JPH01142120A - 連続地中壁工法における安定液の劣化防止方法 - Google Patents

連続地中壁工法における安定液の劣化防止方法

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JPH01142120A
JPH01142120A JP30124987A JP30124987A JPH01142120A JP H01142120 A JPH01142120 A JP H01142120A JP 30124987 A JP30124987 A JP 30124987A JP 30124987 A JP30124987 A JP 30124987A JP H01142120 A JPH01142120 A JP H01142120A
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藤崎 邦弥
Fumio Imadate
文雄 今立
Shigeaki Hiraoka
成明 平岡
Akira Yamamoto
亮 山本
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • 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
    • C04B28/02—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 containing hydraulic cements other than calcium sulfates

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続地中壁工法で使用する安定液の劣化防止
方法に関する。
〔従来の技術〕
連続地中壁工法に使用される安定液は、粘土鉱物および
水溶性高分子を水に懸濁および溶解させてなる粘土コロ
イドの分散懸濁液であり、掘削時に溝壁の崩壊を防止す
るばかりでなく、掘削土を地上に搬出するための媒体と
して、或いは掘削ビットの冷却媒体として利用される等
の複数の機能を同時に果たすものであり、連続地中壁工
法にとって不可欠の要素となっている。
この安定液は一般にはベントナイトに代表される粘土コ
ロイドの分散懸濁液であり、実際にはベントナイトと陰
イオン系の水溶性高分子であるカルボキシメチルセルロ
ース(CMC)とを水中に懸濁および溶解したものを主
な構成成分にしている。この安定液の性質については、
幾つかの物理的な性質に関連した試験項目でそれぞれ規
定されているが、基本的には粘土コロイドの分散性を常
に維持することが重要である。一般にはベントナイト、
CMC以外にも1分散剤やCMCの防腐剤などの添加も
不可欠な材料となっている。
連続地中壁工法の実施にあたっては、地盤条件を始めと
した各種の施工条件に応じて適切な性質の安定液を選択
することと、その性質を維持するための適切な管理を実
施することが本工法の成否に直接関係するが、従来にお
いては、使用中の安定液の性質変化についての管理技法
は確立されたものがなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
安定液を使用した連続地中壁工法においては。
この安定液中にセメント粒子が混入することがある0例
えばセメント系の固化剤で改良した地盤を対象に連続地
中壁工事を実施するさいには、安定液中にセメントが混
入することは避けられない。
かような場合に、安定液のpHは次第に高くなって最終
的にはCa (OR) を飽和溶液が示すpHと同様に
pH−12,6(25℃)にまで上昇すると共に、安定
液中のCa (OR)□量は過飽和にまで達する。この
ような状態にある安定液は粘土コロイドの分散性が極度
に低下し且つCMCの溶解性が損なわれて安定液の本来
の機能を果たさなくなる。
このような問題に対処すべく、セメント混入安定液に対
して炭酸ソーダ(NaxCOs)を添加することが試み
られて来たが、この場合には。
Ca (OR) z + Na ICO34CaCO3
+ Na01lの反応によって、安定液中のCa (O
H) zをCaC0,に変えて不活性化する作用はある
ものの、苛性ソーダを副生ずるので安定液のpHを最適
値まで低下させることが出来ないばかりか、逆に上昇さ
せてしまうという問題がある。
〔問題点を解決する手段〕
本発明は、前記のようにセメントが混入して変質した安
定液にCO□ガスを接触させることによって改質再生を
図る点に特徴がある。すなわち本発明は、粘土鉱物およ
び水溶性高分子を水に懸濁および溶解させてなる安定液
を用いた連続地中壁工法において、該工法の施工に伴っ
てセメントが混入した該安定液に対してC08ガスを接
触させることを特徴とする連続地中壁工法における安定
液の劣化防止方法を提供するものである。そのさい。
CO,ガスによってセメント混入安定液のpHを9.6
〜11.0の範囲に調整することが必要である。
本発明が対象とする安定液は連続地中壁工法に使用され
る安定液であつて水溶性高分子を溶解した水中に粘土鉱
物を懸濁分散させた周知の安定液である。必要に応じて
各種の添加剤例えば分散剤や防腐剤を添加したものであ
ってもよい、最も代表的には粘土鉱物としてはベントナ
イト、水溶性高分子としてはCMCを用いた粘土コロイ
ドの分散懸濁液である0本発明に従ってセメントが混入
した安定液とCOtガスとを接触させるには、セメント
