JP6545949B2 - セメント組成物および空洞充填材 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Description
〔1〕セメント100質量部に対してスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物10〜50質量部と、アルカリ金属の炭酸水素塩及び燐酸塩から選ばれる1種又は2種以上とを含有し、アルカリ金属の炭酸水素塩及び燐酸塩から選ばれる1種又は2種以上の含有量が、セメント及びスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物の合計量100質量部に対して0.3〜5質量部である粉末状セメント組成物。
〔2〕セメント100質量部に対してスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物10〜50質量部と、アルカリ金属の炭酸水素塩とを含有し、アルカリ金属の炭酸水素塩の含有量が、セメント及びスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物の合計量100質量部に対して0.3〜5質量部である粉末状セメント組成物。
〔3〕スメクタイトが、膨潤力20mL/2g以上のスメクタイトである〔1〕又は〔2〕記載の粉末状セメント組成物。
〔4〕空洞充填用粉末状セメント組成物である〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の粉末状セメント組成物。
〔5〕〔2〕に記載のセメント組成物の水性スラリーであって、セメント組成物100質量部に対し、水100〜250質量部を混合してなることを特徴とする空洞充填材。
〔6〕〔2〕に記載のセメント組成物の水性スラリーであって、NEXCO試験方法 試験法313−199で規定されるシリンダフロー値が120〜500mmであることを特徴とする空洞充填材。
〔7〕水が存在する空間又は間隙の充填に用いられるものである〔5〕又は〔6〕記載の空洞充填材。
アルカリ金属としては、ナトリウム又はカリウムが好ましく、特にナトリウムが好ましい。また、炭酸塩、炭酸水素塩又は燐酸塩のうち、炭酸塩又は炭酸水素塩が好ましく、炭酸水素塩がより好ましい。具体的なアルカリ金属塩としては、カリウム又はナトリウムの炭酸水素塩が好ましく、炭酸水素ナトリウムが特に好ましい。
これらの塩((C)成分)の含有量は、粘土鉱物の劣化抑制効果及び粘土鉱物膨潤性低下抑制効果の点から、セメント及び粘土鉱物の合計量100質量部に対して0.3〜5質量部が好ましく、0.5〜5質量部がより好ましい。
使用した材料は表1に示す材料(市販品)を選択使用した。
配合に示す各材料を計量し、ヘンシェルミキサで混合して作成した。
〔充填材作製〕
セメント組成物と水を計量し、ハンドミキサで混ぜながら水をセメント組成物を入れ、2分間撹拌して作製した。
〔フロー値〕
フロー値は、NEXCO試験方法 試験法313−1999、コンシステンシー試験方法のシリンダー法の規定に準ずる。
〔ブリーディング率〕
ブリーディング率は、土木学会基準JSCE−F522−1999で使用されるポリエチレン袋を使用し、これに充填材を標線まで入れ、24時間後の浮き水量を測定しブリーディング率を算出した。
高流動性のセメント組成物について検討した。即ち、表1の材料を選定配合したセメント組成物に、水を添加して水性スラリーにし、そのフロー値、ブリーディング率を測定した。ここで、セメント組成物としては、セメント100質量部に対し、ベントナイトを40質量部添加した混合物100質量部に対し、表2に記載した所定量のアルカリ金属塩を加えたものを用いた。また、水性スラリーの作製は、水を前記混合物100質量部に対し、表2記載の配合量(質量部)を加えてハンドミキサで約2分間混練した。
可塑状のセメント組成物の水性スラリーとして、前記セメント組成物にヒドロキシメチルセルロースを添加したものについて検討した。即ち、セメント組成物として、セメント100質量部に対し、ベントナイトを40質量部添加した混合物100質量部に対し、表3に記載した所定量のアルカリ金属塩とヒドロキシメチルセルロースを0.05質量部添加したものを用いた。(B4は、ヒドロキシメチルセルロースのみ添加。)また水性スラリーを作製する上で、前記セメント組成物100質量部に対し、表3記載の添加量(質量部)の水を添加し、ハンドミキサで約2分間混練した。
これにアルカリ金属塩を添加すると、混合して28日経過してもフロー値が250mm以下に抑制できるため、良好な可塑状を維持でき(B1〜B3)、充填性に秀でるものであることがわかる。
