JPS5843528B2 - セメントグラウト工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロックアンカー等の素子を定着するためのセメ
ントグラウト工法に関する。

従来、ロックアンカー、アースアンカー ロックボルト
、等の素子の定着においては、鋼材の保護と充分な定着
強度を得ることを目的としてセメントをグラウチングす
る方法が行われている。

しかしながらセメントグラウトは硬化が遅く、このため
湧水のある場所や天井のロックボルト等素子を上面に向
けて定着するときには注入したセメントが流出したり、
又は水により希釈され、定着強度の犬なる工事ができな
い等の欠点があった。

本発明者はこの欠点を解決することを目的として種々検
討した結果、無定形カルシウムアルミネートをそのまま
成形して棒状体とするか、又はガラス管、紙管等の破壊
容易な管状体に無定形カルシウムアルミネート粉末を入
れて棒状体としたものを、吸水させてからグラウト穴内
で破壊し、セメントグラウトと接触させれば前記欠点を
解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、穴内に予め吸水させてなる無定形
カルシウムアルミネート棒状体とセメントグラウトとを
共存させた状態で素子を押込み、素子押込みの際の衝撃
により、該棒状体を破壊させ、無定形カルシウムアルミ
ネートをセメントグラウトに分散させることを特徴とす
るセメントグラウト工法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

一般に、カルシウムアルミネートがセメントに急結性を
付与することは知られているが、中でも無定形カルシウ
ムアルミネートを棒状体に加工し、これを吸水させたも
のを素子の定着用急結材とする本発明により、グラウト
注入口の開口位置に関係なく作業性が良好となり、短時
間で定着強度の犬なる工事が可能になった。

本発明に係る無定形カルシウムアルミネートはＣａ０−
Ａ １２０３ ｔ ＣａＯ＠ ２Ａ１２０３．３ＣａＯ
＠ Ａｌ２Ｏ３ｔ１２ＣａＯ”７Ａ１２０３．３ＣａＯ
”３Ａ１２０３’ＣａＦ２ 。

１１Ｃａ０・７Ａ１２０３・ＣａＦ２等の組成を有する
ものが挙げられる。

これらの無定形カルシウムアルミネートはカルシウムア
ルミネートの溶融体を急冷することによって得られる。

このものは結晶質のカルシウムアルミネートに比べて急
結性が格段に優れ、特に１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３組成
の無定形カルシウムアルミネートが好適である。

更に、長期強度の増進と膨張性を付与して素子の耐久性
を向上させるために、無定形カルシウムアルミネートと
無機硫酸塩とを併用することが望ましい。

無機硫酸塩としては２水、半水、無水の各種石膏や硫酸
ナトリウム、硫酸マグネシウム等が挙げられるが、強度
発現の最も良好なものは無水石膏である。

無水硫酸塩は無定形カルシウムアルミネートに対して、
０．１〜３重量倍量程度使用する。

また、一段と速やかに硬化させるためには、アルミン酸
ソーダ、消石灰、生石灰、炭酸ソーダ、炭酸水素ナトリ
ウム、珪酸ソーダ、等の反応促進剤を添加すればよい。

また、逆に素子の挿入作業を延長させる場合には、有機
カルボン酸等の公知の凝結遅延剤を添加することによっ
て、セメントグラウトとの反応を一定時間抑制すること
もできる。

本発明は、このように必要に応じて、他の成分の添加さ
れた無定形カルシウムアルミネートを棒状体にして使用
する。

無定形カルシウムアルミネートの棒状体を形成するには
、無定形カルシウムアルミネート粉末をそのまま成形し
て棒状体とするか、又はガラス管、紙管、樹脂管等の破
壊容易もしくは水に易溶性の管状体に無定形カルシウム
アルミネートを充填することによって達成できる。

しかし、効果、作業性の点から紙管を使用することが望
ましい。

棒状態の大きさや形状には特に制約はなく、セメントグ
ラウトを注入すべき穴の大きさや形状にしたがって任意
に選択できる。

棒状体の大きさは、セメントグラウトのセメント分に対
して１〜３０重量φ相当量の無定形カルシウムアルミネ
ートで形成した棒状体を用いれば、通常の工事の目的は
達成できる。

湧水場所では使用本数を多くしたり、大きな棒状体を使
用する。

棒状体の形状はグラウト穴内に挿入が容易な形状であれ
ばよい。

無定形カルシウムアルミネート棒状体の使用にあたって
は、穴内に予め吸水させた棒状体を挿入してからセメン
トグラウトを注入するか、又はグラウト穴にセメントグ
ラウトを注入してから予め吸水させた棒状体を挿入する
。

