JP2000290651A - グラウト材 - Google Patents

グラウト材

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JP2000290651A
JP2000290651A JP9851699A JP9851699A JP2000290651A JP 2000290651 A JP2000290651 A JP 2000290651A JP 9851699 A JP9851699 A JP 9851699A JP 9851699 A JP9851699 A JP 9851699A JP 2000290651 A JP2000290651 A JP 2000290651A
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cement
water glass
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JP9851699A
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Kazuo Shimoda
一雄 下田
Kazuo Kato
和夫 加藤
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Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK
Erugy Co Ltd
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Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK
Erugy Co Ltd
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    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セメント系グラウトの配合に当たって水ガラス
とセメントの関係が全く明らかにされておらず、セメン
ト量の違いにより早期強度の発現のための水ガラス濃度
が大きく異なる。 【解決手段】水ガラス液中に含まれるSiO2 重量、水ガ
ラス液中のSiO2 とNa2Oを除いた液分と水分の総和容
量、セメントの重量が特定の数式との関係において、そ
の値が0.19〜0.46の範囲で、早期強度の発現が得られる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、主として軟弱地盤
や岩盤の破砕帯などの止水または地盤強化を目的として
地盤や岩盤に注入するグラウト材、特に水ガラス液とセ
メント懸濁液からなる懸濁型グラウト材に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に懸濁型グラウトは、粘性土(粘
土、シルト、ローム)や比較的間隙の大きい砂礫層ある
いは横築物と地盤との境界面を対象とした注入に用いら
れる。
【0003】この懸濁型グラウトは粘性土への脈状注
入、または比較的大きな間隙(空洞)には、通常固結強
度の大きいセメント系が用いられている。
【0004】このセメント系で最も多く使用されている
のは、セメントと水ガラスを組み合わせたLWであり、
通常は水ガラス液とセメント懸濁液とをそれぞれ別個に
調合し、2台のポンプと注入管先端部の中間で両液を合
流させて地盤または空隙内に注入し、ゲル化させてい
る。
【0005】一般にセメント系注入材は、工事目的や注
入工法などからゲルタイムの外、初期強度が大であるこ
とを要求する場合が多い。
【0006】例えば、非常に軟弱な地盤にグラウトを注
入して地盤改良を行い、早期にトンネルなどを掘削する
必要、また連続的に注入する場合に先行して注入したグ
ラウトをできるだけ早く強固に固め、後に注入するグラ
ウトの侵入逸出を阻止して限定範囲に留める必要、その
他あらゆる注入において、早期強度の発現が必要なとこ
ろ等においてグラウトの初期強度の発現が大であること
が要求される。
【0007】上記LWの欠点を克復して、初期強度の発
現が大であるグラウト材として、本発明者らは先に特公
平2−43790号発明として提案した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来発明は、早期
強度を高める方法としてセメント懸濁液(A液)に加え
る水ガラス水溶液(B液)のみに着目して、B液の水ガ
ラス濃度(原液)およびグラウト中に含まれる液成分の
容積100cc に対するSiO2重量( 以下水ガラス液分濃度
S/Wという、但しSは水ガラス液中に含まれるSiO2重
量、Wはグラウト中の SiO2 と Na2Oを除いた液分と水
分の総和容量)によって、早期に強度を高める範囲を特
定している。
【0009】しかしながら、実際の現場においては、第
一に長期強度(通常1ヶ月)を決めた上で早期強度(通
常1時間後を目安)を決定している。
【0010】通常、セメント系グラウトは長期の固結強
度が得られることを主たる目的として配合がなされてお
り、この固結強度を決定するのはセメント量(水ガラス
でも多少強度に寄与)である。
【0011】このため、配合に当たっては、第一に強度
