JP2007077392A - 空洞充填材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 産業副生品であるフライアッシュやスラグや焼却灰や粘土、現場発生の土砂や珪砂等を主材とし、これにセメント又は石灰や石膏やスラグ等のカルシウム系硬化発現材と水を所定の比率で配合する。これにベントナイトを所定量加え、また少量の吸水性樹脂を添加したり、配合方法により、目的に応じた流動特性、固結特性、水中抵抗性を有する可塑状グラウトとする。これを空洞充填材または裏込め材に用いることで、地下水に影響されることなくトンネル等や地盤内の空隙を確実に充填することができる。
【選択図】なし
Description
2.ポンプでの圧送が可能であり、かつ限定注入が行える流動性としてテーブルフローが15〜22cmであること。
3.可塑状である充填材を水に浸漬しても水が濁ることなく、浸漬した充填材も水中にて固結すること。
4.長距離圧送においても流動性が失われることなく、可塑状を呈する時間が充分に長くとれること。
(1) フライアッシュ
火力発電所より排出される石炭灰:シリカ系非硬化性粉状体
密度1.9〜2.3g/cm3、粒度分布0.1mm以下が90%以上
(2) スラグ
スラグ8000ブレーン値:シリカ系非硬化性粉状体
(3) セメント
普通ポルトランドセメント:硬化発現材
(4) ベントナイト
膨潤度4.5g/g
(5) スーパークレイ(ベントナイト)
膨潤力24.0ml/2g
(6) 吸水性樹脂
ポリアクリル酸ソーダ塩系架橋体
本発明を明確にするために比較例を示す。比較例1は一般的なのCB(セメントベントナイト)配合における水の量を少なくし可塑状としたものである。また比較例2はセメント、ベントナイトにさらに吸水性樹脂を加えた、従来、充填材として使用されてきた配合である。また比較例3、4は本発明におけるベントナイトの増粘作用、および保水効果を明確にするために、フライアッシュとセメント、またスラグとセメントを水と混合することにより得られた可塑状グラウトである。
本発明の実施例である。シリカ系非硬化性粉状体としてフライアッシュとスラグを用いて、セメント、ベントナイト、水と練り混ぜる。フライアッシュ或はスラグ、セメント、水の懸濁液を作製し、この懸濁液にベントナイトを混合し直ちに可塑状とする。また吸水性樹脂を混合する際は、懸濁液に吸水性樹脂を添加しよく攪拌した後、ベントナイトを混合しゲル化させる。このようにして得られた配合例1〜12と上記の比較例1〜4の地盤注入材の調整条件および物性値を下記の表1に示す。
(1) 硬化発現材比
グラウトに含まれる粉体、つまりフライアッシュ或はスラグ、セメント、ベントナイト(スーパークレイ)の含有量に対するセメントの含有量:
セメント(硬化発現材)重量/{フライアッシュ或はスラグ(シリカ系非硬化性粉状体)重量+セメント(硬化発現材)重量+ベントナイト(スーパークレイ)重量}×100[%]
セメントは硬化発現材であり、かつシリカ系非硬化性粉状体の可塑材という事も出来る。シリカ系非硬化性粉状体はセメントと混合することによりポゾラン反応を起こし固結強度を得る。よって硬化発現材比を大きくすることにつれ、強度は得られるが固結が早くなり、作業に必要とされる充分な可塑状時間を得ることができない。その好ましい範囲は40%以内、さらに好ましくは2〜35%とする。
グラウトに含まれる粉体の含有量に対するベントナイトの含有量:
ベントナイト(スーパークレイ)重量/{フライアッシュ或はスラグ(シリカ系非硬化性粉状体)重量+セメント(硬化発現材)重量+ベントナイト(スーパークレイ)重量}×100[%]
ベントナイトまたスーパークレイは増粘材および保水材であり、可塑状の性状に寄与する。その好ましい範囲は40%以内、さらに好ましくは35%以内、さらに上記表1のように膨潤力に優れたスーパークレイを使用するときは5〜30%が好ましく、さらに吸水性樹脂を添加する場合は3〜25%で充分効果が得られる。
グラウトに含まれる粉体の含有量に対する吸水性樹脂の添加量:吸水性樹脂重量/{フライアッシュ或はスラグ(シリカ系非硬化性粉状体)重量+セメント(硬化発現材)重量+ベントナイト(スーパークレイ)重量}×100[%]
吸水性樹脂は高価であり配合時の作業性に影響するため、吸水性樹脂比は0.1〜3.0%が好ましい。
グラウト中の粉体に対する水の含有量:
水重量/{フライアッシュ或はスラグ(シリカ系非硬化性粉状体)重量+セメント(硬化発現材)重量+ベントナイト(スーパークレイ)重量}×100[%]
