JPH09279141A - 土木用材料およびこれを用いた施工方法 - Google Patents
土木用材料およびこれを用いた施工方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＷ工法で使用するセメント−水ガラス系薬
液を改良して、瞬結性に優れた土木用材料およびこれを
用いた施工方法を提供する。 【解決手段】 セメント類、ベントナイトおよびこれら
に分散剤を配合した水性スラリーをＡ液とし、水ガラス
溶液をＢ液とする土木用材料において、Ａ液はセメント
量が 220〜420Kg/m3、ベントナイト量が50〜140Kg/m3で
あって、Ｂ液はモル比SiO2/Na2O が 3.4以上でSiO2濃度
が20重量％以下の珪酸ソーダ希釈液を用い、かつＢ液／
Ａ液の容量比が 0.2〜0.3 の範囲で混合させると反応硬
化する土木用材料。また施工方法は、この土木用材料を
1.5 ショットまたは2 ショットで瞬時に混合できる薬液
注入機に導入して、圧力注入する方法。
液を改良して、瞬結性に優れた土木用材料およびこれを
用いた施工方法を提供する。 【解決手段】 セメント類、ベントナイトおよびこれら
に分散剤を配合した水性スラリーをＡ液とし、水ガラス
溶液をＢ液とする土木用材料において、Ａ液はセメント
量が 220〜420Kg/m3、ベントナイト量が50〜140Kg/m3で
あって、Ｂ液はモル比SiO2/Na2O が 3.4以上でSiO2濃度
が20重量％以下の珪酸ソーダ希釈液を用い、かつＢ液／
Ａ液の容量比が 0.2〜0.3 の範囲で混合させると反応硬
化する土木用材料。また施工方法は、この土木用材料を
1.5 ショットまたは2 ショットで瞬時に混合できる薬液
注入機に導入して、圧力注入する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セメント−水ガラ
ス系の改良された懸濁型土木用材料およびこれを用いた
施工方法に関するものである。更に詳しくは、トンネル
堀削工事等において、湧水や漏水する場所の止水や土壌
安定化、地山のゆるみや地盤沈下等を防止するためおこ
なわれている即時裏込め注入等に使用する土木用材料お
よびその施工方法に関するものである。
ス系の改良された懸濁型土木用材料およびこれを用いた
施工方法に関するものである。更に詳しくは、トンネル
堀削工事等において、湧水や漏水する場所の止水や土壌
安定化、地山のゆるみや地盤沈下等を防止するためおこ
なわれている即時裏込め注入等に使用する土木用材料お
よびその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、都市部や臨海地域等のトンネル掘
削工事等においてシールド工法による工事が主に採用さ
れており、シールド堀削と同時に裏込め注入が可能な土
木用材料の開発が要望され、事実、いろいろな材料が使
用されている。裏込め注入の主な目的は、シールド堀進
に伴いシールド機械とセグメントの間に発生する空隙が
長時間放置されたままにおかれると必然的に地山が崩壊
し地盤沈下が生じたり、地下水がセグメント内に漏水す
ることを防止するためにおこなわれる。
削工事等においてシールド工法による工事が主に採用さ
れており、シールド堀削と同時に裏込め注入が可能な土
木用材料の開発が要望され、事実、いろいろな材料が使
用されている。裏込め注入の主な目的は、シールド堀進
に伴いシールド機械とセグメントの間に発生する空隙が
長時間放置されたままにおかれると必然的に地山が崩壊
し地盤沈下が生じたり、地下水がセグメント内に漏水す
ることを防止するためにおこなわれる。
【０００３】更に、トンネル堀削工事で要求される裏込
め材は施行性や充填性に優れ、充填されたものが早期に
地山の強度と同等以上になることが要求される。
め材は施行性や充填性に優れ、充填されたものが早期に
地山の強度と同等以上になることが要求される。
【０００４】従来、セメント−水ガラス系のグラウト材
はＬＷ工法と称して、軟弱地盤の安定化に用いられ、あ
るいはこれを主材とする裏込め材もまた周知である。ま
た、微粉スラグに消石灰を配合したもの（特開昭53−61
2 号公報) 、ポルトランドセメントに石膏およびスラグ
粉末を配合したもの（特開昭55−108487号公報、特開昭
55−102677号公報、特開昭51−141459号公報）、あるい
はスラグ粉末と石灰およびベントナイトのスラリーと水
ガラス溶液より硬化させるグラウト材や裏込め材が知ら
れている。更に、セメントとアルミナ化合物との混合物
の裏込め材（特開昭62−111100号公報）も知られてい
る。
はＬＷ工法と称して、軟弱地盤の安定化に用いられ、あ
るいはこれを主材とする裏込め材もまた周知である。ま
た、微粉スラグに消石灰を配合したもの（特開昭53−61
2 号公報) 、ポルトランドセメントに石膏およびスラグ
粉末を配合したもの（特開昭55−108487号公報、特開昭
55−102677号公報、特開昭51−141459号公報）、あるい
はスラグ粉末と石灰およびベントナイトのスラリーと水
ガラス溶液より硬化させるグラウト材や裏込め材が知ら
れている。更に、セメントとアルミナ化合物との混合物
の裏込め材（特開昭62−111100号公報）も知られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のＬＷ工法は通
常、Ａ液としてセメントスラリーまたはセメントとベン
トナイト混合スラリーを、Ｂ液として水ガラス溶液を使
用し、これら両液を等容量ずつ混合注入する方法が採ら
れている。しかし、ＬＷ工法は一般に地盤内に注入する
が、ゲルタイムを３０秒以下に短縮することが難しいた
め、シールド工法の即時裏込め注入等に使用する土木用
材料としては適当でない。
常、Ａ液としてセメントスラリーまたはセメントとベン
トナイト混合スラリーを、Ｂ液として水ガラス溶液を使
用し、これら両液を等容量ずつ混合注入する方法が採ら
