JPH0118211B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、空洞内のベントナイト性スラリーを
硬化性混合物で置換する方法に関する。更に詳し
くは、本発明は、該ベントナイト性スラリーに石
灰を含有せしめることを特徴とする。 〔従来の技術〕 地面を掘り下げる際に、穴の外壁を維持し、か
つ掘さく作業中に穴が崩壊するのを防止する目的
で、穴の空洞を満たすためにベントナイトのコロ
イド水分散体により構成されるベントナイト性ス
ラリーを使用することは公知である。 同様に、多くの場合においても、該ベントナイ
ト性スラリーが、セメントに富むベントナイト性
スラリーにより構成されるグラウト（以下ベント
ナイト・セメントグラウトという）、セメントペ
ートト、モルタル、またはコンクリートなどの硬
化性混合物で置換されることも周知である。この
置換は、ベントナイト性スラリーを含有する空洞
中、例えば該空洞の底部に、該空洞内部における
硬化性混合物の容積が徐々に増大し、ベントナイ
ト性スラリーの容積が減少するように、硬化性混
合物を導入することによつて行われる。 例えば、この方法によつて、極めて長に穴を掘
り、掘削した穴に満たされたベントナイト性スラ
リーの下部に導管、鉄骨もしくはパネルなどの部
材を設置し、穴に設置した部材をしかるべき位置
に確実に保持した後に、穴を部分的もしくは完全
に埋めるために硬化性混合物を導入することがで
きる。 しかるに、このような方法は、実施するに際し
て重大な問題を有する。特に、硬化後において、
硬化性混合物内部にベントナイト性スラリーの塊
（ポケツト）が残存し、そのために基礎工事全体
の耐久性を悪くすることがある。 そこで、本出願人は該問題点を解消するため
に、従来のベントナイト性スラリー下部にて掘削
するのではなくて、一定時間の経過後に硬化し得
るようにセメント成分を含有せしめたベントナイ
ト性スラリーから構成されているグラウト下部を
掘削することからなる方法を開発した。この方法
によれば、純ベントナイト性スラリーを置換する
問題点は解消される。しかし該方法は、例えば凝
固性グラウトにより極めて急速に阻止される危険
性のある、フライス等の掘削手段を使用すること
ができないという欠点を有している。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、空洞中のベントナイト性スラリー
を、硬化性混合物で置換する方法において、硬化
した硬化性混合物の内部にベントナイト性スラリ
ーの塊（ポケツト）が形成する危険性を著しく減
ずることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、空洞内のベントナイト性スラリーを
硬化性混合物で置換する前に、石灰を含有するベ
ントナイト性スラリーが最大剛性率を示すのに必
要な量に等しい量、又は該必要な量を超えかつベ
ントナイト性スラリーに含まれるベントナイトの
重量に対する酸化カルシウムの重量で表わして10
％以下である量の石灰を、空洞内のベントナイト
性スラリーに加え、次いで石灰を含むベントナイ
ト性スラリーを硬化性混合物に置き換えることを
特徴とする、空洞内のベントナイト性スラリーを
硬化性混合物に置換する方法、及び空洞内のベン
トナイト性スラリーを硬化性混合物で置換する前
に、石灰を含有するベントナイト性スラリーが最
大剛性率を示すのに必要な量に等しい量、又は該
必要な量を超えかつベントナイト性スラリーに含
まれるベントナイトの重量に対する酸化カルシウ
ムの重量で表わして10％以下である量の石灰を、
空洞内のベントナイト性スラリーに加え、次いで
石灰を含むベントナイト性スラリーに粉末状セメ
ント又はセメント含有組成物を添加し、混合して
硬化性混合物を形成することを特徴とする、空洞
内のベントナイト性スラリーを硬化性混合物に置
換する方法に関する。 以下本発明について説明する。 コロイド分散体、例えば水１m³当たり20〜40Kg
のベントナイト、からなる従来のベントナイト性
スラリーに少量の石灰（CaO）を段階的に添加す
るとスラリーの剛性が増大し、これは極大値を
経、次いで減少する。剛性率（即ち、剪断応力）
の測定には、羽根付き試験機（トルクメーターと
４枚羽根とから構成される）を用いる。測定は以
下のように行う。４枚羽根をスラリー中に浸漬さ
せ、次いでトルクメーターを回転させて剪断応力
をスラリーに与える。トルクメーターの回転数を
増し、スラリーが抵抗できなくなる寸前の最大剪
断応力を測定する。ただし剛性率（剪断応力）
は、マーシユの錐による粘度からも算定できる。 マーシユ（MARSH）と呼ばれる錐（co^ne）
