注入材に他の粉体成分を配合する場合には、セメント、高炉スラグ、及び、ベントナイトと共に他の粉体成分も混合して粉体混合物を作製してもよい。粉体混合物を作製する際の混合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、Ｖ型混合機、ナウターミキサー、パン型ミキサー、リボン型ミキサー等の粉体混合装置を用いることができる。次に、前記粉体混合物に水を添加して混練することで注入材が作製される。粉体混合物と水とを混練する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ハンドミキサー、モルタルミキサー等の混練装置を用いることができる。

上記のように作製された注入材は、空隙へ向けて圧送される。具体的には、上記のような注入材は、作製後、比較的早期に上記のようなフロー値になるような可塑性を発現するため、圧送距離が比較的短い（例えば、３０ｍ程度の）小規模な施工現場において好適に用いられる。

以上のように、本発明に係る注入材、及び、該注入材の充填方法では、空隙への注入時に十分な可塑性を発現し、空隙からの流出を抑制することができる。

即ち、ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下であることで、水量が比較的多い配合においてベントナイトのみの作用によって可塑性が発現する場合よりも、高い可塑性を発現させることができる。これにより、空隙への注入時に十分な可塑性を発現し、空隙からの注入材の流出を抑制することができる。

また、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．０７以下であることで、空隙への注入時により高い可塑性が発現するため、空隙からの注入材の流出をより効果的に抑制することができる。

なお、本発明に係る注入材は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、更に、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜使用材料＞
・セメント（記号ＮＣ）：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）
・高炉スラグ（記号Ｓ）：エスメント（日鉄住金高炉セメント社製）
・ベントナイト１（記号Ｂ１）：商品名スーパークレイ（膨潤力３０ｍｌ／２ｇ、ホージュン社製）
・ベントナイト２（記号Ｂ２）：商品名ウエスタンジェル（膨潤力３６ｍｌ／２ｇ、三菱商事社製）
・ベントナイト３（記号Ｂ３）：商品名浅間（膨潤力７ｍｌ／２ｇ、ホージュン社製）
・水（記号Ｗ）：水道水

＜実施例・比較例の配合＞
上記の各使用材料を用いて、表１〜４に示す配合で各実施例及び各比較例の注入材を作製した。
なお、表４における「Ｗ／Ｐ」は、粉体成分の質量に対する水の質量の比である。
また、表４における「（Ｓ＋ＮＣ）／Ｂ」は、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比である。
また、表４における「ＮＣ／（Ｓ＋ＮＣ）」は、高炉スラグとセメントとの合計質量に対するセメントの質量の比である。
また、表４における「Ｗ／Ｂ」は、ベントナイトの質量に対する水の質量の比である。

＜注入材の作製＞
各実施例及び各比較例の注入材の作製方法は、以下の通りである。具体的には、セメントと高炉スラグとベントナイトとを混合装置を用いて混合して粉体混合物を作製した。
得られた粉体混合物と水とを混練して各実施例及び各比較例の注入材を作製した。混練条件としては、１１００ｒｐｍハンドミキサーを使用し、所定量の水を計量した容器に、粉体を投入後、２分３０秒混練、掻き落とし後、３０秒混練し、練り上りとした。

＜フロー値の測定＞
各実施例及び各比較例における注入材のフロー値を、日本道路公団規格ＪＨＳ-Ａ-３１３-１９９２「エアモルタル及びエアミルクの試験方法シリンダー法による注入材のコンシステンシー試験」に基づいて測定した。フロー値の測定結果は、下記表４に示す。

＜圧縮強度の測定＞
各実施例及び各比較例における注入材の圧縮強度を、ＪＩＳＡ１２１６「土の一軸圧縮試験」に基づいて測定した。圧縮強度の測定結果は、下記表４に示す。なお、測定時に自立しない（形状を維持できない）ものは、硬化せずとした。

＜まとめ＞
表を見ると、各実施例の方が各比較例よりもフロー値が低く、且つ、圧縮強度が高いことが認められる。また、各実施例では、圧送可能な程度のフロー値となることが認められる。つまり、ベントナイトの質量に対する水の質量の比が８．３以上９．０以下であるという比較的水量の多い注入材において、膨潤力が３０ｍｌ／２ｇ以上であるベントナイトを使用し、ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比が０．７以上１．９以下となり、且つ、セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比が０．０１以上０．１以下となるように、セメントの含有量を調整することで、圧送可能な程度で十分な可塑性を発現すると共に、空隙に注入されて硬化した際に十分な圧縮強度を発現する注入材となることが認められる。

Claims

セメントと、高炉スラグと、ベントナイトと、水とが混練されて形成されており、
ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、
ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、
セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、
ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下である
注入材。
空隙へ向かって圧送されて該空隙へ充填される注入材であって、
セメントと、高炉スラグと、ベントナイトと、水とが混練されて形成されており、
ベントナイトの膨潤力は、３０ｍｌ／２ｇ以上であり、
ベントナイトの質量に対するセメントと高炉スラグとの合計質量の比は、０．７以上１．９以下であり、
セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．１以下であり、
ベントナイトの質量に対する水の質量の比は、８．３以上９．０以下である
注入材。
セメントと高炉スラグとの合計質量に対するセメントの質量の比は、０．０１以上０．０７以下である請求項１又は２に記載の注入材。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の注入材を空隙へ向かって圧送し、該注入材を空隙へ充填する注入材の充填方法。