JP4335396B2 - Cement admixture and injection material for injection - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネルと地山の間に生じた空洞や亀裂のある岩盤へ充填し、地盤掘削時の湧水を防止したり、軟弱な地盤を強固に改良する目的で使用する注入材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメントミルクは、圧縮強度が高く、又、その成分が地下水等へ溶出することがないために耐久性のある注入材として使用されている。しかしながら、ゲル化時間が数時間と長く、注入範囲以外にも注入材が漏れて逸流してしまうおそれがあり、又、ブリージング量が大きいために充填効果が期待できない等の課題があった。
【０００３】
そこで、カルシウムアルミネート、セッコウ、グルコン酸やクエン酸ナトリウム等の凝結調整剤、及び水からなるミルクをＡ液とし、セメントと水からなるミルクをＢ液とする注入材が提案されている(特公昭５７−１００５８号公報)。この注入材は、硬化するまでの時間を１分〜数十分の範囲内に調整できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ａ液は、エトリンガイトやモノサルフェート等の水和物がミルク中で生成しやすく、実際の施工では、ミキサー、ポンプ、ホース、及び注入管の壁面に、これらの水和物がスケールとして付着するために、注入作業時に注入を中断し、スケールを掻き落とさなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明者は種々検討した結果、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、水、及び必要に応じて使用する強度促進剤を混合してＡ剤を調製することにより、Ａ剤が固化物として確認されるまでの時間（以下、練り置き時間という）を長くでき、Ａ剤とＢ剤を混合した後は、数分以内、好ましくは１０秒以内にゲル化できる注入材を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、カルシウムアルミネート、セッコウ、及び化学式Ａｌ ２ （ＳＯ ４ ） ３ ・ｘＨ ２ Ｏ（１≦ｘ≦１８）で示される硫酸アルミニウム水和物を含有してなる注入用セメント混和材であり、硫酸アルミニウム水和物が、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して０．１〜１０重量部である該注入用セメント混和材であり、さらに、強度促進剤を含有してなる該注入用セメント混和材であり、さらに、凝結遅延剤を含有してなる該注入用セメント混和材である。さらに、カルシウムアルミネート、セッコウ、及び化学式Ａｌ ２ （ＳＯ ４ ） ３ ・ｘＨ ２ Ｏ（１≦ｘ≦１８）で示される硫酸アルミニウム水和物を含有してなるＡ剤と、セメントを含有してなるＢ剤を含有してなる注入材であり、さらに、Ａ剤に強度促進剤を含有してなる該注入材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明では、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、水、及び必要に応じて使用する強度促進剤を混合してＡ剤を調製することが好ましい。
【０００９】
本発明のカルシウムアルミネートとは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料とを混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主たる成分として、水和活性を有する物質の総称であって、ＣａＯ及び／又はＡｌ2Ｏ3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とするものに、これらが固溶した物質である。鉱物形態としては、結晶質、非晶質いずれであってもよい。これらの中では、反応活性の点で、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましく、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3（Ｃ12Ａ7）組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質のカルシウムアルミネートがより好ましい。
【００１０】
カルシウムアルミネートの粒度は浸透性の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。３０００ｃｍ2／ｇ未満だと浸透性が悪くなるおそれがある。
【００１１】
本発明のセッコウとしては、無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウ等が挙げられ、又、天然産のセッコウや、リン酸セッコウ、排脱セッコウ、及びフッ酸セッコウ等の化学セッコウ、又はこれらを熱処理して得られたセッコウも挙げられる。これらの中では、強度が大きい点で、無水セッコウが好ましい。
【００１２】
セッコウの粒度は浸透性の点で、ブレーン値で３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。３０００ｃｍ2／ｇ未満だと浸透性が悪くなるおそれがある。
