JP3674558B2 - 可塑性注入材の施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木構造物の空洞充填、軽量盛土、埋立等に利用できる可塑性注入材の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空洞充填部に地下水や流水がある場合、注入材が地下水や流水に希釈されることを防止するために、注入材にゲル状の凝集体としての性状が求められることがある。また、充填部を限定的に区間注入する場合、通常のセメントミルク系注入材では周辺への逸脱問題が発生し、限定注入できない等の問題があり、この様な場合にも注入材にゲル状の凝集体としての性状が求められる。この様に、ゲル化した凝集体の状態となり、地下水や流水に希釈されることなく、その形状付与性により、周囲への逸脱が生じ難い性状を、本願明細書では「可塑性」と称する。
【０００３】
上記した様な理由により、従来、セメントミルク、セメントエアミルク等の注入では、セメントミルク等に水ガラス系薬液又はアルミニウム塩類を添加して、注入材に可塑性を付与する技術が用いられている。しかしながら、これらの注入材は、耐久性が劣り、地下水の汚染の問題があり、価格等の点でも十分に満足のいくものではない。
【０００４】
一方、化学的に安定で耐久性に優れ、しかも安価で容易に入手できる材料を用いた瞬時に可塑性体となる材料として、セメントミルクと、ベントナイトを水に懸濁させたベントナイトミルクからなる可塑化液とを混合撹拌して得られる注入材が報告されている（特開平１１−３１０７７９号公報）。
【０００５】
また、可塑化液として、ベントナイトに代えてメタカオリンやアタパルジャイトを使用した注入材も報告されている（特開２００１−４８６２９号公報）。
【０００６】
この様なセメントミルクと可塑化液とからなる注入材は、安価で耐久性に優れ、しかも瞬時に可塑性体となるという優れた特性を有するものであるが、注入場所の直前で混合して可塑化させて注入するため、セメントミルクと可塑化液を別々に製造することが必要であり、ミキサー、アジテーター、ホース等を全て２系統設置する必要がある。このため、施工現場において注入液の製造設備が複雑化し、狭小な場所では製造効率が低下し、製造設備の設置自体が困難となる場合もある。また、施工現場から離れた場所に製造設備を設置すると、ポンプ圧送距離が長くなり、コストアップや施工の煩雑化の原因となる。しかも、２系統の製造設備において、それぞれ洗浄水が廃水として発生し、この処理にかなりのコストを要するという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、可塑性注入材の施工現場における施工設備を簡素化でき、しかも注入材製造時に発生する廃水処理量を低減することが可能な可塑性注入材の新規な施工方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した如き問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、施工現場とは異なる場所に設置した製造設備において、同一のミキサーを用いてセメントミルクからなるＡ液と可塑化液からなるＢ液を交互に製造し、これをミキサー車等により搬送し、施工現場において両液を混合して施工する方法によれば、注入材の製造設備を施工現場に設置する必要がないために施工現場の設備を簡素化することが可能となることを見出した。更に、上記した方法において、Ａ液製造後の製造設備の洗浄水や搬送設備の洗浄水等をＡ液製造時の混練水として再利用する方法や、Ｂ液製造設備の残留物やＢ液搬送設備の残留物をＡ液製造時に再利用する方法によれば、Ａ液の流動性能や両液混合時の可塑化性能を何ら阻害することなく、優れた特性を有する可塑性注入材を得ることができ、製造プラントにおける廃水量が減少して、処理コストを大幅に低減することが可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、下記の可塑性注入材の施工方法を提供するものである。
１． セメントミルクからなるＡ液と、可塑材を含む懸濁液からなるＢ液とを撹拌混合して形成される可塑性注入材の施工方法であって、
施工場所とは異なる場所に設置された製造設備において同一のミキサーを用いてＡ液とＢ液を交互に製造した後、Ａ液とＢ液を施工現場に搬送し、施工現場において両液を混合して可塑化させて施工場所に注入することを特徴とする可塑性注入材の施工方法。
