JP2002307422A - 水硬性混合物の製造方法 - Google Patents

水硬性混合物の製造方法

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JP2002307422A
JP2002307422A JP2001117018A JP2001117018A JP2002307422A JP 2002307422 A JP2002307422 A JP 2002307422A JP 2001117018 A JP2001117018 A JP 2001117018A JP 2001117018 A JP2001117018 A JP 2001117018A JP 2002307422 A JP2002307422 A JP 2002307422A
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water
hydraulic
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hydraulic mixture
slurry
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Hiroshi Kubo
博 久保
Yoshiaki Kamigaki
義明 上垣
Akira Niimura
亮 新村
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Obayashi Corp
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Obayashi Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘性を高めることに必要な量の膨潤性物質を
添加することで、経済的な水硬性混合物を得ること。 【解決手段】 水硬性混合物Aを製造する際には、ミキ
サ10内に、所定量の水Wと、所定量の水膨潤性物質B
とが投入され、これらが事前に混合・攪拌される。そし
て、水Wと水膨潤性物質Bとが所定時間攪拌されると、
次に、ミキサ10の混合・攪拌を停止して、所定時間静
置する。この静置させる時間は、水膨潤性物質Bを十分
に膨潤・分散させて、スラリーSとするために設けられ
る時間であって、水膨潤性物質Bの量などに対応して、
適宜設定される。所定時間静置して、水膨潤性物質Bを
十分に膨潤・分散させたスラリーSが作製されると、次
に、ミキサ10内に水硬性セメントCおよび硬化遅延剤
Zと細骨材sとを投入して、これらを混練することによ
り所定配合比率の水硬性混合物Aを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、水硬性混合物の
製造方法に関し、特に、シールドトンネルのテールボイ
ドの充填用グラウト材や、山岳トンネルの裏込め注入用
グラウト材に好適に用いられる水硬性混合物の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シールドトンネルのテールボイドの充填
用グラウト材や、山岳トンネルの裏込め注入用グラウト
材には、必要な個所にだけ充填することができる限定注
入を可能にするために、加圧や振動の印加により容易に
流動する可塑性を備えていることが望ましい。
【0003】そこで、従来は、水硬性セメントが含まれ
たグラウト材に、水膨潤性のベントナイトを添加して、
上述したような可塑性が得られる水硬性混合物を得てい
た。
【0004】水硬性セメントが含まれている水硬性混合
物にベントナイトを添加すると、水硬性セメントの水和
の際に生じたカルシウムイオンが、水に接触することで
膨潤・分散したベントナイト粒子の表面に吸着され、電
気化学的にゲル化することを利用して、水硬性混合物の
粘性を増加させる。
【0005】ところで、このような機能を有する水硬性
混合物は、従来、水および水硬性セメントとベントナイ
ト、または、水および水硬性セメントとベントナイトと
細骨材を一括投入して、混合・攪拌することで製造され
ていたが、このような水硬性混合物の製造方法には、以
下に説明する課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、ベントナイ
トと水硬性セメントなどを一括投入して水硬性混合物を
製造する方法では、ベントナイトが水と接触することに
より発揮される膨潤作用が、水硬性セメントの水和によ
って生じるカルシウムイオンにより阻害されるため、混
合物の粘性を高めるために、必要以上のベントナイトを
添加しなければならず、経済的な面での不利益が大きく
なっていた。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、粘
性を高めることに必要な量の膨潤性物質を添加すること
で、経済的な水硬性混合物が得られる水硬性混合物の製
造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、水と、水硬性セメントと、硬化遅延剤
と、ベントナイトなどの水膨潤性物質と、必要に応じて
添加される骨材とを含む水硬性混合物の製造方法におい
