JPH0312175B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 穴の中に含まれているベントナイト泥を、ベ
ントナイトおよびセメントを主成分とするしつく
い、セメントペースト、モルタルまたはコンクリ
ートで置換する方法において、該置換のために、
該ベントナイト泥に最大の硬さを付与する量、も
しくはこれをわずかに越える量の、石灰を含有す
るベントナイト泥を用いることを特徴とする置換
方法。

２ ベントナイト泥が、ベントナイトの重量基準
で、生石灰の重量で表わして、石灰を10％以下含
有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の
置換方法。

３ ベントナイト泥が、40〜80秒のマーシユ・コ
ーンによる粘度を有することを特徴とする請求の
範囲１記載の置換方法。

４ 置換を、ベントナイト泥を排除しつつ、しつ
くい、モルタルまたはコンクリートを流し込むこ
とによつて行うことを特徴とする、請求の範囲１
記載の置換方法。

明細書 工事中、地面に掘つた穴の壁を維持し、かつそ
の崩壊を防止するために、該穴に満たしておく、
ベントナイトの水性コロイド分散液からなるベン
トナイト泥の使用は既に公知であつた。

同様に前記ベントナイト泥が、セメント、セメ
ントペースト、モルタルまたはコンクリートに富
む「しつくいなどの硬化性組成物」によつて置換
されることも公知であつた。このような置換は、
ベントナイト泥（非硬化性組成物）を含む穴の
種々の部分に、ベントナイトセメントしつくい、
セメントペースト、モルタルまたはコンクリート
等（硬化性組成物）を流し込むことにより行われ
た。例えば該穴の底部へ、ベントナイトセメント
しつくい、セメントペースト、モルタルまたはコ
ンクリートの体積が、段階的に穴の内部において
増大するように、これらを該穴の底部に前記ベン
トナイト泥の体積の減少（すなわち、しつくい等
との置換）を伴うように流し込まれた。

そこで、例えば長い穴を掘り、その中に鉄筋、
パネルもしくは導管の如き各種構成物（要素）を
設置することができた。すなわち、ベントナイト
泥の存在下に於て、前記しつくいなどの硬化性組
成物を徐々に穴の底部に流しこみ（ベントナイト
泥と置換し）穴を全部または部分的に埋め、かつ
そこに存在する前記構成物の位置を保持するた
め、しつくいなどは硬化された。

しかしながらこのような方法は、実施すること
が著しく困難であつた。というのは、硬化の後、
ベントナイトセメントしつくい、セメントペース
ト、モルタルまたはコンクリート等の内部に、多
かれ少かれ多量のベントナイト泥（非硬化性組成
物）の塊が存在し、それがこの種の工作物の耐久
性を乏しくしたからである。

更に、該方法の実施を困難にしているもう一つ
の理由は、本出願人により開発された技術の一つ
が、従来のベントナイト泥の存在下ではなく、あ
る時間の経過後しつくいを固化し得る、ある割合
のセメントを含有するベントナイト泥により構成
されるしつくいの存在下で、掘削を行うことから
なつていることにある。この技術は、しつくいな
どにより純粋なベントナイト泥を置換する際の困
難を回避するが、例えば凝結しつつあるしつくい
等により極めて急速に閉塞されるという危険性が
あつた。

本発明は穴内に含まれるベントナイト泥を、ベ
ントナイトセメントしつくい、セメントペース
ト、モルタルまたはコンクリート等で置換するた
めの新規な方法に関する。本発明の方法は、前述
の各種欠点を除くものであり、硬化されたしつく
い、モルタルもしくはコンクリートの内部に、ベ
ントナイト泥の部分が形成されるなどというよう
な危険性を著しく減少させるものである。

本発明の目的は、穴内に含まれるベントナイト
泥を、ベントナイトセメントしつくい、セメント
ペースト、モルタル、もしくはコンクリート等で
置換するための新規な方法を提供することにあ
り、そのような置換のために、ベントナイト泥に
その最大の硬さ（rigidity）を付与するような量
に相応する、もしくはわずかにそれを越える、量
の石灰を含有するベントナイト泥を使用するこ
と、を特徴とするものである。

