JPH07316554A - 掘削工法における安定液及び安定液の再生方法 - Google Patents

掘削工法における安定液及び安定液の再生方法

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JPH07316554A
JPH07316554A JP13380394A JP13380394A JPH07316554A JP H07316554 A JPH07316554 A JP H07316554A JP 13380394 A JP13380394 A JP 13380394A JP 13380394 A JP13380394 A JP 13380394A JP H07316554 A JPH07316554 A JP H07316554A
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Japan
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stabilizing solution
welan gum
bentonite
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stabilizing liquid
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JP13380394A
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Yasuhiko Furusawa
靖彦 古澤
Hiroyuki Yamamoto
博之 山本
Noboru Sakata
昇 坂田
Masayoshi Minami
昌義 南
Masato Yoshizaki
政人 吉崎
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Sansho Co Ltd
Kajima Corp
Original Assignee
Sansho Co Ltd
Kajima Corp
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種イオンやセメント成分に対して抵抗力の
強い安定液を提供すると共に,劣化した安定液の性能を
良好に再生できる方法を提供する。 【構成】 シールド工法や杭工法などの掘削工法におい
て使用される安定液であって,単位水量に対して1〜1
0wt%のベントナイトと0.01〜1.0wt%のウエラン
ガムを含有していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,シールド工法や杭工法
などの掘削工法において使用されるベントナイト系の安
定液及び該安定液の再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば,現場においてアースドリル工法
により回転バケットを用いて掘削,排土し,掘削した孔
の中に鉄筋コンクリート杭体を築造する杭工法などは周
知である。かかる工法において,掘削した孔壁の崩落防
止と掘削土砂の孔外への搬送を主目的として,安定液が
使用されている。また,最近ではコンクリートとの置換
性が重視され,ベンナイト混合率の低い安定液やCMC
(カルボキシメチルセルロース)を主たる配合とした低
比重,低中粘性の安定液が使用されてきている。ベント
ナイト系の安定液はベントナイトを主成分とするスラリ
ー状のものであり,CMC系の安定液に比べて安価であ
るといった利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】掘削終了後に孔内に
打設されるコンクリートとの置換を円滑にできるように
するには,低比重で流動性の高い安定液が好ましい。そ
の一方で,掘りくず沈降による孔底スライムを減少させ
るには,安定液は掘りくずを浮遊させるだけの高い比重
を持つことが好ましい。これらの両方を満足するために
は,安定液中に配合されているベントナイトや安定液中
に混入した粘土粒子を含む微粒子が安定液中に良好に分
散していることが必要である。
【0004】ところが,ベントナイト系安定液は海水や
金属イオン(硬度成分)などの混入により劣化されるた
め,海岸近くの箇所や,セメント系の固化剤を用いて地
盤改良がされた箇所,地盤や地下水に金属イオンが含ま
れている箇所などを掘削する場合は,安定液中の微粒子
の分散性が阻害されて早期に安定液の流動性が失われ,
また,濾水量が増大するなどといった問題を生じてい
る。特に,近年の掘削工法を適用した工事の分野拡大に
伴って,各種イオンやセメント成分といった阻害物質が
混入する機会も多くなり,安定液の性能低下を招く重大
な原因となっている。
【0005】また,掘削工法に使用した安定液は,品質
が良好なものは再利用できるが,劣化した安定液は一般
には産業廃棄物として廃棄処分しなければならない。と
ころが,近年の環境問題の高まりにより,劣化した安定
液の廃棄処分場所が限定されており,処分に要するコス
トが嵩むといった問題を生じている。従って,劣化した
安定液を極力再生して再使用することが望まれるが,分
散剤を添加する,混入土砂を分離する,水希釈を行うな
どといった,現在通常に用いられているような再生処理
方法では,安定液の性能を十分に回復できていないのが
現状である。
【0006】本発明の目的は,各種イオンやセメント成
分に対して抵抗力の強い安定液を提供すると共に,劣化
した安定液の性能を良好に再生できる方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【問題を解決するための手段】本発明によれば,シール
ド工法や杭工法などの掘削工法において使用される安定
液であって,単位水量に対して1〜10wt%のベントナ
イトと0.01〜1.0wt%のウエランガムを含有してい
ることを特徴とする掘削工法における安定液が提供され
る。
【0008】また,本発明によれば,シールド工法や杭
工法などの掘削工法において使用されたことによって劣
化したベントナイト系の安定液に単位水量に対して0.
