JPH093453A

JPH093453A - ソイルセメント組成物

Info

Publication number: JPH093453A
Application number: JP15422095A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamakawa; 勉山川
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-07
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: JP3723606B2

Abstract

(57)【要約】【目的】水中及び気中打設用のソイルモルタルに関し
て、流動性の経時変化が少なく、ブリージングも少な
く、しかも、ポンプ圧送性に優れた材料を提供する。【構成】セメントなどの水硬性粉体物質、土砂・砂、
粘土及び水などを配合したソイルモルタルに対して、増
粘剤として非イオン性水溶性セルロースエーテル、消泡
剤、遅延剤及び／又は分散剤を添加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中に盛土等の人工地
盤の構築材料として、人工島の造成、岸壁・護岸の造成
や補修に際して使用されるソイルセメント（組成物）及
びトンネル等の地下掘削の際に発生する発生土を用い、
地下鉄のインバート材等に使用される流動性を必要とす
るソイルセメント（組成物）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海洋空間の有効利用のために人工島の建
設等が行なわれている。この人工島の地盤を早期に安定
化するために、締め切った内部に土砂を埋め立ててセメ
ント等を深層混合して地盤を改良する工法がある。この
工法では後でセメントを添加するため、均一な安定した
地盤が得られないという欠点があった。これに対して予
め、セメント、砂又は土砂、粘土等と水を混合し、水中
盛土材として水中へ投入する方法が行なわれている（な
お、この種の盛土材を一般に、ソイルセメントと呼んで
いる。）。しかし、この工法では材料に粘着力がないた
め、砂又は土砂、セメントに含まれる微粒子が施工時に
分離し水質を汚濁するという問題点があった。この問題
点解決のために、従来のソイルセメントに増粘剤である
非イオン性水溶性セルロースエーテル等を配合して混練
りした水中盛土材を水中へ投入する方法が開発された
（特公平４−７０３５０号）。また、この場合、打設時
の流動性も重量なポイントである。

【０００３】一方、都市において、上下水道、電気、ガ
ス工事等での地下掘削工事等で発生する土砂（発生土、
軟弱性土砂等）は一般に、セメント、石灰、残土処理剤
等を添加し、産業廃棄物として処理されている（特開平
１−７６４９９号）。産業廃棄物として処理する場合
は、一般に、流動性を必要としない。しかし、発生土の
有効利用として地下鉄等のインバート材等としての利用
が検討されつつあり、この場合は産業廃棄物と異なり、
流動性を必要とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの土砂−セメン
ト結合材−水等からなるソイルセメントは、程度の差は
あるが、いずれも流動性の経時変化（時間の経過と共に
流動性が低下する）があり、時間の経過によりポンプの
閉塞等のトラブルが発生する場合がある。また、打設時
に所定の流動性（セルフレベリング性）が得られないと
いうトラブルの発生も考えられる。これらの欠点を解消
した流動性の経時変化の少ないソイルセメントが要望さ
れていた。

【０００５】したがって、本発明の目的は、流動性の経
時変化が少なく、ポンプ圧送性、打設時の流動性に優れ
たソイルセメントを提供することにある。

【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、ソイルセメント組成
物であって、セメント等の水硬性粉体物質、土砂・砂、
粘土及び水等を配合したソイルセメントに対して、増粘
剤、消泡剤を添加し、さらに、遅延剤及び分散剤又は遅
延剤もしくは分散剤を添加、混練り、製造したことを特
徴とする。

【０００７】請求項２に記載された発明は、請求項１の
ソイルセメント組成物において、上記増粘剤を非イオン
性水溶性セルロースエーテルとしたことを特徴とする。

【０００８】水中打設時の濁り、セメント結合材の分離
抑制、ポンプ圧送性改善にはセメント系で増粘する混和
剤が必要であり、さらに本発明者らは各種増粘剤につい
て検討した結果、材料分離抵抗性と良好な流動性を保持
するものとして非イオン性セルロースエーテルが好まし
いという結論に至った（水溶性ポリアクリルアミドを添
加したソイルセメントは流動性の点で劣る。）。水中に
打設しない場合でも、ブリージング抑制、ポンプ圧送性
改善等の目的で非イン性セルロースエーテルを添加した
方が好ましい場合がある。