【００１３】
セッコウの使用量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対して、５０〜３００重量部が好ましく、９０〜２００重量部がより好ましい。５０重量部未満だと初期強度が小さくなるおそれがあり、３００重量部を越えると長期強度が小さくなるおそれがある。
【００１４】
本発明の硫酸アルミニウム類とは、カルシウムアルミネートとセッコウの水和反応により、Ａ剤中にエトリンガイトが生成するのを抑制するものをいう。
【００１５】
硫酸アルミニウム類としては、硫酸アルミニウムや硫酸アルミニウム水和物が挙げられる。これらを単独又は２種以上を使用してもよい。なお、硫酸アルミニウム水和物は、化学式Ａｌ2（ＳＯ4）3・ｘＨ2Ｏ（ｘは任意の数）で示されるものである。これらの中では、スケールの発生を防止し、練り置き時間が長く、Ａ剤とＢ剤を混合してからのゲル化時間が短く、強度が大きい点で、硫酸アルミニウム水和物が好ましい。硫酸アルミニウム水和物のｘは、０＜ｘ≦１８であり、１≦ｘ≦１６が好ましく、６≦ｘ≦１０がより好ましい。
【００１６】
なお、ｘの値は、硫酸アルミニウム水和物を５００℃で１時間加熱し、その減量から換算した値とした。
【００１７】
硫酸アルミニウム類の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して、０.１〜１０重量部が好ましく、０.５〜５重量部がより好ましい。０.１重量部未満だと、Ａ剤の混練後エトリンガイトやモノサルフェートが生成し、練り置き時間が短くなるおそれがあり、１０重量部を越えると注入材のゲル化時間が長くなるおそれがある。
【００１８】
さらに、本発明では、ゲル化後の初期強度を向上する点で、強度促進剤を使用することが好ましい。
【００１９】
本発明の強度促進剤としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウムや炭酸水素カリウム等のアルカリ金属重炭酸塩、硫酸リチウム、硫酸ナトリム、及び硫酸カリウム等のアルカリ金属硫酸塩、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、及びケイ酸カリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウム等のアルカリ金属アルミン酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、並びに、水酸化カルシウムや水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物等が挙げられる。これらの中では、ゲル化後の初期強度が大きい点で、炭酸カリウムが好ましい。
【００２０】
強度促進剤の粒度は特に限定されるものではなく、通常市販されているものであれば充分使用できる。
【００２１】
強度促進剤の使用量は、カルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して、０.１〜１０重量部が好ましく、０.５〜５重量部がより好ましい。０.１重量部未満だとゲル化後の初期強度が小さくなるおそれがあり、１０重量部を越えるとＡ剤の練り置き時間が短くなるおそれがある。
【００２２】
さらに、本発明では、必要とするゲル化時間に調整するために、凝結遅延剤を使用することが好ましい。
【００２３】
凝結遅延剤としては、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、及びリンゴ酸等の有機酸類、有機酸類のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、及びカルシウム塩、リン酸類又はこれらの塩類、ホウ酸、アルカリ金属ホウ酸塩、ケイフッ化物、澱粉、並びに糖類等が挙げられる。これらの中では、ゲル化時間が長いためにゲル化時間を広い範囲で調整可能な点で、クエン酸及び／又は酒石酸が好ましい。
【００２４】
凝結遅延剤の粒度は特に限定されるものではないが、通常市販されているものであれば充分使用できる。
【００２５】
凝結遅延剤の使用量は、必要とするゲル化時間により調整するが、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び必要に応じて使用する強度促進剤の合計１００重量部に対して、１０重量部以下が好ましく、０．０５〜５重量部がより好ましい。１０重量部を越えるとＡ剤とＢ剤を混合してもゲル化せず、強度が小さくなるおそれがある。
【００２６】
本発明では、セメントと水を混合してＢ剤を調製することが好ましい。
【００２７】
セメントとしては、普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグ又はフライアッシュ等を混合した各種混合セメント、微粒子セメント、並びに超微粒子セメント等が挙げられる。これらの中では、浸透性の点で、微粒子セメント及び／又は超微粒子セメントが好ましい。
【００２８】
セメントの粒度は浸透性の点で、ブレーン値で６０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、９０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。６０００ｃｍ2／ｇ未満だと浸透性が悪くなるおそれがある。