２． Ｂ液製造後の製造設備に付着する残留物及びＢ液搬送後の搬送設備に付着する残留物の両方又は何れか一方をＡ液製造時に再利用することを特徴とする上記項１に記載の可塑性注入材の施工方法。
３． Ａ液製造時における混練水中の可塑材濃度が１０重量％以下である上記項２に記載の方法。
４． Ａ液製造設備の洗浄水とＡ液搬送後の搬送設備の洗浄水の両方又はいずれか一方をＡ液製造時の混練水として再利用する上記項１〜３のいずれかに記載の方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる可塑性注入材とは、セメントミルクからなるＡ液と、可塑材を含む懸濁液であるＢ液（可塑化液）とを混合して、瞬時に可塑化させて注入材として用いるものである。
【００１１】
まず、本発明方法は、可塑性注入材におけるＡ液（セメントミルク）とＢ液（可塑化液）を、施工現場とは異なる場所に設置した製造プラントにおいて製造し、しかもＡ液とＢ液を同一のミキサーを使用して交互に製造する点に特徴がある。
【００１２】
製造プラントにおける製造装置については、従来と同様でよく、グラウトミキサー、モルタルミキサー等、通常のセメントミルクや可塑化液を作製する際に使用されているミキサーを用いることができる。セメントミルクと可塑化液のそれぞれの製造方法については従来と同様で良い。
【００１３】
この様にして施工現場と別場所に設置された製造プラントで製造されたＡ液とＢ液は、ミキサー車等の搬送設備により施工現場に搬送され、施工現場において混合して可塑化され、施工場所に注入される。
【００１４】
この様な施工方法によれば、施工現場に注入材の製造設備を設置する必要がなく、施工現場の設備が簡素化される。特に、施工現場が狭く注入材の製造設備の設置が困難な場合にも、可塑性注入材の施工が可能となる点で有用性の高い方法である。
【００１５】
本発明方法では、同一のミキサーを使用してＡ液とＢ液を交互に製造する際に、Ｂ液の製造後のミキサー及びその他の製造設備に付着した残留物を廃棄することなく、Ａ液製造時に再利用することができる。例えば、Ｂ液の製造後の製造設備の洗浄水を一旦貯蔵槽に送り、Ａ液製造時の混練水として利用する方法、Ｂ液製造後の製造設備に付着したＢ液残留物が少ない場合には、Ｂ液製造後にミキサー等の製造設備を洗浄することなく、同一のミキサーを使用してそのままＡ液を製造する方法等が実施可能である。
【００１６】
更に、Ｂ液搬送後のミキサー車等の搬送設備に付着した残留物についても、廃棄処分することなく、Ａ液製造時に再利用することができる。この場合、通常、Ｂ液搬送設備の洗浄水をＡ液製造時の混練水として利用すればよい。
【００１７】
上記したＢ液の製造後の製造設備に付着した残留物をＡ液製造時に再利用する方法とＢ液搬送後の搬送設備に付着した残留物をＡ液製造時に再利用する方法については、必要に応じて、両方の方法を同時に行っても良く、或いは、一方の方法のみを行っても良い。これらの場合、Ａ液製造時にＡ液の混練水中に含まれる可塑材濃度は１０重量％以下であることが好ましい。この様な範囲内で可塑材がＡ液混練水中に含まれる場合には、Ａ液の流動性能やＡ液とＢ液混合時の可塑化性能を低下させることなく、優れた性能を有する可塑性注入材を得ることができる。
【００１８】
従って、上記した各方法において、Ｂ液製造後の洗浄水中の可塑材濃度が高い場合やＢ液製造後のミキサー中におけるＢ液残存量が多い場合には、Ａ液製造時にＡ液混練水中に含まれる可塑材濃度が１０重量％以下となるように、Ａ液製造後の洗浄水やその他の追加混練水を用いてＡ液混練水中の可塑材濃度を調整すればよい。
【００１９】
尚、Ａ液中の可塑材の濃度が増加するとＡ液のフロー値が減少するが、可塑材として用いられるベントナイト、メタカオリン、アタパルジャイト等はいずれもセメントミルクのブリージング防止材として寄与するものであり、Ａ液の混練水中の可塑材濃度が１０重量％以下であれば、ポンプ圧送性を阻害することなく、好適にブリージングを防止することができる。
【００２０】
また、本発明方法では、Ａ液の製造後のミキサー及びその他の製造設備の洗浄水とＡ液搬送後のミキサー車等の搬送設備の洗浄水についても、廃棄処分することなく、Ａ液製造時に混練水として再利用することができる。これらの洗浄水については、いずれか一方のみ又は両方を同時に混練水として再利用することができる。
【００２１】
尚、Ａ液製造後の洗浄水やＡ液搬送設備の洗浄水についは、Ａ液混練水として再利用する際にミキサー内で必要なセメント濃度に調整できるので、該洗浄水中のセメント濃度については特に限定はない。但し、Ａ液製造設備を洗浄した後、３時間以上経過した洗浄水については、洗浄水中で水和反応が進むために、これを混練水に用いて得られるＡ液は、流動性が低下する場合があり、更に、この様なＡ液を用いて得られる可塑性注入材は強度低下を生じる可能性がある。このため、Ａ液の製造設備を洗浄後、３時間以上経過した洗浄水を用いる場合には、該洗浄水中に遅延剤等を添加することが好ましい。
