JPH02166164A - アスファルト乳剤を主成分とする混合組成物 - Google Patents

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〕 本発明はトンネルの裏込材や地中構造物と地盤間の裏込
材、或いはその他のライニング材としての使用に適した
アスファルト乳剤を主成分とする混合組成物に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来から、例えばトンネルの裏込材としてはモルタルが
使用され、シールド工法によって掘削された地盤とセグ
メント外周面間の空隙部に該モルタルを充填して地盤よ
りも強固に硬化させ、地盤の崩壊を防止すると共に地盤
からトンネル内への地下水の浸入防止を図っている。

又、同様なことがその他の地中構造物においても行われ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、世界有数の地震国である我が国において
は、当然のことながらトンネル等の地下構造物を高い耐
震構造にして安全性を確保しなければならないが、上記
したような構造によれば、構造物自体に耐震性を付与し
ているにすぎず、そのため、地震時においては、地盤か
ら地震力が直接地下構造物に伝達される。特に、硬質地
盤と軟質地盤間に亘ってトンネルが築造されている場合
には、地震によってこれらの地層の変形量に大きな差異
が生じてその境界部のトンネルが破損するという問題点
があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、構
造物等に対する振動エネルギーを効果的に吸収して上記
のような問題点を全面的に解消し得るアスファルト乳剤
を主成分とする混合組成物の提供を目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のアスファルト乳剤
を主成分とする混合組成物は、乳化剤を含む水にアスフ
ァルトを分散させてなるアスファルト乳剤と、セメント
等の硬化性材料と、高吸水性材料とを順次混練してなる
ことを特徴とするものであり、これらの組成分の配合割
合としては、アスファルト乳剤に重量比で２０〜４０％
のセメントと３〜１０％の高吸水、保水性材料とが混練
することが望ましい。

〔作　　　用〕

アスファルト乳剤にセメント等の硬化性材料を混合した
のち、高吸水性ポリマー等の高吸水性材料を混合すると
、高吸水性材料がアスファルト乳剤中の水分を吸収して
保水し、ゲル化した混合組成物となる。

この組成物は水に希釈されにくい性質を有していると共
に大気中或いは水中で養生してもセメント等の硬化性材
料による内部硬化性のために徐々に均一に硬化していく
。

このように養生した組成物は、セメント系、スラグ系の
材料に比べて柔らかく、伸縮性、防水性、付着性、粘弾
性等の物性を有し、この組成物を例えばトンネルの裏込
材として使用した場合には、アスファルトの塑性と保水
した巖吸水性材料の粘性とが相まって地震発生時に地盤
の変動量に応じて圧縮し、振動エネルギーを吸収するも
のである。

さらに、セメント等の硬化性材料による硬化によって地
盤よりも柔らかいが一定の強度を有しており、土圧を受
けても流動することがない。

〔実　施　例〕

次に、本発明の実施例を具体的に説明すると、混合組成
物は、針入度が４０〜５００のストレートアスファルト
を水中に投入し、乳化剤によって分散させてなるアスフ
ァルト乳剤と、セメント等の硬化性材料と、高吸水性ポ
リマー等の高吸水性材料との混合物からなる組成物であ
り、柔軟性並びに適度の粘弾性を有するゲル状物質であ
って防水性、付着性、耐腐食性を有し、 常温で水中においても大気中においても硬化する物性を
有するものである。

このような混合組成物を得るには、まず、ストレートア
スファルトを乳化剤を含む水に分散させてアスファルト
乳剤とする。このアスファルト乳剤は、比重が１．０〜
１．０５、ＰＨが７〜８であり、粘度はＰロート法で測
定した場合に約１１秒（水は７゜５秒）であって後述す
るセメント等の硬化性材料を混合した場合には約１５秒
となるように調整する。

このアスファルト乳剤は、主成分であるストレートアス
ファルトの針入度を４０〜５００まで変化させることに
より得られる混合組成物の粘性、伸縮性を変化させるこ
とができる。

なお、アスファルト乳剤はセメントと混合しても分解し
ないこと、又、水と混合しても希釈はされるが分解しな
いこと、さらには、塩分が混合しても分解されないもの
であることが必要である。

