JP2744578B2 - 流動化埋め戻し用固化剤及びその使用方法 - Google Patents
流動化埋め戻し用固化剤及びその使用方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動化埋め戻し用固化
剤及びその使用方法に関するものである。
剤及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】道路の地下には、電話線、光ファイバー
ケーブル、ガス管、上下水道管、電力ケーブル等、種々
の管類、ケーブル類が埋設されている。必要に応じて、
あるいは定期的に、これらの管類、ケーブル類を掘り出
して、補修、交換を行い、この後再び埋め戻している。
この埋め戻しの際、現在は、掘り返して得た現場の土砂
は使用できず、新たに用意した良質の土砂を掘削溝に埋
め戻している。掘り出した土砂は、別の場所にある土壌
改良プラントまで運搬し、改良し、再利用するか残土と
して処分し、埋め立て等に使用されている。しかし、最
近特に建設廃材等の処理が問題となってきている。上記
の方法では土砂の運搬費用が嵩むし、適当な埋め立て地
を用意することが非常に難しくなってきている。また、
新たに用意した土砂を掘削溝に埋め戻す場合には、地盤
沈下を防止し、埋め戻し部分の上を舗装するため、タン
ピングランマ、振動コンパクタ等で締め固めをする必要
がある。しかし、深い掘削溝内での締め固めには非常に
時間がかかるので、手間や費用がかかるうえ、舗装等の
上部工事を行うのに支障がある。また、この工事に習熟
した職人が不足してきている。更に、掘削溝内の埋設物
周辺や埋設物下部の狭い部分は、充分な締め固めを行う
ことが難しい。
ケーブル、ガス管、上下水道管、電力ケーブル等、種々
の管類、ケーブル類が埋設されている。必要に応じて、
あるいは定期的に、これらの管類、ケーブル類を掘り出
して、補修、交換を行い、この後再び埋め戻している。
この埋め戻しの際、現在は、掘り返して得た現場の土砂
は使用できず、新たに用意した良質の土砂を掘削溝に埋
め戻している。掘り出した土砂は、別の場所にある土壌
改良プラントまで運搬し、改良し、再利用するか残土と
して処分し、埋め立て等に使用されている。しかし、最
近特に建設廃材等の処理が問題となってきている。上記
の方法では土砂の運搬費用が嵩むし、適当な埋め立て地
を用意することが非常に難しくなってきている。また、
新たに用意した土砂を掘削溝に埋め戻す場合には、地盤
沈下を防止し、埋め戻し部分の上を舗装するため、タン
ピングランマ、振動コンパクタ等で締め固めをする必要
がある。しかし、深い掘削溝内での締め固めには非常に
時間がかかるので、手間や費用がかかるうえ、舗装等の
上部工事を行うのに支障がある。また、この工事に習熟
した職人が不足してきている。更に、掘削溝内の埋設物
周辺や埋設物下部の狭い部分は、充分な締め固めを行う
ことが難しい。
【０００３】仮に、掘り出した土砂を、そのまま現場の
掘削溝内に埋め戻すことができれば、土砂の運搬費用
や、土砂の処分を不要にし、あるいは軽減することがで
きる。また、締め固めに伴う上記の問題が生じない。こ
うした理由から、掘り出した土砂に水等を混ぜて流動化
させ、これに固化剤を混ぜ、掘削により生じた掘削溝に
流し込む、流動化埋め戻し工法が提案されている。例え
ば、（土木学会第４７回年会、１００４頁、１９９２
年）、（土木学会第４７回年会、１００６頁、１９９２
年）、（土木学会第４７回年会、１００８頁、１９９２
年）、（土質工学研究発表会第２７回、２３４１頁、１
９９２年）等の文献には、掘り出した土砂を流動化さ
せ、これにタフロック３型、タフロック３Ａ等の、セメ
ントを主成分とする固化剤を混ぜ、掘削溝に流し込む工
法が提案されている。
掘削溝内に埋め戻すことができれば、土砂の運搬費用
や、土砂の処分を不要にし、あるいは軽減することがで
きる。また、締め固めに伴う上記の問題が生じない。こ
うした理由から、掘り出した土砂に水等を混ぜて流動化
させ、これに固化剤を混ぜ、掘削により生じた掘削溝に
流し込む、流動化埋め戻し工法が提案されている。例え
ば、（土木学会第４７回年会、１００４頁、１９９２
年）、（土木学会第４７回年会、１００６頁、１９９２
年）、（土木学会第４７回年会、１００８頁、１９９２
年）、（土質工学研究発表会第２７回、２３４１頁、１
９９２年）等の文献には、掘り出した土砂を流動化さ
せ、これにタフロック３型、タフロック３Ａ等の、セメ
ントを主成分とする固化剤を混ぜ、掘削溝に流し込む工
法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の工
法について研究していたが、次の問題があることを発見
した。即ち、掘削溝内に流し込むことが可能になるまで
掘削土を流動化させるには、当然かなり大量の水を掘削
