JPH04338144A - 超高圧噴流注入工法用セメント添加剤 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟弱地盤改良の地下工法
における超高圧噴流注入工法用のセメント添加剤に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】超高圧噴流工法とは、地上から地中深く
まで１５ｃｍ程度の小さな孔を開け、その中に管（２な
いし３重の管）を通してセメント系硬化材を超高圧（２
００〜７００ｋｇ　／ｃｍ２　）でジェット噴流体とし
て送り、回りの土砂を削り取り、土砂を地上に排出しな
がら、硬化材との置換によって地中に柱体や壁体を構築
する軟弱地盤の改良工法である。

【０００３】この工法には高流動性のセメント系硬化材
（以下、硬化材と称す）が要求されることから、従来こ
の目的の剤としてセメント・水比による強度（２８日後
の強度＝３０ｋｇ／ｃｍ２　以上）　を満足し、流動効
果のあるナフタリンスルホン酸塩ホルマリン縮合物（以
下、ナフタレン系と称す）が添加剤として使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さらに、この工法では
ジェット噴流体として注入する硬化材の一部は、切削し
た土砂を混合して管を通し地上へ排出する必要があり、
硬化材の特性としては排泥液の粘性を下げる作用も要求
される。

【０００５】しかしながら、従来のナフタレン系の添加
剤では注入時の硬化材の粘性低下能は大きいものの、粘
土質に対する減粘効果は小さいことから排泥液の粘性が
下がらずに排出が困難な状況である。その結果、硬化材
の注入効率が低下するばかりではなく、硬化材が土中に
おいて設計外への拡散や、それにともなう表層部への突
起などの現象が生じ、問題となっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を鑑み、本発
明者らは硬化材の高流動性と粘土質に対する減粘性の両
性能を併せもち、基準強度（２８日後の強度＝３０ｋｇ
／ｃｍ２　以上）　を満足する添加剤を目標に鋭意検討
の結果、本発明を完成するに到った。

【０００７】即ち、本発明の添加剤は、下記（ａ）　成
分と（ｂ）　成分の二成分よりなることを特徴とするも
ので、本発明の添加剤は硬化材の高流動性に優れ、しか
もこの硬化材は粘土質の減粘性にも優れた効果を与える
ものである。

【０００８】（ａ）　成分；メラミン、フェノール、尿
素、アニリンのメチロール化物及びスルホン化物から選
ばれた一種または二種以上のホルマリン縮合物の水溶性
塩。

【０００９】（ｂ）　成分；アクリル酸、メタクリル酸
等からなる不飽和モノカルボン酸およびマレイン酸、フ
マール酸、イタコン酸等からなる不飽和ジカルボン酸か
ら選ばれた不飽和カルボン酸の単重合物または二種以上
の共重合物の水溶性塩。

【００１０】一般に水系におけるセメント粒子や無機粒
子の流動性や減粘性の現象は分散作用によるもので、そ
の分散メカニズムは粒子表面の荷電力による電気的反発
によって決まるものと説明されている。本発明者らはセ
メント粒子と粘土粒子に対し分散性を与え、且つセメン
トを分散させた後に、さらに粘土物質を分散させる効果
のある添加剤の検討を行い、本発明を完成したものであ
り、ナフタレン系や一般分散剤では得られない性能を示
すものである。前述の分散理論で説明するならば、本発
明の二成分系添加剤は粒子表面に荷電を与え、分散させ
ているものであるが、硬化材中のセメントと地中粘土の
両物質に対して、吸着速度や吸着形態が一般の分散剤と
は異なっているものと推察される。

【００１１】即ち、本発明の添加剤は、まず硬化材中の
セメントに吸着して流動性を与え、この時点で粘土に吸
着する成分を残し、粘土物質との接触時点で残成分が吸
着して減粘性を示すもので、本発明の添加剤の二成分が
両物質に対して経時的吸着と分散が有効に作用している
ものと推定される。

【００１２】本発明の超高圧噴流注入工法用添加剤の（
ａ）　成分としては、メラミン、フェノール、アニリン
のメチロール化物或はスルホン化物の一種または二種以
上のホルマリン単縮合または共縮合物の水溶性塩で、一
例を上げればメラミンスルホン酸ホルマリン縮合物ナト
リウム塩〔例えば、マイテイ１５０Ｖ−２；花王（株）
製〕、フェノールスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウ
ム塩（例えば、特許Ｎｏ．１０９７６４７）、フェノー
ル、スルファニル酸ナトリウム共縮合物（例えば、特開
平１−１１３４１９）　、フェノール・メラミンメチロ
ール化スルホン酸塩共縮合物（例えば、特開昭５６−１
３６７４）、フェノール・メラミン・スルファニル酸ト
リウムメチロール化共縮合物、尿素・メラミンメチロー
ル化スルホン酸塩共縮合物（例えば、特公昭５２−１３
９９１）等が挙げられる。

【００１３】また、（ｂ）　成分としては、アクリル酸
、メタクリル酸等から選ばれる不飽和モノカルボン酸お
よびマレイン酸、フマール酸、イタコン酸等から選ばれ
る不飽和ジカルボン酸の単重合物または二種以上の共重
合物の水溶性アルカリ塩で、一例を上げれば、単重合物
のポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリ
ウム、ポリマレイン酸ナトリウム、共重合物のアクリル
酸／マレイン酸ナトリウムなどが用いられる。

【００１４】本発明の（ｂ）　成分は重合体の平均分子
量が　５００〜４００００　の範囲であればよく、１０
００〜２００００　の範囲が特に優れた性能を示す。

【００１５】合成法としては公知のラジカル重合法を用
いることができ、どのような方法で合成しても性能上、
大きな差はみられない。合成法の一例を挙げれば、不飽
和モノカルボン酸及び／又は不飽和ジカルボン酸を水媒
体中で過硫酸塩の如き水溶解性重合開始剤を用いて重合
せしめ、中和によりナトリウム塩等の水溶性塩にする方
法である。

