JPH07101765A

JPH07101765A - 水硬性材料

Info

Publication number: JPH07101765A
Application number: JP5269477A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kubo; 博久保; Takeshi Kawachi; 武川地
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1995-04-18
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JP2882259B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ベントナイト泥水等の安定液との置換性が良好
でかつ遮水、土止め等に適した水硬性材料を提供する。【構成】本発明の水硬性材料は、水１、水硬性セメント
２および所定の骨材３を含むモルタル４に、ベントナイ
ト等の膨潤物質５を膨潤状態で分散させてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モルタル、コンクリー
ト等の水硬性材料に係り、特に、地中連続壁工法等に用
いる水硬性材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中連続壁工法においては、安定液によ
って側壁の崩壊を防ぎながら地盤をトレンチ状に掘削
し、掘削終了後、トレンチ内に地中壁を構築するが、地
中壁の種類、構築方法等は、地中壁を設ける目的、トレ
ンチの深さ等に応じて様々である。

【０００３】例えば、地中壁を本体構造物の耐震壁等に
利用する場合には、コンクリートをトレミー管等で打設
することによって安定液をコンクリートで置換し、トレ
ンチ内に高強度の地中壁を構築する。

【０００４】一方、地中壁を止水壁、遮水壁等に利用す
る場合、地中壁に要求される強度は比較的小さいことか
ら、コンクリートよりも安価ないわゆる自硬性安定液が
使用されることが多い。自硬性安定液は、掘削中におい
ては側壁の崩壊を防止し、掘削後においては安定液自ら
硬化して地中壁を構成する。

【０００５】ここで、地中壁が深い場合には掘削量が増
加しあるいは掘削地盤が強固になって掘削時間が長くな
る。そのため、掘削中は自硬性安定液を使用せずにポリ
マー、ベントナイト等を含んだ安定液を使用し、掘削後
にこれを自硬性安定液と置換することによってトレンチ
内に地中壁を構築する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自硬性安定液は、ベントナイト泥水等の安定液との比重
の差はあまり大きくなく、従って自硬性安定液でベント
ナイト泥水等の安定液を良好に置換できず、結果とし
て、地中壁の品質が低下するという問題があった。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、ベントナイト泥水等の安定液との置換性が良
好でかつ遮水、土止め等に適した水硬性材料を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の水硬性材料は請求項１に記載したように、
水、水硬性セメントおよび所定の骨材を含む水硬性材料
において、ベントナイト等の膨潤物質を膨潤状態で分散
させたものである。

【０００９】また、本発明の水硬性材料は、請求項１の
骨材を実質的に細骨材で構成するとともに前記膨潤物質
をベントナイトで構成する一方、前記水、前記水硬性セ
メントおよび前記骨材を、水硬性セメント１部に対し、
骨材が３乃至８部、水が０．５乃至１．５部の重量比で
混合してモルタルをつくるとともに、前記ベントナイト
を、水１部に対しベントナイトが０．０３乃至０．２部
の重量比で水と混合して泥水をつくり、前記モルタルと
前記泥水とを、前記モルタル１部に対し前記泥水が０．
２乃至１部の体積比で混合して形成したものである。

【００１０】また、本発明の水硬性材料は、請求項１の
骨材を実質的に細骨材で構成するとともに前記膨潤物質
をベントナイトで構成する一方、前記水、前記水硬性セ
メントおよび前記骨材を、水硬性セメント１部に対し、
骨材が４乃至６部、水が０．７乃至１部の重量比で混合
してモルタルをつくるとともに、前記ベントナイトを、
水１部に対し、ベントナイトが０．０７乃至０．１２部
の重量比で混合して泥水をつくり、前記モルタルと前記
泥水とを、前記モルタル１部に対し、前記泥水が０．４
乃至１部の体積比で混合して形成したものである。

【００１１】

【作用】本発明の水硬性材料においては、ベントナイト
等の膨潤物質を膨潤状態でモルタル等の内部に分散させ
てあるため、所定量の水が膨潤物質内に保持され、ブリ
ージング水が発生しにくくなる。また、膨潤物質にこの
ような保水能力があるため、水の配合量を多くすること
が可能となり、打設時の流動性が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の水硬性材料の実施例につい
て、添付図面を参照して説明する。

【００１３】図１は、本実施例の水硬性材料の組成を示
した略図である。同図でわかるように、本実施例の水硬
性材料は、水１、水硬性セメント２および細骨材である
砂３を含むモルタル４内に、膨潤物質としてのベントナ
イト５を膨潤状態で分散させてある。

