JPS62141221A - ベントナイト電気付着膜をもつソイルセメント柱列用芯材とその製作方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、建築の仮設工事において、仮設山止め壁と
して造成されるソイルセメント柱列ノ親杭に土庄支持材
として挿入されるＨ形鋼などの芯材に係り、さらに詳し
くは引抜き時の付着強度（引抜き抵抗）を低下させるた
めに表面にベントナイト電気付着膜及びその保護膜をも
つソイルセメント柱列用芯材と、当該ベントナイト電気
付着膜の表面（又は表層部）にその変質、硬化防止保護
膜を形成したソイルセメント柱側用芯材を電気的方法で
製作する方法とに関する。

（従来の技術） 建築の仮設基礎工事において造成されたソイルセメント
柱列の芯材は、建物の地下階完成後に引抜き回収して再
利用を図り、もって仮設費の低減を図ることが一般的に
行なわれている。

従って、芯材をソイルセメント中から引抜き易くするた
め、芯材とソイルセメントとの付着強度（引抜き抵抗）
を低下させる処置が肝要である。

従来その処置法としては、 ■芯材に塩ビカバーを被せる。

■芯材の周囲に超遅延剤を使用する。

■芯材にワックスを塗布する。

■芯材にベントナイト電気付着膜を形成する、等々の方
法が実施されている。

上記■のベントナイト電気付着膜をもつ芯材は、ベント
ナイト膜無しの付着強度（引抜き抵抗）が１５〜２０ト
ン／ゴであるのに対し、ベントナイト膜有りの場合の付
着強度は１トン／ｒｒｆ程度とおよそｌ／１０以下にな
るので、芯材の引抜き回収の作業を極めて容易に能率良
くでき、芯材頭部の破断事故等も起きないぐらい有効的
である。

（発明が解決しようとする問題点） （Ｉ）しかし、芯材の埋設期間が３ケ月以上にも長くな
る場合（通常規模の仮設工事の埋設期間は３力月以上と
なる。）及び地下水位が低い場所の工事に適用された場
合、上記■の芯材のベントナイト電気付着膜は、変質、
硬化して当初の潤滑性を失なう、その結果、芯材の全長
にわたる平均付着強度は３．０〜４．０トン／ｒｒ１′
にも増大し、長尺芯材の引抜き回収作業を困難にし、能
率を低下させるという問題点がある。

（ＩＩ　）上記ベントナイト電気付着膜の変質、硬化現
象は、通常地表面近傍の部位に偏って起る現象であり、
地中深い部分のベントナイト膜が潤滑性を失うことはな
い。

（ｍ）ちなみに、上記ベントナイト電気付着膜の変質、
硬化とは、ちょうど完全乾燥した粘土のように硬くなる
ことである。但し、この硬化ベントナイト膜は、乾燥し
た粘土とは異なり、充分な湿気を含む地中においても硬
化現象は止まらず、また一旦硬化したベントナイト膜は
水に漬けても可塑性を回復しない。

（ＩＶ）要するに、ベントナイト電気付着膜の硬化現象
は、ベントナイトが変質して起つ、だのではなく、炭酸
カルシウム（ＣａＣ０３）がベントナイト膜中で生成さ
れ蓄積されたことに起因しているのである。

それはベントナイトが持つ触媒能と吸着能とが木質的要
因と考えられている。何故なら、硬化したベントナイト
膜を塩酸に浸すと可塑性を回復し粘っこくなる。っまり
塩酸が炭酸カルシウムを分解するからと考えられる。

（Ｖ）コンクリート工学の分野では、３１￥酸カルシウ
ムはエフロレッセンスとして知られている。その発生は
、コンクリートに亀裂等が起って水がコンクリート中に
浸透し、さらにその水が蒸発する時に生成され易いこと
が報告されている。

そこでいま、ソイルセメント中のベントナイトが置かれ
ている周辺条件を検討してみると、次のように把握され
る。

■　第１図に示したように、地下躯体コンクリート５と
隣接した位置にソイルセメント柱列４が施工されるので
、コンクリート打設時に多量のブリージング水がソイル
セメント柱列４側に流入する。

