JP3957459B2 - 可塑性注入材の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可塑性注入材の製造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、土木構造物の空洞部の充填、並びに軽量盛度及び埋立地の補強などに有効な可塑性注入材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−３１０７７９号公報には、セメントミルク又はセメントエアミルクからなるＡ液と、ベントナイトと水とを含むＢ液とを混合して用いる２液型可塑性注入材が開示されている。この２液型可塑性注入材は、限定注入や、流水下における空洞充填などができるという利点を有する。しかし、この２液型可塑性注入材は、２系統の施工設備（ミキサー、ポンプ、ホースなど）が必要であり、施工工程が煩雑であり、施工コストも高いという問題がある。さらに、この２液型可塑性注入材は、２液の流量調整が必要である。
【０００３】
上記２液型注入材の問題点を解決するために、特開平１０−２３７，４４６号公報には、吸水性樹脂とセメントと、好ましくは水又は水溶性有機溶剤及びベントナイトを含む組成物であって、この組成物の水への流出率が４０％以下で、フロー値が１４０〜２１０mmの１液型空洞充填材が開示されている。しかし、この１液型充填材は、吸水性樹脂を用いることにより原料量が高く、かつ、混練直後に流動性を失うため、長距離のポンプ圧送に不適なものである。
【０００４】
従来、土木構造物用１液型注入材として、エアミルク、エアモルタル、及びセメントベントナイトミルクなどが知られているが、これらは流動性が高いため、土木構造物の限定された一部分のみに注入しようとしても、所望部分の外に流動してしまうため、この目的には不適当なものである。また注入材として、水ガラスなどの薬液を用いると、これには可塑性があり、限定注入が可能であるが、アルカリ分が溶出しやすく、このため、注入箇所の耐久性が低く、しかも注入箇所周辺の環境を汚染する可能性がある。
【０００５】
注入材が急結剤を含んでいる場合、その注入後、硬化前には、注入された注入材が所望箇所を逸脱して流動することがあり、その硬化後は、硬化体に可塑性がないため、可塑性注入材のような移動ができず、このため限定注入ができないという問題点がある。また、従来方法によって調製された１液型可塑性注入材は、そのフロー値、混練性及び可塑性において実用上不満足な場合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フロー値、混練性及び可塑性において、実用上満足できる可塑性注入材の製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る可塑性注入材の製造方法は、５ ml ／２ｇ以上の膨潤力を有するベントナイトを含む可塑化材を水中に分散して可塑化材水性懸濁液を調製する工程と、
前記可塑化材水性懸濁液中に、４０００〜９０００ cm²／ｇのブレーン比表面積を有するセメントを主成分として含むアルカリ性材料を、固体粉末状のまま混合する工程とを含み、
前記可塑化材用ベントナイトが、１５ ml ／２ｇ以上の膨潤力を有するときは、このベントナイトの含有量を、得られる可塑性注入材の体積に対して７５〜１５０ kg ／ｍ ³ に制御し、また前記可塑化材用ベントナイトが、５ ml ／２ｇ以上、但し１５ ml ／２ｇ未満の膨潤力を有するときは、このベントナイトの含有量を、得られる可塑性注入材の体積に対して１５０〜２５０ kg ／ｍ ³ に制御し、
さらに前記固体粉末状アルカリ性材料の含有量を、得られる可塑性注入材の体積に対して、１５０〜４５０ kg ／ｍ ³ に制御する
ことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の可塑性注入材の製造方法は、
（１）５ ml ／２ｇ以上の膨潤力を有するベントナイトを含む可塑化材を水中に分散して可塑化材水性懸濁液を調製する工程。
（２）前記可塑化材水性懸濁液中に、４０００〜９０００ cm²／ｇのブレーン比表面積を有するセメントを主成分として含むアルカリ性材料を、固体粉末状のまま混合する工程
を含むものである。
【０００９】
