JP4115678B2

JP4115678B2 - Injection material production method and construction method

Info

Publication number: JP4115678B2
Application number: JP2001117814A
Authority: JP
Inventors: 聡史高木; 秀朗石田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP2002309252A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用する注入材及びそれを用いた施工方法に関する。
なお、本発明で使用する(部)や(％)は特に規定のない限り質量基準である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
現在、注入材は、水ガラス系、特殊シリカ系、及び高分子系の薬液系注入材と、セメント系などの非薬液系注入材（懸濁型注入材）の二つに大きく分けることが可能である。
そして、懸濁型注入材としては、セメントを乾式粉砕した超微粒子セメント注入材や、高炉スラグを乾式粉砕した超微粒子スラグ系注入材等がある。
しかしながら、乾式粉砕した注入材は、最大粒子径を10μｍ以下にすることは困難であり、コンクリートの亀裂に注入する場合、最大粒子径が10μｍでは数十μｍ以下の亀裂には注入することは困難であるという課題があった。
また、製造コストも高くなるという課題もあった。
そして、地盤に注入する場合、乾式粉砕した注入材は最大粒子径が大きいため、粒子径75μｍ以下のシルト層や粘土層等への浸透注入は困難であるという課題もあった。
【０００３】
本発明者は、特定の注入材を使用することにより、前記課題を解消することができ、10μｍ以下の亀裂幅を有するコンクリート硬化物への注入や、粒子径75μｍ以下のシルト層や粘土層等への浸透注入が可能であるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、スラグと硫酸塩と水の混合物に、 50 〜 500MPa の高圧を加え、この混合物を２流路に分岐させ、再度合流する部分で対向衝突させて粉砕する粉砕機により湿式粉砕し、注入材を作製してなることを特徴とする注入材の作製方法であり、硫酸塩がアルカリ土類金属硫酸塩であることを特徴とする該注入材の作製方法であり、さらに、分散剤を含有して該注入材の作製方法であり、分散剤がポリアクリル酸塩であることを特徴とする該注入材の作製方法であり、さらに、遅延剤を含有してなる該注入材の作製方法であり、遅延剤が有機酸類であることを特徴とする該注入材の作製方法であり、湿式粉砕と同時に、該作製方法により作製した注入材を注入することを特徴とする注入材の施工方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明の注入材（以下、本注入材という）は、スラグと硫酸塩からなるものであり、さらに、分散剤や遅延剤を含有するもので、注入性を向上させるために、各成分を湿式粉砕したものである。
【０００７】
湿式粉砕する装置としては、攪拌ミル、ボールミル、及び高圧水を使用した粉砕機等が好ましく、粉砕速度の面から高圧水を使用した粉砕機を使用することがより好ましい。
【０００８】
攪拌ミルとは、容器内にボールなどのメディアを入れ、このメディアに挿入した攪拌機構によって力を伝達して粉砕を行う粉砕機であって、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、環状ミル、及び塔式ミルなどに分類される。
攪拌ミルの中で、攪拌槽型ミルとしては、三井鉱山(株)製アトライターやアイメックス(株)製サンドグラインダーなどがあり、流通管型ミルとしては、ウイリー・アー・バッコーフェンＡＧ製ダイノーミル、コトブキ技研工業(株)製スーパーアペックスミル、及びアイメックス(株)製ウルトラビスコミルなどがあり、環状ミルとしては、三菱重工業(株)製ダイヤモンドファインミルやドライスヴェルケＧｍｂＨ製パールミルなどがある。
【０００９】
ボールミルとは、通常、円筒状容器のミル内にメディアとしてボールを入れ、ミルを運動させることによって粉砕を行う粉砕機であって、転動ミル、振動ボールミル、及び遊星ミルなどがある。
このようなボールミルとしては、ホソカワミクロン(株)製アクアマイザーや(株)栗本鐵工所製ハイジーなどがある。
【００１０】
攪拌ミル又はボールミルを利用して本注入材を湿式粉砕する場合、使用するメディアは特に限定されるものではないが、その平均粒子径は0.001〜1.0mmが好ましく、0.01〜0.5mmがより好ましい。0.001mm未満では本注入材とメディアの分離が困難な場合があり、1.0mmを超えると粉砕効率が劣る場合がある。
また、メディアの容器内の充填量は特に限定されるものではないが、容器の容積の50〜95容積％が好ましく、70〜90容積％がより好ましい。この範囲外では粉砕効率が低下する場合がある。
【００１１】
高圧水を使用した粉砕機とは、懸濁液に50〜500MPaの高圧を加え、この懸濁液を２流路に分岐させ、再度合流する部分で対向衝突させて粉砕するものである。
このような粉砕機としては、(株)スギノマシン製アルティマイザーシステムなどがある。
【００１２】
本発明で使用するスラグとは、高炉から副生する高炉スラグ、転炉や電炉等の製鋼炉から副生する製鋼スラグ、及び汚泥等を焼成あるいは溶融して得られる特殊スラグなどが挙げられるが、強度発現性の面から、高炉スラグが好ましく、非晶質の高炉スラグがより好ましい。
湿式粉砕前のスラグの平均粒子径は、10μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下が最も好ましい。10μｍを超えると湿式粉砕しても粗い粒子が残る場合がある。
