JP6952146B2 - 注入材原料の回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、空隙に注入可能な注入材を形成するための原料を回収する注入材原料の回収方法に関する。

従来から、空隙に注入されて硬化するように構成された注入材が知られている。特に、ポンプ等を用いて空隙内へ圧送可能な注入材として、セメントおよび水を含むＡ液と、可塑性を付与する可塑化材および水を含むＢ液とが混合されて形成されるものが知られている（特許文献１参照）。

このような二液混合型の注入材は、Ａ液とＢ液とが別々に圧送されて、空隙注入口の直前で混合されることで形成される。このように、Ａ液とＢ液とが別々に圧送されることで、Ａ液とＢ液とが混合された状態で圧送される場合よりも（即ち、注入材そのものが圧送されるよりも）、空隙への圧送を容易に行うことが可能となる。

具体的には、Ａ液とＢ液とが混合されることで、可塑性を有する注入材が形成されることになる。このような注入材は、Ａ液やＢ液よりも流動性が低く、空隙までの圧送が困難なものとなる。これに対し、Ａ液およびＢ液は、注入材よりも流動性が良好なものであるため、空隙注入口までの圧送を容易に行うことができる。このため、Ａ液およびＢ液を別々に圧送して空隙の直前で混合して注入材を形成することで、注入材そのものを圧送する必要がないため、空隙へ向けての注入材の圧送を容易に行うことが可能となる。

特開平１１−３１０７７９号公報

ところで、上記のような注入材を空隙に注入する作業では、注入材の原料であるＡ液及びＢ液の全量が使用されない場合がある。斯かる場合、残ったＡ液およびＢ液を回収して処分することが必要となるが、Ａ液は、セメントおよび水を含むものであるため、ある程度の時間が経過すると硬化してしまい、Ａ液の回収作業が困難になる虞がある。

そこで、本発明は、注入材の原料であるＡ液の回収を容易に行うことができる注入材原料の回収方法を提供することを課題とする。

本発明に係る注入材原料の回収方法は、セメントおよび水を含むＡ液と、可塑性を付与する可塑化材および水を含むＢ液とを混合して注入材を形成した後で残るＡ液を回収する注入材原料の回収方法であって、注入材を形成した後で残るＡ液に超遅延剤を添加する超遅延剤添加工程と、該超遅延剤添加工程後のＡ液を回収する回収工程とを備えており、超遅延剤は、クエン酸、ショ糖、および、酢酸からなる群から選択される少なくとも一つであり、超遅延剤添加工程では、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が１．３％以上になるようにＡ液に超遅延剤を添加する。

斯かる構成によれば、超遅延剤添加工程を備えることで、注入材を形成した後で残るＡ液が硬化するまでの時間を延長することができる。これにより、注入材の施工で使用しなかったＡ液を容易に回収することができる。

本発明に係る注入材原料の回収方法は、超遅延剤添加工程では、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が超遅延剤を添加していないＡ液のブリーディング率を超えるようにＡ液に超遅延剤を添加することが好ましい。

斯かる構成によれば、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が超遅延剤を添加していないＡ液のブリーディング率を超えるようにＡ液に超遅延剤を添加することで、注入材を形成した後で残るＡ液が硬化するまでの時間をより延長することができる。これにより、注入材の施工で使用しなかったＡ液をより容易に回収することができる。

本発明に関連する注入材の施工方法は、セメントおよび水を含むＡ液と、可塑性を付与する可塑化材および水を含むＢ液とを混合して注入材を形成し、該注入材を空隙に注入する注入材の施工方法であって、Ａ液は、超遅延剤を更に含んでおり、超遅延剤は、クエン酸、ショ糖、および、酢酸からなる群から選択される少なくとも一つであり、超遅延剤を含むＡ液のブリーディング率は、１．３％以上であってもよい。

斯かる構成によれば、Ａ液が超遅延剤を含むことで、注入材を形成した後で残るＡ液が硬化するまでの時間を延長することができる。これにより、注入材の施工で使用しなかったＡ液を容易に回収することができる。

