JP3638578B2

JP3638578B2 - Frozen ground injection material and manufacturing / injection method thereof

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Publication number: JP3638578B2
Application number: JP2002251897A
Authority: JP
Inventors: 要青山; 哲也脇山; 穂高山室; 幸司小柳; 寛昌五十嵐; 智真鍋
Original assignee: Kao Corp; Kajima Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Kao Corp; Kajima Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004091535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は凍結地盤用注入材及びその調製・注入方法に関するものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、０℃以下の温度条件下において、凍結地盤と構造物との間の空隙などに注入し、これを充填強化するための凍結地盤用注入材及びそれを調製し注入する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に土木・建築工事において、例えば裏込などのように、土木建築基礎部分おいて形成される空隙部、及び道路等に敷設されるコンクリート舗装版の据付、ならびにその沈下を補修する際に生じる版下の空隙部を充填するためにはグラウト材が用いられている。このグラウト材は硬化後の一軸圧縮強度は低くても変形追随性に優れたものであることが要求されている。これらの用途に適用する注入材としては、一般に水／セメント比が高くブリージングの発生を防止する添加材を含んだものが一般に用いられている。
【０００３】
しかし、これらの注入材が用いられる場合、注入工事現場の地盤が凍結しているときには、下記の問題を含むこととなる。
例えば、凍結地盤と構造物との空隙を充填するための注入材は、注入対象個所が０〜−１０℃の低温環境にあるので、流動性のある従来のグラウト材を用いると、注入後の硬化段階では、注入材中に多量の自由水やブリージング水が存在し、これらの自由水は−０．５〜−３．０℃程度の温度で凍結を開始し、その結果、極端な凝結遅延又は硬化不良を発生させる。また注入材が硬化した後、硬化体中で凍結していた自由水の融解及び凍結が繰り返されることにより硬化セメントの組織に膨張収縮挙動が繰り返され、このため硬化したセメント組織の崩壊が起こる。
【０００４】
この現象に対する対応としてＡＥ剤による気泡の導入により、自由水の凍結融解作用による硬化セメントの組織の膨張収縮を吸収する方策が採用されている。また水／セメント比を極力小さくし、かつ充分な養生を行うことによって硬化体の組織を緻密化することによっても凍害の影響を防止することができる。
しかしながら、注入材の注入工事現場では、前述のグラウト材の流動性が特に重要視されており、このため水／セメント比を小さくしたグラウト材は流動性を確保することが難しいので、実用できない場合が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水の含有率を低くしても、注入した際に実用上十分に高く、しかも安定している流動性を有し、このため、充填を容易かつ確実に実施することができ、かつ、注入材が硬化した後、凍結・解融が繰り返されても、それにより発生する膨張・収縮力を吸収して硬化注入材の崩壊を防止することができる凍結地盤用注入材及びその調製・注入方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の凍結地盤用注入材は、水硬性粉体と、その１００質量部に対して、水５０〜１５０質量部と、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材１〜５０質量部とを含み、更にスルホン基（−ＳＯ₃ −）を有する芳香族化合物（以下化合物（Ａ）と記す）と、アルキルトリメチルアンモニウム塩（以下化合物（Ｂ）と記す）とを含むことを特徴とするものである。
本発明の凍結地盤用注入材において、前記化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）の各添加量が、注入材ｍ³ 当たり、３〜５０kgであり、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との合計添加量が１００kg以下であることが好ましい。
本発明の凍結地盤用注入材において、起泡剤又は発泡剤をさらに含み、注入材全量に対し、体積比２〜７０％の気泡を含有していることが好ましい。
本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法は、（１）水硬性粉体と、水と、前記水硬性粉体１００質量部に対し、１〜５０質量部の、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材とを混合して、スラリー（ａ）を調製し、（２）前記スラリー（ａ）中に、スルホン基（−ＳＯ₃ −）を有する芳香族化合物（化合物（Ａ））及びアルキルトリメチルアンモニウム塩（化合物（Ｂ））のいずれか一方の水溶液を添加して、混合液（ｂ）を調製し、
（３）前記化合物（Ａ）及び（Ｂ）のうち、前記工程（２）で使用されなかったものの水溶液又は粉体（ｃ）を調製し、
（４）前記混合液（ｂ）に前記水溶液又は粉体（ｃ）を混合して混合液（ｄ）を調製し、
（５）前記工程（１）及び（４）の少なくとも１工程において、空気泡を当該スラリー（ａ）及び／又は混合液（ｄ）中に含有させて注入材を調製し、
（６）但し、前記工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、前記注入材中の水含有量を、前記水硬性粉体１００質量部に対して５０〜１５０質量部に調整し、かつ、注入材中の気泡の容積含有率を２〜７０％調整し、
（７）得られた注入材を、凍結地盤中に注入する
ことを特徴とするものである。
本発明の注入材の調製・注入方法において、前記工程（１）〜（４）の少なくとも１工程において、起泡剤又は発泡剤をさらに添加し気泡を発生させてもよい。
本発明の注入材の調製・注入方法において、前記工程（１）において、機械的攪拌により空気泡をスラリー（ａ）中に含有させ、
前記工程（２）により調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において混合してもよい。
本発明の注入材の調製・注入方法において、前記工程（２）により調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において機械的攪拌により混合し、かつ、これに空気泡を含有させてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の凍結地盤用注入材（以下注入材と記す）
本発明の注入材は、水硬性粉体と、その１００質量部に対して、水５０〜１５０質量部と、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材１〜５０質量部とを含み、更にスルホン基（−ＳＯ₃ −）を有する芳香族化合物（以下化合物（Ａ）と記す）と、アルキルトリメチルアンモニウム塩（以下化合物（Ｂ）と記す）とを含むものである。
【０００８】
本発明の注入材に用いられる水硬性粉体は、セメントであって、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどＪＩＳに規定されている特性を具備しているものから選択することができる。
【０００９】
また水硬性粉体に混合される添加材としては、高炉スラグ（微粉末）、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ、及び石膏から選ばれた少なくとも１種が用いられ、必要により石炭灰、溶融スラグ、ガラスカレット等を使用してもよい。高炉スラグ（微粉末）、石粉、フライアッシュ、シリカ（フィーム）はいわゆるポゾラン反応やマイクロフィラー効果を奏する添加材であり、長期強度を増大させる効果がある。さらには、これらの添加材の粒子は水硬性粉体（セメント）粒子と均一に分散して凝集を防ぐため、材料分離を抑制することができる。
また、フライアッシュは球状の粉末であって、そのベアリング効果により、注入材の流動性を向上させるのに有効である。
【００１０】
本発明の注入材において、スラリー改質剤として用いられる化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）としては、会合体を形成し易く、それぞれ濃厚な水溶液でも粘性が低いこと、及び、注入材水相中の化合物の有効分濃度が低くても優れた増粘効果を発現することが、添加時の作業性からも好ましい。本発明の注入材においては、化合物（Ａ）としてスルホン基を有する芳香族化合物（酸であってもよく、塩であってもよい）が用いられ、化合物（Ｂ）としてアルキルトリメチルアンモニウム塩が用いられる。このような本願発明の注入材用化合物（Ａ）及び（Ｂ）は、有効分濃度が１０重量％以下の極めて低い添加量でスラリーの増粘を達成することができ、更に、イオン強度の高いスラリー系においても同様の効果を発現することができ、スラリー系によっては、特に水相と接触した場合の材料分離抵抗性が非常に安定するという、従来の増粘剤では得ることができなかったレオロジー特性を発現することができる。
【００１１】
化合物（Ａ）として用いられる、スルホン基を有する芳香族化合物（酸であってもよく、塩であってもよい）としては、ｐ−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、ｍ−スルホ安息香酸、ｐ−スルホ安息香酸、ｐ−フェノールスルホン酸、ｍ−キシレン−４−スルホン酸、クメンスルホン酸、スチレンスルホン酸等、およびこれらの塩が挙げられる。これらは単一種で用いられてもよく、或はその２種以上を併用してもよい。ただし、化合物（Ａ）が重合体である場合は、その重合体平均分子量は５００未満であることが好ましい。
【００１２】
化合物（Ｂ）として用いられるアルキルトリメチルアンモニウム塩は、炭素数１０〜２６のアルキル基を有するものが好ましい。具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、タロ−トリメチルアンモニウムクロライド、タロ−トリメチルアンモニウムブロマイド、水素化タロ−トリメチルアンモニウムクロライド、水素化タロ−トリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、これらは単一種で用いられてもよく、或はその２種以上を併用してもよい。水溶性と増粘効果の観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等を用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の注入材において、特に、化合物（Ａ）としてｐ−トルエンスルホン酸が用いられ、それとの組み合せで、化合物（Ｂ）としてヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩が用いられることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とを併用することで特徴的なスラリーレオロジー特性が得られるのは、下記の理由によると考えられる。
すなわち化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とを混合した時に、水相中に短時間で会合体を形成し、注入材スラリーに効率的に粘性を付与することができ、更に、この会合体は、注入材中で均一に形成されることにより余剰水分を完全に捕捉するため、経時的なブリージング水を抑制することができ、この効果により、単位水量の多い注入材配合でも材料分離に対する抵抗性に優れたスラリーが得られるものと考えられる。
化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との組合せに係る本発明の注入材を使用すると、注入材の水相中に、いわゆる紐状ミセル会合体を形成し、スラリー全体の粘性を増大させると考えられる。また、この紐状ミセルのレオロジー特性は、高い粘弾性を有していることに特徴がある。
【００１５】
上記特徴により、未だ固まらない本発明の注入材のフレッシュ表面は、粘弾性の高い紐状ミセルにより覆われているため、この注入材が硬化するまでの間に、注入材スラリーが強い内部応力を受けると、この紐状ミセル会合体が、この強い内部応力を吸収して、会合体構造を破壊する。このため注入材に過度の内部応力が付加されることが抑制される。注入材中の内部応力が減少すると、再び化合物（Ａ）及び（Ｂ）の会合体が形成されて注入材スラリーに適度な粘性を付与することができる。
このような特徴を利用して、例えば、過度の内部摩擦が発生することを抑制しつつ注入材の製造や輸送を行い、製造あるいは輸送後の注入材に適度な粘性を付与することが可能になる。
【００１６】
本発明に係る注入材には、その性能に支障がなければ、前記成分に加えて他の成分、例えば、分散剤、ＡＥ剤、遅延剤、早強剤、促進剤、気泡剤、発泡剤、消泡剤、防錆剤、着色剤、防黴剤、ひび割れ低減剤、膨張剤、顔料等の１種以上を含有されていてもよい。
【００１７】
本発明の注入材においては水硬性粉体（セメント）１００質量部に対して、添加材の添加量は１〜５０質量部であることが好ましく、特に凍結地盤への注入材としては添加材の添加量が１〜２０質量部であることが好ましい。
本発明の注入材における化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）の添加量は、それぞれ注入材ｍ³ 当り３〜５０kgであることが好ましく、またその合計量は、１００kg以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明の注入材には、必要により、例えば合成界面活性剤系、樹脂石鹸系及びタンパク系の起泡剤、又は、例えばアルミニウム、マグネシウムなどの金属粉末の発泡剤をさらに含んでいてもよく、注入材には、その全体積に対して、２〜７０％の気泡が含まれるように、気泡含有量を調整する。
発泡剤として使用される合成界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩およびその化合物などを用いることができ、樹脂石鹸としてはロジン石ケン、マイレン化ロジン石ケンなどを用いることができ、さらにタンパク系起泡剤としてはアミノ酸型両性界面活性剤およびその化合物などを用いることができる。これらの起泡剤の添加量には硬化体の性能に悪影響がない限り格別の限定はないが、注入材の全体積に対して、２〜７０％の気泡を、注入材の使用時に含有させる量であることが好ましい。
さらに本発明の注入材にはアルミニウム及び／又はマグネシウムなどの金属粉を発泡剤として含有していてもよく、この発泡剤は、注入材中のアルカリと接触すると、水素ガスを生成し、発泡する。本発明の注入材において、発泡剤の含有量にも、硬化体の性能に悪影響がない限り格別の制限はないが、注入材の実用性の観点から、注入材の全体積中に２〜７０％の気泡を含有させる量であることが好ましい。
【００１９】
本発明の注入材には、その水硬性粉体１００質量部に対して合計５０〜１５０質量部の水を用いることが好ましく、特に６０〜１４０重量部が好ましい。
本発明の注入材中には、機械的攪拌などによる微細な空気泡が形成含有されていてもよく、その合計体積は、全注入材体積の２〜７０％であることが好ましい。
【００２０】
本発明の注入材を使用すれば、高い水／水硬性粉体比の配合（例えば、水／水硬性粉体比１．０）においてもブリージングを抑制でき、注入個所の空隙部に水が存在する場合でも希釈されずに充填されるため、従来の注入材と比べて、上記水中に拡散する量は遥かに少なく施工箇所周辺、地下水、河川下流、汚水における汚染および排水設備の負担を減少するという効果を有する。また化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とをスラリーに添加することにより水硬性スラリーのレオロジー物性を、格段に改善することができる。