【００１６】本発明の添加剤の添加量は硬化材中のセメ
ントに対して有効成分換算で０．２　重量％〜４．０　
重量％の範囲が好ましく、０．５重量％〜２．０　重量
％がさらに好ましい。０．２　重量％以下では粘土に対
する減粘性の効果は充分でなく、４．０　重量％以上添
加すると硬化時間の遅延や強度低下をもたらし好ましく
ない。

【００１７】また、二成分系の組成比が（ａ）　成分３
０〜９５重量％と（ｂ）　成分７０〜５重量％の範囲が
、硬化材の流動性、粘土の減粘性が大きく強度低下も少
なく、極めて顕著な効果を発現することを見出した。

【００１８】本発明の添加剤はセメント系硬化材に添加
するものであり、セメント類としては、普通ポルトラン
ドセメントの他、高炉セメント、フライアッシュセメン
ト、早強セメント等のセメント類が対象となる。

【００１９】また、セメントの他に各種の混和材、例え
ばフライアッシュ、シリカヒューム、高炉スラグ、膨張
材等を含む硬化材も本発明の範疇であり、限定されるも
のではない。

【００２０】更に、本発明の添加剤は、他の公知の添加
剤、例えば減水剤、ＡＥ剤（空気連行剤）、ＡＥ減水剤
、起泡剤、保水剤、増粘剤、高分子エマルジョン、水溶
性高分子等との併用も可能である。

【００２１】本発明の添加剤の対象となる超高圧噴流注
入工法は、上記の如く超高圧（吐出圧力　２００〜７０
０　ｋｇ／ｃｍ２）でセメント硬化材によって切削と地
中土砂との置換を目的に注入するものであるが、本発明
の添加剤は水のみで切削し、別ノズルで硬化材を注入す
る方法においても使用することができる。この場合、本
発明の添加剤を水、あるいは硬化材、もしくは水と硬化
材の両方に添加する、いずれの方法でも使用することが
できる。また、添加剤のみを別経路で注入する方法にお
いても同様である。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００２３】実施例 下記に示す配合組成で硬化材と粘土物質を調整し、本発
明の添加剤および比較添加剤を加えて流動性を測定した
。

【００２４】さらに、添加剤を含む硬化材を粘土物質に
加えて粘度と圧縮強度を測定した。

【００２５】圧縮強度は粘土物質と硬化材の混合された
土中状態の強度を想定し、本実施例では硬化材と粘土物
質の比率を１対２重量比に設定して実施した。

【００２６】 　　　　硬化材調整組成　　　　　　　　　　　　　　
　　　　粘土調整組成　　セメント；　１００重量部　
　　　　　　　　　蛙目粘土；　２４０重量部　　水　
　　　　　；　　８０重量部　　　　　　　　　　水　
　　　　　；　１２０重量部　　添加剤　　；０．２　
〜５．０　％（セメントに対する重量％）測定は下記に
示す方法で実施した。

【００２７】・硬化材の流動性；　　土木学会制定試験
法「プレパックドコンクリートの注入モルタル流動性試
験」に基づき、Ｊロート滴下時間（秒）で表わした。

【００２８】・硬化材と粘土物質を混合した粘度：Ｂ型
粘度計を用い、ｃｐｓで求めた。

【００２９】・圧縮強度：直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの
円筒状供試体を作製し、２８日後の強度をＪＩＳＡ　１
１０８法にて測定した。

【００３０】添加剤（ａ）　成分の内容を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】添加剤（ｂ）　の内容を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例での添加剤の配合比と添加量及び評
価結果を表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３より、下記に示すように本発明の添加
剤は粘土物質の粘度低下が著しく、基準強度（２８日後
の強度＝３０Ｋｇ／ｃｍ２以上）を満足していることが
判る。

【００３７】 ・硬化材の流動性　　　　　　　　　　　　１８秒以下
・硬化材＋粘土の粘度　　　　　　　　５０００ｃｐｓ
　以下・圧縮強度　　　　　　　　　　　　　　　　　
　３０ｋｇ／ｃｍ２以上

【００３８】

【発明の効果】本発明のセメント添加剤を用いることに
より、硬化材の高流動性と粘土質に対する減粘性の両性
能を併せもち、基準強度（２８日後の強度＝３０Ｋｇ／
ｃｍ２以上）を満足する添加剤を得ることが可能となる
。

【００３９】また、注入作業の向上が可能となったこと
から、今後超高圧噴流注入工法による地盤改良工法の発
展に寄与できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記（ａ）　と（ｂ）　の二成分から
   なることを特徴とする超高圧噴流注入工法用セメント添
   加剤。 （ａ）　成分；メラミン、フェノール、尿素、アニリン
   のメチロール化物及びスルホン化物から選ばれた一種ま
   たは二種以上のホルマリン縮合物の水溶性塩。 （ｂ）　成分；不飽和モノカルボン酸および不飽和ジカ
   ルボン酸から選ばれた不飽和カルボン酸の単重合物又は
   二種以上の共重合物の水溶性塩。
2. 【請求項２】　　不飽和モノカルボン酸はアクリル酸及
   びメタクリル酸から選ばれるものであり、不飽和ジカル
   ボン酸はマレイン酸、フマール酸及びイタコン酸から選
   ばれるものである請求項１記載のセメント添加剤。
3. 【請求項３】　　（ａ）　成分と（ｂ）　成分の割合が
   （ａ）　成分３０〜９５重量％と（ｂ）　成分７０〜５
   重量％とからなる請求項１又は２記載のセメント添加剤
   。