JP7349462B2 - Filling material for ground preparation - Google Patents

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Description

本発明は、地盤中や地盤と構造物隙間、水中の地盤や地盤と構造物の隙間に存在する空洞の充填材料に関する。 The present invention relates to a material for filling cavities existing in the ground, in gaps between the ground and structures, in submerged ground, and in gaps between the ground and structures.

既設構造物と沈下した地盤の間に発生した空洞や、橋台や護岸背面に生じた空洞、樋門や樋管構造物周辺に生じた空洞を充填するために用いられる充填材料には、注入圧力の作用によるせん断力が加わると容易に変形・流動するが、圧力作用がない場合には形状保持する能力により高い施工性と充填性を有することが必要である。さらに、無希釈性能による水際での充填においても、充填後の流下や希釈が存在しないことも必要である。 Filling materials used to fill cavities created between existing structures and subsided ground, cavities created behind bridge abutments and revetments, and cavities created around sluice gates and sluice structures require injection pressure. When shearing force is applied, it easily deforms and flows, but in the absence of pressure, it is necessary to have high workability and fillability due to the ability to maintain shape. Furthermore, even in filling at the water's edge due to no-dilution performance, it is also necessary that there be no flow down or dilution after filling.

このような充填材料としては、例えば、特許文献1に、水平に置かれたガラス板の上にフローコーンを置き、フローコーンに、主原料となる水とセメントに添加材を加えたグラウト材を連続的に流し込み、フローコーンを垂直に引き上げ、ガラス板上に広がったグラウト材の最大幅とその垂直方向の幅の平均値であるフロー値が100~200mmであり、且つ密閉容器内に格納され、先端の流出口が密閉容器から露出した漏斗内に、前記グラウト材を充填し、密閉容器内に圧縮空気を送り込み、大気圧の状態から0.1MPaの圧力を加えたときの漏斗内のグラウト材が漏斗の流出口から流下しきるまでの流下時間が0.5~3.0秒であるチクソトロピー性を有するグラウト材が開示されている。 As such a filling material, for example, in Patent Document 1, a flow cone is placed on a horizontally placed glass plate, and a grout material made of water and cement as the main raw materials with additives added to the flow cone. The grout is poured continuously, the flow cone is pulled up vertically, and the flow value, which is the average value of the maximum width of the grout spread on the glass plate and its vertical width, is 100 to 200 mm, and the grout is stored in a closed container. , the grout inside the funnel is filled with the grout material, the outlet of which is exposed from the airtight container, compressed air is sent into the airtight container, and a pressure of 0.1 MPa is applied from atmospheric pressure to the grout inside the funnel. A thixotropic grout material is disclosed that has a flow time of 0.5 to 3.0 seconds until the material completely flows down from the outlet of a funnel.

特開2004-284930号公報JP2004-284930A

ところが、既設構造物と沈下した地盤の間に発生した空洞や、橋台や護岸背面に生じた空洞、樋門や樋管構造物周辺に生じた空洞に充填される地盤造成用の充填材料には、打設時には十分な流動性を有していることが必要であり、圧力が作用しないときは、その場に留まる必要がある。加えて、水中に打設しても水中で分離し難く、水中での安定性が高いことが必要である。 However, filling materials for ground preparation are used to fill cavities between existing structures and subsided ground, cavities that occur behind bridge abutments and embankments, and cavities that occur around sluice gates and sluice pipe structures. , it is necessary to have sufficient fluidity during pouring, and it is necessary to remain in place when no pressure is applied. In addition, it must be difficult to separate in water even if it is cast in water, and it must have high stability in water.

しかしながら、特許文献1に用いられている充填材料では、セメントと水を混合したグラウト材がほとんどであり、充填後に高強度となる問題がある。充填域が高強度となる場合、工事の後工程の支障になることがある。高強度となる充填域は、原地盤との間に境界が発生し、新たな水みちを形成し、弱部となる可能性がある。加えて、これらの充填域の強度はコントロールすることが困難であり、構造物としてみなすことが難しい。 However, most of the filling materials used in Patent Document 1 are grout materials that are a mixture of cement and water, and there is a problem that the grout material becomes high in strength after filling. If the filled area is highly strong, it may cause problems in the later stages of construction. In filled areas with high strength, a boundary may occur between the filled area and the original ground, forming a new water path and potentially becoming a weak area. In addition, the strength of these filled areas is difficult to control and difficult to consider as a structure.

従って、本発明の目的は、さまざまな空洞を充填するための充填材料を提供することであり、圧送ポンプ打設時には十分な流動性を有しており、圧力が作用しないときは、流動しない性質を持ち、且つ、水中で分離せず、高い安定性を有している地盤造成用充填材料を提供することにある。 It is therefore an object of the present invention to provide a filling material for filling various cavities, which has sufficient fluidity when the pressure pump is installed, and which has the property of being non-flowing when no pressure is applied. To provide a filling material for ground preparation which has high stability and does not separate in water.

上記本発明の課題は、以下の本発明によって、解決される。
すなわち、本発明(1)は、少なくとも、砂粒子と、モンモリロナイト粒子と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物と、水と、を含有し、
モンモリロナイト粒子の平板状結合物が、三次元方向に繋がると共に、該砂粒子を該モンモリロナイト粒子の平板状結合物が覆い、該砂粒子を保持していること、
該モンモリロナイト粒子の平板状結合物は、該モンモリロナイト粒子の側部が、該高分子化合物の分子鎖と結合することにより、複数の該モンモリロナイト粒子が、該高分子化合物を介して結合して、形成されていること、
を特徴とする地盤造成用充填材料を提供するものである。
The above-mentioned problems of the present invention are solved by the following present invention.
That is, the present invention (1) contains at least sand particles, montmorillonite particles, a polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain, and water,
The tabular combinations of montmorillonite particles are connected in a three-dimensional direction, and the sand particles are covered by the tabular combinations of montmorillonite particles to hold the sand particles;
The tabular bond of montmorillonite particles is formed by bonding the sides of the montmorillonite particles with the molecular chain of the polymer compound, thereby bonding a plurality of montmorillonite particles via the polymer compound. is being done,
The present invention provides a filling material for ground preparation characterized by the following.

また、本発明(2)は、前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物が、アクリル酸とアクリルアミドの共重合体である直鎖型のアニオン性高分子化合物であることを特徴とする(1)の地盤造成用充填材料を提供するものである。 Further, the present invention (2) is characterized in that the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain is a linear anionic polymer compound that is a copolymer of acrylic acid and acrylamide. The present invention provides a filling material for ground preparation according to (1).

また、本発明(3)は、前記モンモリロナイト粒子に対する前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/モンモリロナイト粒子)が、0.020~0.50であることを特徴とする(1)又は(2)の地盤造成用充填材料を提供するものである。 In addition, the present invention (3) provides that the mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the montmorillonite particles (polymer compound/montmorillonite particles) is from 0.020 to 0.50. The present invention provides a filling material for ground preparation according to (1) or (2), which is characterized by the following.

また、本発明(4)は、前記砂粒子に対する前記モンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/砂粒子)が、0.010~0.20であることを特徴とする(1)~(3)いずれかの地盤造成用充填材料を提供するものである。 Moreover, the present invention (4) is characterized in that the mass ratio of the montmorillonite particles to the sand particles (montmorillonite particles/sand particles) is 0.010 to 0.20. The present invention provides filling materials for ground preparation.

また、本発明(5)は、前記砂粒子に対する前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/砂粒子)が、0.0050~0.020であることを特徴とする(1)~(4)いずれかの地盤造成用充填材料を提供するものである。 In addition, the present invention (5) provides that the mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the sand particles (polymer compound/sand particles) is from 0.0050 to 0.020. The present invention provides a filling material for ground preparation according to any one of (1) to (4) characterized by the following.

