JPH1161123A - 土木用材料及びその施工方法 - Google Patents
土木用材料及びその施工方法Info
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- JPH1161123A JPH1161123A JP9224451A JP22445197A JPH1161123A JP H1161123 A JPH1161123 A JP H1161123A JP 9224451 A JP9224451 A JP 9224451A JP 22445197 A JP22445197 A JP 22445197A JP H1161123 A JPH1161123 A JP H1161123A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は俗に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及び
これを用いた施工方法を提供することを目的とする。 【構成】 セメント系固化材、ベントナイト及び分散剤
を配合した水性スラリ−をＡ液とし、水ガラス水溶液を
Ｂ液として混合させた場合、反応硬化するものであっ
て、該反応硬化物は２０秒以下のゲルタイムと７ｋｇ／
ｃｍ2 以上の圧縮強度（１日後）を有するものであるこ
とを特徴とする土木用材料。湧水や漏水する場所の止
水、土壌安定剤又は即時裏込め材として、上記のＡ液と
Ｂ液とを容量比（Ｂ液／Ａ液）を０．０５〜０．３の割
合となるように１．５ショット又は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
特徴とする施工方法。
水ガラス系薬液を改良した瞬結性のある土木用材料及び
これを用いた施工方法を提供することを目的とする。 【構成】 セメント系固化材、ベントナイト及び分散剤
を配合した水性スラリ−をＡ液とし、水ガラス水溶液を
Ｂ液として混合させた場合、反応硬化するものであっ
て、該反応硬化物は２０秒以下のゲルタイムと７ｋｇ／
ｃｍ2 以上の圧縮強度（１日後）を有するものであるこ
とを特徴とする土木用材料。湧水や漏水する場所の止
水、土壌安定剤又は即時裏込め材として、上記のＡ液と
Ｂ液とを容量比（Ｂ液／Ａ液）を０．０５〜０．３の割
合となるように１．５ショット又は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
特徴とする施工方法。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明はＪＩＳ規格のセメン
ト類と異なる品質のセメント系固化材と、ベントナイト
及び水ガラスを主組成とする改良された懸濁型土木用材
料及びこれを用いた施工方法に関するものである。更に
言えば、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
防止するためにおこなわれている同時または即時裏込め
注入等に使用できる土木用材料及びその施工方法に関す
るものである。
ト類と異なる品質のセメント系固化材と、ベントナイト
及び水ガラスを主組成とする改良された懸濁型土木用材
料及びこれを用いた施工方法に関するものである。更に
言えば、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
防止するためにおこなわれている同時または即時裏込め
注入等に使用できる土木用材料及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、シールド掘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。シールド掘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が、これ
を防止したり、或いは地下水がセグメント内に漏水する
ことを防止することに裏込め注入の主な目的がある。
更に、トンネル掘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。
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、シールド掘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。シールド掘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が、これ
を防止したり、或いは地下水がセグメント内に漏水する
ことを防止することに裏込め注入の主な目的がある。
更に、トンネル掘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。
【０００３】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−
６１２号公報）、ポルトランドセメントに石膏及びスラ
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５１−１
４１４５９号公報）あるいはスラグ粉末と石灰及びベン
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、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）等も
提案されている。
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−
６１２号公報）、ポルトランドセメントに石膏及びスラ
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５１−１
４１４５９号公報）あるいはスラグ粉末と石灰及びベン
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、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）等も
提案されている。
【０００４】
【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又はセメントとベント
ナイト混合スラリーを調製し、Ｂ液として水ガラス溶液
を調製し、これら両液を等容量ずつ混合注入する方法で
ある。しかし、ＬＷ工法はゲルタイムを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はない。
常、Ａ液としてセメントスラリー又はセメントとベント
ナイト混合スラリーを調製し、Ｂ液として水ガラス溶液
を調製し、これら両液を等容量ずつ混合注入する方法で
ある。しかし、ＬＷ工法はゲルタイムを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はない。
【０００５】一方、ＪＩＳ規格の普通ポルトランドセメ
ント又はこれに水砕スラグを添加したものを主剤とする
スラリーと水ガラス溶液を用い、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。
ント又はこれに水砕スラグを添加したものを主剤とする
スラリーと水ガラス溶液を用い、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。