【０００９】この非イオン性セルロースエーテルとして
は、メチルセルロース（ＭＣ）等のアルキルセルロー
ス；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；及び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（Ｈ
ＥＥＣ）等のヒドロキシアルキルアルキルセルロースが
挙げられ、これらの中で、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。これらは１種又は２種以上の混合物として使用する
ことができる。また、その粘度は特に限定されないが、
１％粘度が１００〜５０，０００ｃＰであることが望ま
しい。粘度が１００ｃＰ以下では水中打設時の濁り防止
に必要な粘着力が得られない。また、５０，０００ｃＰ
以上は経済的に工業的生産が困難である。本発明で用い
る増粘剤の添加量は、練り混ぜ水に対して０．０１〜１
０％の範囲とすることが好適である。０．０１％未満で
あると必要な粘性をセメントペースト、セメントモルタ
ルに付与することができない。１０％を越えると粘性が
高すぎ、流動性に乏しく、充填されにくくなる。

【００１０】これら、非イオン性セルロースエーテルは
空気連行性がある。そこで、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（Ｃ₁₂Ｈ₂₇
Ｏ₄Ｐ）、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［ＫＭ７３
（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］等を使用する
ことができる。

【００１１】また、流動性を上げる、水セメント比を下
げ、強度を上げる等の目的で、コンクリートやモルタル
に使用されている減水剤（高性能減水剤、高性能ＡＥ減
水剤、ＡＥ減水剤等）が使用できる。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−４０００（ポゾリス
物産製）］、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）］、ポリカルボン酸塩系誘
導体［ＳＰ−８Ｎ（ポゾリス物産製）］、イソプレン系
化合物［ダイナフロー（日本合成ゴム製）］が好まし
い。

【００１２】ソイルセメントの時間の経過による流動性
の低下について、本発明者らは、鋭意、検討した結果、
原因は、セメント等の分散・凝集及び粘土粒子の凝集で
あるという結論に達した。また、これを抑制するには、
遅延剤及び／又は分散剤を添加すると有効であることを
実験により確認した（これらは双方のうち一方を用いる
こともでき、また、併用することもできる。）。遅延剤
はセメントの凝結を遅延し、分散後の凝集を抑制する働
きがあり、結果として、ソイルセメントの流動性の低下
を少なくすることができると考えられる。また、分散剤
は、セメントからのＣａ²⁺が粘土粒子に吸着し、粘土粒
子の表面電荷の分布状態が変化することを抑制する働き
により、流動性の低下を少なくとすることができると考
えられる。

【００１３】遅延剤としてはコンクリート、モルタル等
に使用されているものが使用できるが、遅延効果の著し
い超遅延剤と呼ばれているものが好ましい。特に、１分
子中にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）とアルコール性水
酸基（−ＯＨ）をもつ有機化合物であるヒドロキシ酸及
びこの塩類、誘導体、ケイフッ化物、ホウ酸塩等が好ま
しい。

【００１４】ヒドロキシ酸としては、酒石酸、クエン
酸、グルコン酸等、ケイフッ化物としてはケイフッ化マ
グネシウム等、ホウ酸塩としてはホウ酸ナトリウム等が
挙げられる。

【００１５】分散剤としては、一般に粘土粒子の分散剤
として使用されているものが使用でき、リン酸系、フミ
ン酸系、リグニン系、タンニン系、アクリル系等であ
る。

【００１６】リン酸系としては、トリポリリン酸ナトリ
ウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等、フミン酸系とし
ては、フミン酸ナトリウム、スルホメチル化フミン酸ナ
トリウム等、リグニン系としてはリグニンスルホン酸ナ
トリウム、クロムリグニンスルホン酸ナトリウム等、タ
ンニン系としては、スルホメチル化タンニン等、アクリ
ル系としては、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられ
る。分散剤は、これを単独で使用する場合、セメントに
対して０．１〜１０％の範囲で添加することが好まし
い。また、遅延剤は、これを単独で使用する場合、セメ
ントに対して０．１〜１０％の範囲で添加することが好
ましい。さらに両者を併用する場合には、全体でセメン
トに対して０．１〜１０％の範囲とすることが好適であ
る。

【００１７】使用される水硬性粉体物質としては、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）、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）等から選ばれる１種又は２種以
上の混合物を挙げることができる。本発明を実施する場
合ソイルセメント組成物の配合割合は一般的には以下の
ようになる。セメント２０〜５００ｋｇ／ｍ³ 粘性土５０〜２０００ｋｇ／ｍ³ 増粘剤０．００１〜５０ｋｇ／ｍ³ 消泡剤０〜５ｋｇ／ｍ³ 遅延剤（及び／又は分散剤）０．００１〜５０ｋｇ／ｍ³ 減水剤０〜１５ｋｇ／ｍ³ 水１００〜５００ｋｇ／ｍ³

【００１８】

【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例及び比較
例により説明するが、本発明はこれら限定されるもので
はない。