また、本発明(6)は、前記地盤造成用充填材料中の水に対する前記モンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/地盤造成用充填材料中の水)が、0.010~0.30であることを特徴とする(1)~(5)いずれかの地盤造成用充填材料を提供するものである。 In addition, the present invention (6) provides that the mass ratio of the montmorillonite particles to water in the filling material for ground preparation (montmorillonite particles/water in the filling material for ground preparation) is 0.010 to 0.30. The present invention provides a filling material for ground preparation according to any one of (1) to (5) characterized by the following.

また、本発明(7)は、前記地盤造成用充填材料中の水に対する前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/地盤造成用充填材料中の水)が、0.0050~0.025であることを特徴とする(1)~(6)いずれかの地盤造成用充填材料を提供するものである。 In addition, the present invention (7) provides a mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to water in the filler material for ground preparation (polymer compound/water in the filler material for ground preparation). is 0.0050 to 0.025, the filling material for ground preparation according to any one of (1) to (6).

本発明によれば、さまざまな空洞を充填するための充填材料を提供することであり、圧送ポンプ打設時には十分な流動性を有しており、圧力が作用しないときは、流動しない性質を持ち、且つ、水中で分離せず、高い安定性を有している地盤造成用充填材料を提供することができる。また、本充填材料は砂材料を主材としているので高強度を発現するものではない。 According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a filling material for filling various cavities, which has sufficient fluidity when a pressure pump is installed, and has a non-flowing property when no pressure is applied. Moreover, it is possible to provide a filling material for ground preparation that does not separate in water and has high stability. Furthermore, since this filling material is mainly composed of sand material, it does not exhibit high strength.

本発明の地盤造成用充填材料の構造を説明するための模式的な断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a typical sectional view for demonstrating the structure of the filling material for ground preparation of this invention. モンモリロナイト粒子の平板状結合物を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a tabular combination of montmorillonite particles. 実施例1の地盤造成用充填材料の断面のSEM写真(100倍)である。It is a SEM photograph (100 times) of the cross section of the filling material for ground preparation of Example 1. 実施例1の地盤造成用充填材料の断面のSEM写真(200倍)である。It is a SEM photograph (200 times) of the cross section of the filling material for ground preparation of Example 1.

本発明の地盤造成用充填材料は、少なくとも、砂粒子と、モンモリロナイト粒子と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物と、水と、を含有し、
モンモリロナイト粒子の平板状結合物が、三次元方向に繋がると共に、該砂粒子を該モンモリロナイト粒子の平板状結合物が覆い、該砂粒子を保持していること、
該モンモリロナイト粒子の平板状結合物は、該モンモリロナイト粒子の側部が、該高分子化合物の分子鎖と結合することにより、複数の該モンモリロナイト粒子が、該高分子化合物を介して結合して、形成されていること、
を特徴とする地盤造成用充填材料である。
The filling material for ground preparation of the present invention contains at least sand particles, montmorillonite particles, a polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain, and water,
The tabular combinations of montmorillonite particles are connected in a three-dimensional direction, and the sand particles are covered by the tabular combinations of montmorillonite particles to hold the sand particles;
The tabular bond of montmorillonite particles is formed by bonding the sides of the montmorillonite particles with the molecular chain of the polymer compound, thereby bonding a plurality of montmorillonite particles via the polymer compound. is being done,
This is a filling material for ground preparation that is characterized by:

図1及び図2を参照して、本発明の地盤造成用充填材料を説明する。図1は、本発明の地盤造成用充填材料の構造を説明するための模式的な断面図である。図2は、モンモリロナイト粒子の結合物を説明するための模式図である。図1中、地盤造成用充填材料1は、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2と、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2に覆われている砂粒子3とを、有する。そして、地盤造成用充填材料1では、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2は、三次元方向に繋がっており、また、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2は、砂粒子3を覆っている。つまり、砂粒子3は、三次元方向に繋がっているモンモリロナイト粒子の平板状結合物2に覆われることにより、地盤造成用充填材料1中に保持されている。 EMBODIMENT OF THE INVENTION With reference to FIG.1 and FIG.2, the filling material for ground preparation of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the filling material for ground preparation of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a combination of montmorillonite particles. In FIG. 1, a filling material 1 for ground preparation includes a tabular combination 2 of montmorillonite particles and sand particles 3 covered with the tabular combination 2 of montmorillonite particles. In the ground preparation filling material 1, the tabular combinations 2 of montmorillonite particles are connected in a three-dimensional direction, and the tabular combinations 2 of montmorillonite particles cover the sand particles 3. That is, the sand particles 3 are held in the ground preparation filling material 1 by being covered by the tabular combinations 2 of montmorillonite particles connected in a three-dimensional direction.

図2中、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2は、モンモリロナイト粒子11と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物12と、により形成されている。モンモリロナイト粒子11は、平板部がマイナスの電荷を、側部がプラスの電荷を帯びており、平板状のモンモリロナイト粒子11の周辺部を囲むように、プラスの電荷が存在している。それに対して、高分子化合物12は、分子鎖中にアニオン性官能基を有しているので、分子鎖に沿って、マイナスの電荷が点在している。そして、モンモリロナイト粒子11の側部が、高分子化合物12の分子鎖と静電気的に結合して、複数のモンモリロナイト粒子11が、高分子化合物12を介して結合することにより、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2を形成している。このとき、モンモリロナイト粒子11の結合により、平板状の結合物が形成される。よって、モンモリロナイト粒子の平板状結合物2は、モンモリロナイト粒子の結合物であり、且つ、平板状の形状を有している。なお、図2では、モンモリロナイト粒子11が、一方向にのみ連なって結合している例を示しているが、実際は、二次元方向に連なって結合している。そして、上述したように、平板状のモンモリロナイト粒子の結合物2は、地盤造成用充填材料1中では、三次元方向に広がっている。 In FIG. 2, a tabular combination of montmorillonite particles 2 is formed of montmorillonite particles 11 and a polymer compound 12 having an anionic functional group in its molecular chain. The montmorillonite particles 11 have a flat plate portion charged with a negative charge and side portions charged with a positive charge, and the positive charge exists so as to surround the peripheral portion of the plate-shaped montmorillonite particle 11. On the other hand, since the polymer compound 12 has an anionic functional group in its molecular chain, negative charges are scattered along the molecular chain. Then, the side portions of the montmorillonite particles 11 are electrostatically bonded to the molecular chains of the polymer compound 12, and the plurality of montmorillonite particles 11 are bonded via the polymer compound 12, thereby forming a tabular bond of the montmorillonite particles. It forms object 2. At this time, the montmorillonite particles 11 are bonded to form a tabular bond. Therefore, the tabular combination of montmorillonite particles 2 is a combination of montmorillonite particles and has a tabular shape. Although FIG. 2 shows an example in which the montmorillonite particles 11 are continuous and bonded in only one direction, in reality, they are continuous and bonded in a two-dimensional direction. As described above, the bond 2 of flat plate-shaped montmorillonite particles spreads in the three-dimensional direction in the ground preparation filling material 1.

本発明の地盤造成用充填材料は、少なくとも、砂粒子と、モンモリロナイト粒子と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物と、水と、を含有する。 The filling material for ground preparation of the present invention contains at least sand particles, montmorillonite particles, a polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain, and water.

砂粒子は、特に制限されず、例えば、砂、シルトや礫を含む砂、砕石及びスラグ、現場発生土等であればよい。また、砂粒子の粒径は、特に制限されず、好ましくは、粒径が0.074~2.0mm程度を主体としたものであり、最大粒径は、好ましくは9.5mm以下である。 The sand particles are not particularly limited, and may be, for example, sand, sand containing silt or gravel, crushed stone and slag, soil generated on site, or the like. Further, the particle size of the sand particles is not particularly limited, and preferably the particle size is mainly about 0.074 to 2.0 mm, and the maximum particle size is preferably 9.5 mm or less.

