JPH09506327A - セメントを基材とする注入用グラウト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は微細な粒状土壌、最終的に亀裂を生じた土壌及び岩石又はコンクリート構造体中の亀裂の団結及び/又は防水のための、セメントを基材とする注入用グラウト（セメント基材型グラウト）に関する。本発明の注入用グラウトはマイクロセメントと水の他に、セメントの重量に基づいて５〜70重量％の量の非晶質シリカ粒子とセメントの重量に基づいて０〜10重量％の量の減水剤とを更に含有しており、水とセメント＋非晶質シリカとの重量比は２〜８である。

Description

【発明の詳細な説明】 セメントを基材とする注入用グラウト 技術分野： 本発明は微細な粒状土壌、最終的に亀裂を生じた(fissure)土壌及び岩石又は コンクリート構造体中の亀裂の団結(consolidation)及び/又は防水のための、セ メントを基材とする注入用グラウト(セメント基材型グラウト)(cement-based in jection grout)に関する。 背景技術： 上記構造体を団結させるために使用される既知のセメント基材型注入用グラウ トは、いわゆるマイクロセメント(microcement)、水及び表面活性剤からなる。 マイクロセメントは、実質的な部分のセメント粒子が10ミクロン以下の粒度を有 しておりかつ全ての粒子が50ミクロン以下の粒度を有するセメントを得るために 粉砕し、分級したポルトランドセメントである。セメント基材型注入用グラウト については、浸透を良好にするためには、該グラウトが低い粘度を有することが 重要である。即ち、かかるセメント基材型グラウトにおいては水とセメントとの 比が可能な限り高いことが有利である。マイクロセメント、水及び場合により表 面活性剤からなるセメント基材型グラウトについては、水とセメントとの可能な 限り高い比率は約３である。より高い水分含有量では水の分離が生じるであろう 。 米国特許第5,151,126号は微細なポルトランドセメントからなる上記した種類 のセメント基材型注入用グラウトに関するものであり、このグラウトにおいては 30ミクロン以上の粒子が可能な限り多くの量、除去されており、減水剤(water-r educing agent)がセメントに添加されておりそして水とセメントとの重量比は0. 6を越えていな い。上記米国特許明細書には、更に、注入用グラウトはポゾラン、微粉砕したス ラグ、シリカゲル又は熱分解シリカ(thermal silica)のごとき微細な結合剤を、 乾燥製品の全体の重量に基づいて0.5〜10％の割合で含有し得ることも記載され ている。しかしながら、上記米国特許第5,151,126号明細書には微細な結合剤を 添加することにより、より高い水とセメントの重量比を使用することが可能にな るということは記載されておらず、示唆もされていない。米国特許第5,151,126 号明細書に記載される低い水とセメントとの比率では、微細な亀裂を有する土壌 中への浸透深度が非常に限定されるであろう。 マイクロセメントと水とからなるグラウトの他に、微細な粒状土壌を団結させ るために、消石灰、マイクロシリカ(microsilica)及び水からなる注入用グラウ トを使用することが知られている。かかるグラウトはノルウエー特許第168765号 及び第164988号明細書及びスウエーデン特許第452455号明細書に記載されている 。しかしながら、消石灰とマイクロシリカを基材とするグラウトは増粘及び硬化 時間が長く、従って、許容され得る硬化時間を得るために、硬化促進剤を添加し なければならないという欠点を有する。しかしながら、ノルウエー特許第168765 号明細書に記載されるごとき硬化促進剤を添加することにより、注入用グラウト がより複雑でかつ高価なものとなり、更に、多量の硬化促進剤によりグラウトの 浸透深度が減少し得る。 発明の開示： 本発明の目的はセメントに対する水の比率が高く、水分の分離が少なくそして 高い浸透度を有するセメント基材型グラウトを提供することにある。 従って、本発明によれば、マイクロセメントと水とからなる注入用グラウトに おいて、該注入用グラウトがセメントの重量に基づい て５〜70重量％の量の非晶質シリカ(amorphous silica)粒子とセメントの重量に 基づいて０〜10重量％の量の減水剤とを更に含有していること及び水とセメント 十非晶質シリカとの重量比が２〜８であることを特徴とする注入用グラウトが提 供される。 好ましい態様においては、グラウトはセメントの重量に基づいて10〜60重量％ 、好ましくは、15〜40重量％の非晶質シリカ粒子を含有している。 非晶質シリカ粒子としては、少なくとも75％フェロシリコンを製造する電気溶 融炉からの排ガスから回収される非晶質シリカヒュームを使用することが好まし いが、50％フェロシリコンを製造する電気溶融炉からのヒューム及びCaSiを製造 する電気溶融炉からのヒュームも非晶質シリカ粒子として本発明のグラウト中で 使用し得る。以下においては、かかる種類のシリカヒュームをマイクロシリカと 称する。 電気溶融炉の操作パラメーターを調節することにより、シリカヒュームを上記 電気溶融炉からの主生成物として得ることも可能である。非晶質シリカは還元及 び酸化を行うことなしに合成によっても製造し得る。別法として、シリカヒュー ム発生器を使用して微細なシリカを製造し得る。非晶質シリカはコロイド状シリ カ、シリカゲル及び沈降シリカの形でも使用し得る。非晶質シリカは珪藻土のご とき天然に産生するシリカでもあり得る。 微細な非晶質シリカ粒子は60〜100％のSi0₂を含有することができそして2.00 〜2.40g/cm³の密度と約10m²/gの比表面積を有することができる。