JPH01308856A - 充填材組成物 - Google Patents

充填材組成物

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JPH01308856A
JPH01308856A JP63139966A JP13996688A JPH01308856A JP H01308856 A JPH01308856 A JP H01308856A JP 63139966 A JP63139966 A JP 63139966A JP 13996688 A JP13996688 A JP 13996688A JP H01308856 A JPH01308856 A JP H01308856A
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filler
filler composition
sodium
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笠井 順一
Osamu Machinaga
治 町長
Shunsuke Matsumura
松村 俊介
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Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、土木および建築工事において、地中や建造物
中の空洞や空隙に注入してこれをふさぐ充填材に関する
。 [従来の技術] たとえば地下の下水道や下水道の水漏れによって空洞や
空隙が生じて道路が陥没したようなとき、これを埋める
材料としては、流動性があってパイプを通して注入する
ことができ、水に溶けたりスラリー状になったりするこ
となく固化しである程度の強度を示すが、後にシャベル
やツルハシで掘り起すことが容易なものが欲しい。 最も簡易な材料は砂などであるが、流動性に乏しく使い
にくい。 ポルトランドセメン1へのモルタルやコンク
リートを使用すると、強度が高くなりすぎて頁捲さく時
に手数がかかる。 低強度に止めるには細骨材や粘土類
を混入すればよいが、そうすると水セメン1〜比を大き
くとる必要があり、結果として、固化時に収縮が起る。  収縮によって生じる隙間を町度のモルタル注入などで
補うのでは、時間と労力がムダになり、工費もかかる。 ポルトランドセメントの収縮を防ぐ目的で種々のセメン
ト膨張剤が開発されているが、水セメント比を大きくと
らざるを得ない場合は、膨張剤の作用が大きな水セメン
ト比のため打ら消されてしまうから、よほど多量のセメ
ント膨張剤を使用しないと間に合わない。 これは不経
済なこと、いうまでもない。 このようなわけで、空洞や空隙を充填するのに現在性な
われている工法は、ひとつは水ガラス溶液とセメントミ
ルクの同時注入であり、いまひとつはセメントミルクに
代るもの、たとえば消石灰ミルク、リグニンスルホン酸
またはその塩、アクリル酸系水溶性樹脂、アクリル酸系
樹脂のエマルジョン、ポリウレタンなどの注入である。  トンネル工事における「うら込め」、すなわちセグメ
ント部分と掘さく地盤との間を埋める作業には、ポル1
−ランドセメントに気泡を導入した泡モルタルの圧入も
行なわれる。 これらの技術は、効果において不十分であったり、費用
がかかったり、あるいは特殊な装置を要したりする点で
、改善が求められている。 水和により膨張する物質としてよく知られ、利用されて
いるのは生石灰である。 石灰石を焼成して1qだふつ
うの(軽焼)生石灰は、水和反応が急激すぎる。 コー
クスや石炭を用いて高温で焼成した硬焼生石灰は、それ
にくらべて水和反応は遅いが、それでもある時間が経過
すると急速に水和が、進み、大量におると温度が高まっ
て爆発的な坦象が起ったりする。 生石灰の水和を遅延する効果的な方法は、ケイフッ酸ま
たはその塩(代表的にはケイフッ酸ナトリウムNa 2
 Si F6 )を使用することである。 しかし、土木建築工事にケイフッ酸を使用することは、
フッ素が公害の原因となるおそれがあり、工業化は限ら
れた場面でしかできない。 発明者らは、フッ素を含まない生石灰水和遅延剤を探求
した結果、ケイ酸ナトリウムが有効なことを見出した。  ここで「ケイ酸ナトリウム」は、オルトケイ酸塩2N
a20−8iO2・mHOだけでなく、セスキケイ酸塩
3Na20・2SiO2・mH2Oやメタケイ酸塩Na
2O・SiO−mH2Oをも包含する。 [発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、上記した発明者らの知見を活用して、
空洞や空隙への充填材料として好適な組成物を提供し、
