JP5770180B2 - 注入材、注入材の製造方法及び注入工法 - Google Patents
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Description
また、特許文献4には、シリカ、ライム、分散剤の記載はあるが、シリカを含有する懸濁液、ライムを含有する懸濁液のそれぞれに分散剤を含有することの記載はない。
しかしながら、特許文献5に記載の発明は、平均粒径を1μm以下とするために、上記のように、超微粒子材料(シリカフュームおよび消石灰)の解砕、攪拌、分散剤の添加を繰り返し行うという複雑な工程を経なければならないという問題があり、また、一次粒子に近い高分散化低粘性超微粒子グラウトを作製するためには、解砕方式として、ボール(ビーズ)を媒体にしてスラリーをミキサーで撹拌するという方式を適用する必要があった(段落[0021])。そして、レーザー回折/散乱式粒度分析装置を用いて測定する場合には、通常はJIS R 1629に記載の通り、前処理として超音波分散処理を行うものであるから、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折/散乱式粒度分析装置を用いて測定した場合の平均粒径は明らかではない。また、超微粒子材料として、シリカフューム以外の微細シリカ粉末についての記載はなく、高分散化低粘性超微粒子スラリーを注入材とした場合の耐久性についても記載されていない。
(1)超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ、分散剤、及び水を含有する湿式分散処理したA材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径1.0μm以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有する湿式粉砕分散処理したB材とを混合したものからなる注入材であって、前記微粒子シリカが金属シリコン粉末を水に分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法で製造したものであり、前記カルシウム化合物が、水酸化カルシウムで、前記微粒子シリカ100質量部に対して、20〜200質量部であり、前記分散剤がナフタレンスルホン酸系分散剤であり、前記A材の分散剤の使用量が、微粒子シリカ100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であり、前記B材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であることを特徴とする注入材である。
(2)前記A材が、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ及び水を含有する湿式分散処理した懸濁液に、分散剤を混合したものである前記(1)の注入材である。
(3)前記A材が、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ及び水を含有する湿式分散処理した懸濁液に、分散剤及び水を混合したものである前記(1)の注入材である。
(4)前記微粒子シリカは、球形度の平均値が95%以上の微粒子球状シリカである前記(1)前記(1)〜(3)のうちのいずれかの注入材である。
(5)前記B材が、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径1.0μm以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有する湿式粉砕分散処理した懸濁液に、さらに水を混合したものである前記(1)〜(4)のうちのいずれかの注入材である。
(6)さらに、アルカリ金属硫酸塩及び/又は有機酸類から選ばれる一種又は二種以上の硬化時間調整剤を、A材の微粒子シリカ100質量部に対して、0.1〜10質量部含有してなる前記(1)〜(5)のうちのいずれかの注入材である。
(7)金属シリコン粉末を水に分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子シリカに水を加え、高圧水を使用した粉砕機を用いて湿式分散処理して、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ及び水を含有する懸濁液とし、この懸濁液に分散剤さらに必要に応じて水を混合してA材を製造し、一方、カルシウム化合物に分散剤及び水を加え、高圧水を使用した粉砕機を用いて湿式粉砕分散処理して、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下であるカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する懸濁液とし、この懸濁液にさらに必要に応じて水を混合してB材を製造し、前記A材及び前記B材を混合する注入材の製造方法であって、前記カルシウム化合物が、水酸化カルシウムであり、前記微粒子シリカ100質量部に対して、20〜200質量部であり、前記分散剤がナフタレンスルホン酸系分散剤であり、前記A材の分散剤の使用量が、微粒子シリカ100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であり、前記B材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であることを特徴とする注入材の製造方法である。
(8)前記微粒子シリカは、球形度の平均値が95%以上の微粒子球状シリカである前記(7)の注入材の製造方法である。
(9)前記A材にさらに、アルカリ金属硫酸塩及び/又は有機酸類から選ばれる一種又は二種以上の硬化時間調整剤を、A材の微粒子シリカ100質量部に対して、0.1〜10質量部混合した前記(7)又は(8)の注入材の製造方法である。