【００２１】
本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法
本発明の注入材の調製・注入方法は、下記工程によって行われる。
（１）水硬性粉体と、水と、前記水硬性粉体１００質量部に対し、１〜５０質量部の、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材とを混合して、スラリー（ａ）を調製する工程；
（２）前記スラリー（ａ）中に、スルホン基（−ＳＯ₃ −）を有する芳香族化合物（化合物（Ａ））及びアルキルトリメチルアンモニウム塩（化合物（Ｂ））のいずれか一方の水溶液を添加して、混合液（ｂ）を調製する工程；
（３）前記化合物（Ａ）および（Ｂ）のうち、前記工程（２）で使用されなかったものの水溶液又は粉体（ｃ）を調製する工程；
（４）前記混合液（ｂ）に前記水溶液又は粉体（ｃ）を混合して混合液（ｄ）を調製する工程；
（５）前記工程（１）及び（４）の少なくとも１工程において、空気泡を当該スラリー（ａ）及び／又は混合液（ｄ）中に含有させて注入材を調製する工程；
（６）但し、前記工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、前記注入材中の水含有量を、前記水硬性粉体１００重量部に対して５０〜１５０質量部に調整し、かつ、注入材中の気泡の容積含有率を２〜７０％に調整する；及び、
（７）得られた注入材を、凍結地盤中に注入する工程。
【００２２】
本発明方法の工程（２）〜（４）において、水硬性粉体及び添加剤含有水性スラリー（ａ）（上記工程（１））中に、化合物（Ａ）及び（Ｂ）を、任意の順序で添加することができ、それによって、スラリーに粘性の増上が必要となる段階において、それを容易に達成することができる。
化合物（Ａ）及び（Ｂ）を、それぞれ水溶液に調製した後、これをスラリー（ａ）に添加することが、作業の容易性、及び作業環境上好ましいが、必要により粉体のままスラリーに添加することもできる。
【００２３】
本発明方法においては、上記（１）〜（５）の少なくとも１工程において、注入材の水の含有量を水硬性粉体１００質量部に対し５０〜１５０質量部に調整する。
【００２４】
また工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、注入材中にその全体積に対し、２〜７０％の気泡を含有させる操作を施す。この気泡を含有させる操作は、起泡剤の添加及びその起泡、又は発泡剤の添加、及びその発泡、或は、機械的攪拌などによる空気の導入、微細気泡化などのいずれであってもよい。但し、起泡剤の添加及び、起泡並びに発泡剤の添加及び発泡は、工程（１）〜（４）の少なくとも１工程において行われる。
【００２５】
本発明方法の１態様においては、その工程（１）において、機械的攪拌により空気泡をスラリー（ａ）中に含有させ、工程（２）により調製させた混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液又は粉体（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において混合してもよい。
【００２６】
本発明方法の他の態様においては、その工程（２）において調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において、機械的攪拌により混合し、同時にこれに空気泡を含有させてもよい。
【００２７】
図１には本発明方法の一態様が示されている。
図１において、混練水１がそのタンク１ａから送水ポンプ１ｂによって、攪拌プロペラ２ａを有するミキサー２中に注入され、水硬性粉体３がその送入装置３ａからミキサー２中に送入され、また添加材４がその送入装置４ａからミキサー２中に送入され、これらはミキサー２中で混合されスラリー（ａ）が調製される。さらに、このスラリー（ａ）中に、化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液５、タンク５ａから送入ポンプ５ｂによりミキサー２中に送入され、このとき送入されなかった化合物（Ｂ）又は（Ａ）の水溶液６が、水溶液５の流路とは別の流路を経て（例えばタンク６ａから送入ポンプ６ｂを経て）ミキサー２に送入され、必要により、起泡剤７（又は発泡剤）が、そのタンク７ａからポンプ７ｂによりミキサー２中に送入され、均一に混合される。ミキサー２中の混合物はアジテータ８中に送入され、攪拌されながら、水含有量、気泡含有体積量を所望値に調整した後、得られた注入材をアジテータ８から、打設ポンプ９により凍結地盤の所定打設所に注入される。
【００２８】
図２に示された本発明方法の別の態様においては、混練水１、水硬性粉体３、添加材４、化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液５、起泡剤７（又は発泡剤）は、図１の態様と同様にして、ミキサー２に送入されて均一に混合され、アジテータ８に送られて、所望の発泡処理が施される。アジテータ８中の混合液は、送入ポンプ１０により、混合配管１１中に送られる。別に、ミキサー２に送入されなかった化合物（Ｂ）又は（Ａ）の水溶液６は、そのタンク６ａから、ポンプ６ｂにより、水溶液５の搬送流路５ｃ→ミキサー２→アジテータ８→送入ポンプ１０の流路とは別個の流路６ｃを経て混合配管１１に送入され、アジテータ８から送入された混合液と均一に混合され、注入材の粘度、水分含有量、気泡含有量をそれぞれ所望値に調整し、これを凍結地盤の所定箇所に打設する。
【００２９】
図３に示された本発明方法の他の態様において、図１の態様と同様にして混練水１、水硬性粉体３、添加材４、化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液５をミキサー２中に送入して混合し、この混合液を、アジテータ８を介して、混合配管１２に送入する。別に起泡剤７（又は発泡剤）を、そのタンク７ａからポンプ７ｂにより発泡機１３に送入し、ここで発泡させる。この発泡体を、混合配管１２に送入し、アジテータ８から送入された混合液と混合し、含気泡混合液を調製し、これを送入ポンプ１０により、混合配管１１に送入する。別に、化合物（Ｂ）又は（Ａ）の水溶液６は、そのタンク６ａからポンプ６ｂにより、水溶液５の搬送流路５ｃ→ミキサー２→アジテータ８→混合配管１２→送入ポンプ１０の流路とは別個の流路６ｃを経て混合配管１１に送入され、ここで、混合配管１２から送入された含気泡混合液と均一に混合され、所望の粘度、水含有量、気泡含有量を有する注入材が調製され、凍結地盤中の所望個所に注入される。
【００３０】
図２及び図３に示された本発明方法の様態において、化合物（Ａ）及び（Ｂ）の一方が、注入材の配合完了直前の混合配管１１中において混合されるため、注入材調製工程の大部分において、その混合液の粘度が上昇することなく、その配合、搬送工程における圧力損失が少なく、従って長距離搬送が実用的に可能になるという利点を有している。さらに、注入すべき注入材を注入箇所において、注入時間にあわせて調製することができるという利点も有している。
【００３１】
また図３に示された態様において、起泡剤を発泡機１３により予じめ発泡（起泡）させ、生成した気泡体を、混合配管１２においてアジテータ８から送られた混合液と混合することによって、ミキサー２又はアジテータ８中で発泡（起泡）させる態様にくらべて起泡剤の量が少なく、球状の独立した小泡が得やすいという利点を有する。
本発明方法においては、発泡機１３として、発泡筒、および起泡剤７と水と空気の定量供給装置からなり、連続的に安定した気泡を製造し得る装置を用いる。空気はコンプレッサーで圧縮したものを使用する。
【００３２】
【実施例】
本発明を下記実施例によりさらに説明する。下記実施例及び比較例において使用された原材料は下記のとおりである。
水硬性粉体：ポルトランドセメント
無水石膏（日本軽金属（株）社製）実施例１〜３用
添加材：栃木県産乾燥粘土（商標：スミクレー、住友大阪セメント社製）実施例４用
助材：ベントナイト（商標：クニゲルVI、クニミネ工業（株）社製）比較例用
化合物（Ａ）：ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド
化合物（Ｂ）：ｐ−トルエンスルホン酸ナトリウム
安定剤：グルコン酸ナトリウム
急結剤：４号ケイ酸ソーダ
【００３３】
実施例１〜４及び比較例１
実施例１〜４の各々において、表１に示す組成の第１液（化合物（Ａ）含有）と、第２液（化合物（Ｂ）含有）第２液と別々に調製し、第１液と第２液を混合容器中でハンドミキサーを用いて強制的に撹拌混合し、この時に機械的に、気泡を発生させ、注入材を調製した。第１液に使用された混練水量の水硬性粉体量に対する質量比Ｗ／Ｃ（％）及び、化合物（Ａ）及び（Ｂ）の合計量の水硬性粉体量に対する質量％を表１に示す。
【００３４】
比較例１の第１液においては、表１に示されているように添加材の代りに助材を用い、化合物（Ａ）を使用せず、第１液の組成を、表１に記載のように調整した。また比較例の第２液においては、化合物（Ｂ）の代りに、急結剤を用い、その組成を表１に記載のとおりにした。
【００３５】
表２及び表３に、実施例１〜４の各々の注入材の気泡含有量（体積％）、第１液と第２液との混練直後の注入液の粘度、及び、実施例３の注入材の、ＪＨフロー値の経時変化（１〜１０時間後の粘度）、実施例３の注入材を２０℃の恒温恒湿養生したときの、注入材硬化体の一軸圧縮強さの経時変化、並びに、実施例３及び比較例１の注入材を、−１０℃において冷凍養生したときの硬化体の一軸圧縮強さの経時変化、及び、−１０℃において７日間冷凍養生し、その後、２０℃の恒温室において解凍し、養生したときの硬化体の一軸圧縮強さの経時変化を示す。
【００３６】
試験方法は下記のとおりであった。
＜１＞気泡含有量
・作製された注入材を、空気量測定容器に入れ、「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法（空気室圧力方法）」ＪＩＳＡ１１２８に従って空気量の測定を行った。
＜２＞粘度測定
・作製された注入材５００mlを、５００mlのビーカーに入れ、粘度測定器（商標：ビコテスターVI−０４、リオン社製）に供して、その粘度を測定した。
＜３＞フロー値測定試験
・作製された注入材を、５００mlのビーカーに取り、所定の材令まで静止養生後、フロー試験に供した。
測定材齢は、混練直後、１，２，４，６，８及び１０時間後とした。
「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（コンシステンシー試験方法；シリンダー法）」ＪＨＳＡ３１３に従って試験を行った。
シリンダー寸法：φ８cm×ｈ８cm
最小測定値は、上記シリンダー寸法により８cmであり、この時の試料はゲル化状態にあり自立する。
＜４＞供試体の養生
・供試体は、φ５cm×ｈ１０cmのモールド中に充填後、直ちに、下記養生条件ごとに、下記の材齢まで養生を行った。
・常温養生：２０℃の恒温湿空養生（材齢：１，７，２８日）
・冷凍養生：−１０℃の冷凍養生（材齢：１時間、２，７日）
・冷凍養生後常温解凍：−１０℃にて７日間冷凍養生後、２０℃の恒温室にて解凍（解凍材齢：１，７，２８日間）
＜５＞一軸圧縮試験
・所定の材齢まで養生後、モールドより脱型し一軸圧縮強さの測定を行った。試験方法として、「土の一軸圧縮試験方法」ＪＩＳＡ１２１６を用いた。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
表１、２及び３に示されているように、本発明の注入材は、化合物（Ａ）及び（Ｂ）を含むことによって、単位注入材量当りの水添加量が比較的少なくても注入材としてのハンドリング性が実用上十分であり、凍害防止のための気泡の連行も可能であることが確認された。
また、注入材中の自由水の減量により凍結膨張量を抑制し、気泡により凍結膨張圧を吸収し、硬化体の崩壊を防止することが可能になった。
さらに、化合物（Ａ）と、化合物（Ｂ）とを、注入材調製工程の最終段階において混合接触させることにより、ゲル化を防止し、長期間にわたり粘弾性を維持し、従って、凍結地盤空隙部への高い充填性を確保できることも確認された。
さらに表３において、本発明による注入材（化合物（Ａ），（Ｂ）含有、Ｗ／Ｃ＝９６％、単位水量７２９kg／ｍ³ ）は、比較例の注入材（化合物（Ａ），（Ｂ）を含まず、Ｗ／Ｃ＝２１５％、単位水量７７３kg／ｍ³ ）にくらべて、常温養生（２０℃）においては、初期材齢において一軸圧縮強さは低いが、７，２８日材齢においては、ほぼ同等であった。また冷凍養生→解凍→常温養生においては、比較例の注入材は、解凍によりその成形体が崩壊し、再成形が不能であったが、本発明の注入材は、冷凍養生においても、比較例の注入材に近い強さを示し、解凍後の常温養生においては、材齢とともに強さを増し、実施例３においては、２８日材齢の一軸圧縮強さ（１４６０kN／ｍ² ）は、冷凍養生、解凍なしの常温養生の場合の２８日材齢の一軸圧縮強さ（２２０１kN／ｍ² ）の６６％以上であった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の注入材は、混練水が比較的少量であっても実用十分なハンドリング性を有し、気泡の連行が可能で凍結膨張圧が低くかつその吸収が容易であり、かつ実用上十分な冷凍養生及び解凍・常温養生性を有するものであって、凍結地盤への注入補強用途にきわめて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法の一例を示すフロー図。
【図２】本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法の他の例を示すフロー図。
【図３】本発明の凍結地盤注入材の調製・注入方法の更に他の例を示すフロー図。
【符号の説明】
１…混練水
１ａ…水タンク
１ｂ…送入ポンプ
２…ミキサー
２ａ…攪拌プロペラ
３…水硬性粉体
３ａ…粉体送入装置
４…添加材
４ａ…添加材送入装置
５…化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液
６…化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液
５ａ，６ａ，７ａ…タンク
５ｂ，６ｂ，７ｂ，１０…送入ポンプ
７…起泡剤（又は発泡剤）
５ｃ，６ｃ…水溶液５又は６の搬送流路
８…アジテータ
９…打設ポンプ
１１，１２…混合配管
１３…発泡機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injectable material for frozen ground and a method for preparing and injecting the same. More specifically, the present invention injects into a gap between the frozen ground and the structure under a temperature condition of 0 ° C. or less, and prepares an injection material for frozen ground for filling and strengthening the same. It is related with the method of injecting.
[0002]
[Prior art]
Generally, in civil engineering / architectural work, for example, a void formed in a civil engineering foundation such as a backfill, and a concrete paving plate installed on a road, etc., and a plate generated when repairing the subsidence. A grout material is used to fill the lower gap. The grout material is required to have excellent deformation followability even if the uniaxial compressive strength after curing is low. As an injection material applied to these uses, a material containing an additive which generally has a high water / cement ratio and prevents the occurrence of breathing is generally used.