混入安定液を回収タンクに収容した状態でその液中にC
O,ガスを吹き込んでバブリングさせる方法、或いは、
パイプライン内においてセメント混入安定液と008ガ
スとを接触させる方法等を採用すればよい。
安定液中にセメントが混入してCa (OR) を飽和
溶液となった液に本発明に従ってCotガスを接触させ
ると。
Ca(OR)x+cOm−CaCOs+l+10  (
pH≧10) ・−(1)CaCO3+COg+HtO
−Ca(HCOs)t  (pH≦10) ・・(2)
の(1)式の反応によってCa (OR)オをCaCO
3の沈澱に変えて不活性化すると共に、安定液のpH最
適範囲であるpH−to±0.5に調整することが可能
となり、この場合には既述の炭酸ソーダの場合のように
アルカリ副生物は作らないので粘土コロイドの分散性は
損なわない、また、 Ca (OR) tおよびセメン
ト粒子を含む安定液とCOtガスとの反応は液体−気体
間の反応および固体−気体間の反応であるから反応速度
が早く、シたがって安定液pHの調整を連続自動化し易
く且つpH調整とCaCO3化(沈澱、不活性化)とを
同時に効率的に行なうことができる点で非常に有利であ
り、必要なCo1量も従来の炭酸ソーダの場合と比べる
と約42%で済むことになる。
一般に安定液のpHを最適値に調整することは粘土コロ
イドの懸濁液である安定液の分散性をコントロールする
という観点から基本的に重要であるばかりでなく安定液
中のCMCの腐敗を防止する点からも重要であるが、こ
の安定液の使用中におけるセメントの混入による変質に
対してこれに対処する技法は確立されておらず、特に積
極的にpH調整することは実用化されていない、この理
由の一つは安定液のGIHをどの範囲に調整するのが総
合的に見て最も妥当かが必ずしも明らかにされていなか
ったこと、もう一つは、技術的経済的に実際の工事で採
用可能な適当な方法が開発されていなかったためである
と考えられる0本発明によれば、 COtガスとの接触
という非常に簡単且つ効果的な処決によってセメント混
入安定液の再生を図ることができるのであるが、この場
合にその液のpHを9.6〜11.0の範囲に調整する
ことが必要であることを本発明者らは数多くの試験から
知った。以下に本発明者らが行った試験例によってこれ
を示す。
試験例 第1図は、安定液の主要材料であるベントナイトの水中
分散性に及ぼすpHの影響を調べたものである。使用し
たベントナイトは豊順鉱業■製の浅間印であり、その1
0%懸濁液についてのpHを酸性側ではu、po、、ア
ルカリ側ではNaOHによって調整し、B型回転粘度計
によって多液の見掛は粘度(cps)を測定したもので
ある。第1図から明らかなように、当初の懸濁液はその
ままでpH!=i9.6を示し、そのpHを変えた場合
にかなり広いpH範囲で分散性を示すが、高い側ではp
Hが11.2を超えると極端に分散性を失うことかわか
る。このように高pH域で急に分散性を失う現象はベン
トナイトに限られるものではなく多くの粘土粒子の懸濁
液についても言える。したがって、連続地中壁工事にお
いて掘削対象地盤内に存在する粘土粒子にも、この限界
pH値はほぼ当てはまるものである。
第2図は安定液の一方の主要材料であるCMC(カルポ
ジキメチルセルローズ)水溶液の溶解安定性の指標とし
ての粘度低下率を各PH範囲について測定した結果を示
したものである111”H調整にはCa (OH) z
を使用した。第2図の結果に見られるように、CMCの
種It(エーテル化度の相違)によって違いがあるもの
の、pHが11を超えると溶解性が損なわれることがわ
かる。
第3図は、ベントナイト:2.0%、CMC:0.4%
を含有した安定液について、殖種後8日後の粘性変化と
が過水量(AP夏規格の濾過試験器による3 kg/a
m” 、 30分間のが通水量)の測定結果(安定液の
生物分解特性)を示したものである。第3図から明らか
なように、CMC系安定液は9Hが9.6より低くなる
と、急激に生物分解速度が速くなることがわかる。
以上の第1図〜第3図の結果は、安定液の適正なpHは
9.6〜11.0の範囲であることを示している。この
事実知見に基づき本発明ではセメントが混入した安定液
のpHを9.6〜11.0の範囲にCO,ガスによって
調整するものであり、これを前記の反応式(1)の反応
によって行わせる。第4図は大気圧下でのCa (OH
) z水溶液とCOオガスとの反応状態図を。
そして第5図は0.2kg/cm”加圧下でのCa (
OH) 雪水溶液とCO□ガスとの反応状態図を示した
ものであるが2両図から反応時の圧力によって若干の違
いはあるもののpHが9〜11の範囲では前記(1)式
によるCaCO5が生成する反応が起こることが明らか
であり、pHが9より下まわると前記(2)の反応によ
ってCaCO5が再溶解してCa(HCOs)t とな
り液中のCaイオン濃度が再び増加する。したがって、
(l)の反応だけを起こすpH条件を与えれば、前述の
安定液の適正PH−9,6〜11.0を液中のCaイオ
ンの増加なしに確保することができる。単に安定液のp
Hをコントロールするだけであるならば、C08ガス以
外の他の酸類でもできるが、 Caイオン濃度を可能な
限り低下させなからpHを適正範囲に調整できるのはC
0wガスによる前記(1)の反応が唯一であると結論で
き、この点に本発明の基本的な特徴がある。
以下に実施例によって本発明の効果を示す。
実施例 第6図に実施に使用した装置の概略を示した。
1は安定液の収容槽、2は槽内に浸漬したポーラスノズ
