JPH09503478A - グラウト材料及びその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 グラウト材料は多量の水を含んだ液体又はスラリーと接触すると自己分散し、このような分散の後に固体塊に硬化し得る。前記材料は、成分（Ａ）：組成物の１０〜９５重量％を占める接合成分と、成分（Ｂ）：組成物の２〜７５重量％を占める崩壊機構促進成分と、成分（Ｃ）：組成物の０〜５０重量％を占める任意の膨潤化成分と、成分（Ｄ）：組成物の０．１〜１０重量％を占める結合剤成分とのブレンドからなる組成物Ｘを含み、成分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを加えると１００％になる。

Description

【発明の詳細な説明】グラウト材料及びその使用 本発明はグラウト材料及びその使用方法に関する。 グラウト又は接合材料は通常、水に粉末材料を添加して固体硬質塊を形成する ために使用されている。このような材料は、広く使用される建築構造体用のコン クリートの生産だけでなく、放射性廃棄物のような危険物質の容器内への封入の ような特殊用途でも使用され得る。 グラウト材料を水に添加したらすぐに混合させることが常法である。このよう な混合は時間のむだで、コストもかかり、特殊用途ではかなりの品質管理や保守 が必要となる。例えば、液体及びスラリー状の放射性廃棄物を封入するための混 合を実施する際には、場合によって接合材料を液体又はスラリー状の廃棄物と混 合する必要があった。このような場合、混合装置の汚染除去が必要であり、これ は危険であると共に、時間もコストもかかる。 本発明は、新規なグラウト材料、及び該材料を含水液体又はスラリーに添加し て固体塊を形成し、例えばこの液体又はスラリーを封入する、従来の混合ステッ プを必要としないグラウト材料の使用方法を提供する。 本発明の第１の態様により、多量の水を含んだ液体又は スラリーと接触すると自己分散し、このような分散の後に固体塊に硬化し得るグ ラウト材料を提供する。この材料は、 成分Ａ：組成物の１０〜９５重量％を占める接合成分と、 成分Ｂ：組成物の２〜７５重量％を占める崩壊機構促進成分と、 成分Ｃ：組成物の０〜５０重量％を占める任意の膨潤化成分と、 成分Ｄ：組成物の０．１〜１０重量％を占める結合剤成分とのブレンドからなる 組成物Ｘを含んでいる。 成分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを加えると１００％になる。 成分Ａ、Ｂ、Ｃがそれぞれ、好ましくは平均粒径が２５μｍ未満、特に１０ｐ ｍ未満の粉末からなることが望ましい。 組成物Ｘを含む材料は、組成物Ｘ、及び硬化剤、不活性充填剤、強度誘導繊維 又はウイスカー及び生物活性材料のような他の任意の１種以上の添加剤を含んで いてもよい。材料が、平均直径又は長さが０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ〜２５ ｍｍのグラニュール又はペレットの形態であることが望ましい。このようなペレ ットは、球形、回転楕円形、立方形、サイコロ形、円筒形又は他の適切な形状で あり得 る。材料をペレット形状で用いるのは、ペレット間の空間を大きくして水を含ん だ液体又はスラリーに添加して使用する際の装入容量を増すためである。 本発明の第２の態様により、多量の水を含んだ液体又はスラリー中に固体塊を 形成する方法を提供する。該方法は、前述した組成物Ｘの材料のペレットを液体 又はスラリーに材料が容積又はその実質的な層全体に分散し得るような量だけ添 加するステップ、前記容積中に材料を分散させるステップ、材料を硬化させて固 体塊を形成するステップからなる。 液体又はスラリーは危険物質、例えば放射性廃棄物材料を包含し得、適切な容 器、例えばステンレス鋼ドラム内に収納され得る。前記方法によって形成された 固体塊は、容器内容物を適切に密封する封入層又は封入体を含み得る。 本発明は予期に反して有利には、コストのかかるスラリー内での封入剤の混合 を必要とせずに、特に危険物質を含んでいる液体やスラリーを容器内に封入する か又は従来から行われているように別個の封入スラリーを生成するために使用さ れ得る材料及び該材料の使用方法を提供する。 