JP2510246B2 - 泥水掘削工法用高耐腐敗性泥水組成物およびその使用法 - Google Patents

泥水掘削工法用高耐腐敗性泥水組成物およびその使用法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、長期間安定した粘度を有する泥水掘削工法
に適した泥水組成物およびその使用法に関する。
[従来の技術] 粘土やベントナイトなどの水懸濁液にカルボキシメチ
ルセルロース、グアーガム、アルギン酸ソーダ、α−デ
ンプンなどの膠質性多糖類を配合した泥水(安定液とも
称する)を用いて溝(孔)壁の崩壊を防止しながら地盤
を掘削したり、切羽を泥水で安定化させ、掘進し、隧道
を構築するなどのいわゆる泥水掘削工法は無公害工法と
して多用されている。
この泥水掘削工法に用いられる泥水は、泥水中の粘土
やベントナイトと膠質性多糖類の相互作用により、不透
水泥膜(マッドケーキ)を形成して溝(孔)壁や切羽を
安定化させる機能を有するものである。
しかし、膠質性多糖類を含む泥水は、泥水の調製水
や、掘削使用時に土砂中に存在するバクテリアの混入に
より劣化を受けやすく、その結果、泥水の粘性と不透水
泥膜形成性が低下して、溝(孔)壁や切羽の安定化機能
が劣化し、悪臭発生や分散状態不良などの変質を起しや
すく、工事の安全性にも影響を与える。
変質した泥水を掘削に用いると崩壊事故を起す危険性
が高いので、従来から廃棄処分されているが、経済的損
失も多いため、変質予防処置として変質防止剤の配合が
行われている。
変質防止剤としては、サリチル酸、ソルビン酸、パラ
オキシ安息香酸エステル、有機硫黄化合物、有機窒素系
化合物などが知られているが、これらの変質防止剤は、
掘削時の逸泥による地下水汚染または使用済み廃棄泥水
中の変質防止剤の除去処理を考慮すると、泥水への多量
の配合は不可能である。また変質防止剤は、防腐または
殺菌効果の高いものは毒性が強く、毒性の低いものは効
果が少ないので、コスト的にも効果の面でも満足な変質
防止剤は未だ存在しないのが実状である。
そこで、これらの問題点を解決するものとして高エー
テル化度カルボキシメチルセルロースを使用する方法
(特開昭56−115376号公報、特開昭60−135476号公報)
や、高分子量ポリエチレンオキサイドを使用する方法
(特開昭59−15476号公報)や、変性ポリビニルアルコ
ールを使用する方法(特開昭57−23671号公報)が提案
されている。
[発明が解決しようとする課題] セルロースエーテル類の耐腐敗(耐バクテリア)性は
置換度に依存し、高エーテル化度(高置換度)カルボキ
シメチルセルロースは、低・中エーテル化度品よりも耐
腐敗性は高くなる。しかし、微生物(バクテリア)のセ
ルロースエーテル類へのアタックはセルロース分子の1,
4−β−グルコシッド結合にあり、グルコースの開環と
切断を伴うので、厳しい条件(温度30〜〜40℃)下で
は、高エーテル化度品でも劣化する。また、高分子量ポ
リエチレンオキサイドまたは変性ポリビニルアルコール
を用いる方法は、これらの合成ポリマーが腐敗に対して
強い抵抗力があるものの、泥水に添加したばあいに発泡
してしまうので泥水の性質として好ましくないという問
題がある。
本発明は、前記の点に鑑み、前記従来技術の有する欠
点が解消された泥水組成物およびその使用法を提供する
ことを目的とする。すなわち、本発明の目的は、人体お
よび他の生物に影響を及ぼすおそれのある変質防止剤を
まったく使用することなく、長期間にわたって泥水とし
ての性質を安定に保つことのできる、泥水掘削工法に適
した泥水組成物およびその使用法を提供することであ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明の泥水掘削工法用高耐腐敗性泥水組成物は、固
有粘度[η]が3.0dl/g以上であるスルホン酸塩含有ビ
ニル系単量体5〜100モル%および該スルホン酸塩含有
ビニル系単量体以外の少なくとも1種類のビニル化合物
0〜95モル%からなる水溶性重合体または共重合体と分
散剤とからなることを特徴としている。また本発明の泥
水組成物の使用法は、前記泥水組成物を泥水に対して0.