[0003]
However, when these injection materials are used, the following problems are involved when the ground of the injection work site is frozen.
For example, since the injection material for filling the gap between the frozen ground and the structure is in a low temperature environment of 0 to -10 ° C., if a conventional grout material having fluidity is used, In the curing stage, there is a large amount of free water and breathing water in the injected material, and these free waters begin to freeze at a temperature of about -0.5 to -3.0 ° C, resulting in an extreme setting delay. Or, curing failure occurs. Further, after the injecting material is hardened, the free water that has been frozen in the hardened body is repeatedly melted and frozen, so that the expansion and contraction behavior of the hardened cement structure is repeated, which causes the hardened cement structure to collapse.
[0004]
In order to cope with this phenomenon, a measure for absorbing expansion and contraction of hardened cement tissue due to freezing and thawing action of free water by introducing air bubbles with an AE agent has been adopted. Also, the influence of frost damage can be prevented by reducing the water / cement ratio as much as possible and densifying the structure of the hardened body by carrying out sufficient curing.
However, the flowability of the grout material mentioned above is particularly important at the site of pouring the injection material. For this reason, it is difficult to secure the fluidity of a grout material with a small water / cement ratio, so it cannot be used practically. There are many.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has a fluidity that is practically sufficiently high and stable even when injected even if the water content is low, and therefore, filling can be carried out easily and reliably, Moreover, even after freezing and thawing are repeated after the injecting material has hardened, the injecting material for frozen ground that can absorb the expansion / contraction force generated thereby and prevent the collapse of the injecting material to be frozen and its preparation -Try to provide an injection method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The injection material for frozen ground of the present invention is hydraulic powder, 100 parts by mass of water, 50 to 150 parts by mass of water, blast furnace slag, fly ash, calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina and 1 to 50 parts by mass of at least one additive selected from gypsum, and a sulfone group (-SO_Three -) Containing an aromatic compound (hereinafter referred to as compound (A)) and an alkyltrimethylammonium salt (hereinafter referred to as compound (B)).
In the injection material for frozen ground of the present invention, each addition amount of the compound (A) and the compound (B) is the injection material m.^Three It is 3-50 kg per hit, and it is preferable that the total addition amount of a compound (A) and a compound (B) is 100 kg or less.
The injecting material for frozen ground according to the present invention preferably further includes a foaming agent or a foaming agent, and preferably contains air bubbles in a volume ratio of 2 to 70% with respect to the total amount of the injecting material.
The method for preparing / injecting the injectable material for frozen ground according to the present invention includes (1) hydraulic powder, water, and 1 to 50 parts by mass of blast furnace slag and fly ash with respect to 100 parts by mass of the hydraulic powder. , Mixed with at least one additive selected from calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina and gypsum to prepare slurry (a), (2) in the slurry (a), Sulfone group (-SO_Three An aqueous solution of any one of an aromatic compound (compound (A)) and an alkyltrimethylammonium salt (compound (B)) having-) is added to prepare a mixed solution (b),
(3) preparing an aqueous solution or powder (c) of the compound (A) and (B) that was not used in the step (2),
(4) A mixture (d) is prepared by mixing the aqueous solution or powder (c) with the mixture (b).
(5) In at least one of the steps (1) and (4), air bubbles are contained in the slurry (a) and / or the mixed liquid (d) to prepare an injection material,
(6) However, in at least one of the steps (1) to (5), the water content in the injection material is adjusted to 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic powder, And adjust the volume content of bubbles in the injection material 2 to 70%,
(7) The obtained injection material is injected into the frozen ground.
It is characterized by this.
In the injection material preparation / injection method of the present invention, in at least one of the steps (1) to (4), a foaming agent or a foaming agent may be further added to generate bubbles.
In the preparation / injection method of the injection material of the present invention, in the step (1), air bubbles are contained in the slurry (a) by mechanical stirring,
The mixed solution (b) prepared in the step (2) and the aqueous solution (c) prepared in the step (3) are transported to the step (4) through separate transport channels and mixed in the mixer. May be.
In the method for preparing / injecting an injection material according to the present invention, the mixed solution (b) prepared in the step (2) and the aqueous solution (c) prepared in the step (3) are processed by separate transport channels. You may convey to (4), mix by mechanical stirring in a mixer, and you may make this contain an air bubble.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Injection material for frozen ground of the present invention (hereinafter referred to as injection material)
The injection material of the present invention is selected from hydraulic powder, 100 to 100 parts by mass of water, 50 to 150 parts by mass of water, blast furnace slag, fly ash, calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina, and gypsum. 1 to 50 parts by mass of at least one additive, and a sulfone group (-SO_Three -) Containing an aromatic compound (hereinafter referred to as compound (A)) and an alkyltrimethylammonium salt (hereinafter referred to as compound (B)).
[0008]
The hydraulic powder used in the injecting material of the present invention is a cement, and is usually normal, early strength, ultra-high strength, moderate heat, sulfate resistant and other portland cement, blast furnace cement, silica cement, fly ash cement, etc. It can be selected from those having the characteristics defined in JIS.
[0009]
Moreover, as an additive mixed with hydraulic powder, at least one selected from blast furnace slag (fine powder), fly ash, calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina, and gypsum is used and necessary. Coal ash, molten slag, glass cullet, etc. may be used. Blast furnace slag (fine powder), stone powder, fly ash, and silica (fame) are additives that exhibit a so-called pozzolanic reaction and microfiller effect, and have the effect of increasing long-term strength. Furthermore, since the particles of these additives are uniformly dispersed with the hydraulic powder (cement) particles to prevent aggregation, material separation can be suppressed.