【００２９】
本発明の注入用セメント混和材の使用にあたっては、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び必要に応じて使用する強度促進剤を予め混合したものを現場で水と混練してもよく、それぞれ単独のものを現場で水と混練時に混入してもよい。
【００３０】
本発明では、Ａ剤とＢ剤を混合して注入材とする。
【００３１】
凝結遅延剤は、作業性の点で、Ａ剤に混合することが好ましいが、Ｂ剤に凝結遅延剤を混合しても良い。
【００３２】
Ａ剤の水量は、初期強度を増大させる場合には少なくし、初期強度がそれほど必要でない場合には多くするが、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び必要に応じて使用する強度促進剤の合計１００重量部に対して、３０〜３０００重量部が好ましく、２００〜１０００重量部がより好ましい。３０重量部未満だとＡ剤の粘性が高く作業性が悪くなるおそれがあり、３０００重量部を越えると初期強度が小さくなるおそれがある。
【００３３】
Ｂ剤の水量は、長期強度を増大させるには少なくし、長期強度がそれほど必要でない場合には多くするが、セメント１００重量部に対して、３０〜１０００重量部が好ましく、５０〜３００重量部がより好ましい。３０重量部未満だとＢ剤の粘性が高く作業性が悪くなるおそれがあり、１０００重量部を越えると長期強度が小さくなるおそれがある。
【００３４】
Ａ剤とＢ剤の混合方法としては、それぞれのミキサーで混練、調製した後に、Ａ剤とＢ剤を別々に圧送し、Ｙ字管で混合する方法や、二重管を用い内管と外管に別々に圧送し、二重管の先端部で合流させる方法等いずれの方法も使用できる。即ち、単管ロッド工法、単管ストレーナ工法、二重管単相ストレーナ工法、及び二重管複相ストレーナ工法等の現在使用されている注入工法に本発明の注入材が使用できる。これらの中では、単管ロッド工法や単管ストレーナ工法に比べ、均一な改良体を形成できる点で、二重管単相ストレーナ工法又は二重管複相ストレーナ工法を使用することが好ましい。
【００３５】
Ａ剤とＢ剤の混合比率は、容積比で、１：２０〜５：１が好ましく、１：１０〜２：１がより好ましい。Ａ剤が多いと長期強度が小さくなるおそれがあり、Ｂ剤が多いと初期強度が小さくなるおそれがある。
【００３６】
さらに、本発明においては、減水剤、分散剤、起泡剤、発泡剤、消泡剤、及び増粘剤等を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で、Ａ剤、Ｂ剤、Ａ剤やＢ剤の両方に使用してもよい。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【００３８】
実験例１
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウ１００重量部、及びカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して表１に示す重量部の硫酸アルミニウム類を混合して注入用セメント混和材とした。この注入用セメント混和材に、カルシウムアルミネート、セッコウ、及び硫酸アルミニウム類の合計１００重量部に対して、水６３３重量部を添加、混練してＡ剤とした。一方、セメント１００重量部と水１３５重量部を混練してＢ剤とした。
Ａ剤とＢ剤を容積比１：１の割合で混合し、注入材とし、Ａ剤の練り置き時間、ゲル化時間、及び圧縮強度を評価した。結果を表１に示す。
なお、試験温度は２０℃とした。
【００３９】
（使用材料）
カルシウムアルミネート：Ｃ12Ａ7の組成に対応するもの、非晶質、ブレーン値５６００ｃｍ2／ｇ
セッコウ：無水セッコウ、ブレーン値５３００ｃｍ2／ｇ
硫酸アルミニウム類ア：硫酸アルミニウム無水物、市販品
硫酸アルミニウム類イ：硫酸アルミニウム１．５水和物、市販品
硫酸アルミニウム類ウ：硫酸アルミニウム６水和物、市販品
硫酸アルミニウム類エ：硫酸アルミニウム８水和物、市販品
硫酸アルミニウム類オ：硫酸アルミニウム１０水和物、市販品
硫酸アルミニウム類カ：硫酸アルミニウム１６水和物、市販品
硫酸アルミニウム類キ：硫酸アルミニウム１８水和物、市販品
セメントＰ：普通ポルトランドセメント、ブレーン値３３４０ｃｍ2／ｇ、市販品
水：水道水
【００４０】
（測定方法）
Ａ剤の練り置き時間：Ａ剤をビニール袋に採取してから、流動性が無くなるまでの時間。
ゲル化時間：Ａ剤とＢ剤を混合して容器に入れてから、流動性が無くなるまでの時間。
圧縮強度：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定。
【００４１】
【表１】
【００４２】
実験例２
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウ１００重量部、及びカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して表２に示す重量部の硫酸アルミニウム類エを混合して注入用セメント混和材としたこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
実験例３