を使用することにより、ある与えられた所定量の
物質がある漏斗を介して流出するに必要な時間の
決定および該物質の真の粘度並びにその剛性率に
依存する見掛けの粘性値を測定することが可能で
あることも周知である。 マーシユの錐とは、マーシユの漏斗とも呼ば
れ、946cm³の水を21℃±３℃で26秒±0.5秒で流れ
出るように調整された漏斗である。マーシユの漏
斗は、漏斗の錐の部分（長さ305mm、直径152mm、
篩より下の部分の容量1500cm³）、オリフイス（長
さ50.8mm、内径4.7mm）及び篩（目の大きさ1.6mm、
漏斗の頂上（開口部分）から19.0mm下方に固定さ
れている）から構成されている。 粘度の測定は、漏斗の下部に設けられたオリフ
イスの出口を指で押え、サンプルを漏斗上部から
篩を通してサンプルの上面が篩に接するまで漏斗
中に導入する。次いで指を離し、946cm³の所に印
を付した容器にサンプルを流し込み、指を離して
946cm³の印に達するときまでの間の時間（秒）を
測定する。該時間でマーシユ錐で測定した粘度
（見掛けの粘度）を表わす。 本発明に従つて、ベントナイト性スラリーがそ
の最大の剛性率を有するようにするために該ベン
トナイト性スラリーに添加しなければならない石
灰の濃度を決定するためには、漸増的量の石灰を
含む一連の試料を調製し、各場合においてマーシ
ユの錐により見掛けの粘度を測定することで十分
である。 本発明によれば、本発明の方法を実施するため
に、石灰の割合を、マーシユの錐による最高時間
を与える割合の近傍もしくはそれよりもわずかに
高い割合となるようにする。 本発明によれば、少量の石灰を補足的に添加し
た後マーシユの装置により測定した流出時間が再
び減少するような条件下で、石灰の量を該スラリ
ーの最大剛性率を持つようにすることが可能であ
る。 本願出願人によつてなされた試験は、この最大
値が、一般に該ベントナイト性スラリー中にある
量の、即ち該スラリー中に導入されたベントナイ
トの重量基準で10％以下の生石灰（CaO）に相当
する量の石灰を導入した場合に、達成されること
を示した。勿論、該数値は使用されるベントナイ
トの特性に依存する。 本発明において、ベントナイトおよび石灰を含
有するスラリーの見掛けの粘度は、マーシユの錐
を使用した場合、40〜80秒なる範囲の値であるこ
とが好ましい。 本発明による置換方法の第１の様式に従えば、
該ベントナイト性スラリーは硬化性混合物（グラ
ウト、モルタル、またはコンクリート）によつて
置き代えられる。 本発明の方法に従えば、ベントナイト性スラリ
ーを、密度が該スラリーと殆ど同じであるベント
ナイト・セメントグラウトにより置換操作するこ
とによつても、該ベントナイト性スラリーと該グ
ラウトとの間に極めて鮮明な分離フロント
（frontde se′paration）が現われることに気ず
く。その上、該ベントナイト性スラリーの塊が該
グラウト内部に多少形成された場合にも、これ
は、例えば機械的手段、圧縮空気の注入、更に該
生成物をポンプ手段により循環させるなどの方法
により撹拌もしくは混合するなどの処置により極
めて容易に消失させることができる。 本発明の第２の置換法の様式によれば、ベント
ナイト性スラリーの性質を、過剰量のセメントを
含む組成物を注入することにより、もしくは粉末
状セメントを該スラリー上に投入することによ
り、その場合で変えることができる。 同様に、本発明に従つて、石灰に富むスラリー
を使用する際においては、掘削時に該スラリー中
に必然的に混入される砂は、極めて低い沈降傾向
を有しており、該砂は該グラウト中に極めて安定
な懸濁状態で残存することができる。かくして、
場合によつては重大な支障を与える、穴の底部に
おける大量の砂の沈積を防止することができる。 本発明の実施の別の態様においては、極めて長
く、比較的制限された幅の鉄筋コンクリート製壁
部材を得るために、ベントナイト性スラリーをコ
ンクリートで置換する本発明の方法を利用するこ
とができる。この場合において、該ベントナイト
性スラリーはコンクリートと混和せず、かつ該置
換においては該スラリーとコンクリートとの間に
おける大きな密度の差が利用できる。このような
特性を示すベントナイト性スラリーの助けによつ
て掘削並びにパネルまたは鉄筋の設置を行つた
後、コンクリートを該穴の内部に注入し、これに
よつて、その際に排除されるべきベントナイト性
スラリーを上方に向けて段階的に押し上げること
ができる。 本発明に従つて利用されるベントナイト性スラ
リーが、石灰に富んでいないベントナイト性スラ
リーと極めて類似した性質を有する土壌の保持に