セメントと一緒に使用される先に定義したような成分Ｂ、 Ｃ、Ｄを含んでいる組成物は米国特許第３５７９３６６号により当業界では公知 である。しかしながら、このような組成物を含んでいる材料は、セメント硬化時 の収縮を少なくするために、従来のセメント粉末と共に添加剤として使用すべき である。このような組成物をセメント粉末に添加し、従来の方法によるセメント と水との混合が尚必要である。このような従来技術の組成物は、本明細書に記載 するような混合せずに廃液を封入するために使用されるべきセメント粉末に添加 するのには適さない。これは、廃液をセメントマトリックスに添加するまでに崩 壊反応が生起しているからである。 組成物Ｘ中の成分Ａは適切な既知の無機セメント材料を含み得る。このような 材料は一般に、金属（例えばカルシウム、マグネシウム、鉛及びバナジウム）の 酸化物、アルミン酸塩及びケイ酸塩のような塩基性化合物を含んでいる。例えば ポルトランドセメント、石膏、高アルミナセメント又はこれらの混合物が適切で あり得る。成分Ａは、この成分が水と接触したときに適切な接合作用を示すのに 十分な量が組成物Ｘのペレット全体に均質に分散していることが好ましい。 成分Ｂは、２種の成分間の必要な反応を容易にするために液体媒質全体への固 体の分散を助ける作用をもたらす物質である。成分Ｂは１種以上の高水溶性塩、 例えば硝酸カルシウム及び／又は炭酸ナトリウムを含み得る。 あるいは、成分Ｂが当業界で公知の気体遊離材料の１種を分散剤として含み、 この材料が使用中の気体遊離によって組成物Ｘの材料の分散を促進してもよい。 例えば米国特許第３５７９３６６号でのように、分散剤は組成物Ｘの使用時に反 応熱によって生じる昇温で、少なくとも１種の気体分解生成物に分解し得る少な くとも１種の化合物を含み得る。この種の適切な化合物の例には炭酸アンモニウ ム、重炭酸アンモニウム及び尿素が含まれる。これらの化合物は、完全に気体生 成物に分解して、グラニュール組成物中に残渣が残らないという利点を有する。 これらの材料は粒状化又はペレット成形の前であればいつでも混合物に添加する ことができる。 他の機構によれば、成分Ｂを含む分散剤は、一方が炭酸塩又は重炭酸塩からな る群の中から選択され、他方がクエン酸及び酒石酸のような緩酸からなる群の中 から選択された化合物の混合物の形態を取り得る。これらの化合物の混 合物はほぼすぐに反応を開始するので、気体への分解の大半が、使用中に得られ た反応熱によって引き起こされる加熱ステップ中に生じるように粒状化又はペレ ット成形の直前に添加すべきである。成分Ｂとしての使用が考えられる他の混合 物は微粉砕金属（例えばアルミニウム粒子）及び緩酸（例えばクエン酸又は酒石 酸）である。このような混合物は使用中に水素を放出する。 含有量が５〜５０重量％であり得る成分Ｃは１種以上のクレー又は化学物質、 例えばアラビアゴムを含み得る。任意成分Ｃの目的は、水を吸収して、コントロ ールしながら収縮を抑制して、クラックのない許容可能な生成物を製造して、よ り多量の液体又はスラリーを十分に封入させることができる膨潤剤を提供するこ とである。 成分Ｄは水及び／又は１種以上の水溶性有機液体、例えば当業界で公知の１種 以上の結合剤（例えば水に溶け易く、他の成分とは反応しない化合物）を含み得 る。このような化合物の例にはステアリン酸、セルロールエーテル（例えばメチ ルセルロース、エチルセルロース及びカルボキシメチルセルロース）、酸化エチ レンのポリマーやコポリマー、カルボキシビニルポリマー、ポリエチレングリコ ール、及 びポリビニルアルコールが含まれる。 組成物Ｘを含む材料のペレットの成形では、種々の成分材料すなわち成分Ａ− Ｄ及び他の任意の成分をブレンダー又は微粉砕機で混合又はブレンドする。標準 的なグラニュール又はペレット成形装置もしくはプラントを使用してペレット又 はグラニュールを製造することができる。ペレット成形又は粒状化後、ペレット 又はグラニュールを加熱のような方法で処理して、所望の特性を付与する。