JP6474059B2 - 地盤固化方法 - Google Patents
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Description
セメントミルクやセメントモルタルは、現地プラント又は別のプラントでバッチ練りしているため、練混ぜ作業、ポンプで吹付ける作業、及び作業後プラントやポンプの掃除が必要のため、かなりの労力がかった。
しかしながら、本発明のように、セメントや高炉スラグ粉末に、カルシウムアルミネート粉末を配合した固化材を、空気圧送し、固化材供給管の先端で、加水して連続スラリー化して法面に吹付けた例はない。
しかしながら、本発明のようにセメントや高炉スラグ粉末にカルシウムアルミネート粉末を配合した固化材を空気圧送し、固化材供給管の先端で、加水して連続スラリー化して抑草を目的に用いた例はない。
しかしながら、プラントでバッチ練りしているため、練混ぜ作業、ポンプで散布する作業、及び作業後プラントやポンプの掃除が必要のため、かなりの労力がかった。
さらには、地盤がうねっていたり、傾斜している場合には、スラリーの固化時間が長いため、地盤低部にスラリーが溜まってしまい、全体を一定の厚さで固化させることができないため、設計以上の固化材スラリーが必要になり、経済的でなかった。特に、冬期は低温になるため、さらに、スラリーの固化時間が長くなった。
また、固化材スラリーを急結・急硬性にする方法はあるが、現状設備がバッチ練りであるため数時間硬化しない材料しか練混ぜることができず、これに替わる方法も提案されていない。また、途中で急結剤を添加する方法も考えられるが、全体のシステムが煩雑となるため現実的ではない。
上記の方法は、カルシウムアルミネートを主成分としているが、高炉スラグを含有しない固化材で、放射性廃棄物を含む汚染水を固化させる方法である。
上記の工法は、カルシウムアルミネートとスラグの混合物を使用しているが、水ガラスや水溶性シリカ化合物を必須としており、カルシウムアルミネートの最適CaO/Al2O3モル比も示されていない点で本発明と異なる。
しかしながら、上記の注入材にはカルシウムアルミネートが使用されておらず、本発明のようにスラリーを使用して短時間で地盤の表面に吹付け、地盤を固化させる技術とは異なる。
しかしながら、特許文献10〜特許文献12は、カルシウムアルミネートを主成分とする急結剤を、必ずコンクリートに添加して、コンクリート吐出量10〜15m3/hrで、掘削した地山に吹付ける技術であり、地盤の表面に、カルシウムアルミネートを配合した固化材スラリーを吹付けて、地盤を固化させる本発明とは規模が異なる。
(1)セメント及び/又は高炉スラグ粉末100質量部と、CaO/Al2O3モル比1.7〜3.0の非晶質カルシウムアルミネート粉末10〜50質量部とを配合し、前記セメント及び/又は高炉スラグ粉末と前記非晶質カルシウムアルミネート粉末との合計100質量部に対して、凝結調整剤0〜1質量部を配合した固化材を、圧縮空気で空気圧送し、固化材供給管の先端で、固化材100質量部に対して、70〜300質量部の水を供給して、連続スラリー化し、20℃における固化時間が5〜40秒である固化材スラリーを調製し、調製した固化材スラリーを吐出管ホースより農地表面に吹付け、地盤を固化する地盤の固化方法である。
(2)前記凝結調整剤が、アルカリ金属炭酸塩、オキシカルボン酸又はその塩、リン酸塩、及びデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の凝結調整剤である前記(1)の地盤固化方法である。
(3)前記吐出管ホースより吹付ける前記固化材スラリーの吐出量が0.1〜4m3/hrである前記(1)又は(2)の地盤固化方法である。
(4)前記吐出管ホースの長さが1〜2mである前記(1)〜(3)のいずれか1つの地盤固化方法である。
(5)前記固化材を、大気圧換算で2〜7m3/minの圧縮空気で空気圧送し、固化材供給管の先端で、水又は水と空気を加えて、連続スラリー化し、固化材スラリーを調製する前記(1)〜(4)のいずれか1つの地盤固化方法である。
(6)前記(1)〜(5)のいずれか1つの地盤固化方法を用いて地盤の表面を固化させて雑草の繁殖を抑制する抑草工法である。
(7)前記(1)〜(5)のいずれか1つの地盤固化方法を用いて、放射性物質で汚染された地盤の表面に、前記固化材スラリーを吹付けて、地盤を固化させる除染工法である。
なお、本発明で使用する部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。
固化材をスラリー化するために使用する水4は、水ポンプ2で、水圧送管8から水供給管9を経由して、水又は水と空気として、固化材供給管7の先端で、固化材スラリー化装置1に導入し、固化材供給管Aの周囲から水又は水と空気を添加する方法で、連続して固化材をスラリー化することができる。
水を空気と共に圧送する時の水の圧送圧力は、安定してスラリー化する面から、空気の圧送圧より最大0.3MPa高くすることが好ましく、0.1〜0.3MPa高くすることがより好ましい。
吐出管ホース6の長さは、固化材スラリー化装置1を地面に置いて、作業員が取り回しできる長さであれば良く、安定して施工ができる面で、1〜2mが好ましい。
