JP4490796B2 - 地中送電用低熱抵抗スラリー材 - Google Patents

Description

本発明は、地中送電線の敷設工事において、開削部又は推進管中に設置され、内部に送電線やケーブルを収納した複数の送電管相互の隙間に充填する埋め戻し材又は中詰め材であって、高い充填性能を有し、かつ送電線から発生する熱の放熱性に優れた地中送電用低熱抵抗スラリー材に関する。

地中送電線の埋設工事では、開削部や地中に設けられた推進管中に、送電線やケーブルを収納した複数の送電管を固定するため、埋め戻しや中詰材の注入を行う。この送電線周りや推進管とケーブルの間隙を充填する材料として、一般に、コンクリート、砂、岩粉モルタル、気泡モルタル等のスラリー材が用いられる。

このようなスラリー材では、複数設置されたケーブルの隙間を隙間なく充填できることが求められる。また、長距離の推進管を設置する場合、圧送管でポンプ圧送できる流動性を有すること、更に圧送後も材料の分離がないこと、充填後ブリーディング水による空洞ができないこと、上下方向に密度の差を生じないことなどの特性も求められる。

さらに、送電線より発生する熱が速やかに放熱しないと、送電線の抵抗が増加し、電力輸送量の低下が起こるため、スラリー材として熱の伝導性の高いもの、すなわち熱抵抗値（Ｇ値）が小さいものが求められる。

特許文献１及び特許文献２には、流動化処理土にフェロニッケルスラグ等の密度の高い骨材を使用した、低熱抵抗のスラリー材が記載されている。
このように、泥水に骨材や砂等を加えて密度を調整した流動化処理土では、流動性を高くすると砂が沈降し、上部と下部に密度差を生じることがあり、放熱性が必要とされる上面の密度が小さくなり、熱抵抗値が大きくなることが予想される。

特に、今後必要とされる長距離圧送のためにフロー値を３００mm以上とするには、水を加える必要があり、そのためにスラリーの高密度化のために骨材を添加すると、粒径７５μｍ以下の微粉が多い場合には、粘性が上がるため、フロー値を３００mm以上にするのは困難である。また、７５μｍ以上の粒径の大きい骨材を使用した場合には、フロー値は高くなるが、ブリーディング水が発生しやすくなる。

また、特許文献３及び特許文献４には、石炭灰スラリーを使用した熱抵抗値（Ｇ値）の低い充填材が提案されている。これらの充填材は、石炭灰と密度の高い骨材を使用し、密度を高くするか、混和剤を使用して水石炭灰比を小さくして密度を高くして、低Ｇ値のスラリーを得ている。
しかしながら、石炭灰を用いたスラリー材では、骨材を用いた場合、２４０mm程度のフロー値では良好な特性を示すが、３００mmを超えるとブリーディング水が発生するという問題があった。また、混和剤を使用して水石炭灰比を小さくすると、フロー値が３００mmを超えてもブリーディング率は１％以下になるものの、粘度が上昇するため、圧送管による圧送が困難となる。

一方、石炭火力発電所から発生する石炭灰は、発電所の新設に伴い、その発生量は年々増加する傾向にある。発生する石炭灰の約半分は埋め立てられており、有効利用としてはセメント粘土代替がほとんどであるが、使用量も限界に近く、新たな有効利用が求められている。
特開２００２−６９４４６号公報 特開２００２−８７８６９号公報 特開２０００−２８１４２１号公報 特開２００２−２９１１４４号公報

従って、本発明の目的は、送電線やケーブルを収納した複数の送電管を推進管等に固定するため、送電管の間隙を充填するために使用するスラリー材において、高い伝熱性（低熱抵抗性）と、フロー値が高くブリーディング率が低い、優れた流動性、充填特性を有する地中送電用低熱抵抗スラリー材を提供することにある。

本発明者らは、斯かる実情に鑑み、種々検討した結果、泥水、固化材、石炭灰含有粉体、及び流動化剤を組み合わせて用いれば、充填性能と放熱性に優れた地中送電用低熱抵抗スラリー材が得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、（Ａ）泥水及び（Ｂ）セメント系固化材を含む流動化処理土と、
（Ｃ）石炭灰含有粉体、（Ｄ）流動化剤及び水を含む石炭灰スラリーとを、流動化処理土１ｍ ³ に対して石炭灰スラリー０．４〜５ｍ ³ の割合で混合して得られる地中送電用低熱抵抗スラリー材を提供するものである。