れている。しかし、ＬＷ工法は一般に地盤内に注入する
が、ゲルタイムを３０秒以下に短縮することが難しいた
め、シールド工法の即時裏込め注入等に使用する土木用
材料としては適当でない。
【０００６】一方、Ａ液：Ｂ液の容量比を１：０．２以
下とする提案（特公昭62−24474 号公報) もあるが、Ａ
液に含まれる水の量の割合が多いため、使用に際してＡ
液スラリーのブリージングを防止するためにベントナイ
ト等を多量に使用する必要があり、これが結果的に注入
材料の硬化能力を低下させる問題がある。
下とする提案（特公昭62−24474 号公報) もあるが、Ａ
液に含まれる水の量の割合が多いため、使用に際してＡ
液スラリーのブリージングを防止するためにベントナイ
ト等を多量に使用する必要があり、これが結果的に注入
材料の硬化能力を低下させる問題がある。
【０００７】このように、セメント−水ガラス系薬液材
料はトンネル工事等種々の土木工事現場に追随できるよ
うに薬液の種類や配合方法、配合量などに多くの工夫が
なされてきた。これは、特に土木業界では薬液を多量に
用いる必要上、安価な材料であることが現実問題として
重要であり、セメント−水ガラス系が好んで用いられた
一つの大きな理由である。
料はトンネル工事等種々の土木工事現場に追随できるよ
うに薬液の種類や配合方法、配合量などに多くの工夫が
なされてきた。これは、特に土木業界では薬液を多量に
用いる必要上、安価な材料であることが現実問題として
重要であり、セメント−水ガラス系が好んで用いられた
一つの大きな理由である。
【０００８】しかし、セメント−水ガラス系の薬剤で
は、その素材や用い方が一見わずかな相違であっても機
能が変化するため、施行を求められる現場で適用できる
条件を満たせば、これを高く評価される場合が多い。
は、その素材や用い方が一見わずかな相違であっても機
能が変化するため、施行を求められる現場で適用できる
条件を満たせば、これを高く評価される場合が多い。
【０００９】本発明者等の数多くの実験によれば、従来
のＬＷ工法で用いるセメント−水ガラス系薬液におい
て、即時注入可能なゲルタイムを２０秒以下に短縮でき
る瞬結性の高いものは得難く、また得られたとしても現
実に使用するには無理な条件が必要となるなど、極めて
困難であることが判った。
のＬＷ工法で用いるセメント−水ガラス系薬液におい
て、即時注入可能なゲルタイムを２０秒以下に短縮でき
る瞬結性の高いものは得難く、また得られたとしても現
実に使用するには無理な条件が必要となるなど、極めて
困難であることが判った。
【００１０】このような諸問題に鑑み、本発明者らはセ
メント−水ガラス系薬液を主組成とする土木用材料が助
剤の種類や量、配合方法などの異なる条件下で諸機能が
如何なる変化をするかについて、長年にわたり鋭意研究
を重ねてきた。この結果、ブリージング防止剤の使用量
を可及的に抑制した高濃度セメントスラリーのＡ液と、
高モル比水ガラスを希釈したＢ液とを所定の容量比で構
成すると、作業性もよく、瞬結性で実用上要求される強
度を満足できることを知見して本発明を完成した。すな
わち、本発明は通常ＬＷ工法と称されるセメント−水ガ
ラス系薬液を改良した瞬結性のある土木用材料およびこ
れを用いた施行方法を提供することを目的とする。
メント−水ガラス系薬液を主組成とする土木用材料が助
剤の種類や量、配合方法などの異なる条件下で諸機能が
如何なる変化をするかについて、長年にわたり鋭意研究
を重ねてきた。この結果、ブリージング防止剤の使用量
を可及的に抑制した高濃度セメントスラリーのＡ液と、
高モル比水ガラスを希釈したＢ液とを所定の容量比で構
成すると、作業性もよく、瞬結性で実用上要求される強
度を満足できることを知見して本発明を完成した。すな
わち、本発明は通常ＬＷ工法と称されるセメント−水ガ
ラス系薬液を改良した瞬結性のある土木用材料およびこ
れを用いた施行方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による土木用材料は、セメント類、ベントナイ
トおよびこれらに分散剤を配合した水性スラリーをＡ液
とし、水ガラス水溶液をＢ液とする土木用材料におい
て、Ａ液はセメント量が２２０〜４２０kg／m3、ベント
ナイト量が５０〜１４０kg／m3であって、Ｂ液はモル比
ＳｉＯ2 ／Ｎａ2Ｏが３．４以上でＳｉＯ2 濃度が２０
重量％以下の珪酸ソーダ希釈液を用い、かつＢ液／Ａ液
の容量比が０．２〜０．３の範囲で混合させると反応硬
化することを構成上の特徴とする。
の本発明による土木用材料は、セメント類、ベントナイ
トおよびこれらに分散剤を配合した水性スラリーをＡ液
とし、水ガラス水溶液をＢ液とする土木用材料におい
て、Ａ液はセメント量が２２０〜４２０kg／m3、ベント
ナイト量が５０〜１４０kg／m3であって、Ｂ液はモル比
ＳｉＯ2 ／Ｎａ2Ｏが３．４以上でＳｉＯ2 濃度が２０
重量％以下の珪酸ソーダ希釈液を用い、かつＢ液／Ａ液
の容量比が０．２〜０．３の範囲で混合させると反応硬
化することを構成上の特徴とする。
【００１２】また、本発明によるこの土木材料を用いた
施工方法は、湧水や漏水する場所の止水、土壌安定化ま
たは即時裏込め材として、Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液
／Ａ液）０．２〜０．３の割合となるように１．５ショ
ットまたは２ショットで瞬時に混合できる薬液注入機に
導入して、圧力注入することを構成上の特徴とする。
施工方法は、湧水や漏水する場所の止水、土壌安定化ま
たは即時裏込め材として、Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液
／Ａ液）０．２〜０．３の割合となるように１．５ショ
ットまたは２ショットで瞬時に混合できる薬液注入機に
導入して、圧力注入することを構成上の特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る土木用材料におい
