JP4878681B2 - グラウト材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空洞の充填やシールド工事の裏込等に用いられるグラウト材の可塑材に係り、特に、限定範囲内での注入や水中打設に用いることを可能とする可塑材およびこれを用いたグラウト材に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のグラウト材の可塑材としては、珪酸ソーダ系のものやアルミニウム系、粘土鉱物系またはポリマー系のものが工事で多用されている。
【０００３】
また、従来から空洞を充填する材料としては、１液タイプのものは低配合のセメントモルタルや、セメントとベントナイトとの混合液、または、これらの液に石粉やフライアッシュ、スラグ、粘土粉等の微紛骨材を混合したものが用いられていた。そして、これらの空洞充填材料は、１液状態でボンプにて搬送注入される流動性を考慮した処方・配合であり、水中に注入すると材料は分離してしまい、空洞を均一の濃度材料で充填するのが非常に難しい、という課題を有していた。
【０００４】
このような課題を解決するため、近年では、本来は水中打設コンクリート用として用いられていたメチルセルロース・ヒドロキシエチルセルロース・吸水樹脂等のポリマーを添加した材料も提案されている。
【０００５】
【従来技術の課題】
しかしながら、上記ポリマーを用いた空洞充填材料にあっては、流動性がよいため、空洞の限定注入のような用途には問題を有し、また、粘性を強くした場合には、作液作業が非常に煩雑で困難性を伴うばかりか、注入施工において注入圧力が非常に高くなるという作業管理上の問題を有していた。
【０００６】
さらに、上記珪酸ソーダを用いた空洞充填材料にあっては、珪酸ソーダをモルタル１ｍ3当たり５０ｌ（リットル）以上使用することになり、乾燥時における乾燥による珪酸ゲルの収縮によって、モルタルに亀裂や収縮が頻繁に発生することから、空洞充填材としては不向きである、という課題を有していた。
【０００７】
この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、グラウト材の水中打設時において注入材が分離しない不分離性と疎水特性を有し、かつ、空洞の所定範囲に充填することが可能な可塑性と可塑時間を有すると共に、作液・圧送・注入作業が容易で大量注入に対応することができ、しかも、乾燥による耐久性をも兼ね備えた可塑材およびこの可塑材の製造方法及び該可塑材を用いたグラウト材を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にあっては、グラウト材を、水１００重量部に対してベントナイト５〜２０重量部、珪酸ソーダ１．５〜４．０重量部を混合してなり、これにセメントを含有する液を加えセメント６００重量部に対し珪酸ソーダ１０重量部を上限とすることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に用いられる可塑材のベントナイト量は、使用されるべントナイトの品質によりその使用量が変化するため、該可塑材のファンネル粘度が２５〜５０秒以下となる流動性のある範囲内で添加するのが望ましい。また、この発明に用いられる可塑材の珪酸ソーダは、ベントナイトをゲル化させるもので、ベントナイト液が極端にゲル化を引き起こさない程度の量を添加するのが望ましく、好ましくは、高濃度となるように配合し、流動性等の効果をより発揮することができるように生成するのが望ましい。
【００１０】
また、この発明において上記可塑材を製造する場合には、先ず、水とベントナイトとを混合撹絆した後に、珪酸ソーダを添加混合することで、水中で打設しても泡が消泡せずに安定した状態で泡が内包された空洞充填材を製造することができる。
【００１１】
このように、この発明にあっては、可塑材に混合されるベントナイト量が従来のものに比べて１／２〜１／３で、珪酸ソーダ量も従来のものと比べて１／１０と極めて少量ですむため、乾燥によって劣化するのを防止することができ、長期耐久性に優れた空洞充填材を得ることができる。
【００１２】
さらに、この発明に係るグラウト材は、上記各可塑材に、セメントを含有する液および／または気泡を混合して生成したことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明において、上記グラウト材の配合比は、１００容量部に占めるベントナイトが１．０〜４．０重量部、珪酸ソーダ（ＪＩＳ３号品を用いた場合）が０．４〜２．０重量部とするのが望ましい。
【００１４】
また、この発明にあっては、上記セメントを含有する液には、強度を調整し乾燥収縮を防止するため、セメントと粘土とスラグおよびフライアッシュを含有する混合物を混合して生成するのが望ましい。勿論、これに分散性の向上とセメントの硬化遅延作用を持つオキシカルボン酸系材料等の適宜の分散・安定剤を添加混合することで、セメントを数日間固化させず、可塑材を流動性が良好な粘性の安定した状態とすることができる。
【００１５】
グラウト材に配合されたセメント成分に対して、本可塑材成分であるベントナイトと珪酸ソーダは、夫々単独でセメント成分と反応しゲル化するが、配合量が前記したように、極めて少量であるため、ベントナイトまたは珪酸ソーダ単独では殆ど効果が生じないが、これらを併用することで、初めて可塑性状が発揮され、かつ、水中における不分離特性が発揮される。
【００１６】
【発明の効果】
この発明に係る可塑材は、以上説明したように構成されているので、グラウト材の水中打設時において注入材が分離しない不分離性と疎水特性を有し、かつ、空洞の所定範囲に充填することが可能な可塑性と可塑時問を有すると共に、作液・圧送・注入作業が容易で大量注入に対応することができ、しかも、乾燥による耐久性をも兼ね備えた可塑材およびこの可塑材を用いたグラウト材を提供することができる。
【００１７】
また、この発明に係る可塑材は、先ず、水とベントナイトとを混合撹絆した後に、珪酸ソーダを添加混合して製造することで、泡が消泡せずに安定した状態で泡が内包された空洞充填材を得ることができる。
【００１８】
さらに、この発明に係るグラウト材は、上記各可塑材に、セメントを含有する液および／または気泡を混合して生成したので、作液・圧送・注入作業が容易で大量注入に対応することができ、しかも、乾燥してもモルタルに亀裂や収縮が発生しない耐久性を得ることができる等、幾多の優れた効果が得られる。
【００１９】
【実験例】
表１は、本発明に係るグラウト材を構成する各成分の配合例を示しており、同表において、Ａ液とは固化材と安定剤と水との混合物を、Ｂ液はベントナイトと珪酸ソーダ及び水を混合した本発明の一可塑材を、Ｃ液とは気泡剤と水と空気との混合物を夫々示している。
【００２０】
【表１】