【００１３】
本発明で使用する硫酸塩は、初期強度発現性を向上させるために併用するものであり、具体的には、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸カリウムなどのアルカリ金属硫酸塩、硫酸カルシウムや硫酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属硫酸塩、並びに、硫酸アルミニウムや硫酸鉄等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中では、本注入材の初期強度発現性が高いことや、湿式粉砕時の粘性の上昇が少ないことからアルカリ土類金属硫酸塩が好ましく、特に、硫酸カルシウムが好ましく、硫酸カルシウム二水和物がより好ましい。
硫酸塩の使用量は、スラグ100部に対して、0.5〜10部が好ましく、１〜５部がより好ましい。0.5部未満では本注入材の初期強度発現性が小さくなる場合があり、10部を超えると湿式粉砕時に注入材が増粘し、注入性が悪くなる場合がある。
【００１４】
本発明では、注入性を向上するために、分散剤を併用することが好ましい。
分散剤としては、リグニンスルホン酸塩、オキシカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、及びポリアクリル酸塩等が好ましく、これらのうち、注入性や強度発現性の面から、ポリカルボン酸塩又はポリアクリル酸塩がより好ましく、ポリアクリル酸塩が最も好ましい。
分散剤の使用量は、スラグ100部に対して、固形分換算で0.01〜10部が好ましく、0.1〜５部がより好ましい。0.01部未満では注入性が低下する場合があり、10部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１５】
本注入材には、湿式粉砕時の粘性の上昇を防止し、注入性を向上させるため、遅延剤を併用することが好ましい。
遅延剤としては、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、及びグルコン酸又はこれらのナトリウム塩やカリウム塩等の有機酸類が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中では、湿式粉砕時の粘性の上昇が少ないことや、強度発現性の面からクエン酸、酒石酸、又はグルコン酸が好ましく、クエン酸や酒石酸又はその塩がより好ましく、クエン酸又はその塩が最も好ましい。遅延剤の使用量は、スラグ100部に対して、0.1〜１部が好ましく、0.2〜0.5部がより好ましい。0.1部未満では湿式粉砕時に粘性が上昇し、注入性が低下する場合があり、１部を超えると遅延効果が大きくなりすぎ、初期強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１６】
本発明において、スラグ、硫酸塩、及び水を、さらに、必要に応じて分散剤及び／又は遅延剤を混合し、湿式粉砕して本注入材を製造する。
【００１７】
水の使用量は、スラグ100部に対して、30〜1,000部が好ましく、100〜300部がより好ましい。30部未満では注入性が低下する場合があり、1,000部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１８】
硫酸塩は、種類によってはスラグと混合すると直ちに水和する恐れがあるため、スラグ又はスラグと分散剤からなる懸濁液と、硫酸塩又は硫酸塩と遅延剤からなる水溶液あるいは懸濁液とを別々に調製し、施工時に合流する、いわゆる２ショットで注入することが好ましい。
なお、分散剤や遅延剤は湿式粉砕したスラグや硫酸塩に混合することも可能である。
【００１９】
本注入材を使用する場合、注入材製造工場内で湿式粉砕して施工場所まで運搬して注入しても良いが、注入材の安定性の面から施工場所に湿式粉砕機を設置し、湿式粉砕と同時に注入することが好ましい。
【００２０】
さらに、本注入材には、ベントナイト、アロフェン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、及びポリビニルアルコールなどの材料分離抵抗材、ゼラチン、カゼイン、及び金属アルミニウムなどの気泡剤、並びに、パラフィンやシリコーンなどの消泡剤等を併用することも可能である。
【００２１】
本注入材は、単管ロッド工法、単管ストレーナ工法、二重管単相工法、二重管複相工法、及び二重管ダブルパッカー工法等の現在使用されている注入工法に使用することが可能である。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実験例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
実験例１
スラグ100部、表１に示す硫酸塩、及び水200部を混合し、(株)スギノマシン製湿式粉砕機、アルティマイザーシステム、吐出圧力100MPaを用いて、湿式粉砕して本注入材を作製し、その粘度、注入性、硬化時間、及び圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００２４】
＜使用材料＞
スラグ：高炉スラグ、平均粒子径２μｍ粉砕品
硫酸塩ア：硫酸カルシウム二水和物、市販品
硫酸塩イ：硫酸カルシウム無水和物、市販品
硫酸塩ウ：硫酸カリウム、市販品
【００２５】
＜試験方法＞
粘度：本注入材をカップに入れ、Ｂ型粘度計により測定
注入性：７号ケイ砂を、JSCE F 522に準じたポリエチレン袋に、高さ30cmに入れ、その上から本注入材を静かに入れたときの本注入材の浸透長さ
硬化時間：本注入材をカップに入れ、傾倒しても流れなくなるまでの時間
圧縮強度：本注入材を４×４×16cmの型枠に採取し、JIS R 5201に準じて材齢１日と28日測定
【００２６】
【表１】