て、Ａ液の構成材料であるセメントとしては、例えばポ
ルトランドセメント、高炉セメント、早強セメントなど
が使用できるが、特に３ＣａＯ・ＳｉＯ2 含有量の多い
早強セメントが好ましい。早強セメントは立ち上がり強
度が優れるため、シールド工法において地山のゆるみや
地盤沈下等を防止する効果に優れているからである。
て、Ａ液の構成材料であるセメントとしては、例えばポ
ルトランドセメント、高炉セメント、早強セメントなど
が使用できるが、特に３ＣａＯ・ＳｉＯ2 含有量の多い
早強セメントが好ましい。早強セメントは立ち上がり強
度が優れるため、シールド工法において地山のゆるみや
地盤沈下等を防止する効果に優れているからである。
【００１４】Ａ液を単にセメントスラリー系にした場
合、セメント粒子と水とが分離するいわゆるブリージン
グを生じて、均質で強固な土木材料として機能しないば
かりでなく、施工現場での貯蔵や輸送、注入に重大な支
障を生じる。従って、後述する分散剤と共にブリージン
グ防止剤を不可欠な材料として使用することが重要であ
る。
合、セメント粒子と水とが分離するいわゆるブリージン
グを生じて、均質で強固な土木材料として機能しないば
かりでなく、施工現場での貯蔵や輸送、注入に重大な支
障を生じる。従って、後述する分散剤と共にブリージン
グ防止剤を不可欠な材料として使用することが重要であ
る。
【００１５】本発明ではベントナイトをＡ液のブリージ
ング防止材として使用するものであるが、そのブリージ
ング防止効果はベンナイトの膨潤度に依拠し、その値が
大きいほどブリージング防止作用に優れている。しかし
ながら、ベンナイトはブリージング防止材としての効果
とはうらはらに、セメントとの混合スラリー系ではセメ
ントから遊離したＣａ2+とベントナイトのＮａ+ とがカ
チオン交換するため、セメントの硬化能力を低下させる
欠点がある。
ング防止材として使用するものであるが、そのブリージ
ング防止効果はベンナイトの膨潤度に依拠し、その値が
大きいほどブリージング防止作用に優れている。しかし
ながら、ベンナイトはブリージング防止材としての効果
とはうらはらに、セメントとの混合スラリー系ではセメ
ントから遊離したＣａ2+とベントナイトのＮａ+ とがカ
チオン交換するため、セメントの硬化能力を低下させる
欠点がある。
【００１６】このように、ベントナイトはブリージング
防止作用と材料の強度劣化作用と相矛盾する機能を有す
ることから、その使用は可能な限り必要最小限に留める
ことが好ましい。したがって、Ａ液におけるベントナイ
トの使用に当たっては、その選択や使用量の設計が難し
くかつ重要な要因となる。
防止作用と材料の強度劣化作用と相矛盾する機能を有す
ることから、その使用は可能な限り必要最小限に留める
ことが好ましい。したがって、Ａ液におけるベントナイ
トの使用に当たっては、その選択や使用量の設計が難し
くかつ重要な要因となる。
【００１７】このようなことから、本発明における土木
材料においてはＡ液中のセメント量を２２０〜４２０kg
／m3の濃度範囲に調整し、セメントスラリー濃度を高く
設定している点が特徴の一つであり、好ましくは２４０
〜４００kg／m3の濃度に調整する。４２０kg／m3以上の
スラリー濃度になると、流動性が低下してポンプ輸送が
困難となり、実用的でなくなるためである。
材料においてはＡ液中のセメント量を２２０〜４２０kg
／m3の濃度範囲に調整し、セメントスラリー濃度を高く
設定している点が特徴の一つであり、好ましくは２４０
〜４００kg／m3の濃度に調整する。４２０kg／m3以上の
スラリー濃度になると、流動性が低下してポンプ輸送が
困難となり、実用的でなくなるためである。
【００１８】Ａ液における他の特徴として、ベントナイ
トの使用量を５０〜１４０kg／m3の濃度範囲に調整して
いる点であり、好ましくは６０〜１２０kg／m3の濃度範
囲に設定される。この場合、ベントナイトは膨潤度が５
ml／g 以上のものが特に好ましい。ここで膨潤度とはベ
ントナイト１g が水を吸収してゼリー状に膨潤した時の
容積である。セメントとベントナイトの微粒子を水に懸
濁させて、安定性の良いスラリーを調製するには、粒子
間の反応抑制と再凝集を防ぐために分散剤を必要とす
る。
トの使用量を５０〜１４０kg／m3の濃度範囲に調整して
いる点であり、好ましくは６０〜１２０kg／m3の濃度範
囲に設定される。この場合、ベントナイトは膨潤度が５
ml／g 以上のものが特に好ましい。ここで膨潤度とはベ
ントナイト１g が水を吸収してゼリー状に膨潤した時の
容積である。セメントとベントナイトの微粒子を水に懸
濁させて、安定性の良いスラリーを調製するには、粒子
間の反応抑制と再凝集を防ぐために分散剤を必要とす
る。
【００１９】分散剤としては、クエン酸、酒石酸、グル
コン酸等のオキシカルボン酸アルカリが機能上および環
境上の点から好ましいが、特に限定的なものではない。
分散剤の使用量はセメントおよびベントナイトの種類や
配合割合あるいは分散剤の物性等によって変化するが、
多くの場合１〜８kg／m3、好ましくは２〜５kg／m3の範
囲で添加される。
コン酸等のオキシカルボン酸アルカリが機能上および環
境上の点から好ましいが、特に限定的なものではない。
分散剤の使用量はセメントおよびベントナイトの種類や
配合割合あるいは分散剤の物性等によって変化するが、
多くの場合１〜８kg／m3、好ましくは２〜５kg／m3の範
囲で添加される。
【００２０】このようにして、安定性の良いスラリーを
調製することができ、フロー値が１０秒以下で、１日経
過後のブリージング値が１０％以下の安定なスラリーが
調製される。
調製することができ、フロー値が１０秒以下で、１日経
過後のブリージング値が１０％以下の安定なスラリーが
調製される。
【００２１】他方、Ｂ液としては、水ガラスを上記した