セメント組成物中のベントナイトの配合割合を変化させたものについて、前記実施例1と同様の性状を調べた。即ち、セメント100質量部に対し、ベントナイトを5質量部〜80質量部添加した混合物100質量部に対し、炭酸水素ナトリウムを3質量部添加し、さらに水を120 質量部加えてハンドミキサで混練した水性スラリーを作製し、実施例1と同様にフロー値とブリーディング率を測定した。また、前記混合物100質量部に対し、表4記載量のアルカリ金属塩とヒドロキシプロピルメチルセルロース0.05質量部を加えて混合し、この混合物100質量部に水を120質量部加えてハンドミキサで約2分間混練した水性スラリーも測定した。その測定結果を表4に記す。
表4から、ベントナイト添加量が10〜50質量部のものは充填に適した高い流動性を具備しつつ、ブリーディングを効果的に抑制できていることがわかる。ベントナイト添加量が5質量部では材料分離が進んでいた。また、80質量部では粘性が高すぎて混合抵抗過多のためハンドミキサでは殆ど混練できなかった。
セメント組成物中のベントナイトの種類、配合割合、および水の量を変化させたものについて、フロー値、圧縮強度、ブリーディング率について調べた。即ち、セメント100質量部に対し、ベントナイトを40質量部添加した混合物100質量部に対し、炭酸水素ナトリウムを1質量部添加し、さらに水を110〜250質量部加えてハンドミキサで混練した水性スラリーを作製し、フロー値と一軸圧縮強さ(JIS A 1216、土の一軸圧縮試験方法に準じて行った)を測定した。また、前記混合物100質量部に対し、炭酸水素ナトリウム1質量部とヒドロキシプロピルメチルセルロース0.05質量部添加し、さらに水を110〜250質量部加えてハンドミキサで混練した水性スラリーも測定した。その測定結果を表5に記す。
構造物の空洞に充填するため、強度は構造物よりも弱くてもよく、0.5N/mm2以上程度あれば十分である。表5中、ベントナイトBはベントナイトAよりも多い水が必要であるが、ベントナイトBを使用した場合にはセメント組成物100質量部に対して、例えば水250質量部を混合して水溶性スラリーにしても、材齢28日強度で0.5N/mm2を超えるため、良好である。
表5より、本発明のセメント組成物100質量部に対して水100〜250質量部を添加して水性スラリーとし、空洞充填材として使用するのがより好ましい。
図1で示すような両端を封じた直径200mmで長さ1000mmの塩化ビニル管を水平にした状態で設置し、両端面から約50mmの上部箇所に、直径が各30mmの注入孔と排出孔をそれぞれ1箇所ずつ設け、充填実験を実施した。該塩ビ管の注入孔より表6で表す配合の充填材を、排出孔から充填材が流出するまで充填した。充填孔および排出孔を閉塞し、そのまま常温下で28日間放置した後、500mmの部分で切断し、図2のように上部の最上面から空洞部までの長さを測定した。セメント組成物は製造後42日が経過したものを使用した。
本発明品(E1、E2)は、充填28日後における塩化ビニル管内に形成された隙間は殆ど見られず、概ね良好な充填状態であった。これに対し、比較例(E3)は、硬化と共に管内上部に隙間が大きく形成され、十分充填できなかった。
Claims (7)
- セメント100質量部に対してスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物10〜50質量部と、アルカリ金属の炭酸水素塩及び燐酸塩から選ばれる1種又は2種以上とを含有し、アルカリ金属の炭酸水素塩及び燐酸塩から選ばれる1種又は2種以上の含有量が、セメント及びスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物の合計量100質量部に対して0.3〜5質量部である粉末状セメント組成物。
- セメント100質量部に対してスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物10〜50質量部と、アルカリ金属の炭酸水素塩とを含有し、アルカリ金属の炭酸水素塩の含有量が、セメント及びスメクタイトを有効成分とする粘土鉱物の合計量100質量部に対して0.3〜5質量部である粉末状セメント組成物。
- スメクタイトが、膨潤力20mL/2g以上のスメクタイトである請求項1又は2記載の粉末状セメント組成物。
- 空洞充填用粉末状セメント組成物である請求項1〜3のいずれか1項記載の粉末状セメント組成物。
- 請求項2記載のセメント組成物の水性スラリーであって、セメント組成物100質量部に対し、水100〜250質量部を混合してなることを特徴とする空洞充填材。
- 請求項2記載のセメント組成物の水性スラリーであって、NEXCO試験方法 試験法313−1999で規定されるシリンダー法のフロー値が120〜500mmであることを特徴とする空洞充填材。
- 水が存在する空間又は間隙の充填に用いられるものである請求項5又は6記載の空洞充填材。
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