このアスファルト乳剤を１００重量部に対して重量比で
２０〜４０％のセメントを混合攪拌したのち、高吸水性
材料として比重が１．０５〜１．１０、粘度が５００〜
１０００ｃｐｓ　、　ＰＨが６の高吸水性ポリマーをア
スファルト乳剤に対して重量比で３〜１０％混合、攪拌
することによって所望の混合組成物を作製することがで
きる。

高吸水性ポリマーは、粉末状のものを使用してもよいが
、この場合、混合組成物がゲル化するのに時間がかかる
と共に柔らか（なりすぎるので、液状のものを使用する
ことが好ましい。

上記アスファルト乳剤、セメント、及び高吸水性ポリマ
ーの各組成分を混合させる場合、まず、アスファルト乳
剤とセメントとを混合し、しかるのち高吸水性ポリマー
を混合するものであり、この混合順序を変えると、例え
ば、アスファルト乳剤と高吸水性ポリマーとを混合した
のちセメントを混合すると、セメントが分散し難くなっ
て均一に混合された組成物を作成することができなくな
り、又、セメントと高吸水性ポリマーを先に混合すると
、ポリマー量がセメント量に比較して少ないために、こ
れも均一に混合することができなくなるものである。

なお、アスファルト乳剤は一日ぐらい放置しておいても
、その粘性等の性状は変化しない。又、アスファルト乳
剤とセメントとを混合すると両者は均一に混ざりあい、
経時と共に粘性かや一増加することがあってもその使用
可能時間は混合後、−日イ立である。

アスファルト乳剤にセメントを混合したのち、高吸水性
ポリマーを混合、攪拌すると、ポリマーがアスファルト
乳剤中の水分を吸収して保水し、混合物が粘性を有する
クリーム状となる。

この反応は、高吸水性ポリマーの添加量を多くすると早
く進行するが、アスファルト乳剤に対して該ポリマーを
重量比で３〜６％程度添加すると３０〜６０秒で混合物
が略完全にゲル化する。このゲル化した時の混合物の粘
性は高吸水性ポリマーの使用量に比例し、適宜に調整す
ることができる。

こうしてゲル化した混合組成物は、水中コンクリートと
同様に水に希釈され難く、常温で大気中或いは水中で養
生してもセメントによる内部硬化性によって養生するに
従い、徐々に均一に硬化していく、この際、大気中で養
生すると、１％位の体積収縮が生じるが、水中では若干
膨張する。

なお、混合組成物の強度は、アスファルト乳剤中のスト
レートアスファルトの針入度と、セメント及びゲル化し
たポリマーの強さによって決定され、最も影響力を及ぼ
すのかストレートアスファルトの性質である。

このように養生した混合組成物の物性は、アスファルト
の性質によって従来のセメント系、スラグ系の材料に比
較して柔軟性及び弾性を有する反面、塑性変形が可能で
あり、同時に防水性が良好であると共にコンクリートや
鉄等の金属材料との付着性に優れており、又、アスファ
ルトは粘弾性による粘性を発揮して水のような荷重分散
性を有し、水中下においては耐久性が良いばかりでなく
、各種構造物に被覆した場合には該構造物の腐食を防止
することができる。

二のような組成物の特性について、さらに詳述する。

（ａ）、柔軟性、弾性、塑性変形について、トンネル等
の裏込材として使用した場合に、適度の柔軟性と弾性を
発揮するアスファルト組成分及び高吸水性ポリマーの粘
性によって地盤の動きに追随してクラックが発生しにく
くなると共に地震等の外力による振動エネルギーを吸収
するものであり、又、セメント組成分による硬化によっ
て地盤よりも柔らかく且つ一定の強度を存する塑性変形
が可能な性質を有しているために、吸収した振動エネル
ギーを外部に殆ど発散することがなく、地中構造物に対
する作用力が低減して耐震性を付与することができる。

（ｂ）、防水性、付着性、耐腐食性について、アスファ
ルトは従来から防水材として使用されており、且つ粘着
性を有するものであるから、このアスファルト組成分に
よって混合組成物は各種構造物との付着性が良好となり
、地盤が地震等によって動いても、地中構造物と組成物
との間に隙間が生じにくくなり、又、止水性を有してい
るために、構造物の腐食を防止することができる。