【００１４】ベントナイトを膨潤状態でモルタル内に分
散させるには、まず、水およびベントナイトを所定の割
合で混合して泥水をつくる。水とベントナイトとの割合
は重量比で、水１部に対し、ベントナイトを０．０３乃
至０．２部とするのがよいが、さらに、ベントナイトを
０．０７乃至０．１２部とするのが好ましい。

【００１５】なお、泥水をつくるにあたっては、連続地
中壁工法等で生じた泥水を再利用するのがよい。すなわ
ち、生じた泥水に含まれるベントナイトの量を調べ、水
とベントナイトとの重量比が上述の範囲となるように、
水あるいはベントナイトを新たに添加して泥水ミキサー
で混合する。

【００１６】一方、水、水硬性セメントおよび骨材を所
定の割合で混合させて貧配合流動性モルタルをつくる。
貧配合流動性モルタル内の水硬性セメント、骨材および
水の割合は、重量比で水硬性セメント１部に対し、骨材
を３乃至８部、水を０．５乃至１．５部とするのがよい
が、さらに、水硬性セメント１部に対し、骨材を４乃至
６部、水を０．７乃至１部とするのが好ましい。また、
骨材は、実質的に細骨材だけですなわち砂で構成するの
がよい。

【００１７】次に、泥水と貧配合流動性モルタルとを混
合して水硬性材料としてのクレイモルタルをつくる。

【００１８】クレイモルタル内の泥水および貧配合流動
性モルタルの割合は、体積比で貧配合流動性モルタル１
部に対し、泥水を０．２乃至１部とするのがよいが、さ
らに、貧配合流動性モルタル１部に対し、０．４乃至１
部とするのが好ましい。

【００１９】図２は、上述の手順に従い、ベントナイト
５をいったん水１に添加して泥水とし、この泥水をモル
タル４に混合させた様子を示したものである。

【００２０】同図からわかるように、ベントナイト５を
いったん水１に添加すると、ベントナイト５の層間に水
が浸入して層間が著しく膨潤し、板状結晶が一枚ずつバ
ラバラになって大きな保水性を示す。このようなベント
ナイト泥水は、モルタル４中でもその性質が引き継が
れ、安定な凝集構造（カードハウス）を形成する。

【００２１】なお、図３に示すように粉末状のベントナ
イト５をモルタル４に直接添加した場合、ベントナイト
５は、セメント粒子から溶出したカルシウムイオンの作
用によって膨潤性を阻害され、膨潤性を発揮しないまま
モルタル４内に残る。

【００２２】かかる状態でモルタル４が硬化すると、余
分な水６がブリージング水として表面に浮き上がるとと
もに、モルタル内部の品質は大きくばらつく。

【００２３】すなわち、ベントナイトを予め泥水の状態
にし、この泥水をモルタルに添加することが、ベントナ
イトを膨潤状態でモルタルに分散させる上できわめて重
要であることがわかった。

【００２４】次に、上述の水硬性材料の製造に関しいく
つかの室内実験を行ったので、以下、それらの実験結果
を説明する。

【００２５】（実験例１）まず、Ａ地点で採取された細
骨材を用いた場合のクレイモルタルの実験結果について
説明する。

【００２６】表１は、貧配合流動性モルタルの重量比を
示したものである。なお、セメントには、高炉セメント
Ｂ種を使用した。

【００２７】

【表１】同表でわかるように本実験では、水セメント比Ｗ／Ｃを
１．０、砂セメント比Ｓ／Ｃを４．０とした。

【００２８】次に、泥水を構成する水とベントナイトと
の重量比を表２に示す。

【００２９】

【表２】同表でわかるように、水とベントナイトとの重量比は、
１：０．１とした。

【００３０】表３は、表１、表２にしたがって配合され
たモルタルおよび泥水を異なる体積比で混合してクレイ
モルタルをつくり、その密度、Ｐロート流下時間、小型
スランプフロー、ブリージングおよび圧縮強度を測定し
た結果を示したものである。

【００３１】ここで、Ｐロート流下試験とは、モルタル
の流動性を測定する試験である。なお、モルタルと泥水
との体積比は、１：０．２、１：０．３５、１：０．４
９、１：０．６９の４ケースとした。

【００３２】

【表３】図４は、表３に示した結果をグラフ化したものであり、
図４(a)は一軸圧縮強度、図４(b)は小型スランプフロー
およびブリージング率、図４(c)はＰロート流下時間を
それぞれ横軸に泥水とモルタルの体積比をとって示して
ある。