Fly ash is a spherical powder and is effective in improving the fluidity of the injection material due to its bearing effect.
[0010]
In the injection material of the present invention, as the compound (A) and the compound (B) used as the slurry modifier, it is easy to form an aggregate, and each of the concentrated aqueous solutions has low viscosity, and in the water phase of the injection material It is preferable from the workability at the time of addition to exhibit an excellent thickening effect even if the effective component concentration of the compound is low. In the injection material of the present invention, an aromatic compound having a sulfone group (which may be an acid or a salt) is used as the compound (A), and an alkyltrimethylammonium salt is used as the compound (B). It is done. Such compounds for injection material (A) and (B) of the present invention can achieve thickening of the slurry with an extremely low addition amount having an effective component concentration of 10% by weight or less, and further have high ionic strength. The same effect can be exhibited in the slurry system, and depending on the slurry system, the material separation resistance particularly when contacted with the aqueous phase is very stable, which cannot be obtained with a conventional thickener. Rheological properties can be developed.
[0011]
As the aromatic compound having a sulfone group (which may be an acid or a salt) used as the compound (A), p-toluenesulfonic acid, sulfosalicylic acid, m-sulfobenzoic acid, p- Sulfobenzoic acid, p-phenol sulfonic acid, m-xylene-4-sulfonic acid, cumene sulfonic acid, styrene sulfonic acid and the like, and salts thereof can be mentioned. These may be used singly or in combination of two or more thereof. However, when the compound (A) is a polymer, the average molecular weight of the polymer is preferably less than 500.
[0012]
The alkyltrimethylammonium salt used as the compound (B) preferably has an alkyl group having 10 to 26 carbon atoms. Specifically, hexadecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium bromide, octadecyltrimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium bromide, taro-trimethylammonium chloride, taro-trimethylammonium bromide, hydrogenated taro-trimethylammonium chloride, hydrogenated taro -Trimethylammonium bromide etc. are mentioned, These may be used by 1 type, or may use 2 or more types together. Specifically, from the viewpoint of water solubility and thickening effect, it is preferable to use hexadecyltrimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium chloride, or the like.
[0013]
In the injecting material of the present invention, it is particularly preferable that p-toluenesulfonic acid is used as the compound (A) and a hexadecyltrimethylammonium salt is used as the compound (B) in combination therewith.
[0014]
The reason why the characteristic slurry rheological properties can be obtained by using the compound (A) and the compound (B) according to the present invention in combination is considered to be as follows.
That is, when the compound (A) and the compound (B) are mixed, the aggregate can be formed in the aqueous phase in a short time, and the viscosity can be efficiently imparted to the injection slurry. Since the excess moisture is completely trapped by being formed uniformly in the injection material, it is possible to suppress breathing water over time, and this effect makes it resistant to material separation even in the case of an injection material mixture with a large amount of water. It is considered that an excellent slurry can be obtained.
When the injection material of the present invention relating to the combination of the compound (A) and the compound (B) is used, it is considered that so-called string-like micelle aggregates are formed in the aqueous phase of the injection material and the viscosity of the whole slurry is increased. It is done. In addition, the rheological properties of the string micelle are characterized by having high viscoelasticity.
[0015]
Due to the above characteristics, since the fresh surface of the injection material of the present invention that has not yet hardened is covered with string micelles having high viscoelasticity, the injection material slurry has a strong internal stress until the injection material is cured. When received, this string-like micelle aggregate absorbs this strong internal stress and destroys the aggregate structure. For this reason, it is suppressed that an excessive internal stress is added to an injection material. When the internal stress in the injection material is reduced, the aggregates of the compounds (A) and (B) are formed again, and an appropriate viscosity can be imparted to the injection material slurry.
Utilizing such characteristics, for example, it is possible to manufacture and transport the injection material while suppressing the occurrence of excessive internal friction, and to impart an appropriate viscosity to the injection material after manufacture or transportation Become.
[0016]
The injection material according to the present invention has other components in addition to the above components, for example, a dispersing agent, an AE agent, a retarding agent, an early strengthening agent, an accelerator, a foaming agent, a foaming agent, as long as the performance is not impaired. One or more of an antifoaming agent, a rust preventive agent, a colorant, an antifungal agent, a crack reducing agent, a swelling agent, a pigment and the like may be contained.
[0017]
In the injection material of the present invention, the addition amount of the additive is preferably 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic powder (cement), and particularly as the injection material to the frozen ground, The addition amount is preferably 1 to 20 parts by mass.
The addition amount of the compound (A) and the compound (B) in the injection material of the present invention is respectively the injection material m.^Three It is preferably 3 to 50 kg per unit, and the total amount is preferably 100 kg or less.
[0018]
The injection material of the present invention may further contain, for example, a synthetic surfactant-based, resin soap-based and protein-based foaming agent, or a metal powder foaming agent such as aluminum or magnesium, The bubble content is adjusted so that the injection material contains 2 to 70% of bubbles with respect to the total volume.
As synthetic surfactants used as foaming agents, alkyl sulfate esters, alkylbenzene sulfonates and their compounds can be used, and rosin soaps, maleated rosin soaps, etc. can be used as resin soaps. Furthermore, amino acid-type amphoteric surfactants and compounds thereof can be used as protein foaming agents. The amount of the foaming agent added is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the cured product, but 2 to 70% of bubbles are included when the injection material is used with respect to the total volume of the injection material. An amount is preferred.