本発明に係る注入材の施工方法では、超遅延剤を含むＡ液のブリーディング率は、超遅延剤を含まないＡ液のブリーディング率を超えることが好ましい。

斯かる構成によれば、超遅延剤を含むＡ液のブリーディング率は、超遅延剤を含まないＡ液のブリーディング率を超えることで、注入材を形成した後で残るＡ液が硬化するまでの時間をより延長することができる。これにより、注入材の施工で使用しなかったＡ液をより容易に回収することができる。

以上のように、本発明によれば、注入材の原料であるＡ液の回収を容易に行うことができる。

実施例の試験結果であって、超遅延剤の添加量とブリーディング率との関係を示したグラフ。

以下、本発明の実施形態について説明する。

＜注入材原料の回収方法＞
本実施形態に係る注入材原料の回収方法を説明する前に、注入材について説明する。注入材は、空隙（例えば、構造物に形成される空隙や構造物と地盤との間に形成される空隙等）に注入可能に構成される。例えば、土木構造物の空洞へ充填されたり裏込め材として使用されたりするものである。

また、斯かる注入材は、セメントおよび水を含むＡ液と、可塑性を付与する可塑化材および水を含むＢ液とが混合されて形成される。具体的には、別々の経路で空隙に向かって搬送（具体的には、圧送）されるＡ液およびＢ液が空隙の直前で混合されることで、注入材が形成され、該注入材が空隙に注入される。

Ａ液を構成するセメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、普通、早強、超早強、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント、白色セメント、耐硫酸塩セメント、セメント系固化材などの特殊セメント等の少なくとも一つが挙げられる。

また、Ａ液における水の含有量としては、特に限定されるものではないが、Ａ液がポンプ等によって圧送可能な程度の流動性を有するように、水分量が調整される。Ａ液における水の含有量としては、例えば、セメント１００質量部に対して、水が４０質量部以上１５０質量部以下であることが好ましく、５０質量部以上１００質量部以下であることがより好ましい。

また、Ａ液には、本発明の効果が損なわれない範囲で、粗骨材や細骨材が含有されてもよい。粗骨材および細骨材としては、ＪＩＳ Ａ ５３０８の規定に従ったものを好適に使用することができる。また、粗骨材および細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、珪砂等を１種単独又は２種以上混合したものをそれぞれ採用することができる。

また、Ａ液には、本発明の効果が損なわれない範囲で、混和材や混和剤が含有されてもよい。混和材としては、高炉スラグ、シリカフューム、フライアッシュ等が挙げられる。混和剤としては、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。

Ｂ液を構成する可塑化材としては、特に限定されるものではなく、ベントナイトやアタパルジャイト等の粘土質のものが挙げられる。Ｂ液における可塑化材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、水１００質量部に対して５質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以上４０質量部以下であることがより好ましい。

Ｂ液には、本発明の効果が損なわれない範囲で、分散剤が含有されてもよい。該分散剤は、可塑化材１００質量部に対して０．３質量部以上３．０質量部以下の割合で含有されることが好ましく、０．５質量部以上２．０質量部以下の割合で含有されることがより好ましい。

斯かる分散剤としては、アクリル酸塩、リン酸塩、水溶性カルボン酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。該リン酸塩としては、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム等が挙げられる。該水溶性カルボン酸塩としては、酢酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、マロン酸、グルコン酸等のナトリウム塩や、これらの酸のカリウム塩が挙げられる。該スルホン酸塩としては、リグニン系スルホン酸塩、ナフタレン系スルホン酸塩、メラミン系スルホン酸塩等が挙げられる。

Ｂ液を構成する可塑化材がベントナイトである場合、分散剤として、アクリル酸塩、水溶性カルボン酸塩を用いることが好ましく、なかでもポリアクリル酸塩を用いることが特に好ましい。一方、Ｂ液を構成する可塑化材がアタパルジャイトである場合、分散剤として、リン酸塩を用いることが好ましく、なかでもピロリン酸ナトリウムを用いることが特に好ましい。

本実施形態に係る注入材原料の回収方法は、注入材を形成した後で残るＡ液に超遅延剤を添加する超遅延剤添加工程を備える。具体的には、Ａ液およびＢ液を空隙に向かって搬送しつつ空隙の直前で混合して注入材を形成し、該注入材を空隙に注入する作業（注入材の施工）を行った後で、超遅延剤添加工程が行われる。超遅延剤添加工程では、Ａ液が空隙に向かって搬送される経路からＡ液を収集し、収集したＡ液に超遅延剤が添加される。