【００３３】これらの図および表でわかるように、２８
日圧縮強度は１２乃至６２kgf/cm²、小型スランプフロ
ーは３６乃至４７ｃｍ、ブリージング率は２．２乃至
２．６％、Ｐロート流下時間は１０乃至１４秒程度、比
重は１．６乃至１．９となった。

【００３４】本実験例においては、従来の自硬性安定液
（比重が１．１５乃至１．２、ブリージング率が５乃至
１０％程度）に比較して、比重は５０％程度大きくな
り、ブリージング率は３分の１程度に低減した。

【００３５】なお、粉末状のベントナイトをモルタルに
直接混合させた場合、上述したようにブリージング水が
多くなり、ブリージング率は５乃至２０％程度となっ
た。

【００３６】（実験例２）次に、Ｂ地点で採取された細
骨材を用いた場合のクレイモルタルの実験結果について
説明する。

【００３７】表４は、貧配合流動性モルタルの重量比を
示したものである。

【００３８】

【表４】同表でわかるように本実験では、水セメント比Ｗ／Ｃを
０．７、砂セメント比Ｓ／Ｃを４．０とした。

【００３９】次に、泥水を構成する水とベントナイトと
の重量比を表５に示す。

【００４０】

【表５】同表でわかるように、水とベントナイトとの重量比は、
１：０．１とした。

【００４１】表６は、表４、表５にしたがって配合され
たモルタルおよび泥水を異なる体積比で混合してクレイ
モルタルをつくり、その密度、Ｐロート流下時間、小型
スランプフロー、ブリージングおよび圧縮強度を測定し
た結果を示したものである。

【００４２】なお、モルタルと泥水との体積比は、１：
０．１６、１：０．２３、１：０．３５、１：０．４
９、１：０．６７の５ケースとした。

【００４３】

【表６】図５は、表６に示した結果をグラフ化したものであり、
図５(a)は一軸圧縮強度、図５(b)は小型スランプフロー
およびブリージング率、図５(c)はＰロート流下時間を
それぞれ横軸に泥水とモルタルの体積比をとって示して
ある。

【００４４】これらの図および表でわかるように、２８
日圧縮強度は、２０乃至１０６kgf/cm² 、小型スランプ
フローは３０乃至４７ｃｍ、ブリージング率は１．４乃
至２．１％以下、Ｐロート流下時間は１０秒乃至２０秒
程度、比重は１．７乃至２．０程度となった。

【００４５】本実験例においては、従来の自硬性安定液
に比較して、比重は６６％程度大きくなり、ブリージン
グ率は３分の１乃至５分の１程度に低減した。

【００４６】（実験例３）次に、Ｃ地点で採取された細
骨材を用いた場合のクレイモルタルの実験結果について
説明する。

【００４７】表７は、貧配合流動性モルタルの重量比を
示したものである。

【００４８】

【表７】同表でわかるように本実験では、水セメント比Ｗ／Ｃを
１．０、砂セメント比Ｓ／Ｃを５．０とした。

【００４９】次に、泥水を構成する水とベントナイトと
の重量比を表８に示す。

【００５０】

【表８】同表でわかるように、水とベントナイトとの重量比は、
１：０．０９とした。

【００５１】表９は、表７、表８にしたがって配合され
たモルタルおよび泥水を異なる体積比で混合してクレイ
モルタルをつくり、その密度、Ｐロート流下時間、小型
スランプフロー、ブリージングおよび圧縮強度を測定し
た結果を示したものである。

【００５２】なお、モルタルと泥水との体積比は、１：
０．５４、１：０．６７、１：０．８２、１：１．００
の４ケースとした。

【００５３】

【表９】図６は、表９に示した結果をグラフ化したものであり、
図６(a)は一軸圧縮強度、図６(b)は小型スランプフロー
およびブリージング率、図６(c)はＰロート流下時間を
それぞれ横軸に泥水とモルタルの体積比をとって示して
ある。

【００５４】これらの図および表でわかるように、２８
日圧縮強度は５乃至１５kgf/cm² 、小型スランプフロー
は５０ｃｍ程度、ブリージング率は３乃至４％程度、Ｐ
ロート流下時間は９乃至１０秒程度、比重は１．６乃至
１．８程度となった。