本発明のスラリー材は、骨材を使用することなく、微粒子を主体として構成されるため、材料分離が小さく、フロー値が高くブリーディング率が低い、優れた流動性を有するとともに、Ｇ値が小さく、低熱抵抗性のものである。

本発明で用いる成分（Ａ）の泥水としては、建設発生土を用いることができる。泥水中の水の量は、土質等によって異なるが、含水比が１２０〜３００質量％であるのが、十分な流動性が得られ、土粒子の分離も生じないので好ましい。建設発生土の含水比が小さく、流動性がない場合は、水を加えて上記の含水比に調整するのが好ましい。
また、建設発生土として、泥水式シールド工法から発生する泥水を、現場で設置されたサイクロン、フィルタープレス等で分級・脱水したものを使用することができる。

また、泥水は、粒径２５０μｍ以下の土粒子が９５質量％以上で、かつ７５μｍ以下の土粒子が８５質量％以上であるのが好ましい。特に、７５μｍよりも大きい砂分は、フロー値が３００mmを超えるスラリーでは沈降し、充填後に上部と下部で密度に著しい差が生じやすくなる。

本発明で用いる成分（Ｂ）の固化材としては、セメントを含有する地盤改良用の固化材；普通セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント等のポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントなどを用いることができる。用いる固化材は、スラリー材が送電線やケーブルを支えることができる程度の強度で、また変形しない程度の強度を確保することできる量が必要である。これらの固化材は、泥水１ｍ³に対して３０〜１００kg、特に４０〜８０kg用いるのが好ましい。

成分（Ｃ）のうち、石炭灰は、石炭火力発電所から発生する灰であって、微粉炭燃焼によって生成され、燃焼ボイラの燃焼ガスから空気余熱器、節炭器等を通過する際に落下採取された石炭灰、集塵機で採取された石炭灰、燃焼ボイラの炉底に落下した石炭灰等のいずれでも使用できる。石炭灰は、粒径７５μｍ以下の粒子が８５質量％以上であるのが好ましい。８５質量％未満では、高流動の場合に粒径７５μｍ以下の粒子が沈降して、上下部の密度に差が出たり、ブリーディング水の発生を誘発してしまう場合がある。

また、石炭灰以外の粉体としては、例えば炭酸カルシウム、ドロマイト、オリビンサンド等の高密度微粒子粉体（石炭灰よりも密度の高い微粒子粉体をいう）などを用いることができる。これらを用いることにより、スラリー材の密度をより高くすることができる。これらの粉体も、粒径７５μｍ以下の粒子が８５質量％以上であるのが好ましい。

成分（Ｃ）としては、石炭灰と高密度微粒子粉体の混合物を用いるのが好ましく、当該混合物中に、石炭灰は２０〜８０質量％含有されるのが好ましい。また、この混合物は、粒子密度が２．４〜３．５ｇ／cm³であるのが好ましい。

成分（Ｄ）の流動化剤としては、少ない水量で流動性を高くし、材料分離を少なくすることができるものである。コンクリート用の減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を用いることができる。
高密度化及び低Ｇ値のために空気の混入は好ましくなく、ＡＥ減水剤等を用いる場合には、消泡剤を併用するのが好ましい。
用いる流動化剤の割合は、目標とするフロー値によって異なるが、石炭灰含有粉体１００重量部に対して０．１〜５重量部であるのが好ましい。

本発明のスラリー材は、例えば（Ａ）泥水及び（Ｂ）固化材を含む流動化処理土と、（Ｃ）石炭灰含有粉体、（Ｄ）流動化剤及び水を含む石炭灰スラリーとを混合することにより製造することができる。石炭灰スラリーは、（Ｃ）石炭灰含有粉体１ｔに対し、水２００〜４００kgを含有するのが好ましい。
また、各材料を計量し、一度に混合して製造することもできる。

