JPH02215882A

JPH02215882A - 注入材

Info

Publication number: JPH02215882A
Application number: JP1037860A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Taguchi; 田口　良夫
Original assignee: TAGUCHI KENKYUSHO KK
Current assignee: TAGUCHI KENKYUSHO KK
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1990-08-28

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、トンネルの覆工背部の空隙を填充し、または
スラブ軌道下の路盤背部の空隙を填充し、この外、各種
の構造物の背部空隙を填充し、または路盤土と攪拌混合
して凝集力を失っている路盤土の粒子を固結させ、また
はソイルパイルを構築し、またはヘドロ層等の各種の軟
弱地盤を固化するためなどに用いる注入材に関する。

従来の技術従来、例えばトンネルの覆工背部の空隙を填充し、また
はスラブ軌道下の路盤背部の空隙を填充するには、セメ
ントミルク、モルタル等のセメント系固化材をスラリー
状にして注入している。また、フィルパイルを構築する
には、現場上に上記と同様のセメント系固化材をスラリ
ー状にして注入して混合している。また、軟弱地盤を安
定地盤に固結法で改良するには、上記と同様のセメント
系固化材をスラリー状にして注入して混合している。

発明が解決しようとする課題しかし、上記従来例の注入材であるセメント系固化材で
は、そのスラリーを、特にトンネルの覆工背部の空隙、
スラブ軌道下の路盤背部の空隙のように湧水が流れ、高
含水比となっている対象に注入した場合、セメントの凝
結反応が遅くなり、工事に要する時間が長くなり、短時
間で完了することが要求される工事に対応することがで
きない。しかも、湧水によりセメント系固化材が凝結反
応を起こす前に流出する。セメント急結剤を併用すれば
、ある程度解消できるが、種類によっては公害の原因と
なるため、使用することができない。また、セメントは
５℃以下の低温では凝結固化しないため、冬期、若しく
は寒冷地においては施工不可能である。

また、従来のセメント系固化材では、注入したスラリー
の表面にブリージング現象により水が溜り、凝結固化す
ると、水が溜った分だけ体積が小さくなり、残った空隙
にスラリーを注入して凝結固化させても同様に空隙が残
る。このように確実な支持力を得難いばかりでなく、施
工に手間がかかり、工事費も高（なる。また、従来のセ
メント系固化材では、固化セメント分の連続壁となり、
不透水性であるため、例えばトンネル内の路盤背部のよ
うに湧水により土砂が流出して空隙が生じている箇所で
注入すると、一応、路盤の支持力を得ることはできても
、湧水圧が残り、この湧水圧により上記注入箇所以外の
箇所に湧水が流れて土砂を流出させ、新たに空隙を形成
するので、結局、路盤の確実な支持力を得ることができ
ない。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、セメントの凝結反応を早めて工事に要する時間
を短縮することができ、したがって、短時間で完了する
ことが要求される工事にも対応することができ、また、
５℃以下の低温下でもセメントを凝結固化させることが
でき、したがって、冬期、若しくは寒冷地においても施
工することができ、また、ブリージング現象を防止する
ことができ、したがって、空隙をなくして路盤等の確実
な支持力を得ることができ、更には固化後も湧水等を透
水させることができ、したがって、湧水の流れを阻止す
ることなく、路盤の確実な支持力を得ることができ、ま
た、軟弱地盤を固化すると共に、透水層に変えることが
できるようにした注入材を提供することを目的とするも
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の本発明の注入材は、表面に脂
肪酸の被膜を形成した生石灰、セメント、塩化カリウム
、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム
、塩化コバルト、クエン酸および硫酸ナトリウムからな
る。

そして、粉末の生石灰に対し、重量比で、ヤシ油等の脂
肪酸０．１〜１．０％を配合して生石灰の表面に脂肪酸
の被膜を形成し、セメントに対し、重量比で、上記表面
被膜を形成した生石灰１０〜１００％を配合し、これら
セメントおよび表面被膜を形成した生石灰に対し、重量
比で、塩化カリウム０．０５〜０．３５％、塩化マグネ
シウム０．０３〜０．２０％、塩化ナトリウム０．０３
〜０．２０％、塩化カルシウムｏ、Ｏ３〜０．２５％、
塩化コバルト０．００００２〜０、０１　％、クエン酸
０．００００２〜０．０１％、硫酸ナトリウム０．００
１〜０．０２％（塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩
化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化コバルト、クエン
酸、硫酸ナトリウムの合計がセメントおよび表面被膜を
形成した生石灰に対し、重量比で０．２〜１％）を配合
するのが好ましく、上記セメントにはポルトランドセメ
ント、早強セメント、超早強セメント等、各種のものを
用いることができる。