モンモリロナイト粒子は、複数のモンモリロナイト単位結晶が、層状に重なったものである。このモンモリロナイト単位結晶は、ケイ素原子と酸素原子により形成される四面体がシート状に連なった四面体シートと、アルミニウム原子と水酸基の八面体がシート状に連なった八面体シートと、からなっており、1枚の八面体シートが2枚の四面体シートに挟まれたサンドウィッチ構造を有している。 Montmorillonite particles are composed of a plurality of montmorillonite unit crystals stacked in layers. This montmorillonite unit crystal consists of a tetrahedral sheet in which tetrahedrons formed by silicon atoms and oxygen atoms are connected in a sheet shape, and an octahedral sheet in which octahedrons formed by aluminum atoms and hydroxyl groups are connected in a sheet shape. , has a sandwich structure in which one octahedral sheet is sandwiched between two tetrahedral sheets.

モンモリロナイト粒子は、平板状の形状であり、水中飽和時の径が5~10μm程度である。 Montmorillonite particles have a tabular shape and a diameter of about 5 to 10 μm when saturated in water.

モンモリロナイト単位結晶は、ベントナイト、酸性白土等の主成分である。ベントナイトは、凝灰岩の一種であり、熱変遷、応力変遷を長時間受けて、化学的に変化したモンモリロナイトを主成分とした岩石である。本発明の地盤造成用充填材料のモンモリロナイト粒子の原料としては、ベントナイトが好ましい。そして、本発明の地盤造成用充填材料の原料としては、ベントナイトを粉砕し、粉末状にされたものが好適に用いられる。 Montmorillonite unit crystals are the main component of bentonite, acid clay, etc. Bentonite is a type of tuff, and is a rock whose main component is montmorillonite, which has been chemically changed by undergoing thermal and stress changes over a long period of time. Bentonite is preferred as the raw material for the montmorillonite particles of the filling material for ground preparation of the present invention. As a raw material for the filling material for ground preparation of the present invention, bentonite that has been crushed into powder is suitably used.

分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物は、分子鎖中にアニオン性の官能基を有し、モンモリロナイト粒子の側部と静電気的に結合できるものであれば、特に制限されない。分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、アクリルアミド2-メチルプロパンスルフォン酸、ビニルスルフォン酸、スチレンスルフォン酸等の単独重合物、あるいは、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、アクリルアミド2-メチルプロパンスルフォン酸、ビニルスルフォン酸及びスチレンスルフォン酸のうちの1種以上とアクリルアミドとの共重合物等が挙げられる。例えば、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物としては、アクリル酸とアクリルアミドとの共重合物である直鎖型のアニオン性高分子化合物が挙げられる。 The polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain is not particularly limited as long as it has an anionic functional group in its molecular chain and can be electrostatically bonded to the sides of the montmorillonite particles. Examples of polymeric compounds having an anionic functional group in the molecular chain include homopolymers of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, acrylamide 2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, etc. Alternatively, examples include copolymers of acrylamide and one or more of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, acrylamide 2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, and styrenesulfonic acid. For example, the polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain includes a linear anionic polymer compound that is a copolymer of acrylic acid and acrylamide.

分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の分子量は、特に制限されないが、好ましくは200万以上、1000万以下である。分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物は、イオン化度が0~100モル%のアクリル系高分子からなる粉末状と分散粒子径が100μm以下の油中水型エマルジョン形態のものである。なお、高分子化合物の分子量は、特公昭34-10644号公報などに記載の公知の方法で製造することができる。 The molecular weight of the polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain is not particularly limited, but is preferably 2 million or more and 10 million or less. The polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain is in the form of a powder consisting of an acrylic polymer with an ionization degree of 0 to 100 mol% and a water-in-oil emulsion with a dispersed particle size of 100 μm or less. . The molecular weight of the polymer compound can be determined by the known method described in Japanese Patent Publication No. 34-10644.

本発明の地盤造成用充填材料は、水を含有している。水は、モンモリロナイト粒子の平板状結合体が繋がる間隙中に存在し、間隙の大きさを保持するために添加される。 The filling material for ground preparation of the present invention contains water. Water exists in the gaps between the tabular aggregates of montmorillonite grains, and is added to maintain the size of the gaps.

本発明の地盤造成用充填材料中、モンモリロナイト粒子に対する分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/モンモリロナイト粒子)は、好ましくは0.020~0.50、より好ましくは0.13~0.24、特に好ましくは0.17~0.19である。モンモリロナイト粒子に対する高分子化合物の質量比(高分子化合物/モンモリロナイト粒子)が上記範囲にあることにより、モンモリロナイト粒子の平板状結合物が作成でき、弾性領域の広い構造と水中での安定性を得ることができる。 In the filling material for ground preparation of the present invention, the mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the montmorillonite particles (polymer compound/montmorillonite particles) is preferably from 0.020 to 0.50, and more preferably from 0.020 to 0.50. It is preferably 0.13 to 0.24, particularly preferably 0.17 to 0.19. By having the mass ratio of the polymer compound to the montmorillonite particles (polymer compound/montmorillonite particles) within the above range, a tabular combination of montmorillonite particles can be created, and a structure with a wide elastic range and stability in water can be obtained. I can do it.

本発明の地盤造成用充填材料中、砂粒子に対するモンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/砂粒子)は、好ましくは0.010~0.20、より好ましくは0.050~0.090、特に好ましくは0.060~0.080である。砂粒子に対するモンモリロナイトの質量比(モンモリロナイト粒子/砂粒子)が、上記範囲にあることにより、モンモリロナイト粒子の平板状結合物からなる積層構造の中に砂粒子を内包することができ、不分離性を有する一体な充填材料となる。 In the filling material for ground preparation of the present invention, the mass ratio of montmorillonite particles to sand particles (montmorillonite particles/sand particles) is preferably 0.010 to 0.20, more preferably 0.050 to 0.090, particularly preferably is 0.060 to 0.080. By having the mass ratio of montmorillonite to sand particles (montmorillonite particles/sand particles) within the above range, the sand particles can be included in a laminated structure consisting of a tabular combination of montmorillonite particles, thereby ensuring inseparability. It becomes an integral filling material with

本発明の地盤造成用充填材料中、砂粒子に対する分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/砂粒子)は、好ましくは0.0050~0.020、より好ましくは0.0070~0.018、特に好ましくは0.010~0.015である。砂粒子に対する高分子化合物の質量比(高分子化合物子/砂粒子)が、上記範囲にあることにより、モンモリロナイト粒子の平板状結合物からなる積層構造の中に砂粒子を内包することができ、不分離性を有する一体な充填材料となる。 In the filling material for ground preparation of the present invention, the mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the sand particles (polymer compound/sand particles) is preferably 0.0050 to 0.020, or more. It is preferably 0.0070 to 0.018, particularly preferably 0.010 to 0.015. By setting the mass ratio of the polymer compound to the sand particles (polymer compound particles/sand particles) within the above range, the sand particles can be included in a laminated structure consisting of a tabular combination of montmorillonite particles, It becomes an integral filling material with inseparability.

本発明の地盤造成用充填材料中、水(地盤造成用充填材料中の水分)に対するモンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/水)は、好ましくは0.010~0.30、より好ましくは0.030~0.12、特に好ましくは0.070~0.10である。水に対するモンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/水)が、上記範囲にあることにより、圧送ポンプ打設時に十分な流動性を有する材料となる。 In the filling material for ground preparation of the present invention, the mass ratio of montmorillonite particles to water (moisture in the filling material for ground preparation) (montmorillonite particles/water) is preferably 0.010 to 0.30, more preferably 0.010 to 0.30. 030 to 0.12, particularly preferably 0.070 to 0.10. When the mass ratio of montmorillonite particles to water (montmorillonite particles/water) is within the above range, the material has sufficient fluidity during installation of a pressure pump.