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウ１００重量部、及びカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して３重量部の硫酸アルミニウム類エと表３に示す重量部の強度促進剤を混合して注入用セメント混和材とし、この注入用セメント混和材に、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び強度促進剤の合計１００重量部に対して、水６３３重量部を添加、混練してＡ剤としたこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００４５】
（使用材料）
強度促進剤α：炭酸カリウム、市販品
強度促進剤β：炭酸ナトリウム、市販品
【００４６】
【表３】
【００４７】
実験例４
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウ１００重量部、及びカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して表４に示す重量部の硫酸アルミニウム類エと強度促進剤αを混合して注入用セメント混和材とし、この注入用セメント混和材に、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び強度促進剤の合計１００重量部に対して、水６３３重量部を添加、混練してＡ剤とし、表４に示すセメントを使用してＢ剤としたこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００４８】
（使用材料）
セメントＱ：微粒子セメント、ブレーン値６１００ｃｍ2／ｇ、市販品
セメントＲ：超微粒子セメント、ブレーン値９２５０ｃｍ2／ｇ、市販品
【００４９】
【表４】
【００５０】
実験例５
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウ１５０重量部、及びカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して硫酸アルミニウム類エ３重量部と強度促進剤α１重量部を混合して注入用セメント混和材とし、この注入用セメント混和材に、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び強度促進剤の合計１００重量部に対して、水４６６重量部と表５に示す重量部の凝結遅延剤を添加、混練してＡ剤とし、セメント１００重量部と水９４重量部を混練してＢ剤としたこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００５１】
（使用材料）
凝結遅延剤ａ：クエン酸ナトリウム
凝結遅延剤ｂ：クエン酸
凝結遅延剤ｃ：酒石酸
【００５２】
【表５】
【００５３】
実験例６
カルシウムアルミネート１００重量部、セッコウ１５０重量部、及びカルシウムアルミネートとセッコウの合計１００重量部に対して表６に示す重量部の硫酸アルミニウム類エと強度促進剤α１重量部を混合して注入用セメント混和材とし、この注入用セメント混和材に、カルシウムアルミネート、セッコウ、硫酸アルミニウム類、及び強度促進剤の合計１００重量部に対して、水４６６重量部と凝結遅延剤ｃ１重量部を添加、混練してＡ剤とし、セメント１００重量部と水９４重量部を混練してＢ剤とし、試験温度を表６に示す温度にして、ゲル化時間を評価したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表６に示す。
【００５４】
【表６】
【００５５】
実験例７
実験Ｎｏ．４−６の注入材を、二重管単相ストレーナ工法により地盤に注入した。１日後に地盤を掘り起こしたところ、均一な改良体の生成が認められた。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の注入用セメント混和材を使用することにより、以下の効果が発現できた。
（１）スケールの発生を防止することができる。
（２）練り置き時間を好ましくは１時間以上と長くできる。
（３）ゲル化時間を１分以内、好ましくは１０秒以内にできる。そのために、ゲル化時間が１分を越えた従来のセメント系材料では使用できなかった二重管単相ストレーナや二重管複相ストレーナ工法を用いることができる。この工法は、均一な改良体を形成できるために、より強固な地盤改良ができる。
（４）ゲル化時間の温度依存性が少ない。実際の注入材の注入では気温や水温が常に変化しているので、注入材としては温度が変化した場合にゲル化時間へ及ぼす影響が小さいことが好ましいが、本発明の注入用セメント混和材は、この条件に適うので、温度によって凝結遅延剤の使用量を調整する煩雑さが軽減される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, filled into a hollow or cracked rock mass formed between a tunnel and a natural ground to prevent spring water during excavation of the ground or to be used for the purpose of strongly improving a soft ground About.