上記注入材はセメントおよび脂肪酸による表面被膜を形
成した生石灰に対し、重量比で、３０〜５００％の水を
加え、スラリー状にして所望の注入対象に注入すること
により、特に塩化カリウムの働きにより生石灰の表面の
脂肪酸の被膜を溶解させ、露出しｔこ生石灰をスラリー
中等の水分と直接反応させ、スラリー中等の水分を吸収
させることにより含水比を低下させ、この反応に伴う発
熱により水分を蒸発脱水させ、更に高温にするので、セ
メントの凝結反応を急速に進行させることができる。そ
して、生石灰が水と反応して得られた消石灰、若しくは
この消石灰および土の粒子を凝結させるエトリンガイト
結晶は、主としてセメントの成分より形成する。すなわ
ち、セメントが液相の時にカルシウムイオン反応を活発
にさせると共に、セメントの固化反応を阻害している高
分子化合物をクエン酸、硫酸ナトリウムと反応させて除
去し、消石灰、若しくは消石灰および土の粒子と、セメ
ントのカルシウムをイオン反応させてセメント本来の凝
結反応をさせる。塩化ナトリウム、塩化カリウムの働き
によりセメントのカルシウムイオンの消石灰、若しくは
消石灰および土の粒子中への浸透性を与えてセメントと
の生成物であるカルシウムシリケートを生成し、更にエ
トリンガイトの針状結晶を生成して消石灰、若しくは消
石灰および土の粒子を針状結晶で連続させることにより
、セメントの固化体と全く異なり、連続多孔を有する硬
化体となる。このとき、塩化カルシウムをセメントと反
応させることによりセメントの凝結時間を短縮させるこ
とができ、セメントのカルシウムイオンと塩化マグネシ
ウムを反応させることによりセメントの収縮を防止する
ことができ、塩化コバルトを用いることにより上記各反
応を活発化させることができる。この連続多孔固化体の
組織は、土の粒子を含まない場合、重量比で、８１０．
１５〜４０％、Ａｌ２Ｏ，５〜１０％、Ｃａ０２０〜４
０％、Ｍｇ０Ｏ，５〜１％、Ｓｏ、１〜１０％であり、
また、土の粒子を含む場合、重量比で、８１０□５０〜
７０％、Ａｌ２Ｏ，１０〜３０％、Ｃａ０１０〜２０％
、ＭｇＯ２〜３％、５Ｏ８４〜８％、Ｍａｌ　〜２％で
あって、８１０４四面体を二次元網上に配列させ、四面
体の８１の底面の三つの酸素は互いに他の四面体と共有
させ、残り一つの頂点酸素は同一の側を向いてその間に
ＡＩ、そしてセメントの成分であるＣａ、Ｋ　ＳＫｇ　
、　Ｎａ　％Ｆｅ等の陽イオンを挟んで結合させる。二
枚のシートに挟まれた陽イオンは４個の頂点酸素と新た
に加わった二つの水酸基で囲まれた八面体を形成する。

このようにして得られた構造は四面体と八面体からなる
基本構造となり、四面体中の８１のＡ１による置換、あ
るいは八面体中の三価、二価の陽イオンを置換させるこ
とによって負電荷を生じさせるようにしたアルミケイ酸
化合物となっている。

ここで、生石灰の表面に形成した脂肪酸を溶解するため
の量を含め、塩化カリウムが０．０５％より少ないと、
セメントのカルシウムイオンの浸透能力に劣り、０，３
５％より多いと、溶解し難いばかりでなく、カルシウム
イオンに固化体に収縮クラックが発生し、０．２０％よ
り多いと、連続多孔固化体が膨脹する。同様に塩化ナト
リウムが０．０３％より少ないと、セメントのカルシウ
ムの浸透能力に劣り、０．２０％より多いと、溶解し難
いばかりでな（、セメントのカルシウムイオンに浸透能
力を与える効果が向上しない。同様に塩化カルシウムが
０、０３％より少ないと、早期強度を出すことができず
、０．２５％より多いと、破水現象による強度の低下が
起きる。同様に硫酸ナトリウムが０．００１％より少な
いと、セメントを急速硬化させることができず、０．０
２％より多いと、セメントの中性化による長期強度の安
定性に劣る。同様にクエン酸がＯ，ＯＯＯ０２％より少
ないと、各種無機金属塩類が溶解し難＜、０．０１％よ
り多いと、連続多孔固化体の強度が低下する。同様に塩
化コバルトがｏ、００００２％より少ないと、各種イオ
ン活動を活発化させて粒子間結合を整然とさせることが
できず、０．０１％より多いと、効果が向上しないばか
りでなく、高価となる。