尚、本発明に於て使用する「硬さ」という用語
は、マーシユ・コーン（Marsh cone）を用いて
測られる（特定される）、やゝ複雑な性質である。
更に詳しく述べると、マーシユ・コーンは円錐形
をしており、その頂部が下にあるようにして用
い、かつその頂部に小さな開口を有しもう一方の
大きな（上の）部分も開口しているものであり、
このコーンに被試験物（スラリー等）を満たし、
それが下方にある小さな開口を通る時間を測るこ
とにより前記「硬さ」を求めるものである。ちな
みに開口を通る時間は、粘度（流動運動するスラ
リー等によつて対向的に生ずる抵抗）と、「硬さ」
（流動の開始のためのスラリー等の抵抗）に依存
する。

本発明を更に具体的に述べると、例えば20〜40
Kgのベントナイトを水１m³中に分散させたコロイ
ド分散液からなる従来のベントナイトを出発物質
として、これに少量の石灰（CaO）を徐々に添加
すると、はじめのうち該泥は、その硬さの明瞭な
増大を示すが、極大に達した後、減少することが
認められる。

ところでマーシユコーン（錐）の使用により、
ある物質の所定量がコーンを介して流れるのに要
する時間を求め、物質の真の粘度と硬さとに同時
に依存する見掛けの粘度を測定することが可能と
なることは公知であつた。

本発明に於て、ベントナイト泥が最大の硬さを
示すようにベントナイト泥に添加することが必要
とされる石灰の濃度を決定するためには、石灰の
含有量を徐々に増した一連のベントナイト試料を
作り、各試料についてマーシユ・コーンにより見
掛けの粘度を測定することで行う。

本発明の方法の実施は、マーシユ・コーンにお
ける最大の流下時間を与える石灰含有率近傍、も
しくはわずかにそれを越える割合となるようにす
ることが好ましい。

本発明によれば、補足的にわずかの石灰を添加
することにより、再びマーシユ装置により測定し
た流出時間が著しい減少を示すような条件下にお
ける、最大の硬さを該泥に付与する石灰の量を設
定することもできる。

本発明によりなされた実験によれば、泥内に導
入するベントナイトの重量の10％以下に相当する
量の生石灰（CaO）を、ベントナイト泥内に入れ
た場合に、前記の極大が、通常、達成されること
が見出された。ただし、この数値は使用されるベ
ントナイトの特性に依存することに留意すべきで
ある。

本発明の好ましい１実施態様によれば、前記の
ようにベントナイトと石灰とを添加して得られる
ものの見掛けの粘度は、マーシユ・コーンを用い
ると、約40〜80秒の範囲内の値を有している。

本発明の方法の、置換の第１の態様は、ベント
ナイト泥をしつくい、モルタルもしくはコンクリ
ート等によつて置換することからなる。

また、密度が泥の値と殆ど同じであるベントナ
イト−セメントしつくいを使用して、本発明の方
法に従つてベントナイト泥の置換を行う場合、ベ
ントナイト泥と該しつくいとの間に、明瞭な分離
境界の生ずることがわかる。更に、しつくい内部
にベントナイト泥の部分が形成された場合、例え
ば機械的手段（圧縮空気の注入、ポンプによる生
成物の循環などの撹拌即ち混合処理等）によつ
て、極めて容易に消失させることができる。

本発明の方法の、置換の第２の態様は、ベント
ナイト泥に、セメントに富む組成物を加えるか、
もしくはベントナイト泥土に粉末セメントを加え
ることからなり、かくて、ベントナイト泥の性質
が変えられる。なお、前記両処理後は、混合撹拌
を行う。

また、本発明に従つて石灰に富むベントナイト
泥を使用した場合、掘削中に、混合が余儀なくさ
れる砂の沈降する傾向は殆どなく、したがつてし
つくい内に極めて安定な状態で懸濁しているとい
うことも、注目すべきことである。すなわち、こ
のようにして、大量の砂が穴の底に残されるとい
うことを防止しうるのである。ちなみに穴の底部
に於ける砂の残留は、時により極めて大きな障害
になる。

