JP6955967B2 - 高炉スラグ含有セメントスラリー組成物及びこれを用いたソイルセメントスラリーの調製方法 - Google Patents
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Description
R1:炭素数3又は4の不飽和アシル基
R2:水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基
AO:炭素数2〜4のオキシアルキレン基
n:AOの平均付加モル数であり、15〜30の数
・水溶性ビニル共重合体(P−1)の合成
水423.3g、メトキシポリ(平均付加モル数23モル)エチレングリコールモノメタクリレート284.0g、メタクリル酸94.7g及び3−メルカプトプロピオン酸3.8gを反応容器に仕込み、反応容器内を窒素置換した後、撹拌しながら徐々に加温した。反応系の温度を温水浴にて65℃に保ち、過硫酸ナトリウムの10%水溶液37.9gを投入してラジカル重合反応を開始した。2時間経過後、更に過硫酸ナトリウムの10%水溶液18.9gを投入し、ラジカル重合反応を2時間継続して反応させた。得られた共重合物に30%水酸化ナトリウム水溶液83.7g、水58.7gを加え、水溶性ビニル共重合体(P−1)の40%水溶液を得た。この水溶性ビニル共重合体を分析したところ、質量平均分子量66000(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。
水溶性ビニル共重合体(P−1)の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体(P−2)〜(P−7)及び(Q−1)を合成した。
α−アリル−ω−メトキシ−ポリ(平均付加モル数33モル)エチレングリコール292.8g及び無水マレイン酸34.5gを反応容器に仕込み、反応容器内の雰囲気を窒素置換した後、徐々に加温して撹拌しながら均一に溶解した。反応系の温度を温水浴にて80℃に保ち、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)2.9gを投入してラジカル重合反応を開始した。2時間経過後、更に2,2’−(アゾビスイソブチロニトリル)2.0gを投入し、ラジカル重合反応を6時間継続して反応させた。得られた共重合体に水587.2gを加えて、その後、30%水酸化ナトリウム水溶液85.6gを投入して中和し、水溶性ビニル共重合体(Q−2)の35%水溶液を得た。この水溶性ビニル共重合体を分析したところ、質量平均分子量71000(GPC法、プルラン換算)の水溶性ビニル共重合体であった。以上で合成した水溶性ビニル共重合体の内容を表1にまとめて示した。
質量平均分子量:GPC法プルラン換算
L―1:メトキシポリ(平均付加モル数23モル)エチレングリコールモノメタクリレートから形成された構成単位
L―2:メトキシポリ(平均付加モル数45モル)エチレングリコールモノメタクリレートから形成された構成単位
L―3:メトキシポリ(平均付加モル数68モル)エチレングリコールモノメタクリレートから形成された構成単位
L―4:メトキシポリ(平均付加モル数9モル)エチレングリコールモノメタクリレートから形成された構成単位
M―1:メタクリル酸及び/又はその塩から形成された構成単位
M―2:アクリル酸及び/又はその塩から形成された構成単位
R―1:α−アリル−ω−メトキシ−ポリ(平均付加モル数33モル)エチレングリコールから形成された構成単位
S―1:マレイン酸及び/又はその塩から形成された構成単位
表2に記載の調合条件で、高炉スラグ微粉末、ポルトランドセメント及び石膏を用いて結合材(S−1)〜(S−15)を調製した。
sg−1:粉末度が4120cm2/gの高炉スラグ微粉末
sg−2:粉末度が5940cm2/gの高炉スラグ微粉末
sg−3:粉末度が2470cm2/gの高炉スラグ微粉末
sg−4:粉末度が8110cm2/gの高炉スラグ微粉末
sg−5:粉末度が10300cm2/gの高炉スラグ微粉末
N:普通ポルトランドセメント
H:早強ポルトランドセメント
gp−1:粉末度が3920cm2/gの無水石膏
gp−2:粉末度が4050cm2/gの半水石膏
gp−3:粉末度が3480cm2/gの二水石膏
・実施例1〜22、参考例1〜4、及び比較例1〜7
・セメントスラリー組成物の調製
表3に記載の配合条件で、ホバートミキサーに、表2に記載の結合材(S−1)〜(S−15)を練混ぜ水及び表1に記載の水溶性ビニル共重合体を所定量投入して練り混ぜ、表3に記載した実施例1〜22のセメントスラリー組成物(SL−1)〜(SL−21)、(SL−26)、参考例1〜4のセメントスラリー組成物(SL−22)〜(SL−25)、及び比較例1〜7のセメントスラリー組成物(SLR−1)〜(SLR−7)を調製した。表3中の混和剤使用量は混和剤中の水溶性ビニル共重合体量で示した。かかる練り混ぜ及び以下の試験は材料温度を20±3℃、室温を20±3℃、湿度を60%以上にて行った。
SL−1〜SL−26,SLR−1〜SLR−7:試験区分3で調製したセメントスラリー組成物
S−1〜S−15:表2に記載の結合材
P−1〜P−7、Q−1,Q−2:表1に記載の水溶性ビニル共重合体
Q−3:グルコン酸ナトリウム(試薬)
Q−4:リグニンスルホン酸ナトリウム(試薬)