非晶質シリカ 粒子は、粒子の少なくとも90％が10ミクロン以下であるような粒度を有すること が好ましい。これらのパラメーターを変更することも可能である。例えば、非晶 質シリカ粒子はより低いSi0₂含有量を有することができ、また、例えば粗大な粒 子を除去することによりあるいはシリカ粒子を磨砕することにより、 粒度分布を調節し得る。最良の結果を得るためには、非晶質シリカ粒子の98％が 10ミクロン以下の粒度を有することが好ましい。 注入用グラウトにおける水とセメント＋非晶質シリカとの重量比は３〜６であ ることが好ましい。 本発明の注入用グラウトはセメントの重量に基づいて１〜10重量％の量の減水 剤を含有していることが好ましい。セメント及びコンクリートとの関係で使用さ れる慣用の減水剤、例えば、スルホン化メラミン誘導体、スルホン化ナフタレン 誘導体、スルホン化リグニン誘導体、炭水化物誘導体及びポリアクリレートを使 用し得る。 本発明のセメント基材型グラウトは硬化促進剤及び場合によりベントナイトの ごとき増粘剤を更に含有し得る。 驚くべきことに、セメント＋非晶質シリカに対する水の比率が５という高い比 率の場合においても、本発明の注入用グラウトについての水分の分離は非常に少 なく、これによって、注入の際に浸透が良好に行われる。硬化したグラウトは良 好な防水性と許容され得る強度を示す。 好ましい態様の詳細な説明 実施例１ マイクロセメントと種々の量のマイクロシリカとからなりかつ水とセメント＋ マイクロリカとの比率の異なる注入用グラウトを調製した。比較の目的で、非晶 質シリカ粒子を添加していないマイクロセメントからなる注入用グラウトも調製 した。 この試験においてはスウエーデン、Cementa AB社製の超微細セメント(ultrafi ne cement)を使用した。このセメントは粒子の95％が16ミクロン以下であるよう な粒度を有していた。非晶質シリカとしてはノルウエー、Elkem a/s社製のマイ クロシリカを使用した。このマイクロシリカは粒子の少なくとも90％が10ミクロ ン以下であるような粒度を有していた。マイクロシリカは50重量％のマイクロシ リカを含有する水性スラリーとして添加した。 注入用グラウトの組成は表１に示されている。表１において、注入用グラウト No.2,3,5,6,8,9,11及び12は本発明に従ったものであり、注入用グラウトNo 1,4, 7及び10は非晶質シリカ粒子を含有していないグラウトであり、これは比較の目 的で示したものである。 表１の注入用グラウトNo 1-12について硬化時間、水分分離及び浸透深度を試 験した。 硬化時間はリッド（蓋）で密閉したプラスチック容器内に200mlの注入用クラ ウドを装入することにより測定した。プラスチック容器を一定の時間的間隔で転 倒させて回転させた。グラウトを混合してから、容器を回転させたときに流動性 が認められなくなるまでの時間を硬化時間とした。 水分分離はグラウトを250mlのメスシリンダーに装入することにより測定した 。メスシリンダーを２時間放置した後の遊離水のml数を水分分離の尺度とした。 浸透深度は長さ85cm、直径５cmのプレキシグラス(plexiglass)製のチューブに グラウトを注入することにより測定した；上記チューブにはスウエーデン、Ahls eth社製のシルバーサンド(Silversand)17を充填した。シルバーサンド17は全て の粒子が0.5ミクロン以下でありかつ95％が0.1ミクロン以下であるような粒度を 有する。チューブを水平に設置し、60KPaの圧力でスラリーをポンプ注入するこ とが不可能になるまで、注入用グラウトを１時間当り、16lの割合でチューブに ポンプ注入した。ついで浸透深度を測定した。 表１に示す結果から、本発明の注入用グラウトでは、セメント＋マイクロシリ カに対する水の比率が６の場合においても水分の分離が非常に少ないのに対し、 従来のグラウトNo.1,4,7及び10では、セメント＋マイクロシリカに対する水の比 率が３という低い値の場合においても、水分の分離が許容され得ない程多く、従 って、注入用には使用し得ないことが判る。 表１に示す結果から、更に、本発明の注入用グラウトの硬化時間は、セメント ＋マイクロシリカに対する水の比率が非常に高い場合でも、従来のグラウトより 実質的に短いことが判る。 実施例２ 減水剤の効果を検討するために、表１のグラウトNo.３と同一の組成のグラウ トを調製した。このグラウトにセメントの重量に基づいて1.3重量％及び５重量 ％のペルアミン(Peramin)Fを添加した。ペルアミン Fはスウェーデーン、Persto p AB社製のスルホン化メラミンホルムアルデヒド誘導体に基づく減水剤である。 実施例１と同様の方法で浸透深度を測定した。その結果、３個のグラウトにつ いての浸透深度は21,33及び49cmであった。従って、減水剤を添加することによ り浸透深度が実質的に増大することが認められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マイクロセメントと水とからなる注入用グラウトにおいて、該注入用グラ ウトがセメントの重量に基づいて５〜70重量％の量の非晶質シリカ粒子とセメン トの重量に基づいて０〜10重量％の量の減水剤とを更に含有していること及び水 とセメント＋非晶質シリカとの重量比が２〜８であることを特徴とする注入用グ ラウト。 ２．セメントの重量に基づいて10〜60重量％の量の非晶質シリカ粒子を含有す る請求項１に記載の注入用グラウト。 ３．水とセメント＋非晶質シリカとの重量比が３〜６である請求項１又は２に 記載の注入用グラウト。 ４．セメントの重量に基づいて１〜10重量％の量の減水剤を含有している請求 項１〜３のいずれかに記載の注入用グラウト。