[0002]
[Prior art]
Cement milk has high compressive strength and is used as a durable injection material because its components do not elute into groundwater or the like. However, the gelation time is as long as several hours, and there is a possibility that the injected material may leak out of the injection range and escape, and the filling effect cannot be expected due to the large amount of breathing.
[0003]
Therefore, a setting agent such as calcium aluminate, gypsum, gluconic acid or sodium citrate, and an injection material in which milk made of water is liquid A and milk made of cement and water is liquid B has been proposed. No. 57-10058). This injection material can adjust time until it hardens within the range of 1 minute to several tens of minutes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in liquid A, hydrates such as ettringite and monosulfate are likely to be produced in milk. In actual construction, these hydrates adhere to the walls of mixers, pumps, hoses, and injection tubes as scales. Therefore, there is a problem that the injection must be interrupted and the scale must be scraped off during the injection operation.
[0005]
As a result of various studies, the present inventor confirmed that the A agent was solidified by preparing the A agent by mixing calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfates, water, and a strength accelerator used as necessary. The time required for the treatment (hereinafter referred to as kneading time) can be lengthened, and after mixing the agent A and the agent B, an injectable material that can be gelled within a few minutes, preferably within 10 seconds has been completed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to a cement admixture for injection comprising calcium aluminate, gypsum, and aluminum sulfate hydrate represented by the chemical formula Al 2 (SO 4 ) 3 xH 2 O (1 ≦ x ≦ 18). The injectable cement admixture is 0.1 to 10 parts by weight of aluminum sulfate hydrate with respect to 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum , and further contains a strength accelerator. The cement admixture for injection and the cement admixture for injection formed by further containing a setting retarder. Furthermore, it contains calcium aluminate, gypsum, and agent A containing aluminum sulfate hydrate represented by the chemical formula Al 2 (SO 4 ) 3 .xH 2 O (1 ≦ x ≦ 18), and cement. It is an injection material containing the B agent, and the injection material further containing a strength accelerator in the A agent.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0008]
In the present invention, it is preferable to prepare the agent A by mixing calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfates, water, and a strength accelerator used as necessary.
[0009]
The calcium aluminate present invention, a raw material containing calcia, by mixing a raw material containing alumina, calcined and in the kiln, obtained by heat treatment such as melting in an electric furnace, CaO and Al 2 O 3 is a general term for substances having hydration activity, and a part of CaO and / or Al 2 O 3 is an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, silicon oxide, titanium oxide, To compounds containing iron oxide, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, etc., or those containing CaO and Al 2 O 3 as main components, These are solid solution substances. The mineral form may be either crystalline or amorphous. Among these, amorphous calcium aluminate is preferable from the viewpoint of reaction activity, and amorphous calcium aluminate obtained by quenching the heat-treated product corresponding to the composition of 12CaO.7Al 2 O 3 (C 12 A 7 ). More preferred.
[0010]
Calcium particle size of aluminate in terms of permeability, preferably 3000 cm 2 / g or more in Blaine value, 5000 cm 2 / g or more is more preferable. If it is less than 3000 cm 2 / g, the permeability may deteriorate.
[0011]
Examples of the gypsum of the present invention include anhydrous gypsum, semi-water gypsum, and dihydrate gypsum. The gypsum obtained by heat-treating is also mentioned. Among these, anhydrous gypsum is preferable because of its high strength.
[0012]
The particle size of the gypsum in terms of permeability, preferably 3000 cm 2 / g or more in Blaine value, 5000 cm 2 / g or more is more preferable. If it is less than 3000 cm 2 / g, the permeability may deteriorate.
[0013]
The amount of gypsum used is preferably 50 to 300 parts by weight and more preferably 90 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of calcium aluminate. If it is less than 50 parts by weight, the initial strength may be reduced, and if it exceeds 300 parts by weight, the long-term strength may be reduced.