本発明のもう一つの実施の態様においては、極
めて長く、かつ比較的幅の狭い鉄筋コンクリート
製壁部材を形成するために、ベントナイト泥をコ
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、ベントナイト泥
はコンクリートと混合せず、また置換は泥とコン
クリートとの間の大きな密度差を利用して行われ
る。

また前述した泥と同様な特性を有するベントナ
イト泥によつて掘削を行い、ついでパネルもしく
は鉄骨の設置を行い、さらに排除すべきベントナ
イト泥を上方に徐々に押し上げることができるよ
うに、穴の下方部分からコンクリートを注入して
もよい。

本発明に従つて使用されるベントナイト泥は、
石灰含有率が増大していない、ベントナイト泥と
まつたく同じ性質を有する地面の、保持にも有用
である。

事実、ベントナイト泥の存在下で掘削を行うこ
との利点は、土の壁を害することのない泥内への
水の混入を避けながら、ベントナイトに富む地殻
もしくは地塊を掘削壁上に設定することにある。

本発明に従つて、ベントナイト泥中に石灰を添
加することは、壁上で泥によつて形成されるベン
トナイト性地殻の防水性を改善する。

前述の如く、本発明の方法は、その実施が簡単
で、しかも経済的であるという利点を有してい
る。また本発明は、従来のものよりも少量のベン
トナイトを含有し、そのためコストはより安くな
る。

本発明のベントナイト泥は比較的高い硬さを有
し、その結果周の土壌粒子の偏在（segregation）
が避けられ、かつ該泥は例えば白亜質であり得る
周りの土壌に由来する石灰の量に比例して、過剰
の硬さを獲得する危険性はない。

本発明は、また本発明の方法を実施するために
使用することのできるベントナイト泥にもある。
すなわち、該ベントナイト泥は石灰の適当量を添
加することにより最大の硬さを有するか、もしく
はそれよりもわずかに低い硬さを有することで特
徴ずけられるものである。

本発明をより一層良く理解するために、たんな
る例示の目的で、従つて何等本発明を限定するも
のではない実施例をもつて以下説明する。

実施例 １ ４〜５ｍの深さで、数百ｍの長さに亘り伸びて
いる穴を形成した。この穴は使用済の水もしくは
他の流体を排出するための導管、もしくはまた支
持用の壁を構築するための鉄筋コンクリート製構
成物を受け入れるためのものである。

この穴の掘削は、以下のような組成を有するベ
ントナイト泥の存在下で操作される、公知の装置
によつて行われた： ベントナイト 35Kg/m³ 生石灰（CaO）
２Kg/m³またはベントナイトに対する６重量％ マーシユ・コーンによる該ベントナイト泥の粘
度は45秒であつた。

生石灰の割合は添加すべき石灰の量を徐々に増
すことにより、マーシユ・コーンによる粘度を最
大とすることよりなる方法により決定した。即
ち、（ベントナイトに対して）石灰の含有率を
徐々に以下のように増やし、ベントナイトの35
Kg／m³という一定含有率に対して、マーシユ・コ
ーンによる見掛け粘度を決定した。

ΓCaO／ベントナイト３％ではマーシユ・コーン
で38秒を与えた。

ΓCaO／ベントナイト４％ではマーシユ・コーン
で44秒を与えた。

ΓCaO／ベントナイト５％ではマーシユ・コーン
で50秒を与えた。

ΓCaO／ベントナイト６％ではマーシユ・コーン
で46秒を与えた。

ΓCaO／ベントナイト７％ではマーシユ・コーン
で34秒を与えた。

この実施例の場合では、最大値50秒よりわずか
に低い見掛けの粘度45秒に相当する、６％の混合
割合を選んだ。

置換物質は、１m³当たり150Kgのセメントを含
むベントナイトしつくいを用いた。

このしつくいの密度は約1.1であつた。ベント
ナイト泥の密度は、掘削により生じ、混入する砂
の量に依存して、約1.05〜1.1であつた。

この方法を実施するためには、一般に新たなし
つくいの調製を行い、かつ場合によつては、再使
用のためにベントナイト泥を取り出すことも有利
であつた。

しかしながら、本発明の精神を逸脱することな
しに、しつくいに所定の組成を与えるために、必
要な添加物を、予め除かれた量に対応する量で穴
の中に供給することもできる。

