JPH10513491A - ポリマー土壌支持流動体組成物及びそれらの使用方法 - Google Patents

ポリマー土壌支持流動体組成物及びそれらの使用方法

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JPH10513491A
JPH10513491A JP8523602A JP52360296A JPH10513491A JP H10513491 A JPH10513491 A JP H10513491A JP 8523602 A JP8523602 A JP 8523602A JP 52360296 A JP52360296 A JP 52360296A JP H10513491 A JPH10513491 A JP H10513491A
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エム. ホルムズ、マックス
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ケイビー テクノロジーズ リミティッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、土壌安定化流動体及びそのような土壌安定化流動体の使用方法に関する。本発明は、ボアホールに添加している連続相及び該連続相に添加した際、所望の機能性を有するゲル塊体を形成する高分子材料を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマー土壌支持流動体組成物及びそれらの使用方法 本発明は、深部基礎構築産業、地下構築産業におけるボーリング、掘削及び溝 掘り作業、並びにトンネル掘り、良好な穿孔及び土壌支持流動体の他の用途にお いて用いられるポリマーベースの流動体に関する。 建物、橋及び他の構造体の基礎及び支柱の作製並びに有用施設、防御壁、運搬 手段及び排水システムの据え付けのための掘削ボーリング及び地下ボーリングに おいて、掘削作業の際、周囲の土壌の支持に流動体が用いられている。粒状で不 安定な、水分を含む、又は気体に満ちている土壌形態で、地下構築又は掘削が達 成されなければならない場合には通例、掘削又は穿孔プロセスの間、ボアホール 、トンネル面又は掘削穴は、スラリー即ち泥としても知られる水ベースの土壌支 持流動体で充填されている。これらの流動体は、水、濃厚及び/又は濾過ケーク 形成剤並びに掘削による土壌固形物から本質的になる。 これらの流動体を作製するための通常の材料は、ベントナイト及びアタプルガ イト(attapulgite)のような粘土である。ごく最近、水溶性ポリマーが導入され 、このような粘土に代わって、又はそれらと組み合わせて用いられている(本明 細書において、ポリマーの“溶解”を記述する“水溶性”、“可溶性”、“溶解 した”及び類似の用語は、真の溶液又はコロイド状分散液のいずれかを形成する ポリマーを指す。ポリマーに関して、我々は水溶性及び水分散性の概念をコロイ ド次元に交換可能に用いる)。これらの用途に広く用いられるタイプの水溶性ポ リマーは、主として直線状の、もしくは架橋していない形態にある、アニオン性 電荷密度を有する、20〜30モル重量の部分的に加水分解されたポリアクリルアミ ド(PHPA)である。このタイプのポリマーは、液状油中水型エマルジョン形 態及び乾燥形態で利用することができる。他のポリマーには、ガールゴム、キサ ンタンガム、セルロース性ポリマー、スターチ及びそれらのブレンド物が含まれ る。PHPA類を含むこれらのポリマーは全て、水と混合して土壌支持流動体を 調製する場合にこれらのポリマーの完全な溶解又はコロイド状分散を達成しよう とする方法で調製され、適用されている。 ベントナイト又は他のケーク形成無機コロイドを含まないアクリルポリマーを ベースとする流動体では、流動体欠損の制御は達成不可能であるか、又はほとん ど実現されない。過去の慣例にしたがって選択され、用いられる場合、溶解水溶 性ポリマー又はコロイド状分散水溶性ポリマーは、ベントナイト及び無機コロイ ドが可能であるように粒状土壌の孔を塞ぎ、あるいは濾過ケークを形成すること ができない。掘削によってスラリーに組込まれる無機コロイド又は天然の粘土及 びシルトのような細かく砕かれた物質を添加せずに、流動体欠損を適正に制御す ることは不可能である。 従来、アクリルポリマーベースの系を用いて、掘削しようとする場合、その流 動体の粘度又はポリマー濃度と、掘削している土壌もしくは土壌形成体の特性も しくは安定化必要条件、又は摩擦荷重移動のためのコンクリート−土壌間の結合 に必要な条件とには相関又は一致がほとんどない。本質的に、掘削している形成 体の性質に関わりなく、同じ粘度範囲及びポリマー濃度が用いられている。これ は、ポリマーの使用により達成可能な特性及び性能を理解していないことを示し ている。 ポリマースラリー中にはベントナイト濾過ケークの対応物がない。すなわち、 周囲の土壌に静水力学的圧力を伝えるか、又は浸透性土壌へのスラリーの欠損を 制御する効果的な手段もしくは媒体(ベントナイト濾過ケークと等価)が存在し ていない。このポリマースラリーを用いて、単純な水とベントナイトスラリーと の中間の性能をもたらす限られた成功が得られている。掘削/土壌界面での比較 的薄い媒体間の圧力差(すなわち、圧力降下)を欠如することにより、掘削壁へ の静水学的圧力の効果的な伝達が妨げられる。結果として壁を支持するこの圧力 を掘削壁が担う代わりに、この圧力は掘削近辺の土壌の細孔系を通して拡散し、 土壌の方向性支持を欠く結果となる。高い割合で流動体が欠損すると、大容量の スラリーが掘削穴を放射状に、もしくはその側部を取り囲む土壌を飽和させる結 果となる。掘削穴内の流動体とほぼ完全に連通するこの流動体による土壌の飽和 は、本質的に等しい圧力の帯域を掘削穴周囲に形成する。 この圧力の均一化、及びそれに付随してスラリーが土壌に対する方向性の力を 発揮できないと、掘削穴の崩壊をもたらす結果となり得る。乾燥又は水で飽和し ていない粒状又は浸透性土壌において、掘削穴の周囲の土壌を侵入スラリーで飽 和することによる潤滑効果も崩壊の可能性に寄与する。低粘度ポリマー流動体に よるこれらの過剰の浸透の問題は、その流動体の調製にエマルジョンポリマーが 用いられる場合、そのエマルジョン中の油及び水湿潤界面活性剤のために特に深 刻である。乳化油及び水湿潤界面活性剤を含むポリマー流動体が乾燥砂の深部へ 浸透すると、粒子−粒子間の接触点を十分に潤し、僅かな自然の凝集を破壊して 土壌が崩壊するように土壌の粒子を滑らかにすることにより、土壌の脱安定化を 助長する可能性がある。したがって、静水学的圧力を伝達する手段が存在せず、 それに関連して土壌への流動体欠損を制御できないのは、スラリー掘削プロセス に対する重大な損失であり、従来実施されているポリマースラリー技術における 主な弱点である。 ポリマーベースの系を用いる場合、ベントナイト、シルト、及び/又は他の利 用可能な微細物もしくはコロイドを流動体に添加することにより、又は掘削穴の 表面に鉱物増強濾過ケークを形成しようとする際、天然のシルト及び粘土をボー リングすることにより、流動体欠損の制御が達成される。微粒子砂において鉱物 ベースのスラリーもしくは鉱物補足スラリーを用いる場合、土壌の細孔が小さい ため、スラリー中に分散した鉱物コロイドが流動体欠損の制御を改善することが できる。しかしながら、鉱物ベースのスラリー及び鉱物補足スラリーは、それら が形成する厚い濾過ケークのため、ボアホール及び掘削穴の寸法を減少させる。 この寸法の減少により、その掘削穴及びボアホール内に作製される形成構造体又 はキャスト構造体の直径もしくは厚みを減少させ得る。同様に、鉱物ベースの濾 過ケーク及び鉱物補足濾過ケークは、形成構造体又はキャスト構造体の形状寸法 に悪影響を及ぼし得る。さらに、コンクリートと周囲の土壌との間の界面で継続 的に反応性であって、水和可能なコロイドのシース(sheath)としての鉱物ベー スの濾過ケークもしくは鉱物補足濾過ケークは、形成構造体又は流し込み構造体 がそれらの耐力について依存する表面摩擦、すなわち周辺荷重剪断を低下させる ことができる。摩擦が減少すると、これらの構造体の不安定性、移動及び応力を 促進することがあり、これらは地下構造体及びそれらに基づく超構造体に損傷を 与え得る。 沿革として、ポリマーを設計し、溶解していない、不完全に分散した、又は半 水和したポリマーの塊体又は粒子(pearl)を形成することなく混合することを意 図した。この流動体を掘削穴又はボアホールに導入する前に、予め水和させて、 これらの物質の可溶化、均質化及びコロイド状分散を最大にするのが通例である 。これは、誘導系の使用、ポリマーの再循環、攪拌、及び処理、並びに調製され た流動体を掘削穴又はボアホールに導入する前に熟成タンク中に一定期間保持す ることにより達成される。 粘土スラリー又は泥は、新鮮な水中に約5〜10%のベントナイト又は食塩水中 に約5〜10%のアタプルガイトで配合される。スラリーが粘土で配合されようと ポリマーで配合されようと、その目的は、掘削穴の壁を安定且つ支持し、掘削穴 からの地中水及び気体を排除し、かつ建設プロジェクトの進行を容易にする粘性 及び/又は濃厚(高比重)流動体を作製することにある。これらの努力における 成功のへ鍵は、掘削作業の際、周囲の土壌に掘削流動体が欠損又は浸出するのを 回避することにある。その流動体が土壌形成体中に失われ、掘削穴が十分な流動 体を保持できないとき、掘削穴は崩壊し、地中水又は気体は掘削穴に入り込む可 能性がある。過剰に流動体が欠損すると、形成体固形物間で自然に生じる凝集力 も破壊する可能性がある。 ポリマーベースの土壌支持スラリーの粘度は、設計に基づいて、アメリカ石油 協会(American Petroleum Institute)によって標準化された粘度測定法に従っ て、マーシュフンネル(Marsh Funnel)で測定したとき、一般にクォート当り約 30〜約45秒の範囲に維持されている。この粘度範囲は、従来技術の“産業界の知 識”に照らして、最も有効であり、かつ損害が少ないものと感じられた。建造者 及び技術者は、ポリマースラリー、特には高粘度ポリマースラリーが土壌へのコ ンクリートの結合を妨げるため、中空パイルのような構造体の摩擦耐力を低下さ せるであろうことに関心を示している。また、彼らは、より高濃度のポリマーが コンクリート−鉄筋間の結合及びコンクリートの圧縮力の増加を妨げるであろう ことにも関心を示している。 単位容量をベースとしてポリマー流動体のコストをベントナイトスラリーのコ ストと匹敵するように保持する必要性があり、並びに高粘度ポリマー流動体で得 ることができる流動体欠損制御及び土壌安定化性能を評価できないことと相俟っ て、これらの関心は、ポリマー流動体の保持される推奨粘度及び推奨配合量を低 い範囲にとどめている。 スラリー掘削によってその場に露出し、又は掘削工具の内外に供給される粒状 土壌の凝集は、それらの土壌の固有の凝集は別にして、スラリーの土壌結合能力 並びに細孔水圧及び粒子間応力の維持に支配される。土壌結合能力は土壌に対す るその組成物の親和性であり、これにより、露出かつ掘削された土壌、掘削工具 上及び掘削壁の内外の両者に土壌支持流動体を化学的及び物理的に結合又は付着 させる。また、この特性は、個々の粒子又はより小さな塊体に分離するのとは対 照的に、土壌の粒子が互いに塊体を保持する傾向を有するか又は改善する(改善 された凝集)。この改善された凝集は、掘削工具を送り、掘削穴から土壌を搬出 するのを助ける。高土壌結合能力の土壌支持流動体が粒状もしくは浸透性土壌に 浸透すると、それが土壌の凝集を保持もしくは改善することが可能であり、掘削 穴の安定化を助長する。また、土壌結合能力は、粘土含有(clay-bearing)鉱物 土壌を薄膜で覆うか又は封入して、それにより水を吸収、吸着もしくは取り込む 粘土含有鉱物土壌の傾向を低減する土壌支持流動体の能力としても現われる。 従来の液状エマルジョンPHPAを主要スラリー添加物として用いられるとき 、時々それをボアホール又は掘削穴に直接添加し、穿孔又は掘削工具を用いてボ アホール内でそれを水及び/又は流動体と混合している。しかしながら、これは 、分散していない無駄なポリマーの凝集体を生成することがあるため、エマルジ ョンPHPA添加の産業上好ましい方法ではない。これらの凝集体は、設置の間 にコンクリートと混ざり合い、徐々に分解してコンクリート内に穴またはハニカ ム構造を残すため、コンクリート内に空隙を生じることが文書で立証されている 。典型的に、かつ好ましくは、掘削穴またはボアホールに導入する前に、仕込み ユニットまたはインラインミキサーを、しばしば再循環ポンプを備える水和タン クと共に利用して、ポリマーの完全な安定化又は分散を確実にする。 急速に混合してボアホール又は掘削穴の内部に直接ポリマーを生じることがで きるのは、高価で扱い難い混合及び処理装置の必要性がなくなるので、有利であ る。これは、橋脚、壁、パッド、及び井戸などの穿孔、掘削及び建設に要する時 間を著しく低減することができる。 ポリマーが用いられる場合にはいつでも、ポリマーを水もしくは土壌掘削流動 体に混合する主な目的は、均質な溶液又は混合物を作製し、可能な限り迅速にポ リマーを完全に分散及び溶解させることにある。ポリマーを水又は流動体に完全 に溶解し、均質化することは、性能を最適化するための鍵であると考えられてい る。凝集体、ポリマーストリング(polymer string)、“フィッシュアイ”ゲル 、マイクロゲル、粒子又は塊体の形状であるかに関わらず、あらゆる種類の不完 全均質化ポリマーは、不利益で無駄なものであると考えられている。スラリー中 に不完全水和ポリマーを存在させないのは、流動体の設計及び混合の実施の第1 の目的である。 アクリルポリマースラリーにおいて従来用いられた比較的低いポリマー適用量 及び/又は粘度では、シルト又は粘土含有土壌を掘削する場合にポリマーの枯渇 が生じ得る。掘削工具によって乱される土壌はスラリー中に機械的に分散する。 それにより露出した固体表面積が増大すると、土壌粒子の反応性部位がポリマー の反対に荷電した部位を引き付けて結合するため、ポリマーに対する要求を高め る。分散した土壌へのポリマーのこのイオン性結合は、この系の溶解ポリマー又 はコロイド状ポリマーの濃度を低下させ、その結果、この系の特性がポリマーの 溶液特性から徐々に土壌含量によって支配されるようになる。ポリマーが枯渇し た土壌含有系において、高濃度ポリマー系において水和及び分散させない天然の 粘土の水和及び分散により、マーシュフンネル粘度値を合理的な範囲に維持する ことができる。この土壌をベースとする粘度は、この系の粘度が期待される範囲 内にあっても掘削穴の安定化に利用可能なポリマーが不十分であるため、安全性 の誤った認識を与える可能性がある。 系のポリマーの枯渇は、脱安定化を伴う、掘削穴の壁の水和をさらに引き起こ す。ポリマーの低残留濃度では、ポリマーは増粘剤及び安定化剤/保護コーティ ング剤の代わりに凝集剤として作用する。この凝集系においては、微細土壌の凝 集塊が掘削穴の底部に向かって沈降し、掘削工具では除去することが困難な非凝 集物質の柔らかな塊体を形成する可能性がある。この柔らかな物質は、除去され ない場合には、形成されたコンクリート内に空隙を形成し、掘削穴内に形成され る定位置注入(cast-in-place)コンクリート構造体の一体性及び耐久力にとって 有害なものであり得る。 本発明は、水溶性、水膨潤性、水和性及び/又は水分散性物質(1種もしくは 複数)を含んでなる、ビニルポリマー(1種もしくは複数)をベースとする流動 体、特にアクリル化学に基づく流動体、並びに従来公知のものよりも機能的に有 効な土壌支持流動体の調製及び維持への特定の水溶性ポリマー、高分子電解質及 び緩衝剤の使用方法である。天然ポリマーの使用も本発明の範囲内にある。 この土壌支持流動体は、機能的により有効である。