ようにモル比ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏが３．４以上、好まし
くは３．５〜４．２の高モル比水ガラスであって、Ｓｉ
Ｏ2濃度が２０重量％以下と希釈されたものに調製して
使用することが特徴である。なお、４以上の高モル比に
する場合には、必要に応じてシリカゲルを水ガラスに溶
解することにより調製することができる。
ようにモル比ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏが３．４以上、好まし
くは３．５〜４．２の高モル比水ガラスであって、Ｓｉ
Ｏ2濃度が２０重量％以下と希釈されたものに調製して
使用することが特徴である。なお、４以上の高モル比に
する場合には、必要に応じてシリカゲルを水ガラスに溶
解することにより調製することができる。
【００２２】また、Ｂ液には必要に応じてベントナイ
ト、フライアッシュ、シリカフラワー、粘土類などの粒
子を添加することができる。その理由はＢ液は比較的濃
度の低い水ガラスとして用いられるため、これらの粒子
を分散させることが可能であり、裏込め材として使用す
る場合に更に強度向上を図ることができる。
ト、フライアッシュ、シリカフラワー、粘土類などの粒
子を添加することができる。その理由はＢ液は比較的濃
度の低い水ガラスとして用いられるため、これらの粒子
を分散させることが可能であり、裏込め材として使用す
る場合に更に強度向上を図ることができる。
【００２３】本発明に係る土木用材料はＡ液とＢ液とを
容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．２〜０．３の範囲で混合す
ることも特徴の一つである。通常のＬＷ工法におけるセ
メント−水ガラス系においてはＡ液とＢ液の容量比は１
前後の等量近くに設定されるが、本発明ではＡ液に対す
るＢ液の容量が０．２〜０．３と非常に小さい限られた
容量比で混合することが重要である。この理由は、この
範囲外での混合比では反応硬化物が土木用材料として、
本発明が目的とする施工性、耐グリージング性、瞬間的
硬化性、強度などを満足できる高機能性のものは得るこ
とができないためである。
容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．２〜０．３の範囲で混合す
ることも特徴の一つである。通常のＬＷ工法におけるセ
メント−水ガラス系においてはＡ液とＢ液の容量比は１
前後の等量近くに設定されるが、本発明ではＡ液に対す
るＢ液の容量が０．２〜０．３と非常に小さい限られた
容量比で混合することが重要である。この理由は、この
範囲外での混合比では反応硬化物が土木用材料として、
本発明が目的とする施工性、耐グリージング性、瞬間的
硬化性、強度などを満足できる高機能性のものは得るこ
とができないためである。
【００２４】本発明に係る土木用材料を用いた施工方法
は、例えばトンネル掘削工事等において湧水や漏水する
場所の止水、土壌安定化または即時裏込め材として用い
る場合、セメントスラリー系のＡ液と水ガラス系のＢ液
とを容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．２〜０．３の割合とな
るように１．５ショットまたは２ショットで瞬時に混合
できる薬液注入機に導入して、圧力注入することにより
行われる。圧力としては０．５〜１０kg／cm2 好ましく
は１〜５kg／cm2 の範囲である。
は、例えばトンネル掘削工事等において湧水や漏水する
場所の止水、土壌安定化または即時裏込め材として用い
る場合、セメントスラリー系のＡ液と水ガラス系のＢ液
とを容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．２〜０．３の割合とな
るように１．５ショットまたは２ショットで瞬時に混合
できる薬液注入機に導入して、圧力注入することにより
行われる。圧力としては０．５〜１０kg／cm2 好ましく
は１〜５kg／cm2 の範囲である。
【００２５】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明を具
体的に説明する。なお、以下の実施例における試験およ
び測定方法は下記の方法を適用した。 (1) ゲルタイム Ａ液とＢ液との混合物が流動性を失うまでの時間をい
い、Ａ液とＢ液を混合して、この土木用材料を入れたビ
ーカーを９０度傾けても流下しなくなる時点までの時間
を測定した。 (2) 圧縮強度 土木用材料（Ａ液とＢ液との混合物）を５０mmφ×１０
０mmＬの円筒型枠に入れてゲル化後脱型し、供試体を１
日間湿気養生した後、水中に浸漬し、所定時間経過後に
取り出して圧縮強度試験機を用いて一軸圧縮強度を測定
した。 (3) ブリージング Ａ液を調製し、１０００mlのメスシリンダーに入れて所
定時間放置後の上澄み液量を測定し、全容量との百分率
で示した。 (4) フロー値 Ａ液を調製し、プレパックドコンクリートの注入モルタ
ルの流動性試験方法により、Ｐロートによる流下時間を
測定した。（水による測定値は８．５秒）。
体的に説明する。なお、以下の実施例における試験およ
び測定方法は下記の方法を適用した。 (1) ゲルタイム Ａ液とＢ液との混合物が流動性を失うまでの時間をい
い、Ａ液とＢ液を混合して、この土木用材料を入れたビ
ーカーを９０度傾けても流下しなくなる時点までの時間
を測定した。 (2) 圧縮強度 土木用材料（Ａ液とＢ液との混合物）を５０mmφ×１０
０mmＬの円筒型枠に入れてゲル化後脱型し、供試体を１
日間湿気養生した後、水中に浸漬し、所定時間経過後に
取り出して圧縮強度試験機を用いて一軸圧縮強度を測定
した。 (3) ブリージング Ａ液を調製し、１０００mlのメスシリンダーに入れて所
定時間放置後の上澄み液量を測定し、全容量との百分率
で示した。 (4) フロー値 Ａ液を調製し、プレパックドコンクリートの注入モルタ
