JP3366617B2

JP3366617B2 - 可塑性注入材

Info

Publication number: JP3366617B2
Application number: JP2000115510A
Authority: JP
Inventors: 安志面高; 明大川上; 司内沢
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP2001302324A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可塑性注入材に係
り、特に潜在性水硬性材料を使用した可塑性注入材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】本出願の発明者等は、土木構造物の空洞
充填、軽量盛土、及び埋立等に使用する注入材として、
セメントミルク（硬化助材）と、ベントナイトミルク
（可塑化材）とを混合攪拌して得られる可塑性注入材を
提案している（特開平１１−３１０７７９号参照）。

【０００３】また、他の提案として、流動性モルタル
に、モンモリロナイト粘土鉱物を混入した流動性の膨潤
液を加えることにより非流動性の可塑状のグラウト材を
得ることが提案されている（特開平１１−１２４５７４
号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決使用とする課題】ところで、上述した従来
の可塑性注入材にあっては、硬化助材としてセメントミ
ルクや流動性モルタルを使用しているため、セメントミ
ルク自体が時間経過により硬化したり、その流動性が低
下することとなる。

【０００５】このため、夏季等環境温度が高くセメント
ミルク等の硬化時間が短くなる場合や、施工時間が長時
間になる場合には、セメントミルクに遅延剤等の混和剤
を添加して硬化時間が適正なものになるようにする必要
がある。

【０００６】しかし、環境温度やセメントミルクの配合
の割合により、必要となる遅延剤の配合量をその都度変
更する必要があり、取扱いが煩雑にである。また、日々
の施工終了時や製造プラントのトラブルなどにより、数
時間から数日間注入が中断する場合など、遅延剤の効果
が期待できない場合があり、毎回ホース内を洗浄してセ
メントミルクを取り出す必要がある。その上、洗浄した
廃水の処理も必要となり手間がかかってしまう。

【０００７】そこで、本発明は、遅延剤等を添加するこ
とがなくとも使用する液材が時間を経て硬化したり、流
動性の低下が発生することがない可塑性注入材を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は鋭意検討を行
い、水酸化カルシウムなどを含む刺激剤（石灰、石膏、
セメント水和物等）などの硬化助材を混合したアルカリ
性の液材（刺激液：Ａ液）と、潜在水硬性物質（高炉ス
ラグ、ポゾラン反応物質等）と可塑化材（ベントナイト
等）とを混入した液材（硬化液：Ｂ液）を使用し、Ａ液
とＢ液とを攪拌混合して形成される可塑性注入材を使用
することにより上記課題を解決できることを見いだし
た。

【０００９】即ち、請求項１に記載の発明は、潜在水硬
性材料に接触してこれを硬化させる自硬性を有さない硬
化助材及び水を含む混合液（刺激液：Ａ液）と、前記潜
在水硬性材料、可塑化材及び水からなる混合液（硬化
液：Ｂ液）とを攪拌混合して形成される可塑性注入材で
ある。

【００１０】ここで、潜在水硬性材料は、水和反応によ
り水和物を形成して硬化しうる鉱物成分を含有している
が通常の条件下で水と接触しても水和反応を開始するこ
とがなく、この反応系に硬化助材を存在させると水和反
応を開始して硬化する材料をいう。また、硬化助材は、
前記潜在水硬化性材料と水の存在下に接触すると、潜在
水硬化助材料が水和反応を開始して硬化する材料をい
う。

【００１１】前記潜在水硬性材料としては、高炉スラグ
などのスラグ粉末、及びポゾラン粉末から選ばれた１種
以上からなるものを用いることができる。ポゾラン粉末
は、天然ポゾランとして、火山灰、ケイ酸白土、珪藻
土、ベントナイト、カオリン等の粘土類、並びに人工ポ
ゾランとして、か焼カオリンなどのか熱粘土類、フライ
アッシュ（石灰灰）、シリカフューム等から選ぶことが
できる。ポゾラン粉末とはそれ自体は水硬性を有しない
が水の存在下において水酸化カルシウムと常温で除々に
反応して水不溶性の化合物を形成して硬化する微粉末状
シリカ質材料である。

【００１２】また、硬化助材としては、セメント水和
物、石灰、苦土石灰、二水石膏、アルカリ金属の水酸化
物、アルカリ金属のアルカリ性塩、リン酸、リン酸塩か
ら選ばれた１種以上からなるものを使用することができ
る。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記潜在水硬性
材料が高炉スラグであることを特徴とする可塑性注入材
である。