なぜならば、土壌支持流動 体がより高濃度のポリマー、及び/又は増大したイオン親和性、及び/又はより 高い粘度を使用するためであるか、又はそれらが一部溶解し、もしくは水和し、 もしくは分散可能な複数の合成、天然もしくは修飾天然ポリマーの塊体、合成及 び天然樹脂及びラテックスを、上記物質の全てのグラフト及び配合物に加えて、 界面活性剤又は水和阻害剤を伴い、もしくは伴わずに含有するためである。この 土壌支持流動体は市販の鉱物コロイドを添加することなく調製及び維持され、流 動体欠損制御及び、好ましくは、以下の特性の1以上を示す。即ち、ボアホール 又は掘削穴の壁の安定化、土壌の封入、流動体中に分散するようになる土壌の改 善された管理及び分離、掘削された土壌の改善された凝集、並びに掘削穴内に形 成される地下構造体におけるコンクリート−土壌間の界面での周辺荷重移動の改 善された増加である。本出願の目的のため、“周辺荷重移動”、“周辺剪断”、 及び“表面摩擦”という用語は交換可能に用いられることは理解されるべきであ る。 本発明の特定の態様の土壌支持流動体は、掘削穴に隣接及びこれを取り巻く、 ゲル化しているか又は高度に粘性の比較的不動のポリマー流動体が浸透した帯域 を粒状又は浸透性土壌に形成する手段を提供するに十分な濃度でポリマーの粘性 溶液を用いる方法で処方され、適用される。この土壌/掘削穴界面での水圧伝達 性が減少した浸透帯域(ここでは圧力伝達帯域と呼ぶ)は、掘削穴内の流動体の 柱から掘削穴の壁に静水力学的圧力を効率的に伝達し、掘削プロセスの間その壁 を支持する媒体として働く。掘削穴に隣接する土壌にこの粘性流動体を限定的に 浸透又は侵入すると、圧力伝達帯域が形成される。 このポリマー圧力伝達帯域は、事実上、有効な土壌支持媒体の不在下では崩壊 して掘削穴に崩れ落ちる傾向にある粒状もしくは浸透性土壌に対して、圧力補強 構造支持体として作用する。これらの土壌強化及び効率的な圧力伝達媒体の形成 の効果は、土壌中で行われる幾何的構築(geoconstruction)又は良好な穿孔にお いて掘削穴/土壌細孔系界面で典型的に遭遇する低剪断速度での高い有効粘度、 又は流れ抵抗性を有する粘性流動体を生成するのに十分な濃度の選択されたイオ ン荷電したポリマーを含む土壌支持流動体を調製することにより達成される。我 々は、マーシュフンネル粘度測定が、掘削穴の壁の方向性支持を提供する圧力伝 達帯域形成及び有効な圧力伝達媒体の作製に要求される粘度の良好な指標である ことを見出していた。ベントナイト濾過ケークの場合と同様に、本発明のポリマ ー圧力伝達帯域は、流動体欠損、すなわち、掘削穴から土壌への土壌支持流動体 の欠損を制御する重要な機能を提供する。 ポリマーベースのスラリーが浸透した場合、粒状又は浸透性土壌(例えば、砂 )の改善された凝集は、主としてポリマーの分子構造、濃度、イオン特性及び電 荷密度に支配される。ポリマー分子の荷電部位が土壌粒子上の反対に荷電した部 位に結合するか又は付着する能力は、ポリマーが(土壌粒子を互いに結合させる )付着効果によって、嵩高い土壌凝集を増加させることを可能にする。この効果 は、硬化して凝集性及び耐久性の砂/樹脂複合体を形成する硬化性エポキシ樹脂 で砂粒子の塊体を互いに結合することにより達成される効果に類似するが、本発 明の場合には、付着効果は実際の適用においては一時的なものである。というの は、付着性結合剤が、不溶性硬化エポキシ樹脂の代わりに、コンクリート又はポ ートランドセメントのアルカリ性及びカルシウム含有物によって分解し得るポリ マーの粘性流動体又はゲルであるためである。 カチオン性高分子電解質をアニオンベースのポリマー流動体に組込んで、(a) 懸濁する土壌粒子の凝固又は除去を促進するか、及び/又は(b)流動体の構造化 を促進することができる。アニオン性ポリマーベースの流動体とカチオン性物質 とのこの構造化又は相互作用により、連続粘性相に半粘弾性が付与される。この 粘弾性により、この流動体が土壌に浸出し難くする。周囲の土壌に流動体が移動 し難 いと、上述の土壌を支持する静水力学的圧力の効率的な伝達を助長する。 本発明の好ましい態様は、本発明のポリマーの分子量及びアニオン電荷密度及 び濃度、及び/又は調製された流動体の粘度の組み合わせにより、露出かつ掘削 された土壌、特に砂及び砂利の改善された凝集によって表される改善された土壌 結合特性を示す。土壌の結合及び凝集におけるこの改善により、掘削作業、特に オーガー穿孔を容易にし、結果として、生産性を高め、掘削寸法を改善し、掘削 前の土壌凝集及び周囲土壌の細孔水圧の保持を改善する。 2相流動体の不連続相を形成する、水和されたか、又は水和する塊体の形成に 対する前駆体として用いられる本発明の物質は、本発明で定義される方法に従っ て用いられる場合、それらの特性(それらのイオン電荷密度、分子量、化学組成 、架橋、界面活性剤処理、物理的粒度測定、粒子形状、可塑性、水和特性、溶解 特性)の1以上の組合せにより、流動体の欠損を制御することをもたらすことが できる。 本方法は、掘削又は穿孔プロセスの全ての時間又は必要な時間にスラリー中に 分散した、一部水和、半可溶化、又は機能的な不溶性粒子(以下、“粒子”又は “塊体”と呼ぶ)を規定する。上述の適正濃度及び/又は粘度の機能的に有効な ポリマーを用いて、土壌への流動体の浸透を妨げるかもしくは制限するか、又は 流動もしくは置換に耐える、粘性で、土壌結合する、連続性もしくは半連続性流 動体又はゲルの帯域を有する掘削穴周囲の土壌へ浸透するとき、粒状又は浸透性 土壌における有効な流動体欠損制御をも、本発明の流動体で達成することができ る。このポリマーは典型的には流動体の水分子と会合し、この流動体を非湿潤性 であるが可動性とする。 本発明の“ゲル塊体”又は“粒子”又は“組成物塊体”は、本発明の方法の3 つの主要な方法、(1)水分散性ポリマーの固体又は乳化粒子又はミセルの水和( ポリマー/水)によるもの;(2)ビニル、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド及 びポリアミンのようなアニオン性、カチオン性及び/又は両性有機高分子材料の 相互作用(ポリマー/ポリマー)によるもの;(3)アニオン性、カチオン性及び /又は両性有機高分子材料の互いの相互作用及びポリマー/土壌複合体又は凝集 体を形成する土壌粒子とそれらとの相互作用(ポリマー/土壌又はポリマー/ポ リマー /土壌)によるもののうちの1つによって形成される。これらの塊体は、様々な サイズ及び形状で形成される。例えば、(ポテトチップ形状のような)平坦形状 、球様形状、引き伸ばされた指状もしくは繊維状形状、並びに変形可能な球体、 米殻形状、ストロー様形状及び卵形状が挙げられるが、これらに限定されるもの ではない。 水和性又は水和塊体の大きさは、現在利用可能な物質で約10ミクロン〜約100 mmの範囲とすることができ、水和のプロセス、又はイオン性相互作用により互 いに融合している複数の個々の塊体を含んでなる場合にはより大きなものであり 得る。大きな水和性又は水和塊体は、乾燥組成物の調製において修飾することで 可能であり、水和塊体の前駆体である大きな乾燥粒子を生成することができる。 比較的大きな塊体は、カチオン性物質を既に存在するアニオン性流動体に添加す ることにより、又はカチオン性添加物、アニオン性ポリマー流動体、及び土壌粒 子の間での相互作用により生成することができる。最も小さな水和塊体は、大き な水和塊体の解離により、又は微粉砕乾燥組成物粒子の直接水和により、又は液 状カチオン性物質を小滴スラリー中に懸濁もしくは配置するか、あるいは微細な 乾燥カチオン性物質を既に存在する流動体中に配置することによって既に存在す るアニオン性流動体中に形成されるイオン相互作用により生成させる。 流動体中に存在する場合、これらの塊体は一部、又は完全に水和されていても よい。これらの塊体は、好ましくは変形可能である。この変形可能性は、これら の塊体が粒状もしくは浸透性形成体の細孔空間に順応し、その内部に留まり、か つそれを抑制したり塞いだりするのを助成する。このメカニズムは、流動体欠損 を制御し、溶解した機能的に有効なポリマーで形成される高適用量で高粘性の連 続もしくは半連続相と共に用いられる場合に特に有効である。 これらの塊体は、完全に水溶性である組成物の場合、それらの塊体が完全に水 和及び溶解するのに要する時間に相当する、流動体中での有限の予想寿命を有し 得る。水和性又は水膨潤性の組成物に対して、これらの塊体は、水和相を通過し た後、解離又は周囲の土壌に吸着する。水和相の間、これらの塊体は一般に大き くなり、その後、ある点で解離し始めて流動体中に多くのより小さな水和粒子を 生成し得る。アニオン性ベースの流動体中、カチオンベースの添加物でその場で 反応することによって形成される塊体は、半水和から完全に水和された塊体又は 流動体系内では安定であるかどうかが不明瞭な小球体を生成し得る。これらの塊 体又は小球体は典型的には変形可能であり、土壌との結合又は相互作用に対して 高い親和性を有する。 粒状又は浸透性土壌の細孔を塞ぐ塊体を形成し、それにより周囲土壌への土壌 支持スラリーの浸出を遅らせる、水和、又は一部水和した天然及び合成ポリマー が好ましい。土壌結合能力を示すポリマーも好ましい。“周囲荷重移動係数”又 は“周囲荷重剪断”として表される高い形成体−コンクリート間付着を可能にす るポリマーも好ましい。 流動体欠損を制御するか、又は浸透性形成体の多孔性を任意に塞ぐための一過 性もしくは分解性粒子もしくは塊体を形成するか又は永続性粒子もしくは塊体を 形成するポリマー及び樹脂様物質の能力は、この物質の製造もしくは処理におい て、又は以下の手法の1以上によるこの分野におけるこの流動体の調製の間に、 達成される。その手法とは、(a)その物質を部分的に架橋して水和を阻害し、溶 解度を減少させ、分岐を増加させる;(b)その物質を高度に架橋して水和を阻害 し、溶解度を減少させる;(C)その物質を界面活性剤、コーティング、微小封入 、又は物理的処理等で表面処理(その場での同時添加を含む)して水和を阻害す る;(d)その物質を水和を阻害する共添加物(例えば、電解質、カチオン等)と 配合する;(e)造粒又はフレーキング又は凝集させ、分類して乾燥物質の粒子サ イズを最適化する。これはスラリー中の水和可能な物質の水和速度及び半水和粒 子のサイズに影響を与える;造粒及びサイズの分類は不溶性もしくは可塑性粒子 の細孔閉塞性能に影響を及ぼす;(f)共重合可能な界面活性剤をポリマー主鎖に 組込み、親水性の傾向に影響を及ぼす;(g)重合して両性構造を得る;(h)物質を 一緒にグラフト化して最適化された最終物質を形成する;(i)疎水性もしくは半 疎水性、又は非水溶性物質を組込んで水への可溶化を阻害する;(j)その物質を 、その場で、アニオンベースのスラリーと相互作用させて様々な塊体形態を形成 するカチオン性共添加物(例えば、ポリアクリルアミド、マンニッヒ(mannich) 、ポリDADMAC、ポリアミン、ポリMAPTAC、ポリエチレンイミン等) と配合する;(i)その物質を、その場で、アニオンベースのスラリーと相互作用 させて流動体を構造化 するカチオン性共添加物(例えば、ポリアクリルアミド、マンニッヒ、ポリDA DMAC、ポリアミン、ポリMAPTAC、ポリエチレンイミン等)と配合する 。 複数の水和性もしくは水和ポリマー塊体が存在する連続流動体相を含む流動体 を作製する方法で調製され、かつ使用される、ブレンド物及びグラフトを含む合 成、天然及び修飾天然ポリマーは本発明の範囲内にある。このような物質の例は 、合成ポリマー及び多糖類、ゴム、バイオポリマーのような天然ポリマー、並び にそれらの組み合わせである。複数の水和性もしくは水和ポリマー塊体が存在し ない場合に本明細書内に説明される本発明の特性又は性能属性の1以上を示す水 溶性もしくは水分散性合成ポリマーを含んでなる流動体も本発明の範囲内にある 。このポリマー塊体は粒状もしくは浸透性土壌における所望の性能を得るのに有 用ではあるが、ポリマーの選択、適用量、及び流動体粘度が本明細書内に説明さ れる本発明の方法に従う場合には、しばしばこれらの塊体なしに適切な性能を得 ることができる。 本発明の好ましい態様において、ビニル共重合体は、流動体中に分散する水和 性もしくは水和塊体の連続流動体相及び不連続相の両者を形成する。他の態様に おいて、天然ポリマー又は修飾多糖類の水和性もしくは水和塊体が可溶化アニオ ン性もしくは両性ポリマーの連続流動体相中に懸濁する。他の態様において、カ チオン性物質を可溶化アニオン性又は両性ポリマーを含む連続又は半連続流動体 相に添加して塊体を形成するか、又は掘削流動体の粘度もしくは構造を増大させ る。カチオン性物質がアニオン性又は両性ベースのポリマー系に導入する場合、 それらは、カチオン性部位とアニオン性部位との結合により、流動体の粘度を増 加させ、かつ懸濁液中に粒子を保持する流動体の能力を増大し得る効果を生じ得 る。この増大した構造は、周囲の土壌への流動体の移動又は浸透をも減少させ得 る。 複数の水和性もしくは水和ポリマー塊体の生成が所望である場合、本発明のポ リマーは、好ましくは、固体粒子、フレーク、又は凝集状態で添加し、最も利用 可能な生成物については、その乾燥粒子のサイズは0.01mm〜50mm(特定のフ レーク状製品において)、一般には0.01mm〜10.0mmの範囲であり、かつ重量 基準でそれらの粒子の大部分は0.10mm〜2.5mmである。解離が最終的に水和 粒子のサイズを減少し得るが、これらの物質の全ては最初の水和が生じた場合に より大きくなる。 本発明の流動体は、複数のポリマー塊体の生成が所望である場合、流動体中に 別個のイオン的に反応性の核を形成するように設計された方法によって流動体ポ リマーを添加することにより達成することもできる。溶液及びエマルジョンの両 者の形態にあるカチオン性、アニオン性、又は両性電荷特性の液状ポリマーを懸 濁、制御された小滴、又は特殊混合装置により添加して上述の所望の塊体を生成 させることができる。 本発明の流動体は以下のようなAPIマーシュフンネル粘度を有する。 (a)あらゆる手段で形成された塊体を有する、あらゆるタイプの土壌又は土壌 系成体に用いる2相流動体:クォート当り約28秒以上;より好ましくはクォート 当り約32秒以上;かつ最も好ましくはクォート当り約36秒以上。 (b)頁岩、粘土、シルト又は砂もしくはより粗いものに分類されない他の微粒 子土壌あるいは土壌形成体に用いる単相アニオン性アクリル流動体:クォート当 り約45秒超;より好ましくはクォート当り約50秒超;かつ最も好ましくはクォー ト当り約55秒超。 (c)乾燥砂、砂利、又は他の非凝集性土壌もしくは土壌形成体に用いる単相ア ニオン性アクリル流動体;クォート当り約60秒超;より好ましくはクォート当り 約70秒超;かつ最も好ましくはクォート当り約75秒超。 (d)湿潤砂、砂利又は他の非凝集性土壌もしくは土壌形成体に用いる単相アニ オン性アクリル流動体:クォート当り約45秒超;より好ましくはクォート当り約 55秒超;かつ最も好ましくはクォート当り約60秒超。 (e)あらゆるタイプの土壌もしくは土壌形成体に用いる、2種以上のアニオン 性、非イオン性、両性、会合性及び/又はカチオン性物質の組合せを含む単相流 動体:クォート当り約28秒超;より好ましくはクォート当り約32秒超;かつ最も 好ましくはクォート当り約36秒超。これらの流動体は構造化されていても、強化 された相互会合もしくはイオン結合ポリマー網を有していても、あるいは構造化 されていなくてもよい。 (f)あらゆるタイプの土壌もしくは土壌形成体に用いる、会合性ポリマーを含 む 単相流動体:クォート当り約28秒超;より好ましくはクォート当り約32秒超;か つ最も好ましくはクォート当り約36秒超。 (g)あらゆるタイプの土壌もしくは土壌形成体に用いる、両性ポリマーを含む 単相流動体:クォート当り約28秒超;より好ましくはクォート当り約32秒超;か つ最も好ましくはクォート当り約36秒超。 (h)あらゆるタイプの土壌もしくは土壌形成体に用いる、カチオン性ポリマー を含む単相流動体:クォート当り約28秒超:より好ましくはクォート当り約32秒 超;かつ最も好ましくはクォート当り約36秒超。 