本発明の地盤造成用充填材料中、水(地盤造成用充填材料中の水分)に対する高分子化合物の質量比(高分子化合物/水)は、好ましくは0.0050~0.025、より好ましくは0.011~0.021、特に好ましくは0.013~0.019である。水に対する高分子化合物の質量比(高分子化合物/水)が、上記範囲にあることにより、圧送ポンプ打設時に十分な流量性を有する材料となる。 In the filling material for ground preparation of the present invention, the mass ratio of the polymer compound to water (moisture in the filling material for ground preparation) (polymer compound/water) is preferably 0.0050 to 0.025, more preferably It is 0.011 to 0.021, particularly preferably 0.013 to 0.019. When the mass ratio of the polymer compound to water (polymer compound/water) is within the above range, the material has sufficient flowability when a pressure pump is installed.

本発明の地盤造成用充填材料は、上記以外に、適宜、地盤造成用充填材料に用いられる他の成分を含有することができる。本発明の地盤造成用充填材料に適宜含有される他の成分としては、例えば、ポリカルボン酸塩アニオン系界面活性剤等の分散剤が挙げられる。 In addition to the above, the filling material for ground preparation of the present invention may appropriately contain other components used in filling materials for ground preparation. Other components that may be appropriately contained in the filling material for ground preparation of the present invention include, for example, dispersants such as polycarboxylate anionic surfactants.

本発明の地盤造成用充填材料は、モンモリロナイト粒子が結合することにより形成されているモンモリロナイト粒子の平板状結合物を有する。モンモリロナイト粒子の平板状結合物は、形状が平板状であり、且つ、三次元方向に繋がっている。なお、三次元方向に繋がるとは、二次元方向に広がった平板状のものが層状に重なった構造ではなく、二次元方向に広がる平板状の結合物の側部が、他の二次元方向に広がる平板状の結合物の平坦部に繋がっている構造を指す。 The filling material for ground preparation of the present invention has a tabular bond of montmorillonite particles formed by bonding montmorillonite particles. The tabular combination of montmorillonite particles has a tabular shape and is connected in three dimensions. Note that connecting in a three-dimensional direction does not mean a structure in which flat plate-like objects spread in two-dimensional directions overlap in a layered manner, but rather that the sides of flat-like connected objects that spread in two-dimensional directions are connected in other two-dimensional directions. Refers to a structure that is connected to the flat part of a spreading flat plate-like compound.

また、本発明の地盤造成用充填材料では、モンモリロナイト粒子の平板状結合物が、砂粒子を覆っている。そして、本発明の地盤造成用充填材料では、三次元方向に広がっているモンモリロナイト粒子の平板状結合物に、砂粒子が覆われることにより、砂粒子が、本発明の地盤造成用充填材料に保持されている。 Moreover, in the filling material for ground preparation of the present invention, the tabular combination of montmorillonite particles covers the sand particles. In the filling material for ground preparation of the present invention, the sand particles are covered by the tabular combination of montmorillonite particles that are spread in a three-dimensional direction, so that the sand particles are retained in the filling material for ground preparation of the present invention. has been done.

本発明の地盤造成用充填材料において、モンモリロナイト粒子の平板状結合物は、モンモリロナイト粒子と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物と、からなる。そして、モンモリロナイト粒子の側部に存在するプラスの電荷と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の分子鎖に点在するマイナスの電荷とにより、モンモリロナイト粒子の側部が、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の分子鎖と、電気的に結合する。このことにより、複数のモンモリロナイト粒子が、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物を介して結合し、モンモリロナイト粒子の平板状結合物を形成している。 In the filling material for ground preparation of the present invention, the tabular combination of montmorillonite particles consists of montmorillonite particles and a polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain. Then, due to the positive charges existing on the sides of the montmorillonite particles and the negative charges scattered in the molecular chains of the polymer compound having anionic functional groups in the molecular chains, the sides of the montmorillonite particles It is electrically bonded to the molecular chain of a polymer compound that has an anionic functional group inside. As a result, a plurality of montmorillonite particles are bonded via a polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain, forming a tabular combination of montmorillonite particles.

本発明の地盤造成用充填材料は、テクスチャー試験によって性能を簡単に確認することができる。テクスチャー試験は、食品の物性検査などで使用される周知の試験である。室温下、所定容器に試料(充填材)を充填し、試験装置にセットした後、「変形性」を確認する場合、先ず、シリンダーを一定速度で上下させて、試料上面から20mmの貫入及び引抜を行い(1回目)、次いで、1回目と同様に、シリンダーを一定速度で上下させ、試料上面から20mmの貫入及び引抜を行い(2回目)、その試験力の変化曲線を求め、また、「減衰性」を確認する場合、先ず、シリンダーを一定速度で上下させて、試料上面から4mmの貫入及び引抜を行い(1回目)、次いで、これを9回繰り返すことで、その試験力の変化を求める。テクスチャー試験における「貫入応力」は、貫入時の最大荷重haを応力に換算して貫入応力(Pa)としたものである。なお、テクスチャー試験においては、試験毎に変化曲線を描かせなくとも、各物性値を自動的に表示することができる。 The performance of the filling material for ground preparation of the present invention can be easily confirmed by a texture test. The texture test is a well-known test used in testing the physical properties of foods. After filling a specified container with a sample (filling material) at room temperature and setting it in a test device, when checking the "deformability", first move the cylinder up and down at a constant speed to penetrate and pull out 20 mm from the top of the sample. (first time), then, in the same way as the first time, move the cylinder up and down at a constant speed, penetrate and pull out 20 mm from the top surface of the sample (second time), find the change curve of the test force, and To check the damping properties, first move the cylinder up and down at a constant speed to penetrate and pull out 4mm from the top of the sample (first time), then repeat this 9 times to check the change in test force. demand. The "penetration stress" in the texture test is the penetration stress (Pa) obtained by converting the maximum load ha during penetration into stress. In addition, in the texture test, each physical property value can be automatically displayed without drawing a change curve for each test.

一般に試料に負荷(荷重)を加えると、試料は変形若しくは破損したりする。テクスチャー試験における「変形性」であるが、負荷を2回連続で加えて、1回目と2回目の負荷面積(エネルギー)の比を「変形性」とする。従って、「変形性=1」とは、1回目で変形はするものの、元の形状に復元し、2回目も同様の挙動を示す弾性の性質を持ったものである。
また、テクスチャー試験における「減衰性」であるが、負荷を9回連続で加えて、1回目の貫入応力(Pa)に対する、各回の貫入応力(Pa)の比(貫入応力2回目/貫入応力1回目、貫入応力3回目/貫入応力1回目、貫入応力4回目/貫入応力1回目、・・・貫入応力9回目/貫入応力1回目)を求め、それらの平均値を「減衰性」とする。従って、「減衰性=1」とは、1回目で変形はするものの、元の形状に復元し、9回目の貫入時も同様の挙動を示す弾性の性質をもったものである。
Generally, when a load is applied to a sample, the sample deforms or breaks. Regarding "deformability" in the texture test, a load is applied twice in succession, and the ratio of the applied area (energy) of the first and second times is defined as "deformability". Therefore, "deformability = 1" means that although it is deformed the first time, it restores to its original shape and has elastic properties that exhibit the same behavior the second time.
In addition, regarding the "damping property" in the texture test, the load was applied nine times in a row, and the ratio of the penetration stress (Pa) of each time to the penetration stress (Pa) of the first time (penetration stress 2nd time/penetration stress 1 3rd penetration stress/1st penetration stress, 4th penetration stress/1st penetration stress, 9th penetration stress/1st penetration stress), and their average value is defined as "damping property". Therefore, "damping property = 1" means that although it is deformed the first time, it restores to its original shape and exhibits the same behavior upon the ninth penetration.