【００１９】実施例１〜４、及び比較例１〜３なお、各例において使用した材料、試験方法等は以下の
とおりである。１．増粘剤１）非イオン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［１％（１重量％、以下同じ）粘
度：６，５００ｃＰ、信越化学工業製、表１中ＨＰＭＣ
と略す］２）イオン性セルロースエーテル：カルボキシメチル
セルロース（１％粘度：５，０００ｃＰ、第一工業製薬
製、表１中ＣＭＣと略す）２．消泡剤：トリブチルフォスフェート［Ｃ₁₂Ｈ₂₇Ｏ₄
Ｐ（試薬１級）］３．セメント高炉セメントＢ種［日本セメント株式会社製］４．粘性土：新潟県産の粘性土（シルト分以下３５％
（０．０２ｍｍ以下３５％）、含水比３１．０％）５．減水剤ＮＬ−４０００（ポゾリス物産製）６．遅延剤：クエン酸（試薬１級）７．分散剤：トリポリリン酸ナトリウム（試薬１級）

【００２０】８．ソイルセメントの配合：セメント３００ｋｇ／ｍ³ 粘性土１，１２５ｋｇ／ｍ³ 増粘剤表１に示す通りである。消泡剤表１に示す通りである。減水剤表１に示す通りである。遅延剤(or 分散剤）表１に示す通りである。水５７０ｋｇ／ｍ³ ９．ソイルセメントの混練：８．の材料の内、水と粘性土をパン式強制練りミキサー
に入れ、１分混合し、次いで、セメント、増粘剤、消泡
剤、遅延剤（or 分散剤）を入れ、３分混練後、各種の
測定を行なった。 10．流動性：スランプコーンによるスランプフロー値。
（土木学会基準、水中不分離性コンクリート設計施工指
針（案）のコンクリートのスランプフロー試験方法
（案）に準ずる。） 11．流動性の経時変化：10．のスランプコーンによる測
定を、混練直後、30分経過後、60分経過後に測定した。 12．ブリージング：土木学会規準、プレパックドコンク
リートの注入モルタルのブリージング率及び膨張率試験
方法に準じる。 13. ソイルセメントの水中分離抵抗性：土木学会規準、
水中不分離性コンクリート設計施工指針（案）の付属書
２の水中不分離性コンクリートの水中分離度試験方法
（案）に準ずる。（ビーカーに、水８００ｍｌを入れ、
ソイルセメント３００ｇを投入し、その上澄み液６００
ｍｌを採取し、懸濁物質、ｐＨを測定。） 14. ポンプ圧送性８．により得られたソイルセメントを用い、圧送ポンプ
（チューブポンプ）で、５０リットル／分の量をポンプ
圧送した時の圧送ポンプ吐出状態を以下の評価基準で判
定した。 ◎：極めて良好 ○：良好 △：やや吐出困難 ×：吐出困難（骨材沈降等による）

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から明らかなように、実施例１〜４
は、いずれも流動性の経時変化が少なく、ブリージング
も少なく、ポンプ圧送性等にも優れる。実施例１は、水
中打設用のソイルセメントであり、水中分離度も少な
く、濁りも小さい。実施例２〜４は、気中打設用のソイ
ルセメントで、流動性の経時変化を抑制するために、実
施例２では遅延剤をて添加、実施例３では分散剤を添
加、実施例４では遅延剤と分散剤を併用したものであ
る。これらに対して、比較例１〜３は流動性の経時変化
が大きく、ポンプ圧送性にも劣る。比較例１は、増粘
剤、遅延剤及び分散剤無添加のもので、流動性の経時変
化が大きく、水中への打設を考えた場合、濁りが大き
い。比較例２は、増粘剤としてイオン性セルロースエー
テルであるＣＭＣを添加した場合であり、セメント系で
は増粘しないため、流動性に劣り、濁りが多く、また、
ブリージングも多い。比較例３は、増粘剤、減水剤を使
用し、遅延剤、分散剤を添加しない場合であり、ブリー
ジング、ポンプ圧送性には優れるが、流動性の経時変化
が大きい。

【００２３】

【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明は水中及び気中打設用材料として、セメント等の水
硬性粉体物質、土砂・砂、粘土及び水等を配合したソイ
ルセメントに対して、増粘剤、消泡剤、遅延剤及び／又
は分散剤を添加し、混練り、製造したもので、これを使
用することにより、流動性の経時変化が少なく、ブリー
ジング等の材料分離も少なく、ポンプ圧送性に優れたソ
イルセメント組成物を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント等の水硬性粉体物質、土砂・
砂、粘土及び水等を配合したソイルセメントに対して、
増粘剤、消泡剤を添加し、さらに、遅延剤及び分散剤又
は遅延剤もしくは分散剤を添加、混練り、製造したこと
を特徴とするソイルセメント組成物。
【請求項２】増粘剤が非イオン性水溶性セルロースエ
ーテルである請求項１に記載のソイルセメント組成物。