JPS63265991A

JPS63265991A - 地盤改造用充填材

Info

Publication number: JPS63265991A
Application number: JP9991087A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Tazawa; 田沢　俊介; Katsuhiko Kurihara; 勝彦栗原; Kenji Takeuchi; 武内　健司
Original assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1988-11-02
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0759701B2

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〕本発明は地盤改造用充填材に関する。

詳しくは、高圧噴射全置換工法によって地盤を改造・安
定化する際に用いられる充填材として好適な地盤改造用
充填材に関する。

〔従来技術〕

土質安定剤を用いて、軟弱地盤の強化や漏水地盤の出水
など地盤を安定化する工法の一つとじて高圧噴射工法が
ある。この工法には、高圧水を地盤中に噴射し、そのジ
ェットエネルギーを利用して地盤内を切削し、得られた
空洞部に土質安定剤′などを充填して硬化させ、地盤内
の地層を硬化体で置き換える、いわゆる高圧噴射全置換
工法がある、。（ＳＳＳ−ＭＡＮ工法など）、　従来、
この工法では充填材として、セメントと骨材および水と
からなるセメント系土質安定剤が通常用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、セメントと骨材および水とからなる従来の充
填材には、次のような問題点がある。

１）　セメントと骨材および水を混合撹拌して調合した
直後には流動性があるが、時間の経過と共に固液分離（
プリージング）現象を起こし、不均一となって流動性を
失う。

このようなプリージングし易い充填材を地盤内を切削し
て得られた空洞部に充填すると、充填材のプリージング
によって生した水の層が地盤と充填箇所との境界に発生
し、改良されない箇所が残るので地盤沈下を起す原因と
なる。

２）　また、短時間でブリージング現象を起こす充填材
は、短時間のうちに流動性を失うので、切削空洞部が広
範囲であるときには全域に行きわたり難＜、置換されな
い部分が残り地盤の改造・安定化が不確実となる。

３）　ブリージングによってセメントが分離沈降して形
成されるセメントに冨んだ硬化体の強度は極めて大きい
。また、セメントの比率を高めていくとブリージングは
抑えられる傾向があるが、セメントの比率を高くしてブ
リージングを抑えた場合に得られる硬化体の強度は掻め
て大きく、地盤安定化後に行う掘削作業に長時間を費し
たり、シールド工事における掘進作業などが困難になる
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは前記問題点を改善し、長時間流動性を保持
し、かつ、ブリージング率が小さく、地盤内に充填され
て硬化したとき、地盤の改造・安定化後に行う掘削作業
やシールド工事における掘進作業の能率を低下させない
適度の強度を有する硬化体を造成し得る地盤改造用充填
材を提供することを目的として鋭意研究を行い、セメン
ト、骨材、減水剤、水溶性ポリマーおよび水を特定範囲
の量比で配合し混練して得られる組成物を充填材として
用いることにより、上記目的を達成することができるこ
とを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、「下記の各材料をそれぞれの量比で
配合してなる地盤改造用充填材。

（１）　　セメントコ１６０〜４００重量部。

（２）　　骨材：　　　　　　　１３００−１５００重
量部。

（３）　　減水剤−０，５〜１５　　重量部。

（４）　　水溶性ポリマー：１．５〜８　重量部。

（５）水＝３２０〜３５０重量部、」を要旨とする。

（１）　　本発明で用いられるセメントは、普通ポルト
ランドセメント・　（超）早強ポルトランドセメント・
中庸熱ポルトランドセメント・低熱ポルトランドセメン
ト・硫酸塩ポルトランドセメント・高酸化鉄型ポルトラ
ンドセメント・白色ポル１〜ランドセメントなどの各種
ポルトランドセメント類、高炉セメント・シリカセメン
ト・フライアッシュセメント・メーソンリーセメント・
膨張セメントなどの混合セメント類・アルミナセメント
・超速硬セメント・油井セメント・グラウト用セメント
・ヘドロ固化剤・有害物質固化処理用セメント・裔硫酸
塩スラグセメントなどの特殊セメント類を挙げることが
でき、これらは、一種ないし二種以上を使用することが
できる。

また、これらのセメントの一部を水硬性を有するフライ
アンシュ、シリカフニーム、高炉水砕スラグ、■型態水
石こうなどで置き換えたものを、使用することができる
。

安価で入手し易い普通ポルトランドセメント。

高炉セメント、早強ポルトランドセメントなどが好適に
用いられる。

本発明で用いられるセメントの粒子径は、１００μｍ以
下のものがよい。通常の市販品でそのまま使用すること
ができるものもある。

粒子径が１１００ＩＩを超えるセメントは、短時間でブ
リージングを起すので好ましくない。なお、粒子径が１
μｍ未満であるセメントはブリージングを起し難くてよ
いが、高価である。