本発明の充填材は、製造後1時間以内のテクスチャー試験における変形性(A2/A1)が、0.700以上、好ましくは0.700~1.400、より好ましくは0.800~1.350、特に好ましくは1.000~1.350であり、また、減衰性が、0.700以上、好ましくは0.700~1.200、より好ましくは0.800~1.200、特に好ましくは1.000~1.200である。
このような充填材は、例えば地中の空洞部に、配管を通して重力落下させる際、配管内形状に沿って変形して流れ、空洞部に入って、空洞内形状に沿って充填される。このため、空洞内に隙間が生じ難い。また、充填後は、適度の硬さを保持できるため、地盤強度が安定する。なお、ベントナイトの配合量が少ない低チクソトロピー性のものは、製造後1時間以内のテクスチャー試験における変形性(A2/A1)は0.700未満であり、減衰性は0.700未満である。
The filler of the present invention has a deformability (A2/A1) in a texture test within 1 hour after production of 0.700 or more, preferably 0.700 to 1.400, more preferably 0.800 to 1.350. , particularly preferably 1.000 to 1.350, and the damping property is 0.700 or more, preferably 0.700 to 1.200, more preferably 0.800 to 1.200, particularly preferably 1 It is between .000 and 1.200.
For example, when such a filling material is dropped by gravity through a pipe into a cavity in the ground, it deforms and flows along the shape of the inside of the pipe, enters the cavity, and is filled along the shape of the inside of the cavity. Therefore, it is difficult for a gap to occur within the cavity. In addition, after filling, the soil maintains a suitable level of hardness, which stabilizes the strength of the ground. In addition, a low thixotropic product containing a small amount of bentonite has a deformability (A2/A1) of less than 0.700 in a texture test within 1 hour after production, and an attenuation property of less than 0.700.

本発明の地盤造成用充填材料は、直列弾性率E1は、900Pa以上、好ましくは1,500Pa以上であり、並列弾性率E2は、1,000Pa以上、好ましくは1,300Pa以上である。本発明の地盤造成用充填材料は、並列部粘度η1は、10,000Pa・s以上、好ましくは50,000Pa・s以上であり、直列部粘度η2は、200,000Pa・s以上、好ましくは500,000Pa・s以上である。
なお、本発明において、弾性率E(Pa)と粘度η(Pa・s)は、TA Instruments社製 粘弾性測定装置 ARES-G2(JISK7132:1999「硬質発泡プラスチック 規定荷重および温度条件下における圧縮クリープの測定方法」4.3荷重装置に準拠)による圧縮クリープ試験における圧縮クリープコンプライアンス J(t)をBurgersモデル近似から測定される。そして、本発明の地盤造成用充填材料は、チクソトロピー性が高く、弾性率E(Pa)と粘度η(Pa・s)が上記範囲にあることにより、打設時に十分な流動性を有し、圧力が作用しない場合は、その場に留まる。
The filling material for ground preparation of the present invention has a series elastic modulus E1 of 900 Pa or more, preferably 1,500 Pa or more, and a parallel elastic modulus E2 of 1,000 Pa or more, preferably 1,300 Pa or more. The filling material for ground preparation of the present invention has a parallel part viscosity η1 of 10,000 Pa·s or more, preferably 50,000 Pa·s or more, and a series part viscosity η2 of 200,000 Pa·s or more, preferably 500 Pa·s or more. ,000 Pa·s or more.
In the present invention, the elastic modulus E (Pa) and viscosity η (Pa・s) are measured using a viscoelasticity measurement device ARES-G2 manufactured by TA Instruments (JISK7132:1999 "Hard foam plastic compression creep under specified load and temperature conditions"). The compression creep compliance J(t) in the compression creep test according to ``4.3 Loading Apparatus'' is measured from the Burgers model approximation. The filling material for ground preparation of the present invention has high thixotropy, and has a modulus of elasticity E (Pa) and a viscosity η (Pa s) within the above ranges, so it has sufficient fluidity during pouring. If no pressure is applied, it will remain in place.

本発明の地盤造成用充填材料は、水に対する安定性が高く、水中に直接落下させても水中で分離し難い。なお、本発明において、水に対する安定性は、水中投下試験によって確認される。水中投下試験は、以下の操作にて行われる。室温下、1000mlのメスシリンダーに、水道水を700ml入れ、開口部に最小径が40mmの漏斗をセットし、402.12ml(X)の充填材A1の塊状物を漏斗を通して、水道水中に重力投下する。投下後、塊状物は水中を落下し、底に沈降、充填される。充填材静置後、塊状物の体積(Y)を読み取り、充填性((Y)/(X))を測定する。また、上澄み300mlを採取し、濁水の色調を目視観察すると共に、濁度計(共立理化学研究所製、型番DPM2-TB500)により、濁度を測定する。充填性((Y)/(X))は、1.00~1.20、好ましくは1.00~1.10である。濁度は、50以下、好ましくは20以下である。そして、本発明の地盤造成用充填材料では、充填性((Y)/(X))及び濁度が上記範囲にあることにより、水に対する安定性が高く、水中に直接落下させても水中で分離し難い。 The filling material for ground preparation of the present invention has high stability against water, and is difficult to separate in water even if it is dropped directly into water. In the present invention, stability against water is confirmed by an underwater drop test. The underwater drop test is conducted as follows. At room temperature, pour 700 ml of tap water into a 1000 ml graduated cylinder, set a funnel with a minimum diameter of 40 mm in the opening, and drop 402.12 ml (X) of a lump of filler A1 through the funnel into the tap water by gravity. do. After dropping, the lumps fall through the water, settling and filling the bottom. After the filler is allowed to stand still, the volume (Y) of the lump is read and the filling property ((Y)/(X)) is measured. In addition, 300 ml of the supernatant is collected, and the color tone of the turbid water is visually observed, and the turbidity is measured using a turbidity meter (manufactured by Kyoritsu Physical and Chemical Research Institute, model number DPM2-TB500). The filling property ((Y)/(X)) is 1.00 to 1.20, preferably 1.00 to 1.10. The turbidity is 50 or less, preferably 20 or less. The filling material for ground preparation of the present invention has a filling property ((Y)/(X)) and a turbidity within the above range, so it has high stability against water, and even if dropped directly into water, it will remain stable in water. Difficult to separate.

本発明の地盤造成用充填材料は、充填材料同士が結合することができるため、充填時の空隙を小さくすることができる。 The filling material for ground preparation of the present invention allows the filling materials to be bonded to each other, so it is possible to reduce voids during filling.

本発明の地盤造成用充填材料を製造する方法は、特に制限されず、如何なる製造方法で製造されたものであってもよい。以下に、本発明の地盤造成用充填材料を製造する方法の一例を示すが、本発明は当該方法により製造されたものに限定されない。 The method of manufacturing the filling material for ground preparation of the present invention is not particularly limited, and any manufacturing method may be used. An example of the method for producing the filling material for ground preparation of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to the method produced by this method.