そして、施工に際し、脂肪酸の量を上記範囲で適宜選択
することにより、所望の注入対象に注入した後、５分〜
３時間の間で溶解するように調整することができ、また
、水分を注入対象の水分を考慮して適宜調整することに
より、温度を１０〜５０℃急速に上昇させることができ
、これによりセメントの凝結反応を急速に進行させるこ
とができる。例えばセメントモルタル類は８０℃までを
上限として高温にすることにより温度Ｘ時間に比例して
強度を向上させることができる。

作用生石灰は水に接触させると、急速に反応して消石灰にな
ってしまうため、生石灰の状態のままでスラリー化する
ことは不可能であるが、本発明の注入材は、生石灰の表
面に脂肪酸の被膜を形成し、スラリー化しても水と反応
するおそれがなく、特に塩化カリウムの働きで脂肪酸の
°被膜を溶解させることにより、始めて水と反応させる
ことができる。したがって、所望の注入対象で生石灰が
水と反応し、消石灰に変化するときの吸水発熱反応を利
用することができる。

すなわち、吸水と発熱によりスラリー中等の水分を吸収
して注入対象における含水比を低下させ、更には蒸発脱
水させると共に、発熱により冬期、若しくは寒冷地にお
いても、セメントの凝結反応を急速に進行させることが
できる。また、生石灰が吸水することにより、その体積
が膨脹し、セメントスラリーの最大の課題であるブリー
ジング現象を解消することができる。また、本発明の注
入材は、上記のように塩化カリウム、塩化マグネシウム
、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化コバルト、ク
エン酸、硫酸ナトリウムと、セメントと、消石灰、また
はこれらと土の粒子の反応により連続多孔固化体となり
、通気性、透水性を備えることができる。

実施例以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１生石灰粉末１００ｋｇに対し、脂肪酸としてヤシ油０．
３Ｓｃｇを混合し、生石灰粉末の表面にヤシ油の被膜を
形成し、生石灰が水との親和性がな（なり、水と反応し
ない状態にした。上記生石灰１００ｋｇに対し、早強セ
メント３５２ｋｇに選択した。そして、これらの表面被
膜を形成した生石灰と早強セメントに対し、他の各成分
の配合比を次のように選択した。

塩化カリウム　　　　　　３０７　　　ｇ塩化マグネシ
ウム　　　　２１９　　　ｇ塩化ナトリウム　　　　　
１７５　　　ｇ塩化カルシウム　　　　　１３２　　　
ｇ塩化コバルト　　　　　　　　０．０９ｇクエン酸　
　　　　　　　　　０．１８ｇ硫酸ナトリウム　　　　
　　　０．３５　ｇ上記配合割合において、まず、表面
被膜を形成した生石灰と早強セメントを混合し、更にこ
れらの表面被膜を形成した生石灰と早強セメントの合計
に対し、水３５１１を加えると共に、塩化カリウム、塩
化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩
化コバルト、クエン酸、硫酸ナトリウムを混合溶解させ
てスラリー状にした。そして、土６４７ｋｇと混合し、
連続多孔固化体を得た。

実施例２生石灰粉末１００ｋｇに対し、脂肪酸としてヤシ油０．
３ｋｇを混合し、生石灰粉末の表面にヤシ油の被膜を形
成し、生石灰が水との親和性がなくなり、水と反応しな
い状態にした。上記生石灰１００ｋｇに対し、早強セメ
ン）２９２ｋｇに選択した。そして、これらの表面被膜
を形成した生石灰と早強セメントに対し、他の各成分の
配合比を次のように選択した。

塩化カリウム　　　　　　２６９　　　ｇ塩化マグネシ
ウム　　　　１９２　　　ｇ塩化ナトリウム　　　　　
１５４　　９塩化カルシウム　　　　　１１５　　　ｇ
塩化コバルト　　　　　　　　０．０８ｇクエン酸　　
　　　　　　　　０．１５１１１硫硫酸ナトリウム　　
　　　　０．３１ｇ上記上記側合において、上記実施例
１と同様に、まず、表面被膜を形成した生石灰と早強セ
メントを混合し、更にこれらの表面被膜を形成した生石
灰と早強セメントの合計に対し、水３１８１を加えると
共に、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウ
ム、塩化カルシウム、塩化コバルト、クエン酸、硫酸ナ
トリウムを混合溶解させてスラリー状にした。そして、
土４９３ｋｇと混合し、連続多孔固化体を得た。