関与しているという事実を示していることを注目
することは重要なことである。 ベントナイト性スラリーの下部で掘削を行う実
際上の利点は、ベントナイトに富む殻もしくはケ
ーキにある。該マーシユに富む殻もしくはケーキ
が掘削孔の壁上に形成されてスラリー中に含まれ
る水が地中の壁を損傷することを防止する。本発
明の石灰を含有するベントナイト性スラリーを用
いることにより、スラリーにより該壁上に形成さ
れるベントナイト外殻の漏水性がさらに改良され
る。 本発明の方法は実施を簡単かつ経済的にすると
いう利点を有する。本発明のスラリーは従来のス
ラリーよりもわずかなベントナイトを含み、かつ
原価もかなり低い。 本発明のスラリーは比較的高い剛性率を有し、
この高い剛性率は周囲の土壌粒子の分離を防止す
る。更に、列えば石灰質であり得る周囲土壌を起
源とする石灰成分によつて過度の剛性を獲得する
危険性がない。 本発明は、更に前記本発明の方法を実施するた
めに有用なベントナイト性スラリーを提供するこ
とをも目的とする。このスラリーは、その最大の
剛性率もしくは適量の石灰を添加することにより
最大値よりもわずかに低い剛性率を有しているこ
とに特徴を有する。 本発明を更に一層良く理解する目的で、以下に
実施例を記載するが、本発明はこれら実施例によ
つて何等限定されるものではない。 実施例 １ 例えば、深さが４または５ｍで、長さが数百メ
ートルに及び穴を掘るものとする。この穴は使用
した水もしくは他の流体を排出するための導管、
更に擁壁の一方の壁を作るのに供せられる鉄筋コ
ンクリート部材などを受け入れるために供せられ
る。 該穴の掘削は、以下の組織を有するベントナイ
ト性スラリーの下部で作動する従来の装置によつ
て行われる。 ベントナイト 35Kg／m³ 生石灰（CaO） ２Kg／m³（即ちベントナイト基
準で６％） マーシユの錐による該スラリーの粘度は45秒で
ある。 生石灰の割合は、漸増的量の石灰を徐々に添加
することによりマーシユの錐による極大粘度が得
られるように決定した。かくして、以下のような
ベントナイトに対する漸増的石灰の含量に対し
て、かつ35Kg／m³なる一定含量のベントナイトに
ついてマーシユの錐を使用して、以下のような見
掛け粘度を得た。

【表】 本実施例においては、50秒の最大値よりもわず
かに低い、46秒なる見掛け粘度に相当する６％な
る比率を選んだ。 置換用混合物は150Kg／m³のセメントを含むベ
ントナイトグラウトからなつている。 該グラウトの密度は約1.1である。スラリーの
密度は、該スラリーを汚染している掘削の際に生
じた砂の量に依存して、約1.05〜1.1である。 本方法を実施するために、一般に、新たなグラ
ウトを製造し、場合により再使用するために該ス
ラリーを抽出することは興味あることである。本
発明の精神を逸脱することなしに、該グラウトに
所定の組織を与えるために必要とされる添加物を
予め差引いた組成のスラリーを使用することも可
能であることは明白である。 本発明方法の実施に際しては、グラウトが穴の
内部のスラリー中に浸漬されている部分にも掘削
用装置にも接触しないように、グラウトを穴の底
部から十分に離れた位置に注入する。該グラウト
の注入は、例えば穴の掘削地点から50ｍ離れた地
点で行うことができる。 実施例 ２ 本発明に従つて、深さ数十メートルおよび0.2
〜７m²なる範囲の断面積を有する、円形断面の杭
もしくは矩形断面の棒（barrette）をつくる。コ
ンクリートで包囲された鉄骨のケージから構成さ
れている該杭もしくは棒は、基層にまで建設構造
物の作用を伝達するために供される。 従来の装置、例えばケリー（Kelly）によるオ
ーガもしくはバケツトなどを用いて実施例１と同
様な組成を育するベントナイト性スラリーの下で
対応する形状の穴をつくる。 次いで、前記鉄骨テージを設置し、更に穴の底
にまで、導管によりコンクリートを導入する。 使用したコンクリートは以下の組成を育する （１m³当たり）： セメント 400Kg 砂（０〜５mm） 600 細砕石（５〜25mm） 600 水 200 可塑剤（plastifiant）および遅延剤 穴の中にコンクリートを導入するに従つて、該
コンクリートはスラリーを押し上げ、鉄骨を包囲
し、かつ最終的に完全に該穴を満たす。 コンクリートと接触すると、本発明のベントナ
イト性スラリーは流動化され、その結果コンクリ
ートによつて容易に押し出し得る状態となる。逆
に、従来法のベントナイト性スラリーは、コンク
リートの内部もしくは穴の壁に形成されるスラリ
ーの塊に起因する取り除くことが困難なゲルに転
化される。該ゲルは、抗もしくは棒に対する多数
