JPS58173183A - 水硬性セメント注入材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水硬性セメント、けい酸カルシウム水和物およ
び水からなる水硬性セメント注入材に関するものである
。

水硬性セメント注入材はその使用目的によりαノ圧縮強
度が任意に調整できる事。■注入後浮氷量が少なく１回
の注入で充分である事。■注入後地下水への混入および
流失を屡端に押さえる事、ができる注入材Ｖ提供するこ
とは非常に望ましい。

慣用の注入材はセメントまたはその配合物、あるいは水
ガラス系が用いられ、満足できる注入材が開発されてい
ない、つまり軟弱地盤改良材、プレオーがＫて地中を穿
孔した後、セメン）１ルク注入材Ｖ該孔内に満たし、し
かる後、該孔内に＊１＃杭を圧入する無公害杭埋設工法
であるセメントミルク工法に使用する根固め材および局
面固定材などの注入材において注入可能な流動性をもた
せるため多量の水を必要とする。この多量の水は材料分
離ｗｖ生じたり、セメントペースト中の水分が周辺土砂
に吸収されたり、さらに多くの浮水現象を起す原因とな
り、数回におよぶ注入を必要とする場合がある。その手
間の煩雑さおよび費やされる労力は多大のものである。

さらに地下水の存在する場所、さらＫは地下水の流れが
存在する場所においては注入後、注入材が地下水に溶は
込み、あるいは流失することがあり、設計条件を満たさ
ないばかりか地下水汚染につながるため、公害問題を引
き起しかねない、一般Ｋｆｉ速１５龜／杉以上の地下水
が存在する場所では使用不可能となっている。このよう
な注入材では注入後地中Ｖｒ均一に分布し、強固に硬化
することは期待できす、設計価ケ満足することはできな
い。

本発明は注入可能な流動化を与える水の存在下で、材料
分離および浮氷現象を防止し、しかも地下水の流れが存
在する場所においても注入材が流失することなく、設計
値を満足する圧縮強１ｈ有［７、しかも安価な注入材！
開発すべく研梵を１ねた結果、けい酸カルシウム水和物
を水硬性セメントに混入することＫより、多量の水の存
在下でも浮氷現象および地下水への流失を防止し、Ｆ９
Ｅ定の圧縮強度Ｙ発現する注入材を完成するに至った。

本発明は水硬性セメント、けい酸カルシウム水和物およ
び水の混和よりなる水硬性セメント注入材である。「水
硬性セメント」とは水の添加により硬化および固化する
（丁なゎち、水の存在下Ｋｍ化および固化する）物置を
意味する奄のとする。