高炉スラグ粉末の粉末度は、固化材スラリーの固化時間や強度発現性の確保の面で、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)で3,500cm2/g以上が好ましく、4,000cm2/g以上がより好ましく、5,000cm2/g以上が最も好ましい。
固化材スラリーの瞬結性や強度発現性の面から、CaOとAl2O3とのモル比(CaO/Al2O3モル比)は、1.7〜3.0が好ましく、2.0〜2.5がより好ましい。
さらに、本発明では、非晶質カルシウムアルミネート粉末のCaOやAl2O3の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいは、CaOとAl2O3とを主成分とするものに、これらが少量固溶した化合物も使用できる。
炭酸アルカリとしては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウムなどが挙げられる。これらの中では、初期凝結促進の面で、炭酸ナトリウムが好ましい。
硬化促進剤の使用量は、固化時間を短縮させる面から、固化材100部に対して、1〜10部が好ましい。
セメント100部と非晶質カルシウムアルミネート粉末αを表1に示す量配合して、セメントと非晶質カルシウムアルミネート粉末の合計100部に対して、凝結調整剤aを0.1部配合した固化材100部に対して、水150部を加えて練混ぜて、固化材スラリーを調製した。調製した固化材スラリーの固化時間と圧縮強度を測定した。結果を表1に併記する。
セメントa:普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値3,200cm2/g、比重3.15
セメントb:高炉B種セメント、市販品、高炉スラグ45%含有、ブレーン値3,800cm2/g、比重3.04
非晶質カルシウムアルミネート粉末α:CaO/Al2O3モル比2.2、ブレーン比表面積5,000cm2/g、ガラス化率98%
凝結調整剤a:クエン酸、市販品
固化時間 :固化材スラリーを200ccの容器にいれ、固化材スラリーの流動性がなくなった時間
圧縮強度 :JIS R 5201に準じて測定した。材齢1日までは20℃気乾養生、以降は標準養生とした。
高炉スラグ粉末100部に対して、非晶質カルシウムアルミネート粉末αを表2に示す量配合して、高炉スラグ粉末と非晶質カルシウムアルミネート粉末の合計100部に対して、凝結調整剤a0.03部を配合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
高炉スラグ粉末:市販の高炉スラグ粉末、ブレーン比表面積6,000cm2/g
普通ポルトランドセント100部に対して、表3に示すCaO/Al2O3モル比の非晶質カルシウムアルミネート粉末を30部配合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
高炉スラグ粉末100部に対して、表4に示すCaO/Al2O3モル比の非晶質カルシウムアルミネート粉末を30部配合して、凝結調整剤a0.03部を配合した固化材100部に対して水150部を加えて練混ぜて、固化材スラリーの固化時間と圧縮強度を測定した。
なお、使用材料は実験例2、測定方法は実験例1と同様とした。結果を表4に併記する。
高炉スラグ粉末100部と非晶質カルシウムアルミネート粉末α30部を配合して、高炉スラグ粉末と非晶質カルシウムアルミネート粉末の合計100部に対して、表5に示す凝結調整剤を配合した固化材100部に対して、水150部を加えて練混ぜて、固化材スラリーを調製した。調製した固化材スラリーの5℃、20℃、及び30℃の固化時間と、20℃の圧縮強度を測定した。なお、使用材料は実験例2、測定方法は実験例1と同様とした。結果を表5に併記する。
凝結調整剤b:グルコン酸ソーダ、市販品
凝結調整剤c:第一リン酸ソーダ、市販品
凝結調整剤d:重炭酸ソーダ、市販品
凝結調整剤e:炭酸ソーダ、市販品
凝結調整剤f:デキストリン、市販品
固化材の添加機3として、デンカNATMクリートを使用し、それに、配管口径1Bの固化材供給管(ホース)を40m取付け、固化材スラリー化装置1まで0.4MPaの圧力と5m3/minの空気量で空気輸送した。固化材スラリー化装置1に、2m3/minの空気を輸送し、水ポンプ2で水4を、0.6MPaの圧力で圧入した。固化材スラリー化装置1の吐出管の内径/供給管の内径比(d/D)は0.7とし、固化材スラリー化装置1からの、配管口径1.25Bの吐出管ホース6の長さを1.5mとした。
地盤 :草刈りして地面より1cm程度雑草を残した。
圧送圧 :デンカNATMクリートの圧送圧ゲージで測定
土の付着量:地盤に吹付けして一日後に、硬化した固化材の10cm×10cmの面積をヘラで剥ぎ取った。その固化体に付着した土の質量を測定した。
固化材は、セメント又は高炉スラグ粉末100部に対して、非晶質カルシウムアルミネート粉末α30部を配合し、セメント又は高炉スラグ粉末と非晶質カルシウムアルミネート粉末の合計100部に対して、凝結調整剤aは、セメントの場合は0.1部、高炉スラグ粉末の場合は0.03部配合した。固化材をスラリー化する水は固化材100部に対して150部にして吹付けした。なお、使用材料は、実験例6と同様とした。
吹付けした地盤と、吹付けしていない地盤を三ヶ月後に、観察した。