【００２２】
Ａ液製造設備やＡ液搬送設備の洗浄水をＡ液製造時の混練水として再利用する場合には、洗浄水に含まれる未水和のセメントは、本来の作用通り注入材の硬化に寄与し、水和したセメントは、豊富な自由水下での反応により非常に比表面積の大きいものとなり、Ａ液のブリージング防止に寄与する。
【００２３】
上記した各種の方法で製造設備や搬送設備の付着物や洗浄水をＡ液の混練水として再利用することによって、製造設備の洗浄水を廃水として処分するために必要となる処理コストを大幅に削減することがき、更に、Ａ液の製造に必要な水の使用量を低減することができる。
【００２４】
本発明方法において用いるＡ液は、従来の可塑性注入材で使用されているセメントミルクであれば特に限定はない。セメントミルクとは、セメント及び水を主成分とするミルク状態の懸濁液であり、セメントとしては、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱等の各種ポルトランドセメント、前記ポルトランドセメントの少なくとも一種と高炉スラグ、フライアッシュなどの少なくとも一種とを混合した混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント、セメント系固化材等から選ぶことができる。
【００２５】
セメントミルクは、必要に応じて起泡剤を発泡処理した気泡を混合してセメントエアミルクとしても良い。また、セメントミルクに砂、レキ、発泡ビーズ等を添加することにより可塑性注入材の比重を調整してもよい。
【００２６】
更に、セメントミルクには、必要に応じて減水剤、遅延剤、分散剤等の混和剤を添加してもよく、これらの混和剤を添加した場合にも、練り上がり後の可塑性にはほとんど影響はない。減水剤の添加によりセメントミルク中の単位水量を減らしたり、単位セメント量を増加することができ、高強度化及び軽量化の配合設計の範囲が拡大される。遅延剤の添加により輸送配管等設備内部での硬化を防止して設備の洗浄を軽減することができる。分散剤の添加により流動性が向上し、配管等による輸送距離を延ばすことができる。
【００２７】
セメントミルクにおける水の添加量は、均質なセメントミルクの調製可能な範囲であれば良く、通常、セメント：水（重量比）＝１：０．３〜１：１程度の範囲とすればよい。
【００２８】
本発明方法において用いるＢ液（可塑化液）は、可塑材を分散させた懸濁液であり、従来公知の各種の可塑材を用いることができる。この様な可塑材の具体例としては、ベントナイト、アタパルジャイト、メタカオリン等を例示でき、これらを一種単独又は二種以上混合して用いることができる。
【００２９】
可塑化液における水の添加量は、特に制限はないが、通常、可塑材：水（重量比）＝１：６．２〜１：７．１程度の範囲とすればよい。
【００３０】
可塑材として用いるベントナイト、アタパルジャイト、メタカオリン等の品位については特に限定はなく、従来から用いられているものを適宜選択して使用できる。
【００３１】
本発明の施工方法では、上記した方法によって、施工現場ではなく、別の場所に設置した製造プラントにおいてＡ液とＢ液を製造した後、ミキサー車等を用いてＡ液とＢ液を施工現場に搬送し、施工現場においてＡ液とＢ液を混合して、可塑化させて施工場所に注入する。通常は、施工現場において、パイプ等の配管中を施工場所まで圧送し、施工場所の直前で両液を混合して可塑化させて、施工場所に注入する。
【００３２】
Ａ液とＢ液の混合割合については特に限定的ではなく、Ｂ液に含まれる可塑材の種類等に応じて、適度な可塑性能、硬化性能等が発揮できるように適宜決めればよい。
【００３３】
また、可塑材を含むＢ液は、必要に応じて施工現場で希釈して、施工に適したフロー値、可塑材濃度などに調節した後、Ａ液と混合して塑化性させて施工場所に注入することができる。
【００３４】
Ａ液を搬送したミキサー車とＢ液を搬送したミキサー車については、製造プラントに戻った後、それぞれのミキサー車の洗浄水の両方又は何れか一方をＡ液製造時の混練水として再利用することができる。この方法によれば、ミキサー車の洗浄水を廃水として処分するための処理コストを大幅に削減でき、更に、Ａ液製造に要する水の使用量を低減することができる。この場合にも、Ａ液製造時におけるＡ液混練水中に含まれる可塑材濃度が１０重量％以下となるようにする場合には、Ａ液の流動性能や両液混合時の可塑化性能を何ら低下させることなく、優れた性能を有する可塑性注入材を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の施工方法によれば、施工現場に注入液の製造設備を設置する必要がなく、施工現場の設備を簡素化できる。また、製造プラントについても、１ミキサーサーのみを設置すればよく、製造設備を簡素化できる。