上記実施例１．２における一軸圧縮強度の試験結果は下
表の通りであった。

上記の表からも明らかなようにヤシ油の量を変えること
により、その溶解時間、すなわち生石灰が水と反応し、
セメントの凝結反応の時間を変えることができることが
わかる。そして、上記−軸圧縮強度からトンネルの覆工
背部の空隙に注入して填充し、またはスラブ軌道下の路
盤背部の空隙に注入して填充し、この外、各種の構造物
の背部空隙に注入して填充し、または路盤土と攪拌混合
して凝集力を失っている路盤土の粒子に注入してこれを
固結させ、またはフィルパイルを構築し、または軟弱地
盤に注入してこれを固化した場合、それらに必要で、か
つ充分な強度を得ることができることは明らかである。

また、上記連続多孔固化体を用いて透水試験を行った結
果、一般のセメンと固化材の透水係数が１０−７前後で
あるのに対し、上記実施例１．２の連続多孔固化体の透
水係数は１０−４〜１０−５であり、トンネルの覆工背
部の空隙に注入填充して固化させ、または、スラブ軌道
下の路盤背部の空隙に注入填充して固化させた場合に湧
水を透すことができ、湧水圧を避けることができ、また
、軟弱地盤においても、それらの固化に加えて透水層と
しての機能をも果たすことができることがわかった。ま
た、上記のように注入対象に注入した後、脂肪酸を溶解
して生石灰を吸水発熱反応させることができるので、上
記空隙等に注入した際、吸水による体積の膨脹によりセ
メントのブリージング現象を防止することができ、また
、冬期、若しくは寒冷地においても施工可能であること
も明らかである。また、上記のようにヤシ油の量を変え
ることによりその溶解時間、すなわち生石灰が水と反応
し、セメントの凝結反応の時間を変えることができるの
で、施工時間をｍ節することができ、短時間で完了する
ことが要求される工事にも対応することができることも
明らかである。

計算によれば、例えばソイルパイルの構築の場合、従来
のセメント系固化材を用いると、１４〜２８日要した工
事期間を本発明の注入材を用いると、１〜７日に短縮す
ることができ、また、超軟弱地盤であるヘドロ層に本発
明の注入材を用いることにより、短時間で重機等の走行
も可能となり、大幅な工期の短縮と工事費の低コスト化
を図ることができることも明らかとなった。

発明の効果以上要するに本発明の注入材は、生石灰の表面に脂肪酸
の被膜を形成し、スラリー化しても水と反応するおそれ
がなく、特に塩化カリウムの働きで脂肪酸の被膜を溶解
させることにより、始めて水と反応させることができる
ので、所望の注入対象で生石灰が水と反応し、消石灰に
変化するときの吸水発熱反応を利用することができる。

すなわち、吸水と発熱によりスラリー中等の水分を吸収
して注入対象における含水比を低下させ、更には蒸発脱
水させると共に、発熱により冬期、若しくは寒冷地にお
いても、セメントの凝結反応を急速に進行させることが
できる。また、生石灰が吸水することにより、その体積
が膨脹し、セメントスラリーの最大の課題であるブリー
ジング現象を解消することができる。また、上記のよう
に塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、
塩化カルシウム、塩化コバルト、クエン酸、硫酸ナトリ
ウムと、セメントと、消石灰、またはこれらと土の粒子
の反応により連続多孔固化体となり、通気性、透水性を
備えることができる。したがって、場所、季節等の制約
を受けることなく、透水性が要求されるトンネルの覆工
背部の空隙やスラブ軌道下の路盤背部の空隙の填充、そ
の他、各種の構造物の背部空隙の填充、または路盤土と
攪拌混合して凝集力を失っている路盤土の粒子の固結、
またはフィルパイルの構築、または軟弱地盤の固化等、広範な工事に用いることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面に脂肪酸の被膜を形成した生石灰、セメント
、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、
塩化カルシウム、塩化コバルト、クエン酸および硫酸ナ
トリウムからなる注入材。
（２）表面被膜を形成した生石灰およびセメントに対し
、重量比で、塩化カリウム０．０５〜０．３５％、塩化
マグネシウム０．０３〜０．２０％、塩化ナトリウム０
．０３〜０．２０％、塩化カルシウム０．０３〜０．２
５％、塩化コバルト０．００００２〜０．０１％、クエ
ン酸０．００００２〜０．０１％、硫酸ナトリウム０．
００１〜０．０２％である請求項１記載の注入材。