工程（１）において、可塑化材として５ml／２ｇ以上の膨潤力を有するベントナイト、が用いられ、必要によりアタパルジャイト及びメタカオリンから選ばれた１種以上が併用されてもよい、この可塑化材を水中に分散して調製された懸濁液は、安定であってこれを容易に注入材注入場所又はその近傍までポンプ圧送をすることができる。上記可塑化材水性懸濁液に対して、必要によりそのポンプ圧送中に、又は、ポンプ圧送後、注入前に、セメントを主成分として含むアルカリ性材料を、固体粉末状のまゝ、混合する。
【００１０】
アルカリ性材料は、硬化剤として使用するものであって、４０００〜９０００ cm²／ｇのブレーン比表面積を有するものである。このブレーン比表面積が４０００ cm²／ｇの未満であると、得られる注入材の可塑性が不充分になる。また、それが９０００ cm²／ｇを超えると、材料を均一に混練することが困難となる。また、得られる注入材の充填性が不良となる。
【００１１】
可塑化材の注入材中の含有量は、可塑化材の種類、その膨潤力などに応じて適宜に設定されるが、一般には注入材の体積に対し、７５〜２５０kg／ｍ³ であることが好ましい。一般に可塑化材の含有量が７５kg／ｍ³ 未満であると可塑性が不十分になるという不都合を生ずることがある。またそれが２５０kg／ｍ³ をこえると、材料を均一に混練することが困難になるという不都合を生ずることがある。
【００１２】
使用される可塑化材用ベントナイトが１５ml／２ｇ以上の膨潤力を有する場合は、このベントナイトの含有量を注入材の体積に対して、７５〜１５０kg／ｍ³ に制御し、好ましくは７５〜１２０kg／ｍ³ に制御する。この場合ベントナイトの含有量が７５kg／ｍ³ 未満であると、可塑性が不十分になるという不都合を生じ、またそれが１５０kg／ｍ³ をこえると、材料を均一に混練することが困難になるという不都合を生ずる。
また、使用される可塑化材用ベントナイトが、５ml／２ｇ以上、但し、１５ml／２ｇ未満の膨潤力を有する場合、このベントナイトの含有量を、注入材の体積に対して、１５０〜２５０kg／ｍ³ に制御し、好ましくは１５０〜２３０kg／ｍ³ に制御する。この場合ベントナイトの含有量が１５０kg／ｍ³ 未満であると、可塑性が不十分になるという不都合を生じ、２５０kg／ｍ³ をこえると、材料を均一に混練することが困難になるという不都合を生ずる。
【００１３】
可塑化材水性懸濁液の調製には、適宜な分散混合機、例えばモルタルミキサー、ベントナイトなどの泥水作製プラントなどを用いることができる。得られた懸濁液のフロー値は１６０mm以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明方法において、可塑化材水性懸濁液に、セメントを主成分とするアルカリ性材料が、固体粉末状のまゝ混合され、可塑性注入材が調製される。このアルカリ性材料は４０００〜９０００ cm²／ｇのブレーン比表面積を有する。上記混入は、ポンプ圧送中の可塑化材水性懸濁液中に、アルカリ性材料固体粉末を例えば空気圧送して添加してもよく、或は混合槽又は混合機中において混合してもよい。
【００１５】
本発明方法に用いられるアルカリ性材料は、セメントを主成分として含むもので、セメントは、各種ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント及びセメント系固化材など、いずれの種類のものでも好適に用いられる。またセメントに混入できる材料としては、水酸化カルシウム含有石灰、石こう、及びセメント水和物、高炉スラグ、フライアッシュ、及びシリカフュームなどの１種以上を用いてもよい。
【００１６】
本発明方法において、固体粉末状アルカリ性材料の含有量は、得られる可塑性注入材の体積に対して１５０〜４５０kg／ｍ³ に制御され、好ましくは２００〜４００kg／ｍ³ に制御される。アルカリ性材料の含有量が１５０kg／ｍ³ 未満の場合、得られる硬化体の強度が不足するという不都合を生じ、またそれが４５０kg／ｍ³ を超えると、材料を均一に混練することが困難になるという不都合を生ずる。
【００１７】
本発明方法により製造された可塑性注入材は、その製造直後に可塑性を示す。この注入材のフロー値は、道路公団規格Ａ３１３−１９９２、「エアモルタル及びエアミルクの試験方法、シリンダー法による注入材のコンシステンシー試験」に供したとき、８０〜１２０mmの範囲内にあることが好ましい。本発明方法により製造された注入材は、その調製後可塑性状となり、限定注入が可能になる。