水硬性セメントはｆルトランドセメント、アルミナセメ
ント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュ
セメントおよび半水石こうの群から選ばれた１種または
２１１１以上の異なる水硬性セメントの混合物！所望に
より使用する。ポルトランドセメントを使用する場合は
、１！麹ポルトランＦ十メント、中庸熱ポルトランドセ
メント、　早強＄ル）うｙドセメ／）、耐（ｉｉＩＥ酸
塩ポルトランドセメントおよび低熱ポルトランドセメン
トの群から選ばれた１ｍ以上ケ用いる。けい醪カルシウ
ム水和物はｘ（ＣａＯ）・ｙ（８１０２）・ｚ（Ｈ２Ｏ
）の組成であり、常圧蒸気養生、高温高圧蒸気養生尋で
得られる。このよう和して得られたものに、高温高圧蒸
気養生軽量気泡コンクリート、常圧養生軽量気泡コンク
リート、ケい酸カルシウム系保温材およびけい灰レンガ
がある。この群から゛選ばれた１種以上をロッドきルあ
るいはボールミル等で粉砕し、粉末状とする。この際、
粉末粒径は５１１ｍ以下になるよう粉砕するが、１００
ｅクロン以下に分布することが好ましく、平均粒径５〜
５ｏξクロンとする０粒径５ｍ以上になると注入性能が
悪くなり、長距離注入の能率が極端に低下するためであ
る１、流動性をよくするため２〜６ミクロンの超微粉末
部が多ければ多い程好ましく、全体として、プレーン法
にて測定した比表面積が５．０００　ｍ”／　９以上と
し、水硬性セメント１００重量部に対し１０〜５００豫
蓋部である。けい酸カルシウム水和物は水に接すると膨
潤し、保水性に優れているため混練水が分離し土中に流
出するのを防止する。その効果を著しく向上させるのは
粒径２〜３よりロンの粒径であるが、全てこのような微
粉末に粉砕するには多くの動力と時間？要するため、全
体の比表面積として５．０００　ａａ”／　７以上とす
ればよい、このような粉砕物は多量の水の中で均等に分
布し粘度が高くなり、水硬性セメント粒子と水和し、硬
化および固化するため材料の分離および浮水現象′％：
ＶＪ止するとともに地下水への流失を防止する。一般に
注入材の圧縮強度は普通コンクリート＃１どの強＃は必
要なく７０１１ＩＰ／ａＩ１１８以下で充分であるため
、水硬性セメント１００重量部に対し、けい酸カルシウ
ム水和物は１０〜５００重量部の範囲で任意の強度に配
合設計することができる。けい酸カルシウム水和物の粉
砕物が１０重量部以下にし流動化させるための水を加え
ると浮氷現象、材料分離および地下水への流失が多くな
る。５００１に置部以上になると硬化体を造形すること
が難かしくなＩＩ　−）　Ｋ混合する場合は、けい酸カ
ルシウム水和′物を水硬性セメント１００重量部に対し
１０〜５０重量部混入する。流動可能な一定水量のもと
では１０重量部以下では浮水量が多く、レイタンスがた
まり、コンクリート打ち継ぎ面に欠陥が生じるためであ
り、５０重量部以上の添加ではコンク１７−　ト圧１１
Ｓｉ＆　（一般Ｋ）！　１８０１１ｉｐ／ａｍ”）が得
られないためである。混練水の割合は前述のごとく流動
可能な状態水量とすべきであり、圧ａ強度、浮水量およ
び地下水への流失量との関係上、水硬性セメントとけい
醗カルシウム水和物の合計量に対し４０〜１５０チであ
る。水の割合は注入材が流動化する限りにおいては少な
いことが好ましく、この理由は、水硬性セメントとけい
酸カルシウム水和物の合計量が一定である場合、水硬性
セメント注入材の組成中の水の割合の低減に伴なって一
般に向上するからであり、混線水量は浮水量、地下水へ
の流失量および圧縮強度の要求により決定するが、４０
重量部以下であると粘性が向上し、ミキサーにての混線
が不能となるためであり、また１５０重量部以上になる
とミ中す−混練後の材料４１が生じ、ボンデ圧送が不能
となる場合があるためである。しかしながら一定水量の
もとで水硬性セメントとけい酸カルシウム水和物の混合
をｒｖ進させるため１ｍまたはそれ以上の添加＊＋：Ｙ
添加する′と混合が非常に容易になる。そのような添加
剤として（１）セメント粒子に潤滑材用ン与える１合体
または（２）粒子に分散作用を与える添加剤、例えば界
面活性剤、あるいはそのような添加剤の混合がよい。そ
６′ような添加剤として（ａ）β−ナフタレンスルホン
酸ソーダ縮合物、（ｂ）オ中ジプロピルメチルセルロー
ス、　（０）ボリアクリルアオドである。

このような添加剤Ｖ１１１以上混合し使用すると混合が
容易となり、水硬性セメントおよびけい酸カルシウム水
和物の合計重量に対し肌３〜３重量部の添加で所望の流
動化が得られる。添加に際してはけい酸カルシウム、水
を充分混練したのち水硬性セメント、添加剤の順序でミ
キサーに投入混練することが重要であり、このような順
序で投入、混練すると充分に流動化する注入材が得られ
る。