【０００６】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、配合量などの工夫がなされてきた。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大きな理由の一つがそこに
ある。従って、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上変化
して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。
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、配合量などの工夫がなされてきた。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大きな理由の一つがそこに
ある。従って、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上変化
して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。
【０００７】本発明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−水ガラス系薬液は、同時ま
たは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、又得られたとしても現実
に使用するには無理な条件であるなどして、極めて困難
であることが判った。
ＬＷ工法で用いるセメント−水ガラス系薬液は、同時ま
たは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、又得られたとしても現実
に使用するには無理な条件であるなどして、極めて困難
であることが判った。
【０００８】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につ
いて、長年にわたり鋭意研究を重ねてきた。この結果、
ＪＩＳ規格のポルトランドセメント及び混合セメントと
は異なる種類のセメント系固化材、ベントナイト及び分
散剤を主材とするスラリーからなるＡ液と、水ガラスか
らなるＢ液とを混合して、反応硬化させることにより、
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。
メント−水ガラス系薬液を主組成とする土木用材料につ
いて、長年にわたり鋭意研究を重ねてきた。この結果、
ＪＩＳ規格のポルトランドセメント及び混合セメントと
は異なる種類のセメント系固化材、ベントナイト及び分
散剤を主材とするスラリーからなるＡ液と、水ガラスか
らなるＢ液とを混合して、反応硬化させることにより、
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。
【０００９】すなわち、本発明は俗に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
木用材料及びこれを用いた施工方法を提供することを目
的とする。
るセメント−水ガラス系薬液を改良した瞬結性のある土
木用材料及びこれを用いた施工方法を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明が提供しようとする土木用材料は、セメント系固
化材、ベントナイト及び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液として混合させた場
合、反応硬化するものであって、該反応硬化物は２０秒
以下のゲルタイムと７ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧縮強度（１
日後）を有するものであることを構成上の特徴とする。
本発明が提供しようとする土木用材料は、セメント系固
化材、ベントナイト及び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液として混合させた場
合、反応硬化するものであって、該反応硬化物は２０秒
以下のゲルタイムと７ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧縮強度（１
日後）を有するものであることを構成上の特徴とする。
【００１１】また、本発明によるこの土木用材料を用い
た施工方法は、湧水や漏水する場所の止水、土壌安定化
又は即時裏込め材として、Ａ液とＢ液との容量比（Ｂ液
／Ａ液）を０．０５〜０．３の割合となるように１．５
ショット又は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。
た施工方法は、湧水や漏水する場所の止水、土壌安定化
又は即時裏込め材として、Ａ液とＢ液との容量比（Ｂ液
／Ａ液）を０．０５〜０．３の割合となるように１．５
ショット又は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。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係る土木用材料おいて、
Ａ液の構成材料であるセメント系固化材とは、ＪＩＳ規
格のポルトランドセメント及び混合セメントとは異な
る。即ち、セメントはポルトランドセメント及びポルト
ランドセメントを母体として、高炉スラグ、フライアッ
シュなどの混和材を所定の割合で混合したＪＩＳ規格の
セメントと、コロイドセメントや超速硬セメントなどの
ＪＩＳ規格以外の特殊セメントに大別されるが、本発明
に係るセメント系固化材は、特殊セメントに属するもの
で、ＪＩＳ規格品の特定成分の補強、粒度調整あるいは
土質等の目的に応じて有効成分を添加したものであっ
て、スラグ、フライアッシュなどのポゾラン材、アルミ
ナセメント、ジェットセメントなどの強度増進材、石膏
又は硫酸ソーダなどの水和の刺激材を含む。その物性と
しては、比表面積が２７００ｃｍ2 ／ｇ以上であり、か
つ重量比でＳｉＯ2 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＣａＯ；ＳＯ3 ＝１
０〜２５：３〜６：６０〜７０：３〜１０の化学組成を
有するものであって、ＪＩＳ規格の普通ポルトランドセ
メントに比べて、多量の三酸化イオウ（ＳＯ3 ）を含有
するという特徴がある。この三酸化イオウは、半水石膏
（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）又は二水石膏（ＣａＳＯ
4 ・２Ｈ2 Ｏ）の形で含まれている。本発明において、
セメント系固化材に含まれるＣａＯが６２〜７０ｗｔ
％、ＳＯ3 が６〜８ｗｔ％の範囲で含有するものが特に
好ましく用いられる。
Ａ液の構成材料であるセメント系固化材とは、ＪＩＳ規
格のポルトランドセメント及び混合セメントとは異な
る。即ち、セメントはポルトランドセメント及びポルト
ランドセメントを母体として、高炉スラグ、フライアッ
シュなどの混和材を所定の割合で混合したＪＩＳ規格の
セメントと、コロイドセメントや超速硬セメントなどの
ＪＩＳ規格以外の特殊セメントに大別されるが、本発明
に係るセメント系固化材は、特殊セメントに属するもの
で、ＪＩＳ規格品の特定成分の補強、粒度調整あるいは
土質等の目的に応じて有効成分を添加したものであっ
て、スラグ、フライアッシュなどのポゾラン材、アルミ
ナセメント、ジェットセメントなどの強度増進材、石膏
又は硫酸ソーダなどの水和の刺激材を含む。その物性と
しては、比表面積が２７００ｃｍ2 ／ｇ以上であり、か