流動化処理土と石炭灰スラリーは、流動化処理土１ｍ³に対して石炭灰スラリー０．４〜５ｍ³の割合で混合するのが、十分な密度が得られるとともに、粘度が増加しすぎず、流動性も良好であるので好ましい。

次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。なお、実施例で使用した材料は、表１に示すとおりである。

実施例１
表２に示す組成のスラリー材を製造し、熱抵抗値、ブリーディング率、一軸圧縮強度及びフロー値を求めた。なお、表２において、石炭灰スラリー中の石炭灰混合物は、石炭灰に炭酸カルシウム微粉末を混合し、密度を２．５ｇ／cm³としたものを使用した。結果を表３に示す。

（製造方法）
各材料をハンドミキサーで２分間混合して、スラリー材を得た。

（評価方法）
（１）熱抵抗値：
一定の熱量を供給できるヒーターとその温度勾配を求める熱電対を収めたプローブを使用し、一方を熱抵抗値が既知の標準材料、他方を熱抵抗値未知の試験材料に差込み、同時通電することにより温度変化を作図する。作図されたグラフから温度勾配を求め、初期プローブ温度（Ｔ₀）、時間ｔにおける既知材料及び試験材料プローブ温度（Ｔ_a，Ｔ_b）、既知材料及び試験材料の熱抵抗値（Ｇ_a，Ｇ_b）から、次式より熱抵抗値を求めた。
Ｇ_a／Ｇ_b ＝（Ｔ_a−Ｔ₀）／（Ｔ_b−Ｔ₀）

（２）ブリーディング率：
５００mLメスシリンダーにスラリー５００mLを入れ、２４時間静置後、上部の浮水量を測定し、次式よりブリーディング率を求めた。
ブリーディング率（％）＝浮水量の容積（mL）×１００／５００

（３）一軸圧縮強度：
高さ１０cm、直径５cmの型枠にスラリーを入れ、型枠ごとビニール袋で封緘し、２０℃で２８日間養生して脱型後、ＪＩＳ Ａ １２１６（土の一軸圧縮試験）により、スラリー硬化体の一軸圧縮強度を測定した。

（４）フロー値：
日本道路公団規格ＪＨＳ Ａ ３１３のエアモルタル及びエアミルクの試験方法、１．コンシステンシー試験方法、１．２シリンダー法に準じてフロー値を求めた。すなわち、平板上に高さ８０mm、直径８０mmのシリンダを置き、これにスラリーを充填した後、シリンダをゆっくり引き上げ、スラリーの広がりを測定し、フロー値とした。

実施例２
表４に示す組成のスラリー材を、実施例１と同様にして製造した。得られたスラリー材について、グラウトミキサ及びポンプを用いて圧送距離５００ｍの圧送実験を行った。その結果、ミキサ内の沈降もなく、圧送も均一であることが確認された。

Claims (5)

1. （Ａ）泥水及び（Ｂ）セメント系固化材を含む流動化処理土と、
   （Ｃ）石炭灰含有粉体、（Ｄ）流動化剤及び水を含む石炭灰スラリーとを、流動化処理土１ｍ ³ に対して石炭灰スラリー０．４〜５ｍ ³ の割合で混合して得られる地中送電用低熱抵抗スラリー材。
2. 流動化処理土が、含水比１２０〜３００質量％の泥水１ｍ³に対して、固化材３０〜１００kgを混合したものである請求項１記載の地中送電用低熱抵抗スラリー材。
3. 石炭灰スラリーが、石炭灰含有粉体１ｔに対し、水２００〜４００kgを含むものである請求項１又は２記載の地中送電用低熱抵抗スラリー材。
4. （Ｃ）石炭灰含有粉体が、石炭灰と高密度微粒子粉体の混合物であって、粒子密度２．４〜３．５ｇ／cm³で、かつ粒径７５μｍ以下の粒子が８５質量％以上である請求項１〜３のいずれか１項記載の地中送電用低熱抵抗スラリー材。
5. （Ａ）泥水が、粒径２５０μｍ以下の土粒子が９５質量％以上で、かつ７５μｍ以下の土粒子が８５質量％以上である請求項１〜４のいずれか１項記載の地中送電用低熱抵抗スラリー材。