本発明の地盤造成用充填材料を製造する方法としては、例えば、砂粒子と、ベントナイト粉末(モンモリロナイト粒子)と、必要に応じて水と、を混合し、撹拌する第一工程と、第一工程を行い得られる混合物(1)に、分散剤を溶解させた調整水を混合し、撹拌する第二工程と、第二工程を行い得られる混合物(2)に、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物を溶解させた高分子化合物溶液を混合し、撹拌する第三工程と、を有する地盤造成用充填材料の製造方法が挙げられる。 The method for manufacturing the filling material for ground preparation of the present invention includes, for example, a first step of mixing and stirring sand particles, bentonite powder (montmorillonite particles), and water as necessary; A second step is to mix adjusted water in which a dispersant is dissolved into the mixture (1) obtained by performing the above steps and stir the mixture. A method for producing a filling material for ground preparation includes a third step of mixing and stirring a polymer compound solution in which a polymer compound having the following is dissolved.

通常、砂粒子は、湿潤状態であることが多く、第一工程では、そのような湿潤状態のものを、砂粒子として用いることができる。また、第一工程では、乾燥状態の砂粒子や湿潤状態の砂粒子を、予め水と混合することにより、適度に湿潤させたものを、砂粒子として用いることもできる。そして、第一工程では、水で湿潤させた砂粒子と、ベントナイト粉末と、必要に応じ水と、を混合し、例えば、60~120秒間撹拌することにより、砂粒子中にベントナイト粉末を拡散させる。砂粒子とベントナイト粉末の混合比は、砂粒子(水を除く。)に対するベントナイト粉末の質量比(ベントナイト粉末/砂粒子)が、好ましくは0.010~0.20、より好ましくは0.050~0.090、特に好ましくは0.060~0.080となる混合比である。 Usually, sand particles are often in a wet state, and in the first step, sand particles in such a wet state can be used as the sand particles. In addition, in the first step, dry sand particles or wet sand particles can be mixed with water in advance to be appropriately moistened and used as the sand particles. In the first step, the sand particles moistened with water, bentonite powder, and water if necessary are mixed, and the bentonite powder is dispersed in the sand particles by stirring for 60 to 120 seconds, for example. . The mixing ratio of sand particles and bentonite powder is such that the mass ratio of bentonite powder to sand particles (excluding water) (bentonite powder/sand particles) is preferably 0.010 to 0.20, more preferably 0.050 to The mixing ratio is 0.090, particularly preferably 0.060 to 0.080.

第二工程に係る分散剤は、本発明の地盤造成用充填材料に係る分散剤と同様である。第二工程では、予め、分散剤を調整水に溶解させて、分散剤を溶解させた調整水を調製し、第一工程を行い得られる混合物(1)に、分散剤を溶解させた調整水を混合し、例えば、60~240秒間撹拌する。分散剤を溶解させた調整水中の分散剤の含有量は、適宜選択されるが、分散剤の含有率は好ましくは0.1~1.5質量%である。第二工程において、混合物(1)と分散剤を溶解させた調整水の混合量は、調整水(分散剤を除く。)に対するベントナイト粉末の質量比(ベントナイト粉末/調整水)が、好ましくは0.010~0.30、より好ましくは0.030~0.12、特に好ましくは0.070~0.10となる混合量である。 The dispersant related to the second step is the same as the dispersant related to the filling material for ground preparation of the present invention. In the second step, the dispersant is dissolved in conditioned water in advance to prepare conditioned water in which the dispersant is dissolved, and the mixture (1) obtained by performing the first step is added to the conditioned water in which the dispersant is dissolved. and stirred for, for example, 60 to 240 seconds. The content of the dispersant in the conditioned water in which the dispersant is dissolved is selected as appropriate, but the content of the dispersant is preferably 0.1 to 1.5% by mass. In the second step, the amount of mixture (1) and the adjusted water in which the dispersant is dissolved is such that the mass ratio of bentonite powder to the adjusted water (excluding the dispersant) (bentonite powder/adjusted water) is preferably 0. The mixing amount is .010 to 0.30, more preferably 0.030 to 0.12, particularly preferably 0.070 to 0.10.

第三工程に係る分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物は、本発明の地盤造成用充填材料に係る分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物と同様である。第三工程に係る高分子化合物溶液中、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の含有率は、適宜選択されるが、好ましくは0.50~15.0質量%である。第三工程では、第二工程を行い得られる混合物(2)に、高分子化合物溶液を混合し、例えば、60~360秒間撹拌する。第三工程において、高分子化合物の混合量は、第一工程で混合した水分量(混合前の砂粒子が含水している水分も含む。)と、第二工程で混合した分散剤を溶解させた調整水中の水分量と、高分子化合物溶液中の水分量の合計に対する高分子化合物の質量比(高分子化合物/第一工程、第二工程及び第三工程で用いられた水分量の合計)が、好ましくは0.0050~0.025、より好ましくは0.011~0.021、特に好ましくは0.013~0.019となる混合量である。また、高分子化合物の混合量は、ベントナイト粉末に対する分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/ベントナイト粉末)が、好ましくは0.020~0.50、より好ましくは0.13~0.24、特に好ましくは0.17~0.19となる混合量である。また、高分子化合物の混合量は、砂粒子に対する分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/砂粒子)が、好ましくは0.0050~0.020、より好ましくは0.0070~0.018、特に好ましくは0.010~0.015となる混合量である。 The polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain according to the third step is the same as the polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain according to the filling material for ground preparation of the present invention. The content of the polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain in the polymer compound solution related to the third step is selected as appropriate, but is preferably 0.50 to 15.0% by mass. In the third step, a polymer compound solution is mixed with the mixture (2) obtained by performing the second step, and the mixture is stirred, for example, for 60 to 360 seconds. In the third step, the amount of polymer compound mixed is determined by dissolving the amount of water mixed in the first step (including the water contained in the sand particles before mixing) and the dispersant mixed in the second step. Mass ratio of the polymer compound to the total amount of water in the adjusted water and the amount of water in the polymer compound solution (polymer compound/total amount of water used in the first step, second step, and third step) However, the mixing amount is preferably 0.0050 to 0.025, more preferably 0.011 to 0.021, particularly preferably 0.013 to 0.019. The amount of the polymer compound to be mixed is such that the mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the bentonite powder (polymer compound/bentonite powder) is preferably 0.020 to 0.50, and more preferably 0.020 to 0.50. The mixing amount is preferably 0.13 to 0.24, particularly preferably 0.17 to 0.19. The amount of the polymer compound to be mixed is such that the mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the sand particles (polymer compound/sand particles) is preferably 0.0050 to 0.020, and more preferably 0.0050 to 0.020. The mixing amount is preferably 0.0070 to 0.018, particularly preferably 0.010 to 0.015.

そして、上記本発明の地盤造成用充填材料を製造する方法を行うことにより、本発明の地盤造成用充填材料が得られる。 Then, the filling material for ground preparation of the present invention can be obtained by carrying out the method for manufacturing the filling material for ground preparation of the present invention.

本発明の地盤造成用充填材料は、適宜の方法により調製された後、そのまま、地盤造成対象の地中に打設されてもよいし、あるいは、セメント溶液が混合及び撹拌された後、得られる混合物が、地盤造成対象の地中に打設されてもよい。 The filling material for ground preparation of the present invention may be prepared by an appropriate method and placed directly into the ground of the ground preparation target, or it may be obtained after mixing and stirring a cement solution. The mixture may be poured into the ground for ground preparation.

セメント溶液とは、粉体のセメント固化材を水に溶解させたものである。本発明において、セメント固化材と地盤造成用充填材料中の砂粒子との混合比は、特に制限されず、適宜選択されるが、通常、50:1000~150:1000である。 A cement solution is a powdered cement solidifying material dissolved in water. In the present invention, the mixing ratio of the cement solidification material and the sand particles in the filler material for ground preparation is not particularly limited and is appropriately selected, but is usually 50:1000 to 150:1000.