次いで、予め吸水させた棒状体とセメントグラウトとを
共存させた状態で素子を押込み、素子挿入時の衝撃によ
り棒状体を破壊し、無定形カルシウムアルミネートをセ
メントグラウト中に分散させる。

セメントグラウト中への分散性をよくするために、棒状
態は軽量骨材を配合して形成したものであってもよい。

最も好ましい態様は紙等の吸水性容器を用いて棒状体を
形成し、これを使用直前に水に浸して吸水させ穴内に押
込む方法である。

本発明に係る、棒状体を予め吸水させておく方法は素子
挿入時の作業性と破壊後の無定形カルシウムアルミネー
トの分散性を向上させる。

以下具体的な効果を参考例及び実施例を挙げて説明する
。

参考例 １ １２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３組成の無定形カルシウムアル
ミネート粉末１２０（Ｌ９を用いて直径２ｃｒｒＬ、長
さ５０ＣｒｒＬの棒状体を形成した。

トンネル天井のロックボルト工事への使用にあたり、直
径５ｃｒｆＬの穴を掘ってからセメントモルタルを注入
し、次いで該棒状体を挿入した。

更に、異形鉄筋（２５■〆×４ｍ）を押込んで棒状体を
破壊したところ、セメントモルタルは５〜３０秒で硬化
した。

この際セメントモルタルの流出がなく、短時間に高強度
が得られた。

１０分後に引抜き試験を行ったところ、２０トンの荷重
で異形鉄筋が破断した。

別に、１２Ｃａ０・７Ａｌ２Ｏ３組成の無定形カルシウ
ムアルミネート粉末の代わりに、結晶質の１２Ｃａ０・
７Ａ１□０３粉末を用いて同様の試験を行ったところ、
セメントモルタルの硬化時間は５分３０秒であった。

参考例 ２ １２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３組成の無定形カルシウムアル
ミネート粉末１５（Ｂｉ’を直径２ＣｒｆＬ長さ５０ｃ
ＩＩＬのガラス管に充填し、ガラス管端部をビニル栓で
とめて棒状体を形成した。

これを参考例１と同様な試験に供したところ、はぼ同等
の結果が得られた。

参考例 ３ １２Ｃａ０・７Ａｌ２Ｏ３組成の無定形カルシウムアル
ミネート粉末の代わりに、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３組
成の無定形カルシウムアルミネート粉末とこれと等重量
の無水石膏とからなる混合粉末１６０ｇを用いた以外は
参考例２と同様な試験を行ったところ、セメントモルタ
ルの硬化速度及び引抜き強度が向上していた。

実施例 １ １２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３組成の無定形カルシウムアル
ミネート粉末、及び１２Ｃａ０・７Ａｌ２Ｏ３組成の無
定形カルシウムアルミネート粉末とこれと等重量の無水
石膏とからなる混合粉末を、それぞれ和紙製袋（３８１
１Ｌ１１ＬメＸ６０の）に１．ＩＫｐ入れて棒状体を製
造した。

トンネル天井のロックボルト工事にあたり、直径５ｃｒ
ｒＬ、深さ４ｍの穴を堀り、セメント１、砂（径５ｍｍ
以下）１、及び水０．２の重量割合で混合したモルタル
（フロー２００ｙｔｉ）をポンプ注入し、予め２０秒間
水に浸漬した前記棒状体（吸水量０、４ Ｋｐ ）を直
ちにこめ棒を用いて押込んだ。

次いで異形鉄筋（２５ｍｍ＄ Ｘ ４ ｒｎ ）をエア
ーオーガーで回転しながら押込みセットした。

その結果、１０秒程度で硬化し湧水穴においても定着す
ることができた。

５分、１０分及び６０分経過後の定着強さを測定するた
めに油圧ジヤツキで引抜き試験を行った。

比較のため、棒状体を吸水させないで使用した場合、及
び市販の水ガラス系急結材を用いて同様の試験を行った
。

これらの結果を第１表に示す。棒状体を吸水させずに使
用した場合は、ボルトの押込みに強い抵抗が加わり、充
分に深く入れることができなかった。

吸水させることにより、３ｍ以上の旋工性を大幅に改良
することができた。

表中、２１ｔｏ以上はボルトが切断したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 穴内に、予め吸水させてなる無定形カルシウムアル
   ミネート棒状体とセメントグラウトとを共存させた状態
   で素子を押込み、その際の衝撃により該棒状体を破壊さ
   せ、無定形カルシウムアルミネートをセメントグラウト
   中に、分散させることを特徴とするセメントグラウト工
   法。