つ重量比でＳｉＯ2 ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＣａＯ；ＳＯ3 ＝１
０〜２５：３〜６：６０〜７０：３〜１０の化学組成を
有するものであって、ＪＩＳ規格の普通ポルトランドセ
メントに比べて、多量の三酸化イオウ（ＳＯ3 ）を含有
するという特徴がある。この三酸化イオウは、半水石膏
（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）又は二水石膏（ＣａＳＯ
4 ・２Ｈ2 Ｏ）の形で含まれている。本発明において、
セメント系固化材に含まれるＣａＯが６２〜７０ｗｔ
％、ＳＯ3 が６〜８ｗｔ％の範囲で含有するものが特に
好ましく用いられる。
【００１３】本発明で適用できる市販のセメント系固化
材の具体例を挙げると、例えばアサノクリーンセット
（日本セメント製）、ジオライト（秩父・小野田セメン
ト製）、宇部ＵＫＣ（宇部興産製）、スタビライト（三
菱マテリアル製）、タフロック（住友・大阪セメント
製）、セメント系ケミコ（小野田ケミコ製）、日鐵アー
スタイト（日鐵セメント製）、ネオセラメントシリーズ
（第一セメント製）、麻生ソリッドエース（麻生セメン
ト製）、ハイハード（日立セメント製）、ソルスター
（新日鉄化学製）、ハードキープ（徳山曹達製）等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
材の具体例を挙げると、例えばアサノクリーンセット
（日本セメント製）、ジオライト（秩父・小野田セメン
ト製）、宇部ＵＫＣ（宇部興産製）、スタビライト（三
菱マテリアル製）、タフロック（住友・大阪セメント
製）、セメント系ケミコ（小野田ケミコ製）、日鐵アー
スタイト（日鐵セメント製）、ネオセラメントシリーズ
（第一セメント製）、麻生ソリッドエース（麻生セメン
ト製）、ハイハード（日立セメント製）、ソルスター
（新日鉄化学製）、ハードキープ（徳山曹達製）等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】Ａ液を単なるセメント系固化材スラリーと
した場合、本発明に係る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
することが重要となる。
した場合、本発明に係る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
することが重要となる。
【００１５】本発明の他の構成材料となるベントナイト
は、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、それ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、両者の混合スラ
リー系ではセメント系固化材から遊離した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。
は、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、それ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、両者の混合スラ
リー系ではセメント系固化材から遊離した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、その使用量は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、その使用量は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重要な
要因となる。
【００１７】このようなことから、Ａ液中のセメント系
固化材量は２２０〜４２０ｋｇ／ｍ3 の濃度範囲に調整
し、セメント系固化材のスラリー濃度を高くすることを
一つの特徴とする。好ましくは２４０〜４００ｋｇ／ｍ
3 の濃度に調整する。この理由は、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。
固化材量は２２０〜４２０ｋｇ／ｍ3 の濃度範囲に調整
し、セメント系固化材のスラリー濃度を高くすることを
一つの特徴とする。好ましくは２４０〜４００ｋｇ／ｍ
3 の濃度に調整する。この理由は、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】また、Ａ液におけるベントナイトの使用量
を通常５０〜１４０ｋｇ／ｍ3 、好ましくは６０〜１２
０ｋｇ／ｍ3 の濃度範囲に設定する。この場合、ベント
ナイトは膨潤度が５ｍｌ／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が水を吸水して
ゼリー状に膨潤した時の容積である。セメント系固化材
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。
を通常５０〜１４０ｋｇ／ｍ3 、好ましくは６０〜１２
０ｋｇ／ｍ3 の濃度範囲に設定する。この場合、ベント
ナイトは膨潤度が５ｍｌ／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が水を吸水して
ゼリー状に膨潤した時の容積である。セメント系固化材
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及び環境
上の点から好ましいが、特に限定されるものではない。
分散剤の使用量はセメント系固化材およびベントナイト
の種類や量や分散剤の物性等によって変化するが、多く
の場合１〜８ｋｇ／ｍ3 （Ａ液）、好ましくは２〜５ｋ
ｇ／ｍ3 （Ａ液）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及び環境
上の点から好ましいが、特に限定されるものではない。
分散剤の使用量はセメント系固化材およびベントナイト
の種類や量や分散剤の物性等によって変化するが、多く
の場合１〜８ｋｇ／ｍ3 （Ａ液）、好ましくは２〜５ｋ
ｇ／ｍ3 （Ａ液）の範囲で添加される。
【００２０】このようにすることにより、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、３時間経過後のブリージング率が３％以下の安定な
スラリーが調製される。
スラリーを調製することができ、フロー値が１０秒以下
で、３時間経過後のブリージング率が３％以下の安定な
スラリーが調製される。
【００２１】他方、Ｂ液の構成材料である水ガラスは、
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水溶液を使用するこ
とが望ましい。この理由は、このモル比が３．４より小
さくなると良好な瞬結性が得られにくい傾向があるため
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。
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水溶液を使用するこ
とが望ましい。この理由は、このモル比が３．４より小
さくなると良好な瞬結性が得られにくい傾向があるため
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】Ａ液とＢ液の容量比（Ｂ液／Ａ液）は、
０．０５〜０．３の範囲で構成することことが好まし
い。この理由は、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
