JP3186829B2 - 土木用材料 - Google Patents
土木用材料Info
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- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
化させる土木用材料に関する。さらに言えば、セメント
スラリーを用いた無公害型の裏込め用もしくは水中空洞
充填用として好適な土木用材料に関するものである。
材が地盤安定化や止水など各種土木工事に使用されてい
ることは周知のことである。また、シールド工事におけ
るセグメント裏込材や空洞充填材においても、各種の薬
剤が使用されかつ提案されてきた。
えばセメント−水ガラス系薬剤を用いるもの(特開昭51
-30115号公報)、酸性水ガラスに高炉スラグを含むセメ
ントスラリーを用いるもの(特開昭54-117530 号公
報)、CMCなどの水溶性高分子、塩基性低級カルボン
酸アルミニウム塩、界面活性剤及び鉱油に骨材を配合し
たもの(特開昭54-79908号公報)、ベントナイトおよび
吸水性樹脂を用いるもの(特開昭59-196387 号公報、特
開昭62-265395 号公報)、その他セメントスラリーに硬
化剤、遅延剤、充填材などの助剤を配合して用いるもの
(特開昭61-63559号公報、特開昭62-111100 号公報、特
開昭63-35996号公報、特開平1-39499 号公報、特開平2-
123187号公報)などが知られている。
従来の裏込材は、グラウト材と同様に近時の地球環境に
対する問題からその使用が次第に制限されてきた。例え
ばセメント−水ガラス系は、アルカリ廃水や有機系薬剤
にあってはCODおよびBODの高い廃水などの処理が
不可避であるが、施工状況によってはその処理が困難で
ある。
性能的にみて所望する機能を発揮していないということ
である。例えばベントナイトを骨材とするセメント−水
ガラス系のものは、反応により生ずるゲルの可塑性がな
いため、注入パイプを閉塞するなどのトラブルがしばし
ば生じるし、その他の薬剤についても瞬間的に高強度の
硬化体を得ることができない。
意研究を重ねた結果として完成されたもので、その目的
とするところは、瞬間的に高強度のゲル化が可能であ
り、特に実質的に無公害の裏込め材もしくは水中空洞充
填材として有用な高性能な土木用材料を提供することに
ある。
めの本発明による土木用材料は、セメントスラリーとシ
リカゾル、ケイ酸カリウムおよび骨材の混合スラリーと
からなることを構成上の特徴とする。
ルトランドセメントであるが、特にセメントの種類を限
定する必要はない。例えば早強性を必要とする場合には
早強ポルトランドセメント、超早強セメント、アルミナ
セメント、ジェットセメントなどを使用することができ
る。また、発熱膨張を嫌う場合には低熱セメントや中庸
熱セメントを、長期耐水性が要求される際には高炉セメ
ント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどが
一部又は全部選択的に適用される。これらのセメントは
通常市販品をそのまま適用できるが、粉末度はできるだ
け小さいものが好ましく、必要に応じて粒度調整したも
のを用いてもよい。とくに好ましいセメントは、粒子の
90%以上が粒径 0.1μ以上10μ以下の粒度分布を備える
ものである。なお、土木材料中のセメント量は、セメン
トの物性や混合スラリー(B液)の物性あるいは施工状
況によって異なるけれども、多くの場合 250〜500kg/m3
の範囲、実用的には特に 300〜400kg/m3の範囲が好まし
い。
としてイオン交換法、解膠法、酸中和法、電気透析法な
どによって製造される水性コロイダルシリカがある。こ
の製造法の例は、米国特許第 2577484号明細書、米国特
許第 3711419号明細書、米国特許第 2572578号明細書、
米国特許第 3668088号明細書、特開昭52-33899号、特開
平1-317115号公報などに記載されている。このほか、例
えば米国特許第 3650977号明細書や特公昭46-7367 号公
報に記載のある金属シリコンの酸化による製法や、米国
特許第 2951044号明細書や特開昭62-127216 号公報に記
載されている微細シリカ粉末の水分解による製法で得ら
れるシリカゾルを用いることもできる。
するものが使用できるが、粒子径の大きいものはゲル強
度が弱いため、平均粒子径50nm以下、好ましくは10〜30
nmのものが実用的である。3〜10nm範囲の平均粒子径を
有する小さい粒子グレードはゲル強度が高く、本発明の
目的に特に好ましく適用される。また、シリカゾルには
通常コロイドの安定化剤として微量のアルカリイオン
(または水素イオン)を含有するが、本発明で使用する
シリカゾルのアルカリ含有量はSiO2 /M2 Oのモル
比で5〜500 のものが好ましい。この意味で、アルカリ
安定化剤の含有量が多い平均粒子径3nm未満のシリカゾ
ルは使用し難い。
ベントナイト−水ガラス系の裏込材において、本発明
は、水ガラスの代わりに上記の如きシリカゾルを用いる
ところにその特徴の1つがある。しかし、単にシリカゾ
ルを水ガラスと置換しただけでは、ゲルタイムや酸化強
度など機能的に不充分であるため、本発明では、ケイ酸
カリウム水溶液を用いるところに他の特徴がある。この
理由は、シリカゾルとケイ酸カリウム水溶液との混合物
は一定時間は安定な液として存在するのでゲル化せず、
また本発明に係る土木用材料である硬化体が可塑性があ
って、特に充填性にすぐれていることによる。これに対
し、後記する比較例で示すようにシリカゾル−ケイ酸ソ
ーダ水溶液では、B液自体でゲル化する傾向が大で不安
定であるのみならず硬化体の可塑性がなく、施工時のト
ラブルの原因ともなる。
く、SiO/K2 Oのモル比1〜4、好ましくは2〜3.