固化材は、セメント又は高炉スラグ粉末100部に対して、非晶質カルシウムアルミネート粉末α30部、セメント又は高炉スラグ粉末と非晶質カルシウムアルミネート粉末αの合計100部に対して、凝結調整剤aは、セメントの場合は0.1部、高炉スラグ粉末の場合は0.03部配合した。固化材をスラリー化する水は固化材100部に対して表7に示す量変えて、バットに詰めた土の上と、型枠に吹付けた。
なお、使用材料は、土以外は実験例1と2、測定方法は、山中式土壌硬度計による強度測定以外は実験例6と同様とした。結果を表7に併記する。
土 :粘性土、含水比50%
模擬土 :バットに詰めた粘性土
土の強度 :341×480×82mmのステンレスバットに、土を約75mm詰め、その土の表面に固化材スラリーを吹付けし、7日間養生後、山中式土壌硬度計で土の強度を測定した。
凝結調整剤aを高炉スラグ粉末100部に対して0.03部配合して、固化材を空気圧送する圧縮空気量を表8に示す量に変えたこと以外は実験例6と同様に試験した。結果を表8に併記する。
粉じん量:吹付場所から風下5mの場所で、デジタル粉塵計P5Lで、1分間の粉じん量を測定した。
固化材は、セメント又は高炉スラグ粉末100部に対して、表9に示した量に変えて非晶質カルシウムアルミネート粉末αを配合し、セメント又は高炉スラグ粉末と非晶質カルシウムアルミネート粉末αの合計100部に対して、セメントの場合は0.1部の、高炉スラグ粉末の場合は0.03部の凝結調整剤aを配合した。固化材をスラリー化する水は固化材100部に対して150部にして吹付けた。なお、使用材料は、土以外は実験例1と2、測定方法は、ヨウ素の分析以外は実験例6と同様とした。結果を表9に併記する。
土 :粘性土、含水比50%
ヨウ化ナトリウム水溶液:水100部にヨウ化ナトリウム試薬1部溶解
模擬汚染土:バットに詰めた水田の土の表面にヨウ化ナトリウムを散布して室内で一日乾燥
ヨウ素量 :341×480×82mmのステンレスバット二枚に、水田の土を約75mm詰め、一枚には、ヨウ化ナトリウ水溶液を均一に散布して室内で一日乾燥し、その土の表面に固化材スラリーを吹付けし、7日間養生後、硬化した固化材をヘラで剥ぎ取った。その下の土を表面から10mm程度採取し、乾燥させた土中のヨウ素量をICPで分析した。
固化材は、高炉スラグ粉末100部に対して、非晶質カルシウムアルミネート粉末αを30部配合し、高炉スラグ粉末と非晶質カルシウムアルミネート粉末αの合計100部に対して、0.03部の凝結調整剤aを配合した。固化材をスラリー化する水は固化材100部に対して、150部にして、表10に示した量の吐出量で吹付け、圧送圧を測定したこと以外は実験例6と同様とした。なお、吐出量が3.0m3/hrと4.0m3/hrの場合は、40mの固化材供給管(ホース)の配管口径は1.25Bとした。結果を表10に併記する。
2 水ポンプ
3 固化材添加機
4 水
5 コンプレッサー
6 吐出管ホース
7 固化材供給管
8 水圧送管
9 水供給管
A 固化材供給管
B 吐出管
C 水供給管
Claims (7)
- セメント及び/又は高炉スラグ粉末100質量部と、CaO/Al2O3モル比1.7〜3.0の非晶質カルシウムアルミネート粉末10〜50質量部とを配合し、前記セメント及び/又は高炉スラグ粉末と前記非晶質カルシウムアルミネート粉末との合計100質量部に対して、凝結調整剤0〜1質量部を配合した固化材を、圧縮空気で空気圧送し、固化材供給管の先端で、固化材100質量部に対して、70〜300質量部の水を供給して、連続スラリー化し、20℃における固化時間が5〜40秒である固化材スラリーを調製し、調製した固化材スラリーを吐出管ホースより農地表面に吹付け、地盤を固化させることを特徴とする地盤固化方法。
- 前記凝結調整剤が、アルカリ金属炭酸塩、オキシカルボン酸又はその塩、リン酸塩、及びデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の凝結調整剤であることを特徴とする請求項1に記載の地盤固化方法。
- 前記吐出管ホースより吹付ける前記固化材スラリーの吐出量が0.1〜4m3/hrであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の地盤固化方法。
- 前記吐出管ホースの長さが1〜2mであること特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の地盤固化方法。
- 前記固化材を大気圧換算で2〜7m3/minの圧縮空気で空気圧送し、固化材供給管の先端で、水又は水と空気を加えて、連続スラリー化し、固化材スラリーを調製することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の地盤固化方法。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の地盤固化方法を用いて、地盤の表面を固化させて雑草の繁殖を抑制することを特徴とする抑草工法。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の地盤固化方法を用いて、放射性物質で汚染された地盤の表面に、前記固化材スラリーを吹付けて、地盤を固化させることを特徴とする除染工法。
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