地盤中や地盤と構造物隙間、水中の地盤や地盤と構造物の隙間に存在する空洞に充填材料を充填する際に、充填材料に固化材を添加することができる。そして、充填材料に固化材を添加した場合、高強度の充填材料とならないことが必要である。本発明の地盤造成用充填材料は、少量の固化材を添加することで、低強度に固化させることができるので、本発明の地盤造成用充填材料に固化材が添加されていても、高強度にはなり難い。 A solidifying agent can be added to the filling material when filling the filling material into a cavity existing in the ground, a gap between the ground and a structure, underwater ground, or a gap between the ground and a structure. When a solidifying agent is added to the filling material, it is necessary that the filling material does not have high strength. The filling material for ground preparation of the present invention can be solidified to a low strength by adding a small amount of solidifying agent. It is difficult to become.

以下に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明にそれに限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
(第一工程)
麻生砂(含水比:10.8質量%、茨城県産 山砂、土粒子の密度ρs 2.692g/cm、細粒分含有率4.0%)1000gに、ベントナイト粉末(ホージュン社製、乾式フルイ残分10.0%以下(53μm))70gを混合し、60秒間撹拌し、混合物(1)を得た。
(第二工程)
次いで、水492gに、分散剤(ポリカルボン酸塩アニオン系界面活性剤)5.0gを溶解させて、分散剤を溶解させた調整水を調製した。次いで、上記で得た混合物(1)に分散剤を溶解させた調整水の全量を混合し、120秒間撹拌し、混合物(2)を得た。
(第三工程)
次いで、水200gに、アクリル酸とアクリルアミドの共重合物(ハイモ株式会社製、商品名SAVE-SP工法用添加剤 L1号)12.8gを溶解させて、高分子化合物溶液を調製した。次いで、上記で得た混合物(2)に高分子化合物溶液の全量を混合し、300秒間撹拌し、地盤造成用充填材料を得た。
次いで、得られた地盤造成用充填材料のSEM観察を行い、SEM写真を得た。その結果を図3(100倍)及び図4(200倍)に示す。また、粘弾性率の測定、テクスチャー試験、水中投下試験、地中への打設性評価、水中安定性評価を行った。その結果を表1に示す。
(Example 1)
(First step)
Bentonite powder (manufactured by Hojun Co. , Ltd., 70 g of dry sieve residue (10.0% or less (53 μm)) were mixed and stirred for 60 seconds to obtain a mixture (1).
(Second process)
Next, 5.0 g of a dispersant (polycarboxylate anionic surfactant) was dissolved in 492 g of water to prepare adjusted water in which the dispersant was dissolved. Next, the entire amount of adjusted water in which the dispersant was dissolved was mixed with the mixture (1) obtained above, and the mixture was stirred for 120 seconds to obtain a mixture (2).
(Third step)
Next, 12.8 g of a copolymer of acrylic acid and acrylamide (manufactured by Hymo Co., Ltd., trade name: SAVE-SP additive No. L1 for construction method) was dissolved in 200 g of water to prepare a polymer compound solution. Next, the entire amount of the polymer compound solution was mixed with the mixture (2) obtained above and stirred for 300 seconds to obtain a filling material for ground preparation.
Next, the obtained filling material for ground preparation was observed by SEM, and a SEM photograph was obtained. The results are shown in FIG. 3 (100 times) and FIG. 4 (200 times). In addition, we conducted measurements of viscoelastic modulus, texture test, underwater drop test, underground placement evaluation, and underwater stability evaluation. The results are shown in Table 1.

<評価方法>
(走査型電子顕微鏡観察(SEM))
試料を、1瞬間凍結、2フリーズドライ、3乾燥試料の切片採取の手順で前処理した。
次いで、走査型電子顕微鏡(JSM-IT500HR、日本電子株式会社製)を用いて、信号SED、入射電圧3.0kV、WD50.0mm、倍率:100倍及び200倍の条件で、測定した。
<Evaluation method>
(Scanning electron microscopy (SEM))
Samples were pretreated using a procedure of 1 flash freezing, 2 freeze drying, and 3 sectioning of dried samples.
Next, measurements were made using a scanning electron microscope (JSM-IT500HR, manufactured by JEOL Ltd.) under the conditions of signal SED, incident voltage 3.0 kV, WD 50.0 mm, and magnifications of 100 times and 200 times.

(弾性率E(Pa)と粘度η(Pa・s))
TA Instruments社製粘弾性測定装置 ARES-G2(JISK7132:1999「硬質発泡プラスチック 規定荷重および温度条件下における圧縮クリープの測定方法」4.3荷重装置に準拠)による圧縮クリープ試験における圧縮クリープコンプライアンス J(t)をBurgersモデル近似から、弾性率E(Pa)と粘度η(Pa・s)を求めた。
(Elastic modulus E (Pa) and viscosity η (Pa・s))
Compression creep compliance in a compression creep test using a viscoelasticity measuring device ARES-G2 manufactured by TA Instruments (based on JISK7132:1999 "Method for measuring compression creep under specified load and temperature conditions for hard foamed plastics" 4.3 loading device) The elastic modulus E (Pa) and viscosity η (Pa·s) were determined from the Burgers model approximation of t).

(テクスチャー試験 「変形性」)
テクスチャー試験装置(山電社製、卓上式物性測定器)を用いて、室温下、所定容器に試料(充填材)を充填し、試験装置にセットした後、先ず、シリンダーを一定速度で上下させて、試料上面から20mmの貫入及び引抜を行い(1回目)、次いで、1回目と同様に、シリンダーを一定速度で上下させ、試料上面から20mmの貫入及び引抜を行い(2回目)、貫入応力(Pa)、貫入エネルギー(J/m)、変形性(A2/A1)を求めた。なお、変形性(A2/A1)とは、1回目と2回目の負荷面積(エネルギー)の比を指す。
(Texture test “Deformability”)
Using a texture testing device (manufactured by Yamadensha, tabletop physical property measuring device), fill a specified container with a sample (filler) at room temperature, set it in the testing device, and then move the cylinder up and down at a constant speed. Then, the cylinder is moved up and down at a constant speed to penetrate and pull out 20 mm from the top surface of the sample (first time).Then, in the same way as the first time, the cylinder is moved up and down at a constant speed to penetrate and pull out 20 mm from the top surface of the sample (second time). (Pa), penetration energy (J/m 3 ), and deformability (A2/A1) were determined. Note that the deformability (A2/A1) refers to the ratio of the first and second load areas (energy).

(テクスチャー試験 「減衰性」)
テクスチャー試験装置(山電社製、卓上式物性測定器)を用いて、室温下、所定容器に試料(充填材)を充填し、試験装置にセットした後、先ず、シリンダーを一定速度で上下させて、試料上面から4mmの貫入及び引抜を行い(1回目)、次いで、1回目と同様に、シリンダーを一定速度で上下させ、試料上面から4mmの貫入及び引抜を行い(2回目)、貫入応力(Pa)、貫入エネルギー(J/m)、貫入応力比(貫入応力2回目/貫入応力1回目)を求めた。この動作を9回繰り返した。次いで、1回目の貫入応力(Pa)に対する、各回の貫入応力(Pa)の比(貫入応力2回目/貫入応力1回目、貫入応力3回目/貫入応力1回目、貫入応力4回目/貫入応力1回目、・・・貫入応力9回目/貫入応力1回目)を求め、それらの平均値を「減衰性」とした。
(Texture test “attenuation”)
Using a texture testing device (manufactured by Yamadensha, tabletop physical property measuring device), fill a specified container with a sample (filler) at room temperature, set it in the testing device, and then move the cylinder up and down at a constant speed. Then, the cylinder is moved up and down at a constant speed to penetrate and pull out 4 mm from the top surface of the sample (first time).Then, in the same way as the first time, the cylinder is moved up and down at a constant speed to penetrate and pull out 4 mm from the top surface of the sample (second time). (Pa), penetration energy (J/m 3 ), and penetration stress ratio (second penetration stress/first penetration stress) were determined. This operation was repeated nine times. Next, the ratio of the penetration stress (Pa) of each time to the penetration stress (Pa) of the first time (penetration stress 2nd time / penetration stress 1st time, penetration stress 3rd time / penetration stress 1st time, penetration stress 4th time / penetration stress 1 (9th penetration stress/1st penetration stress) were determined, and their average value was defined as "damping property".