(ホモゲルで約2〜60kgf/cm2程度)からセメント量
(通常グラウト1m3あたり100〜400kg)を決め、次にゲ
ルタイムや早期強度の発現のための水ガラス濃度ならび
に量を決めるべきであるが、上記従来発明では配合に当
たって水ガラスとセメントの関係を全く明らかにしてい
ない。
【0012】その結果、セメント量の違いにより、早期
強度の発現のための上記水ガラスの条件である水ガラス
液分濃度 S/Wが大きく異なるという問題点があることが
明らかになった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、水ガラス液中
に含まれるSiO2 重量、水ガラス液中のSiO2 とNa2Oを除
いた液分と水分の総和容量、セメントの重量が特定の数
式との関係において、その値が0.19〜0.46の範囲で、早
期強度の発現が得られることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明は従来提案の課題を解決す
るために、セメントと水ガラスの関係について、種々の
研究(実験)を行った結果、グラウト中に含まれるセメ
ント量と、水ガラス液分濃度 S/Wがある特定の範囲にお
いて、セメントが早期に強度発現する領域があることを
究明した。
【0015】本発明のセメントと水ガラスとの混合比率
の特定範囲は、グラウト1m3あたりに含まれるセメント
が200〜400kg含有したグラウトにおいて以下の数式2
(セメントの重量Cの平方根)と、水ガラス液分濃度 S
/Wに密接な関係があり、実験値より求めた上記の数式1
で表すことができる。
【0016】
【数2】
【0017】そして、実験によりこの数式1で求めた値
が0.19〜0.46の範囲にあると、セメント量の増減にほと
んど変わりなく早期強度の発現が著しいことが分かっ
た。
【0018】なお、本発明において、セメントが早期強
度を発現する範囲は実験値より、セメントと水ガラスを
混合してゲル化した後1時間後(目安)とし、またセメ
ント量より早期強度が大きく異なるため、セメント200k
gで0.2 kgf/cm2 以上、300kgで1.0 kgf/cm2以上、400kg
で10.0 kgf/cm2以上とした。
【0019】また実験により、セメント量が一定の場合
に、水ガラス液分濃度 S/Wを小から大に少しずつ増加す
るにつれて、早期強度はある値をピークとして増加から
減少に転ずる傾向を示し(これをグラフにすると山形の
カーブが得られる)、またセメント量が増える程早期強
度の値は全体的に大きくなるが、いずれも同様にあるピ
ーク値を境に増加から減少に転ずる傾向を示し、その増
減の傾向をグラフに表すとその形がほぼ相似形をなすこ
とが判明した。
【0020】なお、この数式1の値が約0.19より小さく
なると急激に早期強度が低下するために本発明より除外
し、また数式1の値が約0.46よりも多くなると、早期強
度が低下する上に、必要以上の量の水ガラスを使用する
ため本発明より除外した。
【0021】一方、セメント量が100kgでは、長期強度
は実用可能であるが、早期強度の発現が全くみられず、
またセメント量が500kg以上では早期強度並びに長期強
度共に大きくなるが、実用上必要以上に強度が大きくな
り、材料費(セメントおよび水ガラス共 )も高くなる
ので本発明より除外した。
【0022】以上のことから本発明の目的とするグラウ
トは、グラウト1m3あたりセメントを200〜400kg含有し
たグラウトにおいて、数式1の値が0.19〜0.46の範囲に
あることで所期の効果を達成することが究明できた。
【0023】本発明が用いるセメントは、特に限定する
ものではないが、好ましくは安価な普通セメントであ
る。
【0024】また、本発明に用いる水ガラス(珪酸ソー
ダ、珪酸カリ)も特に限定するものではないが、モル比
3程度(JIS3号品)以上のものが好ましい。
【0025】本発明において用いるセメント懸濁液(A
液)としては、セメントのみの懸濁液はもとより、通常
のグラウト材に添加されることがある添加剤、例えば水
滓スラグ、フライアッシュ、石灰、石膏、分散材(遅延
材等)、起泡剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、微粉末
状の石灰石、岩石等の一次鉱物、現場で採取した掘削土
(シールド工法の泥水、泥土も含む)、その他の増量材
などを添加したものを使用できる。
【0026】本発明によるグラウト材を注入現場で使用
する場合、A液とA液より少ないB液とを混合するた
め、通常の等量式1.5ショット工法ではなく、比例式1.5
ショット工法を用いる。
【0027】また、B液の水ガラス濃度は、JIS 3号品
換算で30〜50%水溶液程度以上とするが、注入の目的、
方法、注入機器(ポンプ等)により増減して使用する。
【0028】本発明のグラウト材の使用目的は特に限定
するものではないが、主に軟弱地盤の粘性土(シルト、
粘度)や腐植土などへの脈状圧入、砂礫層等の比較的間
隙の多い地盤への浸透注入、岩盤などの固い地盤での砂
礫帯やクラックへの圧入、横築物と地盤との境界面(空
洞)等の地盤の地盤強化や止水を行うのに適している。
【0029】本発明グラウト注入方法は、グラウト1m3
当たり200〜400kg含有したセメント懸濁液であるA液