【００３６】
また、製造設備やミキサー車の残留物や洗浄水をＡ液製造時に再利用する場合には、廃水の排出量が大きく減少し、廃水処理のためのコストを大幅に削減することができる。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００３８】
実施例１
以下に、本発明の施工方法の具体例を記載する。
【００３９】
まず、グラウトミキサー（１ｍ³練り）にセメント（住友大阪セメント（株）製、ＪＥＴＭＳ Ａ材（主成分：ポルトランドセメント））１２００ｋｇと水６００ｋｇを投入し３分間混練して、Ａ液１ｍ³を作製し、得られたＡ液をミキサー車に排出した。これを４バッチ繰り返し、合計Ａ液４ｍ³をミキサー車に送った。
【００４０】
Ａ液作製に用いたミキサーを水１００リットルで高圧洗浄し、洗浄水を一旦水槽に貯蔵した。この際、密度測定器で、Ａ液洗浄水の密度を確認した。
【００４１】
次いで、Ａ液作製に用いたミキサーに、可塑材（住友大阪セメント（株）製、ＪＥＴＭＳ Ｂ材（主成分：ベントナイト））１３３ｋｇと水９５０ｋｇを投入し３分間混練して可塑材を含む懸濁液であるＢ液１ｍ³を作製し、得られたＢ液をミキサー車に排出した。これを４バッチ繰り返し、合計Ｂ液４ｍ³をミキサー車に送った。
【００４２】
Ｂ液作製に用いたミキサーについては洗浄することなく、ミキサーの重量計で測定したＢ液残重量と密度から残留物中の可塑材量及び水量を計算した。
【００４３】
次いで、水槽からＡ液洗浄水をミキサーに戻し、Ａ液洗浄水の密度とミキサー残留物中の水量から計算した残りのセメントと水をミキサーに投入し、Ａ液１ｍ³を作製し、得られたＡ液をミキサー車に排出した。この際、Ａ液混練水中のＢ材の濃度は１０重量％以下であった。
【００４４】
次いで、上記したＡ液の作製方法と同様にしてＡ液１ｍ³を３バッチ作製し、合計Ａ液４ｍ³をミキサー車に送った。
【００４５】
以降の工程は、上記した作製方法と同様にしてＢ液４ｍ³を作製し、ミキサー車に排出した。
【００４６】
この様にして得られたＡ液とＢ液をミキサー車によって施工現場に搬送し、両液を混合して、可塑性注入材として使用した。その結果、両液の流動性能や両液混合時の可塑化性能は良好であった。
【００４７】
実施例２
グラウトミキサー（１ｍ³練り）中に下記表１に示す成分を投入し、３分間混練してＡ液とＢ液をそれぞれ作製した後、Ａ液のフロー値を測定した。
【００４８】
その後、Ａ液とＢ液を混練して可塑性注入材としてのフロー値を測定した。
【００４９】
Ａ液中に配合するセメン成分としては、住友大阪セメント（株）製、ＪＥＴＭＳ Ａ材（主成分：ポルトランドセメント）を用い、可塑材としては、住友大阪セメント（株）製、ＪＥＴＭＳ Ｂ材（主成分：ベントナイト）を用いた。
【００５０】
結果を下記表１に示す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
以上の結果から明らかなように、Ａ液の混練水中に含まれる可塑材濃度が１０重量％以下の場合には、Ａ液の流動性能やＡ液とＢ液混合時の可塑化性能の低下が少なく、優れた性能を有する可塑性注入材が得られることが判る。

Claims (4)

1. セメントミルクからなるＡ液と、可塑材を含む懸濁液からなるＢ液とを撹拌混合して形成される可塑性注入材の施工方法であって、
   施工場所とは異なる場所に設置された製造設備において同一のミキサーを用いてＡ液とＢ液を交互に製造した後、Ａ液とＢ液を施工現場に搬送し、施工現場において両液を混合して可塑化させて施工場所に注入することを特徴とする可塑性注入材の施工方法。
2. Ｂ液製造後の製造設備に付着する残留物及びＢ液搬送後の搬送設備に付着する残留物の両方又は何れか一方をＡ液製造時に再利用することを特徴とする請求項１に記載の可塑性注入材の施工方法。
3. Ａ液製造時における混練水中の可塑材濃度が１０重量％以下である請求項２に記載の方法。
4. Ａ液製造設備の洗浄水とＡ液搬送後の搬送設備の洗浄水の両方又はいずれか一方をＡ液製造時の混練水として再利用する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。