セメントスラリー組成物調製後、練上がり時間を0分として、下記に示す方法でPロートの流下時間を測定し、セメントスラリー組成物の粘性を評価した。また同様に下記に示す方法でセメントスラリー組成物の沈殿率の評価を行い、結果を表4にまとめて示した。
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流動性試験方法(Pロートによる方法)」(JSCE−F−521−1999)に準じて、次の基準で評価した。
◎:15.0秒未満
○:15.0秒以上20.0秒未満
△:20.0秒以上25.0秒未満
×:25.0秒以上
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)に使用されるポリエチレン袋を使用し、セメントスラリー組成物の底部に観測される粘調な沈殿物の容積率を測定して、沈殿率(容積%)を次の基準で評価した。
◎:0.0%以上3.0%未満
○:3.0%以上6.0%未満
△:6.0%以上12.0%未満
×:12.0%以上
SL−1〜SL−26,SLR−1〜SLR−7:試験区分3で調製したセメントスラリー組成物
粘性の評価:30分におけるPロート流下時間(秒)
沈殿率の評価:120分における沈殿率(容積%)
*1:沈殿は少量であるが、上層にブリーディング水が多い
*2:粘性が高すぎて測定できなかった。
・実施例23〜44、参考例5〜8、及び比較例8〜14
・ソイルセメントスラリー組成物の調製
表3に記載のセメントスラリー組成物(SL−1)〜(SL−26)及び(SLR−1)〜(SLR−7)を用い、ソイルセメント単位容積あたりの結合材量が同等となるようセメントスラリー組成物の注入量を設定し、ソイルセメントスラリー組成物を調製した。調製はホバートミキサーに所定量のセメントスラリー組成物を投入した後、表5に記載の物性値を有する混合土を加えて撹拌混合し、実施例23〜44のソイルセメントスラリー組成物(SL−27)〜(SL−47)、(SL−52)、参考例5〜8のソイルセメントスラリー組成物(SL−48)〜(SL−51)及び比較例8〜14のソイルセメントスラリー組成物(SLR−8)〜(SLR−14)を調製した。各例で調製したソイルセメントスラリー組成物の内容を表6にまとめて示した。かかる練り混ぜ及び以下の試験は材料温度を20±3℃、室温を20±3℃、湿度を60%以上にて行った。
調製した各例のソイルセメントスラリーについて、下記に示す方法で練混ぜ直後のフロー及び得られた硬化体の一軸圧縮強さを測定し、評価した。結果を表6にまとめて示した。
JIS R 5201に準拠し、練混ぜ直後にフロー試験を行い、15回落下後のフローを測定した。
JIS A 1216に準拠し、直径50mm×高さ100mmの供試体を作製し、材齢7日と材齢28日の一軸圧縮強度を測定した。
SL−27〜SL−52,SLR−8〜SLR−14:試験区分4で調製したソイルセメントスラリー組成物
セメントスラリー組成物の注入量:混合土1m3当たりに注入したセメントスラリー組成物の容積(m3)
Claims (6)
- 下記の結合材、混和剤及び水を含有してなる地盤改良用の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物であって、水/結合材の質量比が30〜60%、且つ結合材100質量部に対し下記の混和剤を0.01〜3質量部の割合で含有してなることを特徴とする高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
結合材:粉末度が2000〜11000cm2/gの高炉スラグ微粉末を18〜77質量%、ポルトランドセメントを23〜82質量%及び石膏を0〜20質量%の割合で含有して成るもの。
混和剤:下記の水溶性ビニル共重合体からなるもの。
水溶性ビニル共重合体:分子中に下記の化1から形成された構成単位Lを65〜80質量%及び(メタ)アクリル酸及び/又はその塩から形成された構成単位Mを35〜20質量%の割合で有する質量平均分子量40000〜100000からなるもの。
R1:炭素数3又は4の不飽和アシル基
R2:水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基
AO:炭素数2〜4のオキシアルキレン基
n:AOの平均付加モル数であり、15〜30の数) - 高炉スラグ微粉末が、粉末度が3000〜7000cm 2 /gのものである請求項1記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 結合材が、高炉スラグ微粉末を32〜67質量%、ポルトランドセメントを28〜65質量%及び石膏を2〜15質量%の割合で含有するものである請求項1または2記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 石膏が、無水石膏からなる請求項1〜3のいずれか一つの項記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 水/結合材の質量比が33〜52%である請求項1〜4のいずれか一つの項記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一つの項記載の高炉スラグ含有セメントスラリー組成物を地盤に注入して用いることを特徴とするソイルセメントスラリーの調製方法。
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