JPH09268045A

JPH09268045A - 非開削工法用流動性組成物

Info

Publication number: JPH09268045A
Application number: JP8082196A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamakawa; 勉山川; Takeaki Sasage; 剛明捧
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-14
Anticipated expiration: 2016-04-04
Also published as: JP3704394B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い流動性を有し、水中分離抵抗性に優れ、
かつ、高いチクソトロピー性を有する非開削工法用流動
性組成物を提供する。【解決手段】セメント等の水硬性物質とヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース等の非イオン性のセルロースエ
ーテルおよび凝集性物質である、（ウエランガム等の水
溶性多糖類、ポリアクリルアミド等の水溶性アクリル誘
導体、ヒドロキシプロピル化澱粉等の水溶性澱粉誘導
体）から選択される少なくとも１種の物質を必須成分と
し、水溶性セルロースエーテルと凝集性物質の割合が、
９９：１から２０：８０であることを特徴とする非開削
工法用流動性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非開削工法であるシー
ルド工法、推進工法等に用いられる加泥材、滑材および
裏込め材等として使用される流動性組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中にパイプ等を埋設する方法として
は、直接、地面を開削し、パイプ等を埋め、土を埋め戻
す方法と非開削工法であるシールド工法、推進工法の２
種類がある。近年、道路事情等の点で開削工法の施工が
困難となり、また、一般に、開削工法よりも非開削工法
の方が工期短縮となることから、非開削工法が広く用い
られている。シールド工法、推進工法では掘削時の切羽
の安定化、掘削土砂の排出等のために、加泥材が、ま
た、地山との間に生じる摩擦を低減するために滑材が用
いられる。加泥材にはベントナイト等の粘土、カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤が使用され
る。

【０００３】また、シールド工法、推進工法では地山と
の間に生じる空隙に裏込め材を注入する必要がある。一
般に、裏込め材は当初、流動性を有し、最終的には固化
する必要があり、硬化発現材として、セメント、高炉ス
ラグ・石灰系等が使用され、これに水ガラス等のゲル化
剤、骨材、ベントナイト等の粘土鉱物等で構成されてい
る。また、場合によっては起泡剤、凝結遅延剤、シリカ
ゾル、水溶性セルロースエーテル等の増粘剤等が添加さ
れる。加泥材、滑材および裏込め材は比較的細い管を用
いて所定の場所に供給され、また、必要な箇所では高い
充填性が要求される。したがって、流動性の良いものと
なっているが、工事箇所に湧水がある場合では水との接
触により、その流動性故に、これらが流出することがあ
る。これに対し、増粘剤として、ベントナイト、ＣＭＣ
等が用いられるが、これらはセメント等が配合された系
では凝集し、その効果は著しく低減する。さらに、砂礫
層の場合にはある程度のチクソトロピー性を必要とする
が、セメントに対して比較的安定な水溶性セルロースエ
ーテルを用いても必要なチクソトロピー性は得られな
い。

【０００４】また、滑材としては潤滑性が重要であり、
特開平６−１８００９４号公報には高吸水性樹脂と増粘
剤の組み合わせが、特公平７−３７６３１号公報にはベ
ントナイト、高吸水性樹脂とメチルセルロースの組み合
わせ紹介されている。また、水溶性高分子と硼素化合物
の組み合わせも特公平７−５１８８０号公報に開示され
ている。ここで、滑材には潤滑性以外に、湧水箇所での
水中不分離性、砂礫層でのチクソトロピー性が必要であ
る。これに対して、前記特許の組成物はすべてを満足す
るものにはなっていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、湧
水箇所、砂礫層でも十分な効果を発揮することのでき
る、加泥材、滑材、裏込め材等の非開削工法用流動性組
成物はなく、その実現が強く待たれていた。本発明は、
上記事情に対してなされたもので、湧水箇所、砂礫層で
も十分な効果を発揮することのできる、加泥材、滑材、
裏込め材等の非開削工法用流動性組成物を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、非開削工法用流動性
組成物であって、水硬性物質と、非イオン性の水溶性セ
ルロースエーテルと、水溶性アクリル誘導体、水溶性多
糖類及び水溶性澱粉誘導体から成る群から選ばれる少な
くとも一種の化合物とを必須成分としたことを特徴とす
る。請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の非
開削工法用流動性組成物において、非イオン性水溶性セ
ルロースエーテルと、水溶性アクリル誘導体、水溶性多
糖類及び水溶性澱粉誘導体から成る化合物の群から選ば
れる少なくとも一種の化合物との割合が９９：１から２
０：８０（重量比）であることを特徴とする。