05〜1.0重量%添加することを特徴としている。
[作用] 本発明の泥水組成物を添加した泥水は、バクテリアの
繁殖に好適な温度に長期間保存しても安定した粘度を示
し、水量減少性も維持される。またポリエチレンオキ
サイドや変性ポリビニルアルコールのような発泡がなく
泥水の性質がよい。さらにセメントや塩水に対し抵抗性
が高く、安全性に問題のある変質防止剤を使用する必要
がないので安全な泥水を作製することができるものであ
る。
[実施例] 本発明の泥水掘削工法用高耐腐敗性泥水組成物は水溶
性重合体または共重合体と分散剤とからなり、さらに前
記水溶性共重合体はスルホン酸塩含有ビニル系単量体と
少なくとも1種類の他のビニル化合物とで構成される。
本発明におけるスルホン酸塩含有ビニル系単量体とし
ては、たとえばビニルスルホン酸塩や2−アクリルアミ
ド2−メチルプロパンスルホン酸塩などを好適に用いる
ことができるが、これらに限定されるものではなく、重
合物および共重合体が水溶性であり、安定液と発泡させ
ないものであれば他のスルホン酸塩含有ビニル系単量体
を用いることもできる。
スルホン酸塩含有ビニル系単量体の固有粘度[η]は
3.0dl/g以上であり、3.0dl/g未満だと泥水の増粘性や
水量減少性が低下し、多量に添加しなければならなくな
り、不経済である。なお、前記固有粘度[η]は溶媒と
して1N−NaClを用いて30℃にて測定された。
また水溶性共重合体中のスルホン酸塩含有ビニル系単
量体の含有率は5〜100モル%、なかんづく20〜50モル
%である。含有率が5モル%未満だと泥水の耐セメント
性や耐塩性が低下してしまうので好ましくない。
前記水溶性共重合体に使いうる他のビニル化合物とし
ては、水溶性単量体だけでなく、水不溶性単量体であっ
てもその共重合体が水溶性を呈するものであれば使用す
ることができる。一般に有用な前記ビニル化合物として
はつぎのようなものがある。すなわち、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸およ
びこれらの水溶性塩類、メチルアクリレート、メチルメ
タクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレ
ート、ヒドロキシエチルアクリレートおよびヒドロキシ
エチルメタクリレートなどである。ビニル化合物の使用
量は0〜95モル%である。
前記共重合体の製造法としては、通常のアクリル系単
量体の重合法であればいずれの方法も使用することがで
きる。なお共重合体の塩としては、アンモニウム塩、ナ
トリウム塩、カリウム塩などを好適に用いることができ
る。
本発明に用いられる分散剤の具体例としては、たとえ
ばトリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダなど
のポリリン酸塩、ニトロフミン酸塩、リグニンスルホン
酸塩、ポリアクリル酸塩など通常泥水分散剤として使用
されているものがあげられる。
共重合体と分散剤の比(重量比)は泥水の性質、使用
目的によって異なるが、通常95:5〜10:90、好ましくは9
5:5〜50:50である。
本発明の泥水組成物は、泥水に対して0.05〜1.0重量
%添加するのが好ましい。0.05%未満では増粘性や濾水
量減少性が不足する。また1.0%を超えると安定液の粘
度が高くなり過ぎて安定液として使用し難くなり又安定
液調製コストが高くなる。
本発明における泥水は、水中にモンモリロナイト、ア
タパルジャイト、セリサイト、カオリナイトなどの無機
質粘土を1種類以上含むものであるが、その含有量は、
使用目的に応じて異なる。一般に、水100重量部に対し
て、無機質粘土は0.5〜100重量部の範囲で含まれ、たと
えば連続地中壁、場所打ち杭工法などに使用される泥水
(いわゆる安定液)では0.5〜10重量部程度、泥水シー
ルド工法に使用されるものは10〜50重量部程度、泥漿シ
ールド工法などに使用される泥漿では50〜100重量部程
度の無機質粘土が含まれるのがよいとされる。いずれの
泥水にも、本発明の組成物を効果的に適用することがで
きる。
なお、本発明の泥水組成物には、さらに市販されてい
る粘土、掘削したシルト、粘土、ソーダ灰などのpH調節
剤、綿実のしぼりカスなどの逸泥防止材およびカルボキ
シメチルセルロース、デンプン誘導体などの水溶性高分
子化合物などの添加剤(材)が含まれていてもよい。
つぎに本発明の泥水掘削工法用高耐腐敗性泥水組成物
を実施例にもとづき説明するが、本発明はもとよりかか
る実施例にのみ限定されるものではない。
実施例1 アクリルアミド(以下、AMという)49.7g、2−アク