これらの流動体がアニオン性ポリアクリルアミドをベースとし、その粘度がク ォート当り約40秒を上回る場合には、主ポリマー(活性基礎)の適用量は、好ま しくは、1リットル当り約0.7グラムを上回る。 増大した粘度は、本発明の特定の態様の鍵となる特徴である。粘度、ポリマー 選択及びポリマー適用量は、土壌形成体の反応性、水和潜在能力、粒度、多孔性 、浸透性及び水圧伝達性を考慮して特定される。得られた流動体は、約75ミクロ ンを上回る乱された土壌の沈殿を許容するか、又はその流動体が掘削穴から除去 されるまで、もしくは固体分離処理が行われるまで乱された土壌を無限に懸濁す るべきである。また、この流動体は、追加の新鮮なポリマーの分散又は他の添加 物の組込みも許容すべきである。 アニオン性ビニル及び他のアニオン性ポリマーベース又はカルボキシル含有ポ リマー(例えば、ポリアクリレート、カルボキシメチルセルロース)をベースと するポリマー土壌支持流動体は、一般に、土類金属(カルシウム、マグネシウム 、鉄、亜鉛等)のような二価及び多価カチオン汚染物質による汚染、並びにより 少ない程度のナトリウム及びカリウムのような一価カチオンに感受性である。こ のような汚染物質に対するポリマー土壌支持流動体の感受性には、特定の利点( 例えば、コンクリートと土壌との改善された結合を可能にする)及び特定の欠点 (例えば、ポリマーの消費の増大を引き起こす、流動体の過剰のコンクリート誘 発分解)がある。 炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、及び様々なリン酸塩のような特定の緩衝 剤で流動体を前処理することによりそのような源から汚染物質を移動させること は、従来技術において公知であり、実施されている。粘土ベースの穿孔泥及びス ラリーにおいても、これらの緩衝剤が、通常有機希釈剤と共に、カルシウムのよ うな汚染物質を沈殿させて粘土ベースの系の脱凝集を可能にし、それらの特性を 回復するための処理として用いられている。緩衝剤、金属イオン封鎖剤及び水酸 化物の使用における新規性は、それらを、単独で、もしくは組み合わせて、カチ オン置換及びポリマー加水分解の新規プロセスによるポリマー系におけるカチオ ン汚染物質の効果の相殺に用いることができることを見出したことにある。 アニオン性ポリマーを含む本発明の流動体において、ヒドロキシルイオンと同 様に高い相対濃度で存在する可溶性水酸化物は、崩壊したポリマーの再水和及び 非らせん化を可能にする、ポリマー鎖の不動化アニオン性部位から汚染カチオン を“引き離す”メカニズムにより、流動体の粘度及びポリマーの官能性を回復す ることが可能である。過剰のヒドロキシルイオンも、約11.5を上回るpHレベル で、アミド基をカルボキシル基に加水分解することにより、系の粘度及びアニオ ン官能性を回復することが可能である。これは、流動体を、まず水酸化物で処理 し(加水分解を開始するため)、次いで幾らかの量の新しいカルボキシル基が形 成された後に、弱酸、リン酸塩、リン酸エステル、ホスホン酸塩、又は可溶性重 炭酸塩で緩衝してpHを低下させ、加水分解を抑制することにより達成すること ができる。アミドをアクリレートに加水分解することにより、系の粘度及び官能 性を回復する新しい官能基を生成する。従来技術において、コンクリート又はセ メントの汚染によって生じる高pH及び高可溶性カルシウム環境がカルボキシル 含有ポリマーの不可逆的な沈殿を引き起こすものと信じられていた。 可溶性加水分解の別の新規かつ有益な使用において、マグネシウムのような汚 染カチオンで生じる沈殿が単独で、又はポリマーと複合体を形成する場合に、封 入剤又は閉塞剤として、粒状、浸透性もしくは亀裂のある形成体における流動体 欠損の制御に用いられる。 図1は、マーシュフンネル粘度対CDP適用量を図示する。“CDP”という 用語は、KB Technologies Ltd.によって市販されている、本発明の範囲内にあ るポリマーベースの製品の商品名を指すものと理解される。 図2は、本発明の組成物及び方法を用いる粘度増加効率の比較を示す図表であ る。 図3は、従来技術の組成物及び方法と比較した本発明の組成物及び方法の流動 体欠損制御特性を図示する。また、図3は、本発明の組成物及び方法の流動体欠 損制御及び従来技術のポリマー組成物に対する水和時間の双方の効果を、ベント ナイトと比較して示す。 図4は、本発明の好ましい態様及び従来技術の組成物について、同じ水和時間 (30分)での濾過制御性能対時間を示す図表である。 図5は、CDPスラリー下で穿孔された微細砂検体に対する抽出試験からの周 囲摩擦/セル圧のピーク値を図示する。 図6は、様々な物質に対する周囲荷重移動係数の比較を図示する。 図7は、高適用量範囲でのCDP対エマルジョンPHPAの粘度増加効率を図 示する。 図8は、24時間の接触時間の平均標準化周囲剪断を比較した、図による説明で ある。 図9及び10は、本発明の土壌安定化流動体を用いて掘り抜いたパイル穴につい てのボアホールの概要を図示する。 図11は、本発明の土壌安定化流動体を用いて掘り抜いた穴のコンクリートパイ ル注入について、深さ対単位剪断抵抗力の関数として測定した荷重試験の結果を 図示する。 図12、13及び14は、本発明の土壌安定化流動体を用いて構築した中空パイルに ついての“表面摩擦増加”及び濾過制御効果を図示する。 図15、16、17及び18は、従来技術のベントナイト及びアタプルガイトの使用と 比較した、本発明の土壌安定化流動体を用いて構築したモデル中空パイルの“表 面摩擦増加”を図示する。 図19は、従来のベントナイトの使用と比較した、本発明の土壌安定化流動体を 用いて構築した中空パイルにおける荷重試験の結果を図示する。 好ましい実施態様において、土壌支持流動体は、一部水和又は水和した、水溶 性、水膨潤性、水和性、及び/又は水分散性組成物(“組成物塊体”)の複数の 塊体を懸濁している水性スラリーとして製造される。土壌支持流動体は、一部溶 解、及び/又は水和された、及び/又は分散性の合成若しくは天然ポリマー、樹 脂、及び/又はラテックス;及び前記組成物の全てのグラフト物がそれに懸濁さ れているものか含まれる。該組成物の分子量は、広範囲に、例えば10,000〜40,0 00,000以上の範囲で変化してもよい。しかしながら、本発明では、分子量が100, 000 以上、好ましくは、1,000,000 以上、一層好ましくは、10,000,000以上のア ニオン性アクリル系ポリマーを適用して、水和性、又は水和した複数のポリマー 塊体を含む連続相、及び不連続相の全部、又は一部を形成すると最も有用である ことが分かった。また、カチオン性ポリマーをアニオン性の連続相に添加して、 流動体の構造特性を強化するか、又は不連続相を製造するかもしくはは補充する ことができる。 第2の好ましい実施態様において、十分な粘度及び/又は下記の機能を一つ以 上もたらす土壌結合性能を供給する機能的に効果的なポリマーの十分な濃度で、 組成物塊体なしに、流動体を製造するか、又は用いることができる。即ち、浸透 性接着剤として作用することにより粒状又は浸透性土壌に凝集力を付与する;粒 状又は浸透性土壌に流動体欠損を制限するか又は制御し、土壌の多孔系に、除去 し難い粘稠ポリマー流動体を含浸させるか、又は土壌に自由に浸透することがで きない程粘稠な流動体を使用することによって、静水圧移動を介して掘削壁を支 持する;凝集力の強化及び接着効果を介して、オーガー及びグラブ等の掘削用具 上及び掘削用具中の掘削された土壌の載荷及び搬送を改良する;コンクリートの 土壌への結合力をの改良し、かつ従来のスラリー技術と比べて摩擦荷重移動を向 上させる。 ポリマーのアニオン度は、重合の際のアクリルアミドの加水分解、又はアクリ ルアミドを、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマー ル酸、イタコン酸、ビニル又はスチレンスルホン酸、及び2−アクリルアミド− 2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS(登録商標))等、並びにそれらの水 溶性塩を含有するアニオン性モノマーと共重合することから得ることができる。 好ましいアニオン性モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ビニ ル又はスチレンスルホン酸塩及びAMPS(登録商標)若しくはそれらの塩であ る。アクリルアミド及び/又は他の非イオン性モノマーと、前記アニオン性モノ マーの一種以上とを含むコポリマーも本発明の範囲に包含される。 ポリマー中のコモノマーのモル%は、総量が 100%になる限り、ある範囲内で 変化してもよい。アニオン性の電荷密度は、ポリマー中、約5%〜90%、好まし くは10%〜80%、一層好ましくは35%〜65%の範囲で変化してもよい。特定の土 壌形成物及び水の状態に応じて、望ましいドリル作業、ボーリング作業、又は掘 削作業及び土壌支持機能を達成するために、コポリマーの組成、アニオン度、及 び分子量を最適化することができる。 両性ポリマーを形成するポリマーに、あるカチオン性モノマーを導入すること によって、本発明のアニオン性コポリマーをさらに変性させることができる。カ チオン性モノマーは、塩化ジアリルジメチルアンモニウム、第四級ジメチルアミ ノエチル(メタ)クリレート、及びN,N−ジメチルアミノプロピルメタクリル アミド、並びにそれらの混合物からなる群から選択される。これらのカチオン性 成分は、反応して酸塩を形成するか、又は塩化メチルもしくはジメチルスルフェ ートを用いて第四級化することができる。 本発明の実施に使用されるノニオン性モノマーは、アクリルアミド、メタクリ ルアミド、C1〜C20のアクリレート、N−ビニルピロリドン、酢酸ビニル、ス チレン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、又はそれらの混合 物からなる群から選択される。特に好ましいのは、アクリルアミドである。 C5〜C20の長鎖アルキレート、ヒドロキシアルキレート、及びN−アルキル 置換アクリルアミドのような水不溶性/疎水性モノマーも、少量、本発明のポリ マー中に導入することができる。これらの疎水性基は、水溶液中で互いに会合し て分子間/分子内会合を形成する傾向がある。その結果、溶液粘度が上昇し、疎 水性基が無いポリマーに比べて、塩に対する粘度の感受性が相対的に低下する。 モノマーの重合は、架橋剤の存在下で行われて、架橋又は分岐鎖の組成物が形 成される。架橋剤は、二重結合及び反応性基、二つの反応性基又は二つの二重結 合を有する分子を含有する。架橋剤は、N,N−メチレンビスアクリルアミド、 N,N−メチレンビスメタクリルアミド、ポリエチレングリコール、ジ(メタ) アクリレート、グリシジルアクリレート、アクロレイン、N−メチロールアクリ ルアミド、アルキルアルデヒドC1〜C4、グリオキサール、ジアリルアミン、ト リアリルアンモニウム塩、アンモニア、C1〜C25アミン(ジアミン、及びトリ アミンを含む)、エピクロロヒドリン又はジエポキシ化合物等、もしくはそれら の混合物からなる群から選択される。架橋又は分岐は、ポリマー鎖中のモノマー 単位と架橋剤との分子間又は分子内反応によって発生する。架橋剤は、形成され るポリマーが依然として水溶性又は水和性である限り、架橋又は分岐組成物を生 成するのに十分な量で使用するべきである。好ましくは、モノマーの総重量当り 、0.001%〜20%,より好ましくは0.01%〜10%が本発明の目的のために用いら れる。本願におけるこれらの成分の比率は、水又はスラリーの容量に付き、ポリ マーの乾燥重量の立方メートル当り、0.01〜 300kgの範囲である。 ポリマー流動体の流動特性は、アニオン度及び架橋の程度とタイプ、及び添加 されるカチオン性、会合性又は両性材料の量とタイプによって著しく影響を受け る。図2は、本発明の組成物及び方法を用いた粘度上昇効率の比較を示す図表で ある。 組成物粒子又は塊体は、掘削用流動体として一定且つ制御可能な予想寿命を示 す。この予想寿命は、掘削用流動体の組成化学的性質、物理的及び化学的特性に 基づいて、数分から数週間の範囲で変化してもよい。組成物塊体の予想寿命は、 以下の化学メカニズムの一つ又はそれらの組合せによって制御される。即ち、(1 )架橋及び/又は分岐度、(2)架橋及び/又は分岐方法、(3)組成物の溶解度及び /又は親水性/疎水性、及び(4)共添加物の配合及び/又は組成物への表面処理 である。 組成物塊体の予想寿命は、剪断応力に連続して曝すこと、カチオンもしくは電 解質に曝すこと、土壌固形物に曝すこと、又は長時間連続して水和されることに よって、その場で良くも、悪くも影響される。組成物粒子又は組成物塊体は、掘 削用流動体内で独立して存在し、発明の要約の箇所で記載した特性を保持してい る離散成分、又は要素と定義することができる。これらの粒子又は塊体は、流動 体に特有の性能特性を付与し、掘削形成体への流動体欠損を減少させることがで きる。掘削界面に形成される孔を減少させる組成物粒子又は塊体の能力は、粒子 又は塊体が、形成体空隙に吸い込まれ、これらの空隙に完全に又は部分的に埋め 込まれ、これらの空隙を密封することによって達成される。 これらの組成物粒子又は組成物塊体は、互いの上に敷設されるので、孔の口を 締付け、流動体欠損を減少させる。合成もしくは天然ポリマー及び/又は樹脂の 濾過ケークもしくは深度土壌マトリックスのシールが形成される。この濾過ケー ク又はシールは、コロイド状ポリマー又は溶解している水溶性ポリマー又は樹脂 と一体となって、さらに濾過制御及び濾過ケーク構成物を改良させる。流動体が 、ゲルと共に配合されるか、又は用いられる場合、これらの粒子又は塊体の最適 化は、流動体及び濾過ケーク又はマトリックスシールの性能並びに土壌シール効 果を決定する上での重要な要件である。これら合成又は天然ポリマー又は樹脂も しくはそれらの混合物の組成物粒子又は組成物塊体を本発明の一つの方法で使用 する場合、流動体の設計からベントナイト、シルト、及び/又は他のコロイド状 又は微粉砕材料の使用を排除することができる。 粒子又は塊体、ポリマー、及び土壌間の相互作用によって、掘削壁の表面、及 び掘削壁中に濾過ケークが形成され、かつ極めて顕著な程度に、粗粒土壌中に、 静水圧下で土壌の多孔質マトリックスを浸透させるその場の土壌及びポリマー/ ゲル粒子を含有するポリマー/土壌粘稠塊体又は構造体が形成される。ポリマー 濾過ケーク及び深度ポリマー/土壌構造体は、土壌形成に安定な側壁を保持する のに顕著に寄与している。形成体への流動体欠損を減少させ、側壁ケークと深度 マトリックスシールから移行してくる静水圧差を維持し、かつ流動体の土壌結合 力を向上させることによって、土壌側壁の安定性が強化される。 本発明によって製造されるポリマー濾過ケーク、又はポリマー/土壌マトリッ クスは、周囲土壌への流動体欠損を顕著に減少させる。土壌形成体への過剰の流 動体欠損、特に失われた流動体が水又は低適用量のポリマー/水流動体の場合、 形成体を水和して、形成体固形物間の天然の凝集力を破壊する。かかる凝集力の 欠損は、側壁が軟泥になり、陥没の原因になる。ポリマー/土壌マトリックスは 、土壌の水和及び/又は土壌の孔の圧力の変化を減少するか、又は防止し、かつ ポリマー/土壌マトリックスによる、又はその間の静水圧差を維持することによ って、従来技術と比較して、掘削作業をより顕著に安定に維持する。 図3は、本発明の好ましい実施態様及び他の二つの市販の建設ドリル作業用ス ラリー製品によるポリマーの水和時間に対する流動体欠損制御を示している。図 3に示した水和時間は、混合水へのポリマーの導入と濾過テスト開始との間の経 過時間である。水和時間は、流動体中の一部水和又は水和しているゲル塊体の存 在、量及び品質を決定する主要因子である。一般に、水和時間が増加すると、離 散ゲル塊体の数が減少し、存在しているゲル塊体が大きく、且つ軟らかくなる。 したがって、ゲル塊体の孔充填効果が低下し、流動体が、連続相の粘度、及びポ リマー対土壌−粒子結合(接着)に依存して、流動体欠損を制御し、土壌の凝集 力を向上させ、かつ発明の他の効果を奏するに違いない。