ルの流動性試験方法により、Ｐロートによる流下時間を
測定した。（水による測定値は８．５秒）。
【００２６】また、試験に使用した各材料は下記の通り
である。 セメントａ；早強セメント セメントｂ；ポルトランドセメント 助材ａ；膨潤度８ml／g のベントナイト 助材ｂ；膨潤度５ml／g のベントナイト 助材ｃ；膨潤度３ml／g のベントナイト 助材ｄ；木節粘土 助材ｅ；フライアッシュ 助材ｆ；シリカフラワー 分散剤ａ；グルコン酸ソーダ 分散剤ｂ；リグニンスルフォン酸ソーダ
である。 セメントａ；早強セメント セメントｂ；ポルトランドセメント 助材ａ；膨潤度８ml／g のベントナイト 助材ｂ；膨潤度５ml／g のベントナイト 助材ｃ；膨潤度３ml／g のベントナイト 助材ｄ；木節粘土 助材ｅ；フライアッシュ 助材ｆ；シリカフラワー 分散剤ａ；グルコン酸ソーダ 分散剤ｂ；リグニンスルフォン酸ソーダ
【００２７】実施例１〜１５ これらのセメント、助剤および分散剤を用いてＡ液を調
製した。なお、分散剤の使用量はセメントの１％とし
た。またＢ液にはＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏのモル比が３．４
で、ＳｉＯ2 濃度が２７％の珪酸ソーダを使用した。調
製したＡ液およびＢ液、その配合比を表１に示した。
製した。なお、分散剤の使用量はセメントの１％とし
た。またＢ液にはＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏのモル比が３．４
で、ＳｉＯ2 濃度が２７％の珪酸ソーダを使用した。調
製したＡ液およびＢ液、その配合比を表１に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】表２にＡ液のフロー値およびブリージング
の特性、またＡ液とＢ液を混合して反応硬化させた際の
ゲルタイムおよび圧縮強度を示した。表２の結果から、
本発明に係る土木用材料は３時間後のブリージングが３
％以下、１日経過後であってもブリージングが８％以下
であり、Ａ液の送液に支障をきたすことはない。また、
硬化反応のゲルタイムも１５秒以下と瞬結性が高く、圧
縮強度も高いものであることが分かる。
の特性、またＡ液とＢ液を混合して反応硬化させた際の
ゲルタイムおよび圧縮強度を示した。表２の結果から、
本発明に係る土木用材料は３時間後のブリージングが３
％以下、１日経過後であってもブリージングが８％以下
であり、Ａ液の送液に支障をきたすことはない。また、
硬化反応のゲルタイムも１５秒以下と瞬結性が高く、圧
縮強度も高いものであることが分かる。
【００３０】
【表２】
【００３１】実施例１６〜２０ Ｂ液にも助剤を添加した以外は実施例１〜１５と同様に
してＡ液およびＢ液を調製した。なお、Ａ液の調製には
セメントａ、助材ａ、分散剤ａを用いた。調製したＡ液
およびＢ液の配合比を表３に示した。また、Ａ液のフロ
ー値、ブリージング特性と、Ａ液とＢ液を混合して反応
硬化させた時のゲルタイムおよび圧縮強度を測定して、
その結果を表４に示した。
してＡ液およびＢ液を調製した。なお、Ａ液の調製には
セメントａ、助材ａ、分散剤ａを用いた。調製したＡ液
およびＢ液の配合比を表３に示した。また、Ａ液のフロ
ー値、ブリージング特性と、Ａ液とＢ液を混合して反応
硬化させた時のゲルタイムおよび圧縮強度を測定して、
その結果を表４に示した。
【００３２】
【表３】 表注：トータル容量＝１０８０リットル Ａ液：Ｂ液＝１：０. ２５
【００３３】
【表４】
【００３４】表４の試験結果から分かるように配合比が
１：０．２５の場合、フロー値、ブリージング、ゲルタ
イム、圧縮強度とも良好であった（実施例７）が、Ａ液
に添加している助材の一部をＢ液側に添加したり（実施
例１６、１７）、助材をＢ液側に添加することにより
（実施例１８〜２０）、圧縮強度が高くなることが分か
る。
１：０．２５の場合、フロー値、ブリージング、ゲルタ
イム、圧縮強度とも良好であった（実施例７）が、Ａ液
に添加している助材の一部をＢ液側に添加したり（実施
例１６、１７）、助材をＢ液側に添加することにより
（実施例１８〜２０）、圧縮強度が高くなることが分か
る。
【００３５】実施例２１〜２５、比較例１〜２ 珪酸ソーダのモル比を変えてゲルタイムへの影響を測定
した。珪酸ソーダは、ＳｉＯ2 濃度を２４％とし、それ
ぞれのモル比になるようにＮａ2 Ｏ量を調整した。な
お、Ａ液の調製にはセメントａ、助剤ａ、分散剤ａを用
いた。調製したＡ液およびＢ液の配合比を表５に、また
Ａ液のフロー値、ブリージング特性と、Ａ液とＢ液を混
合して反応硬化させた時のゲルタイムを測定して、その
結果を表６に示した。
した。珪酸ソーダは、ＳｉＯ2 濃度を２４％とし、それ
ぞれのモル比になるようにＮａ2 Ｏ量を調整した。な
お、Ａ液の調製にはセメントａ、助剤ａ、分散剤ａを用
いた。調製したＡ液およびＢ液の配合比を表５に、また
Ａ液のフロー値、ブリージング特性と、Ａ液とＢ液を混
合して反応硬化させた時のゲルタイムを測定して、その
結果を表６に示した。
【００３６】
【表５】 表注：トータル容量＝１０８０リットル Ａ液：Ｂ液＝１：０．３
【００３７】
【表６】
【００３８】表５、表６の結果から珪酸ソーダのモル比
が３．１以下の比較例１、２ではゲルタイムが３０秒以
上となり、瞬結性に欠けるため本発明の目的の材料とし
て適合しないものであった。なお、珪酸ソーダのモル比
が３．４以上の場合はゲルタイムが１５秒以下となり、
瞬結性に優れることが分かる。
が３．１以下の比較例１、２ではゲルタイムが３０秒以
上となり、瞬結性に欠けるため本発明の目的の材料とし
て適合しないものであった。なお、珪酸ソーダのモル比
が３．４以上の場合はゲルタイムが１５秒以下となり、
瞬結性に優れることが分かる。
【００３９】比較例３〜６ Ａ液：Ｂ液の容量比がフロー値、ブリージング、ゲルタ