（Ｃ）、粘着性について、 液状化しやすい地下水位以下の砂地盤に、上記混合組成
物を注入もしくは混合、攪拌することによって、砂粒子
間に水分を含有しているポリマーが入り、このポリマー
の粘性によって砂粒子の移動が抑制される。

このような特性を有する混合組成物は、上述したように
、耐震、防水、腐食防止が必要なトンネルの裏込材や地
中構造物と掘削された地盤との間の裏込材、地中ダム堤
体、さらには、海洋構造物における護岸捨石部に注入し
て波浪による捨石の分離を防ぐ目的や護岸、水路等の進
水目的のためのライニング材、その他、地盤に注入等し
て車両の交通等による振動伝播の防止や上述したような
砂地盤の液状化防止材料として適するものである。

なお、アスファルト乳剤に混合する硬化性材料としては
、石膏やセメントと水ガラスであってもよく、又、高吸
水性材料としては、ポリマー以外にアルカリ性状態でも
水を吸収できるセルローズ系粉末（メチルセルローズ系
、ヒドロキシエチルセルローズ）やアクリル系粉末、或
いは植物性繊維を使用してもよい。

このような天然高分子であるセルローズ系と合成高分子
であるアクリルアミド系粉末は、高分子の持つ粘性と曳
糸性を存してアスファルトとセメント間の接合を行うも
のである。

次に本発明の具体例と実験例を示す。

まず、ストレートアスファルト６０重■％と水４０重四
％とを混合すると共に乳化材によってアスファルトを分
散させることによりアスファルト乳剤を作成した０次い
で、このアスファルト乳剤１００重量部に対してセメン
ト３０重蓋部を混合し、撹拌したのち、高吸水性ポリマ
ーのエマルジテンを６重量部混合、攪拌した。

こうして得られた組成物の比重は約１．２であり、透水
係数はＩＰ’ｃｍ八であって不透水材料であることが確
認された。なお、この透水係数は、混合組成物を３日養
生させたものと７日養生させたちのとでは殆ど同じ値を
示した。

又、組成物は混練後、８日間養生し、この組成物を直径
５０ｍ５＋、高さ１００ｍｏｉの円柱状に形成し、常温
下でその上面全面を均一に降下速度が５０ａｉｍ／分で
もって圧縮試験を行った。その結果を第１図に示す。

この図から明らかなように、圧縮荷重が１〜２ｋｇ／ｃ
４に達すると、塑性変形が大きくなることが確認できる
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のアスファルト乳剤を主成分とする
混合組成物は、乳化剤を含む水にアスファルトを分散さ
せてなるアスファルト乳剤と、セメント等の硬化性材料
と、高吸水性材料とを順次混練してなることを特徴とす
るものであるから、この混合塑性物は養生後においてセ
メント系、スラグ系の材料に比べて柔らかく、伸縮性、
防水性、付着性、粘弾性等の物性を有して例えばトンネ
ルの裏込材として使用した場合には、アスファルトの塑
性と保水した高吸水性材料の粘性とが相まつて地震発生
時に地盤の変動量に応じて圧縮し、振動エネルギーを吸
収してトンネルへの振動の伝達を低減させることができ
ると共に伸縮性に優れてており、ひび割れが発生しにく
一１地下水を裏込材の外で止めることができる。

さらに、セメント等の硬化性材料による硬化によって地
盤よりも柔らかいが一定の強度を有しており、土圧を受
けても流動することがないので、上記トンネルの裏込材
以外の地中構造物の裏込材やその他のランニング材、或
いは遣水材、砂地盤の液状化防止材料等として使用する
ことにより多大な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混合塑性物の圧縮−変位の実験結果を
示す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、乳化剤を含む水にアスファルトを分散させてな
   るアスファルト乳剤と、セメント等の硬化性材料と、高
   吸水性材料との混合物からなるアスファルト乳剤を主成
   分とする混合組成物。
2. （２）、アスファルト乳剤に重量比で２０〜４０％のセ
   メントと３〜１０％の高吸水性材料とが混練されている
   請求項（１）記載のアスファルト乳剤を主成分とする混
   合組成物。