図3のデータを説明す ると、市販の製品を約3,000RPMで回転する単一波型ディスクインペラーで低 剪断下で混合した。生成物を5〜10分間撹拌し、水和時間の残余の時間は撹拌し なかった。ベントナイトを高剪断下で混合して良好な分散液を得た。透過度20ダ ルシー(darcy)及び孔径60ミクロン(公称)を有する 1/4インチ厚の人造砂石デ ィスクに対して5psiの圧力差でテストを実施した。 図4は、本発明の好ましい実施態様の濾過制御性能を、従来技術のポリマー流 動体の濾過制御と比較したチャートである。但し、両ポリマーとも同じ水和時間 を有している。 本発明の好ましい実施態様において、ポリマー材料は、埋込み穴、又は掘削口 への直接添加によって流動体中に導入され、次いで特別な混合又は予備混合用装 置や方法を必要とせずに、掘削又はドリル用具を使用して、流動体をその場で混 合される。 本発明の別の好ましい実施態様において、土壌支持スラリーを製造するのに使 用される材料を、流動体をその現場で混合する掘削又はドリル用具を使用しない で、埋込み穴、又は掘削口へ間接的に導入される。他の特別な混合装置、予備混 合装置、ホッパー、又は他の間接的方法を用いずに、材料は系に添加される。 本発明のポリマーの荷電密度特性は、流動体の土壌結合力の最も重要な要素で ある。土壌結合力は、ポリマー又は材料が、更地又は掘削された土壌と結合し、 安定にすることができる可能性及び能力である。この親和力によって、側壁の安 定化、埋め込み穴の大きさ及び掘削土壌の除去が改良される。荷電密度、又はポ リマーのアニオン性及び/又はカチオン性に荷電しているペンダント単位の比が 、 ポリマーが保持している土壌結合力の程度に大いに寄与する。 本発明の別の好ましい実施態様において、大量の土壌の荷重を保持し、除去す る掘削施工能力、又は掘削用具もしくはシステムの能力が、スラリーの土壌結合 力によって、顕著に改良される。改良された土壌結合力によって、従来の材料を 使用していた場合は成功しなかった掘削用具を使用して掘削された固形物、又は 土壌の除去が可能になる。改良された掘削能力が、掘削作業効率を向上させる。 本発明の別の好ましい実施態様において、ポリマーは、水溶性、又は一部水溶 性又は水和性又は水分散性の直鎖、分岐鎖、架橋、一部架橋、又はグラフトポリ マーであり、さらに疎水性界面活性剤で処理されて、水和が遅延されるか、又は ポリマーを混合する間疎水性界面活性剤で処理される。疎水性界面活性剤が、そ の場の共添加、コーティング、マイクロカプセル化、又は物理的方法で添加する ことができる。 本発明のポリマーが、非架橋及び水溶性、一部水溶性、水和性又は水分散性の 場合、粘度測定、親水性度/疎水性度、分子量、溶解速度、及び他の要因を、一 時的水和相(ポリマーが、離散化一部溶解するか、又は溶解性塊体もしくは粒子 として、流動体中に懸濁されている間の時間)を利用する適用技術と組合わされ 、流動体欠損制御が達成される。 疎水性界面活性剤を、ポリマー粒子内の乾燥された侵入型成分として、又は製 造後表面処理として製造工程の間ポリマー中に配合し、架橋剤を使用するか又は 使用せずに、水和を遅延させ、かつ粒子又は塊体の寿命を延長させることができ る。疎水性界面活性剤は、HLB(親水性/疎水性平衡)値が、約2〜約10、好 ましくは8未満の範囲の界面活性剤を含む。適当な界面活性剤として、ソルビタ ンエステル、フタル酸エステル、脂肪酸、グリセリド、グリセリンエステル及び アミン、並びにこれらのエトキシル化、又はプロポキシル化誘導体等が挙げられ る。本発明の好ましい態様は、僅かの界面活性剤処理によって適度に架橋された ポリマーに、僅かに組み込まれる。 本発明の好ましい実施態様において、粒子又は塊体は一時的なものである。粒 子又は塊体の一時的な性質は、ポリマーの架橋剤のタイプと量によって制御され る。ポリマー架橋は、時間が経過すると破断し、粒子及び塊体は分解する。水和 、 剪断及びイオン化が、全ポリマーを変性させ、塊体の構造を破壊する。可溶性ポ リマー、粒子、及び塊体、圧潰又は分解は、二価、及び三価のカチオン、酸化剤 及び/又は塩化物と接触させることによって加速させることができる。かかる粒 子及び塊体の圧潰又は分解は、建設業及びコンクリート、グラウト、セメント、 又は他の材料を柱、壁、又はトレンチに敷設する他の産業にとって致命的である 。これらに適用する場合、側壁の摩擦、又は側壁の荷重支持力が重要である。本 発明は、側壁の特徴に伴う障害を顕著に減少させ、それによって改良された構造 的一体性及び荷重支持力を提供するものである。 流動体内の可溶化ポリマー、粒子及び塊体並びに側壁界面が分解すると、従来 技術によるドリル及び掘削用流動体技術に比べて、側壁の摩擦係数が顕著に高く なる。図5は、従来技術及び本発明の好ましいポリマーを使用してドリルした砂 サンプルに対して行なった抽出テストによって得た周囲摩擦/セル圧をグラフで 表示したものである。スラリーが分解すると、コンクリート、セメント、グラウ ト等による置換が改良され、汚染物の侵入、内部の空隙、及び/又は最終構造物 のコンクリート、セメント、グラウト等の直接の汚染が減少するので、品質が改 良された目的物構造物又は充填物が生産される。 好ましい実施態様において、水和又は一部水和した天然及び合成ポリマーが、 粒状又は浸透性土壌の孔を充填する塊体を形成するため、土壌支持スラリーから 周囲の土壌への浸出が遅延される。土壌結合力を示すポリマーが好ましい。“周 囲荷重移動係数”として表現される形成体−対−コンクリート結合が高いポリマ ーも好ましい。図6及び8参照。 図8は、本発明の好ましい実施例を実験で使用したドリルの軸に24時間接触さ せた後の表面摩擦の発生を示している。表面摩擦の発生において、好ましい態様 が、ベントナイトより優れていることが図からわかる。さらに、図6と比較した ときの省略によって、アタプルガイト、及びエマルジョンPHPAから製造した スラリーが、流動体が完全に欠損されるため、実験で使用したドリルの軸にスラ リーの柱を保持することができないということが図からわかる。本発明のポリマ ーは、実験で使用したドリルの軸に流動体を24時間保持することができる表面摩 擦が高いスラリーを形成するということを示している。 本発明のさらに好ましい実施態様において、スラリーを製造するのに使用され る材料の乾燥粒子、フレーク、凝集物、又は結晶は、適当なサイズ開口度を有す る篩でスクリーニングして、0.01mm〜50mm、好ましくは、0.01mm〜10.0m m、一層好ましくは、0.10mm〜2.5 mmの範囲の種々のサイズの粒子、又はフ レークを含むように選別、又は製造される。スラリー製造に使用される材料の乾 燥粒子、フレーク、凝集物、又は結晶は、種々のサイズから成る。種々のサイズ の孔、晶洞、又は破砕度を有する特定のタイプの粒状、晶洞状、又は破砕された 土壌形成物の流動体欠損制御効果を最適にするためには、材料は、標準以下の種 々のサイズ範囲で製造され、選別され、且つ選択される。土壌形成物が、砂、砂 利、丸石、及び氷積硬粘土等のように多孔質の場合は、より大きな粒子が必要で ある。土壌形成物が、水和性泥板岩、粘土、及びシルトのように多孔性が低い場 合は、より小さな粒子が必要である。種々の土壌形成物に対して生成物の効果を 最適にするのに、粒子サイズの選択は重要である。本発明の好ましい実施態様に おいて、粒状、フレーク、又は凝集ポリマーの粒子サイズは、0.01mm〜50mm 、好ましくは0.01mm〜10.0mm、一層好ましくは0.1 mm〜2.5 mmの範囲で あり、そして粒子の重量の大部分は0.40mm〜2.5 mmの範囲にある。 本発明の総ての実施態様は、液状、即ちエマルジョン(油連続、又は水連続) 、懸濁液、分散液、固体、又は溶液の形状で製造、及び使用することができる。 アニオン性アクリル系ポリマーの場合の好ましい物理的形状は、乾燥粒子、フレ ーク又は凝集物である。 本発明の好ましい実施態様は、約35%〜約65%の範囲のアニオン度、及び架橋 する前に測定して100,000 以上、好ましくは 100万以上、一層好ましくは1,000 万以上の分子量を有し、そしてアルデヒド、ジアミン及びトリアミンを含むC1 〜C25のアルキルアミン、及び/又はメチレンビスアクリルアミドを使用して0. 01%〜10%の範囲で僅かに架橋されているポリマーである。かかるポリマーは、 アクリルアミド及びアクリル酸又はマレイン酸、無水マレイン酸、又はフマール 酸、若しくはAMPS(登録商標)、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、 メタアリルスルホン酸、及びそれらの塩、並びにそれらの混合物とのコポリマー である。これらの成分のモル比は、特定の生成物と水の条件に応じて、望ましい アニオン度を得るために変化され得る。大部分の生成物の条件において、粒状ポ リマーの粒径は、0.01mm〜10.0mmの範囲であり、大部分の粒子は、0.1 mm 〜2.5 mmの範囲内にある。 明細書に記載する流動体と方法の特徴を色々と組合わせた種々の好ましい実施 態様で、本発明を説明する。 1.単一相(“滑らかな”(Smooth))流動体 流動体中の水が、一つ以上のポリマーと均質に結合していて、連続流動体相が 一つ以上のポリマーの溶液又はコロイド状分散液であると考えられる。ある場合 且つある条件下では、“遊離”水が本発明の流動体中に存在するか又は流動体か ら抽出された土壌固形物の塊体から遊離している。 1a.第1の好ましい実施態様において、荷電密度が約5%〜95%、好ましく は10%〜80%、一層好ましくは30%〜80%で、分子量が、1,000,000 以上、好ま しくは10,000,000以上のアニオン性ポリマーを、0.7g/L(活性塩基)以上の 濃度で水に十分溶解し、マーシュフンネル粘度(MFV)が60を越える単一相流 動体を製造する。この流動体は、乾燥砂又は砂利の掘削、ボーリング又は竪穴ド リル作業に使用される。 1b.第2の好ましい実施態様において、荷電密度が約5%〜95%、好ましく は10%〜80%、一層好ましくは30%〜80%で、分子量が、1,000,000 以上、好ま しくは10,000,000以上のアニオン性ポリマーを、0.7g/L(活性塩基)以上の 濃度で水に十分溶解し、マーシュフンネル粘度(MFV)が45を越える単一相流 動体を製造する。この流動体は、凝集土壌形成物、又は湿った若しくは濡れた砂 もしくは砂利の掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作業に使用される。 1c.第3の好ましい実施態様において、分子量が、約25,000以上の、カチオ ン基を有するビニル系ポリマーを、0.2g/L(活性塩基)以上の濃度で水に十 分溶解し、マーシュフンネル粘度(MFV)が30以上の単一相流動体を製造する 。この流動体は、掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作業に使用される。 1d.第4の好ましい実施態様において、荷電密度が3%〜90%、分子量が、 100,000 以上のアニオン性ポリマーを、0.05g/L(活性塩基)以上の濃度で水 に十分溶解し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上の単一相流動体を製造 する。この流動体には、流動性構造を改良するために、カチオン性物質(例えば 、ポリアミン)等の他の添加剤を添加してもよい。この流動体は、掘削、ボーリ ング、竪穴ドリル作業、又は他の産業に使用される。製造後、この流動体は、容 器内、又は掘削、若しくは他の現場作業において、可溶性水酸化物で処理して、 アミド基がアクリレート基に加水分解されるが、このことは粘度上昇によって確 認される。 1e.第5の好ましい実施態様において、荷電密度が3%〜90%、分子量が、 100,000 以上のアニオン性ポリマーを、0.05g/L(活性塩基)以上の濃度で水 に十分溶解し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上の単一相流動体を製造 する。この流動体には、流動性構造を改良するために、カチオン性物質(例えば 、ポリアミン)等の他の添加剤を添加してもよい。この流動体は、掘削、ボーリ ング、竪穴ドリル作業、又は他の産業に使用される。製造後、この流動体は、容 器内、又は掘削、若しくは他の現場作業において、可溶性水酸化物で処理して、 アミド基がアクリレート基に加水分解されるが、これは粘度上昇によって確認さ れる。この加水分解後、重炭酸ナトリウム、燐酸塩、又は酸等の緩衝剤を添加し て、ポリマーの加水分解を遅延、又は停止させる。 1f.第6の好ましい実施態様において、分子量が、約25,000以上のアニオン 性ポリマーを、0.01g/L(活性塩基)以上の濃度で水に十分溶解させる。流動 体にカチオン性の高分子電解質を添加し、流動体に流動性構造を付与し、マーシ ュフンネル粘度(MFV)が28以上で、その構造効果から明らかな流動性能を有 する単一相流動体を製造する。この流動体は、掘削、ボーリング、竪穴ドリル作 業、又は他の産業に使用される。 1g.第7の好ましい実施態様において、ポリマーの構造的性質を制御するた めに緩衝剤を使用し、pHを変化させて、一つ以上のアニオン性、両性及び/又 はカチオン性ポリマーから単一相水性流動体が製造される。この流動体は、掘削 、ボーリング、竪穴ドリル作業、又は他の産業に使用される。 1h.第8の好ましい実施態様において、カチオン性ポリマー及びアニオン性 ポリマーが、ビニル主鎖に基づくコポリマー構造の高pH、及び低pHにおいて 異なる反応をする両性ポリマーから単一相水性流動体が製造される。この流動体 は、掘削、ボーリング、竪穴ドリル作業、又は他の産業に使用される。 1i.第9の好ましい実施態様において、疎水性に変性されたコポリマーから 単一相水性流動体が製造され、そしてアクリル主鎖を有するカルボキシル酸基を 含有するコポリマー構造のpHを調整するため長鎖アミンが使用される。この流 動体は、掘削、ボーリング、竪穴ドリル作業、又は他の産業に使用される。 1j.第10の好ましい実施態様において、分子量が、10,000以上のアニオン 性ポリマーを、0.1 g/L(活性塩基)以上の濃度で水に十分溶解させ、マーシ ュフンネル粘度(MFV)が28以上の単一相流動体を製造する。この流動体は、 海水、又は他の可溶性カチオン源、特にマグネシウムによって汚染される環境下 での掘削、ボーリング、竪穴ドリル作業に使用される。ナトリウム、又は他の可 溶性水酸化物、好ましくは溶液状で、且つ(水よりも十分に大きな密度を付与す るため)好ましくは活性含量が少なくとも25%(w/w)のものを、掘削作業中 、スラグとしてポリマー流動体に直接添加し、汚染源を沈降させる。乾燥、又は 錠剤状の水酸化物を使用することもできる。水酸化物は、マグネシウム又は同じ ような反応性カチオンと反応して、不溶性の水酸化物を形成し、汚染性カチオン を系から除去し、ポリマーを十分に水和させ、より粘稠にさせる。過剰の水酸化 物の存在下で、ポリマー、特に、ポリアクリルアミドを現場で加水分解し、利用 できる水と会合するカルボキシル基を多く生成して、粘度の上昇、又は回収に寄 与することによって、効果が蓄積される。この技術によって、海水、及び塩分の ある水の中の二価のカチオンに対して敏感なポリアミド等のポリマーを効果的に 使用して、このような水で膨潤している土壌を掘削する際、又はこのような水が 浸入してくる掘削作業において、粘稠で、高性能の土壌支持流動体を調整、保持 することができる。 1k.第11の好ましい実施態様において、アニオン性、カチオン性、又は両 性水溶性ポリマーが基本成分である掘削用流動体に、アニオン基、又はカチオン 基を含み、アクリル主鎖コポリマーのアルキルメタアクリレートエステル(C1 〜C20)を流動性構造物として添加する。かかる物質は、疎水性に会合された領 域を形成し、一方コポリマーの他の部分は、粒子のカチオン性、又はアニオン性 表面、即ち鉱物のカチオン性表面に対するカルボキシル官能基、及びアニオン性 鉱物の縁のカチオン性、アミノタイプ(例えば、DADMAC)と一直線になっ ている。