【０００７】水溶性セルロースエーテルは水に溶解する
と増粘し、セメント系でもこの性質は変わらないため、
水中不分離性コンクリートの分離防止剤として使用さ
れ、水中打設の際のセメント等の分離を防止するのに使
用されている。また、潤滑性も有するため、滑材として
も使用可能である。湧水箇所、砂礫層で問題なき打設す
るためには高いチクソトロピー性が必要である。本発明
に必要なチクソトロピーについては、水溶性セルロース
エーテル単独では若干のチクソトロピー性を示すにすぎ
ない。ウエランガム等の水溶性多糖類、ポリアクリルア
ミド等の水溶性アクリル誘導体、ヒドロキシプロピル化
澱粉等の水溶性澱粉誘導体は水に溶解すると増粘する
が、セメント系では多少はあるがいずれも凝集傾向を示
す。これらを単独でセメント系に使用するとその凝集性
のために流動性に劣り、充填性に劣る材料となってしま
う。本発明では水溶性セルロースエーテルと凝集性のあ
る物質を併用することにより、流動性を保ちつつ、高い
水中分離防止効果を有し、高いチキソトロピー性を発揮
することができることを見い出した。つまり、これらを
併用した組成物は剪断力をかけると流動しやすくなり、
流動性のあるその組成物をしばらくの間、静止させると
組成物は高い粘性を呈するようになる。流動性、水中分
離防止及びチクソトロピー性を兼ね備えた組成物は、前
述の特開平６−１８００９４号公報、特公平７−３７６
３１号公報、特公平７−５１８８０号公報では得られな
い特性である。上記二つの水溶性物質をある特定の割合
で併用すると本発明のような流動性を保ちつつ、高い水
中分離防止効果を有し、高いチキソトロピー性を発揮す
ることができる。また、セメント等の水硬性物質を含む
ため、自硬性の滑材、加泥材等とすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で用いることができるセメ
ントとしては、例えば、ポルトランドセメント（普通ポ
ルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸
熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、
超早強ポルトランドセメント）を挙げることがてでき
る。この他にも、混合セメント（高炉セメント、シリカ
セメント、フライアッシュセメント）、特殊セメント
（アルミナセメント、膨張セメント）等が挙げられ、こ
れらから選ばれる１種または２種以上の混合物が使用で
きる。

【０００９】上記のようなセメントとともに用いる非イ
オン性の水溶性セルロースエーテルとしては、例えば、
メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）
等のアルキルセルロースを挙げることができる。この他
にも、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロ
キシプロピルセルロース（ＨＰＣ）等のヒドロキシアル
キルセルロースを挙げることができ、また、ヒドロキシ
エチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）、ヒドロキシプロ
ピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシエチル
エチルセルロース（ＨＥＥＣ）等のヒドロキアルキルア
ルキルセルロースを挙げることもできる。特に、ヒドロ
キシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキル
セルロースが好ましい。これらのものは、セメント系で
の粘度発現性に優れ、このためセメントモルタルでの保
水性に優れているからである。これらは１種または２種
以上の混合物として使用することができる。また、その
粘度は特にに限定されないが、１％粘度が１０〜５０，
０００ｃＰであることが望ましい。粘度が１０ｃＰ以下
では必要なレオロジー特性が得られない。また、５０，
０００ｃＰ以上は経済的に工業的生産が困難である。こ
のような水溶性セルロースエーテルの使用量は、流動
性、材料分離防止の程度、用途、チクソトロピー性要求
度等によっても異なるが、通常、水量に対して０．０１
重量％〜３０重量％、好ましくは０．０５重量％〜１５
重量％が望ましい。