01〜1.0wt%のウエランガムを添加する安定液の再
生方法が併せて提供される。
【0009】ウエランガムについては米国特許第4,3
42,866号に詳細に説明されているが,ウエランガ
ムは菌体番号 Alcaligenes ATTC 31555 の菌種によって
産出されるバイオポリマーの1種,即ち,エキストラセ
ルラーポリサッカライド(Extr-acellular polysacchari
de)である。かようなウエランガムは乾燥粉末製品とし
て入手可能であるが,培地として例えばグルコースを用
い,これを当該菌により醗酵させ,そして菌体外に産出
された多糖類を精製することにより得ることができる。
ウエランガムの詳細な分子構造は例えば,Carbohydrate
Reseach,139(1985),p.p.217-223,Elesevier Science P
ublishers B.V.,Amsterdam に記載されており,その化
学構造は一般式“化1”に示されるように,主鎖は2個
のグルコース,1個のグルクロン酸及び1個のラムノー
スからなり,側鎖は1個のラムノースまたは1個のマン
ノースより構成されている。
【0010】
【化1】
【0011】
【作用】従来より,ウエランガムはコンクリート用混和
剤としても用いられ,少量のウエランガムを添加するこ
とによってコンクリートの材料分離性能を著しく向上で
きることが知られている。通常,コンクリートはpH1
2以上の高アルカリであり,また,その液部中にはカル
シウムイオンや硫酸イオンなどの多量の水溶性成分が含
まれている。本発明者らは,このように各種イオンやセ
メント成分に富んだ環境下においてもウエランガムの機
能が発揮できることに着目して,更なる研究を重ねた結
果,ベントナイト系の安定液にウエランガムを添加する
ことによって,イオンやセメント成分に対する抵抗力を
格段に強くできるという知見を得て,上記のような本発
明を構成するに至った。
【0012】このように高アルカリ環境や各種イオンが
共存する環境下において,安定液中の微粒子の分散性を
良好に保つといった作用をウエランガムが奏することが
できる理由は,次のように推定される。即ち,図1に示
されるように,ウエランガムは安定液中においてベント
ナイトなどの微粒子の表面に吸着されて存在するため,
ウエランガムが微粒子の保護コロイド剤となってベント
ナイトなどの微粒子に分散性を阻害する物質や阻害環境
が直接接触するのを妨げるからと推察される。このよう
に,ウエランガムが微粒子の表面に吸着された保護コロ
イド粒子を構成することによって,阻害物質である各種
イオンや阻害環境に対しても良好な分散性能を確保する
ことが可能である。
【0013】安定液の作製においてベントナイトの配合
量は単位水量に対して1〜10wt%とするのがよい。1
wt%未満では比重と粘性が不十分となり,孔壁の崩落防
止と孔内における土粒子の沈降防止を十分に達成できな
し,他方,10wt%を超える配合量とすると比重と粘性
が高くなりすぎて流動性が悪くなり,コンクリートとの
置換性が低下するからである。なお,好ましくは,ベン
トナイトの配合量を3.0〜7.0wt%とするのがよい。
【0014】ウエランガムの安定液への添加にあたって
は,単位水量に対して0.01〜1.0wt%の添加量とす
るのがよい。0.01wt%未満では十分な分散性能を確
保できないし,他方,1.0wt%を超えて添加すると粘
度が急上昇して流動性が低下し,コンクリートとの置換
性が悪くなるからである。なお,好ましくは,ウエラン
ガムの添加量を0.1〜0.5wt%とするのがよい。
【0015】また,劣化した安定液においては,図2に
示されるように,分散性が失われることにより,ベント
ナイトなどの微粒子が凝集しているものと推察される。
このように劣化した安定液にウエランガムを添加する
と,ベントナイトなどの微粒子の凝集状態を開放するこ
とが可能となり,粒子個々にウエランガムが吸着される
ことによって再度微粒子が安定液中に分散し,劣化した
安定液を再生させることが可能となる。この場合も,ウ
エランガムの安定液への添加量は,単位水量に対して
0.01〜1.0wt%とするのがよい。
【0016】
【実施例】以下,ベントナイトの他にウエランガムを含
有している安定液と,ベントナイトのみを含有している
安定液との比較試験を通じて,本発明の実施例を説明す
る。比較試験に用いた安定液は,表1に示す配合の「ベ
ントナイト安定液」と「ガム系安定液」の二種である。
「ベントナイト安定液」はベントナイトのみを含有して
おり,「ガム系安定液」はベントナイトの他にウエラン
ガムを含有している。
【0017】
【表1】
【0018】実施例に用いたウエランガムは,公知の培
養条件に従って増殖されたAgrobacterium tumefaciens
1-736(CNCM-Institut Pasteur)の菌種である。培地とし
ては代表的にはグルコースが好適であるがデンプン等も
使用できる。培養温度は25〜33℃の範囲であればよ
い。実施例においては,この菌種によって産出される当
該醗酵多糖類を,培養地からアルコール沈澱回収の処法
で精製したものを混和剤製品として使用した。
【0019】先ず,「ベントナイト安定液」と「ガム系
安定液」のそれぞれに普通ポルトランドセメント粉末を
混入させることによって各安定液のpHを段階的に上昇
させ,B型粘度計によるみかけ粘度と濾水量を測定し
た。なお,安定液の劣化の進行に伴って,濾水量は増加