カチオン性、及びアニオン性官能基も、イオン対を形成し、流動性構造 を強化し、又は高分子網目構造を形成することができる。 1l.第12の好ましい実施態様において、多糖類、ガム類、生体高分子、及 びこれらの組合せを使用して、流動性構造を強化するため流動性を変化させるこ とによって、本発明の他のポリマーを基本成分とする流動体の粘度荷重、及び支 持力を調整することができる。 1m.第13の好ましい実施態様において、アニオン性のエーテル化された多 糖類、ガム類、生体高分子、及びこれらの組合せ(例えば、CMC、カルボキシ メチルスターチ、エーテル化ガール、キサンタン)を基本成分とする流動体をカ チオン荷電された高分子電解質、又はポリマーに添加し、流動体を流動性構造に する。一例は、CMCを基本成分とする流動体へのポリアミンの添加である。 2.二相又は多重相(“塊体状”)流動体 2a.第14の好ましい実施態様において、分子量が50,000以上、好ましくは 1,000,000 以上の両性、又はアクリル系ポリマーを、0.1g/L(活性塩基)以 上の濃度になるように水に添加し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28を越え る流動体を製造する。この流動体は、ポリマーの部分溶解した粒子を含有してい る。即ち、ポリマーが流動体中に完全には溶解していない。この流動体は、ポリ マーの一部が部分的に水和状態にある間、掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作業 に使用される。 2b.第15の好ましい実施態様において、アニオン性又は両性のエーテル化 された多糖類、ガム類、生体高分子及びこれらの組合せ(例えば、CMC、カル ボキシメチルスターチ、エーテル化ガール、キサンタン)を基本成分とする流動 体を、カチオン荷電−高分子電解質、又はポリマーと共に添加し、カチオン性添 加物と両性又はアニオン性の連続相との相互作用によって、流動体中に、離散し た塊体又は粒子を生成する。この一例は、CMCを基本成分とする流動体へのポ リアミンの添加である。この流動体は、掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作業に 使用される。 2c.第16の好ましい実施態様において、アニオン性又は両性のエーテル化 された多糖類、ガム類、生体高分子及びこれらの組合せ(例えば、CMC、カル ボキシメチルスターチ、エーテル化ガール、キサンタン)を基本成分とする流動 体が調製されるが、この流動体は、溶解又は水和しているポリマーの連続相、及 びポリマーが部分水和されている、又は水和する塊体の不連続層、即ちポリマー が流動体に十分溶解していない不連続相を含んでいる。この流動体は、ポリマー の一部が、部分水和状態にある間、掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作業に使用 される。 2d.第17の好ましい実施態様において、荷電密度が3%〜90%、分子量が 100,000 以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.05g/L(活性塩基)以上 の濃度になるように水に添加し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上の流 動体を製造する。この流動体は、流動性構造を付与するためカチオン性物質(例 えば、ポリアミン)を含んでいてもよい。この流動体は、ポリマーの部分溶解し た粒子を含んでいる、即ち、ポリマーが、流動体に十分溶解していない。この流 動体は、ポリマーの一部が部分水和状態にある間、掘削、ボーリング又は竪穴ド リル作業に使用される。製造後、この流動体は、容器、又は掘削、又は他の現場 作業中に、可溶性水酸化物で処理して、アミド基を加水分解して、アクリレート 基に転換することができるが、このことは粘度上昇によって確認される。 2e.第18の好ましい実施態様において、荷電密度が3%〜90%、分子量が 100,000 以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.05g/L(活性塩基)以上 の濃度になるように水に添加し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上の流 動体を製造する。この流動体は、流動性構造を付与するためカチオン性物質(例 えば、ポリアミン)を含んでいてもよい。この流動体は、ポリマーの部分溶解し た粒子を含んでいる、即ち、ポリマーが、流動体に十分溶解していない。この流 動体は、ポリマーの一部が部分水和状態にある間、掘削、ボーリング又は竪穴ド リル作業に使用される。製造後、この流動体は、容器、又は掘削、又は他の現場 作業中に、水酸化物で処理して、アミド基を加水分解して、アクリレート基に転 換することができるが、このことは粘度上昇によって確認される。この加水分解 後、重炭酸ナトリウム、リン酸塩、又は酸等の緩衝剤を系に添加して、ポリマー の加水分解を遅延又は停止する。 2f.第19の好ましい実施態様において、荷電密度が3%〜90%、分子量が 50,000以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.05g/L(活性塩基)以上の 濃度になるように水に溶解させ、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上の単 一相流動体を製造する。この流動体を、アニオン性の連続相と反応するカチオン 性高分子電解質(例えば、ポリアミン)で処理して、流動体中に離散している塊 体、又は粒子を生成させる。この流動体は、掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作 業に使用される。 2g.第20の好ましい実施態様において、荷電密度5%〜95%、分子量が、 1,000,000 以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.1 g/L(活性塩基)以 上の濃度になるように水に添加し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28を越え る流動体を製造する。この流動体は、ポリマーの部分溶解粒子を含んでいる、即 ち、ポリマーが流動体に完全には溶解していない。この流動体を、アニオン性の 連続相及びアニオン性アクリル系ポリマーの部分溶解塊体、又は粒子と反応する カチオン性高分子電解質(例えば、ポリアミン)で処理して、流動体中に離散し ている塊体、又は粒子を生成させる。この流動体は、掘削、ボーリング又は竪穴 ドリル作業に使用される。 2h.第21の好ましい実施態様において、荷電密度が3%〜90%、分子量が 50,000以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.05g/L(活性塩基)以上の 濃度になるように水に十分溶解させ、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上 の単一相流動体を製造する。この流動体は、掘削、ボーリング又は竪穴ドリル作 業に使用される。この流動体を、アニオン性の連続相及び土壌固形物の懸濁粒子 と反応するカチオン性高分子電解質(例えば、ポリアミン)で処理して、重力に よって容易に沈降するか、又は掘削用具に接着させることによって掘削口から除 去することができる土壌固形物を、塊体、又は網目構造中に凝集、又は錯化させ る。 2i.第22の好ましい実施態様において、荷電密度が5%〜95%、分子量が 1,000,000 以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.1 g/L(活性塩基)以 上の濃度になるように水に添加し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28以上の 流動体を製造する。この流動体は、ポリマーの部分溶解粒子を含んでいる、即ち ポリマーが流動体中に完全には溶解していない。この流動体は、掘削、ボーリン グ又は竪穴ドリル作業に使用される。この流動体を、アニオン性の連続相、アニ オン性アクリル系ポリマーの部分溶解塊体、又は粒子、及び土壌固形物の懸濁粒 子と反応するカチオン性高分子電解質(例えば、ポリアミン)で処理して、重力 によって容易に沈降するか、又は掘削用具に接着させることによって掘削口から 除去することができる土壌固形物を塊体、又は網目構造中に凝集、又は錯化させ る。 2j.第23の好ましい実施態様において、荷電密度が5%〜95%、分子量が 1,000,000 以上のアニオン性アクリル系ポリマーを、0.1 g/L(活性塩基)以 上の濃度になるように水に添加し、マーシュフンネル粘度(MFV)が28を越え る流動体を製造する。この流動体は、ポリマーの部分溶解粒子を含んでいる、即 ちポリマーが流動体中に完全には溶解していない。この流動体は、掘削、ボーリ ング又は竪穴ドリル作業に使用される。この流動体を、アニオン性の連続相、及 びアニオン性アクリル系ポリマーの部分溶解塊体、又は粒子と反応するカチオン 性物質(例えば、ポリアミン)で処理して、流動体に流動性構造を付与する。 2k.さらに、本発明の範囲内で、エーテル化多糖類、ガム類、生体高分子及 びこれらの組合せ(例えば、CMC、カルボキシメチルスターチ、エーテル化ガ ール、キサンタン)等の他のアニオン性ポリマーが、実施態様2g、2h、2i 及び2jのアクリル系ポリマーの代わりに使用される。 本発明は、以下の機能の幾つか又は全てを可能ならしめる、ポリマーベース又 はポリマー含有土壌支持流動体の調製及び方法を包含する。即ち、流動体欠損の 制御、掘削される形成物の安定化、掘削用具による土壌の載荷と除去の改良、及 びコンクリート−対−形成物の高摩擦係数の改良である。本方法は、垂直、有角 、又は水平ボアホール、トンネル、溝、若しくは他の掘削に、土壌支持流動体又 はドリル用流動体を使用する地下構造物の作業、掘削、及び竪穴ドリル作業に使 用することができる。 以上、装置の特定の態様を詳細に記載したが、本発明は好ましい態様にのみ限 定されるべきではない。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、設計、構造 、及び寸法には多くの変更が可能である。 実施例実験室における実施例1 ヒューストン大学にて実施された調査では、数種類のスラリーについて、低凝 集性砂中のモデル貫通パイル用の掘削を安定化する能力を、コンクリート注入前 の30分、4時間、および24時間の各期間について比較した。それに加えて、当調 査では、完成定位置注入型コンクリートパイルの品質と形状および硬化後のパイ ルによって得られた周囲剪断荷重の大きさにも焦点を当てた。試験に供された材 料は、(1)『スーパーマッド(Super Mud)(商標)』即ち活性ポリマーを約30% 含有したアニオン系ポリアクリルアミドの30%エマルジョンの工業規格(ポリマ ー・ドリリング・システム社の製品);(2)アタプルガイト、即ち処理化粘土鉱 物;(3)ベントナイト、即ち処理化粘土鉱物;(4)『スラリーPro(登録商標)C DP(商標)』、即ち本発明による“ドライ・ビニル”合成ポリマー、および(5 )『スラリーPro(登録商標)LSC(商標)』、即ち本発明によるエマルジョン ベースのビニル合成ポリマーを含む。『スラリーPro』ポリマー(4と5)は、 KBテクノロジー社(“KB社”)の市販品である。KB社は、『ライトニン( Lightnin)(登録商標)』型ミキサーをパドルインペラーの回転数500ppmで2 0分間用いた低い剪断条件で、『スラリーPro』ポリマーを混合するよう指定して いる。また、KB社によれば、全般にわたる性能を最適化するために推奨される 好適適用量は、1リットルの水に対して活性ポリマー1グラムであり、さらに、 掘削側壁内の凝集力と圧力伝達媒体の発達を高めるために、1リットルの水に対 して2グラムの活性ポリマーで試験を行うよう助言があった。不適切なポリマー 適用量であるとKB社が判断しているときの効果を見るための、最悪ケースの適 用量として、濃度 0.5g/Lも試験した。合衆国の土木工事工業界へのポリアク リルアミドの最大手の供給業者が、ヒューストン大学に対して、その製品スーパ ーマッド(商標)を、水 800部に対してエマルジョンポリマーを1部、または、 1リットルに対して活性ポリマー 0.375グラムの適用量で、ハミルトンビーチ高 速ミキサーを用いて30分間混合するよう助言があった。これは、乾燥砂と砂利を 除いて、事実上全ての適用に対して、ポリマーの供給業者が推奨している標準適 用量 である。この試験プログラムに対してKB社から推奨されたもっと多いポリマー 適用量に基づき、及び供給業者によって推奨された適用量よりも多い『スーパー マッド』適用量の効果を見る目的で、ヒューストン大学は、比較のために、供給 業者による推奨適用量の2倍および4倍の量のエマルジョン・ポリアクリルアミ ド(即ち、活性ベースで0.75および1.5 g/L、または、供給された形態の体積 比で 1/400および 1/200)も試験した。添付図面の図7は、ヒューストン大学に よって得られたマーシュフンネル粘度の結果を示す。これらのデータは、従来の エマルジョン・ポリアクリルアミドでは、現状の技術水準を示す供給業者の従来 技術に基づいて使用した場合、たとえ適用量を高めても、クォート当たり約43秒 以上の粘性は得られないことを示している。 上記の4種類のスラリーの調製を行った後、3軸セルに収納した砂状土壌にス ラリー存在下でモデル・オーガーを用いて穿孔した。各変数(スラリー種、スラ リー濃度、コンクリートを注入するまでの暴露時間)当たり、少なくとも3本の モデルパイルを構築して試験を行った。図5、6、および8は、周辺部で得られ た荷重剪断の大きさの、適用量および掘削開放時間に対する比を示している。こ れらのデータは、長時間の安定性および周辺部で荷重剪断を高めるためには、ポ リマー/土壌構造または掘削側壁内での凝集力と同様に、粘性が非常に重要であ ることを示している。試験された全ての材料の中で、KB社のスラリーPro ポリ マーが、掘削安定性と周囲荷重剪断力の双方において、他のいずれのタイプのス ラリーよりも著しく優れていた。この調査から得られる最も重要な情報は、おそ らく標準の推奨される技術水準の方法にしたがってポリアクリルアミドスラリー を用いる場合、掘削安定化、流動体欠損の制御、寸法的に正しい定位置注入パイ ルを製造すること、及び高い周囲荷重剪断を可能にすることに関する限り、良い 結果を産み出さないという事実である。これらの従来技術で推奨された適用量の 200%から 400%の適用量でポリアクリルアミドを用いたときに始めて、本特許 に記載されたようなKBテクノロジー社の新規なポリマーおよび方法の性能に近 づくことができた。ここから引き出される結論は、従来技術においては、ポリア クリルアミドは不適切な濃度および粘度で使用されていたということである。 より包括的な情報については、ヒューストン大学の土木工学科の、『穿孔され た縦穴における周囲荷重移動に対する鉱物およびポリマースラリーの影響』とい う名称の1993年1月に発行された刊行物No.UHCE93−1を参照のこと。実験室における実施例2 内圧が調節可能で、且つ、特定のダルシー透過性(例えば、20ダルシー、50ダ ルシー、及び 110ダルシー)になるように較正された、顆粒状アロキサイトを結 合して得られたディスクを交換可能に設けた500 ccの濾過セルを用いて、流動体 欠損に関する調査を実行した。数枚のディスクについては、呼びの平均開口径も 特定した(例えば、20ダルシーのディスクに対して60ミクロン)。この調査では 、連続および不連続相を含むポリマースラリーを、連続相のみを含むポリマース ラリー及びベントナイトスラリーと、5psi 又は10psi の加圧下で比較した。 