JPH1161126A - 地盤注入材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 懸濁型でかつ緩結型の地盤注入材において、
水硬性を有する粉体材料のスラリーの練り置き時間が、
ゲルタイム等の性能に影響を及ぼしにくい地盤注入材の
提供。 【解決手段】 水硬性を有する粉末材料を主成分とする
スラリーからなるＡ液と、シリカゾルおよび／または水
ガラスを主成分とするＢ液とからなる懸濁型の地盤注入
材であって、前記Ａ液に前記粉末材料の水和を抑制する
水和抑制剤を配合したことを特徴とする地盤注入材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、懸濁型の地盤注入
材に関するものであり、さらに詳しくは懸濁型でかつ緩
結型の地盤注入材において、水硬性を有する粉体材料の
スラリーの練り置き時間が、ゲルタイム等の性能に影響
を及ぼしにくい地盤注入材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤注入材は、ダムの基礎、大型地下構
造物等の岩盤の強化・止水ならびに砂地盤の液状化対策
等を目的とした恒久的な地盤改良方法として注目を浴び
ている。懸濁型の地盤注入材は、懸濁性の反応材、例え
ばセメント粉末を使用するものであり、そのためにゲル
タイムが非常に短い瞬結型のものが多いのが現状であ
る。このような地盤注入材は、一般的に水硬性を有する
粉末材料を主成分とするスラリーからなるＡ液を調製
し、これとは別にシリカゾルや水ガラスを主成分とする
Ｂ液を調製し、使用直前に両者を混合して調製されてい
る。また、Ａ液およびＢ液を別々に調製せずにその場で
両液の混合物を調製する方法も知られている。

【０００３】ゲルタイムが長い緩結型の地盤注入材を調
製する場合、Ａ液およびＢ液を混合するまでの、Ａ液が
スラリーとして置かれる時間（練り置き時間）がその緩
結性に大きな影響を及ぼすことが知られている。すなわ
ち、練り置き時間が増加すると、Ａ液のスラリー中の水
和反応が進行したり、スラリーのpＨが高まることなど
により、Ｂ液と混合した際の地盤注入材のゲル化が促進
される。このゲル化の促進は、地盤注入材のゲルタイム
を縮めるだけではなく、地盤注入材の浸透性を低下させ
たりするなど、望まれない結果を招くことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、懸濁型でかつ緩結型の地盤注入材において、水硬
性を有する粉体材料のスラリーの練り置き時間が、ゲル
タイム等の性能に影響を及ぼしにくい地盤注入材を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、上記のような従来の課題を解決することができ
た。すなわち本発明は、水硬性を有する粉末材料を主成
分とするスラリーからなるＡ液と、シリカゾルおよび／
または水ガラスを主成分とするＢ液とからなる懸濁型の
地盤注入材であって、前記Ａ液に前記粉末材料の水和を
抑制する水和抑制剤を配合したことを特徴とする地盤注
入材を提供するものである。

【０００６】また本発明は、水和抑制剤が、フッ化物、
リン酸塩、ホウ酸塩、オキシカルボン酸塩、ジカルボン
酸類、ケトカルボン酸類、糖アルコール類および糖類か
らなる群から選択された少なくとも１種である前記の地
盤注入材を提供するものである。

【０００７】さらに本発明は、水和抑制剤が、粉末材料
に対して０．０５〜１０重量％の割合で配合される前記
の地盤注入材を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（Ｂ液）本発明で使用するＢ液は、シリカゾルおよび／
または水ガラスを主成分とするものである。シリカゾル
は、粒子の大きさが例えば１〜１００ｍμ（０．１
μ）、好ましくは５〜５０ｍμであって、沈降せずに溶
媒に安定的に分散した超微粒子のコロイドであり、その
溶質の主成分がシリカである。シリカゾルは、シリカ粒
子の安定性および地盤注入材としての各種性能（浸透性
等）の点から、シリカゾルの主な特性として、ナトリウ
ム、アンモニウム、塩素等の安定化イオンを持ち、また
は表面にアルミニウムイオンのような電価の異なる異種
金属を配位して固体酸を形成させて、表面のシラノール
基の解離を広いｐＨ範囲で持たせることにより安定性を
付与したものがよい。水ガラスは市販されているものを
そのまま使用することができる。シリカゾルを使用する
場合は、市販されているものをそのまま使用することが
できるが、ＳｉＯ₂濃度１０〜６０重量％、平均粒子径
３〜５０ｍμ、粘度は５０ｃｐｓ（２５℃）以下のもの
がよい。

