JP7377232B2 - 地盤造成用充填材料の製造方法 - Google Patents
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- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Description
すなわち、本発明(1)は、砂粒子と、モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末と、を混合し、撹拌する第一工程と、
該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、
該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、
を有し、
前記第三工程において、前記混合物(2)への前記高分子化合物溶液の混合量が、前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末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(分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物/モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末)が0.020~0.50となる混合量であり、
前記第一工程において、前記砂粒子と前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末の混合比が、前記砂粒子(水を除く。)に対する前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末の質量比(モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末/砂粒子)が0.010~0.20となる混合比であること、
前記第三工程において、前記混合物(2)への前記高分子化合物溶液の混合量が、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(分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物/砂粒子)が0.0070~0.020となる混合量であり、
前記第二工程において、前記混合物(1)への前記分散剤を溶解させた調整水の混合量が、前記地盤造成用材料中の水に対する前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末の質量比(モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末/地盤造成用充填材料中水)が0.070~0.30となる混合量であり、
前記第三工程において、前記高分子化合物溶液の混合量が、前記第一工程で混合した水分量と、前記第二工程で混合した前記分散剤を溶解させた調整水中の水分量と、前記第三工程で混合する前記高分子化合物溶液中の水分量の合計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(分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物/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0.013~0.025となる混合量であること、
を特徴とする地盤造成用充填材料の製造方法を提供するものである。
該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、
該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、
を有することを特徴とする地盤造成用充填材料の製造方法である。
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。
地盤造成用充填材料の直列弾性率E1及び並列弾性率E2が、上記範囲にあることにより、荷重を加えられても、大変形若しくは破損せず、元の形状に復元する弾性の性質を有する。本発明の地盤造成用充填材料の製造方法を行い得られる地盤造成用充填材料は、この粘弾性体としての性質が高いことで、打設時には十分な流動性を有し、圧力が作用しない場合は、その場に留まることで高い充填性を有する。一方、地盤造成用充填材料の直列弾性率E1又は並列弾性率E2が、上記範囲未満だと、施工時の圧力の増減によって、材料が劣化し、充填性が損なわれる可能性がある。
(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/cm3、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%/53μm以下)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)5g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、水中投下試験を行った。その結果を表1に示す。
次いで、得られた地盤造成用充填材料の以下の性能評価を行った。その結果を、表1に示す。
(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。
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。
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/m3)、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。
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/m3)、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。
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。
(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。
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。
Claims (1)
- 砂粒子と、モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末と、を混合し、撹拌する第一工程と、
該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、
該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、
を有し、
前記第三工程において、前記混合物(2)への前記高分子化合物溶液の混合量が、前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末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(分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物/モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末)が0.020~0.50となる混合量であり、
前記第一工程において、前記砂粒子と前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末の混合比が、前記砂粒子(水を除く。)に対する前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末の質量比(モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末/砂粒子)が0.010~0.20となる混合比であること、
前記第三工程において、前記混合物(2)への前記高分子化合物溶液の混合量が、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(分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物/砂粒子)が0.0070~0.020となる混合量であり、
前記第二工程において、前記混合物(1)への前記分散剤を溶解させた調整水の混合量が、前記地盤造成用材料中の水に対する前記モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末の質量比(モンモリロナイトを主成分とする鉱物又は粘土の粉末/地盤造成用充填材料中水)が0.070~0.30となる混合量であり、
前記第三工程において、前記高分子化合物溶液の混合量が、前記第一工程で混合した水分量と、前記第二工程で混合した前記分散剤を溶解させた調整水中の水分量と、前記第三工程で混合する前記高分子化合物溶液中の水分量の合計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(分子鎖中にアニオン性官能基を有する高分子化合物/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0.013~0.025となる混合量であること、
を特徴とする地盤造成用充填材料の製造方法。
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