実験室における実施例3 実験室の外で入手したヒューストン・土壌で汚染されたポリマースラリーを用 いて、固形物除去調査を実行した。各スラリーはパドル型インペラーを付けたラ イトニン・ミキサー中で混合することによって調製した。最初に1リットルの水 をビーカーに加えて 500rpmで撹拌した。この水に40グラムのヒューストン・ 土壌を加え、分散させた。この水−土壌混合物に、活性重量ベースで 0.3、0.6 、1.0 および1.5 グラムのスラリーPro(登録商標)CDP(商標)と、スーパ ーマッド(登録商標)ポリマーを加え、30分間混合した。30分間混合後、土壌で 汚染されたスラリーを2.0リットルのメスシリンダーに移した。このメスシリン ダーに、ポリマー・ドリリング・システム社製のクイックフロック(Quick Floc) (商標名)エマルジョンの形態をとったポリアミン、ポリアクリルアミド、および 、ポリDADMACを加えた。ポリアミン及びポリDADMACを5%溶液まで 希釈した。クイックフロックは、供給業者の指示に従って、濃縮形態でスラリー に直接加えた。マーシュフンネル粘度がクォート当たり45秒を超える全てのスラ リーでは、クイックフロック・ポリアクリルアミドは、たとえ適用量が高くても 、凝集が確認されなかった。用いられた適用量は 0.5ccから10.0ccの範囲であっ た。MF粘度がクォート当たり40秒を下回るスラリー試料に対してはクイックフ ロックが最も良く効いた。1リットル当たり 1.5ccから 5.0ccの範囲の添加では 、低密度で、ゆるい又はふわふわした、小さな塊りが生成され、これをスプーン でスラリーから除去するのは困難であった。凝集した材料をスプーンで回収する 試みを数回繰り返した後、スラリー中には相当量の固体が残っていた。 ポリアミンとポリDADMACの溶液は、全ての事例で各タイプのポリマース ラリーに効いた。ポリマー適用量が低いポリマースラリーに関して一つ言えるこ とは、これらの材料(ポリアミンまたはポリDADMAC)を両方添加するとM F粘度が著しく低下したことである。しかし、ポリマーが 1.0および1.5 グラム の試料では、二つのカチオン性溶液ポリマーは、各スラリーから事実上全ての介 在固形物を洗浄し、マーシュフンネル粘度に殆ど乃至全く影響を与えなかった点 で非常に効果的であった。用いられた適用量は、ポリマー流動体の1リットル当 たり、5%の溶液を0.5ccから10.0ccの範囲である。高粘度の流動体において、 2.0ccから 5.0ccの範囲の添加が最も良く働くように見えた。連行された土壌は 非常に急速にカチオン性/アニオン性のポリマー構造に付着し、凝集した土壌の 連続塊体を形成し、塊体はスプーンで容易にスラリーから除去できた。実際、こ のポリマー/土壌の塊体は、スプーンを回転すると、スプーンを包み込んで大き な塊体としてスプーンに付着しようとする傾向を強く示した。ポリアミンとポリ DADMACで処理された全てのスラリーは、スプーンを1から3回通すことに よって、連行された土壌を完全に洗浄された。フィールドでの実施例1 本発明の乾燥顆粒状の水溶性ポリマースラリーを、ワシントン州シアトルにお けるフィールドテストに供した。このフィールドテストでは、建築物の基礎用と して20本を超えるソルジャーパイルを打ち込んだ。新規な乾燥ポリマーは、従来 使用されていた平均電荷密度が30%アニオン性の工業規格のオイル連続相型エマ ルジョンポリマーと比較して、非常によい性能を示し、ボアホールへの流動体欠 損の制御、孔の洗浄、及びオーガーの装入、ポリマーの取り扱いと添加を容易に し、穿孔効率を高め、かつポリマーの流出と環境への影響を減らした点で効果を 示した。このポリマーの第1回の適用は成功であり、新規な乾燥ポリマーが土木 穿孔工業にとって有効な新しい道具であることを示唆した。 本発明の乾燥顆粒状ポリマー、即ち、CDP固形物(現在は市場でスラリーPr o CDPと呼ばれている)の少量と、本発明の液状エマルジョン類似体、即ちC DP流動体とを供給した。14本のソルジャーパイルの内、9本は新規な乾燥ポリ マー、CDPソリッドを用いて穿孔し、3本は流動体で類似のCDPリキッドを 用いて穿孔し、2本は工業規格の30%アニオン性PHPAエマルジョンポリマー を用いて穿孔した。 3種類の異なるポリマーから調製したスラリーを用いて穿孔したソルジャーパ イル孔の径は、30インチ〜42インチの範囲、その深さは28フィート〜42フィート の範囲である。地層構成は、分類程度が低いが、レンズ状砂、シルト状粘土質砂 層、並びに玉石及び砂利を含む砂状シルトを有する氷河氷れき土であった。ボア ホールの範囲内の様々な深さで水脈と遭遇し、また、幾つかの孔では流水が見ら れた。一つの孔は、現場での地下水面を下げる手段として以前に穿孔された抽水 用井戸の再穿孔又は拡径穿孔であった。 比較試験の結果、本発明のポリマーは従来のエマルジョンポリマーに対して利 点を有していることが判明し、また、本発明のドライタイプが使用し易いことが 判った。ここで言う利点に含まれるものとして、ボアホールへの流動体欠損の制 御が優れている点;穿孔作業員の作業が容易になった点;製品の所要量が減少し た点[乾燥ポリマーは従来のポリマーエマルジョンに1:6の割合で置き換えら れる];流出を減らした点;貫通速度の向上;穿孔された土壌固形物の掘削具に 対する粘着荷重の改善;および環境汚染の減少が挙げられる。フィールドでの実施例2 上記のワシントン州シアトルにおける同じフィールドテストでは、20本を超え るソルジャーパイルの内の3本が、従来の工業規格の、平均電荷密度が30%アニ オン性のオイル連続相エマルジョンPHPAポリマー(スーパーマッドとして市 販されている)を用いて穿孔され、他の3本は、CDPリキッド(現在は市場で スラリーPro LSCと呼ばれている)を用いて穿孔された。スラリーPro LSC は、従来のエマルジョンポリマーよりも著しく優れた粘性構築力を示した。水 2 00部に対してポリマー1部の割合で各ポリマーを同じ適用量で用いた場合、次の ようなマーシュフンネル粘度が得られた。 スラリーPro LSC........64秒/クォート 従来のポリマー..........42秒/クォート 我々は次に、上記のように調製したポリマースラリー 400部に対して、更にポ リマー1部を加えた。スラリーを30分間混合すると、次のようなマーシュフンネ ル粘度が得られた。 スラリーPro LSC........88秒/クォート 従来のポリマー..........53秒/クォート これらの6本の孔をもっと高粘度のスラリーを用いて穿孔すると、従来のエマ ルジョンPHPAポリマーの場合、オーガーの上に固形物を保持することができ ず、穿孔バケットを使用せざるを得なかった。スラリーPro LSCを用いた3本 の孔は、オーガーで穿孔することに成功した。把持を終了する度に、オーガーに は土壌固形物が十分に装填した。また、LSCによる孔では、エマルジョンPH PAポリマー孔に比較して、コンクリートの超過量が少なくて済んだ。このコン クリートの溢れ出し量は、エマルジョンPHPAポリマー孔では平均17.5%であ るのに対して、LSC孔では平均9%であった。これから、LSCでは、掘削側 壁内に形成される土壌/ポリマーのマトリクスによって、より安定した孔が得ら れることがわかる。また、オーガーを用いて3回の全ての掘削を完遂することに 成功したことから、高粘度域におけるLSCの土壌結合能力の高さが示された。フィールドでの実施例3 ケンタッキー州オーエンスボロで実施されたフィールドテストでは、KBテク ノロジー社が同一地域に2本の同一の穿孔シャフト(定位置注入コンクリートパ イル)を構築する作業を、ケンタッキー・トランスポーテーション・キャビネッ トおよびFHWA(連邦高速道路局)が許可かつ監督した。これらの孔に対して 、キャリパー検層(caliper log)及び荷重試験が実施された。第1の孔は、スラ リーPro CDPを平均粘度40で用いて穿孔された。第2の孔は、スラリーPro C DPを平均粘度55で用いて穿孔された。地層構成は非常に水敏感性の高い風化頁 岩であった。キャリパー検層と荷重試験は共に、第2の孔に適用された粘度の高 さとポリマー濃度の利点を示した。高粘度の流動体を用いて穿孔された孔は、キ ャリパー検層では、著しく改善された側壁安定性と内径を示し、荷重試験では、 高い周囲荷重剪断力を示した。これらの試験の結果は、本願の図9、10および19 に図示されている。フィールドでの実施例4 カリフォルニア州ロスアンジェルスのハイパリオン廃棄物処理施設で実施した フィールドテストでは、ある請負業者が従来のエマルジョンPHPAポリマー( スーパーマッド)を用いて、100本を超えるソルジャーパイルの孔を穿孔した。 引き続き、これと同じ区域に60本を超える孔がスラリーPro CDPで穿孔した。 土壌条件は、地下水面を約マイナス40フィートに有する、凝集力の無い砂であっ た。同サイトは太平洋から数百ヤード以内にあり、このため地下水は半塩水であ った。従来のエマルジョンPHPAポリマーで穿孔した約100本の縦孔では、非 常に高い流動体欠損が見られ、ボアホールの安定性が低いという問題がこれに付 随した。穿孔工程の全般にわたってポリマースラリーがゆるい砂の層に高速で浸 出したため、穿孔された各孔は、呼び容積の 5.7倍ものスラリーを必要とした。 そこで、請負業者は、残りの計画に対しては、生産性と性能を改善する目的で、 KBテクノロジー社の技術に基づいて、スラリーPro CDPで構成したスラリー を使用することを決断した。従来のエマルジョンPHPAポリマーで穿孔してい る間、請負業者は、数回の孔の崩壊と同時に、著しいコンクリートの溢れ出しに 遭遇した。請負業者はスラリーをマーシュフンネル粘度約48で流しており、ポリ マーは、水200部に対してPHPAの1部の割合で添加していた。ポリマーは、 PHPAの供給業者が用意した“ジェットガン”エジェクターを用いて水に予混 合した。このように粘性増加が低いのは、塩水がPHPAポリマーの粘性増加を 抑制していることを示している。PHPAによる全ての孔は、砂がオーガー上に 保持されないために、オーガーではなく、掘削バケットで穿孔される必要があっ た。 請負業者がスラリーPro CDPに切り替えた時、マーシュフンネル粘度は約95 秒に増大し、全ての孔をオーガーで穿孔することに成功した。CDPポリマーは 流水に乗せて掘削口に直接加えられた。オーガー荷重力は高く、掘削された砂の 抽出の際には外側の数ミリメートルのみがスラリーによって侵食された。ポリマ ー/土壌層の内側では、砂は乾燥しているか、又は自然発生水によって濡れてい た。従来のPHPAポリマースラリーで穿孔された孔に比較して掘削速度が改善 されたことに加えて、流動体欠損が著しく減少した。必要な掘削流動体量は、孔 容積の 5.7倍であったのが 1.4倍に減って、孔の安定性が大きく増大した。これ は、CDPスラリーの高い粘度の直接的な成果であり、かつ掘削側壁を効果的に 閉塞し、水の伝達性の低い浸透層を土壌/掘削界面、即ち圧力伝達領域に構築し た、ゲルの塊体と高粘性ポリマー流動体の成果である。CDP縦穴では、コンク リート消費量もまた、呼び規格の10%以内にまで著しく減少した。フィールドでの実施例5 カリフォルニア州サンディエゴのMission Valley Viaductサイトにおいて、Ca ltransの指揮下で実施した現地調査において、土壌条件は、低凝集砂/シルトな いし凝集力の無い砂ないし大れき/砂ないし砂/クレーであった。穴ではまず、 平均マーシュフンネル粘度が1クオートあたり75秒のスラリーPro CDP液を用 いて実験を開始した。スラリーのpHは、比色pH試験紙で測定して、約7.0で あった。ボアホールの掘削にはオーガーを用いた。約42フィートの深さのところ で、水飽和大れき/砂層に達した。42〜45フィートでは、土壌のオーガーへの荷 重は著しく減少し、より湿ったものになった。スラリー粘度が著しく低下してい ることは視覚的に明白であった。深さ約44フィートからスラリーのサンプルを採 取した。このサンプルのマーシュフンネル粘度は、1クオートあたり36秒に低下 していた。カルシウムとマグネシウムの硬度試験により、水が非常に硬質である ことが確認された。どちらの読取り数値も1,000ppmを超えていたからである 。ついで塩化物を調べたが、10,000ppmを超えることが分った。このことは、 塩水地層に到達していることを示していた。掘削穴は、直径48インチ、深さ約45 フィートであった。50%水酸化ナトリウム溶液の5ガロンバケット1杯をこの掘 削穴に直接加え、この掘削穴のスラリーをオーガーを用いて攪拌した。比色pH 試験紙を用いて再びpHを調べると、pHは約11.0であることが分った。苛性ア ルカリの添加後2〜3分以内に、スラリー粘度は著しく回復し、マーシュフンネ ル粘度が1クオート当たり71秒になった。ついで炭酸水素ナトリウム150ポンド を加え、系を緩衝するとともに、残留カルシウムの封鎖を行なった。重炭酸塩の 添加後、pHは10.0まで下がり、粘度は1クオートあたり81秒まで増加した。ス ラリーPro CDPをさらに添加することなく、スラリー粘度が回復したというこ とは、ヒドロキシルの使用によって、存在するすべての遊離カチオンが封鎖され たことを直接示すだけでなく、ヒドロキシルがカルボキシル基からカチオンを引 き出し、カチオンを再使用のために遊離させ、かつ既存のアミド基をその場でカ ルボキシル基に加水分解することも示している。この加水分解は、弱酸を添加す るか、又はさらに好ましくは炭酸水素ナトリウムを添加することによって止めら れる。これは、(1)過剰なヒドロキシル基を水に中和し、(2)すべてのpH10.7以 下の遊離カルシウムを、これがヒドロキシル形態から解放された時に、沈殿させ るものである。この同じ方法がこの後のすべての穴に対して実施されたが、すべ て完全に成功した。フィールドでの実施例6 ルイジアナ州ニューオーリンズの幹線道路10号線および警察署サイトにおいて 、 ルイジアナ交通局および連邦道路局の指揮下に実施された現地調査において、単 一のテストパイルを作り、スラリーPro CDPを用いて荷重試験を実施した。土 壌条件は、石灰質の貝殻片を含む凝集性の無い砂であり、次の約32フィートまで 海洋クレー/砂が続いた。地下水面は地表下4フィートであった。補給水は軟水 で高品質のものであり、市の飲用に適した水であった。掘削穴(直径約36インチ )はまず水を用いて実験を開始し、この掘削穴にスラリーPro CDPを直接加え た。深さ10フィートの位置で、最初の硬度試験および塩度試験を実施した。高濃 度のカルシウム(700ppmを超えるもの)および多量の遊離鉄(250pmを超える もの)を示した。このことから、地下水はこれらの元素によって汚染されている ことが分った。掘削穴のスラリーのpHは6.5であった。1立方メートルあたり 1.5キロ(1.5g/L)の適用量割合で、掘削穴の流動体マーシュフンネル粘度は1 クオートあたり51秒であった。これは、この適用量から予期される粘度よりもは るかに低かった。この粘度不足は、地下水のカルシウムと鉄による汚染を原因と するものであった。この穴の約500ガロンのスラリーに、50%水酸化ナトリウム 溶液約300ミリリットル(ml)を入れた。ついでスラリーをオーガーで混合しp Hを11.5まで上げた。数分後、炭酸水素ナトリウム20ポンドを添加して、(1)残 存ヒドロキシル基を中和し、pHを低下させ、アミド基のカルボキシル基への加 水分解を止め、(2)pHが下がる時に、存在しているあらゆる遊離カルシウムを 沈殿させた。スラリー粘度は1クオートあたり51秒から、1クオートあたり83秒 まで急上昇し、この処理による、カルボキシル基の再活性化(revitalization) が確認された。穴の掘削工程の間、苛性アルカリおよび重炭酸塩を断続的に添加 して、確実にすべての硬質が封鎖されるか、又は沈殿するようにし、かつアミド 基を加水分解し、および/またはポリマー粘度を最大限にするために、汚染物質 が荷重されたカルボキシル基を再活性化した。1立方メートルあたり1.3キロの 割合で、スラリーPro CDPを用いた。