【０００９】（Ａ液）本発明で使用するＡ液は、水硬性
を有する粉末材料を主成分とするスラリーからなる。粉
末材料は、とくに制限されないが、セメントクリンカー
および／またはセメント微粉末、高炉スラグ微粉末およ
び石膏微粉末を含む粉末材料を使用すれば、浸透性が向
上し好ましい。これらの各種成分のさらに好適な態様に
ついて、以下、さらに説明する。

【００１０】セメントクリンカーおよび／またはセメン
ト微粉末（以下、セメント微粉末という）としては、例
えば普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩等があげら
れ、中でも好ましくは浸透性と強度発現の両者を満足す
るものとして普通あるいは早強が好ましい。なお、この
セメント微粉末は、混合セメント由来のものは、各成分
の粒度を制御できないという理由から除くものとする。

【００１１】セメント微粉末の粒径は、最大粒径が１
０．５μｍ以下であり、且つ２．２μｍ通過分がセメン
ト微粉末全体に対して５０容量％以下、好ましくは４０
容量％以下がよい。

【００１２】高炉スラグは、急冷した高炉水さいスラグ
が好適である。高炉スラグ微粉末の粒径は、最大粒径が
１０．５μｍ以下がよく、且つ２．２μｍ通過分が高炉
スラグ微粉末全体に対して５０容量％以下、好ましくは
４０容量％以下がよい。

【００１３】石膏微粉末は、二水石膏、無水石膏が好適
である。石膏微粉末の粒径は、最大粒径１０．５μｍ以
下がよい。

【００１４】なお、原料のセメントクリンカーおよび／
またはセメントと石膏とを混合して粉砕する場合は、混
合物が最大粒径１０．５μｍ以下、且つ２．２μｍ通過
分５０容量％以下を満足するのが望ましい。

【００１５】（配合割合）上記のような粉末材料を使用
する場合、その配合割合は、セメント微粉末０〜５０重
量部（石膏を除く）、高炉スラグ微粉末５０〜１００重
量部および石膏微粉末をＳＯ₃換算で０．５〜３．０重
量部含有するのがよい。なお、石膏微粉末は、セメント
中の石膏を考慮に入れるものとする。

【００１６】また粉末材料には、必要に応じてフライア
ッシュ等のポゾラン物質や、炭酸カルシウム、消石灰等
のカルシウム化合物を、好ましくは最大粒径が１０．５
μｍ以下、２．２μｍ通過分がその全体成分に対して５
０容量％以下の粒度として、高炉スラグ微粉末に内割り
で最大１０重量部程度置換して用いることができる。

【００１７】さらに粉末材料において、１μｍ以下の粒
子の量は１５容量％以下であることが、浸透性の点から
望ましい。

【００１８】（粉末材料の製造）上記の各種成分を使用
して粉末材料を製造する場合、少なくとも高炉スラグと
その他各成分とを個別に粉砕・分級する必要がある。こ
のようにすれば、被粉砕性の相違による超微粉へのセメ
ント微粉末等の偏り並びに過粉砕によるセメント微粉末
のアモルファス化を防ぐこともできる。

【００１９】具体的に述べると、例えば、少なくとも高
炉スラグを他の成分とは別個に粉砕且つ分級し、この後
に得られた高炉スラグ微粉末を分級済みの他の成分と混
合することができる。

【００２０】また、セメント成分と石膏とを混合粉砕且
つ分級し、これとは別に高炉スラグを粉砕且つ分級し、
この後に得られた各成分を混合してもよい。

【００２１】さらに、セメント成分、高炉スラグおよび
石膏を、それぞれ個別に粉砕且つ分級し、この後に各成
分を集合し混合してもよい。

【００２２】（水和抑制剤）本発明に使用される水和抑
制剤は、Ａ液における水和反応によるＣａイオンの溶出
を抑制できるものから種々選択することができる。その
例としては、無機系としてフッ化物、リン酸塩、ホウ酸
塩、有機系としてオキシカルボン酸塩、ジカルボン酸
類、ケトカルボン酸類、糖アルコール類および糖類の少
なくとも１種以上を含むことが好ましい。さらに具体的
には、リン酸二ナトリウム、クエン酸、クエン酸ナトリ
ウム、グルコン酸、グルコン酸ナトリウム、酒石酸、酒
石酸ナトリウム、ショ糖、フミン酸等が挙げられる。

【００２３】水和抑制剤は、Ａ液に添加することが有効
であり、さらに好ましくはＡ液の調整水に予め溶解して
おくことが好適である。

【００２４】水和抑制剤の配合割合は、地盤注入材とし
ての性能（特に固結強度の発現性）を損なわない程度で
あれば特に限定されるものではないが、好ましくは粉末
材料に対して、０．０５〜１０重量％が好適である。