【００２７】
実験例２
スラグ100部、硫酸塩ア３部、表２に示す分散剤、及び水200部を混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２８】
＜使用材料＞
分散剤ａ：ポリアクリル酸塩、市販品
分散剤ｂ：ポリカルボン酸塩、市販品
分散剤ｃ：ナフタレンスルホン酸塩、市販品
【００２９】
【表２】

【００３０】
実験例２
スラグ100部、硫酸塩ア３部、表３に示す分散剤と遅延剤、及び水200部を混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３１】
＜使用材料＞
遅延剤Ａ：クエン酸、市販品
遅延剤Ｂ：酒石酸、市販品
遅延剤Ｃ：グルコン酸ナトリウム、市販品
【００３２】
【表３】

【００３３】
【発明の効果】
以上のように、スラグと硫酸塩を併用することにより、さらに、必要に応じて分散剤や遅延剤を併用することにより、湿式粉砕後の粘性が上昇せず、注入性に優れ、かつ、初期強度と長期強度に優れるなどの効果を奏する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection material used in the civil engineering and construction fields, and a construction method using the same.
The (part) and (%) used in the present invention are based on mass unless otherwise specified.
[0002]
[Prior art and its problems]
Currently, injection materials can be broadly divided into two types: water glass-based, special silica-based, and polymer-based chemical solution-based injection materials, and cement-based non-chemical solution-based injection materials (suspension-type injection materials). It is.
Examples of the suspension-type injection material include an ultrafine particle cement injection material obtained by dry pulverizing cement, and an ultra fine particle slag type injection material obtained by dry pulverizing blast furnace slag.
However, it is difficult to reduce the maximum particle size to 10 μm or less for the dry pulverized injection material. When the maximum particle size is 10 μm, it is difficult to inject it into cracks of several tens of μm or less. There was a problem of being.
In addition, there is a problem that the manufacturing cost increases.
And when injecting into the ground, since the dry pulverized injection material has a large maximum particle size, there is a problem that it is difficult to infiltrate into a silt layer, a clay layer or the like having a particle size of 75 μm or less.
[0003]
The inventor can solve the above-mentioned problems by using a specific injection material, injection into a hardened concrete having a crack width of 10 μm or less, a silt layer or a clay layer having a particle diameter of 75 μm or less, etc. Obtaining the knowledge that osmotic injection is possible, the present invention has been completed.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention applies a high pressure of 50 to 500 MPa to a mixture of slag, sulfate, and water , branches the mixture into two flow paths, and wet-grinds by a pulverizer that collides and opposes at the part where it merges again. And an injection material manufacturing method characterized in that the injection material is prepared, and the injection material manufacturing method characterized in that the sulfate is an alkaline earth metal sulfate. A method for producing the injection material containing an agent, wherein the dispersant is a polyacrylate, and further comprising a retarder. A method for producing the injection material, characterized in that the retarder is an organic acid, and the injection material produced by the production method is injected simultaneously with wet grinding . It is a construction method.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0006]
The injection material of the present invention (hereinafter referred to as the present injection material) is composed of slag and sulfate, and further contains a dispersant and a retarder. In order to improve the injection property, each component is wet. It is crushed.
[0007]
As an apparatus for wet pulverization, a stirring mill, a ball mill, a pulverizer using high-pressure water, and the like are preferable, and a pulverizer using high-pressure water is more preferable in terms of pulverization speed.
[0008]
The agitation mill is a pulverizer in which a medium such as a ball is placed in a container and the force is transmitted by an agitation mechanism inserted into the medium to perform pulverization. The agitation mill, a flow tube mill, an annular mill, And tower mills.
Among the stirring mills, there are Atelier made by Mitsui Mining Co., Ltd. and Sand Grinder made by Imex Co., Ltd., and Dino mill made by Willy A. Baccofen AG, Kotobuki. There are Super Apex Mill manufactured by Giken Kogyo Co., Ltd. and Ultra Visco Mill manufactured by Imex Co., Ltd., and examples of the cyclic mill include Diamond Fine Mill manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. and Pearl Mill manufactured by Dries Velke GmbH.
[0009]
The ball mill is a pulverizer that normally performs pulverization by putting a ball as a medium in a cylindrical container mill and moving the mill, and includes a rolling mill, a vibration ball mill, a planetary mill, and the like.
Examples of such a ball mill include an aquamizer manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. and Hygie manufactured by Kurimoto Steel Works.
[0010]
When the present injection material is wet pulverized using a stirring mill or a ball mill, the media to be used is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.001 to 1.0 mm, more preferably 0.01 to 0.5 mm. If it is less than 0.001 mm, it may be difficult to separate the injection material from the media, and if it exceeds 1.0 mm, the grinding efficiency may be inferior.
Moreover, the filling amount of the medium in the container is not particularly limited, but is preferably 50 to 95% by volume, more preferably 70 to 90% by volume of the volume of the container. Outside this range, the pulverization efficiency may decrease.
[0011]
The pulverizer using high-pressure water is a device that applies a high pressure of 50 to 500 MPa to the suspension, divides the suspension into two flow paths, and pulverizes them by colliding against each other at the part where they rejoin.
As such a pulverizer, there is an optimizer system manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.
[0012]
Examples of the slag used in the present invention include blast furnace slag produced as a by-product from a blast furnace, steel slag produced as a by-product from a steelmaking furnace such as a converter and an electric furnace, and special slag obtained by firing or melting sludge and the like. From the standpoint of strength development, blast furnace slag is preferable, and amorphous blast furnace slag is more preferable.