(10)前記(1)〜(6)のうちのいずれかの注入材を注入してなることを特徴とする注入工法である。
(11)前記A材と前記B材とを、1ショット方式、1.5ショット方式及び2ショット方式のいずれかの方式により混合し、地盤に注入する、前記(10)の注入工法である。
なお、本発明で使用する部や%は、記載が無い限りは、質量部、質量%を意味する。
金属シリコン粉末を水に分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子シリカは、分散性が良く、最初に分散剤を添加しなくても水に分散させることができるから、後から分散剤を添加しても良い。この水への分散性は、シラノール基濃度が関係していると推定される。
粒径、種類の異なる微粒子シリカ100部、分散剤10部、水500部を混合し、スギノマシン社製商品名「スターバースト」で湿式分散処理し、A材(S1〜7)を作製した。
一方、市販の水酸化カルシウム(平均粒径9.5μm)100部、分散剤10部、水500部を混合し、同様にスギノマシン社製商品名「スターバースト」で粉砕時間を変えて湿式粉砕分散処理しB材(C1〜6)を作製した。
A材とB材を合流した。カルシウム化合物の使用量が、微粒子シリカ100部に対して、100部になるように、A材とB材を混合した。
浸透性試験、圧縮強さ試験を行った。配合及び結果を表1に示す。
微粒子シリカは、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が30%であるスラリーを火炎中に、2〜150m/秒の突出速度で噴射し燃焼、酸化させて溶融球状化する方法により製造した。
微粒子シリカS1:湿式分散処理後の平均粒径0.05μm、球形度97%、非晶化率100%、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が30%であるスラリーを火炎中に150m/秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカS2:湿式分散処理後の平均粒径0.1μm、球形度97%、非晶化率100%、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が30%であるスラリーを火炎中に120m/秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカS3:湿式分散処理後の平均粒径0.6μm、球形度97%、非晶化率100%、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が30%であるスラリーを火炎中に100m/秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカS4:湿式分散処理後の平均粒径1.0μm、球形度96%、非晶化率100%、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が30%であるスラリーを火炎中に50m/秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカS5:湿式分散処理後の平均粒径3.5μm、球形度95%、非晶化率100%、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が30%であるスラリーを火炎中に2m/秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
フェロシリコン副生シリカフュームS6:湿式分散処理後の平均粒径20μm(参考値:超音波分散処理した場合は平均粒径5.5μm)、球形度86%
ゾルゲル法合成シリカS7:湿式分散処理後の平均粒径10.1μm、球形度75%(参考値:超音波分散処理した場合は平均粒径9.8μm)
カルシウム化合物C1:湿式粉砕分散処理後の平均粒径0.05μm、水酸化カルシウム
カルシウム化合物C2:湿式粉砕分散処理後の平均粒径0.1μm、水酸化カルシウム
カルシウム化合物C3:湿式粉砕分散処理後の平均粒径0.5μm、水酸化カルシウム
カルシウム化合物C4:湿式粉砕分散処理後の平均粒径1.0μm、水酸化カルシウム
カルシウム化合物C5:湿式粉砕分散処理後の平均粒径3.5μm(参考値:超音波分散処理した場合は平均粒径2.1μm)、水酸化カルシウム
カルシウム化合物C6:湿式粉砕分散処理後の平均粒径0.5μm、無水石膏
分散剤α:ナフタレンスルホン酸系分散剤、市販品、液状、固形分濃度40%
分散剤β:ポリカルボン酸系分散剤、市販品、液状、固形分濃度40%
平均粒径:レーザー回折式粒度分布計(堀場製作所社製「LA−920型」)を用いた。
A材及びB材を、超音波分散処理を行わずに、水媒中で測定した。
浸透性試験:地盤工学会基準JGS0831に準ずる注入装置を用い、直径5cm×長さ20cmの試料槽に8号珪砂を充填し、注入開始から30分後の注入材の浸透長さを浸透長とした。
圧縮強さ:浸透性試験を行った試料槽から硬化体を取り出し、長さ100mmに切断し、アムスラー型圧縮試験機で材齢7日,28日の圧縮強さを測定した。浸透長が100mm以下の場合は硬化体上下を平面仕上げして測定した。
湿式粉砕処理したS3、C3を用い、カルシウム化合物の使用量が、微粒子シリカ100部に対して、表2に示す量になるように、A材とB材を混合したこと以外は実施例1と同様に、浸透性試験、圧縮強さ試験を行った。配合及び結果を表2に示す。
微粒子シリカ100部に対して表3に示す量の硬化時間調整剤を用い、カルシウム化合物の使用量が、微粒子シリカ100部に対して、表3に示す量になるように、A材とB材を混合したこと以外は実施例2と同様に、浸透性試験、圧縮強さ試験を行った。なお、酸性の硬化時間調整剤であるクエン酸は、水酸化カルシウムと反応する恐れがあるので、A材側に入れ、クエン酸以外の硬化時間調整剤はB材側に入れた。配合及び結果を表3に示す。