Furthermore, the injection material of the present invention may contain a metal powder such as aluminum and / or magnesium as a foaming agent. This foaming agent generates hydrogen gas and foams when it comes into contact with the alkali in the injection material. . In the injection material of the present invention, the content of the foaming agent is not particularly limited as long as the performance of the cured product is not adversely affected, but from the viewpoint of the practicality of the injection material, 2 to 70 in the entire volume of the injection material. It is preferable that it is the quantity which contains% bubble.
[0019]
In the injecting material of the present invention, it is preferable to use a total of 50 to 150 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the hydraulic powder, and particularly preferably 60 to 140 parts by weight.
The injection material of the present invention may contain fine air bubbles formed by mechanical stirring or the like, and the total volume is preferably 2 to 70% of the total injection material volume.
[0020]
If the injection material of the present invention is used, breathing can be suppressed even at a high water / hydraulic powder ratio (for example, water / hydraulic powder ratio 1.0), and water is present in the voids at the injection site. Even if it is done, it is filled without being diluted, so the amount of diffusion into the water is far less than the conventional injection material, reducing the pollution around the construction site, underground water, downstream of the river, sewage and drainage equipment burden It has the effect. Further, the rheological properties of the hydraulic slurry can be remarkably improved by adding the compound (A) and the compound (B) to the slurry.
[0021]
Preparation and injection method of injection material for frozen ground of the present invention
The injection material preparation / injection method of the present invention is performed by the following steps.
(1) From 1 to 50 parts by mass of blast furnace slag, fly ash, calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina and gypsum with respect to 100 parts by mass of hydraulic powder, water and the hydraulic powder. A step of preparing a slurry (a) by mixing at least one selected additive;
(2) In the slurry (a), sulfone groups (—SO_Three A step of preparing a mixed liquid (b) by adding an aqueous solution of any one of an aromatic compound (compound (A)) and an alkyltrimethylammonium salt (compound (B)) having-);
(3) A step of preparing an aqueous solution or powder (c) of the compounds (A) and (B) that have not been used in the step (2);
(4) A step of preparing the mixed solution (d) by mixing the aqueous solution or the powder (c) with the mixed solution (b);
(5) A step of preparing an injection material by containing air bubbles in the slurry (a) and / or the mixed liquid (d) in at least one of the steps (1) and (4);
(6) However, in at least one of the steps (1) to (5), the water content in the injection material is adjusted to 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by weight of the hydraulic powder, And adjusting the volume content of bubbles in the injection material to 2 to 70%; and
(7) A step of injecting the obtained injection material into the frozen ground.
[0022]
In the steps (2) to (4) of the method of the present invention, the compounds (A) and (B) are added in any order during the hydraulic powder and the additive-containing aqueous slurry (a) (the above step (1)). Can be easily added at a stage where the viscosity needs to be increased in the slurry.
It is preferable to prepare compounds (A) and (B) in aqueous solutions and then add them to the slurry (a) for ease of work and work environment. You can also
[0023]
In the method of the present invention, in at least one step of the above (1) to (5), the water content of the injection material is adjusted to 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydraulic powder.
[0024]
Further, in at least one of the steps (1) to (5), an operation of containing 2 to 70% bubbles in the entire volume of the injection material is performed. The operation of containing bubbles may be any of addition of a foaming agent and foaming, or addition of a foaming agent and foaming, introduction of air by mechanical stirring, or formation of fine bubbles. Good. However, the addition of the foaming agent and the addition of foaming and the foaming agent and foaming are performed in at least one of the steps (1) to (4).
[0025]
In one embodiment of the method of the present invention, in the step (1), air bubbles are contained in the slurry (a) by mechanical stirring, and the mixed solution (b) prepared in the step (2) is combined with the step (3). The aqueous solution or the powder (c) prepared by (1) may be transported to the step (4) through a separate transport channel and mixed in a mixer.
[0026]
In another embodiment of the method of the present invention, the mixed solution (b) prepared in the step (2) and the aqueous solution (c) prepared in the step (3) are separated into the step (4) by separate transport channels. ) And mixed by mechanical stirring in a mixer, and at the same time, it may contain air bubbles.
[0027]
FIG. 1 shows an embodiment of the method of the present invention.
In FIG. 1, kneaded water 1 is poured from a tank 1a by a water pump 1b into a mixer 2 having a stirring propeller 2a, and hydraulic powder 3 is fed from the feeder 3a into the mixer 2. The additive 4 is fed into the mixer 2 from the feeding device 4a, and these are mixed in the mixer 2 to prepare the slurry (a). Further, in this slurry (a), the aqueous solution 5 of the compound (A) or (B), the compound (B) or the compound (B) which was fed from the tank 5a into the mixer 2 by the feed pump 5b and was not fed at this time The aqueous solution 6 of (A) is sent to the mixer 2 through a flow path different from the flow path of the aqueous solution 5 (for example, from the tank 6a via the feed pump 6b), and if necessary, the foaming agent 7 (or foaming) Agent) is fed into the mixer 2 from the tank 7a by the pump 7b and mixed uniformly. The mixture in the mixer 2 is fed into the agitator 8 and, while being stirred, the water content and the bubble-containing volume are adjusted to the desired values, and then the obtained injection material is frozen from the agitator 8 by the driving pump 9. It is injected into a predetermined place on the ground.
[0028]
In another embodiment of the method of the present invention shown in FIG. 2, kneaded water 1, hydraulic powder 3, additive 4, aqueous solution 5 of compound (A) or (B), foaming agent 7 (or foaming agent) 1) is fed into the mixer 2 and mixed uniformly, and sent to the agitator 8 to be subjected to a desired foaming process in the same manner as in the embodiment of FIG. The liquid mixture in the agitator 8 is sent into the mixing pipe 11 by the feed pump 10. Separately, the aqueous solution 6 of the compound (B) or (A) that has not been fed into the mixer 2 is transported from the tank 6a by the pump 6b through the transport channel 5c of the aqueous solution 5 → the mixer 2 → the agitator 8 → the feed pump 10. Is sent to the mixing pipe 11 through a flow path 6c separate from the flow path of the above, and is uniformly mixed with the mixed liquid fed from the agitator 8, and the viscosity, moisture content, and bubble content of the injection material are respectively desired. Adjust to the value and place it at a predetermined place on the frozen ground.