近くに構成されるが、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、本発明に係る均質で強固な土
木用材料として機能しない傾向があるためである。
０．０５〜０．３の範囲で構成することことが好まし
い。この理由は、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
近くに構成されるが、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、本発明に係る均質で強固な土
木用材料として機能しない傾向があるためである。
【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、土壌安定化又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０．０５〜０．３の割合とな
るように１．５ショット又は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、土壌安定化又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０．０５〜０．３の割合とな
るように１．５ショット又は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】
【作用】本発明の土木用材料は、セメント系固化材、ベ
ントナイト及び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液として混合すると速やかに反
応硬化する特徴を有する。
ントナイト及び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液として混合すると速やかに反
応硬化する特徴を有する。
【００２６】セメント系固化材は、ＪＩＳ規格の普通ポ
ルトランドセメントに比べて、多量の三酸化イオウ（Ｓ
Ｏ3 ）を含有するという特徴がある。この三酸化イオウ
は、半水石膏（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）又は二水石
膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）の形で含まれている。
ルトランドセメントに比べて、多量の三酸化イオウ（Ｓ
Ｏ3 ）を含有するという特徴がある。この三酸化イオウ
は、半水石膏（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）又は二水石
膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）の形で含まれている。
【００２７】本発明の係る土木用材料の硬化反応の機構
の詳細については不明であるが、おそらく、セメント系
固化材の石膏成分が、セメントの初期水和反応の生成物
を取り込み、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
３ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ）を多量に生成し、この際エ
トリンガイトが多量の水を結合水として取り込むと共
に、珪酸カルシウムが生成することにより、ゲル化が急
速に進行するためと思われる。従って、ゲルの立ち上が
り強度が優れていることに特徴がある。このため、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、かかる機能を利用した土木用材料として
の適用性は広いものと期待できる。
の詳細については不明であるが、おそらく、セメント系
固化材の石膏成分が、セメントの初期水和反応の生成物
を取り込み、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
３ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ）を多量に生成し、この際エ
トリンガイトが多量の水を結合水として取り込むと共
に、珪酸カルシウムが生成することにより、ゲル化が急
速に進行するためと思われる。従って、ゲルの立ち上が
り強度が優れていることに特徴がある。このため、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、かかる機能を利用した土木用材料として
の適用性は広いものと期待できる。
【００２８】
【実施例】以下、実施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及び測定方法は下
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５０ｍｍΦΧ１
００ｍｍＬ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、
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）
る。なお、以下の実施例における試験及び測定方法は下
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５０ｍｍΦΧ１
００ｍｍＬ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、
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）
【００２９】また、試験に使用した各材料は表１、表２
及び表３の通りである。
及び表３の通りである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】実施例１〜９ セメント系固化材、ベントナイト及び水ガラスを用い
て、表４に示す組成のＡ液とＢ液を調整した。なお、Ａ
液に分散剤としてグルコン酸ソーダを、セメント系固化
材に対して１ｗｔ％添加した。
て、表４に示す組成のＡ液とＢ液を調整した。なお、Ａ
液に分散剤としてグルコン酸ソーダを、セメント系固化
材に対して１ｗｔ％添加した。
【００３４】
【表４】
【００３５】表５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。
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。
【００３６】
【表５】 上記の結果より、本発明に係る土木用材料は、３時間後
のブリージングが２％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２０
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。
のブリージングが２％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２０
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。
【００３８】実施例１０〜１６ セメント系固化材、ベントナイト及び水ガラスを用い
て、表６に示す組成のＡ液とＢ液を調整した。なお、Ａ
液に分散剤としてグルコン酸ソーダを、セメント系固化
材に対して１ｗｔ％添加した。
て、表６に示す組成のＡ液とＢ液を調整した。なお、Ａ
液に分散剤としてグルコン酸ソーダを、セメント系固化
材に対して１ｗｔ％添加した。
【００３９】