土に添加する必要がある。しかし、上記のような、セメ
ントを主成分とする固化剤を流動物に添加すると、初
期、特に数時間のうちに舗装に耐える強度を得ることは
できないことが判明した。これでは、現場を埋め戻した
直後に、舗装等の上部工事を行うことができないので、
この工法を採用できなくなる。また、埋め戻した後時間
が経つと、今度は固化物の強度が大きくなりすぎ、再掘
削が非常に困難になるため、極めて不都合である。
法について研究していたが、次の問題があることを発見
した。即ち、掘削溝内に流し込むことが可能になるまで
掘削土を流動化させるには、当然かなり大量の水を掘削
土に添加する必要がある。しかし、上記のような、セメ
ントを主成分とする固化剤を流動物に添加すると、初
期、特に数時間のうちに舗装に耐える強度を得ることは
できないことが判明した。これでは、現場を埋め戻した
直後に、舗装等の上部工事を行うことができないので、
この工法を採用できなくなる。また、埋め戻した後時間
が経つと、今度は固化物の強度が大きくなりすぎ、再掘
削が非常に困難になるため、極めて不都合である。
【０００５】本発明の課題は、上記の流動化埋め戻し工
法において、掘削溝内に流し込むことが可能になるまで
掘削土を流動化させる場合に、数時間のうちに舗装に耐
える強度を得ることができるようにすることであり、ま
た、埋め戻した後時間が経っても、再掘削可能な強度に
保たれるようにすることである。
法において、掘削溝内に流し込むことが可能になるまで
掘削土を流動化させる場合に、数時間のうちに舗装に耐
える強度を得ることができるようにすることであり、ま
た、埋め戻した後時間が経っても、再掘削可能な強度に
保たれるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、流動化埋め戻
し工法において、水を加えることにより流動化させた土
砂を固化させる固化剤であって、半水石膏１００重量部
及びセメント５〜１００重量部を主成分として含有し、
かつ遅延剤を含有していることを特徴とする、流動化埋
め戻し用固化剤に係るものである。
し工法において、水を加えることにより流動化させた土
砂を固化させる固化剤であって、半水石膏１００重量部
及びセメント５〜１００重量部を主成分として含有し、
かつ遅延剤を含有していることを特徴とする、流動化埋
め戻し用固化剤に係るものである。
【０００７】また、本発明は、少なくとも上記の固化剤
及び水を、掘削により生じた掘削土に混練して流動物を
得、この流動物を掘削溝内に流し込んで固化させる、流
動化埋め戻し用固化剤の使用方法に係るものである。
及び水を、掘削により生じた掘削土に混練して流動物を
得、この流動物を掘削溝内に流し込んで固化させる、流
動化埋め戻し用固化剤の使用方法に係るものである。
【０００８】
【作用】本発明者は、流動化埋め戻し工法用の固化剤に
ついて研究していたが、従来のセメント系固化剤に代わ
り、半水石膏を大量に使用することで、掘削土の流動物
が、数時間のうちに舗装に耐える強度を発現することを
見いだした。具体的には、混練後２時間で１ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 の一軸加圧強度が得られた。これは、半水石膏その
ものが短時間で水和して強度を発現することに、基づく
ものである。
ついて研究していたが、従来のセメント系固化剤に代わ
り、半水石膏を大量に使用することで、掘削土の流動物
が、数時間のうちに舗装に耐える強度を発現することを
見いだした。具体的には、混練後２時間で１ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 の一軸加圧強度が得られた。これは、半水石膏その
ものが短時間で水和して強度を発現することに、基づく
ものである。
【０００９】従来、セメント系の一般の固化剤におい
て、石膏をセメントに添加することは知られている（流
動化埋め戻し用固化剤においては、知られていな
い。）。しかし、これは石膏をセメント内のアルミニウ
ム成分と反応させてエトリンガイトを生成させ、固化剤
の強度を上昇させるためであった。特に初期強度が必要
なときは、アルミニウム源としてカルシウムアルミネー
ト系材料を添加し、大量のエトリンガイトを生成させて
いた。
て、石膏をセメントに添加することは知られている（流
動化埋め戻し用固化剤においては、知られていな
い。）。しかし、これは石膏をセメント内のアルミニウ
ム成分と反応させてエトリンガイトを生成させ、固化剤
の強度を上昇させるためであった。特に初期強度が必要
なときは、アルミニウム源としてカルシウムアルミネー
ト系材料を添加し、大量のエトリンガイトを生成させて
いた。
【００１０】これに対し、本発明は、掘削土の流動化に
大量の水を添加すること、及びこの水が半水石膏と急速
に水和することに基づくものであり、上記した通常用途