土木および建築技術に寄与することにある。 すなわち、空洞や空隙に容易に注入できる流動性をもち
、注入後適当な時間が経過したときに水和反応が起って
固化し、その際に若干膨張して空隙を残すことなく、同
化体の強度が頁捲さく可能な程度(圧縮強度にして2〜
6ONg/cffl)となり、しかも製造および施工の
費用が低廉な充填材を提供することにある。 r課題を解決するための手段】 本発明の空洞または空隙の充填材組成物は、基本的には
硬焼生石灰、その水和遅延剤であるケイ酸(オルト−、
セスキ−およびメタ−を含む)アルカリおよび骨材から
なる。 水和遅延剤であるケイ酸ナトリウムに加えて、蔗糖、オ
キシカルボン酸またはその塩、アミノカルボン酸または
その塩、水溶性蛋白質および工水石壽からえらんだ1種
または2種以上を添加することが好ましい。 オキシカ
ルボン酸の例は、グルコン酸、ケ1〜グルコン酸、クエ
ン酸などであり、強アルカリ条件下にカルシウムキレー
トをつくるものを用いる。 オキシカルボン酸、アミノ
カルボン酸とも、アルカリ塩、アルカリ土類塩などが使
える。 ロッシェル塩も有用である。 代表的な組成は、手間割合で硬焼生石灰が1〜10%、
水和遅延剤およびその助剤が、合計量で0.1〜3%、
残りか骨材である。 [作 用1 この充填材組成物は、適量の水を添加して混練したとき
流動性が高く、適宜のパイプを通し、自重を利用して空
隙に注入することができる。 硬焼生石灰の水和反応は、ケイ酸ナトリウムにより遅延
されて爆発的に進行することがなく、組成物全体の硬化
は適切な速度で進み、はどほどの強度をもつに至る。 
限定された空間にあって彫版を拘束された場合には、拘
束されない場合にくらべて強度が上限する。 到達する
強度は、もちろん組成によるが、彫版に対する拘束のな
い場合、圧縮強度が2〜15Kgf/cn、拘束がおる
場合は20 K3 f / cri程度またはそれ以上
である。 本発明の充填材組成物は、上記した基本組成に加えて、
さまざまな添加成分を加えた変更態様が可能であり、用
途に応じた組成をえらぶことによって、いっそう適切に
役立たせることができる。 たとえば、上記基本組成およびそれにアロフェンを含む
粘土を80重罪%まで添加したものは、水と混合すると
数時間後に徐々に水和発熱し、組成物の温度が60’C
を超えないで、彫版しながら水和する。 モルタルの温
度が通常の条件下で60℃を超えないようにすれば、多
くの施工条件下で過度の温度上昇によりモルタルが吹き
出したりする心配がない。 このモルタルの固化体の自
硬化強度は、拘束条件下にないときは低いが、地下空洞
やトンネルのうら込めの場合は拘束条件となって彫版が
抑えられる結果、比較的高強度になる。 アロフェンを含む粘土は、石灰石の採掘時に鉱石の表土
として存在することが多い。 若干の、代表的には1〜26%のポルトランドセメント
を加えることも効果的であって、この場合は流動化剤を
併用して、水セメント比の増大を防ぐことが望ましい。  水と混合したとき数時間で徐々に水和発熱し、温度が
ぁa3むね60’Cを超えないことは上記と同様である
が、水硬性物質の割合が増大した分だけ自硬性は高い。  ただし、膨張率は上記のものより多少低くなる。 少量の、代表的には1〜3%のアルミナセメントを添加
すると、水と混合したとぎ比較的早く水和が始まり、モ
ルタルが流動性を失って早目に固化する。 この場合も
、水和により到達する温度が60℃を超えないよう、水
和遅延剤および助剤の種類と使用量に配慮すべきである
。 助剤としてオキシカルボン酸またはその塩を使用す
ることが好ましい。 この組成物は、空隙が狭くて深く
、限られた深さまでモルタルを注入して固化させれば充
填の目的を達することができるようなときに、とくに有
用である。 いずれの場合も、骨材として、石灰石を採掘し洗浮した
ときに生じる石灰スラッジを、適宜の量、代表的には組
成物の10〜30%使用するとよい。 石灰スラッジは、現在のところ用途の少ない、廃棄物に
近い存在であるが、本発明に従って有効に利用できる。 この充填材のもつ適度の膨脹は、トンネル工事のうら込
めに使用したとき、従来の泡モルタルの圧入を不要にす
る。 道路などの応用面では、地盤の落ち込みに対して本発明
の充填材を使用したとき、2〜151yf/ ctAの
圧縮強度を発揮させれば、十分な地耐力が生じる。 土木工事のばか建築工事においても、建物の壁と下地の
間の空隙を充填するような場合に、本発明の充填材は有
用である。
【実施例A] つぎの各成分を配合して、充填材組成物を用意した。(
単位は重量%) 硬焼生石灰          1・60%石灰スラッ
ジ        24.06オルトケイ酸ナトリウム
    0.05炭酸ナトリウム        0.