と、数式1が約0.19〜0.46になるよう調整した水ガラス
液であるB液とを用い、A、B液を吐出量の異なる2台
のポンプを用いて圧送し、注入管の先端あるいは注入孔
の手前でA、B液を混合し、地盤に注入(充填)する。
【0030】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて、本発明
についてさらに詳細に説明する。以下の例において用い
た水ガラスはJIS 3号品 (SiO2:28〜30%、Na2O:9
〜10%)で水ガラス1リットル中にSiO2を400kg含有し
たものを用いた。
【0031】実験は、グラウト1m3当たりのセメント量
100kg、200kg、300kgおよび400kgを含んだ懸濁液(A
液)に対して、水ガラス水溶液(水ガラス原液を半割し
たB液)の添加量(SiO2量)を変えた場合の早期強度
(1時間後)及び1日後、28日後の一軸圧縮強度を測定
した結果の数値を表1、表2、表3及び表4に、またこ
れらの表に示す各セメント量ごとの1時間後における早
期強度の増減傾向をグラフに表したものを図1に示し
た。さらに、各表において参考としてゲルタイム(20
℃)を示した。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】表1の結果から明かなように、セメント量
が100kg(比較例1-3)の場合、28日後一軸圧縮強度では
実用に適するが、本発明の目的である早期強度(1時間
後)が測定不能(推定強度0.01 kgf/cm2以下)で全く得
られなかったことが分かる。
【0037】セメント量200kgでは、水ガラス液分濃度S
/Wを増してゆくと、早期強度も大きくなり数式1の値が
約0.33の所が最も大きい早期強度(0.42 kgf/cm2)を示
す。
【0038】さらに水ガラスを増やしていくとこんどは
逆に早期強度が低下する傾向を示し、図1に示すように
ちょうど山型のカーブで表わすことが分かった。
【0039】このうち水ガラス中のSiO2含有量が約21g
(実施例-1)で、数式1の値が0.16になると急に早期強
度が低下することが分かる。
【0040】一方、SiO2含有量が63gで、数式1の値が
0.50になると逆に早期強度が低下することが分かった。
【0041】以上のことからセメント200kgで実用的に
早期強度が期待できるのは、早期強度が0.2 kgf/cm2以
上で、数式1の値が約0.19〜0.46の範囲であることが判
明した。
【0042】また、セメント300kgおよび400kgについて
は、早期強度(1時間後)は大きいが、セメント200kgの
場合と同様な山形のカーブを示し、ほぼ同一の傾向を示
すことが分かる(図1参照)。
【0043】さらに詳しくみると実用範囲はセメント量
により異なるが、セメント 200kg、300kgおよび400kgに
おいて、水ガラス量(SiO2重量)はそれぞれ異なり、セ
メントが多くなる程水ガラスも多くなる。
【0044】しかし、早期強度の発現が顕著に得られる
のは、数式1でみるとその値がセメント量に関係なく約
0.19〜0.46の範囲であることが明らかになった。
【0045】すなわち、グラウト1m3あたりセメントが
200〜400kg含有したグラウトでは、数式1の値が0.19〜
0.46の範囲の配合で早期強度の発現が著しいことが分か
る。
【0046】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、初期強度が
高いことが要求される軟弱地盤や砂礫帯の止水及び地盤
強化や空洞充填、その他の工法において、初期強度の高
いグラウトを確実に得て、所期の工法を成功することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実験結果によるグラウト1m3当たりの
B液の添加量と1時間後の一軸圧縮強度の関係を表した
線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D040 AA04 AB01 AC01 AC03 AC04 AC05 CA01 CA02 CA03 CA04 CA05 CA10 CB03 CC03 CD06 CD08 4H026 CA03 CB03 CC06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グラウト1m3あたりセメントが200〜400
    kg含有したグラウト材において、以下に示す数式1 【数1】 但し、Sは水ガラス液中に含まれるSiO2 重量、Wは水
    ガラス液中のSiO2 、Na2Oを除いた液分と水分の総和容
    量、Cはセメントの重量の値が0.19〜0.46の範囲で、早
    期強度の発現が得られることを特徴とするグラウト材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6278431B1 (ja) * 2017-06-02 2018-02-14 有限会社シモダ技術研究所 瞬結性硬化グラウトの注入方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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