イムに及ぼす影響を検討するために、表７に示した配合
により、Ａ液の特性（フロー値、ブリージング率）とゲ
ルタイムを測定して、その結果を表８に示した。
イムに及ぼす影響を検討するために、表７に示した配合
により、Ａ液の特性（フロー値、ブリージング率）とゲ
ルタイムを測定して、その結果を表８に示した。
【００４０】
【表７】 表注：比較例３および５はセメントａ、助材ａ、分散剤ａを使用し、比較例４ および６はセメントｂ、助材ｃ、分散剤ｂを使用した。なお、水ガラスはＪ珪酸 ソーダ３号（モル比；３．１５）の８０vol ％（ＳｉＯ2 濃度；２４％）を使用 し、分散剤の使用量はセメントの１％とした。
【００４１】
【表８】
【００４２】表７、表８の試験結果から分かるように配
合比が１：０．１以下の場合はＡ液の水の量が多すぎる
ため、ブリージングが大きすぎてＡ液の送液に支障をき
たすため実用的でなく、一方、配合比が１：１の場合は
Ａ液の水の量が少なすぎるため流動性が低下してＡ液の
送液が困難である。
合比が１：０．１以下の場合はＡ液の水の量が多すぎる
ため、ブリージングが大きすぎてＡ液の送液に支障をき
たすため実用的でなく、一方、配合比が１：１の場合は
Ａ液の水の量が少なすぎるため流動性が低下してＡ液の
送液が困難である。
【００４３】実施例２６ さらに、本発明の土木用材料を使用して現場試験した施
工例を示す。都内の軟弱なシルト層の下をシールド工法
によって下水管を敷設する工事で、実施例７の配合によ
りＡ液８６４リットルを調製し、一方Ｂ液にはＳｉＯ2
濃度が２４％でモル比ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏが３．４の珪
酸ソーダ８０リットルを水で希釈して２１６リットルに
調製したものを使用した。Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液
／Ａ液）が０．２５の割合となるように、Ａ液は４０リ
トッル／分、Ｂ液は１０リットル／分の吐出量となるよ
うに調整しながら、別々の注入ポンプで送り、１．５シ
ョットで瞬時に混合できる薬液注入機（Ａ液とＢ液を合
流させ、かつミキシング効果を有する）に導入して地盤
内に圧力注入した。注入圧力は１〜２kg／cm2 で２０分
間で所定量の注入が完了し、注入後調査したところ、地
盤とセグメントの空隙部は本発明の土木用材料がしっか
りと充填されていて試験は成功裏に終わることができ
た。
工例を示す。都内の軟弱なシルト層の下をシールド工法
によって下水管を敷設する工事で、実施例７の配合によ
りＡ液８６４リットルを調製し、一方Ｂ液にはＳｉＯ2
濃度が２４％でモル比ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏが３．４の珪
酸ソーダ８０リットルを水で希釈して２１６リットルに
調製したものを使用した。Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液
／Ａ液）が０．２５の割合となるように、Ａ液は４０リ
トッル／分、Ｂ液は１０リットル／分の吐出量となるよ
うに調整しながら、別々の注入ポンプで送り、１．５シ
ョットで瞬時に混合できる薬液注入機（Ａ液とＢ液を合
流させ、かつミキシング効果を有する）に導入して地盤
内に圧力注入した。注入圧力は１〜２kg／cm2 で２０分
間で所定量の注入が完了し、注入後調査したところ、地
盤とセグメントの空隙部は本発明の土木用材料がしっか
りと充填されていて試験は成功裏に終わることができ
た。
【００４４】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の土木用材料およ
びこの土木用材料を用いた施工方法によれば、Ａ液はフ
ロー値が１０秒以下で、１日後のブリージング値が１０
％以下のスラリー安定性を有し、ベントナイトは膨潤度
が５ml／g 以上であり、Ａ液とＢ液との反応硬化におい
て、ゲルタイムが２０秒以下であって、１日後の圧縮強
度が少なくとも８kg／cm2 の即時硬化能を有し、トンネ
ル掘削工事等において瞬時に混合できる薬液注入機に導
入して、圧力注入することにより湧水や漏水する場所の
止水、土壌安定化または即時裏込め材として極めて有用
である。
びこの土木用材料を用いた施工方法によれば、Ａ液はフ
ロー値が１０秒以下で、１日後のブリージング値が１０
％以下のスラリー安定性を有し、ベントナイトは膨潤度
が５ml／g 以上であり、Ａ液とＢ液との反応硬化におい
て、ゲルタイムが２０秒以下であって、１日後の圧縮強
度が少なくとも８kg／cm2 の即時硬化能を有し、トンネ
ル掘削工事等において瞬時に混合できる薬液注入機に導
入して、圧力注入することにより湧水や漏水する場所の
止水、土壌安定化または即時裏込め材として極めて有用
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年５月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】更に、トンネル堀削工事で要求される裏込
め材は施工性や充填性に優れ、充填されたものが早期に
地山の強度と同等以上になることが要求される。
め材は施工性や充填性に優れ、充填されたものが早期に
地山の強度と同等以上になることが要求される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】しかし、セメント−水ガラス系の薬剤で
は、その素材や用い方が一見わずかな相違であっても機
能が変化するため、施工を求められる現場で適用できる
条件を満たせば、これを高く評価される場合が多い。
は、その素材や用い方が一見わずかな相違であっても機
能が変化するため、施工を求められる現場で適用できる
条件を満たせば、これを高く評価される場合が多い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】このような諸問題に鑑み、本発明者らはセ