The average particle diameter of the slag before wet pulverization is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and most preferably 1 μm or less. If it exceeds 10 μm, coarse particles may remain even after wet pulverization.
[0013]
The sulfate used in the present invention is used in combination to improve the initial strength development. Specifically, alkali metal sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, and potassium sulfate, calcium sulfate, and magnesium sulfate are used. Examples thereof include alkaline earth metal sulfates such as aluminum sulfate and iron sulfate, and one or more of these can be used. Among these, alkaline earth metal sulfate is preferable because of high initial strength development of the present injection material and less increase in viscosity during wet pulverization, especially calcium sulfate is preferable, calcium sulfate dihydrate More preferred.
The amount of sulfate used is preferably 0.5 to 10 parts, more preferably 1 to 5 parts, relative to 100 parts of slag. If the amount is less than 0.5 part, the initial strength developability of the injection material may be reduced. If the amount exceeds 10 parts, the injection material may thicken during wet pulverization and the injection property may deteriorate.
[0014]
In the present invention, it is preferable to use a dispersant in combination in order to improve injectability.
As the dispersant, lignin sulfonate, oxycarboxylate, naphthalene sulfonate, melamine sulfonate, polycarboxylate, polyacrylate, and the like are preferable. Among these, injectability and strength development are preferable. From the aspect, polycarboxylate or polyacrylate is more preferable, and polyacrylate is most preferable.
The amount of the dispersant used is preferably 0.01 to 10 parts, more preferably 0.1 to 5 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of slag. If it is less than 0.01 part, the injectability may be lowered, and if it exceeds 10 parts, the strength development may be deteriorated.
[0015]
The injection material is preferably used in combination with a retarder in order to prevent an increase in viscosity during wet pulverization and to improve injection properties.
Examples of the retarder include citric acid, malic acid, tartaric acid, and gluconic acid or organic acids such as sodium salt and potassium salt thereof, and one or more of these can be used. Among these, citric acid, tartaric acid, or gluconic acid is preferable from the viewpoint of little increase in viscosity during wet pulverization and strength development, citric acid, tartaric acid or a salt thereof is more preferable, citric acid or a salt thereof Is most preferred. 0.1-1 part is preferable with respect to 100 parts of slag, and, as for the usage-amount of a retarder, 0.2-0.5 part is more preferable. If the amount is less than 0.1 part, the viscosity increases during wet pulverization, and the injectability may decrease. If the amount exceeds 1 part, the delay effect may be too great, and the initial strength may be deteriorated.
[0016]
In the present invention, slag, sulfate, and water are further mixed with a dispersant and / or a retarder as necessary, and wet pulverized to produce the injection material.
[0017]
The amount of water used is preferably 30 to 1,000 parts, more preferably 100 to 300 parts, relative to 100 parts of slag. If it is less than 30 parts, the injectability may be lowered, and if it exceeds 1,000 parts, the strength development may be deteriorated.
[0018]
Since sulfates may hydrate immediately when mixed with slag, depending on the type, a suspension composed of slag or slag and a dispersant, and an aqueous solution or suspension composed of sulfate or sulfate and a retarder. It is preferable to inject in so-called two shots that are prepared separately and merged during construction.
In addition, a dispersing agent and a retarder can also be mixed with wet pulverized slag or sulfate.
[0019]
When this injection material is used, it may be wet crushed in the injection material manufacturing plant, transported to the construction site, and injected. However, in view of the stability of the injection material, a wet pulverizer is installed at the construction site. It is preferable to inject simultaneously with pulverization.
[0020]
Further, the injection material includes material separation resistance materials such as bentonite, allophane, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, and polyvinyl alcohol, foaming agents such as gelatin, casein, and metal aluminum, and paraffin and silicone. An antifoaming agent or the like can be used in combination.
[0021]
This injection material can be used for currently used injection methods such as single tube rod method, single tube strainer method, double tube single phase method, double tube double phase method, and double tube double packer method. Is possible.
[0022]
【Example】
Hereinafter, although the experiment example of this invention is shown and this invention is demonstrated further, this invention is not limited to these.
[0023]
Experimental example 1
100 parts of slag, sulfate shown in Table 1 and 200 parts of water are mixed and wet-pulverized using a Sugino Machine wet pulverizer, an optimizer system, and a discharge pressure of 100 MPa to produce this injection material. The viscosity, injectability, curing time, and compressive strength were measured. The results are also shown in Table 1.
[0024]
<Materials used>
Slag: blast furnace slag, average particle size 2 μm pulverized product sulfate a: calcium sulfate dihydrate, commercially available sulfate a: calcium sulfate anhydrate, commercial product sulfate: potassium sulfate, commercially available product
<Test method>
Viscosity: Put this injection material in a cup and measure with B-type viscometer. Injectability: Put No. 7 silica sand in a polyethylene bag according to JSCE F 522 at a height of 30 cm, and gently put this injection material on it. Penetration length hardening time of this injection material when put: The time until the injection material does not flow even if it is tilted Compressive strength: This injection material is sampled in a 4 × 4 × 16 cm mold, Measured for 1 day and 28 days of age according to JIS R 5201 [0026]
[Table 1]