リルアミド2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム
(以下、AMPSという)68.7gおよびイオン交換水500gか
らなる混合液に重合触媒として過硫酸アンモニウム0.01
g、還元材として亜硫酸ソーダ0.01gを加えて水溶液重合
を行ない、固形分含量約20重量%の共重合体溶液を得
た。この共重合体溶液を真空乾燥したのち、固形物を粉
砕して粉末状の共重合体を得た。得られた粉末共重合体
の固有粘度[η]は5.0であり、またAMとAMPSとのモル
比は5:5であった。
実施例2〜6 成分およびモル比を第1表に示すものに変えた以外は
実施例1と同様にして泥水組成物を調製した。
比較例1〜3 成分およびモル比を第1表に示すものに変えた以外は
実施例1と同様にして泥水組成物を製造した。
調製例1〜6および比較調製材1〜3 清水100重量部に、ベントナイト(三立SA−B、三立
鉱業(株)製)3重量部、ポリアクリル酸ソーダ(平均
分子量約6000)0.2重量部および泥水組成物(実施例1
〜6または比較例1〜3で得られたもの)を第1表に示
す量だけ添加して泥水を調製し、その性質を測定した。
また耐塩性を確認するために、前記泥水に4%食塩水
を10容量%添加したときの粘度を測定した。結果を第1
表に示す。
第1表より本発明の泥水組成物を用いた泥水は、調製
直後の水量が少なく、また塩水添加後においても、粘
度低下および水量増加ともに少なかった。
一方、比較例1〜3の泥水組成物を用いた泥水は、調
製直後に大きな水量が見られたり(比較調製例1)、
塩水添加後に粘度が低下したり、水量が著しく増加し
たりした(比較調製例2〜3)。
なお、泥水を調製するに際し、本発明の泥水組成物を
用いたときは、発泡が認められなかった。
実施例7〜9 成分およびモル比を第2表に示すものに変えた以外は
実施例1と同様にして泥水組成物を調製した。
比較例4 成分およびモル比を第2表に示すものに変えた以外は
実施例1と同様にして泥水組成物を調製した。
調製例7〜11および比較調製例4〜6 井戸水90重量部に、腐敗泥水10重量部、ベントナイト
(クニゲルV1、クニミネ工業(株)製)3部、トリポリ
リン酸ソーダ0.3部および泥水組成物(実施例2、実施
例5、実施例7〜9または比較例4で得られたもの)グ
アーガムまたはカルボキシメチルセルロースを添加して
泥水を調製した。
得られた泥水を30℃の恒温機内に保存して経時的な粘
度変化を測定した。結果を第2表に示す。
なお、腐敗泥水としては廃棄泥水処理場で採取した粘
性の低下した悪臭のある泥水を使用した。
第2表より、本発明の泥水組成物を用いた泥水はほと
んど粘度低下が生じず、一方、比較調製例1の泥水(AM
/AMPS=6:4、[η]=1.9)では約2倍の添加量が必要
となり、さらにグアーガムおよびカルボキシメチルセル
ロースでは早期に極端な粘度低下を示すことがわかる。
[発明の効果] 以上説明したとおり、本発明の泥水掘削工法用高耐腐
敗性泥水組成物によれば、(1)変質による粘度変化を
ほぼ完全に抑制することができ変質防止剤を添加する必
要がない、(2)変質しないので泥水を使用して掘削す
るばあいにおいて長期間作業を中断することができる、
(3)従来の合成系ポリマーのように発泡することがな
い、(4)調製した泥水の性質が従来のCMC系のものと
ほとんど差がないので従来の機器、設備をそのまま使用
できる、という効果を奏する。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固有粘度[η]が3.0dl/g以上であるスル
    ホン酸塩含有ビニル系単量体5〜100モル%および該ス
    ルホン酸塩含有ビニル系単量体以外の少なくとも1種類
    のビニル化合物0〜95モル%からなる水溶性重合体また
    は共重合体と分散剤とからなることを特徴とする泥水掘
    削工法用高耐腐敗性泥水組成物。
  2. 【請求項2】共重合体と分散剤との比(重量比)が95:5
    〜10:90である請求項1記載の泥水組成物。
  3. 【請求項3】請求項1記載の泥水組成物を泥水に対して
    0.05〜1.0重量%添加することを特徴とする泥水組成物
    の使用法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60181109A (ja) * 1984-02-09 1985-09-14 ヴオルフ・ヴアルスロデ・アクチエンゲゼルシヤフト 水溶性重合体及びそのドリリングフラツシング液としての使用

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