て、前記水膨潤性物質と前記水と事前に混合・攪拌し、
この後に、所定時間静置して、前記水膨潤性物質を十分
に膨潤・分散させたスラリーを作製するようにした。
【0009】このように構成した水硬性混合物の製造方
法によれば、水膨潤性物質と水とを事前に混合・攪拌
し、この後に、所定時間静置して、水膨潤性物質を十分
に膨潤・分散させたスラリーを作製するので、水膨潤性
物質を膨潤させる際には、水硬性セメントの水和により
発生するカルシウムイオンが存在していない。
【0010】このため、カルシウムイオンが水膨潤性物
質の膨潤作用に影響を及ぼすことがなくなる。
【0011】また、水膨潤性物質は、水膨潤性物質と水
とを事前に混合・攪拌し、所定時間静置して十分に膨潤
・分散させるので、水膨潤性物質は、粘性を高めるのに
必要な量だけ添加すればよく、従来の製造方法よりも水
膨潤性物質の添加量の低減を図ることができる。
【0012】さらに、水膨潤性物質の添加量が低減する
と、水硬性混合物の比重が小さくなり、例えば、トンネ
ル覆工の裏込め用グラウトとして用いた場合には、覆工
部の荷重を軽減することができ、山岳トンネルの裏込め
注入用グラウト材として好適に用いることができる。
【0013】本発明の製造方法では、前記スラリーに前
記水硬性セメントと前記硬化遅延剤、または、前記水硬
性セメントと前記硬化遅延剤および前記骨材とを混練す
ることができる。
【0014】また、本発明の製造方法では、前記水硬性
セメントと前記骨材とを予め混練してモルタルを作製す
ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1
は、本発明にかかる水硬性混合物の製造方法の一実施例
を、工程順に示している。
【0016】同図に示した製造方法では、水硬性混合物
Aの構成材料には、水Wと、ベントナイトなどの水膨潤
性物質Bと、水硬性セメントCと、細骨材sと、硬化遅
延剤Zとが用いられる。
【0017】水硬性混合物Aを製造する際には、まず、
図1(A)に示すように、ミキサ10内に、所定量の水
Wと、所定量の水膨潤性物質Bとが投入され、これらが
事前に混合・攪拌される。
【0018】そして、水Wと水膨潤性物質Bとが所定時
間攪拌されると、次に、図1(B)に示すように、ミキ
サ10の混合・攪拌を停止して、所定時間静置する。こ
の静置させる時間は、水膨潤性物質Bを十分に膨潤・分
散させて、スラリーSとするために設けられる時間であ
って、水膨潤性物質Bの量などに対応して、適宜設定さ
れる。
【0019】所定時間静置して、水膨潤性物質Bを十分
に膨潤・分散させたスラリーSが作製されると、次に、
図1(C)に示すように、ミキサ10内に水硬性セメン
トCと、硬化遅延剤Zおよび細骨材sを投入して、これ
らを混練することにより所定配合比率の水硬性混合物A
を製造する。
【0020】このように構成した水硬性混合物Aの製造
方法によれば、水膨潤性物質Bと水Wとを事前に混合・
攪拌し、この後に、所定時間静置して、水膨潤性物質B
を十分に膨潤・分散させたスラリーSを作製するので、
水膨潤性物質Bを膨潤させる際には、水硬性セメントC
の水和により発生するカルシウムイオンが存在していな
い。
【0021】このため、カルシウムイオンが水膨潤性物
質Bの膨潤作用に影響を及ぼすことがなくなる。
【0022】また、水膨潤性物質Bは、水膨潤性物質B
と水Wと事前に混合・攪拌し、所定時間静置して十分に
膨潤・分散させるので、粘性を高めるのに必要な量だけ
添加すればよく、従来の製造方法よりも水膨潤性物質B
の添加量の低減を図ることができる。
【0023】さらに、水膨潤性物質Bの添加量が低減す
ると、水硬性混合物Aの比重が小さくなり、例えば、ト
ンネル覆工の裏込め用グラウトとして用いた場合には、
覆工部の荷重を軽減することができ、山岳トンネルの裏
込め注入用グラウト材として好適に用いることができ
る。
【0024】なお、図1に示した実施例では、水硬性混
合物Aに細骨材sおよび硬化遅延剤Zを添加する場合を
例示したが、本発明の実施は、これに限定されることは
なく、細骨材sないしは硬化遅延剤Zの添加は、必要に
応じて行えばよい。
【0025】また、図1に示した実施例では、スラリー
Sに水硬性セメントCや硬化遅延剤Zおよび細骨材sを
個別に添加する場合を例示したが、本発明の実施は、こ
れに限定されることはなく、例えば、水硬性セメントC
と細骨材sとを水で混練してモルタルを作製し、これを
スラリーSに添加することもできる。
【0026】この場合、硬化遅延剤Zは、予めモルタル
に添加してもよい。さらに、水膨潤性物質Bと水Wと事
前に混合・攪拌して、十分に膨潤・分散させたスラリー
Sは、モルタルに添加して混練することも可能である。
【0027】以下に示す表1は、本発明の製造方法の作
用効果を確認するために行った室内試験の結果を示して
いる。この室内試験では、水膨潤性物質Bとしてベント
ナイトを用い、水硬性セメントCには、高炉セメントB
種を用いた。
【0028】本発明法では、水膨潤性物質Bと水Wと事
前に混合・攪拌し、水膨潤性物質Bを十分に膨潤・分散
させるための静置時間は、5分に設定した。水中落下に
よる水の濁りは、1リットルのメスシリンダに水を入
れ、上部から従来法(全材料一括投入方式)および本発