【００１４】請求項３に記載の発明は、前記高炉スラグ
の配合量が、可塑性注入材１ｍ³ に対し、１２０〜３０
０ｋｇであることを特徴とする可塑性注入材である。

【００１５】１２０ｋｇ以下であると硬化後の注入材が
必要な強度を発生しないし、３００ｋｇ以上であると混
練が難しくなる。

【００１６】請求項４に記載の発明は、前記硬化助材
が、セメント水和物、消石灰、生石灰または二水石膏で
あることを特徴とする可塑性注入材である。

【００１７】請求項５に記載の発明は、前記可塑化材
が、ベントナイトであることを特徴とする可塑性注入材
である。

【００１８】〔作用〕前記潜在水硬性材料が、例えば、
高炉スラグ粉末からなる場合、これ自身は、水と接触し
ても水和して硬化することがないが、これを刺激剤など
の硬化助材、例えばセメント水和物などのアルカリ性を
発現する材料と接触させると、高炉スラグ粉末は、この
刺激剤によって刺激され、水和反応が開始することによ
り高炉スラグの組成成分から珪酸石灰水和物、アルミン
酸石灰水和物などを生成することにより水和硬化する。

【００１９】また、潜在水硬性材料が、ポゾラン粉末か
らなるものであるとき、これら自身は珪酸成分及び／又
はアルミン酸成分を主成分とするものであって、水と接
触しても水和硬化することはないが、これに硬化助材、
例えば酸化カルシウム或は、リン酸又はリン酸塩を接触
させると、この硬化助材が潜在水硬性材料の前記成分と
反応して、例えば、酸化カルシウムが珪酸成分と反応し
で珪酸カルシウム水和物を生成することにより、又、リ
ン酸がアルミン酸成分と反応してリン酸アルミニウム水
和物を生成することなどにより、これを水和硬化させる
ことができる。

【００２０】さらに、可塑化材がベントナイトであると
きには、Ａ液中のベントナイトは、Ｂ液中の陽イオンの
作用により凝集され、注入材に可塑性が発生する。

【００２１】そのため、係る可塑性注入材によれば、Ａ
液、Ｂ液を混練する前の状態では、Ａ液自体及びＢ液自
体の流動性の低下や、硬化がないため、日々の施工終了
時や施工中断時にミキサー、ホースなどの洗浄が必要な
くなり施工の省力化となり、また、洗浄水の排水処理も
不要となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本発明では潜在水硬性物質として高炉スラグを使用
し、また、可塑材としてベントナイトを使用する。ま
た、刺激材として消石灰、生石灰、二水石膏、及びセメ
ント水和物（商品名ＮＢＡ）を使用する。

【００２３】本例によれば、２液を混合すると、高炉ス
ラグ粉末は、この刺激剤によって刺激され、水和反応が
開始することにより高炉スラグの組成成分から珪酸石灰
水和物、アルミン酸石灰水和物などを生成することによ
り水和硬化し所定の強度を発生する。

【００２４】また、Ｂ液中のベントナイトは膨潤し、マ
イナスイオンに帯電している。これにＡ液を混合すると
Ａ液に含まれる水酸化カルシウムなどにより、ベントナ
イト粒子表面のマイナス荷電をカルシウムプラスイオン
が中和することにより、ベントナイト粒子の分子間引力
による急激な凝集反応が発生し、瞬時に可塑性を生じ
る。

【００２５】本発明におけるＡ液Ｂ液の配合、各液の混
合割合は、使用目的に応じて適宜決定されるものであ
る。

【００２６】

【実施例】以下本発明に係る発明を下記実施例によりさ
らに説明する。以下の実施例において、注入材の配合、
及び試験項目は以下の実施例に示す通りである。

【００２７】なお、調製された可塑性注入材のフロー値
は、日本道路公団規格試験法であるシリンダー法で８０
（自立）〜１５０ｍｍが好ましく、８０〜１２０ｍｍが
より好ましい。８０〜１２０ｍｍでは可塑性注入材とし
て最適であるうえ、水中打設又は流水のある場所でも材
料分離が極めて少なく利用可能である。また、１２０〜
１５０ｍｍでは流水等の影響を受けない場合、十分に
可塑性注入材として使用可能であるが、水中打設に使用
の場合、濁りや材料に亀裂が生じる可能性がある。１５
０ｍｍ以上のものは限定注入等には適さない。

【００２８】また可塑性注入材の硬化体の強度は、地盤
工学会基準「一軸圧縮試験（ＪＩＳＡ１２１６）」によ
り測定した。

【００２９】この基準の無いようは以下の通りである。・供試体寸法φ５×１０ｃｍ・各材齢３本使用養生条件・気中養生：材齢１日後脱型、ラップに包み２０℃恒温
室養生・水中養生：材齢１日後脱型、容器に供試体体積の１０
倍の水を入れ、強度試験日まで２０℃水中養生

【００３０】（実施例１）本例は、刺激材の種類を変
え、それぞれの刺激材を使用した場合の注入材の物性を
測定した。

【００３１】Ａ液の刺激材（Ａ材）として消石灰、
生石灰、二水石膏、ＮＢＡ（商標：セメント水和
物）の４種を使用した。

【００３２】Ｂ液の潜在水硬化性材料として、高炉スラ
グ（ＪＩＳＲ５２１１「高炉セメント」に規定される
もの）を、可塑材としてベントナイト（膨潤度１６のも
の：２００メッシュふるい全通の粒径のもの）を使用し
た