【００１０】これら、非イオン性セルロースエーテルは
空気連行性があり、空気量のコントロールが必要な場合
には、コンクリートやモルタルに使用されている消泡剤
である、トリブチルフォスフェート（Ｃ₁₂Ｈ₂₇Ｏ
₄Ｐ）、プルロニック系消泡剤［プルロニックＬ６１
（旭電化工業製）等］、シリコーン系消泡剤［ＫＭ７
３（信越化学工業製）等］、アセチレングリコール誘導
体［サーフィノール（日信化学工業製）等］等が使用で
きる。

【００１１】本発明では、上記のようなセメント等の水
硬性物質や水溶性セルロースエーテル等と共に、セメン
トに対して凝集性のある物質を添加する。凝集性のある
物質としては、水溶性多糖類、水溶性アクリル誘導体、
水溶性澱粉誘導体がある。水溶性多糖類としては、次頁
の化学式で示される、ウエランガム（Ｗｅｌａｎｇｕ
ｍ）、ラムザンガム（Ｒｈａｍｓａｎｇｕｍ）また
は、ジェランガム（Ｇｅｌｌａｎｇｕｍ）等のスフィ
ンガン・ガム・グループ（ＳｐｈｉｎｇａｎＧｕｍＧ
ｒｏｕｐ）が好ましい。

【化１】［式中ＧｌｕはＤ−グルコース、ＧｌｕＡはＤ−グルク
ロン酸、ＲｈａはＬ―ラムノース、ＸはＬ−マンノース
（Ｍａｎ）又はＬ−ラムノース（Ｒｈａ）を表す。］

【００１２】ウエランガムは、ヘテロ多糖類を生成する
アルカリジェネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属のバク
テリアＡＴＣＣ３１５５５の菌種（菌体番号Ａｌｃ
ａｌｉｇｅｎｅｓＡＴＣＣ３１５５５）をもって製
造させれば良い。例えば、それを炭水化物、窒素源およ
びその他の適当な栄養素を含む培地に散布し、完全培養
発酵させればバクテリアの細胞外に生成してくるガムと
して得ることができる。ラムザンガムは、類似のバクテ
リアである菌体番号ＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓＡＴＣＣ
３１９６１を用い、ジェランガムは、菌体番号Ｐｓｅｕ
ｄｏｍｏｎａｓＡＴＣＣ３１４６１を用い、ウエラ
ンガムと同様にして得ることができる。このような水溶
性多糖類の使用量は、必要なチクソトロピー性にもよる
が、通常、水量に対して０．００１重量％〜３０重量
％、好ましくは、０．０１重量％〜１５重量％が望まし
い。

【００１３】水溶性アクリル誘導体としては、ノニオン
系、アニオン系、カチオン系のいずれもが使用可能であ
り、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドとアクリ
ル酸ソーダの共重合物、ポリアクリルアミド部分加水分
解物、スルホン基を導入したスルホン化ポリアクリルア
ミド等が挙げられる。このような水溶性アクリル誘導体
の使用量は、必要なチクソトロピー性にもよるが、通
常、水量に対して０．０００１重量％〜１０重量％、好
ましくは、０．００１重量％〜５重量％が望ましい。

【００１４】水溶性澱粉誘導体としては、ヒドロキシプ
ロピル化澱粉のようなヒドロキシアルキル化澱粉等が挙
げられる。このような水溶性澱粉誘導体の使用量は、必
要なチクソトロピー性にもよるが、通常、水量に対して
０．００１重量％〜３０重量％、好ましくは、０．０１
重量％〜１５重量％が望ましい。