この値が小さいと可塑状になりやすいが、同時にフロー値が小さくなるため作業性を損なうことになる。よって、その範囲は50〜200%、さらに好ましくは50〜150%とする。
配合直後、可塑状となったグラウトをフロー試験(JIS R 5201テーブルフロー)に基づき、グラウトに15秒間に15回の落下運動を与え、その広がりを測定した。本発明における適切な流動性の範囲は14〜22cm、好ましくは15〜21cmとする。
450mlの水に50gのグラウトを浸漬し浸漬直後と60分後の水のpH測定を行い、次式で変化率をもとめた。
pH変化率={60分後のpH/浸漬直後のpH×100}−100 [%]
pH変化率は±15%以内、さらには±10%以内であることが好ましい。
可塑性保持時間とは静止しておけばゲル状を保持するが、力を加えると流動する状態を呈している時間を云う。アスファルト針入度試験方法JIS K 2530-1961に準じて総質量230g、先端角度15度、36mmの貫入コーンを用いて静的貫入抵抗を測定し、貫入抵抗値が0.01MN/m2を越えた時非可塑状ゲルとなって固結または硬化とみなし、ゲル化から固結に至るまでの時間を可塑状保持時間とした。
配合後、充分に混合したグラウトを直径5cm、高さ10cmのモールドにつめ、静止した状態でラップ養生し、28日経過後に一軸圧縮強度を測定した。
さらに配合方法によるグラウト性状の違いを検討し、この実施例を以下に示す。スーパークレイと水を混合し10%濃度のスーパークレイ膨潤液を作り、表1と同様にフライアッシュとセメント、水の懸濁液を作製し、この懸濁液に膨潤液を混合し直ちに可塑状とする。このようにして得られた配合例13〜20の地盤注入材の調整条件および物性値を表2に示す。
Claims (11)
- シリカ系非硬化性粉状体(F材)を主成分とし、さらにカルシウム系粉状硬化発現材(C材)、ベントナイト(B材)および水(W)を有効成分として含有する水中分離抵抗性に優れた空洞充填材。
- 請求項1において、シリカ系非硬化性粉状体(F材)がフライアッシュ、スラグ、焼却灰、粘土、土砂、および珪砂のいずれか一種又は複数種を有効成分とする請求項1に記載の空洞充填材。
- 請求項1において、カルシウム系粉状硬化発現材(C材)がセメント、石灰、石膏およびスラグの群から選択される一種または複数種である空洞充填材。ただし、スラグは非硬化性粉状体がスラグの場合に硬化発現材から除外する。
- 請求項1において、硬化発現材比が40重量パーセント以下、かつベントナイト比が40重量パーセント以下の空洞充填材。ただし、硬化発現材比=C/(F+C+B)×100(%)、ベントナイト比=B/(F+C+B)×100(パーセント)であり、F、C、Bはいずれも重量を示す。
- 請求項1において、水紛体比を50〜200重量パーセントの空洞充填材。ただし、水紛体比=W/(F+C+B)×100(パーセント)であって、F、C、B、Wはいずれも重量を示す。
- 請求項1において、膨潤力20(ml/2g)以上のベントナイトを用いる、ベントナイト比が5〜30重量パーセントである空洞充填材。
- 請求項1において、膨潤力20(ml/2g)以上のベントナイトを用い、さらに吸水性樹脂(A剤)を含む、ベントナイト比が3〜25重量パーセント未満、吸水性樹脂比が0.1〜3.0重量パーセントの空洞充填材。ただし、吸水性樹脂比=A/(F+C+B)×100(パーセント)であり、F、C、B、Aはいずれも重量を示す。
- 請求項1において、膨潤力20(ml/2g)以上のベントナイトを用い、かつベントナイトを充分に膨潤させたベントナイト膨潤液を使用する、ベントナイト比が1〜20重量パーセントである空洞充填材。
- 請求項1において、膨潤力20(ml/2g)以上のベントナイトを用い、かつベントナイトを充分に膨潤させたベントナイト膨潤液を使用し、さらに吸水性樹脂(A剤)を含む、ベントナイト比が0.5〜15重量パーセント、吸水性樹脂比が0.1〜3.0重量パーセントの空洞充填材。
- 請求項1において、さらに、ゲル化促進剤、ゲル化遅延剤、増粘剤、保水剤、解こう剤、又は気泡剤からなる流動性調整材のいずれか一種又は複数を添加材として含む空洞充填材。
- 請求項10において、添加材としてアルミニウム塩をアルミニウム比が0.1〜2.0重量パーセント(Al2O3換算で0.01から0.35重量パーセント)含むか、又は水ガラス又は水ガラスと酸の混合液をシリカ濃度(SiO2換算)が0.2〜7.0重量パーセント含む空洞充填材。ただし、アルミニウム比=アルミニウム塩/(F+C+B)×100(パーセント)であって、ここでアルミニウム塩は重量を表わす。
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