(水中投下試験)
室温下、1000mlのメスシリンダーに、水道水を700ml入れ、開口部に最小径が(40mm)の漏斗をセットし、402.12ml(X)の充填材A1の塊状物を漏斗を通して、水道水中に重力投下した。投下後、塊状物は水中を落下し、底に沈降、充填された。充填材静置後、塊状物の体積(Y)を読み取り、充填性((Y)/(X))を測定した。また、上澄み300mlを採取し、濁水の色調を目視観察すると共に、濁度計(共立理化学研究所製、型番DPM2-TB500)により、濁度を測定した。
(Underwater drop test)
At room temperature, pour 700 ml of tap water into a 1000 ml graduated cylinder, set a funnel with a minimum diameter of (40 mm) in the opening, and pour 402.12 ml (X) of the lump of filler A1 through the funnel and into the tap water. Gravity dropped. After dropping, the lumps fell through the water, settling and filling the bottom. After the filler was allowed to stand still, the volume (Y) of the lump was read and the filling property ((Y)/(X)) was measured. In addition, 300 ml of the supernatant was collected, and the color tone of the turbid water was visually observed, and the turbidity was measured using a turbidity meter (manufactured by Kyoritsu Physical and Chemical Research Institute, model number DPM2-TB500).

<性能評価>
(空洞への打設性能評価)
テクスチャー試験における変形性が0.700上であり、テクスチャー試験における減衰性が0.700以上であり、直列弾性率E1が900Pa以上であり、並列弾性率E2が1,000以上でPaであり、且つ、並列部粘度η1が、10,000Pa・s以上であり、直列部粘度η2が、200,000Pa・s以上である場合、空洞への打設性能が良好「〇」とし、テクスチャー試験における変形性、テクスチャー試験における減衰性、直列弾性率E1及び並列弾性率E2のうちのいずれか1つでも、上記範囲を満たさない場合、空洞への打設性能が不良「×」とした。
(水中安定性評価)
水中投下試験における上澄濁度が50以下である場合、水中安定性が良好「〇」とし、水中投下試験における上澄濁度が50を超える場合、水中安定性が不良「×」とした。
<Performance evaluation>
(Evaluation of pouring performance in cavities)
The deformability in the texture test is above 0.700, the damping property in the texture test is 0.700 or more, the series elastic modulus E1 is 900 Pa or more, the parallel elastic modulus E2 is 1,000 or more Pa, In addition, when the parallel part viscosity η1 is 10,000 Pa·s or more and the series part viscosity η2 is 200,000 Pa·s or more, the casting performance in the cavity is evaluated as "Good", and the deformation in the texture test is evaluated. If any one of the elasticity, the damping property in the texture test, the series elastic modulus E1, and the parallel elastic modulus E2 does not satisfy the above range, the casting performance in the cavity was judged to be poor.
(Underwater stability evaluation)
When the supernatant turbidity in the underwater drop test was 50 or less, the underwater stability was evaluated as good "〇", and when the supernatant turbidity in the underwater drop test exceeded 50, the underwater stability was evaluated as poor "x".

(実施例2~3、比較例1~2)
各配合材の混合量を、表1に示す通りとすること以外は、実施例1と同様に行い、粘弾性率の測定、テクスチャー試験、水中投下試験、地中への打設性評価、水中安定性評価を行った。その結果を表1に示す。
(Examples 2-3, Comparative Examples 1-2)
The procedures were carried out in the same manner as in Example 1, except that the mixing amounts of each compounding material were as shown in Table 1. Stability evaluation was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 0007349462000001
Figure 0007349462000001

1 地盤造成用充填材料
2 モンモリロナイト粒子の平板状結合物
3 砂粒子
11 モンモリロナイト単位結晶
12 分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物
1 Filling material for ground preparation 2 Tabular combination of montmorillonite particles 3 Sand particles 11 Montmorillonite unit crystal 12 High molecular compound having an anionic functional group in its molecular chain

Claims (7)

少なくとも、砂粒子と、モンモリロナイト粒子と、分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物と、水と、を含有し、
モンモリロナイト粒子の平板状結合物が、三次元方向に繋がると共に、該砂粒子を該モンモリロナイト粒子の平板状結合物が覆い、該砂粒子を保持していること、
該モンモリロナイト粒子の平板状結合物は、該モンモリロナイト粒子の側部が、該高分子化合物の分子鎖と結合することにより、複数の該モンモリロナイト粒子が、該高分子化合物を介して結合して、形成されていること、
を特徴とする地盤造成用充填材料。
Containing at least sand particles, montmorillonite particles, a polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain, and water,
The tabular combinations of montmorillonite particles are connected in a three-dimensional direction, and the sand particles are covered by the tabular combinations of montmorillonite particles to hold the sand particles;
The tabular bond of montmorillonite particles is formed by bonding the sides of the montmorillonite particles with the molecular chain of the polymer compound, thereby bonding a plurality of montmorillonite particles via the polymer compound. is being done,
A filling material for ground preparation characterized by:
前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物が、アクリル酸とアクリルアミドの共重合体である直鎖型のアニオン性高分子化合物であることを特徴とする請求項1記載の地盤造成用充填材料。 2. The ground preparation method according to claim 1, wherein the polymer compound having an anionic functional group in its molecular chain is a linear anionic polymer compound which is a copolymer of acrylic acid and acrylamide. filling material. 前記モンモリロナイト粒子に対する前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/モンモリロナイト粒子)が、0.020~0.50であることを特徴とする請求項1又は2記載の地盤造成用充填材料。 Claim 1 or 2, wherein a mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the montmorillonite particles (polymer compound/montmorillonite particles) is 0.020 to 0.50. Filling material for ground preparation as described. 前記砂粒子に対する前記モンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/砂粒子)が、0.010~0.20であることを特徴とする請求項1~3いずれか1項記載の地盤造成用充填材料。 The filling material for ground preparation according to any one of claims 1 to 3, wherein a mass ratio of the montmorillonite particles to the sand particles (montmorillonite particles/sand particles) is 0.010 to 0.20. 前記砂粒子に対する前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/砂粒子)が、0.0050~0.020であることを特徴とする請求項1~4いずれか1項記載の地盤造成用充填材料。 Claims 1 to 4, wherein a mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the sand particles (polymer compound/sand particles) is 0.0050 to 0.020. Filling material for ground preparation according to any one of the items. 前記地盤造成用充填材料中の水に対する前記モンモリロナイト粒子の質量比(モンモリロナイト粒子/地盤造成用充填材料中の水)が、0.010~0.30であることを特徴とする請求項1~5いずれか1項記載の地盤造成用充填材料。 Claims 1 to 5, characterized in that a mass ratio of the montmorillonite particles to water in the filling material for ground preparation (montmorillonite particles/water in the filling material for ground preparation) is 0.010 to 0.30. Filling material for ground preparation according to any one of the items. 前記地盤造成用充填材料中の水に対する前記分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物の質量比(高分子化合物/地盤造成用充填材料中の水)が、0.0050~0.025であることを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載の地盤造成用充填材料。 The mass ratio of the polymer compound having an anionic functional group in the molecular chain to the water in the filling material for ground preparation (polymer compound/water in the filling material for ground preparation) is 0.0050 to 0.025. The filling material for ground preparation according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
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