また、コンクリート床面に降った雨水も同様にソイルセ
メント柱列４側に流入する。

その結果、ソイルセメント柱列４にはＣａ２・イオンが
豊富に供給される。

■　地下水位より上方のベントナイト膜２は湿ってはい
るものの空気と接触しているので、当然空気中の００２
２−のアタックを受ける。また、雨水中には空気中の炭
酸ガスが溶は込んでいる。

（Ｖｌ）以上の周辺条件下におかれたベントナイト膜２
中では、Ｃａ２　・＋　Ｇ０３２−　＋　ＣａＣ０：＋
の化学反応がベントナイトの強力な触媒能により速い速
度で進行する。加えてＣａＣＯ２が同ベントナイトの吸
着能により多量に蓄積される現象が進行することが考え
られる。

（■）そこで、上記ベントナイト膜の硬化現象を阻止す
る対策としては、 （ｉ）カルシウムの流入を何らかの方法で阻止する。

（ｉｉ）００２　とベントナイトとの接触を阻止する。

などが考えられる。が、実際にこれらの一つでも実現す
ることは、上述の周辺条件を考慮すると不可能に近い。

別のアプローチとしては。

（ｉｉｉ）ベントナイトの触媒鋤を奪う。

（ｉＶ）ベントナイトの吸着槍を取り去る。

などの対策も考えられる。しかし、これら両機能はベン
トナイトの電気付着性と密接な関連があり、これらの両
機能を持たないベントナイトは電気付着性が全く無くな
るという問題点がある。

（問題点を解決するための手段） （第１の発明） 上記の問題点を解決するための手段として、この発明の
ベントナイト電気付着膜をもつソイルセメント柱列用芯
材は、第１図に拡大図で示したように、 ベントナイト電気付着膜２の表面全体にベントナイトよ
りも触媒能および吸着能がはるかに高い材料による保護
膜３を形成し被覆した。

ちなみに、保護膜３を形成する材料としては酸性白土（
又は活性白土ともいう）、フライ・アッシュ、高炉鉱滓
、粘土物質などベントナイトよりも触媒能および吸着能
が大きい材料が適する。該保護膜３は、前記材料を塗布
し又は吹付は又は電気的に付着する方法で形成する。

（作　　用） 上記構成の芯材をソイルセメント中に挿入して例えば３
ケ月以上も長く放置した場合、第１図に示したように、
カルシウムイオンＣａ’２は躯体コンクリート５側から
ソイルセメント４を浸透するものもあれば、ソイルセメ
ント４自体からのカルシウムイオンＣａ゛２も加わって
、芯材のベントナイト膜２に向って移動する。

他方、炭酸イオンＣＯ３２−は上方の大気側からベント
ナイト膜２あるいはソイルセメント４を浸透してくる。

このようにカルシウムイオンＣａ◆２．炭酸イオンＣＯ
３２−は豊富に供給されるけれども、酸性白土等による
保護膜３がベントナイト膜２の表面を覆っているので、
炭酸カルシウムＣａＣＯ３を生成する化学反応の大部分
は保護膜３（酸性白土）中で行なわれる。しかも生成さ
れた炭酸カルシウムＣａＣＯ３は、全て保護膜３内に吸
着固定されて移動しない。

ちなみに、酸性白土はベントナイトと同じようにモンモ
リロナイトを主成分とする粘土であるが、天然の酸性土
壌で採掘された原料を酸処理することにより固体酸の性
能を強め、その結果触媒能、吸着能を著しく高めたもの
でありる。即ち、触媒能、吸着能はベントナイトよりも
はるかに大きいから、前記炭酸カルシウムを強く吸着固
定する。その結果、カルシウムイオンＣａ２°、及び炭
酸カルシウムイオンＣＯ３２−は酸性白土中で消費され
てしまい、ベントナイトには殆んど到達しない。