【００２５】本発明の地盤注入材において、ゲルタイム
を調整することを目的として、Ａ液およびＢ液の少なく
とも一方にゲルタイム調整剤を配合することもできる。
このゲルタイム調整剤としては、アルカリ金属やアルカ
リ土類金属の重炭酸塩、炭酸塩、リン酸塩やシュウ酸、
アンモニウム塩等の少なくとも１種以上が挙げられ、さ
らに具体的には炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、
炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）等が挙げられる。また炭
酸ガスを吹き込むことも有効である。さらに好ましく
は、水に対する溶解度の高いものが好適である。

【００２６】ゲルタイム調整剤は、Ｂ液に添加してもよ
いが、Ａ液に添加することが有効であり、さらに好まし
くはＡ液の調整水に予め溶解しておくことが好適であ
る。ゲルタイム調整剤をＡ液の調整水に予め溶解してお
く場合、Ａ液における粉末材料濃度を高めたほうが、よ
り効果的であり好適である。

【００２７】ゲルタイム調整剤の添加量は、地盤注入材
としての性能を損なわない程度であれば特に限定される
ものではないが、好ましくはシリカゾルおよび粉末材料
の固形分の合計に対し、１〜３０重量％が好適である。

【００２８】水和抑制剤およびゲルタイム調整剤は、市
販の試薬などを用いることもできるが、材料費の低減と
いう観点から、工業用の製品もしくは天然に算出する製
品を用いてもよい。

【００２９】（本発明の地盤注入材の調製）本発明の地
盤注入材は、Ａ液およびＢ液を混合することにより調製
できる。これらの配合割合は、特に限定されるものでは
ないが、粉末材料：シリカゾルおよび／または水ガラス
が、重量換算で１：９〜９：１、好ましくは５：５〜
８：２になるように両者を配合することが好適である。
また、水分／固形分の重量比は、各液の調整水を加えた
地盤注入材全体として２００％〜１５００％が好まし
い。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明するが、
これらの実施例は本発明の一例に過ぎず、これらによっ
て限定されるものではない。

【００３１】（実施例１〜１３）Ｂ液として、触媒化成
工業（株）製の商品名ＳＩ−３５０のシリカゾルを使用
した。表１に、このシリカゾルの特性を示す。Ａ液に用
いられる粉末材料（粉体Ａ）としては、表２に示すよう
な性状を有するものを使用した。なお、粉体Ａの製造方
法は、早強セメントクリンカー微粉末１００重量部、石
膏微粉末ＳＯ₃換算で３重量部を混合粉砕した微粉末
（１０．５μm通過分１００容量％、２．２μm通過分４
０．５容量％）２５重量部および高炉スラグ微粉末（１
０．５μm通過分１００容量％、２．２μm通過分３８．
４容量％）７５重量部を混合して製造した。粒度測定は
レーザー式粒度分布測定装置（ＨＥＬＯＳ）を用いて行
った。

【００３２】さらに表３に示す基本配合において、Ａ液
およびＢ液を調製し、さらにＡ液に表４に示す各種水和
抑制剤を表５の添加量で添加した。この添加量は、粉末
材料に対する重量％である。

【００３３】表５に示すＡ液の練り置き時間（５、１０
または３０分間）で、Ａ液およびＢ液を混合し、ゲルタ
イムを測定した。ゲルタイムは、カップ倒立法により測
定した。得られた結果を併せて表５に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】

【表５】

【００３９】表５のゲルタイムの測定結果から、本発明
の地盤注入材は、従来のものに比較して、ゲルタイムの
長い緩結型の材料であることが判る。すなわち、水和抑
制剤を添加しない基本配合では、練り置き時間が３０分
間であると、地盤注入材が瞬結するのに対し、本発明の
地盤注入材は、練り置き時間が３０分間でも良好なゲル
タイムが得られている。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、懸濁型でかつ緩結型の
地盤注入材において、水硬性を有する粉体材料のスラリ
ーの練り置き時間が、ゲルタイム等の性能に影響を及ぼ
しにくい地盤注入材が提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０４Ｂ 28/24 24:06） 103:20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水硬性を有する粉末材料を主成分とする
   スラリーからなるＡ液と、シリカゾルおよび／または水
   ガラスを主成分とするＢ液とからなる懸濁型の地盤注入
   材であって、 前記Ａ液に前記粉末材料の水和を抑制する水和抑制剤を
   配合したことを特徴とする地盤注入材。
2. 【請求項２】 水和抑制剤が、フッ化物、リン酸塩、ホ
   ウ酸塩、オキシカルボン酸塩、ジカルボン酸類、ケトカ
   ルボン酸類、糖アルコール類および糖類からなる群から
   選択された少なくとも１種である請求項１に記載の地盤
   注入材。
3. 【請求項３】 水和抑制剤が、粉末材料に対して０．０
   ５〜１０重量％の割合で配合される請求項１または２に
   記載の地盤注入材。