【００１５】水溶性セルロースエーテルの使用割合を過
度に多くすると、流動性は問題ないが、チクソトロピー
性は低下するという欠点がある。一方、凝集性物質であ
る水溶性多糖類、水溶性アクリル誘導体、水溶性澱粉誘
導体の使用割合を過度に多くすると、チクソトロピー性
には問題がないが、流動性に劣り、結果として施工時に
加えなければならない水分の量が多くなり、強度低下、
材料分離等の問題を引き起こす恐れがあり、好ましくな
い。さらに、本発明では、非イオン性水溶性セルロース
エーテルと、水溶性アクリル誘導体、水溶性多糖類及び
水溶性澱粉誘導体から成る化合物の群から選ばれる少な
くとも一種の化合物との割合が重量比で、（非イオン性
水溶性セルロースエーテル）：（後者の化合物）＝９
９：１〜２０：８０となるようにする。非イオン性水溶
性セルロースエーテルが、この範囲を超えると、必要な
チクソトロピー性が得られないという欠点がある。ま
た、水溶性アクリル誘導体、水溶性多糖類及び水溶性澱
粉誘導体から成る化合物の群から選ばれる少なくとも一
種の化合物の割合がこの範囲を超えると、凝集性が強く
なりすぎ、流動性が劣るといった欠点がある。

【００１６】本発明の流動性組成物は、この他にもさら
に、通常、骨材として川砂、山砂、珪砂、また、滑材と
して高吸水性ポリマー、ベントナイト等を用いると良
い。また、一般に、コンクリートやモルタル等に使用さ
れている減水剤（高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、Ａ
Ｅ減水剤等）も必要に応じて使用することができる。こ
の減水剤としては、高縮合トリアジン系化合物、メラミ
ンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボン酸塩
系誘導体、変性リグニンスルホン酸塩系化合物、アミノ
スルホン酸系高分子化合物、ナフタレンスルホン酸塩の
ホルマリン縮合物、イソプレン系化合物等が挙げられ
る。非イオン性セルロースエーテルを用いた場合には、
これらの内では、高縮合トリアジン系化合物［ＮＬ−４
０００（ポゾリス物産製）等］、メラミンスルホン酸塩
のホルマリン縮合物［ＳＭＦ（日産化学工業製）等］、
ポリカルボン酸塩系誘導体［ＳＰ−８Ｓ（ポゾリス物産
製）等］、イソプレン系化合物［ダイナフロー（日本合
成ゴム製）等］が好ましい。凝結遅延剤、凝結促進剤等
の硬化調整剤もその要求に応じて使用することができ
る。さらに、起泡剤を用い、エアーモルタルとしても使
用できる。

【００１７】本発明の非開削工法流動性組成物は、前記
のような組成にさらに水を加えて混練し、流動化させ、
流動状態で必要箇所に打設される。流動化にあたって、
添加する水の量は、打設しやすい軟らかさに水硬性組成
物がなるまで、徐々に、加減しながら加えていって決め
れば良いが、通常、水硬性物質１００重量部あたり、５
０重量部〜５００重量部が好ましい。混練に当たって
は、水も入った全成分を、例えば、モルタルミキサー等
を使って混練すれば良い。水溶性高分子物質は粉末のま
までセメント中等に添加して混合しても良いが、水の影
響で部分的に粒状に固まって不均一化するような場合に
は防止剤として、グリオキザール等を添加しても良い。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。１．チクソトロピー性、流動性および水中不分離性の評
価チクソトロピー性、流動性および水中不分離性の評価を
以下の物質を用い、以下の試験方法により行った。（１）水溶性セルロースエーテル：ヒドロキシプロピル
メチルセルロース、粘度６，３００ｃＰ［濃度１％］
（商品名：メトローズ、信越化学工業製、以下「ＨＰＭ
Ｃ」と略す。）（２）水溶性多糖類：ウエランガム（モンサント社ケル
コ事業部製、以下「ＷＧ」と略す。）（３）水溶性アクリル誘導体：アニオン性ポリアクリル
アミド（ハイモ製、以下「ＰＡＡｍ」と略す。）（４）水溶性澱粉誘導体：ヒドロキシプロピル化澱粉
（日澱化学製、以下「ＨＰＳ」と略す。）

【００１９】（５）セメント：普通ポルトランドセメン
ト（日本セメント製）（６）高炉スラグ：セラメント（第一セメント製）（７）配合セメント１０重量部高炉スラグ９０重量部増粘剤４重量部水変量（８）練り混ぜ上記の配合（７）に指定された物質をＪＩＳＲ５２
０１に準拠したモルタルミキサーを用い、粉体のみでの
空練り１分、注水後３分練り混ぜ、所定の流動性組成物
を得た。なお、水量は、ＪＩＳＲ５２０１に規定さ
れたフロー試験で、落下運動を与えず、自然流動させた
場合（０打フロー）の値で、１５０ｍｍ±１０ｍｍとな
る量とした。