したがって、ベントナイト膜は当初の潤滑性を長期間に
わたって保持することができる。

また、酸性白土と同様にベントナイトよりも触媒能、吸
着能が大きい材料、たとえばフライアッシュ、高炉紘滓
、粘土物質その他の材料で保護膜３を形成することによ
っても、全く同様の作用効果が奏される。

ちなみに、同様に保護膜３に適用可能と思われる材料を
列挙すれば１次の表−１の如くである。

表−１ （第２の発明） 同上の問題点を解決するための手段として、この発明は
、上記第１の発明に係るベントナイト電気付着膜をもつ
フィルセメント柱列用芯材を製作する方法であって、第
２図に実施例を示したとおり、 ベントナイト泥水に酸性白土を混合した混合液６を作り
、この混合液６中にＨ形鋼、鋼管、鋼棒の如き芯材ｌを
浸漬させる工程と、 この芯材１の周囲を包囲する形態の電極管体７を設置し
、該電極管体７を陰極とし、芯材１を陽極として直流を
通電し、ベントナイト電気付着膜２とその表面を覆う保
護膜３とを一気に形成する工程と、 より成る構成とした。

なお、混合液６の組成は１重量比にして水９部、ベント
ナイト３部、酸性白土１部の割合で作られている。

（作　　用） ベントナイト粒子及び酸性白土粒子は水中でそれぞれ負
イオン化しているので、直流電気の通電により陽極側の
芯材１の表面に析出付着して被覆膜を形成する。

但し、ベントナイト粒子のイオン濃度が酸性白土粒子の
それよりも著しく大きいため、第３図Ａ、Ｂに示したよ
うに芯材１の表面近傍では酸性白土の濃度は殆んど零に
近い程に低く、　　１００％純粋なベントナイトに近い
組成のベントナイト膜２を形成する。そして１表層にゆ
くにしたがってベントナイト濃度が低下し、逆に酸性白
土の濃度が増大して保護膜３の組成になる。

即ち、保護膜３の表層部は、混合液６の組成と同じく、
ベントナイト３、酸性白土１の割合の組成になっている
。該組成中の酸性白土が炭酸カルシウムＣａＣＯ３の生
成を促進し、かつ吸着してその移動を固定し、より内側
のベントナイトを保護するので長期間潤滑性を保持させ
るのである。

結局、この発明の製作方法は、ベントナイトと酸性白土
とが同じモンモリロナイトを主成分としながら、ベント
ナイトは電気付着性（イオン化度）の点で優れ、他方、
酸性白土は触媒能、吸着能の点で優れているという二つ
の異なる性質を巧みに応用しているのである。

ちなみに、ベントナイトも酸性白土もモンモリロナイト
を主成分としているので、両者の混合は容易であり、混
合後に分離するようなことはない。

（実　施　例） 第２図において、地中に掘った六８内には、ベントナイ
トと酸性白土の混合液６が満たされている。この混合液
６は１重量比にして水９部、ベントナイト３部、酸性白
土１部の割合とされている。この混合液６中に芯材また
る丸鋼が浸漬されている。この丸鋼１は、直径が中３０
０、長さは２．５ｍぐらいのものである。

また、前記六８中には、直径がφ８００．長さは３．０
ｍぐらいの有底管状で鋼製の電極管体７を予め挿入し、
混合液６中に沈めている。この電極管７は、その上下部
を地盤に固定し、前記丸鋼１はこの電極管体７の中心部
に挿入し、非接触の状態で混合液６中に浸漬されている
。従って、丸ｔＩ４１は、その周囲全体を電気管体７で
包囲された形となっている。

この状態で丸鋼１を陽極、電極管体７を陰極として直流
電気（３０Ｖ、　２００　Ａ）をおよそ５分間くらい通
電したところ、第３図Ａ、Ｈに示したように、丸鋼ｌの
表面にベントナイト膜２と保護膜３が第３図Ｂに示した
ような組成配分で、全体の厚さｔがおよそ１．５〜２．
ｈｍぐらいに形成された。