Ａ液に超遅延剤を添加する際のＡ液の温度としては、特に限定されるものではなく、例えば、５℃以上３０℃以下であってもよく、２０℃程度であってもよい。
また、超遅延剤添加工程は、Ａ液を形成してから１０時間以内に行うのが好ましく、５時間以内に行うのがより好ましい。

また、超遅延剤添加工程では、超遅延剤が添加されたＡ液のブリーディング率が１．３％以上、好ましくは１．３％以上４０％以下になるようにＡ液に超遅延剤が添加される。また、超遅延剤添加工程では、超遅延剤が添加されたＡ液のブリーディング率が超遅延剤が添加されていないＡ液のブリーディング率を超えるようにＡ液に超遅延剤が添加されることが好ましい。超遅延剤が添加されていないＡ液のブリーディング率としては、特に限定されるものではなく、例えば、０％以上５０％以下であってもよく、好ましくは０％以上３０％以下であってもよい。また、超遅延剤が添加されたＡ液のブリーディング率としては、特に限定されるものではなく、例えば、１．３％以上６０％以下であってもよく、好ましくは１．３％以上４０％以下であってもよい。

超遅延剤としては、クエン酸、ショ糖、および、酢酸からなる群から選択される少なくとも一つを用いることができるが、クエン酸を用いることが好ましい。

上記のように超遅延剤添加工程を行うことで、Ａ液が硬化して硬化体となるまでの時間が比較的長くなる。このため、Ａ液が流動性を有していれば、吸引装置でＡ液を吸引して回収することができる。または、Ａ液が流動性を有していなくても、練り返すことが可能な状態であれば、スコップ等を用いてＡ液を回収したり、練り返して流動性を回復させて吸引装置で吸引して回収したりすることができる。上記のようにしてＡ液を回収する回収工程は、超遅延剤添加工程を行った後、１４日以内に行うのが好ましく、７日以内に行うのがより好ましい。

＜注入材の施工方法＞
本実施形態に係る注入材の施工方法は、注入材の原料であるＡ液が超遅延剤を含むものである。つまり、本実施形態に係る注入材の施工方法は、超遅延剤を含むＡ液を空隙に向けて搬送し、Ｂ液と混合することで注入材を形成し、該注入材を空隙に注入するものである。これにより、空隙への注入材の注入を終了した時点でＡ液が残っても、Ａ液が硬化して硬化体となるまでの時間が比較的長くなる。このため、Ａ液が流動性を有していれば、吸引装置でＡ液を吸引して回収することができる。または、Ａ液が流動性を有していなくても、練り返すことが可能な状態であれば、スコップ等を用いてＡ液を回収したり、練り返して流動性を回復させて吸引装置で吸引して回収したりすることができる。上記のようにしてＡ液を回収する回収工程は、超遅延剤が添加されたＡ液を作製してから１４日以内に行うのが好ましく、７日以内に行うのがより好ましい。

このように、注入材の施工方法において、超遅延剤を含むＡ液を用いる場合には、注入材が硬化することで形成される硬化体において良好な強度（２８日強度）が得られるように、Ａ液中のセメントに対する超遅延剤の割合が設定されることが好ましい。具体的には、Ａ液中のセメントに対する超遅延剤の割合は、Ｂ液の可塑化材がアタパルジャイトである場合、０．２５質量％以上０．７５質量％以下であることが好ましく、Ｂ液の可塑化材がベントナイトである場合は、０．２５質量％以上１．５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上１．５質量％以下であることがより好ましい。なお、硬化体の強度は、下記の実施例の測定方法で測定されるものである。

以上のように、本発明に係る注入材原料の回収方法および注入材の施工方法によれば、注入材の原料であるＡ液の回収を容易に行うことができる。

即ち、超遅延剤添加工程を備えることで、注入材を形成した後で残るＡ液が硬化するまでの時間を延長することができる。このため、注入材の施工で使用しなかったＡ液を容易に回収することができる。