の欠陥を引き起す可能性がある。 実施例 ３ 実施例１と同様に、本発明に従つて、ベントナ
イト性スラリーの下で穴を掘る。 掘削中に、ベントナイト性スラリー中には砂が
充填されて、該スラリーは約1.2なる密度となる
ので、より一層低密度のグラウトにより該ベント
ナイト性スラリーを置換することは困難となる。 本発明に従つて以下のような様式で進める： まず、セメントを300Kg／m³含むベントナイ
ト・セメントグラウトを調製する。 体積20mm³、穴の深さ５ｍ毎にとつた各円筒体
上に、セメント含量300Kg／m³ベントナイト・セ
メントグラウト10m³を導入する。 次いで、該グラウトの均一化を保証するため
に、圧縮空気もしくは他の手段により機械的撹拌
を行う。 かくして、300Kg／m³のセメントを含むベント
ナイト・セメントグラウト10m³と本発明のベント
ナイト性スラリー10m³とを均密に混合して、ベン
トナイト・セメントグラウトを得ることができ、
この混合物は所望の通りに、150Kg／m³なるセメ
ントを含む。 このような実施は、本発明によるベントナイト
性スラリーのおかげで可能となる。 実施例 ４ 本発明に従つて、深さ15ｍ、厚さ0.5ｍの防水
壁を作る。 従来の掘削技術に従つて、例えば実施例１の組
成の本発明によるベントナイト性スラリーの下
で、長さ３ｍに相当する穴を作る。該スラリーは
約45m³の体積を占める。 最終的に、100Kg／m³のセメントを含有する固
化したベントナイト・セメントグラウトを形成す
るために以下のように操作する。 スラリーで満たされた穴の中に4.5tの粉末状セ
メントを導入し、一方で導入したセメントの体積
に相当する1.7m³のスラリーを取り出す。 次いで、本発明によれば容易に達成することが
できる、グラウトの十分な均一化が達成されるま
で、例えば圧縮空気により、必要に応じてポンプ
輸送および再循環して、穴の中における攪乱運動
を誘発させる。 上記実施例は何等本発明を限定するものではな
く、本発明の範囲を逸脱することなく所望のあら
ゆる改良が可能であるものと理解すべきである。 特に、大きな幅もしくは極めて深い穴に制限さ
れるものではなく、本発明の方法は特に例えば井
戸を構築するために利用することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空洞内のベントナイト性スラリーを硬化性混
   合物で置換する前に、石灰を含有するベントナイ
   ト性スラリーが最大剛性率を示すのに必要な量に
   等しい量、又は該必要な量を超えかつベントナイ
   ト性スラリーに含まれるベントナイトの重量に対
   する酸化カルシウムの重量で表わして10％以下で
   ある量の石灰を、空洞内のベントナイト性スラリ
   ーに加え、次いで石灰を含むベントナイト性スラ
   リーを硬化性混合物に置き換えることを特徴とす
   る、空洞内のベントナイト性スラリーを硬化性混
   合物に置換する方法。 ２ 石灰を含有するベントナイト性スラリーが、
   マーシユの錐による測定で40〜80秒の粘度を有す
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 空洞内のベントナイト性スラリーを硬化性混
   合物で置換する前に、石灰を含有するベントナイ
   ト性スラリーが最大剛性率を示すのに必要な量に
   等しい量、又は該必要な量を超えかつベントナイ
   ト性スラリーに含まれるベントナイトの重量に対
   する酸化カルシウムの重量で表わして10％以下で
   ある量の石灰を、空洞内のベントナイト性スラリ
   ーに加え、次いで石灰を含むベントナイト性スラ
   リーに粉末状にセメント又はセメント含有組成物
   を添加し、混合して硬化性混合物を形成すること
   を特徴とする、空洞内のベントナイト性スラリー
   を硬化性混合物に置換する方法。 ４ 石灰を含有するベントナイト性スラリーが、
   マーシユの錐による測定で40〜80秒の粘度を有す
   る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 粉末状セメント又はセメント含有組成物の添
   加が、石灰を含有するベントナイト性スラリーを
   撹拌しつつ行われる特許請求の範囲第３又は４項
   記載の方法。 ６ 撹拌が機械的手段によつて行われる特許請求
   の範囲第５項記載の方法。 ７ 撹拌が圧縮空気を用いて行われる特許請求の
   範囲第５項記載の方法。 ８ 撹拌が石灰及び／又はセメントを含有するベ
   ントナイト性スラリーの循環によつて行われる特
   許請求の範囲第５項記載の方法。