の固化剤とは作用が異なっている。
大量の水を添加すること、及びこの水が半水石膏と急速
に水和することに基づくものであり、上記した通常用途
の固化剤とは作用が異なっている。
【００１１】もっとも、掘削土の流動物に対して大量の
カルシウムアルミネート系材料を添加し、大量のエトリ
ンガイトを生成させることも、一応は考えられる。しか
し、カルシウムアルミネート系材料は高価なので、実現
は困難である。これに対し、半水石膏は排煙脱硫石膏や
副産化学石膏等を脱水することによって容易に得られ、
石膏建材の原料として既に大量に使用されているので、
カルシウムアルミネート系材料等に比べて非常に低コス
トである。従って、本発明の産業上の利用価値は極めて
大きい。
カルシウムアルミネート系材料を添加し、大量のエトリ
ンガイトを生成させることも、一応は考えられる。しか
し、カルシウムアルミネート系材料は高価なので、実現
は困難である。これに対し、半水石膏は排煙脱硫石膏や
副産化学石膏等を脱水することによって容易に得られ、
石膏建材の原料として既に大量に使用されているので、
カルシウムアルミネート系材料等に比べて非常に低コス
トである。従って、本発明の産業上の利用価値は極めて
大きい。
【００１２】しかし、半水石膏単独では、流動化した掘
削土中の水分量が非常に多いために、溶解再結晶に起因
すると見られる強度低下が起こる。本発明により、半水
石膏１００重量部に対してセメントを５〜１００重量部
添加すれば、かかる強度低下は生じない。しかし、セメ
ントの添加量が１００重量部を越えると、長期的に、セ
メントによる強度の増進が大きくなり、固化物の一軸圧
縮強度が５ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える。こうなると、地盤
を再度掘削するのが非常に困難になる。また、半水石膏
の割合が低下する結果、硬化物の初期強度が低くなる。
削土中の水分量が非常に多いために、溶解再結晶に起因
すると見られる強度低下が起こる。本発明により、半水
石膏１００重量部に対してセメントを５〜１００重量部
添加すれば、かかる強度低下は生じない。しかし、セメ
ントの添加量が１００重量部を越えると、長期的に、セ
メントによる強度の増進が大きくなり、固化物の一軸圧
縮強度が５ｋｇｆ／ｃｍ2 を越える。こうなると、地盤
を再度掘削するのが非常に困難になる。また、半水石膏
の割合が低下する結果、硬化物の初期強度が低くなる。
【００１３】
【実施例】使用するセメントの種類は、気温が高い場合
には普通ポルトランドセメントでよいが、低温時には、
早強セメント、超早強セメントが好ましい。必要に応じ
て、地盤の初期強度を上げるために、カルシウムアルミ
ネート、アルミニウム塩、アルミン酸塩等のアルミニウ
ム源材料を添加できる。この場合、アルミニウム源材料
の添加量は、固化剤１００重量部に対して１５重量部以
下で充分である。
には普通ポルトランドセメントでよいが、低温時には、
早強セメント、超早強セメントが好ましい。必要に応じ
て、地盤の初期強度を上げるために、カルシウムアルミ
ネート、アルミニウム塩、アルミン酸塩等のアルミニウ
ム源材料を添加できる。この場合、アルミニウム源材料
の添加量は、固化剤１００重量部に対して１５重量部以
下で充分である。
【００１４】半水石膏及びセメントを主成分とする組成
物は、注水直後、又は注水から数分後に凝結を起こすの
で、流動化埋め戻し用固化剤としては使用できない。従
って、混練後、埋め戻すまでの間、流動性を確保するた
めに、遅延剤を添加する必要がある。
物は、注水直後、又は注水から数分後に凝結を起こすの
で、流動化埋め戻し用固化剤としては使用できない。従
って、混練後、埋め戻すまでの間、流動性を確保するた
めに、遅延剤を添加する必要がある。
【００１５】こうした遅延剤としては、半水石膏の遅延
剤として使用しうる一般的な材料を用いうる。具体的に
は、ゼラチン、ペプトン、でんぷん、燐酸ソーダ、ほう
砂、クエン酸アルカリ、酒石酸アルカリ、琥珀酸アルカ
リ等を例示できる。遅延剤の添加量は、遅延剤の種類、
使用温度によって異なるが、急速に流動性が低下する時
間が、注水後１５〜３０分となるように添加量を調整す
る。
剤として使用しうる一般的な材料を用いうる。具体的に
は、ゼラチン、ペプトン、でんぷん、燐酸ソーダ、ほう
砂、クエン酸アルカリ、酒石酸アルカリ、琥珀酸アルカ
リ等を例示できる。遅延剤の添加量は、遅延剤の種類、
使用温度によって異なるが、急速に流動性が低下する時
間が、注水後１５〜３０分となるように添加量を調整す
る。
【００１６】流動化埋め戻し工法に使用する土には、流
し込み時フロー２００ｍｍ以上の流動性を有しているこ
とが好ましい。土の再生率（％）は、（埋め戻しに使用
した土の容積）×１００／（掘り出した土の容積）で表