[0029]
In another embodiment of the method of the present invention shown in FIG. 3, kneaded water 1, hydraulic powder 3, additive 4, and aqueous solution 5 of compound (A) or (B) are mixed in the same manner as in the embodiment of FIG. The mixture is fed into 2 and mixed, and this mixed solution is fed into the mixing pipe 12 via the agitator 8. Separately, the foaming agent 7 (or foaming agent) is sent from the tank 7a to the foaming machine 13 by the pump 7b and foamed there. This foam is fed into the mixing pipe 12 and mixed with the liquid mixture fed from the agitator 8 to prepare a bubble-containing liquid mixture, which is fed into the mixing pipe 11 by the feeding pump 10. Separately, the aqueous solution 6 of the compound (B) or (A) is transferred from the tank 6a by the pump 6b to the conveying flow path 5c of the aqueous solution 5 → the mixer 2 → the agitator 8 → the mixing pipe 12 → the flow path of the feeding pump 10 It is fed into the mixing pipe 11 through a separate flow path 6c, where it is uniformly mixed with the bubble-containing liquid mixture fed from the mixing pipe 12, and has a desired viscosity, water content, and bubble content. The material is prepared and poured into the desired location in the frozen ground.
[0030]
In the embodiment of the method of the present invention shown in FIGS. 2 and 3, one of the compounds (A) and (B) is mixed in the mixing pipe 11 immediately before the completion of the mixing of the injection material. For the most part, there is an advantage that the viscosity of the mixed liquid does not increase, pressure loss in the blending and transporting process is small, and long distance transport is practically possible. Furthermore, there is an advantage that the injection material to be injected can be prepared at the injection site in accordance with the injection time.
[0031]
In the embodiment shown in FIG. 3, the foaming agent is foamed (foamed) in advance by the foaming machine 13, and the generated foam is mixed with the liquid mixture sent from the agitator 8 in the mixing pipe 12. Therefore, the amount of the foaming agent is small as compared with the mode of foaming (foaming) in the mixer 2 or the agitator 8, and it is easy to obtain spherical independent small bubbles.
In the method of the present invention, as the foaming machine 13, an apparatus that includes a foaming cylinder, a foaming agent 7, a constant amount supply device of water and air, and can continuously produce stable bubbles is used. Use air compressed by a compressor.
[0032]
【Example】
The invention is further illustrated by the following examples. The raw materials used in the following examples and comparative examples are as follows.
Hydraulic powder: Portland cement
Anhydrous gypsum (made by Nippon Light Metal Co., Ltd.) for Examples 1-3
Additive: Tochigi dry clay (Trademark: Sumi clay, manufactured by Sumitomo Osaka Cement) For Example 4
Auxiliary material: Bentonite (Trademark: Kunigel VI, manufactured by Kunimine Industry Co., Ltd.) for comparative example
Compound (A): hexadecyltrimethylammonium chloride
Compound (B): Sodium p-toluenesulfonate
Stabilizer: Sodium gluconate
Quick setting agent: No. 4 sodium silicate
[0033]
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1
In each of Examples 1 to 4, the first liquid (compound (A) containing) having the composition shown in Table 1 and the second liquid (compound (B) containing) second liquid were prepared separately, and the first liquid and The second liquid was forcibly stirred and mixed in the mixing container using a hand mixer, and at this time, bubbles were generated mechanically to prepare an injection material. Table 1 shows the mass ratio W / C (%) of the amount of kneading water used in the first liquid to the amount of hydraulic powder and the mass% of the total amount of compounds (A) and (B) with respect to the amount of hydraulic powder. Show.
[0034]
In the first liquid of Comparative Example 1, an auxiliary material was used instead of the additive as shown in Table 1, the compound (A) was not used, and the composition of the first liquid was set forth in Table 1. Adjusted as follows. Moreover, in the 2nd liquid of the comparative example, the quick setting agent was used instead of the compound (B), and the composition was as shown in Table 1.
[0035]
In Table 2 and Table 3, the bubble content (volume%) of each injection material of Examples 1 to 4, the viscosity of the injection solution immediately after kneading the first liquid and the second liquid, and the injection of Example 3 The time-dependent change of the JH flow value of the material (viscosity after 1 to 10 hours), the time-dependent change of the uniaxial compressive strength of the cured injection material when the injection material of Example 3 was cured at a constant temperature and humidity of 20 ° C, And the time-dependent change of the uniaxial compressive strength of the hardening body when the injection material of Example 3 and Comparative Example 1 was frozen and cured at −10 ° C., and frozen and cured at −10 ° C. for 7 days, and then 20 ° C. Shows the change over time in the uniaxial compressive strength of the cured product when thawed and cured in a constant temperature room.
[0036]
The test method was as follows.
<1> Bubble content
-The produced injection material was put into an air amount measurement container, and the air amount was measured in accordance with "Test method using air pressure of fresh concrete (air chamber pressure method)" JIS A 1128.
<2> Viscosity measurement
-500 ml of the prepared injection material was put into a 500 ml beaker and subjected to a viscosity measuring device (trademark: Bicotester VI-04, manufactured by Rion Co., Ltd.) to measure the viscosity.
<3> Flow value measurement test
-The prepared injection material was taken into a 500 ml beaker, subjected to static curing until a predetermined age, and subjected to a flow test.
The measurement material age was 1, 2, 4, 6, 8 and 10 hours immediately after kneading.
The test was conducted according to “Test method of air mortar and air milk (consistency test method; cylinder method)” JHS A313.
Cylinder dimensions: φ8cm x h8cm
The minimum measured value is 8 cm due to the cylinder dimensions, and the sample at this time is in a gelled state and is self-supporting.
<4> Curing specimen
-After filling the specimen into a φ5 cm × h10 cm mold, the specimen was cured to the following age under the following curing conditions.
-Normal temperature curing: constant temperature and humidity curing at 20 ° C (age: 1, 7, 28 days)
・ Frozen curing: frozen curing at -10 ° C (age: 1 hour, 2, 7 days)
・ Freezing and thawing after freezing: After freezing and curing at −10 ° C. for 7 days, thawing in a constant temperature room at 20 ° C. (thawing material age: 1, 7, 28 days)
<5> Uniaxial compression test
-After curing to a predetermined age, the mold was removed from the mold and the uniaxial compressive strength was measured. As a test method, “soil uniaxial compression test method” JIS A 1216 was used.
[0037]
[Table 1]