メント−水ガラス系薬液を主組成とする土木用材料が助
剤の種類や量、配合方法などの異なる条件下で諸機能が
如何なる変化をするかについて、長年にわたり鋭意研究
を重ねてきた。この結果、ブリージング防止剤の使用量
を可及的に抑制した高濃度セメントスラリーのＡ液と、
高モル比水ガラスを希釈したＢ液とを所定の容量比で構
成すると、作業性もよく、瞬結性で実用上要求される強
度を満足できることを知見して本発明を完成した。すな
わち、本発明は通常ＬＷ工法と称されるセメント−水ガ
ラス系薬液を改良した瞬結性のある土木用材料およびこ
れを用いた施工方法を提供することを目的とする。
メント−水ガラス系薬液を主組成とする土木用材料が助
剤の種類や量、配合方法などの異なる条件下で諸機能が
如何なる変化をするかについて、長年にわたり鋭意研究
を重ねてきた。この結果、ブリージング防止剤の使用量
を可及的に抑制した高濃度セメントスラリーのＡ液と、
高モル比水ガラスを希釈したＢ液とを所定の容量比で構
成すると、作業性もよく、瞬結性で実用上要求される強
度を満足できることを知見して本発明を完成した。すな
わち、本発明は通常ＬＷ工法と称されるセメント−水ガ
ラス系薬液を改良した瞬結性のある土木用材料およびこ
れを用いた施工方法を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】本発明ではベントナイトをＡ液のブリージ
ング防止材として使用するものであるが、そのブリージ
ング防止効果はベントナイトの膨潤度に依拠し、その値
が大きいほどブリージング防止作用に優れている。しか
しながら、ベントナイトはブリージング防止材としての
効果とはうらはらに、セメントとの混合スラリー系では
セメントから遊離したＣａ２＋とベントナイトのＮａ＋
とがカチオン交換するため、セメントの硬化能力を低下
させる欠点がある。
ング防止材として使用するものであるが、そのブリージ
ング防止効果はベントナイトの膨潤度に依拠し、その値
が大きいほどブリージング防止作用に優れている。しか
しながら、ベントナイトはブリージング防止材としての
効果とはうらはらに、セメントとの混合スラリー系では
セメントから遊離したＣａ２＋とベントナイトのＮａ＋
とがカチオン交換するため、セメントの硬化能力を低下
させる欠点がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】本発明に係る土木用材料はＡ液とＢ液とを
容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．２〜０．３の範囲で混合す
ることも特徴の一つである。通常のＬＷ工法におけるセ
メント−水ガラス系においてはＡ液とＢ液の容量比は１
前後の等量近くに設定されるが、本発明ではＡ液に対す
るＢ液の容量が０．２〜０．３と非常に小さい限られた
容量比で混合することが重要である。この理由は、この
範囲外での混合比では反応硬化物が土木用材料として、
本発明が目的とする施工性、耐ブリージング性、瞬間的
硬化性、強度などを満足できる高機能性のものは得るこ
とができないためである。
容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．２〜０．３の範囲で混合す
ることも特徴の一つである。通常のＬＷ工法におけるセ
メント−水ガラス系においてはＡ液とＢ液の容量比は１
前後の等量近くに設定されるが、本発明ではＡ液に対す
るＢ液の容量が０．２〜０．３と非常に小さい限られた
容量比で混合することが重要である。この理由は、この
範囲外での混合比では反応硬化物が土木用材料として、
本発明が目的とする施工性、耐ブリージング性、瞬間的
硬化性、強度などを満足できる高機能性のものは得るこ
とができないためである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】
【表４】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】実施例２６ さらに、本発明の土木用材料を使用して現場試験した施
工例を示す。都内の軟弱なシルト層の下をシールド工法
によって下水管を敷設する工事で、実施例７の配合によ
りＡ液８６４リットルを調製し、一方Ｂ液にはＳｉＯ２
濃度が２７％でモル比ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏが３．４の珪
酸ソーダ８０リットルを水で希釈して２１６リットルに
調製したものを使用した。Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液
／Ａ液）が０．２５の割合となるように、Ａ液は４０リ
トッル／分、Ｂ液は１０リットル／分の吐出量となるよ
うに調整しながら、別々の注入ポンプで送り、１．５シ
ョットで瞬時に混合できる薬液注入機（Ａ液とＢ液を合
流させ、かつミキシング効果を有する）に導入して地盤
内に圧力注入した。注入圧力は１〜２ｋｇ／ｃｍ２で２
０分間で所定量の注入が完了し、注入後調査したとこ
ろ、地盤とセグメントの空隙部は本発明の土木用材料が
しっかりと充填されていて試験は成功裏に終わることが
できた。
工例を示す。都内の軟弱なシルト層の下をシールド工法
によって下水管を敷設する工事で、実施例７の配合によ
りＡ液８６４リットルを調製し、一方Ｂ液にはＳｉＯ２
濃度が２７％でモル比ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏが３．４の珪
酸ソーダ８０リットルを水で希釈して２１６リットルに
調製したものを使用した。Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液
／Ａ液）が０．２５の割合となるように、Ａ液は４０リ
トッル／分、Ｂ液は１０リットル／分の吐出量となるよ