され、大きいほど良い。流動化に必要な水の添加量は、
土の粒度等によって変動するが、土１ｍ3 に対して２０
０〜２０００リットル添加し、混練することが好まし
い。これが２００リットル未満であると、ほとんどの土
が流動化せず、２０００リットルを超えると、土の再生
率が低下し、かつ固化剤の必要量が大きくなるので、現
実的ではない。
し込み時フロー２００ｍｍ以上の流動性を有しているこ
とが好ましい。土の再生率（％）は、（埋め戻しに使用
した土の容積）×１００／（掘り出した土の容積）で表
され、大きいほど良い。流動化に必要な水の添加量は、
土の粒度等によって変動するが、土１ｍ3 に対して２０
０〜２０００リットル添加し、混練することが好まし
い。これが２００リットル未満であると、ほとんどの土
が流動化せず、２０００リットルを超えると、土の再生
率が低下し、かつ固化剤の必要量が大きくなるので、現
実的ではない。
【００１７】土の再生率を上昇させるには、水の量を減
らしつつ、土の流動性を上昇させる必要がある。このた
めには、減水剤を使用することが有効である。この減水
剤としては、リグニンスルホン酸系、ポリカルボン酸
系、ナフタリン系、メラミン系等、セメント用の一般的
な減水剤を使用できる。
らしつつ、土の流動性を上昇させる必要がある。このた
めには、減水剤を使用することが有効である。この減水
剤としては、リグニンスルホン酸系、ポリカルボン酸
系、ナフタリン系、メラミン系等、セメント用の一般的
な減水剤を使用できる。
【００１８】以下、更に具体的な実験結果を示す。表１
に示す各土１ｍ3 に対し、表１に示す水量の水と、表１
に示す重量の半水石膏、早強セメント及び遅延剤からな
る固化剤とを添加し、混練した。温度は２０°Ｃであっ
た。表１の粘性土Ａよりも粘性土Ｂの方が微粒子分を多
く含む。
に示す各土１ｍ3 に対し、表１に示す水量の水と、表１
に示す重量の半水石膏、早強セメント及び遅延剤からな
る固化剤とを添加し、混練した。温度は２０°Ｃであっ
た。表１の粘性土Ａよりも粘性土Ｂの方が微粒子分を多
く含む。
【００１９】
【表１】
【００２０】各例について、土再生率、流動性、一軸圧
縮強度を測定した。土再生率（％）は、１ｍ3 ×１００
／（１ｍ3 ＋添加水の容積＋固化剤の容積）として算出
した。流動性は、テーブルフロー値で見て、流動性が良
好なものを「○」と表示し、流動性がやや劣るものを
「△」と表示した。一軸圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）
は、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの供試体で測定した。こ
の結果を表２に示す。
縮強度を測定した。土再生率（％）は、１ｍ3 ×１００
／（１ｍ3 ＋添加水の容積＋固化剤の容積）として算出
した。流動性は、テーブルフロー値で見て、流動性が良
好なものを「○」と表示し、流動性がやや劣るものを
「△」と表示した。一軸圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）
は、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの供試体で測定した。こ
の結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】実験番号１、２、４、５、８、９、１０、
１１、１２では、固化剤の成分が本発明の範囲内である
が、２時間経過後の一軸圧縮強度が１ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上であり、長期間経過しても、一軸圧縮強度が５ｋｇｆ
／ｃｍ2 を超えない。実験番号３では、早強性セメント
の量が５重量部よりも少なく、半水石膏の量が多すぎる
ため、２時間以上経過すると一軸圧縮強度が低下し、強
度が不十分である。実験番号６、７では、早強性セメン
トの量が１００重量部を超えているが、初期強度が低く
なり、上部工事ができないし、長期間経過すると強度が
大きくなりすぎる。
１１、１２では、固化剤の成分が本発明の範囲内である
が、２時間経過後の一軸圧縮強度が１ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上であり、長期間経過しても、一軸圧縮強度が５ｋｇｆ
／ｃｍ2 を超えない。実験番号３では、早強性セメント
の量が５重量部よりも少なく、半水石膏の量が多すぎる
ため、２時間以上経過すると一軸圧縮強度が低下し、強
度が不十分である。実験番号６、７では、早強性セメン
トの量が１００重量部を超えているが、初期強度が低く
なり、上部工事ができないし、長期間経過すると強度が
大きくなりすぎる。
【００２３】流動化埋め戻し工法では、土に水を加える
ことにより土を流動化させるが、粘性の高い土ほど、流