本発明を実施するためには、穴の内部において
ベントナイト泥内に浸漬されている構成物並びに
掘削用エンジンと接触しないように十分な間隔を
もつて、穴の底部にしつくいを注入する。しつく
いの注入は、例えば穴の掘削位置から50ｍのとこ
ろで行うことができる。

実施例 ２ 深さが数十ｍに達し、かつ断面が0.2〜７m²の
範囲の面積を有する円形断面の基礎杭、もしくは
矩形断面のバレツトを製造した。この杭もしくは
バレツトは、コンクリート内に埋め込まれた鉄筋
の骨組から構成されており、最終的な基礎を築く
ための、作業を保全するためのものである。

実施例１のものと同じ組成を有するベントナイ
ト泥の存在下で、相応する形状の穴を公知のエン
ジン〔例えばケリー（Kelly）の掘削グラブまた
は穿孔機〕によつて作つた。

次に鉄筋骨組を作り、さらに穴の底までコンク
リートを導管によつて入れた。

コンクリートとしては１m³当たり以下のような
組成を有するものを使用した。

セメント 400Kg 砂（０〜５mm） 600 小砂利（５〜25mm） 600 水 200 可塑剤および遅延剤 穴の中にコンクリートを流し込んだ。鉄筋骨組
を包みこみ、かつ穴を完全に満たして、操作を完
了した。

コンクリートと接触している本発明のベントナ
イト泥は流動性であり、従つてコンクリートによ
り容易に追い出しうることがわかつた。

従来のベントナイト泥では、移動困難なゲル状
態に変化し、コンクリート内部もしくは穴の壁に
形成される泥の塊は杭またはバレツトに対し重大
な悪影響をおよぼした。

実施例 ３ 実施例１に示したように、本発明によるベント
ナイト泥の存在下で穴を掘つた。

掘削中、ベントナイト泥に砂が混入し、そのた
め密度が約1.2に達した。すなわち軽い密度のし
つくいでベントナイト泥を置換することが困難に
なるおそれがあつた。

そこで本発明に従つて、以下のように行つた。

１m³当たり300Kgのセメントを含むベントナイ
ト−セメントしつくいを調製した。

穴の、５ｍ毎の各円筒状部分（体積20m³）に、
１m³当たり300Kgのセメント含有ベントナイト−
セメントしつくい10m³を入れた。

次いで、例えば圧縮空気もしくは他の手段によ
り、機械的に撹拌して、しつくいが均一になるよ
うにした。

こうして、300Kg/m³のセメントを含有するベン
トナイト−セメントしつくい10m³と本発明のベン
トナイト泥10m³とを均一に混合して、ベントナイ
ト−セメントしつくいを得た。

混合物は、予想された通りの150Kg/m³のセメン
ト含有率を有していた。

このような実施態様は、本発明のベントナイト
泥によりはじめて可能となつたのである。

実施例 ４ 深さ15ｍ、幅0.5ｍの防水壁をつくつた。

公知の方法に従つて、長さ３ｍに相当する穴
を、本発明のベントナイト泥の存在下で、例えば
実施例１の組成の泥の存在下でつくつた。このベ
ントナイト泥は約45m³の体積を占めた。

この場合、100Kg/m³のセメントを含有する、硬
化ベントナイト−セメントしつくいを得ることが
必要であつた。

粉末のセメント4.5トンを、ベントナイト泥で
満たされている穴に流し込み、一方で流し込まれ
たセメントの体積に相当する約1.7m³の泥を抜き
取つた。

次いで、例えば圧縮空気により機械的に撹拌
し、また必要に応じてポンプ輸送並びに再循環し
て、穴の内部で対流運動せしめ、しつくいが十分
均一になるまで作業を続けた。このようなことは
本発明により容易に達成することができた。

以上述べた本発明の方法の実施態様は、何等限
定的性質を有するものではない。また本発明の技
術的範囲を逸脱することなく、各種の変更を行う
ことが可能であると理解すべきである。

特に、本発明は極めて長い、もしくは極めて深
い、穴に限定されるものではなく、特に例えば井
戸の建設に利用することが可能なものである。