本発明では、前述の目的を達成するためにセメントに対
して以下に述べる添加材を配合する。

（２）　　本発明ではセメントに配合する骨材として、
いわゆる細骨材が用いられる。また、地盤を切削して得
られた泥土を利用することもできる。

本発明で使用する骨材としては、ｌ　Ｏｍｍ篩を通過し
た細礫、砂礫、礫質上、砂、砂質土、砂質シルトなどが
挙げられ、５卿篩を通過する生コン用細骨材、たとえば
、左官砂、用砂、海砂、山砂、珪砂、砕石粉などが好適
に用いられる。骨材の粒径は、０．１５〜２胴の範囲が
好適である。

粒子径が１０胴以上であるものは、使用できないことも
ないが、得られる組成物がブリージングしやすくなり、
流動性が低下したり、硬化体の強度が一定せずバラ７く
ので好ましくない。

（３）　　本発明では、少ない水量でセメントと骨材の
分散性を良くし、充填材スラリーを得やすくするために
その他の添加剤として減水剤を用いる。

本発明で用いられる減水剤は通常、セメントコンクリー
ト用混和剤として使用されるもので、具体的にはたとえ
ば、リグニンスルホン酸塩、ポリアルキルアリルスルホ
ン酸高縮合物、オキシカルボン酸、ポリオール複合体、
β−ナフクレンスルホン酸高縮合物、タレオソート油ス
ルホン酸縮合吻、メラミンホルマリン縮合物スルホン酸
塩などが挙げられる。

（４）　　本発明では更に、充填材組成物のブリージン
グを抑え、得られる硬化体の圧縮強度を円節するために
水溶性ポリマーを添加する。

本発明で使用される水）容性ポリマーとしては、ポリ（
メタ）アクリル酸またはその塩、ポリアクリルアミド、
ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリ
ビニルピロリドンなど合成高分子系のもの、またメチル
セルロースなど天然系のものを挙げることができ、これ
らの１種または２種以上を用いることができる。

（５）　　次に、充填材組成物をスラリー化するための
流動化材として水が用いられる。

本発明の充填材組成物は、前記の各材料を下記の量比で
配合して得ることができる。

（］）　　セメント：１６０〜４００重量部。

（２）　　骨材７　　　　　１３００〜１５００重量２
部。

（３）　　減水剤：０．５〜１５　　重量部。

（４）　　水溶性ポリマー：１．５〜８　重量部。

（５）　　水：３２０〜３５０重量部。

重量単位が各々’　ｋｇ　Ｊである上記の各材料を配合
し、混練りするとスラリー状の充填材約ｔｒｒｒを得る
ことができる。

本発明の充填材組成物を製造する際の実施態様としては
、粉粒体ないしスラリーを混合・撹拌・混練できる適宜
の装置を用い、所定の比率でセメント、骨材、減水剤１
水溶性ポリマーおよび水を混合し、撹拌・混練する。

また、別の態様として、本発明の所定の比率でセメント
と骨材とを予め配合したものに、所定の比率でその他の
添加剤と水とを加えて混練してもよく、各材料の配合の
順序は限定されない。

全材料を配合した後の混練時間は、通常１〜３分程度で
よく、長くても１０分以内である。

本発明の充填材組成物におけるセメントの使用量比シよ
１６０〜４００、好ましくは２００〜３３０、更に好ま
しくは２２０〜２８０各重量部の範囲とする。

地盤安定化をより確実に安全に行い、かつ、その安定化
した箇所の掘削作業やシールド工事における掘進作業な
どの能率を低下させることのないよう、造成する硬化体
の圧縮強度は、１０〜１００ｋｇｆ／　ｃｔＭ　、好ま
しくは１５〜６０ｋｇｆ／ｃシ、更に好ましくは２０〜
５０　ｋｇｆ　／　ｃＭの範囲とするのがよい。

セメントの使用量比が１６０重量部未満であると得られ
る硬化体の圧縮強度は安全上必要な１０ｋｇｆ／　ｃ＋
ｆｌに達しない。一方、４００重量部を超えると、得ら
れる硬化体の圧縮強度はＩ００ｋｇｆ／ｃｆｆ１以上と
なり、掘削作業やシールド工事における掘進作業の能率
が低下するので好ましくない。

骨材の使用量（合計量）比は、１３００〜１５００、好
ましくは１３８０〜１４７０、更に好ましくは１４２０
〜１４６０各重呈部の範囲とする。

骨材の使用量比が１３００重量部未満であると、セメン
トの相対比ぶが大きくなって、得られる硬化体の圧縮強
度は１００ｋｇｆ　／　ｃａを超え、一方、骨材の使用
量比が１５００重量部を超えるとセメントの相対比率が
低下するため、得られる硬化体の圧縮強度は１０ｋｇｆ
／ｃｎ１未満となる。いづれも本発明の目的に適さない
ので好ましくない。

