JP5882146B2 - 長距離圧送用セメント混和材、可塑性注入材及び注入工法 - Google Patents
長距離圧送用セメント混和材、可塑性注入材及び注入工法 Download PDFInfo
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Description
塑性圧とは、トンネル掘削によって発生した塑性領域がその後時間の経過とともに拡大して地山がゆるみ、これがトンネル内空側に押し出されて覆工に作用する地圧のことを言う。また、偏圧とは、構造物に作用する均一でない圧力であり、たとえば、斜面に沿ったトンネルは、一方から大きな土圧を受ける。
場合により、プラント設備を小型化し、現地で少量打設を行うことが多かった。
(1)セメントミルクであるA材と、可塑化材であるB材及びC材とから構成され、A材がセメントとデキストリン及びセルロース誘導体からなる長距離圧送用セメント混和材を含有し、B材が硫酸アルミニウムを含有し、C材がアクリル酸エステル共重合体エマルジョンを含有してなる、可塑性注入材、
(2)長距離圧送用セメント混和材が、デキストリン100質量部に対してセルロース誘導体5〜80質量部である(1)の可塑性注入材、
(3)(1)又は(2)の可塑性注入材において、A材150〜5000容量部と、B材50容量部と、C材50容量部を、注入直前に混合してなる注入工法、
(4)A材が、セメント100質量部に対して長距離圧送用セメント混和材0.3〜2質量部である(3)の注入工法、
(5)A材の粘度が、24時間常に300mPa・s以下であることを特徴とする(3)又は(4)の注入工法、
(6)A材が、石炭灰及びベントナイトの少なくとも1種を含有してなる(3)〜(5)のいずれかの注入工法、
(7)A材とB材及びC材を、注入ノズルの先端から0.5〜30mの位置で混合して注入する(3)〜(6)のいずれかの注入工法、
である。
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。
また、長距離とは一概に規定はできないが、一般的には500m以上をいう。
硫酸アルミニウムは、単独あるいは硫酸アルミニウム単独に可塑化効果を害さない範囲で溶解可能な各種添加物を併用することができる。
本発明の硫酸アルミニウム単独に可塑性効果を害さない範囲で溶解可能な各種添加物を併用するものとは、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどに代表されるアミン類、硝酸カルシウム、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム、硝酸カリウムなどの硝酸塩、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウムなどの硫酸塩、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウムなどの硫酸水素塩などである。
A材とB材及びC材との混合割合は、使用目的に応じて適宜決定されるが、必要に応じて、B材及びC材の濃度を調整したり、又A材とB材及びC材との混合比率を調整したりしてもよい。例えば、水中部や滞水部には可塑性を大きくして可塑性注入材を充填し、その他の箇所は可塑性を小さくして可塑性注入材を充填する等、使用目的に応じて適宜決定されるものである。A材とB材及びC材との混合割合は、B材50容量部、C材50容量部に対してA材150〜5000容量部が好ましく、400〜1000容量部がより好ましい。
これらの材料の製造装置については、従来使用されている装置でよく、グラウトミキサ、モルタルミキサ、ハンドミキサ等、通常の注入材用のセメントミルクや可塑化液を作製する際に使用されているミキサを用いることができる。
更には、1000メートル以上長距離圧送したセメントミルクであるA材や可塑化材であるB材及びC材を管内に、一晩中放置することができるので、翌日、再度その材料を引き続き注入することができる。
表1に示すように、デキストリン100部に対してセルロース誘導体30部からなる長距離圧送用セメント混和材(以下、セメント混和材という)を、セメント100部に対して1部添加したA材を、混練り容量500Lの高速ミキサで混練りして調製した。調製したA材の粘度、ブリーディング率の経時変化を測定した。
また、B材及びC材を別にハンドミキサで混練りして調製した。調製したA材は、2インチ、途中より1.5インチの配管を通して1200m圧送した後、B材及びC材をA材に添加して可塑性注入材とし、フロー、圧縮強度を測定した。これらの結果を表2に示す。但し、可塑性注入材の圧送距離は10mで、B材及びC材はA材と混合する30分前に調整した。
なお、凝結遅延剤は、有機酸やこれにアルカリ炭酸塩等を組み合せたものが一般的に使用されるので、デキストリンの代わりに有機酸50部とアルカリ炭酸塩50部、セルロース誘導体30部を配合した長距離圧送用セメント混和材A’材を使用し、A材と同様にB材及びC材と混合して比較した。結果を表2に示す。
デキストリン:王子コーンスターチ社製、冷水可溶分50%
セルロース誘導体:メチルセルロースSM10000(信越化学社製)
有機酸:クエン酸(試薬)
アルカリ炭酸塩:炭酸ナトリウム(試薬)
セメント:普通ポルトランドセメント、ブレーン値4200cm2/g、密度3.15g/cm3
石炭灰:碧南火力JIS II種、ブレーン値3900cm2/g、密度2.26g/cm3
ベントナイト:ホージュン社製榛名ベントナイト、5μm湿式残渣が5%以下
硫酸アルミニウム水溶液:固形分濃度25%、市販品
エマルジョン:エチルアクリレート/メタクリル酸を共重合したポリマーエマルジョン(モル比45/55)、固形分濃度30%
粘度:B型回転粘度計で測定。
ブリーディング率:土木学会法(φ5cmチューブ法)による。
フロー:JHS A 313、コンシステンシー試験方法のシリンダー法に準じた(φ80×80cm)。
圧縮強度:JSCE−F56及びJIS R 5201に準じた(4cm×4cm×16cmの供試体を使用)。
表3に示すように、長距離圧送用セメント混和材の添加量を変えたA材を作製し、練置き時間を12時間としたこと以外は、実験例1と同様に行い、12時間経過したA材、B材及びC材を別々にハンドミキサで混練りして可塑性注入材を調製した。結果を表3に示す。
表4に示すように、セメント混和材のデキストリン100部に対するセルロース誘導体の添加量を変えたA材を作製し、練置き時間を12時間としたこと以外は、実験例1と同様に行い、12時間経過したA材、B材及びC材を別々にハンドミキサで混練りして可塑性注入材を調製した。結果を表4に示す。
Claims (7)
- セメントミルクであるA材と、可塑化材であるB材及びC材とから構成され、A材がセメントとデキストリン及びセルロース誘導体からなる長距離圧送用セメント混和材を含有し、B材が硫酸アルミニウムを含有し、C材がアクリル酸エステル共重合体エマルジョンを含有してなる、可塑性注入材。
- 長距離圧送用セメント混和材が、デキストリン100質量部に対してセルロース誘導体5〜80質量部である請求項1に記載の可塑性注入材。
- 請求項1又は請求項2の可塑性注入材において、A材150〜5000容量部と、B材50容量部と、C材50容量部を、注入直前に混合してなる注入工法。
- A材が、セメント100質量部に対して長距離圧送用セメント混和材0.3〜2質量部である請求項3に記載の注入工法。
- A材の粘度が、24時間常に300mPa・s以下である請求項3又は請求項4の注入工法。
- A材が、石炭灰及びベントナイトの少なくとも1種を含有してなる請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の注入工法。
- A材とB材及びC材を、注入ノズルの先端から0.5〜30mの位置で混合して注入する請求項3〜請求項6のいずれか1項に記載の注入工法。
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