添加量が０．３重量部以下ではその効果は発現せず、６
重量部以上添加すると流動化が進み材料分離ｔおこしボ
ンデ圧送中にポンプおよび圧送管に注入材が詰まる恐れ
が生じる。また注入後においても材料分離が生じ均貢な
注入材な得ることができなくなる。本発明はその使用目
的により、圧−線強度がほとんど必要とされない場合が
ある。例えば無公害くい埋設工法の代表であるセメント
ミルク工法に使用する局面固定材は圧縮強度が５ＫＰ／
ａ１１ｇＳ度と非常に低い値でよいため、水硬性セメン
ト、けい酸カルシウム水和物、水および混和剤にさらに
粒径が１００ミクロン以下である増量材を加えることに
より、浮水量および地下水流失量が少いというゼ１−訃
は保持しつつ低圧縮強度の水硬性セメン）ｆｆ人材が得
られる。増量材としてフライアッ／ユ、高炉スラグ、転
炉スラグ、電気炉スラグ、骨材法い砂および石灰であり
、この群から選ばれた１種以上を水硬性セメント注入材
全重量部に対し１０〜５０重量部混入する。増量材の粒
径はけい酸カルシウム水和物と則じであることが好まし
い、ｉｏｏミクロン以上にすると固形分全体の保水性が
低下１２、混練水が分離し土中へ流出するたν）である
、１００ミクロン以下の粒径を有する増量材を得るため
にはボールミルあるいはロッドξルン用いて粉砕するが
、％に粉砕を必要とするもσ）は、高炉スラグおよび転
炉スラグである。混人閂として１０πｆｆ部以下では、
無混入状態と同相用の高圧縮強度を示し、オーバースペ
ックとなるためであり、５０重量部以上の混入では硬化
体を佇、ルし、なくなりまた低圧縮強度となるためであ
７：Ｉ。

不発明により得られた注入材は種々の目的の仕入（１と
して利用−［ることができ、浮氷現象および地。

下水への流失など不都合を解消するばかりでかく圧縮強
度も任意の設計値を満足する、しかも安価な注入材であ
る。

以下、実施例によって本発明な説明する。

実施例および比較例において実施例中の「部」は「重量
部」馨意味し、浮水量は注入材混線開始から３分後にポ
リエチレン製袋に注入し、その時の容積に対し、静置後
６時間に起る上部浮水量の容積の比で示し、地下水流失
に対する残存率は、長さ３　ｍ、巾３０ｍ、高さ７龜の
流水路Ｙ鋼板にて作成し、上流に調整槽を設け、流水し
流速１５龜／秒Ｋ１１４整した後流水中に、注入材馨装
置し、その時の重量九対し、流水開始後５分後の注入材
残存重量との比で示した。本注入材の流水に対する耐久
力を判明させるべく流速５０ａｌＩＩ／秒の流速に対し
ても残存率ｖｌｌＪ定した。また圧縮強度はＪＩ８Ａ　
１１０８、土の一軸圧縮強ｆ　ハＪＩ８Ａ１２１６、土
の含水量はＪＩ８Ａ　１２０３　Ｋ準じて測定した。

実施例１、比較例 １００部の普通ポルトランドセメントくけい酸カルシウ
ム水和物（高温、高圧蒸気養生軽量気泡コンク１７−　
）　）　Ｙボールミルにて粉砕し、粒径６ミクロン〜１
００ミクロンとしたものＹ２Ｏ部、水ｖ１４ｏ部準備し
、パンミキサーにてけい酸カルシウムおよび水Ｙ２分間
充分に混線したのち、普通ポルトランドセメントを混入
し１分間混練したのち、浮水量、流水残存率および圧縮
強ＦｉＬを測定した。その結果、浮水量は５チであり、
流水残存率は流速１５ｍ／秒に対しては７５１流速５０
１／秒に対しては５６−の残存率であった。

また圧縮強度は７０％ｐ／ｍ”Ｖ示した。比転のため全
固形分に対する水量を一定とし、普通ポルトランドセメ
ント１００部と水ｖ１３０部パンミキサーにて３分間混
練したのち＃ｊ定した結果、浮氷量は５４％、流速１５
ａａ／秒に対しての残存率は０チであり完全流失であっ
た。また圧縮強度は７６ＫＰＺｅＭ＆２と実施例１に比
し着干高い普を示したが、これは浮水量が大であるため
セメント粒子が沈降し、濃縮されたためである。

実施例２ １００部の普通ポルトランドセメント、けい酸カルシウ
ム保温材Ｙボールミルにて実施例１とｒＩ−ｒＩ様に粉
砕しもの５００部、水′１￥７８０部準備し７、実施例
１と同様の方法にて混練測定した結果、浮水量は０嗟、
流速１５ｍ／秒に対する残存率は９８１流速５０６ａ／
秒に対する残存率は６８％であり、また圧縮強度は１５
１！／ａ”であった。