【００５５】本実験例においては、従来の自硬性安定液
に比較して、比重は４０％程度大きくなり、ブリージン
グ率は３分の１乃至２分の１程度に低減した。

【００５６】（実験例４）次に、Ｄ地点で採取された細
骨材を用いた場合のクレイモルタルの実験結果について
説明する。

【００５７】表１０は、貧配合流動性モルタルの重量比
を示したものである。

【００５８】

【表１０】同表でわかるように本実験では、水セメント比Ｗ／Ｃを
０．７、砂セメント比Ｓ／Ｃを４．０とした。

【００５９】次に、泥水を構成する水とベントナイトと
の重量比を表１１に示す。

【００６０】

【表１１】同表でわかるように、水とベントナイトとの重量比は、
１：０．１とした。

【００６１】表１２は、表１０、表１１にしたがって配
合されたモルタルおよび泥水を異なる体積比で混合して
クレイモルタルをつくり、その密度、Ｐロート流下時
間、小型スランプフロー、ブリージングおよび圧縮強度
を測定した結果を示したものである。

【００６２】なお、モルタルと泥水との体積比は、１：
０．１６、１：０．２３、１：０．３５、１：０．４
９、１：０．６７、１：０．７８、１：０．９０の７ケ
ースとした。

【００６３】

【表１２】図７は、表１２に示した結果をグラフ化したものであ
り、図７(a)は一軸圧縮強度、図７(b)は小型スランプフ
ローおよびブリージング率、図７(c)はＰロート流下時
間をそれぞれ横軸に泥水とモルタルの体積比をとって示
してある。

【００６４】これらの図および表でわかるように、２８
日圧縮強度は２０乃至１３０kgf/cm² 、小型スランプフ
ローは１０乃至４０ｃｍ程度、ブリージング率は１．５
乃至２．０％以下、Ｐロート流下時間は、モルタルと泥
水との混合比が１：０．４９、１：０．６７、１：０．
７８、１：０．９０の４ケースについては１３乃至２３
秒程度、比重は１．６乃至１．８程度となった。なお、
モルタルと泥水との混合比が１：０．１６、１：０．２
３、１：０．３５の３ケースについてはＰロート流下時
間を測定することができなかった。

【００６５】本実験例においては、従来の自硬性安定液
に比較して、比重は４０％程度大きくなり、ブリージン
グ率は５分の１乃至２分の１程度に低減した。

【００６６】以上説明したように、本実施例の水硬性材
料は、ベントナイトを膨潤状態でモルタル内に分散させ
たので、所定の強度および耐久性を維持しつつ、経済
性、遮水性、流動性および品質の均一性を向上させるこ
とができる。

【００６７】すなわち、１０^-8cm/s程度の透水係数を確
保できたので、例えば薄形止水壁内に薄形鋼板をジョイ
ントさせた場合にも、鋼板の継ぎ目からの漏水を十分防
止することができる。

【００６８】また、水セメント比を大きくすることによ
り、Ｐロート流下時間が１０秒程度の流動性を確保する
ことができるので、掘削断面が小さくかつその断面内に
薄形鋼板やＨ形鋼が挿入されている場合であっても、そ
れらの隙間にクレイモルタルを良好に充填することがで
きる。

【００６９】また、所定量の水をベントナイトに膨潤さ
せることにより、ブリージング率を３％程度に抑えるこ
とが可能となり、品質の均一性を向上させることができ
る。

【００７０】また、１０乃至３０kgf/cm² 程度の一軸圧
縮強度を得ることができるので、所定の日数経過後は、
土圧あるいは水圧に十分対抗できるだけの強度を得るこ
とができる。

【００７１】また、モルタル内の骨材割合を高めたの
で、従来の自硬性安定液と比べて比重が大きくなり、ベ
ントナイト、ポリマー等を含む安定液との置換性が格段
に向上し、高い品質の地中壁を構築することができる。

【００７２】また、モルタル内のセメント量を少なくし
たので、地中壁のコストを低く抑えることができる。

【００７３】したがって、掘削断面の小さなトレンチに
高品質の薄形止水壁を経済的に構築することが可能とな
り、通常の仮設遮水壁のみならず、特に、地下ダム、廃
棄物処分場、ダム底部等の遮水壁あるいは液状化対策用
の地中壁に非常に有効な手段となる。さらに、地中壁の
みならず、掘削後の埋め戻し、特に、狭くて複雑な空間
の埋め戻し、シールド工法におけるトンネル掘削時のセ
グメントの裏込めあるいは埋立等にも適用することがで
きるとともに、使用場所も水中、陸上を問わない。

【００７４】また、骨材を実質的に細骨材で構成したの
で、トレンチ幅が非常に狭い場合あるいはトレンチ内に
Ｈ型鋼、鋼板等が設けてある場合にも、トレンチ内の隅
々にまで本実施例のクレイモルタルを充填することがで
きる。