次に、減水剤の添加量比は、０．５〜１５、好ましくは
１〜１０、更に好ましくは２〜６各Ｍ量部の範囲とする
。

減水剤の添加量比が０．５重量部未満では、少ない水量
では組成物をスラリー化することが困難であり、また得
られた組成物の流動性が低い。

一方、添加量比が１５重量部を超えても得られた組成物
の流動性はそれほど向上せず、硬化体の圧縮強度が低下
するので好ましくない。

水溶性ポリマーの添加量比は、１．５〜８、好ま　。

しくは２〜６各重量部の範囲とする。

水溶性ポリマーの添加量比が１．５重量部未満では、得
られた組成物のブリージング率が大きく、流動性は低く
、更に、得られる硬化体の圧縮強度がバラつくので好ま
しくない。一方、添加量比が８重量部を超えると、得ら
れた組成物の粘度が増大し過ぎて流動性が低下し、これ
に水を加えて粘度を下げると、得られる硬化体の圧縮強
度がバラついて安定せず、また、経済的でもないので好
ましくない。

本発明の充填材組成物の粘度は、Ｂ型粘度計により測定
した値で、１０００〜２００００ｃｐｓ　、好ましくは
２０００〜１５０００ｃｐｓ、更に好ましくは３０００
〜１００００ｃｐｓの範囲に調節するのがよい。

組成物の粘度が１０００ｃｐｓ未満であると、粒子径が
１００μ以下である骨材を用いたときは該組成物のブリ
ージング率は小さいが、骨材の粒子径がこれより大とな
るとブリージング率が増大し、これにより組成物の流動
性の経時的低下が増大し、得られる硬化体の圧縮強度に
バラツキが生ずるつ組成物の粘度が２００００ｃｐｓを
超えると、該組成物のブリージング率は小さく、得られ
る硬化体の圧縮強度も安定するが、流動性が小さくなる
ため地盤改造施工時に目的とする空洞部にまんべんなく
充填することが困難で、充填材が充填されていない箇所
が残って地盤の安定化が不確実となり、地盤沈下を起す
恐れがある。

本発明の充填材組成物における水の使用量比は３２０〜
３５０重量部の範囲とする。

水の使用量比が３２０重量部未満であると、得られた組
成物のブリージング率は小さいが、流動性が低くて取扱
性が悪く、更に、得ろれる硬化体の強度が１００ｋｇｆ
　／　ｃ！＋を超えるので好ましくない。

一方、水の使用量比が３５０重量部を超えると、得られ
た組成物の初！’Ｊｌ　ｍ動性はよいが、ブリージング
率が大きくなる。ブリージングした後の組成物は流動性
が悪化し、得られる硬化体の圧縮強度はバラツキが大き
く、更に、１０ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌに達しないので好まし
くない。

本発明の充填材を用いて地盤を改造・安定化する場合の
施工法の−、萌様としては、改良しようとする地盤内に
、通常用いられる水、または土、ベントナイト、セメン
トなどを含んでなる泥水を高圧噴射して地盤内を切削し
、得られた空洞部に、その内部の泥漿を残したままか、
または排出した後、本発明の充填材をトレミー管を用い
て流し込むか、またはコンクリート用ないしモルタル用
ポンプを用いて充填し、空洞部を本発明の充填材で置換
し、充填材を硬化させる。

なお、得られた充填材中に混入している空気量は、通常
３％前後であることが多い。

混練器の種類やその容量、混練時間、充填材の粘度・温
度など調合条件によって、混入する空気量が異なること
があるが、空気の混入率が大幅にずれた場合には、実液
量に応じて十オ料の使用量を３周節すればよい。

空気の混入率が大で実液量が少ないときには、実／＆量
に応して材１′４の使用量を少なく、また、空気の混入
率が小で実液量が多いときには、実液量に応じて材料の
使用量を多くすればよい。

〔本発明の効果］本発明の充填材を用いると、従来のセメント系土質安定
剤を用いる方決と比較して次の様な効果がある。

１）　本発明の充填材巴よ、その切間流動性がよいだけ
でな（経時的な低下が小さいため、目的とする個所にま
んべんなく充填することができる。

２）　本発明の充填材はブリージング率が小さく、固液
分離を殆ど起こさないため、地盤と充填部分との境界に
充填材のブリージングによる水層が発生しない。

このため改良されない箇所を残すことなく、地盤内の空
洞部を硬化体で完全に置換することができるので地盤の
改造・安定化が確実であり、地盤沈下を起す恐れがない
。

３）　本発明の充填材はブリージングを起こさないので
、設計した通りの強度−その安定化した箇所の掘削作業
やシールド工事における掘進作業などの能率を低下させ
ることのない適度の抑制された圧縮強度を有する硬化体
を造成することができ、これ二こより、より安全に、よ
り確実に、より作業性の良い地盤の安定化ができる。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例により本発明を１体的に説明
する。