【００２０】（９）測定・フロー試験ＪＩＳＲ５２０１のフロー試験で、落下運動を与え
ず、自然流動させた場合（０打フロー）の拡がりをその
直角方向の直径で測定し、平均した値を求めた。・粘度特性外筒回転型粘度計、ＤＰＶ−１型粘度計（協和科学製）
で、１０ｒｐｍと１００ｒｐｍの見掛け粘度を測定し、
その比（見掛け粘度（１０ｒｐｍ）／見掛け粘度（１０
０ｒｐｍ））をチクソトロピー性指数として求めた（チ
クソトロピー性指数の大きなものの方がチクソトロピー
性が大きい）。・練り上がり温度アルコール温度計にて測定した。・水中分離度土木学会、水中不分離性コンクリート設計施工指針
（案）、土木学会規準、コンクリート用水中不分離性混
和剤品質規格（案）の水中分離度測定（付属書２）に準
じた。８００ｍＬの水中に試料５００ｇを投入し、その
上澄み液の懸濁物質量をＪＩＳＫ０１０２に準じて
測定した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表１は本発明にかかる実施例に相当する場
合の結果を示す。実施例１〜３は水溶性セルロースエー
テルと凝集性物質の割合が７５：２５、実施例４、５は
５０：５０の場合で、本発明の割合で水溶性セルロース
エーテルと凝集性物質を併用しているため、流動性があ
り、しかも高いチクソトロピー性を示し、かつ、水中分
離防止効果にも優れる。

【００２４】表２は比較例の結果を示す。比較例１〜４
はそれぞれの配合材を単独で用いた場合である。比較例
１、４は水溶性セルロースエーテル、水溶性澱粉誘導体
を用いた場合であり、チクソトロピー性が低く、また、
比較例４では水中分離防止効果に劣る。比較例２、３は
水溶性多糖類、水溶性アクリル誘導体を単独で使用した
場合であり、いずれも流動性を得るのに多くの水量を必
要とし、実用上、好ましくない。比較例５は本発明の割
合以外で両物質を用いた場合（９９．５：０．５）であ
り、水中分離防止効果は問題ないが、十分なチクソト
ロピー性が得られないという欠点がある。比較例６は水
溶性アクリル誘導体の割合が８０％を越えた場合であ
り、必要な流動性を得るのに多くの水量を必要とし、実
用上、好ましくない。

【００２５】２．裏込め材下記の配合の裏込め材を用いて現場にてその効果を確認
した。配合普通ポルトランドセメント２００ｋｇ／ｍ³（日本セメント製）フライアッシュ１００ｋｇ／ｍ³（日本セメント製）細骨材２７０ｋｇ／ｍ³（信濃川産川砂）ＨＰＭＣ３ｋｇ／ｍ³ ＰＡＡｍ１ｋｇ／ｍ³ 水７５０ｋｇ／ｍ³ 上記配合の裏込め材を用いた結果、ポンプ圧送性、水中
分離抵抗性等に優れ、充填性にも問題はなかった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の非開削工法用流動性組成物は、
上記のような構成でできていることから、シールド工法
や推進工法で従来使用されていた加泥材、滑材、裏込め
材が持っていた各種特性をそのまま有しており、その上
で、湧水等で分離がなく、施工時に必要なチクソトロピ
ー性を有するため、湧水箇所や砂礫層等でも問題なく打
設できる。しかも場合によっては自硬性を有することも
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性物質と、非イオン性の水溶性セル
ロースエーテルと、水溶性アクリル誘導体、水溶性多糖
類及び水溶性澱粉誘導体から成る群から選ばれる少なく
とも一種の化合物とを必須成分としたことを特徴とする
非開削工法用流動性組成物。
【請求項２】非イオン性水溶性セルロースエーテル
と、水溶性アクリル誘導体、水溶性多糖類及び水溶性澱
粉誘導体から成る化合物の群から選ばれる少なくとも一
種の化合物との割合が９９：１から２０：８０であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の非開削工法用流動性組
成物。