5 のもので市販品をそのままもしくは必要に応じ希釈し
て用いればよい。
ベントナイト、粘土、フライアッシュ、高炉または転炉
スラグ、残土または鋳物廃砂などを使用することができ
るが、本発明の目的には特に水中膨潤性を有するベント
ナイトを用いることが好ましい。
トスラリー(A液)と上記したシリカゾル、ケイ酸カリ
ウムおよび骨材からなる混合物のスラリー(B液)とか
らなるが、必要に応じゲル化調製剤として例えば、炭酸
ソーダ、クエン酸ソーダなどを配合することもできる。
A液とB液の配合組成は、両液の物性や施工目的の状況
によって適宜に設定される。しかし多くの場合、固形分
比としてセメント 100重量部に対しシリカゾルがSiO
2 として3〜10重量部、ケイ酸カリウム10〜30重量部お
よび骨材15〜30重量部の範囲にある。なお、A液とB液
との容量比は、1:0.8〜1:1.2の範囲がよい。
を所望の注入機を用いて混合することによりほぼ瞬間的
にゲル化を生じて硬化する。この硬化体は可塑性がある
ので空隙部分を充填することができ、そのうえ耐水性が
あって水濁させることもないため、水中空洞充填材とし
て特に好ましく使用し得る。
メントスラリー(A液)とシリカゾル、ケイ酸カリウム
および骨材の混合スラリー(B液)とから組成されるも
のであるが、両液が混合するとほぼ瞬間的な反応により
混合液がゲル化して硬化する。このゲルおよび硬化の作
用機構の詳細は複雑で未だ解明するに至っていないが、
恐らく初期的にシリカゾルやケイ酸イオンがセメントか
ら溶出するCa2+との凝固反応で硬化が生じ、次いでセ
メントの水硬反応により長期強度を維持するものと考え
られる。
ら具体的に説明するが、各例における地盤注入剤の評価
は、次の測定方法でおこなった。
をビーカーに入れ、撹拌を続けると粘度が次第に増大す
る。この際、土木用材料をビーカーに入れた時点から、
粘度が増大しやがてゲル化してビーカーを90度傾けても
流動性が消失して流下しなくなるまでの時間をゲルタイ
ムとして測定する。
化前の土木用材料を直径50mm、高さ100mm の型枠に流入
充填してゲル化させて供試体を作成する。この供試体を
水中に養生して所定時間後に脱型し、アームスラー型強
度試験機を用いてホモゲルの一軸圧縮強度を測定する。
ト、ケイ酸カリウム水溶液からなる混合スラリー(B
液)を表1の組成割合で配合し、各種の土木用材料を調
製した。
〔秩父セメント(株)製〕、実施例4〜6のセメント
は、高炉セメント〔日鉄セメント(株)製〕 (2)ベントナイトは、SiO2 :72.43wt%、Al2 O3 :
14.23wt%、付着水分 :9wt%以下、カサ比重 :0.48〜
0.58、塩基交換容量 :70〜90meq/100g、pH :9.45(10%
分散液)〔関東ベントナイト鉱業(株)製〕 (3)シリカゾルは、“ニカドール30”〔日本化学工業
(株)製〕 (4)ケイ酸カリウムは、Aケイ酸カリ〔日本化学工業
(株)製〕
液をダブコンポンプ(島崎製作所社製、DP04型) で
混合した際のゲルタイムおよび圧縮強度を測定したとこ
ろ表2の結果が得られた。
容器の注入槽に水を満たした。この容器に実施例1で調
製した土木用材料のA液とB液とを実施例1で用いたと
同じダブコンポンプにより水中に注入した。水中に充填
した注入物は水中に分散することなく瞬時にゲル化し硬
化して充填することができ、また置換する水は殆ど濁り
のないものであった。
(B液)を表3に示す組成割合で配合した後、実施例と
同様に両液を混合した。混合後の土木用材料のゲルタイ
ムおよび圧縮強度などを測定したところ表4の結果が得
られた。
は実質的に瞬時にゲル化して初期強度の高い硬化体を得
ることができる。そのうえ、本発明の土木用材料は、圧
送可能な流動性を有しており、硬化体は材料分離やブリ
ージングを起こさず、また地下水の影響を受けないこと
から優れた空隙充填機能を備えている。したがって、特
に裏込材や水中空洞充填材として好適である
Claims (3)
- 【請求項1】 セメントスラリーとシリカゾル、ケイ酸
カリウムおよび骨材の混合スラリーとからなることを特
徴とする土木用材料。 - 【請求項2】 骨材がベントナイトである請求項1記載
の土木用材料。 - 【請求項3】 養生3日後のホモゲル一軸圧縮強度が10
kg/cm2以上を有する裏込め材もしくは水中空洞充填材で
ある請求項1又は2記載の土木用材料。
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---|---|---|---|
JP10936692A JP3186829B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 土木用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10936692A JP3186829B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 土木用材料 |
Publications (2)
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JPH05280032A JPH05280032A (ja) | 1993-10-26 |
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ID=14508419
Family Applications (1)
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JP10936692A Expired - Lifetime JP3186829B2 (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 土木用材料 |
Country Status (1)
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-
1992
- 1992-04-01 JP JP10936692A patent/JP3186829B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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