硬化時間調整剤T1:硫酸ナトリウム
硬化時間調整剤T2:硫酸カリウム
硬化時間調整剤T3:炭酸ナトリウム
硬化時間調整剤T4:クエン酸
微粒子シリカS3を100部、水500部を混合し、スギノマシン社製商品名「スターバースト」で湿式分散処理し微粒子シリカスラリーを作製した。この微粒子シリカスラリーに微粒子シリカ100部に対し分散剤10部を混合しA材を作製した。
一方、B材には実施例1のC3を用い、カルシウム化合物の使用量が、微粒子シリカ100部に対して、100部になるように、A材とB材を混合した。
浸透性試験、圧縮強さ試験を行った。配合及び結果を表4に示す。
Claims (11)
- 超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ、分散剤、及び水を含有する湿式分散処理したA材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径1.0μm以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有する湿式粉砕分散処理したB材とを混合したものからなる注入材であって、前記微粒子シリカが金属シリコン粉末を水に分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法で製造したものであり、前記カルシウム化合物が水酸化カルシウムで、前記微粒子シリカ100質量部に対して、20〜200質量部であり、前記分散剤がナフタレンスルホン酸系分散剤であり、前記A材の分散剤の使用量が、微粒子シリカ100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であり、前記B材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であることを特徴とする注入材。
- 前記A材が、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ及び水を含有する湿式分散処理した懸濁液に、分散剤を混合したものである請求項1に記載の注入材。
- 前記A材が、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ及び水を含有する湿式分散処理した懸濁液に、分散剤及び水を混合したものである請求項1に記載の注入材。
- 前記微粒子シリカは、球形度の平均値が95%以上の微粒子球状シリカである請求項1に記載の注入材。
- 前記B材が、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径1.0μm以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有する湿式粉砕分散処理した懸濁液に、さらに水を混合したものである請求項1に記載の注入材。
- さらに、アルカリ金属硫酸塩及び/又は有機酸類から選ばれる一種又は二種以上の硬化時間調整剤を、A材の微粒子シリカ100質量部に対して、0.1〜10質量部含有してなる請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の注入材。
- 金属シリコン粉末を水に分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子シリカに水を加え、高圧水を使用した粉砕機を用いて湿式分散処理して、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下である微粒子シリカ及び水を含有する懸濁液とし、この懸濁液に分散剤さらに必要に応じて水を混合してA材を製造し、一方、カルシウム化合物に分散剤及び水を加え、高圧水を使用した粉砕機を用いて湿式粉砕分散処理して、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が1.0μm以下であるカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する懸濁液とし、この懸濁液にさらに必要に応じて水を混合してB材を製造し、前記A材及び前記B材を混合する注入材の製造方法であって、前記カルシウム化合物が、水酸化カルシウムであり、前記微粒子シリカ100質量部に対して、20〜200質量部であり、前記分散剤がナフタレンスルホン酸系分散剤であり、前記A材の分散剤の使用量が、微粒子シリカ100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であり、前記B材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物100質量部に対して、5〜30質量部(固形分換算)であることを特徴とする注入材の製造方法。
- 前記微粒子シリカは、球形度の平均値が95%以上の微粒子球状シリカである請求項7に記載の注入材の製造方法。
- 前記A材にさらに、アルカリ金属硫酸塩及び/又は有機酸類から選ばれる一種又は二種以上の硬化時間調整剤を、A材の微粒子シリカ100質量部に対して、0.1〜10質量部混合した請求項7又は8に記載の注入材の製造方法。
- 請求項1〜請求項6のうちのいずれか1項に記載の注入材を注入してなることを特徴とする注入工法。
- 前記A材と前記B材とを、1ショット方式、1.5ショット方式及び2ショット方式のいずれかの方式により混合し、地盤に注入する、請求項10に記載の注入工法。
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