[0014]
The aluminum sulfates of the present invention are those that suppress the formation of ettringite in the agent A by the hydration reaction of calcium aluminate and gypsum.
[0015]
Examples of the aluminum sulfates include aluminum sulfate and aluminum sulfate hydrate. You may use these individually or in mixture of 2 or more types. Aluminum sulfate hydrate is represented by the chemical formula Al 2 (SO 4 ) 3 .xH 2 O (x is an arbitrary number). Among these, aluminum sulfate hydrate is preferred because it prevents generation of scale, has a long kneading time, has a short gelation time after mixing the A agent and the B agent, and has high strength. X of the aluminum sulfate hydrate is 0 <x ≦ 18, preferably 1 ≦ x ≦ 16, and more preferably 6 ≦ x ≦ 10.
[0016]
The value of x was a value converted from the weight loss of aluminum sulfate hydrate heated at 500 ° C. for 1 hour.
[0017]
The amount of aluminum sulfate used is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum. If the amount is less than 0.1 part by weight, ettringite and monosulfate are formed after kneading of the agent A, and the kneading time may be shortened. If the amount exceeds 10 parts by weight, the gelation time of the injection material may be lengthened. .
[0018]
Furthermore, in the present invention, it is preferable to use a strength promoter in terms of improving the initial strength after gelation.
[0019]
Examples of the strength promoter of the present invention include alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate, alkali metal bicarbonates such as sodium bicarbonate and potassium bicarbonate, lithium sulfate, sodium sulfate, and potassium sulfate. Alkali metal sulfates, alkali metal silicates such as lithium silicate, sodium silicate and potassium silicate, alkali metal aluminates such as lithium aluminate, sodium aluminate and potassium aluminate, lithium hydroxide, Examples thereof include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide. Among these, potassium carbonate is preferable because the initial strength after gelation is large.
[0020]
The particle size of the strength promoter is not particularly limited, and any strength accelerator can be used as long as it is commercially available.
[0021]
0.1-10 weight part is preferable with respect to a total of 100 weight part of calcium aluminate and gypsum, and, as for the usage-amount of a strength accelerator, 0.5-5 weight part is more preferable. If it is less than 0.1 part by weight, the initial strength after gelation may be reduced, and if it exceeds 10 parts by weight, the time for kneading A agent may be shortened.
[0022]
Furthermore, in the present invention, it is preferable to use a setting retarder in order to adjust to the required gelation time.
[0023]
Setting retarders include organic acids such as citric acid, gluconic acid, tartaric acid and malic acid, sodium salts, potassium salts, lithium salts and calcium salts of organic acids, phosphoric acids or salts thereof, boric acid, alkali metals Examples include borate, silicofluoride, starch, and saccharides. Among these, citric acid and / or tartaric acid are preferable in that the gelation time can be adjusted in a wide range because the gelation time is long.
[0024]
The particle size of the setting retarder is not particularly limited, but any commercially available product can be used.
[0025]
The amount of the setting retarder used is adjusted according to the required gelation time, but it is 10% with respect to a total of 100 parts by weight of calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfate, and a strength accelerator used as necessary. Part or less, preferably 0.05 to 5 parts by weight. When the amount exceeds 10 parts by weight, even if the agent A and the agent B are mixed, it does not gel and the strength may be reduced.
[0026]
In the present invention, it is preferable to prepare the B agent by mixing cement and water.
[0027]
Examples of the cement include various portland cements such as normal, early strength, and ultra-early strength, various mixed cements obtained by mixing blast furnace slag or fly ash with these portland cements, fine particle cements, and ultrafine particle cements. Among these, fine particle cement and / or ultra fine particle cement are preferable in terms of permeability.
[0028]
The particle size of the cement in terms of permeability, preferably 6000 cm 2 / g or more in Blaine value, 9000 cm 2 / g or more is more preferable. If it is less than 6000 cm 2 / g, the permeability may deteriorate.
[0029]
In the use of the cement admixture for injection of the present invention, calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfates, and a mixture of strength promoters used as necessary may be kneaded with water on site, A single product may be mixed with water at the time of kneading.