02蔗   糖               0.0
3二水石膏           0.32ポルトラン
ドセメント     6.42流動化剤「マイティ10
0」 (花王n製)         0.13川   砂 
              67.37この組成物1
00重量部に対して水を22重量部加えて混練し、モル
タルの特性、その凝固挙動および固化体の特性をしらべ
た。 その結果は、つぎのとおりである。 (モルタル) 比重2.09 (ブリージングff11.86%) (土質工学合法に従って測定し、4回の平均値をとった
。) 流下値 0分(モルタル調製時):50秒30分二  
      68秒 (凝固挙動) 凝結(流動性がなくなったとき)120分固化(ステン
レスの棒を立ててもめり込まなくなったとき)   4
時間30分 表面水消失          30時間(固化体) 一軸圧縮強度  7日 8.53に’Jf/ctA破壊
歪み   1.65% 最終膨張量    0.93% (実施例B] つぎの各成分を配合して、充填材組成物を用意した。 硬焼生石灰          4.66%石灰スラッ
ジ        14.63オルトケイ酸ナトリウム
    0.33蔗   糖            
   0.16二水石膏           0.6
6ボルトランドセメント    11.00アルミナセ
メント       2.00流動化剤「マイティ10
0J   0.06川   砂           
   66.67この組成物100重量部に対して水2
4重量部加え、実施例Aと同じ試験をした。 (モルタル) 比重2.08 (最大ブリージング最0.15%) 流下値  0分:39秒 20分=83秒 (凝固挙動) 凝    結               15分固
    化               26分表面
水消失           20分(固化体) 一軸圧縮強度  7日 3.33Kgf/Cd破壊歪み
   1.40% 最終膨張量    16.8% 【実施例C】 つぎの各成分を配合して、充填材組成物を用意した。 硬焼生石灰          6.00%石灰スラッ
ジ        15.33オルトケイ酸ナトリウム
    0.33二水石膏           0.
66ボルトランドセメント     9.33アルミナ
セメント       1.66流動化剤[マイティ1
00J   0.06川   砂          
    66.67この組成物100重量部に対して水
27重量部を加えて試験した。 (モルタル) 比重2.02 (最大ブリージング聞0.26%) 流下値  0分:39秒 20分=83秒10分ニア2
秒 (凝固挙動) 凝    結               20分固
    化               1時間表面
水消失           18分(固化体) 一軸圧縮強度  7日  7.0Klf/ctrt破壊
歪み     2.01% 最終彫版但      18.0% [実施例D] つぎの各成分からなる充填材組成物を用意した。 硬焼生石灰          2.33%石灰スラッ
ジ        23.33オルトケイ酸ナトリウム
    0.10二水5膏           0.
43ポルトランドセメント     7.00流動化剤
「マイティ100J   0.13川   砂    
          66.67この組成物100重量
部に対して水を23重量部加えた。 実施例A−Cと同
様の試験の結果は、つぎのとおりである。 (モルタル) 比重2.10 (最大ブリージングω1.97%) 流下値  0分:26秒 20分=28秒10分=26
秒 30分:36秒 (凝固挙動) 凝    結            60分回置  
 化             4.5時間表面水瀾失
         18時間(固化体) 一軸圧縮強度  7日 6 、80 K’J f / 
crA破壊歪み   1.56% 最終彫版量    2.75% 次に、実際の施工に近い条件下での試験として、年間を
通じて温度変化の小ざい石灰石鉱山の坑道をえらんで下
記の実験をした。 すなわち、モルタルを注入する地下
空洞に似せて第1図に示すような塩ビ樹脂のパイプ(直
径30cm、長さ2m>(1)を用意し、両端を閉鎖し
て上方に直径5 cmの注入パイプ(高ざ45cm>(
2>をとりつけ、中はどに温度センサー(3)を3個を
設けて、土砂(4) (水分含有旧約7%)を深さ80
cmはどかぶせた。 注入パイプ(2)の一方から上記のモルタルを注入し、
時間の経過に伴う温度の変化をしらべて、第3図に示す
結果を得た。 このグラフは、モルタル調製すなわち水
和開始から1時間はどで急な温度の上昇があり(−次ピ
ーク)、少し停滞したの510数時間後に最高温度(二
次ピーク)に達するという傾向を示している。 これと別に、内径38m、長ざ30rJの鋼管(6)を
用意して温度センサー(8)を設け、外側2カ所に歪ゲ
ージ(7)をとりつけて上記坑道内に立て、内部に上記
モルタル(9)を注入し、やはり下から80口の厚さに
土砂をかけた。 モルタルの凝固に伴う彫版/収縮の傾
向をしらべて、第4図の結果を19だ。 塩ビ樹脂パイプ内で凝固したものから、直径10ctn
、高さ’12.7cmの円柱を切り出して、78復の一
軸圧縮強度試験を行なった。 その結果は、つぎのとお