また、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が超遅延剤を添加していないＡ液のブリーディング率を超えるようにＡ液に超遅延剤を添加することで、注入材を形成した後で残るＡ液が硬化するまでの時間をより延長することができる。このため、注入材の施工で使用しなかったＡ液をより容易に回収することができる。

なお、本発明に係る注入材原料の回収方法および注入材の施工方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

例えば、上記実施形態に係る注入材の施工方法におけるＡ液（超遅延剤を含むＡ液）は、上記実施形態に係る注入材原料の回収方法における超遅延剤添加工程で得られるものであってもよい。つまり、超遅延剤添加工程で得られるＡ液が圧送可能な程度の流動性を保持していれば、超遅延剤を含むＡ液を注入材の施工で用いてもよい。具体的には、超遅延剤添加工程で得られる超遅延剤を含むＡ液を空隙に向けて搬送し、該Ａ液をＢ液と混合することで注入材を形成し、該注入材を空隙に注入してもよい。なお、上記のように、超遅延剤添加工程で得られるＡ液をＢ液と混合して注入材を形成する際には、そのＡ液にセメントおよび／または水を添加して水／セメント比を調節することが好ましい。

以下、本発明の実施例について説明する。

＜使用材料＞
・セメント：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）
・可塑化材１：アタパルジャイト（品名：「ＪＥＴＭＳ Ｌ材」 住友大阪セメント社製）
・可塑化材２：ベントナイト（品名：「ＪＥＴＭＳ Ｂ材」 住友大阪セメント社製）
・混和剤１：ポリカルボン酸系遅延型流動化剤（品名：「ＪＥＴＭＳ Ａ液混和剤」 住友大阪セメント社製）
・混和剤２：リン酸塩系流動化剤（品名：「ＪＥＴＭＳ Ｌ液混和剤」 住友大阪セメント社製）
・混和剤３：ポリカルボン酸系流動化剤（品名：「ＪＥＴＭＳ Ｂ液混和剤」 住友大阪セメント社製）
・水（上水道水）
・超遅延剤１：クエン酸（品名：「無水クエン酸」 昭栄薬品工業社製）
・超遅延剤２：ショ糖（品名：「ショ糖（スクロース）」 林純薬工業社製）
・超遅延剤３：酢酸（品名：「酢酸」 昭和電工社製）

１．試験１
＜Ａ液の作製＞
上記の各材料を用いて、下記表１に示す配合で、Ａ液を作製した。

＜ブリーディング率の測定＞
上記の各Ａ液について、ブリーディング率の測定を行った。ブリーディング率は、土木学会コンクリート標準示方書「プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリーディング率 及び膨張率試験方法（ポリエチレン袋方法）」（ＪＳＣＥ−Ｆ−５２２−２０１３）に基づいて測定した。ブリーディング率の測定結果については、下記表１に示す。また、超遅延剤の添加量とブリーディング率との関係を図１のグラフに示す。

＜硬化状況の評価＞
上記の各Ａ液について、硬化状況の評価を行った。硬化状況の評価方法は、上記のブリーディング率の測定で使用するポリエチレン袋にＡ液を入れ、袋越しにＡ液の一部を指で押し、Ａ液に形成される凹みの状態で評価した。具体的には、袋越しにＡ液を指で押して凹ませても凹みが維持されない状態（流動性があって液状であるもの）を〇、指で押して凹ませた後、凹みが３〜１５秒維持されてその後に凹みが消失する状態（こわ張り状態であるが練り返すことで流動性が復活する状態）を△、指で押して凹ませることができない状態あるいは凹みが消失しないもの（流動性を失って練り返すこともできない状態）を×として評価した。硬化状況の評価結果については、下記表１に示す。

２．試験２
＜注入材の作製＞
下記表２に示す配合でＡ液およびＢ液を作製し、作製したＡ液とＢ液とを混合して注入材を作製した。

＜注入材のフロー値の測定＞
上記の各注入材について、フロー値の測定を行った。フロー値の測定は、ＮＥＸＣＯ試験方法１２７に基づいて行った。フロー値の測定結果については、下記表２に示す。