し,みかけ粘度は低下するため,セメント粉末を混入さ
せる前における粘度及び濾水量と,セメント粉末を混入
させた後における粘度及び濾水量それぞれの差が小さい
ものほどセメント成分に対する安定性能が高いと判断さ
れる。
【0020】その結果,図3,図4に示されるように,
「ベントナイト安定液」はpH11付近で粘性と濾水量
が急激に増加し,明らかに劣化したのに対し,「ガム系
安定液」は極めて広いpH範囲で安定した性能を発揮す
ることが確認された。
【0021】また,「ベントナイト安定液」と「ガム系
安定液」のそれぞれにCaCl2を段階的に混入して,B
型粘度計によるみかけ粘度と濾水量を測定した。なお,
先と同様に,安定液の劣化の進行に伴って,濾水量は増
加し,みかけ粘度は低下するため,CaCl2を混入させ
る前における粘度及び濾水量と,CaCl2を混入させた
後における粘度及び濾水量の差が小さいものほどCaCl
2成分に対する安定性能が高いと判断される。
【0022】その結果,図5,図6に示されるように,
「ベントナイト安定液」は混入量0.01%程度で粘性
と濾水量が急激に増加し,CaCl2の混入によって著し
く性能が低下されるのに対して,「ガム系安定液」は
0.015%までの混入量の範囲で安定した性能を発揮
することが確認された。
【0023】次に,「ベントナイト安定液」にセメント
を混入させ,pH11.3とすることにより劣化した
「セメント混入安定液」を作ると共に,「ベントナイト
安定液」にCaCl2を混入させ,劣化した「CaCl2混入
安定液」を作り,それらにウエランガムを添加した時の
濾水量の変化をそれぞれ調べた。
【0024】その結果,図7に示されるように,「セメ
ント混入安定液」と「ベントナイト安定液」の何れにお
いてもウエランガムの添加量の増加に伴って濾水量が低
減されており,ウエランガムの添加量の増加に伴って劣
化した安定液の性能が回復していることが確認された。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば,各種イオンやセメント
成分に対して抵抗力の強い安定液を提供でき,また,劣
化した安定液の性能を良好に再生することが可能であ
る。従って,各種イオンやセメント成分といった阻害物
質が多い環境下にあっても掘削終了後に孔内に打設され
るコンクリートとの置換性が良く,孔底スライムを減少
できる優れた安定液を得ることが可能となる。また,劣
化した安定液を再生して再使用することが可能となるの
で産業廃棄物の発生を少なくでき,近年の環境問題に対
応した,コストの低い安定液が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ウエランガムを含有している安定液の説明図
【図2】劣化した安定液にウエランガムを添加すること
によって再生される状態を示す説明図
【図3】pHとみかけ粘度の関係を示すグラフ図
【図4】pHと濾水量の関係を示すグラフ図
【図5】CaCl2混入量とみかけ粘度の関係を示すグラ
フ図
【図6】CaCl2混入量と濾水量の関係を示すグラフ図
【図7】ウエランガム添加量と濾水量の関係を示すグラ
フ図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 昇 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 南 昌義 大阪府大阪市中央区北浜東1番29号 三晶 株式会社内 (72)発明者 吉崎 政人 大阪府大阪市中央区北浜東1番29号 三晶 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールド工法や杭工法などの掘削工法に
    おいて使用される安定液であって,単位水量に対して1
    〜10wt%のベントナイトと0.01〜1.0wt%のウエ
    ランガムを含有していることを特徴とする掘削工法にお
    ける安定液。
  2. 【請求項2】 ウエランガムは,一般式“化1”で示さ
    れるものである請求項1に記載された掘削工法における
    安定液。
  3. 【請求項3】 シールド工法や杭工法などの掘削工法に
    おいて使用されたことによって劣化したベントナイト系
    の安定液に単位水量に対して0.01〜1.0wt%のウエ
    ランガムを添加する安定液の再生方法。
  4. 【請求項4】 ウエランガムは,一般式“化1”で示さ
    れるものである請求項3に記載された安定液の再生方
    法。
JP13380394A 1994-05-24 1994-05-24 掘削工法における安定液及び安定液の再生方法 Pending JPH07316554A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018150689A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 株式会社大林組 安定液の品質管理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018150689A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 株式会社大林組 安定液の品質管理方法

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 19990112