うに調整しながら、別々の注入ポンプで送り、１．５シ
ョットで瞬時に混合できる薬液注入機（Ａ液とＢ液を合
流させ、かつミキシング効果を有する）に導入して地盤
内に圧力注入した。注入圧力は１〜２ｋｇ／ｃｍ２で２
０分間で所定量の注入が完了し、注入後調査したとこ
ろ、地盤とセグメントの空隙部は本発明の土木用材料が
しっかりと充填されていて試験は成功裏に終わることが
できた。
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 Ｅ０２Ｄ 3/12 １０１ Ｅ０２Ｄ 3/12 １０１ Ｅ２１Ｄ 11/00 Ｅ２１Ｄ 11/00 Ａ // Ｃ０９Ｋ 103:00
Claims (5)
- 【請求項１】 セメント類、ベントナイトおよびこれら
に分散剤を配合した水性スラリーをＡ液とし、水ガラス
水溶液をＢ液とする土木用材料において、Ａ液はセメン
ト量が２２０〜４２０kg／m3、ベントナイト量が５０〜
１４０kg／m3であって、Ｂ液はモル比ＳｉＯ2 ／Ｎａ2
Ｏが３．４以上でＳｉＯ2 濃度が２０重量％以下の珪酸
ソーダ希釈液を用い、かつＢ液／Ａ液の容量比が０．２
〜０．３の範囲で混合させると反応硬化することを特徴
とする土木用材料。 - 【請求項２】 Ａ液は、フロー値が１０秒以下で、１日
後のブリージング値が１０％以下のスラリー安定性を有
する請求項１記載の土木用材料。 - 【請求項３】 ベントナイトは、膨潤度が５ml／g 以上
である請求項１または２記載の土木用材料。 - 【請求項４】 Ａ液とＢ液との反応硬化において、ゲル
タイムが２０秒以下であって、１日経過後の圧縮強度が
少なくとも８kg／cm2 の即時硬化能を有する請求項１、
２または３記載の土木用材料。 - 【請求項５】 湧水や漏水する場所の止水、土壌安定化
または即時裏込め材として、Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ
液／Ａ液）０．２〜０．３の割合となるように１．５シ
ョットまたは２ショットで瞬時に混合できる薬液注入機
に導入して、圧力注入することを特徴とする請求項１、
２、３または４記載の土木用材料を用いた施工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08111215A JP3143583B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 土木用材料およびこれを用いた施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08111215A JP3143583B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 土木用材料およびこれを用いた施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09279141A true JPH09279141A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3143583B2 JP3143583B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=14555451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08111215A Expired - Fee Related JP3143583B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 土木用材料およびこれを用いた施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143583B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004075746A (ja) * | 2002-08-12 | 2004-03-11 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 地中接合用２液性充填材 |
| JP2011122017A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp | 裏込め注入材 |
| JP2018044124A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 住友大阪セメント株式会社 | 注入材、注入材の充填方法 |
-
1996
- 1996-04-08 JP JP08111215A patent/JP3143583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004075746A (ja) * | 2002-08-12 | 2004-03-11 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 地中接合用２液性充填材 |
| JP2011122017A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp | 裏込め注入材 |
| JP2018044124A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 住友大阪セメント株式会社 | 注入材、注入材の充填方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3143583B2 (ja) | 2001-03-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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