[0027]
Experimental example 2
The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts of slag, 3 parts of sulfate a, the dispersant shown in Table 2 and 200 parts of water were mixed. The results are also shown in Table 2.
[0028]
<Materials used>
Dispersant a: polyacrylate, commercially available dispersant b: polycarboxylate, commercially available dispersant c: naphthalene sulfonate, commercially available product
[Table 2]

[0030]
Experimental example 2
The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts of slag, 3 parts of sulfate a, a dispersant and a retarder shown in Table 3 and 200 parts of water were mixed. The results are also shown in Table 3.
[0031]
<Materials used>
Delay agent A: citric acid, commercial product delay agent B: tartaric acid, commercial product delay agent C: sodium gluconate, commercial product
[Table 3]

[0033]
【The invention's effect】
As described above, by using slag and sulfate together, and further using a dispersant and a retarder as necessary, the viscosity after wet pulverization does not increase, the injection property is excellent, and the initial stage There are effects such as excellent strength and long-term strength.

Claims

To a mixture of slag, sulfate and water, 50 ~ 500MPa A method for producing an injection material, characterized in that the mixture is branched into two flow paths, wet-pulverized by a pulverizer that pulverizes the mixture by opposing collisions at a portion where the mixture rejoins, and an injection material is prepared. .

The method for manufacturing a grout of claim 1 wherein the sulfate salt is an alkaline earth metal sulfate.

Furthermore, the manufacturing method of the injection material of Claim 1 or 2 formed by containing a dispersing agent.

4. The method for producing an injection material according to claim 3, wherein the dispersant is a polyacrylate.

Further, a manufacturing method of injecting material one claim of claims 1-4 comprising a retarder.

The method for producing an injection material according to claim 5 , wherein the retarder is an organic acid.

Simultaneously with the wet grinding, the construction method of grout you characterized by injecting the injection material produced by the manufacturing method of one claim of claims 1 to 6.