明法で得られた水硬性混合物を静かに投下して、下方に
落下させた際の、水の濁り具合を目視観察した結果であ
る。
【0029】
【表1】 なお、表1中に示したσおよびσ28は、水硬性混合
物が硬化した際の、材齢7日と28日の一軸圧縮強度
(N/mm)の測定結果である。
【0030】表1に示した結果から、本発明法で製造さ
れる水硬性混合物Aは、ベントナイトの添加量が、従来
法よりも大幅に少なく、ほぼ半分程度であるにもかかわ
らず、スランプフロー値が従来法よりも大きく、得られ
た水硬性混合物Aの粘性が向上していることが判る。
【0031】また、本発明法および従来法のいずれも水
中落下に対する濁りが発生しておらず、混合物の構成材
料の分離に関しては、ほぼ同じ性能が得られていること
が判る。
【0032】さらに、以下に示した表2には、本発明の
製造方法で作製した水硬性混合物Aの複数の配合比率例
と、水膨潤性物質Bをスラリーにしないで添加し、か
つ、硬化遅延剤Zを添加しない場合の水硬性混合物の配
合例とが示されている。なお、以下の配合比率では、硬
化遅延剤Zには、液状のソイルセメント用超遅延剤(ジ
オリター10、日本製紙製、商品名)を用いた。
【0033】
【表2】 各水硬性混合物のフロー値の経時変化を測定し、その測
定結果を表2に示している。表2に示したフロー値の測
定結果をみると、硬化遅延剤Zを添加すると、フロー値
が、かなりの時間、例えば、添加混合直後から2〜8時
間程度、硬化遅延材Zを添加しない場合と同程度に維持
されることがわかる。
【0034】このことから、硬化遅延剤Zを添加する
と、水硬性混合物の流動性を長時間維持することがで
き、このようにして水硬性混合物Aの凝結時間の調整が
可能になると、シールドトンネルのテールボイドの充填
用グラウト材や、山岳トンネルの裏込め注入用グラウト
材に適用した場合に、施工性を改善することができる。
【0035】また、硬化遅延剤Zの添加量を増加させる
と、その減水効果と遅延効果により、表2に示したよう
に、流動性保持時間が増大する。従って、長時間の運
搬、グラウトの練り置き、施工時の注入中断による
不具合の減少が可能になり、例えば、水硬性セメントC
と細骨材sとを水で混練してモルタルを作製し、これを
スラリーSに添加する場合には、モルタルを生コン工場
で製造したものを使用すると、グラウト製造の効率が高
くなり、トンネル工事において、坑内設備および坑外材
料ストックヤード面積が減少することにより、品質・施
工性・経済性が向上する。さらに、生コン工場の営業時
間内に製造したモルタルの夜間工事への使用や、長距離
トンネル中心部までの長距離運搬など、特殊な施工条件
に対応することが可能になる。
【0036】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかる水硬性混合物の製造方法によれば、粘性を高める
ことに必要な量の膨潤性物質を添加することで、経済的
な水硬性混合物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる水硬性混合物の製造方法の一実
施例を示す製造工程の説明図である。
【符号の説明】
A 水硬性混合物 B 水膨潤性物質 C 水硬性セメント S スラリー s 細骨材 W 水 Z 硬化遅延剤 10 ミキサ
フロントページの続き (72)発明者 新村 亮 東京都港区港南2丁目15番2号 株式会社 大林組本社内 Fターム(参考) 2D055 BA05 JA00 KA11 KB14 4G012 PA04 PA06 PE01 4G056 AA07 CB25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水と、水硬性セメントと、ベントナイト
    などの水膨潤性物質と、必要に応じて添加される骨材ま
    たは硬化遅延剤とを含む水硬性混合物の製造方法におい
    て、 前記水膨潤性物質と前記水と事前に混合・攪拌し、この
    後に、所定時間静置して、前記水膨潤性物質を十分に膨
    潤・分散させたスラリーを作製することを特徴とする水
    硬性混合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記スラリーに前記水硬性セメントと前
    記硬化遅延剤、または、前記水硬性セメントと前記硬化
    遅延剤および前記骨材とを混練することを特徴とする請
    求項1記載の水硬性混合物の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記水硬性セメントと前記骨材とを予め
    混練してモルタルを作製することを特徴とする請求項1
    記載の水硬性混合物の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の水硬性混合物は、山岳ト
    ンネルの裏込め注入用グラウト材として用いることを特
    徴とする水硬性混合物の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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