[0038]
[Table 2]

[0039]
[Table 3]

[0040]
As shown in Tables 1, 2, and 3, the injection material of the present invention contains the compounds (A) and (B), so that the injection amount is relatively low even when the amount of water added per unit injection material is relatively small. It was confirmed that the handleability as a material is practically sufficient, and it is possible to entrain air bubbles to prevent frost damage.
In addition, the amount of freezing and swelling in the injection material can be reduced to suppress the amount of freezing and expansion, and the freezing and expansion pressure can be absorbed by bubbles to prevent the cured body from collapsing.
Furthermore, the compound (A) and the compound (B) are mixed and contacted in the final stage of the injection material preparation process, thereby preventing gelation and maintaining viscoelasticity over a long period of time. It was also confirmed that a high filling property could be secured.
Further, in Table 3, the injection material according to the present invention (compounds (A) and (B) contained, W / C = 96%, unit water volume 729 kg / m)^Three ) Is a comparative injection material (compounds (A) and (B) not included, W / C = 215%, unit water volume 773 kg / m)^Three ), The uniaxial compressive strength was lower at the initial age in the room temperature curing (20 ° C.), but almost the same in the age of 7,28 days. In addition, in the freezing curing → thawing → room temperature curing, the injection material of the comparative example collapsed the molded body by thawing and could not be remolded. In normal temperature curing after thawing, the strength increases with age, and in Example 3, the uniaxial compressive strength (1460 kN / m² ) Is uniaxial compressive strength (2201 kN / m) of 28-day age in the case of frozen curing and room temperature curing without thawing² ) Was 66% or more.
[0041]
【The invention's effect】
The injection material of the present invention has practically sufficient handling properties even when the amount of kneaded water is relatively small, allows entrainment of bubbles, has a low freezing expansion pressure and is easy to absorb, and is practically sufficient. It has freezing curing and thawing / room temperature curing properties, and is extremely useful for injecting reinforcement into frozen ground.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for preparing / injecting an injectable material for frozen ground according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing another example of the method for preparing / injecting the frozen ground injection material of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing still another example of the method for preparing / injecting the frozen ground injection material of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Kneading water
1a ... Water tank
1b ... Delivery pump
2 ... Mixer
2a ... Stirring propeller
3 ... Hydraulic powder
3a ... Powder feeding device
4 ... Additives
4a ... Additive feeding device
5 ... Aqueous solution of compound (A) or (B)
6 ... aqueous solution of compound (A) or (B)
5a, 6a, 7a ... tank
5b, 6b, 7b, 10 ... feed pump
7 ... Foaming agent (or foaming agent)
5c, 6c: transport channel for the