りである。 倣パ婁 −一圧望墓厘一一  破壊歪みD−121,6
に9f/CIi  1.00%D−223,41,25 D−324,01,15 D−420,21,50 圧縮応力と軸歪みの関係をプロットすると、第5図のと
おりである。 [実施例E] つぎの各成分からなる充填材組成物を用意した。 硬焼生石灰          3.63%石灰スラッ
ジ        21.67オルトケイ酸ナトリウム
    0.17蔗  糖             
 0.33二水石膏           0.70ポ
ルトランドセメント     7.00流動化剤「マイ
ティ100J   0.13川   砂       
       66.67この組成物100重回部に対
して水23重量部を加え、実施例りにおける塩ビ樹脂パ
イプへの注入および鋼管への注入を行なって、同様なデ
ータをとった。 時間の経過に伴う温度の変化は第6図に、膨脹圧力の動
向は第7図に、そして圧縮応力と軸歪みの関係°は、第
8図に、それぞれ示すとおりである。 実施例りと同様にして得た7日後の圧縮強度は、つぎの
とおりである。 供試体   圧縮強度    破壊歪みE−125,6
Kgf/ci   1.30%E−231,61,50 E−324,81,00 E−444,41,20 [実施例F] つぎの各成分からなる充填材組成物を用意した。 硬焼生石灰          4.70%石灰スラッ
ジ        20.33オルトケイ酸ナトリウム
    0.23蔗   糖            
   0.33二水石膏           0.9
0ポルトランドセメント     7.00流動化剤[
マイティ100J   0.13川   砂     
          66、 67この組成物100重
量部に対して水23重開部を加え、実施例りにおける塩
ビ樹脂パイプおよび鋼管への注入を行なって、同様なデ
ータをとった。 時間の経過に伴う温度の変化は第9図に、そして圧縮応
力と軸歪みの関係は第10図に示すとおりである。 実施例りと同様にして得た7日後の圧縮強度は、つぎの
とおりである。 供試体   圧縮強度    破壊歪みF−151,2
KIf/cti   1.20%F−221,61,1
0 F−341,91,00 F−441,51,20 [発明の効果1 本発明の充填材は、土木や建築の工事において、空洞や
空隙にパイプを通して容易に注入することができるだけ
の流動性を有し、注入後は水に溶けたり崩壊したりする
ことなく水和固化し、その際に若干の膨張を伴うから、
空隙が残ることなく充填が行なえる。 強度も、−時的に空洞、空隙を充填しそれを支えるに十
分であって、しかも後の本格工事に当って掘り直すこと
が容易な範囲内で、所望のレベルにすることができる。 充填材の成分として、石灰スラッジやアロフェン含有粘
土のような、石灰産業に伴う廃棄物を利用できるからす
こぶる低価格にでき、公害防止を兼ねて一石二鳥である
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例において充填材を試験する装
置のひとつを示し、Aは側面図、Bは横断面図である。 第2図は、本発明の実施例で充填材を試験する装置の別
のものを示す縦断面図である。 第3図ないし第10図は、いずれも本発明の実施例のデ
ータを示すものであって、 第3図、第6図および第9図は充填材モルタルの水和に
よる温度の変化をプロットしたグラフであり、 第4図および第7図は水和による膨張のようすをプロッ
トしたグラフであり、 第5図、第8図および第10図は、圧縮応力と軸歪みの
関係をプロワ1〜したグラフである。 1・・・塩ビ樹脂パイプ   2・・・注入パイプ3.
8・・・温度センサー  4・・・砂6・・・鋼 管 
      7・・・歪みゲージ特許出願人   吉澤
石灰工業株式会社代理人  弁理士  須 賀 総 夫 第1図A 第1図B   第2図 第3図 殻逢降開 (Hr) 第6図 致是今間 (H「) 第8図 h 主 (%) 第9図 殻優FfT 間 (Hrl 第10図 釉  盃 (%)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)硬焼生石灰、その水和遅延剤であるケイ酸(オル
    ト−、セスキ−およびメタ−を含む)ナトリウムおよび
    骨材からなる空洞または空隙への充填材組成物。
  2. (2)水和遅延助剤として、蔗糖、オキシカルボン酸ま
    たはその塩、アミノカルボン酸またはその塩、水溶性蛋
    白質および二水石膏からえらんだ1種または2種以上を
    含有する請求項1の充填材組成物。
  3. (3)骨材として、砂および石灰スラッジを使用した請
    求項1または2の充填材組成物。
  4. (4)アロフエンを含む粘土を添加した請求項1または
    2の充填材組成物。
  5. (5)ポルトランドセメントを添加した請求項 1また
    は2の充填材組成物。
  6. (6)アルミナセメントを添加した請求項1または2の
    充填材組成物。
JP63139966A 1988-06-07 1988-06-07 充填材組成物 Granted JPH01308856A (ja)

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