調合装置として１　ｎｆの強制練りミキサーを用いて、
セメント、骨材、残水剤および水溶性ポリマーを表１に
記載した量比で約１分間粉体混合し、次いで、所定量の
水を添加し１８０秒間混練してスラリー状組成物を得た
。

得られたスラリー状組成物について、次の３つの評価項
目を試験した。

（１）　　混練直後と６０分経過後の流動性。

（２）　　ブリージング率。

（３）　　硬化体の圧縮強度各評価項目の試験方法は次のとうりである。

１）　流動性；水平なガラス板上に立てた塩化ビニル樹脂製円筒枠（５
０ｍｍφ、１００ｍｍ高さ）に供試体２００ｍ　１２を
充填し、枠を垂直に引き上げ、ガラス板上に流れた供試
体の広がり（直径）を測定する。

２）　ブリージング率；型枠（４０Ｘ　４０　Ｘ　１６０　ｍｍ）に供試体を流
し込み、水分が蒸発しないように上部を密閉して静置し
、２０±１°Ｃで３時間経過した後に生したブリージン
グ水のｆｆｉ　（Ａ）を測定し、供試体調製時の仕込み
水量（Ｂ）に対する百分率で示した。

ブリージング率、（％）　　−（Ａ／Ｂ）　　Ｘｌ００
゜３）　硬化体の圧縮強度；塩化ビニル樹脂製円筒枠（５０＋ｎｍφ、１００ｍｍ高
さ）に供試体を充填し、水分が蒸発しないように塩化ビ
ニリデン製フィルムで上部を覆って密閉し、恒温器中で
２０±ｌ′Ｃに保持して一昼夜養生した後脱型し、つい
で得られた成型体を２０士１°Ｃの水中で２８８間養生
した後の圧縮強度を測定した。

各々の配合処方と試験の結果を表１に示す。

表１について説明する。

比較例１〜２：比較例１および２は、組成物の流動性とブリージング率
の点では良好であるが、得られた硬化体の圧縮強度が、
比較例１では６．Ｏｋｇｆ／ｃ＋ｆｌと小さく一方、比
較例２では１２５ｋｇｆ／ｃ＋＋ｌと大きく、いづれも
本発明の目的とする充填材に適さない。

比較例３〜５；減水剤および水溶性ポリマーを添加しない場合には、ｉ
ＩＩ成物の調製直後の初期流動性は良好であるが、６０
分経過後の流動性は６０〜６８ｍｍと大幅に低下し、本
発明の充填材として不適当である。

比較例６および実施例１つ：減水剤を添加しない場合には、組成物のブリージング率
および得られた硬化体の圧縮強度の点では良好であるが
、組成物の流動性が１００　ｍｍ未満で小さく、本発明
の目的とする充填材として不適当である。（比較例６）
。

実施例１９は比較例６の配合に減水剤を組み合わせた場
合で、組成物の流動性が向上し、ブリージング率および
得られた硬化体の圧縮強度とも良好であった。

比較例７および実施例１３〜１６：水溶性ポリマーの添加量が少ないと、組成物がブリージ
ングを起こす。また、組成物の流動性の経時的低下（１
３８→１１２（−２６）　ｍｍ、比較例７）が実施例１
３〜１６やその他の実施例と比較して大きい。

なお、水溶性ポリマーの添加量が多くなると組成物の粘
度が高くなり、流動性が低下する傾向がある。充填材１
Ｍ当りの水溶性ポリマーの添加量が８　ｋｇである実施
例１６で得られた組成物の流ｖＪｉ生は、本発明の充填
材としての流動性の限界値である　１００　ｍｍとなる
。

実施例２０は、高圧噴射水で地盤を切削して排出された
泥漿を地上部で処理して回収された砂（５ｍｍｇ通過品
）を骨材として用いた。

実施例１〜２０：いづれも、初期流動性がよく、がっ、流動性の経時的低
下が小さく、ブリージング率が小さくて固液分離を殆ど
起こさない組成物が得られた。

これらの組成物が硬化すると、本発明の目的に適した、
圧縮強度が１０〜１００ｋｇｆ　／　ｃａの範囲である
硬化体が得られた。

いづれも、本発明の目的とする充填材として適当である
。

Claims

【特許請求の範囲】下記の各材料をそれぞれの量比で配合してなる地盤改造
用充填材。（１）セメント：１６０〜４００重量部、（２）骨材：１３００〜１５００重量部、（３）減水剤：０．５〜１５重量部、（４）水溶性ポリマー：１．５〜８重量部、（５）水：
３２０〜３５０重量部。