aqueous solution

5 or 6
8 ... Agitator
9 ... Pumping pump
11, 12 ... Mixed piping
13 ... Foaming machine

Claims

It consists of at least one selected from 50 to 150 parts by mass of water and blast furnace slag, fly ash, calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina and gypsum with respect to 100 parts by mass of the hydraulic powder. An aromatic compound containing 1 to 50 parts by mass of an additive and further having a sulfone group (—SO ₃ —) (hereinafter referred to as compound (A)), and an alkyltrimethylammonium salt (hereinafter referred to as compound (B)) Injecting material for frozen ground.

The addition amount of the compound (A) and the compound (B) is ³ to 50 kg per m ^{3 of} the injection material, and the total addition amount of the compound (A) and the compound (B) is 100 kg or less. The injection material for frozen ground according to 1.

The injecting material for frozen ground according to claim 1 or 2, further comprising a foaming agent or a foaming agent and having bubbles of an injecting material volume ratio of 2 to 70%.

(1) From 1 to 50 parts by mass of blast furnace slag, fly ash, calcium carbonate, silica, stone powder, clay mineral, alumina and gypsum with respect to 100 parts by mass of hydraulic powder, water and the hydraulic powder. A slurry (a) is prepared by mixing at least one selected additive.
(2) An aqueous solution or powder of any one of an aromatic compound having a sulfone group (—SO ₃ —) (compound (A)) and an alkyltrimethylammonium salt (compound (B)) in the slurry (a) To prepare a liquid mixture (b),
(3) preparing an aqueous solution or powder (c) of the compound (A) and (B) that was not used in the step (2),
(4) A mixture (d) is prepared by mixing the aqueous solution or powder (c) with the mixture (b).
(5) In at least one of the steps (1) and (4), air bubbles are contained in the slurry (a) and / or the mixed liquid (d) to prepare an injection material,
(6) However, in at least one of the steps (1) to (5), the water content in the injection material is 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by weight of the hydraulic powder. And adjusting the volume content of bubbles in the injection material to 2 to 70%,
(7) A method for preparing and injecting an injection material for frozen ground, wherein the obtained injection material is injected into a frozen ground.

The method for preparing and injecting a frozen ground injection material according to claim 4, wherein in at least one of the steps (1) to (4), a foaming agent or a foaming agent is further added to generate bubbles.

In the step (1), air bubbles are contained in the slurry (a) by mechanical stirring,
The mixed solution (b) prepared in the step (2) and the aqueous solution (c) prepared in the step (3) are transported to the step (4) through separate transport channels and mixed in the mixer. The method for preparing / injecting a frozen ground injection material according to claim 4 or 5.

The mixed solution (b) prepared in the step (2) and the aqueous solution (c) prepared in the step (3) are transported to the step (4) through separate transport channels, and are machined in the mixer. The method for preparing / injecting a frozen ground injection material according to claim 4 or 5, wherein mixing is performed by mechanical stirring and air bubbles are contained therein.