ル、3は撹拌翼、4は炭酸ガス源であり。
槽l内の安定液を撹拌1[3で掻き混ぜなから8ポーラ
スノズル2からC0wガスを液中にバブリングさせる。
そのさい9H電極5によって液中のpHを測定しpti
計6および記録計7で監視する。なおCO,ガス供給管
8には電磁弁9および流量計lOを介装しCotガス供
給量を調整することによって適正ptt値にコントロー
ルする。
供試した安定液は、豊順鉱業■製浅間印のベントナイト
:4%、CMC:0.21%の組成を有するものである
、CMCはエーテル化度が1.35. 1%粘度が20
0〜300cpsのものである。この懸濁液は次の性質
を有する。
pH=9.7(JIS Z 8802のガラス電極法に
よる値)。
ファンネル粘度−36,8sec(API規格500+
 11500+s 1ファンネル粘度計による値)。
見掛は粘度−67,5cρs(B型回転粘度計による値
)。
濾過水量−9,8m l (API規格の濾過試験器に
よる3kg7cm”、 30分間の濾過水量)。
5−CaO量−Owbg/ l (濾過水中のCaイオ
ン濃度から換算した溶解しているCaO量)。
この安定液を第6図の槽1に入れ、これにセメントを添
加した場合の安定液の性質の変化と、このセメント混入
液にCO,ガスを導入してp )l ill整を行った
場合の安定液の性質を第1表に示した。
なおこのセメントの混入と9H調整は第1表に示すよう
に3回行ったが、第二回目は第一回目のpH調整を終え
た液にセメントを混入させ、第三回目は第二回目のpH
1l整を終えた液にセメントを混入させるという処決で
、連続して行ったものである。第1表に示したように安
定液に対するセメント混入量は一回当り7.7g/ 1
である。この値は実際の工事での実測値の多くが5g/
2を超えていないことを考えれば比較的に大きな値であ
り、しかもこの操作を3回繰り返したので累積では23
.1g/2混入したことになる。この3回の実施結果の
うち、ファンネル粘度の変化を第7図に、またが過水量
の変化を第8図に図示した。
第1表の結果に見られるとおり、セメントを混入すると
安定液は3回ともpH−13,2〜13.3まで上昇し
、これに伴って粘性に関する両側定値に増加が見られ特
に濾過水量の増加が著しくなる。また濾過水中に溶解し
ているCa1lから算出した安定液中の溶解性Can量
も当然ながら増加している。
これらの現象から、セメントを混入するたびに安定液中
のベントナイトは凝集化し、CMCは不溶化(沈澱化)
していることが明らかであり、安定液の性質が極端に川
なわれていると判断することができる。
この状態にあるセメント混入安定液に対して本発明法に
従ってCO□ガスを接触させてpH調整を行なうと (
本例ではpHtm整点をpH−10,5としており、各
回ともpH=10.2〜1O04に調整されている)、
第1表並びに第7〜8図に見られにように、安定液の分
散性に関する測定項目である粘性および濾過水量の値が
当初の安定液の値にまで殆んど完全に回復していること
が明らかである。僅かな粘性の増加と僅かな濾過水量の
増加がpH!PI整の回数を重ねるに従って生じる傾向
が見られるが、再分散の効果と比較すれば無視できるほ
どでしかない、また、安定液中の溶解性CaO量の低下
率は99%にも及んでおり9本発明法の効果を大きくす
る一つの要因になっている。
【図面の簡単な説明】
第1図はベントナイト10%懸濁水のpHとみかけ粘度
との関係図、第2図はCMC水溶液のpHと粘度低下率
との関係図、第3図はベントナイト:2.0%、CMC
1,4%を含有した安定液について、殖種後8日後の粘
性変化とが過水量を示す図、第4図は大気圧下でのCa
(OH)*水溶液とCOtガスとの反応状態図、第5図
は0.2kg/c+*”加圧下でのCa (OH) x
水溶液とCO2ガスとの反応状態図。 第6図は本発明の実施に使用する装置の機器配置系統図
、第7図は本発明に従ってセメント混入液をpHtPi
整した場合のファンネル粘度の変化を示す図、第8図は
本発明に従ってセメント混入液をpH!II整した場合
の濾過水量の変化を示す図である。 l・・安定液収容槽、  2・・ポーラスノズル。 3・・撹拌翼、  4・・炭酸ガス源。 5・・pH電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  粘土鉱物および水溶性高分子を水に懸濁および溶解さ
    せてなる安定液を用いた連続地中壁工法において、該工
    法の施工に伴ってセメントが混入した該安定液に対して
    CO_2ガスを接触させて該液のpHを9.6〜11.
    0の範囲に調整することを特徴とする連続地中壁工法に
    おける安定液の劣化防止方法。
JP30124987A 1987-11-28 1987-11-28 連続地中壁工法における安定液の劣化防止方法 Granted JPH01142120A (ja)

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JP2005300767A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Japan Science & Technology Agency 異径微粒子団集積体の製造方法、異径微粒子団集積体及び異径微粒子団細線アレイ
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