平均マーシュフンネル粘度は、残りの掘 削穴について、1クオートあたり96秒であった。穴は全部で約60フィートの深さ まで掘削した。 荷重試験器具が最初の日に届かなかったので、穴は一晩中放置しなければなら なかった。その晩この穴から離れる前に、粘度は、1クオートあたり112秒に上 がった。翌朝戻った時に、穴は非常に安定しており、一晩の流動体欠損は約2垂 直フィートだけであった。掘削穴の深さは、前日と同じ位置にあり、陥没も、の り崩れもない、完全な穴の安定性を示した。掃除穴通路を作り、穴の底部からサ ンプルを採取した。試験されたスラリーは1クオートあたり113秒であり、砂含 量は約1パーセントであった。ついで、コンクリートをスラリーに入れた。コン クリートが地表まで上がってきた時、非常にきれいな境界面が見られた。コンク リート消費は、理論値をわずか6%超えただけであり、完全に標準寸法内(in-g auge)ホールであることを示した。荷重試験が示したことは、このパイルが予測 周囲荷重せん断力を著しく超えていることであり、その結果このパイルは、ベン トナイトあるいは通常のエマルジョンPHPAを用いて掘削されたパイルより、 著しく高い荷重能力を有していることが分った。フィールドでの実施例7 フロリダ州オーカラの送電線サイトで、OcalaPower&Lightingの指揮下に実施 された現地調査において、直径108インチの2つの立て坑を造った。1つの立て 坑は、通常のエマルジョンPHPAポリマーを用いて実験を開始した。深さ21フ ィートにおいて、穴は不安定であると断定された。建築会社は非常に深刻な流動 体損失を被った。この穴をスラリーで完全に満たしたままにすることはできなか った。通常のエマルジョンPHPAポリマーの5ガロンバケット9杯を、炭酸ナ トリウム250ポンドとともにこの掘削穴に加え、存在するすべてのカルシウムを 沈殿させ、pHを上げた。流動体粘度は1クオートあたり34秒で、pHは11.0で あった。穴の掘削の間、固形物がオーガーでは保持できないので、掘削バケット を使用した。 ついで、立て坑を救うためにKBに助けを求め、本発明による材料および方法 を用いられた。始めにKBは、50%水酸化ナトリウム溶液7ガロンを加えた。こ れはpHに明白な変化をもたらさず、粘度を1クオートあたり34秒から68秒へ上 昇させた(追加のポリマーは添加しなかった)。次に炭酸水素ナトリウム100ポ ンドを加えて、ポリマーの継続中の加水分解の速度を遅くするかあるいは停止さ せ、pHを10.0まで下げた。そこでスラリーPro CDP15ポンドを水と共に加え た。穴は安定し、スラリーのレベルは掘削穴の上から数フィート以内まで上昇し た。ついで穴にCDPを補充し、少量の苛性アルカリおよび重炭酸塩を深さ58フ ィートまで添加したが、これはうまく成功した。掘削バケットもオーガーに代え た。これによって掘削速度が著しく高められ、スラリーの目減りも減少した。こ の穴を一晩放置し、翌朝第二の穴に取掛かる前にコンクリートで固めた。 翌日直径108インチの穴を掘削し、最初からスラリーPro CDPを用いた。苛 性アルカリおよび重炭酸塩を用いてスラリーのpHを10に調節し、掘削操作の間 スラリー内の硬度を減少させた。平均マーシュフンネル粘度72で穴の掘削を行な った。土壌条件は、水に過敏なクレー/砂および貝殻であった。穴は、オーガー を用いて6時間で65フィートのところで掘削を完了した。完了時、掘削穴の底部 において、砂含量は1.25%であった。各々が約15オンスの2つのスラグ、即ちカ チオン性高分子電解質であるKnockOut(商標)MAを、移動水流に注ぎ入れて掘 削穴に加えた。オーガーを用いてゆっくりと回転させ、穴の拭き取り操作を行な った。オーガーを3回通過させた。オーガーを土壌中に押し込まなくても、オー ガーの通過は各々高負荷固形物荷重をもたらした。流動体カラムに懸濁し、かつ 底部近くに沈殿した固形物は、カチオン性物質との網目形成によって、オーガー に引き寄せられたのは明らかであった。オーガーは土壌固形物に対して「マグネ ット」の働きをしていたことになる。穴の拭き取り操作の後、スラリーの外見は 、(懸濁細粒による)不透明な灰色から、かなり透明な水の色に変わった。穴の 底部の砂含量も、3回の急激な通過の間0.2%よりも下がってしまった。次に穴 を一晩放置した。 翌朝戻った時に、掘削穴の深さを再び調べた。測定値は、前の晩に記録された 深さとは1/16インチ異なっていた。次に穴への6%過剰注入を行なった。この掘 削穴は本質的に標準寸法内にあることが分った。フィールドでの実施例8 ノースカロライナ州ジャクソンビルの試験サイトで、ノースカロライナ交通局 の指揮下に現地調査を実施した。サイトに到着した時、海から少し上流にある川 から採取された補給水は、本質的に海水であると断定された。海水の予備処理の ために、苛性アルカリと重炭酸塩を使用し、海水を軟化させた。しかしながら本 発明者らは海水とは予側していなかったので、可溶性硬質を約1,300ppmまで しか低下させられなかった。ついで、スラリーPro CDPを、3,000ガロンの補 給タンクで、この処理済み水と予め混合すると、1立方メートルあたり1.4キロ の適用量割合で、1クオートあたり51秒の粘度が生じた。水中のカチオン性汚染 物質によって引起こされたこの低粘度のために、半パイントのKobble Blok、即 ちカチオン性ポリマーを、CDP/水予備混合タンクに加えることにした。これ により、粘度は、マーシュフンネルで測定して、1クオートあたり51秒から101 秒に増加した。この粘度増加から、カチオン性ポリマーの添加による、CDPス ラリー内部の著しい構造化が分った。さらにはオーガー荷重によって、掘削安定 性と同様、著しい重量増加も生じた。フィールドでの実施例9 アリゾナ州スコッツデールにおける試験サイトで、Barnard Construction Com panyの監督下に実施された現地調査において、細粒シルト/砂/大れき土壌での スラリー−トレンチ掘削で優れた結果を得るために、本発明のポリマーおよび方 法を用いた。初めにエマルジョンPHPA(BaroidCorporationによって販売され ているE−ZMud(登録商標))を試して成功しなかったが、その後に、本発明 の乾燥ポリアクリルアミドおよび本発明の適用方法を用いた。先行技術の知識に 従って選択され、かつ用いられたエマルジョンポリマーは、過剰な流動体欠損を 生じ、土壌を安定化させることができなかったが、本発明の知識によって選択さ れ、かつ用いられた乾燥PHPAからは、良好な成績が得られた。 この装置の特に詳細な実施態様が本明細書に記載されてはいるが、本発明は好 ましい実施態様の詳細に限定されるものではないと理解すべきである。設計、形 状、大きさにおいて、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、多くの変更 が可能である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年3月27日 【補正内容】 請求の範囲 1.(a)水性ベース連続相、(b)合成ポリマー、天然高分子、これらの水溶性塩、 及びこれらの組合せから選ばれ、25,000以上の分子量を有する1以上のアニオン 性ポリマー、及び(c)カチオン性ポリマーを有する土壌安定化流動体であって、 該流動体が28秒を越えるマーシュフンネル粘度を有する土壌安定化流動体。 2.ポリマーの組合せが機能性要素を形成し、該機能性要素が複数の組成物粒子 又は塊体を有する請求項1記載の土壌安定化流動体。 3.ポリマーの組合せが機能性要素を形成し、該機能性要素が高分子網目構造を 含む請求項1記載の土壌安定化流動体。 4.ポリマーの組合せが機能性要素を形成し、該機能性要素が複数の組成物粒子 又は塊体及び高分子網目構造の組合せを有する請求項1記載の土壌安定化流動体 。 5.1以上のポリマーの少なくとも1つが、両性である請求項1記載の土壌安定 化流動体。 6.1以上のポリマーの少なくとも1つが、会合性ポリマーである請求項1記載 の土壌安定化流動体。 7.会合性ポリマーが、ウレタン、アミド、及びノニオン性界面活性剤のエステ ル誘導体、並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる請求項6記載の土壌安 定化流動体。 8.アニオン性ポリマーが、アクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、 メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ビニルス ルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド−2-メチルプロパンスルホン 酸、メタリルスルホン酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、B-ヒドロキシエチルアクリ レート、4-メチル−4-ペンタン酸、x-ハロアクリル酸、B-カルボキシエチルアク リレート、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せから選ばれるモノマーの重合 又は共重合から得られる、請求項1記載の土壌安定化流動体。 9.アニオン性ポリマーが、1,000,000より大きい分子量を有する合成ポリマー である請求項1記載の土壌安定化流動体。 10.1以上のポリマーの少なくとも1つが、50,000より大きい分子量を有する天 然高分子である請求項5記載の土壌安定化流動体。 11.1以上のアニオン性ポリマーの組み合わせの少なくとも1つが、全モノマー 重量をベースとして、0.01〜10%架橋結合している請求項1記載の土壌安定化流 動体。 12.1以上のアニオン性ポリマーのうち少なくとも1つがビニルポリマーである 請求項1記載の土壌安定化流動体。 13.1以上のポリマーのうち少なくとも1つが、アクリル酸、アクリルアミド、 メタクリルアミド、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イ タコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド−2-メチ ルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、B-ヒド ロキシエチルアクリレート、4-メチル−4-ペンタン酸、x-ハロアクリル酸、B-カ ルボキシエチルアクリレート、これらの水溶性塩、並びにこれらの組合せから選 ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項1記載の土壌安定化流動体。 14.安定化流動体が、35秒を越えるマーシュフンネル粘度を有する請求項1記載 の土壌安定化流動体。 15.多糖類、ガム類、生体高分子、アルギン酸塩、及びこれらの組合せから選ば れる天然高分子をさらに含有する請求項12記載の土壌安定化流動体。 16.1以上のアニオン性ポリマーの組合せの合成ポリマーが、アクリルアミド、 2-メタクリルアミド−2-メチルプロピルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニ ルスルホン酸、スルホアルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、n-スル ホアルキルアクリルアミド、メタクリルアミド、アリルスルホン酸、メタリルス ルホン酸、アリルグリシジルエーテルスルホネート、これらの塩およびこれらの 混合物から選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項1記載の土壌安 定化流動体。 17.1以上のポリマーの組合せの合成ポリマーが、メタアクリルオキシエチルジ メチルアミン、メタクリルアミドプロピルジメチルアミン、アクリルオキシエチ ルジメチルアミン、アクリルアミドメチルプロピルジメチルアミン、ジメチ ルジアリルアンモニウムクロライド、ジエチルジアリルアンモニウムクロライド 、ジメチルアリルオキシエチルアミン、及び酸の塩並びにこれらのメチルスルホ ネート及びメチルクロライド類似体、並びにこれらの組合せから選ばれる化合物 群から選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項1記載の土壌安定化 流動体。 18.1以上のアニオン性ポリマーに1以上のカチオン性ポリマーを組み込んだも のをさらに含有し、該カチオン性ポリマーが、ジアリルジメチルアンモニウムク ロライド、第4級ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、C1〜C20メタ クリレート及びアクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、 これらの水溶性塩、並びにこれらの組合せから選ばれる請求項1記載の土壌安定 化流動体。 19.エピクロロヒドリン又はジハロアルカン及びアミンの反応生成物から選ばれ るカチオン性ポリマーをさらに含有する請求項18記載の土壌安定化流動体。 20.カチオン性ポリマーがポリエチレンイミンである請求項18記載の土壌安定化 流動体。 21.1以上のポリマーの少なくとも1つが、1以上のノニオン性モノマーの反応 生成物であり、該ノニオン性モノマーがアクリルアミド、メタクリルアミド、N- ビニルピロリドン、酢酸ビニル、スチレン、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルア セトアミド、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せから選ばれる、請求項1記 載の土壌安定化流動体。 22.土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用方法であって 、(a)水性ベースの連続相を土壌の穴に加え、(b)合成ポリマー、天然高分子、こ れらの水溶性塩、及びこれらの組合せから選ばれる1以上のポリマーであって、 該1以上のポリマーの少なくとも1つがアニオン性であるポリマーを水性ベース の連続相に添加し、(c)連続相にカチオン性電解質を添加し、28以上のマーシュ フンネル粘度(MFV)を有する流動体を提供し、(d)掘削して土壌の穴を形成 するか又は広げる、上記土壌安定化流動体の調製方法及び使用方法。 23.合成ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸 、フマル酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリ ルアミド−2-メチルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニル酢酸、ア リル酢酸、B-ヒドロキシエチルアクリレート、4-メチル−4-ペンタン酸、x-ハロ アクリル酸、B-カルボキシエチルアクリレート、これらの水溶性塩、及びこれら の組合せから選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項22記載の方法 及び使用。 24.天然高分子が、多糖類、ガム類、生体高分子、アルギン酸塩、セルロース樹 脂、改質セルロース樹脂、ガール類、スターチ、これらの水溶性塩、及びこれら の組合せから選ばれる請求項22記載の方法及び使用。 25.合成ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸 、フマル酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリル アミド−2-メチルプロパンスルホン酸、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せ から選ばれるモノマーから形成される請求項22記載の方法及び使用。 26.