正し いプロポーショニング、成分の粒径範囲及び結合エネルギーにより、 （ａ）使用前の貯蔵中に材料成分を保持するのに十分な強度、 （ｂ）使用時に液体と接触すると成分を分散させ得る崩壊機構、 （ｃ）液体中での分散又は崩壊後の硬化特性 を備えたペレット又はグラニュールが形成される。 使用時に、組成物Ｘの材料のグラニュール又はペレットは、適切な容器（例え ばステンレス鋼ドラム）内に保持された危険物質含有廃液又は廃スラリーに適切 なディスペンサーで添加することができる。あるいは、液体又はスラリ ーを容器内に保持されたグラニュール又はペレットに添加してもよい。いずれの 場合も添加後に容器を適当な時間、例えば２４〜４８時間、できればそれ以上（ 例えば７日間以内）放置して、組成物Ｘの材料成分を液体又はスラリー全体に分 散させ、水と反応させて硬化させ、厳密に封入された塊を形成することができる 。硬化すると、封入固体は、封入容器のその後の輸送、廃棄又は貯蔵中での材料 の移動又は浸出を防止するように容器内に危険物質を保持する。 以下で本発明の実施態様を実施例により説明する。実施例１ 以下の成分： ２０重量％のポルトランドセメント ７０重量％の炭酸ナトリウム １０重量％の水（断続的に添加） を規定比率でブレンドし、次いで前述の方法でペレット成形してペレットを製造 する。 製造したペレットを製造直後に炉内で（的確な組成比や所望の特性に応じて２ ５０℃以下の温度で）熱処理し、次いで空気中の湿気又は二酸化炭素による劣化 を防止するように例えばサイロ又はバック内の乾燥条件下で貯蔵する。実施例２ 以下の成分： ９０重量％のポルトランドセメント ２．５重量％のクエン酸 ２．５重量％の炭酸ナトリウム ０．５重量％の結合剤 ４．５重量％の膨張添加剤（膨潤剤） を規定比率でブレンドし、次いで前述の方法でペレット成形することによりペレ ットを前述の方法で製造する。 製造後のペレットをすぐに炉内で熱処理し、空気中の湿気又は二酸化炭素によ る劣化を防止するように貯蔵する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ， ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ (72)発明者 ヒグソン，ステイーブン・ジヨウフレイ イギリス国、ダブリユ・エイ・３・６・エ イ・エス、チエシヤー、ウオリントン、リ ズリー、ブリテイツシユ・ニユクリアー・ フユールズ・ピー・エル・シー気付（番地 なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多量の水を含んだ液体又はスラリーと接触すると自己分散し、このような分 散の後に固体塊に硬化し得るグラウト材料であって、 成分Ａ：組成物の１０〜９５重量％を占める接合成分と、 成分Ｂ：組成物の２〜７５重量％を占める崩壊機構促進成分と、 成分Ｃ：組成物の０〜５０重量％を占める任意の膨潤化成分と、 成分Ｄ：組成物の０．１〜１０重量％を占める結合剤成分とのブレンドからなる 組成物Ｘを含んでいる前記材料。 ２．成分Ａ、Ｂ、Ｃがそれぞれ、平均粒径が２５μｍ未満の粉末からなる請求項 １に記載の材料。 ３．組成物Ｘ、及び他の任意の１種以上の添加剤を含んでいる請求項１又は２に 記載の材料。 ４．材料が、平均直径又は長さが０．５ｍｍ以上のグラニュール又はペレットの 形態である請求項１から３のいずれか一項に記載の材料。 ５．請求項４に記載の材料のペレットを液体又はスラリーに材料が容積又はその 実質的な層全体に分散し得るような 量だけ添加するステップ、前記容積中に材料を分散させるステップ、材料を硬化 させて固体塊を形成するステップからなる、多量の水を含んだ液体又はスラリー 中に固体塊を形成する方法。 ６．液体又はスラリーが危険物質を含み、容器内に収納されている請求項５に記 載の方法。 ７．形成された固体塊が容器内容物を適切に密封する封入層又は封入体を含んで いる請求項６に記載の方法。 ８．本明細書に記載の材料の例のいずれかと実質的に同一である請求項１に記載 の材料。 ９．前記方法で使用される材料が請求項８に記載の材料である請求項７に記載の 材料。