動化させるために多量の水を必要とする。しかし、表１
のどの種類の土についても、本発明の固化剤を使用し、
好ましくは水／固化剤の重量比をほぼ同じにすれば、目
的とする初期強度が得られる。また、粘性土の方が、長
期強度の伸びが少ない。
ことにより土を流動化させるが、粘性の高い土ほど、流
動化させるために多量の水を必要とする。しかし、表１
のどの種類の土についても、本発明の固化剤を使用し、
好ましくは水／固化剤の重量比をほぼ同じにすれば、目
的とする初期強度が得られる。また、粘性土の方が、長
期強度の伸びが少ない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、掘削土の流動物が、数
時間のうちに舗装に耐える強度を発現する。これは、半
水石膏そのものが短時間で水和して強度を発現すること
に、基づくものである。この結果、流動化埋め戻し工法
によって現場を埋め戻した直後に、舗装等の上部工事を
行うことができる。
時間のうちに舗装に耐える強度を発現する。これは、半
水石膏そのものが短時間で水和して強度を発現すること
に、基づくものである。この結果、流動化埋め戻し工法
によって現場を埋め戻した直後に、舗装等の上部工事を
行うことができる。
【００２５】そして、半水石膏は、排煙脱硫石膏や副産
化学石膏等を脱水することによって容易に得られるの
で、非常に低コストである。従って、本発明の産業上の
利用価値は極めて大きい。
化学石膏等を脱水することによって容易に得られるの
で、非常に低コストである。従って、本発明の産業上の
利用価値は極めて大きい。
【００２６】また、半水石膏に対してセメントを添加す
ることにより、半水石膏の水和による強度低下は生じな
い。また、埋め戻した後時間が経っても、固化物の強度
が大きくなりすぎないので、再掘削が容易である。
ることにより、半水石膏の水和による強度低下は生じな
い。また、埋め戻した後時間が経っても、固化物の強度
が大きくなりすぎないので、再掘削が容易である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 和也 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番 34号 大阪セメント株式会社中央研究所 内 (72)発明者 高井 武 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番 34号 大阪セメント株式会社中央研究所 内 (56)参考文献 特開 昭50−120111（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 流動化埋め戻し工法において、水を加え
ることにより流動化させた土砂を固化させる固化剤であ
って、 半水石膏１００重量部及びセメント５〜１００重量部を
主成分として含有し、かつ遅延を含有していることを特
徴とする、流動化埋め戻し用固化剤。 - 【請求項２】 アルミニウム源材料及び減水剤を含有し
ている、請求項１記載の流動化埋め戻し用固化剤。 - 【請求項３】 少なくとも請求項１記載の固化剤及び水
を、掘削により生じた掘削土に混練して流動物を得、こ
の流動物を掘削溝内に流し込んで固化させる、流動化埋
め戻し用固化剤の使用方法。 - 【請求項４】 前記固化剤及び水を前記掘削土に混練し
てから２時間後における固化物の一軸圧縮強さが１ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 以上である、請求項３記載の流動化埋め戻し
用固化剤の使用方法。 - 【請求項５】 前記掘削土１ｍ3 に対して水を２００〜
２０００リットル添加して混練する、請求項３記載の流
動化埋め戻し用固化剤の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5170347A JP2744578B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 流動化埋め戻し用固化剤及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5170347A JP2744578B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 流動化埋め戻し用固化剤及びその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726542A JPH0726542A (ja) | 1995-01-27 |
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1993
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