天然高分子が、スターチ、カルボキシメチルセルロース、ガールガム、アラ ビアゴム、キサンタン、ホエーラン(whelan)、寒天ガム(agar gum)、寒天ガ ム(agar-agar gum)、イナゴマメガム、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せ から選ばれる請求項22記載の方法及び使用。 27.1以上のポリマーが、連続相に複数の組成物粒子又は塊体を形成するのに機 能的に有効である請求項22記載の方法及び使用。 28.1以上のポリマーが、土壌の穴において流動体欠損制御を達成するのに機能 的に有効である請求項22記載の方法及び使用。 29.1以上のポリマーが、穴の近傍の土壌を安定化するのに機能的に有効である 請求項22記載の方法及び使用。 30.1以上のポリマーが、除去可能な土壌固形物の凝集を高めて、穴から妨害土 壌固形物を除去するのを促進するのに機能的に有効である請求項22記載の方法及 び使用。 31.1以上のポリマーが、土壌の穴に形成された構造要素の周囲荷重移動特性を 向上するのに機能的に有効である請求項22記載の方法及び使用。 32.流動体が、45秒以上のマーシュフンネル粘度を有する請求項22記載の方法及 び使用。 33.溶解性ヒドロキシドを添加する工程をさらに有する請求項22記載の方法及び 使用。 34.流動体を土壌の穴に入れた後、溶解性ヒドロキシドを直接土壌安定化流動体 に添加する工程を有する請求項33記載の方法及び使用。 35.重炭酸塩、リン酸塩、リン酸エステル、ホスホネート、酸類、及びこれらの 組合せから選ばれるpH調整剤の添加をさらに有する請求項33記載の方法及び使 用。 36.(a)水性ベース連続相、(b)電荷密度が3%〜90%でありかつ分子量が50,000 以上のアニオン性アクリルをベースとしたポリマー、及び(c)アニオン性連続相 と反応して流動体分離塊体又は粒子を生成するカチオン性高分子電解質を有する 土壌安定化流動体。 37.(a)水性ベース連続相、(b)28以上のマーシュフンネル粘度を有する単一相流 動体、(c)カチオン性材料、及び(d)溶解性ヒドロキシドを有する土壌安定化流動 体。 38.(a)水性ベース連続相、(b)電荷密度が3%〜90%でありかつ分子量が100,00 0以上のアニオン性ポリマー、(c)カチオン性材料、及び(d)溶解性ヒドロキシド を有する土壌安定化流動体。 39.(a)水性ベース連続相、(b)28以上のマーシュフンネル粘度を有する2相流動 体を生成するアニオン性アクリルをベースとしたポリマー、及び(c)溶解性ヒド ロキシドを有する土壌安定化流動体。 40.(a)水性ベース連続相、(b)電荷密度が3%〜90%でありかつ分子量が100,00 0以上のアニオン性アクリルをベースとしたポリマー、及び(c)溶解性ヒドロキシ ドを有する、掘削、ボーリング、又はその他の産業上の応用に用いられる流動体 。
───────────────────────────────────────────────────── 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),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),UA(AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM ),AL,AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY ,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES, FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)水性ベース連続相、及び、(b)該連続相に懸濁した1以上の機能性要素を 有する土壌安定化流動体であって、該機能性要素が合成ポリマー、天然高分子、 これらの水溶性塩、及びこれらの組合せからなる群から選ばれる1以上のポリマ ーの組合せから形成される、土壌安定化流動体。 2.機能性要素が複数の組成物粒子又は塊体を有する請求項1記載の土壌安定化 流動体。 3.機能性要素が高分子網目構造を含む請求項1記載の土壌安定化流動体。 4.機能性要素が複数の組成物粒子又は塊体及び高分子網目構造の組合せを有す る請求項1記載の土壌安定化流動体。 5.1以上のポリマーの少なくとも1つが、アニオン性である請求項1記載の土 壌安定化流動体。 6.1以上のポリマーの少なくとも1つが、両性である請求項5記載の土壌安定 化流動体。 7.1以上のポリマーの少なくとも1つが、会合性ポリマーである請求項5記載 の土壌安定化流動体。 8.会合性ポリマーが、ウレタン、アミド、及びノニオン性界面活性剤のエステ ル誘導体、並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる請求項7記載の土壌安 定化流動体。 9.アニオン性ポリマーが、アクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、 メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ビニルス ルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド−2-メチルプロパンスルホン 酸、メタリルスルホン酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、B-ヒドロキシエチルアクリ レート、4-メチル−4-ペンタン酸、x-ハロアクリル酸、B-カルボキシエチルアク リレート、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せからなる群から選ばれるモノ マーの重合又は共重合から得られる、請求項5記載の土壌安定化流動体。 10.アニオン性ポリマーが、10,000より大きい分子量を有する合成ポリマーであ る請求項5記載の土壌安定化流動体。 11.アニオン性ポリマーが、1,000,000より大きい分子量を有する合成ポリマー である請求項5記載の土壌安定化流動体。 12.1以上のポリマーの少なくとも1つが、5,000より大きい分子量を有する天 然高分子である請求項5記載の土壌安定化流動体。 13.1以上のポリマーの少なくとも1つが、50,000より大きい分子量を有する天 然高分子である請求項5記載の土壌安定化流動体。 14.1以上のポリマーの組み合わせの少なくとも1つが、全モノマー重量をベー スとして、0.01〜10%架橋結合している請求項1記載の土壌安定化流動体。 15.1以上のポリマーのうち少なくとも1つが、ビニルポリマーである請求項1 記載の土壌安定化流動体。 16.1以上のポリマーのうち少なくとも1つが、アクリル酸、アクリルアミド、 メタクリルアミド、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イ タコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド−2-メチ ルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、B-ヒド ロキシエチルアクリレート、4-メチル−4-ペンタン酸、x-ハロアクリル酸、B-カ ルボキシエチルアクリレート、これらの水溶性塩、並びにこれらの組合せからな る群から選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項1記載の土壌安定 化流動体。 17.反応生成物が、10,000より大きい分子量を有する請求項16記載の土壌安定化 流動体。 18.安定流動体が、35秒を越えるマーシュフンネル粘度を有する請求項1記載の 土壌安定化流動体。 19.多糖類、ガム類、生体高分子、アルギン酸塩、及びこれらの組合せからなる 群から選ばれる天然高分子をさらに含有する請求項15記載の土壌安定化流動体。 20.1以上のポリマーの組合せの合成ポリマーが、アクリルアミド、2-メタクリ ルアミド−2-メチルプロピルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン 酸、スルホアルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、n-スルホアルキル アクリルアミド、メタクリルアミド、アリルスルホン酸、メタリルスルホ ン酸、アリルグリシジルエーテルスルホネート、これらの塩およびこれらの混合 物からなる群から選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項1記載の 土壌安定化流動体。 21.1以上のポリマーの組合せの合成ポリマーが、メタアクリルオキシエチルジ メチルアミン、メタクリルアミドプロピルジメチルアミン、アクリルオキシエチ ルジメチルアミン、アクリルアミドメチルプロピルジメチルアミン、ジメチルジ アリルアンモニウムクロライド、ジエチルジアリルアンモニウムクロライド、ジ メチルアリルオキシエチルアミン、及び酸の塩並びにこれらのメチルスルホネー ト及びメチルクロライド類似体、並びにこれらの組合せからなる群から選ばれる 化合物群からなる群から選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項1 記載の土壌安定化流動体。 22.1以上のアニオン性ポリマーに1以上のカチオン性ポリマーを組み込んだも のをさらに含有し、該カチオン性ポリマーが、ジアリルジメチルアンモニウムク ロライド、第4級ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、C1〜C20メタ クリレート及びアクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、 これらの水溶性塩、並びにこれらの組合せからなる群から選ばれる請求項5記載 の土壌安定化流動体。 23.エピクロロヒドリン又はジハロアルカン及びアミンの反応生成物からなる群 から選ばれるカチオン性ポリマーをさらに含有する請求項22記載の土壌安定化流 動体。 24.カチオン性ポリマーがポリエチレンイミンである請求項22記載の土壌安定化 流動体。 25.1以上のポリマーの少なくとも1つが、1以上のノニオン性モノマーの反応 生成物であり、該ノニオン性モノマーがアクリルアミド、メタクリルアミド、N- ビニルピロリドン、酢酸ビニル、スチレン、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルア セトアミド、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せからなる群から選ばれる、 請求項1記載の土壌安定化流動体。 26.土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用であって、(a )水性ベースの連続相を土壌の穴に加え、(b)合成ポリマー、天然高分子、これら の水溶性塩、及びこれらの組合せからなる群から選ばれる1以上のポリマーを水 性ベースの連続相に添加し、(c)掘削して土壌の穴を形成するか又は広げる、上 記土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 27.合成ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸 、フマル酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリル アミド−2-メチルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニル酢酸、アリ ル酢酸、B-ヒドロキシエチルアクリレート、4-メチル−4-ペンタン酸、x-ハロア クリル酸、B-カルボキシエチルアクリレートこれらの水溶性塩、及びこれらの組 合せからなる群から選ばれる1以上のモノマーの反応生成物である請求項26記載 の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 28.天然高分子が、多糖類、ガム類、生体高分子、アルギン酸塩、セルロース樹 脂、改質セルロース樹脂、ガール類、スターチ、これらの水溶性塩、及びこれら の組合せからなる群から選ばれる請求項26記載の土壌に穴を形成する際の土壌安 定化流動体の調製方法及び使用。 29.合成ポリマーが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸 、フマル酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリル アミド−2-メチルプロパンスルホン酸、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せ からなる群から選ばれるモノマーから形成される請求項26記載の土壌安定化流動 体の調製方法及び使用。 30.天然高分子が、スターチ、カルボキシメチルセルロース、ガールガム、アラ ビアゴム、キサンタン、ホエーラン(whelan)、寒天ガム(agar gum)、寒天ガ ム(agar-agar gum)、イナゴマメガム、これらの水溶性塩、及びこれらの組合せ からなる群から選ばれる請求項26記載の土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動 体の調製方法及び使用。 31.1以上のポリマーが、連続相に複数の組成物粒子又は塊体を形成するのに機 能的に有効である請求項26記載の土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動体の調 製方法及び使用。 32.1以上のポリマーが、土壌の穴において流動体欠損制御を達成するのに機能 的に有効である請求項26記載の土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動体の調 製方法及び使用。 33.1以上のポリマーが、穴の近傍の土壌を安定化するのに機能的に有効である 請求項26記載の土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 34.1以上のポリマーが、除去可能な土壌固形物の凝集を高めて、穴から妨害土 壌固形物を除去するのを促進するのに機能的に有効である請求項26記載の土壌に 穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 35.1以上のポリマーが、土壌の穴に形成された構造要素の周囲荷重移動特性を 向上するのに機能的に有効である請求項26記載の土壌に穴を形成する際の土壌安 定化流動体の調製方法及び使用。 36.流動体が、28秒以上のマーシュフンネル粘度を有する請求項26記載の土壌に 穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 37.流動体が、45秒以上のマーシュフンネル粘度を有する請求項26記載の土壌に 穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 38.溶解性ヒドロキシドを添加する工程をさらに有する請求項26記載の土壌に穴 を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。 39.流動体を土壌の穴に入れた後、溶解性ヒドロキシドを直接土壌安定化流動体 に添加する工程を有する請求項38記載の土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動 体の調製方法及び使用。 40.重炭酸塩、リン酸塩、リン酸エステル、ホスホネート、酸類、及びこれらの 組合せからなる群から選ばれるpH調製剤の添加をさらに有する請求項38記載の 土壌に穴を形成する際の土壌安定化流動体の調製方法及び使用。
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