実施例６ 水硬性セメントとして■アルミナセメント、■高炉セメ
ント、■シリカセメント、■フライアッシュセメン）Ｙ
用いて「実施例１、比較例」の操作ｌくりかえしたとこ
ろ、「実施例１」の操作罠おいては「実施例１」の値に
対し■〜■のそれぞれは、浮水量Ｓ　±０．７チ、流水
残存率は流速１５−７秒に対し７５＊２チ、流速５０ａ
ａ／秒に対し５６＊１−の範囲内にあり、また圧縮強度
は７０金５ＫＰ／龜２の範囲内であった。「比較例」に
おいては浮水量は３４＊６チ、流水残存率は流速１５−
７秒に対しＯＳの完全流失であり、圧ｍ強度は７６＊１
０％ｐ／−”の範囲内であった。圧縮強度が高い原因は
「比較例」で見られた現象と同じでセメントミルクが濃
縮されたためである。

実施例４、比較例 １００部の普通ポルトランド七メン）Ｋけい酸カルシウ
ム水和物（高温、高圧蒸気養生軽量気泡コンクリート）
Ｙボールミルにて粉砕し、粒径ろミクロン−１００ミク
ロンとしだもの１００部準備し、混練水Ｙ普通ポルトラ
ンドセメントとけい酸カルシウム水和物との合計量に対
し１０部、ろ０部、４０部、１００部、１５０部および
２００部のそれぞれについて実施例１と同様の混練法に
て？１１練し浮水量、流速５Ｑａｍ／秒に対する流水残
存率および圧縮強度を測定した。比較例として、賀通ポ
ルトランドセメント１００部に対して１Ｍ、＋Ｊ形分と
水との比を一定とするため前述した混練水の１／２馨そ
れぞれ混合し測定した結果が表−１である。

（以下余ｆ３） −１，２，８，９においては混線水量が少ないため混練
不能となった。陽３．１０においても混練が難かしく３
分混練Ｙ１０分とすることにより供試体は得られたが、
−ナフタリンスルホン酸ソーダ縮合物、オ牛シゾロビル
メチルセルロースポリアクリルアミドを添加すると一３
〜陽７のいずれの場合にも流動性が著しく向上した。例
えばｌｋ４においてβナフタレンスルホン峡ンーダ締合
物を全固形分に対して２１ｓ添加した時、Ｐロートによ
り測定したフ四−値９．６秒であり、焦銑加の時１８．
２秒であった。

実施例５ さらに安価な注入材Ｙ得るため、増量材として０）フラ
イアッシュ、■高炉スラグ、■転炉スラグ、■骨材洗い
砂、および■石灰を粒径をｉｏｏミクロン以下に統一し
、水硬性セメントおよびけい酸カルシウム水和物の合計
重量に対し５．１０．５０および８０ｓ嘔混入し、浮水
量、流水残存率（流速１５鴎／秒および５０ｍ＆／秒）
、圧ｍ強度について沖」定した。その結果■〜Ｏのいず
れの増量材も表−２に示す結果の範囲内であった。なお
増量材を混入した基本配合は［実施例５０ｍ５ｊであり
、６回くりかえした。

表−２中の測定値は各糧増量材の３回測定平均の範囲を
示している。

実施例６、比較例 地盤改良材として本発明注入材を用いて関東ローム土対
象に土質改良試験ｔおこなった結果が表−３である０本
発明注入材を対象土重量に対し、１０１Ｇ’ａ加、ハン
ドキキサーで５分間攪拌させ材令３日の測定結果である
。比較例ＮｈｉＫ対し実施ｆ１Ｍｍ２〜−７は浮水量、
流水残存率および圧縮強度とも充分な効果を示し、また
土質改良後の効果についても、改良前に比し著しい効果
の相ｙ４が認められた。

なお本実験に用いた水硬性セメントはシリカセメント、
けい酸カルシウム水和物はけい酸カルシウム系保温材火
ボールミルにて５〜１００ミクロンの粒径に粉砕し用い
た。

（以下余白） ψ凰例７、比較例　　　　　　　　　　　　　　　　　
１無公害くい埋設工法の代表であるセメントミル　　１
り］二法の周面固定材に使用するため、本発明注入材を
用いて夾施した。水で飽和した模型砂地盤に　　１あら
かじめ、径２１−１深さ９Ｑａａの埋設孔を掘り本発明
−ト人材および比較のため従来より使用されている局面
固定材ヶそれぞれ埋設孔九満し、有効山径１５＝−１長
さ９０ｍの゛コンクリート模型〈いを核埋設孔に沈設し
材令１日月に引抜き試験をおこなった結果が表−４であ
る。