【００３３】そして、Ａ液、Ｂ液は材料分離がなく、ポ
ンプ圧送性のよいフロー値１６０〜３００ｍｍとなる配
合とした。

【００３４】その配合を表１に示し、各供試体につい
て、Ａ液、Ｂ液単独のフロー値、両液混合直後のフロー
値（可塑性）、及び両液混練後の注入材の一軸圧縮強さ
を表２に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】表１および表２から、各供試体、、
及びは、所定のフロー値、及び圧縮強度を備えること
が確認できた。

【００３８】（実施例２）本例は、Ｂ液への可塑材とし
てのベントナイト添加量を変化させた場合についての可
塑性状を測定した。なおＡ液、及びＢ液のスラグ量は上
記表１の配合と同じである。その結果を表３に示す。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３より、ベントナイトの添加量は８０〜
１２０ｋｇ／ｍ³ 程度が好ましく、１００〜１２０ｋｇ
／ｍ³ が最適であることが確認できた。即ち、添加量が
８０ｋｇ／ｍ³ より少ないと、注入材の可塑化が不良と
なり、また１２０ｋｇ／ｍ³を越えると混練が難しくな
る。

【００４１】（実施例３）本例は、Ｂ液への潜在水硬化
助材としての高炉スラグの添加量を変化させた場合につ
いて養生２８日の供試体の一軸圧縮強度（Ｎ／ｍｍ² ）
を測定した。なおＡ液、及びＢ液のベントナイト量は上
記表１の配合と同じである。その結果を表４に示す。

【００４２】

【表４】

【００４３】表４より、高炉スラグの添加量は１２０〜
３００ｋｇ／ｍ³ 程度が好ましいことが確認できた。即
ち、添加量が１２０ｋｇ／ｍ³ より少ないと、強度が発
現しなくなり、また３００ｋｇ／ｍ³ を越えると混練が
難しくなる。

【００４４】（実施例４）本例は、Ａ液の流動性変化
（フロー値ｍｍ）を経時的に測定したものである。比較
例として、Ａ液にセメントミルクＷ／Ｃ＝50％を使用し
たものと、これに遅延剤（ポリゾスNO.８９）を２％添
加したものに付いて同様に測定した。尚表中「Ａ液＋Ｂ
液」については、Ａ液を１日経過後にＢ液と混合して測
定している。その結果を表５に示す。

【００４５】

【表５】

【００４６】表５より、供試体、、は混合直後か
ら一日経過後にいたるまでほとんど流動性に変化はない
ことが確認できた。また供試体は生石灰が吸水し、若
干、流動性は低下することが確認できた。また、各供試
体、〜ともＢ液混合直後に於ける、可塑性は良好で
あることが確認できた。

【００４７】一方比較例では試験途中でＡ液（セメント
ミルク）が固化したため、フロー測定不能となった。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、潜
在水硬性材料に接触してこれを硬化させる自硬性を有さ
ない硬化助材及び水を含む混合液（Ａ液）と、潜在水硬
性材料可塑化材及び水からなる混合液（Ｂ液）と、を攪
拌混合して形成されるものとしたため、Ａ液、Ｂ液を混
練する前の状態では、Ａ液自体及びＢ液自体の流動性の
低下や、硬化がないため、日々の施工終了時や施工中断
時にミキサー、ホースなどの洗浄が必要なくなり施工の
省力化となり、また、洗浄水の排水処理も不要となると
いう効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 17/10 Ｃ０９Ｋ 17/10 ＰＥ０２Ｄ 3/12 １０１Ｅ０２Ｄ 3/12 １０１ //(Ｃ０４Ｂ 28/08 Ｃ０４Ｂ 22:06 Ｚ 22:06 22:14 Ｂ 22:14 14:10 Ｚ 14:10） 103:30 103:30 111:72 111:72 Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者内沢司千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社セメントコンクリート研究所関東技術センター内 (56)参考文献特開平10−87362（ＪＰ，Ａ) 特開平11−171631（ＪＰ，Ａ) 特開平11−116316（ＪＰ，Ａ) 特開平８−73254（ＪＰ，Ａ) 特開平11−124574（ＪＰ，Ａ) 特開平７−259073（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−141657（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 2/00 - 32/02 C04B 40/00 - 40/06 B28C 7/00 - 7/16 C09K 17/00 - 17/52

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜在水硬性材料に接触してこれを硬化さ
せる自硬性を有さない硬化助材及び水を含む混合液と、前記潜在水硬性材料、可塑化材及び水からなる混合液
と、を攪拌混合して形成される可塑性注入材。
【請求項２】前記潜在水硬性材料が高炉スラグである
ことを特徴とする請求項１に記載の可塑性注入材。
【請求項３】前記高炉スラグの配合量が、可塑性注入
材１ｍ³ に対し、１２０〜３００ｋｇであることを特徴
とする請求項２に記載の可塑性注入材。
【請求項４】前記硬化助材が、セメント水和物、消石
灰、生石灰または二水石膏であることを特徴とする請求
項１、請求項２または請求項３に記載の可塑性注入材。
【請求項５】前記可塑化材が、ベントナイトであるこ
とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４に記載の可塑性注入材。