[0030]
In this invention, A agent and B agent are mixed and it is set as an injection material.
[0031]
The setting retarder is preferably mixed with the agent A from the viewpoint of workability, but the setting retarder may be mixed with the agent B.
[0032]
The amount of water of agent A is decreased when increasing the initial strength, and increased when the initial strength is not so much required, but calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfates, and a strength promoter used as necessary. Is preferably 30 to 3000 parts by weight, and more preferably 200 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total. If the amount is less than 30 parts by weight, the viscosity of the agent A is high and workability may be deteriorated. If the amount exceeds 3000 parts by weight, the initial strength may be reduced.
[0033]
The amount of water of agent B is decreased to increase the long-term strength, and is increased when the long-term strength is not so much required, but is preferably 30 to 1000 parts by weight, and 50 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement. Is more preferable. If it is less than 30 parts by weight, the viscosity of the B agent is high and workability may be deteriorated. If it exceeds 1000 parts by weight, the long-term strength may be reduced.
[0034]
As a mixing method of the A agent and the B agent, after kneading and preparing with each mixer, the A agent and the B agent are separately pumped and mixed with a Y-shaped tube, or the inner tube and the outer tube using a double tube. Any method can be used, such as a method of separately pumping the tube and joining at the tip of the double tube. That is, the injection material of the present invention can be used in the currently used injection methods such as the single tube rod method, the single tube strainer method, the double tube single phase strainer method, and the double tube double phase strainer method. Among these, it is preferable to use a double-pipe single-phase strainer method or a double-pipe multi-phase strainer method in that a uniform improved body can be formed as compared with a single-pipe rod method or a single-pipe strainer method.
[0035]
The mixing ratio of the A agent and the B agent is preferably 1:20 to 5: 1 and more preferably 1:10 to 2: 1 in volume ratio. If the amount of agent A is large, the long-term strength may be decreased, and if the amount of agent B is large, the initial strength may be decreased.
[0036]
Furthermore, in the present invention, the water reducing agent, the dispersing agent, the foaming agent, the foaming agent, the antifoaming agent, the thickening agent and the like are within a range that does not substantially impair the object of the present invention, You may use for both A agent and B agent.
[0037]
【Example】
Hereinafter, it demonstrates in detail based on an Example.
[0038]
Experimental example 1
A cement admixture for injection was prepared by mixing 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum, and 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum in an amount of aluminum sulfate as shown in Table 1. To this cement admixture for injection, 633 parts by weight of water was added and kneaded with respect to a total of 100 parts by weight of calcium aluminate, gypsum, and aluminum sulfates to obtain agent A. On the other hand, 100 parts by weight of cement and 135 parts by weight of water were kneaded to prepare a B agent.
A agent and B agent were mixed at a volume ratio of 1: 1 to obtain an injection material, and the kneading time, gelation time, and compressive strength of agent A were evaluated. The results are shown in Table 1.
The test temperature was 20 ° C.
[0039]
(Materials used)
Calcium aluminate: corresponding to the composition of C 12 A 7 , amorphous, Blaine value 5600 cm 2 / g
Gypsum: anhydrous gypsum, brain value 5300 cm 2 / g
Aluminum sulfates a: Aluminum sulfate anhydrous, Commercially available aluminum sulfates a: Aluminum sulfate 1.5 hydrate, Commercially available aluminum sulfates C: Aluminum sulfate hexahydrate, Commercially available aluminum sulfates D: Aluminum sulfate 8 Hydrate, commercially available aluminum sulfates o: aluminum sulfate decahydrate, commercially available aluminum sulfates: aluminum sulfate 16 hydrate, commercially available aluminum sulfates: aluminum sulfate 18 hydrate, commercially available cement P : Ordinary Portland cement, Brain value 3340 cm 2 / g, Commercial water: Tap water
(Measuring method)
Kneading time of agent A: Time until fluidity is lost after agent A is collected in a plastic bag.
Gelation time: The time from the mixing of agent A and agent B into the container until the fluidity disappears.
