JP4152081B2 - 注入材及びそれを用いた注入施工方法 - Google Patents

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、セメントなどの非薬液系注入材（懸濁型注入材）の２つに大きく分けられる。
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、また、製造コストも湿式粉砕に比べて高くなるという課題があった。
そして、乾式粉砕した注入材は、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った。
また、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った。
【０００３】
本発明者は、特定の注入材を使用することにより、10μｍ以下の亀裂幅を有すコンクリートへの注入や、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、スラグ１００部に対して、ポリアクリル酸塩系分散剤３〜５部（固形分換算）、アルカリ塩０．１〜２０部、及び水を湿式粉砕して注入材を製造し、湿式粉砕と同時に注入する施工方法である。
【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。
【０００７】
本発明の注入材（以下、本注入材という）は、注入性を向上させるために、湿式粉砕する。
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。
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、アトライター（三井鉱山(株)製）やサンドグラインダー（アイメックス(株)製）等があり、流通管型ミルとしては、ダイノーミル（ウイリー・アー・バッコーフェンＡＧ製）、スーパーアペックスミル（コトブキ技研工業(株)製）、及びウルトラビスコミル（アイメックス(株)製）等があり、環状ミルとしては、ダイヤモンドファインミル（三菱重工業(株)）やパールミル（ドライスヴェルケＧｍｂＨ製）等がある。
ボールミルとは、通常、円筒状容器のミル内にメディアを入れ、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、アクアマイザー（ホソカワミクロン(株)製）やハイジー（(株)栗本鐵工所製）等がある。
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、アルティマイザーシステム（(株)スギノマシン製）がある。
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未満だと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ないが、充填量は容器の容積の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。
【０００８】
本注入材には、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。
使用する分散剤としては、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部未満だと注入性が低下する場合があり、10部を超えて添加すると強度発現性が悪くなる場合がある。
【０００９】
本注入材には、強度発現性を向上させるためにアルカリ塩を併用することが好ましい。
ここでアルカリ塩とは、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムなどの炭酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化カルシウムなどの水酸化物、塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの塩化物、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸カルシウムなどのアルミン酸塩、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、及びケイ酸カリウムなどのケイ酸塩、並びに、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸カリウムなどの硫酸塩等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では、本注入材の初期強度発現性が高いことから炭酸塩の使用が好ましい。
アルカリ塩の使用量は、スラグ100部に対して、0.1〜20部が好ましく、１〜５部がより好ましい。0.1部未満だと本注入材の初期強度発現性が小さくなる場合があり、20部を超えて添加すると注入性が悪くなる場合がある。
【００１０】
以上の、スラグ、分散剤、アルカリ塩、及び水を湿式粉砕して本注入材を製造することができる。
水とスラグの混合割合は、スラグ100部に対して、水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部を超えて添加すると強度発現性が悪くなる場合がある。
アルカリ塩は、スラグ混合すると直ちに水和する恐れがあるため、スラグと分散剤からなる懸濁液と、アルカリ塩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より好ましい。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、及び二重管複相工法、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できる。
【００１４】
【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。
【００１５】
実験例１
スラグ100部、表１に示す分散剤とアルカリ塩、及び水200部を混合し、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、本注入材の注入性、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。
【００１６】
＜使用材料＞
スラグ ：高炉スラグ、平均粒子径２μｍ粉砕品
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
アルカリ塩ア：炭酸ナトリウム、市販品
アルカリ塩イ：水酸化カルシウム、市販品
アルカリ塩ウ：ケイ酸ナトリウム、市販品
【００１７】
＜試験方法＞
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になるように入れ、その上から本注入材を静かに入れ、本注入材の浸透長さを注入性（cm）とした。
硬化時間 ：本注入材をカップに入れ、傾倒しても本注入材が流れなくなるまでの時間。
圧縮強度 ：本注入材を4×4×16cm型枠に採取し、JIS R 5201に準じて測定。測定材齢は、１日、28日。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の注入材を使用することにより、注入性に優れる、硬化時間が短い、初期強度が優れる、及び長期強度が優れるなどの効果を奏する。

Claims (1)

1. スラグと、スラグ１００部に対して、ポリアクリル酸塩系分散剤３〜５部（固形分換算）、アルカリ塩０．１〜２０部、及び水を湿式粉砕して注入材を製造し、湿式粉砕と同時に注入する施工方法。