【００２１】
固化材は、セメントと粘土（微紛末粉）とスラグとフライアッシュ等の混合物で、流動性があり、かつ、沈殿物を生じない特性を有するもので、強度の調整と乾燥収縮を防止するために用いられる。
本実験例では、太平洋セメント社製の普通セメント５０％と関東化成社製の粉末粘土５０％とを混合したものを用いた。
また、安定剤としては、本実験例では、オキシカルボン酸系材料に立花マテリアル社製の品名がクリーパック安定剤を混合したものを用いた。
さらに、水は金属塩を含まない軟水が望ましく、本実験例では水道水を用いた。
そして、気泡材としては、動物蛋白またはＨＥＣ−ＭＣ等のポリマーを含む界面活性剤を用いるが、本実験例では、第一化成産業社製の動物蛋白系界面活性剤「エアーボール（品名）」を用いた。
また、ベントナイトは、所要量の水に混合攪拌しファンネル粘性が２５〜５０秒となるように配合されたものを用いるが、この実験例では、立花マテリアル社製の高膨潤ベントナイト「ＴＢＳ（品名）」を用いた。
さらに、珪酸ソーダは、ＪＩＳ３号珪酸ソーダと同等品を用いるが、本実験例では、立花マテリアル社製の「急硬剤Ｇタイブ（品名）」を用いた。
尚、Ｂ液で用いられるベントナイトと珪酸ソーダの配合材料は、Ａ＋Ｂ液を可塑状化する材料であり、Ａ液の硬化遅延作用を停止させる。
【００２２】
以上の組成からなる材料を、表２に示す配合比で混合してグラウト材を生成し、夫々の配合における流動性と水希釈性、水中安定性および乾燥収縮性を測定した。
【００２３】
【表２】

【００２４】
この実験結果からも明らかなように、Ａ液とＢ液との配合比率が同じ（Ｎｏ．１とＮｏ．２）でも、珪酸ソーダを水に混合しただけでベントナイトを添加していないものは、水希釈性が多く、また、水中に注入した場合には崩れてしまい安定性が得られなかった。
【００２５】
また、Ａ液とＢ液との配合比率が同じ（Ｎｏ．１とＮｏ．３）でも、ベントナイトを水に混合しただけで珪酸ソーダを添加していないものは、水希釈性が多く、また、水中に注入した場合には分散が少なかった。
【００２６】
さらに、Ａ液とＢ液との配合比率が同じ（Ｎｏ．１とＮｏ．５）でも、ベントナイトと珪酸ソーダの量を、本発明の配合比以上となるように添加した場合には、水希釈性が少なく、また、水中に注入した場合には崩れてしまい安定性に欠ける結果が得られ、本発明の配合比の範囲内で各成分材料を混合した場合には、その流動性、水希釈性、水中安定性および乾燥収縮性の全てにおいて満足できる性能が得られることが確認できた。

Claims (1)

1. 水１００重量部に対してベントナイト５〜２０重量部、珪酸ソーダ１．５〜４．０重量部を混合してなり、これにセメントを含有する液を加えセメント６００重量部に対し珪酸ソーダ１０重量部を上限とするグラウト材。