Compressive strength: Measured according to JIS R 5201.
[0041]
[Table 1]
[0042]
Experimental example 2
Except that 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum, and 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum were mixed with aluminum sulfates of parts by weight shown in Table 2 to obtain a cement admixture for injection. Was performed in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 2.
[0043]
[Table 2]
[0044]
Experimental example 3
100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum, and 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum are mixed and injected with 3 parts by weight of aluminum sulfate and a weight promoter of parts by weight shown in Table 3. Cement admixture for injection, 633 parts by weight of water is added to this cement admixture for injection and 100 parts by weight of calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfate, and strength accelerator, and kneaded to Except that, it was performed in the same manner as Experimental Example 1. The results are shown in Table 3.
[0045]
(Materials used)
Strength promoter α: Potassium carbonate, commercial product Strength promoter β: Sodium carbonate, commercial product
[Table 3]
[0047]
Experimental Example 4
Mixing cement for injection by mixing 100 parts by weight of calcium aluminate, 100 parts by weight of gypsum, and 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum with aluminum sulfates and strength promoter α in parts by weight shown in Table 4. In this cement admixture for injection, 633 parts by weight of water was added and kneaded with respect to 100 parts by weight of calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfate, and a strength accelerator, to obtain agent A. Table 4 The same procedure as in Experimental Example 1 was performed except that the cement B shown in FIG. The results are shown in Table 4.
[0048]
(Materials used)
Cement Q: Fine particle cement, brane value 6100 cm 2 / g, commercial product cement R: Ultra fine particle cement, brain value 9250 cm 2 / g, commercial product
[Table 4]
[0050]
Experimental Example 5
100 parts by weight of calcium aluminate, 150 parts by weight of gypsum, and 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum are mixed with 3 parts by weight of aluminum sulfate and 1 part by weight of a strength promoter to obtain a cement admixture for injection. To this cement admixture for injection, 466 parts by weight of water and a part by weight of a set retarding agent shown in Table 5 are added to 100 parts by weight of calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfates, and a strength accelerator. It was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the kneading agent A was used and 100 parts by weight of cement and 94 parts by weight of water were kneading to make the agent B. The results are shown in Table 5.
[0051]
(Materials used)
Setting retarder a: Sodium citrate setting retarder b: Citric acid set retarder c: Tartaric acid
[Table 5]
[0053]
Experimental Example 6
For injection by mixing 100 parts by weight of calcium aluminate, 150 parts by weight of gypsum, and 100 parts by weight of calcium aluminate and gypsum with aluminum sulfates and strength promoter α1 parts by weight shown in Table 6. As a cement admixture, 466 parts by weight of water and 1 part by weight of a set retarder are added to 100 parts by weight of calcium aluminate, gypsum, aluminum sulfates, and a strength accelerator, to the cement admixture for injection. Kneaded to give agent A, 100 parts by weight of cement and 94 parts by weight of water were kneaded to make agent B, the test temperature was set to the temperature shown in Table 6, and the gelation time was evaluated. Went to. The results are shown in Table 6.
[0054]
[Table 6]
[0055]
Experimental Example 7
Experiment No. 4-6 injection material was inject | poured into the ground by the double pipe single phase strainer construction method. When the ground was dug up one day later, formation of a uniform improved body was observed.
[0056]
【The invention's effect】
By using the cement admixture for injection of the present invention, the following effects could be exhibited.
(1) Generation of scale can be prevented.
(2) The kneading time can be increased to preferably 1 hour or longer.
(3) Gelation time can be made within 1 minute, preferably within 10 seconds. Therefore, a double-pipe single-phase strainer or a double-pipe double-phase strainer method that cannot be used with a conventional cement-based material having a gelation time exceeding 1 minute can be used. Since this method can form a uniform improved body, it can improve the ground more firmly.
(4) Temperature dependence of gelation time is small. Since the temperature and water temperature are constantly changing in the actual injection of the injection material, it is preferable that the injection material has a small effect on the gelation time when the temperature changes. Since this condition is met, the complexity of adjusting the amount of the setting retarder depending on the temperature is reduced.
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