次に、上述の如き膜２．３をもつ芯材を試験体として多
数用意し、直径が中８００ぐらいのソイルセメント柱内
に長さ２ｍぐらい挿入し、３ケ月、６ケ月、１２ケ月経
過時の付着膜強度を測定したところ、第４図の実線すの
ような結果が得られた。

即ち、図中の１点鎖線ａは保護膜なしの芯材に関する付
着強度の経時変化を示したもので、はぼ時間の経過と共
に付着強度が急激に増大する。

他方、実線すは保護膜ありの芯材に関する付着強度の経
時変化を示したものである。即ち、６ケ月経過時点まで
は付着強度にさしたる変化はなく、その後は漸増傾向と
なることが確認された。

つまり、酸性白土の保護膜３によるベントナイト膜２の
変質、硬化防止の効果が顕著であることは明白である。

（発明が奏する効果） 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明のベントナイト電気付着膜をもつソイルセメント柱列
用芯材は、ベントナイト膜２が保護膜３で覆われてその
潤滑性を長く保持するので、芯材の引抜きまでに挿入後
３ケ月以上を要するような仮設工事（通常規模の仮設工
事の場合、芯材の引抜きは６〜１０ケ月後となる）では
、ベントナイト膜２が当初の潤滑性をあまり失わないう
ちに引抜けることとなる。

従って、これまでは引抜き不可能とされていた２０ｍ以
上の長尺芯材やコンクリート中に埋設した芯材でさえも
引抜き可能で、しかもその作業能率も高められるので、
仮設費用を大幅に低減することに寄与する。

また、この発明の製作方法によれば、酸性白土による保
護膜３で覆われたベントナイト電気付着膜をもつソイル
セメント柱列用芯材を、従前のベントナイト電気付着の
形成とほとんど変りない方法１手段で合一に製作でき、
実用に供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る芯材のベントナイト膜の変質、
硬化防止機構説明図、第２図はこの発明に係る芯材の製
作法の説明図、第３図Ａ、Ｂは芯材表面に形成されたベ
ントナイト膜及び保護膜の拡大図とその組成図、第４図
は付着強度の経時変化を示したグラフである。 出願人　　　　　株式会社　竹中工務店第１図 ンイノ■メント　　　（求、ｔ！Ｅｉ　　　ベージ）ｒ
イ田第３図Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】ベントナイト電気付着膜をもつソイルセメント柱
   列用芯材において、 ベントナイト電気付着膜（２）の表面に保護膜（３）を
   形成したことを特徴とする、ベントナイト電気付着膜を
   もつソイルセメント柱列用芯材。 【２】特許請求の範囲第１項に記載した保護膜（３）は
   、酸性白土、フライアッシュ、高炉鉱滓、粘土物質など
   ベントナイトよりも触媒能、吸着能が大きい材料で形成
   されていることを特徴とする、ベントナイト電気付着膜
   をもつソイルセメント柱列用芯材。 【３】特許請求の範囲第１項に記載した保護膜（３）は
   、ベントナイト電気付着膜（２）の表面に塗布し又は吹
   付け又は電気的に付着させる方法で形成されていること
   を特徴とするベントナイト電気付着膜をもつソイルセメ
   ント柱列用芯材。 【４】（イ）ベントナイト泥水に酸性白土を混合した混
   合液（６）を作り、この混合液中に芯材（１）を浸漬さ
   せる工程と、 （ロ）前記芯材（１）の周囲を包囲する電極管体（７）
   を設置し、該電極管体（７）を陰極とし、芯材（１）を
   陽極として通電し、ベントナイト電気付着膜（２）と保
   護膜（３）とを形成する工程と より成ることを特徴とする、ベントナイト電気付着膜を
   もつソイルセメント柱列用芯材の製作方法。 【５】特許請求の範囲第４項に記載した混合液（６）は
   、重量比にして水９部、ベントナイト３部、酸性白土１
   部の割合で作られていることを特徴とする、ベントナイ
   ト電気付着膜をもつソイルセメント柱列用芯材の製作方
   法。