【００１８】
本発明の注入材には、リン酸、フミン酸、リグニンスルホン酸、およびポリカルボン酸系等の泥水用の分散剤が含まれていてもよい。
【００１９】
【実施例】
本発明を、下記実施例により更に説明する。
【００２０】
実施例１〜４及び比較例１及び２
実施例１〜４及び比較例１〜２の各々において、膨潤力１６ml／２ｇのベントナイト１００重量部と水８６４重量部とをハンドミキサを用いて１０分間均一に混合して、ベントナイト水性懸濁液を調製し、この混濁液に、表１に示すブレーン比表面積を有するポルトランドセメント３００重量部を固形粉末状のまゝ添加し、ハンドミキサーにより１分間撹拌混合して、可塑性注入材を製造した。得られた注入材のフロー値を日本道路公団規格Ａ３１３−１９９３エアモルタル及びエアミルクの試験方法、シリンダー法により測定した。また、注入材の可塑性（水中不分離度）及び注入材製造時のハンドミキサーによる混練性をテストし、下記基準により判定した。また、注入材の実用性は、フロー値、混練性及び可塑性のテスト結果から総合的に判定した。尚得られた可塑性注入材中のベントナイト（比重：２．５）の含有量はほぼ１００ kg ／ｍ ³ であり、ポルトランドセメント（比重：３．０５）の含有量はほぼ３００ kg ／ｍ ³ であった。
（判定方法）
<１>可塑性判定（水中不分離度試験）
全く懸濁なし ○
やや懸濁あり △
懸濁（材料分離） ×
<２>混練性
ハンドミキサーで混合
混合可能 ○
混合困難 △
混合不可 ×
<３>実用性判定
○ 実用性が高い。
△ 実用できるが欠点がある。
× 実用困難
テスト結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
実施例５〜１０及び比較例３
実施例５〜１０及び比較例３の各々において、表２に示されている膨潤力を有するベントナイトを水中に表２に記載の重量比で混合分散して、ベントナイト水性懸濁液を調製した。このベントナイト水性懸濁液に、表２に記載のブレーン比表面積を有するポルトラントセメント固形粉末を、表２に記載の含有量になる重量だけ混合して、注入材を製造した。
この注入材のフロー値を実施例１と同様に測定し、また、その２８日後の圧縮強度を測定した。その結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
比較例３において、可塑性が不良であって、実用し得ないものであった。
【００２５】
比較例４
実施例３と同様にして注入材を製造し、その性能をテストした。但し、アルカリ性材料として用いられたポルトランドセメント固形粉末（ブレーン比表面積８０００ cm²／ｇ）を予め水中に分散したものにベントナイト粉末を混合した。得られた注入材のフロー値は５８０mmであり、可塑性不良であって実用上不満足なものであった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明方法は、良好な流動性を有する可塑化材水性懸濁液にアルカリ性材料粉末を混合した直後に良好な可塑性を示す可塑性注入材の効率のよい製造方法を提供するものである。

Claims (1)

1. ５ ml ／２ｇ以上の膨潤力を有するベントナイトを含む可塑化材を水中に分散して可塑化材水性懸濁液を調製する工程と、
   前記可塑化材水性懸濁液中に、４０００〜９０００cm²／ｇのブレーン比表面積を有し、かつセメントを主成分として含むアルカリ性材料を、固体粉末状のまま混合する工程とを含み、
   前記可塑化材用ベントナイトが、１５ ml ／２ｇ以上の膨潤力を有するときは、このベントナイトの含有量を、得られる可塑性注入材の体積量に対して７５〜１５０ kg ／ｍ ³ に制御し、また前記可塑化材用ベントナイトが、５ ml ／２ｇ以上、但し、１５ ml ／２ｇ未満の膨潤力を有するときはこのベントナイトの含有量を、得られる可塑性注入材の体積に対して１５０〜２５０ kg ／ｍ ³ に制御し、
   さらに前記固体粉末状アルカリ性材料の含有量を、得られる可塑性注入材の体積に対して、１５０〜４５０ kg ／ｍ ³ に制御する
   ことを特徴とする可塑性注入材の製造方法。