ＩＩ′ 嘴 階１・・・本発明注入材 慟２・・・従来使用のくい局面固定材 にて粒径５〜１００ミクロンに粉砕したもの使用Ａた０
本実１の途中に陽１汀人材は１５〜．２０チＤ浮水量が
確詔されたが、−２注入材は浮氷現象ｊ１認められなか
った、階２の付着力が低い理由として■多量の浮氷が生
じたため実付着面積が小さくなった。■注入材の圧縮強
度が小さい。尋であり一１注入材は階２注入材に比して
顕著な効果を示している。また階１注入材は全てくい体
Ｋｌ、Ｊ−０１つ強固に付着硬化していた。

実施例８、比較例 連続地中コンクリート土留壁など細骨材、粗骨材を用い
るいわゆるコンクリートに混合すべく、けい酸カルシウ
ム水和物（高温高圧蒸気養生軽量気泡コンクリート）ヲ
カールミルにて粒径２ミクロン〜１００ミク四ンに粉砕
し、従来用いられてｂるコンクリート配合すなわちセメ
ント１００部、水６３部、細骨材３３０部、粗骨材４５
０部に上記けい酸カルシウムをセメント１００部に対し
、化を保持するため細骨材、粗骨材を除いた固形分と水
の比は一定とした。比較例ＮＩＬＩＫ対し実施例Ｎｈ３
〜Ｐ＆＋７は浮水量およびセメントペースト分の流水残
存率は非常に有効な効果を示し、圧縮強度はＰ＆１２〜
階６において所定の１８０１ｊ／ｍ”ｉ’満足した。こ
のことから、けい酸カルシウム水和物をセメント１００
部に対し１０〜５０部混入することにより浮水量、流水
残存率、圧ｌ！ｍ強度とも鳴動であるこ゛とが判った。

（以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水硬性セメント１００重量部、けい酸カルシウム水
   和物が水硬性セメン）１００重量部に対して１０〜５０
   ０重量部および水からなる水酸性セメント注入材 ２、けい酸カルシウム水和物が１０〜５０１を部である
   特許請求の範囲第１項記載の水硬性セメント注入材 ３、水硬性セメントがメルトランドセメント、アルミナ
   セメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッ
   シュセメントおよび半水石こうの群から選ばれた１１ｉ
   または２種以上の混合物からなる特許請求の範囲第１項
   記載の水硬性セメント注入材 ４、けい酸カルシウム水和物の平均粒径が５〜５０ミク
   ロンである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の水硬
   性セメント注入材 ５、けい酸カルシウム水和物が高温高圧蒸気養生軽量気
   泡コンクリート、常圧養生軽量気泡コンクリート、けい
   酸カルシウム系建築材料保温材およびけい灰れんがの群
   から選ばれた１種以上の粉砕物である時１１！Ｆ餉求の
   範囲第１項、第２項又は第４項記載の水硬性セメント注
   入材 ＆　水の量が水硬性セメントとけい酸カルシウム水和物
   の合計量に対し４０〜１５０重量−である特許請求の範
   囲第１項記載の水硬性セメント注入材 Ｚ　水硬性セメントであるメルトランドセメントが一１
   １通？ルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメン
   ト、ｊＦ勢／ルトランドセメント、耐量酸塩Ｉルトラン
   ドセメントおよび低熱ポルトランドセメントの群から選
   ばれた１種以上である特許請求の範囲＠３項記載の水硬
   性子メント注）−矛オａ　水硬性セメントおよびけい酸
   カルシウム水和物が水と混合し易くするための混和剤量
   を水硬性セメントおよびけい酸カルシウムの合計重量部
   に対し、０．６〜３重量部含む特許請求の範囲第１項記
   載の水硬性セメント注入材 ９　混和材料がβ−ナフタレンスルホン酸ソーダ縮合物
   、オキシデｐビルメチルセルｐ−スおよびボリアクリル
   アミドの群から選ばれた１種υ士である特許請求の範囲
   第８項記載の水硬性セメント注入材 １０、増量材として粒径が１００ミクロン以下である、
   フライアッシュ、高炉スラグ、転炉スラグ、嘗気炉スラ
   グ、骨材洗い砂および石灰の群から選ばれた１ａＬ以上
   を混入する特許請求の範囲第１項記載の水硬性セメント
   注入材 １１、増量材が水硬性セメント注入材１００知黛部に対
   し１０〜５０重量部である特許請求の動西第１０項記載
   の水硬性セメント注入材