【表６】 また、表７にＡ液とＢ液の混合比率を変化させて、反応
硬化させた際のゲルタイムを示した。
硬化させた際のゲルタイムを示した。
【００４１】
【表７】
【００４２】実施例１７ 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８３０リットルを調製し、一方Ｂ液にはＳｉＯ2
濃度が２４％でＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏのモル比が４．０の
水ガラス８０リットルを水で希釈して２５０リットルに
調製した。Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．
３０の割合となるように、Ａ液は３０リットル／分、Ｂ
液は９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８３０リットルを調製し、一方Ｂ液にはＳｉＯ2
濃度が２４％でＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏのモル比が４．０の
水ガラス８０リットルを水で希釈して２５０リットルに
調製した。Ａ液とＢ液とを容量比（Ｂ液／Ａ液）が０．
３０の割合となるように、Ａ液は３０リットル／分、Ｂ
液は９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。
【００４３】
【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、３時間後のブリージング値が２
％以下のスラリー安定性を有し、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、かつ１日後の圧
縮強度が少なくとも７ｋｇ／ｃｍ2 の即時硬化能を有す
ることから、トンネル掘削工事等において、瞬時に混合
できる薬液注入機を導入して、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、３時間後のブリージング値が２
％以下のスラリー安定性を有し、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、かつ１日後の圧
縮強度が少なくとも７ｋｇ／ｃｍ2 の即時硬化能を有す
ることから、トンネル掘削工事等において、瞬時に混合
できる薬液注入機を導入して、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。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｅ２１Ｄ 11/00 Ｅ２１Ｄ 11/00 Ａ //(Ｃ０４Ｂ 28/02 28:16 12:04 14:10 24:04） Ｃ０９Ｋ 103:00
Claims (6)
- 【請求項１】 セメント系固化材、ベントナイト及び分
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液として混合させた場合、反応硬化するものであ
って、該反応硬化物は２０秒以下のゲルタイムと７ｋｇ
／ｃｍ2 以上の圧縮強度（１日後）を有するものである
ことを特徴とする土木用材料。 - 【請求項２】 Ａ液は、セメント系固化材量が２２０〜
４２０ｋｇ／ｍ3 、ベントナイト量が５０〜１４０ｋｇ
／ｍ3 （Ａ液）を含有し、Ｂ液は、ＳｉＯ2／Ｎａ2 Ｏ
のモル比が３．４以上の珪酸ソーダ溶液を含有するもの
である請求項１記載の土木用材料。 - 【請求項３】 セメント系固化材は、比表面積が２７０
０ｃｍ2 ／ｇ以上であり、かつ重量比でＳｉＯ2 ：Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＣａＯ；ＳＯ3 ＝１０〜２５：３〜６：６０〜
７０：３〜１０の化学組成を有するものである請求項１
又は２記載の土木用材料。 - 【請求項４】 Ｂ液はモル比ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏが３．
４以上の珪酸ソーダ水溶液を用い、かつＢ液／Ａ液の容
量比が０．０５〜０．３の範囲で混合させるものである
請求項１、２又は３記載の土木用材料。 - 【請求項５】 ベントナイトは膨潤度が５ｍｌ／ｇ以上
である請求項１、２、３又は４記載の土木用材料。 - 【請求項６】 湧水や漏水する場所の止水、土壌安定化
又は即時裏込め材として、Ａ液とＢ液との容量比（Ｂ液
／Ａ液）を０．０５〜０．３の割合となるように１．５
ショット又は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、４又は５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 |
|---|---|---|---|
| JP9224451A JPH1161123A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 土木用材料及びその施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224451A JPH1161123A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 土木用材料及びその施工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1161123A true JPH1161123A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16813988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224451A Pending JPH1161123A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 土木用材料及びその施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1161123A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010018475A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Kurimoto Ltd | 充填材 |
| JP2011208131A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-10-20 | Fuji Kagaku Kk | 瞬結性地盤注入用薬液 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP9224451A patent/JPH1161123A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010018475A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Kurimoto Ltd | 充填材 |
| JP2011208131A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-10-20 | Fuji Kagaku Kk | 瞬結性地盤注入用薬液 |
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