【００７５】また、貧配合モルタルに混合する泥水を孔
壁安定用の安定液からつくるようにしたので、従来は所
定の処理を行った上で廃棄するしかなかった安定液を有
効利用することができる。

【００７６】このため、地中壁のトータルコストをさら
に低減することが可能となるとともに、廃棄物の量を少
なくして環境への影響を小さくすることができる。

【００７７】なお、上述の実施例では特に言及しなかっ
たが、必要に応じて、通常使用される流動化剤、減水
剤、分離低減剤、発泡剤、起泡剤、硬化促進剤、硬化遅
延剤等の混和剤を泥水、モルタルあるいはクレイモルタ
ルに適宜添加してもよいことは言うまでもない。

【００７８】本実施例では、水セメント混合物をモルタ
ルに限定して説明したが、かかる物質に限定されるもの
ではなく、骨材を細骨材および粗骨材で構成したコンク
リートにも本発明を適用することができる。

【００７９】また、本実施例では、膨潤物質としてベン
トナイトを採用したが、カオリン粘土等の他の粘土を用
いてもよいし、水溶性高分子であるポリマー等の他の膨
潤物質を用いてもよい。

【００８０】また、本実施例では、孔壁安定用の安定液
を再利用してモルタル添加用の泥水をつくったが、孔壁
安定用の安定液とは別に、新たに水およびベントナイト
を泥水ミキサー等で混合しこれをモルタルに混合するよ
うにしてもよいし、泥水シールド工法、リバース杭工
法、アースドリル工法などの泥水を用いた他の地盤掘削
工法で生じた泥水を再利用するようにしてもよい。ま
た、砕石工場の洗い水などでもよい。

【００８１】かかる泥水の再利用によって建設廃棄物を
減らすことができる。したがって、廃棄物の処理コスト
（脱水減水化、セメント固化あるいはそれらの埋立廃棄
コスト）を低減し、環境への影響を最小限にとどめるこ
とが可能となる。

【００８２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の水硬性材料
は、水、水硬性セメントおよび所定の骨材を含む水硬性
材料において、ベントナイト等の膨潤物質を膨潤状態で
分散させたので、所定の強度および耐久性を維持しつ
つ、経済性、遮水性、流動性および品質の均一性を向上
させることができる。

【００８３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る水硬性材料の組成を示す略図。

【図２】本実施例に係る水硬性材料の作用を説明する
図。

【図３】ベントナイトを直接モルタルに添加した場合を
比較説明する図。

【図４】第１の実験例に係る水硬性材料の試験結果を示
したグラフ。

【図５】第２の実験例に係る水硬性材料の試験結果を示
したグラフ。

【図６】第３の実験例に係る水硬性材料の試験結果を示
したグラフ。

【図７】第４の実験例に係る水硬性材料の試験結果を示
したグラフ。

【符号の説明】

１水２セメント粒子３細骨材（砂）４モルタル５ベントナイト６ブリージング水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 14:10 Ｚ 14:06）Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水、水硬性セメントおよび所定の骨材を
含む水硬性材料において、ベントナイト等の膨潤物質を膨潤状態で分散させたこと
を特徴とする水硬性材料。
【請求項２】前記骨材を実質的に細骨材で構成すると
ともに前記膨潤物質をベントナイトで構成する一方、前
記水、前記水硬性セメントおよび前記骨材を、水硬性セ
メント１部に対し、骨材が３乃至８部、水が０．５乃至
１．５部の重量比で混合してモルタルをつくるととも
に、前記ベントナイトを、水１部に対しベントナイトが
０．０３乃至０．２部の重量比で水と混合して泥水をつ
くり、前記モルタルと前記泥水とを、前記モルタル１部
に対し前記泥水が０．２乃至１部の体積比で混合して形
成した請求項１記載の水硬性材料。
【請求項３】前記骨材を実質的に細骨材で構成すると
ともに前記膨潤物質をベントナイトで構成する一方、前
記水、前記水硬性セメントおよび前記骨材を、水硬性セ
メント１部に対し、骨材が４乃至６部、水が０．７乃至
１部の重量比で混合してモルタルをつくるとともに、前
記ベントナイトを、水１部に対し、ベントナイトが０．
０７乃至０．１２部の重量比で混合して泥水をつくり、
前記モルタルと前記泥水とを、前記モルタル１部に対
し、前記泥水が０．４乃至１部の体積比で混合して形成
した請求項１記載の水硬性材料。