＜注入材の強度の測定＞
上記の各注入材が硬化することで形成される硬化体について、一軸圧縮強さの測定を行った。一軸圧縮強さの測定は、ＪＩＳ Ａ １２１６（φ５０×１００ｍｍの供試体）に基づいて行った。
強度の測定結果については、下記表２に示す。

３．試験３
＜注入材の作製＞
下記表３に示す配合でＡ液およびＢ液を作製し、作製したＡ液を下記表３に示す日数で２０℃の環境に放置した。そして、各放置日数のＡ液をＢ液と混合して注入材を作製した。

＜フロー値の測定＞
上記の放置日数毎の注入材について、上記と同様の方法でフロー値の測定を行った。フロー値の測定結果については、下記表３に示す。

＜強度の測定＞
上記の放置日数毎の注入材が硬化することで形成される硬化体について、上記と同様の方法で強度の測定を行った。強度の測定結果については、下記表３に示す。

＜まとめ＞
表１を見ると、各配合において各実施例と各比較例とを比較すると、各実施例の方が硬化状況の評価が高いことが認められる。つまり、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が本発明の範囲となるようにＡ液に超遅延剤を添加することで、Ａ液が硬化するのを遅延させることができる。これにより、Ａ液の回収を容易に行うことが可能となる。
また、実施例３０〜３１を比較すると、実施例３０の硬化状況の評価が高いことが認められる。つまり、超遅延剤としてクエン酸を用いることで、Ａ液の硬化をより遅延させることができる。これにより、Ａ液の回収を容易に行うことが可能な期間をより長くすることができる。
また、実施例１７〜２１と、実施例２２〜２９とを比較すると、実施例２２〜２９の硬化状況の評価が高いことが認められる。つまり、超遅延剤が添加されたＡ液を比較的低い温度で保持することで、Ａ液の硬化をより遅延させることができる。これにより、Ａ液の回収を容易に行うことが可能な期間をより長くすることができる。
また、実施例１〜８と、実施例９〜１６とを比較すると、実施例１〜８の硬化状況の評価が高いことが認められる。つまり、水／セメント比が比較的小さい方が、Ａ液の硬化をより遅延させることができる。これにより、Ａ液の回収を容易に行うことが可能な期間をより長くすることができる。

表２を見ると、超遅延剤の添加量が増加するに従って、硬化体の強度が低くなることが認められる。つまり、超遅延剤が添加されたＡ液を用いて注入材を形成する場合には、Ａ液の回収を容易に行うことができる範囲で超遅延剤の添加量を比較的少なくすることで、良好な強度を有する硬化体を形成することができる。
また、表１の実施例１２を見ると、超遅延剤添加したＡ液だけでは７日でも流動性を保持しているが、表２の実施例１２を見ると、超遅延剤添加したＡ液とＢ液と混合することにより遅延効果が消失し、材齢７日で一軸圧縮強さが発現していることが認められる。つまり、超遅延剤添加したＡ液であってもＢ液と混合することで施工可能となるため、Ａ液の回収量を減らすことができ、経済性に優れるものとなる。

表３を見ると、超遅延剤が添加されたＡ液の放置日数が変化しても、硬化体の強度に影響が少ないことが認められる。つまり、超遅延剤が添加されたＡ液を用いて注入材を形成する場合、Ａ液の放置日数に影響されることなく、良好な強度を有する硬化体を形成することができる。

Claims (2)

1. セメントおよび水を含むＡ液と、可塑性を付与する可塑化材および水を含むＢ液とを混合して注入材を形成した後で残るＡ液を回収する注入材原料の回収方法であって、
   注入材を形成した後で残るＡ液に超遅延剤を添加する超遅延剤添加工程と、該超遅延剤添加工程後のＡ液を回収する回収工程とを備えており、
   超遅延剤は、クエン酸、ショ糖、および、酢酸からなる群から選択される少なくとも一つであり、
   超遅延剤添加工程では、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が１．３％以上になるようにＡ液に超遅延剤を添加する、
   注入材原料の回収方法。
2. 超遅延剤添加工程では、超遅延剤を添加したＡ液のブリーディング率が超遅延剤を添加していないＡ液のブリーディング率を超えるようにＡ液に超遅延剤を添加する、
   請求項１に記載の注入材原料の回収方法。
   

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