JPH03187963A - セメント基質注入グラウト - Google Patents

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】 本発明は受動（ｐａｓｓｉｖｅ）にすると思われる細か
い亀裂により影響を受けるコンクリート構体を、注入に
よって充填および固定する（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎ
ｇ）のに用いられることのできるセメント基質グラウト
（ｃｅｍｅｎｔ−ｂａｓｅｄ　ｇｒｏｕｔ）、または荒
いコンクリート（ｎｏイ１ｎｅｓ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ）
の再生に関する。

幅および深さに幾分、延びる亀裂は、時折、時間の経過
につれてセメント構体に生ずる。単に表面上の亀裂は構
体の外観を悪くするが、しかし構体の耐久性に危険を与
えない。

この外観は簡単な下塗りによって変えることができる。

しかしながら、深い亀裂の場合には、構体の安全性、し
かも、例えば橋またはダムの場合には人びとに対する安
全性を必要とする。この亀裂を修理しない場合には、亀
裂は物理的または化学的浸触のために悪化し、ついに構
体を取りこわしするか、または再建することが必要とな
る。

この起こりうる事態にならないようにするために、亀裂
構体に表土および地面を固定するのに長い間にわたって
使用されている注入技術を適用することが考察されてい
る。実際上、構体に進入できるのに十分な流動性のプロ
ダクトを亀裂に加圧下で注入する場合、注入プロダクト
が良い接着および強さ特性を示す場合には構体に充填さ
れ、かつ固定するようにする必要がある。極めて細かい
亀裂に進入できる広い粘度範囲を与える重合体のような
熱可塑性または熱硬化性樹脂は、コンクリート構体の多
くの注入による修理に用いられている。しかしながら、
このプロダクトは多くの欠点を有している。その第１と
しては、プロダクトのコストが高く、大規模注入におい
て経費が極めて高価を要することになるためである。し
かも、硬化後、弾性率がコンクリートの弾性率と著しく
異なり、有害となるハードスポット（ｈａｒｄ　５ｐｏ
ｔｓ）を生ずる。更に、プロダクトの膨脹率がコンクリ
ートの膨脹率と異なる。一般に、この場合には、構体が
空気中にさらされ、かつ大きい温度変化を受ける時に明
白な欠点が現われる。

それ故、他のプロダクトの使用が試みられ、特に土壌を
固定および防水性にすることがすでに試みられている。

例えば、英国特許（ＧＢ）第２．１９５．１３８号明細
書には硬化性プロダクトを亀裂に注入するのに用いる装
置および方法が記載られており、注入プロダクトとして
ポリエステルまたはエポキシ樹脂、またはセメント　グ
ラウトが用いられている。しかしながら、２ｍｍ以下の
幅の亀裂の注入については考えられていない。

一般的な規則として、注入プロダクトが、同一ではない
が、修理すべき構体と類似し、同程度の弾性率および膨
脹率を有している場合には、セメント基質グラウトをセ
メント構体の固定に用いることは特に有利である。

しかしながら、亀裂またはキャビティ開口の幅が極めて
小さくなるのにつれて、困難さに遭遇する。実際上、普
通のセメントを用いる場合には、グラウトが初めの数セ
ンチメートルの深さに進入するや否や、脱水セメント　
プラグ（ｄｅｗａｔｅｒｅｄｃｅｍｅｎｔ　ｐｌｕｇ）
を形成し、作業の遂行をできなくする。

注入プロダクトの性能を調べる場合、標準試験はＮＦ標
準Ｐ−１８−８９１の題目の「乾燥および湿り環境にお
ける砂柱注入性試験（ｓａｎｄ　ｃｏｌｕｍｎ　１ｎｊ
ｅｃｔａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ）Ｊに知られているよ
うに行われている。この試験において、プロダクトによ
ってかかる時間は、計量された砂で充填した透明のプラ
スチック　カラムに沿って印されている異なる標線に達
することによって定めるようにしている。かようにして
、種々のセメント　グラウトの注入性５− ６− 性を定めることができる。

異なるプロダクトによって統計的に実施する上述する試
験では、セメント　グラウトを最大セメント粒子の大き
さの少なくとも１．５〜２．３倍の幅の孔または隙間に
注入できることが確められている。

しかしながら、上述するように最大粒子の大きさを制限
する場合でも、１ｍｍ以下の亀裂にセメント　グラウト
を注入することができない。

そこで、多くの場合において、細かい亀裂を有利に固定
するようにしている。実際上、亀裂が広くなる前に、亀
裂が形成するや否や介入することが好ましい。更に、道
路または構体を空気中で修理する場合には、夏または春
の時期に、すなわち、膨張して亀裂が閉じる時期が好ま
しい。実際上、亀裂は冬期に広くなり、しかもこの時期
では日中の時間が短く、特に夜に凍結する危険がある。

本発明の目的は極めて細かい亀裂により影響を受ける構
体を注入操作により、実際上、０．２または０．３ｍｍ
の幅の亀裂に用いて固定できるセメント基質グラウトを
提供することである。

本発明においては、注入グラウトを２０ミクロン以上の
大きい粒子を除去した微粉砕ポートランドセメントから
作り、このセメントを水−減少（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕ
ｃｉｎｇ）可塑剤に２％以下の割合で加え、水と混合し
、水の量対セメントの量の重量比を０．６を越えないよ
うにする。

次に示すように、普通のセメント工業命名として、三ア
ルミン酸カルシウム３　ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ５をＣ３Ａで
、およびテトラカ゛ルシウム　アルミノ　フェライト４
　ＣａＯ＠　ＡＡ’　２０３　・Ｆｅ２Ｏ３をＣ４ＡＦ
で示す。

使用するポートランド　セメントは５％以下のＣ３Ａを
含有するのが好ましく、２Ｃ３Ａ＋Ｃ４ＡＦの和は約２
０％を越えないようにし、更にこの事は塩酸塩に良く耐
える性質を与える（ＡＳＴＭタイプＶ）。

特に有利な例において、可塑剤をポリナフタレン、メラ
ミンおよびリグノスルフェートからなる群から選択し、
可塑剤の割合を全乾燥生成物の０．５〜１．８重量％の
範囲にする。

更に、セメントに対して水を混合する割合を約０．４０
に制限する場合に、良好な結果を得ることができる。

ある場合において、セメントの量は、プッゾラナのよう
な微細な結合物質、微粉砕スラグ、シリカゲル、サーマ
ルシリカ、またはポリウレタン、アルコールまたはポリ
酢酸ビニル樹脂などのような有機物質の添加のために、
全乾燥生成物の０．５〜１０重量％の割合にする。樹脂
または他の液体または再分散性粉末添加剤の場合には、
これらは混合水に添加することができる。

次に、本発明を具体例に基づいて説明する。

上述するように、従来においては少なくとも１ｍｍの幅
の亀裂にセメント　グラウトを注入して固定することが
できる。

この−船釣な手段において、本発明においては細かい亀
裂に注入することのできるセメント　グラウトを研究、
開発し、０．２〜０．３ｍｍ程度の幅、すなわち、従来
における幅より狭い幅の亀裂を処理することができる。

この種の試験は、セメントの組織、その粉末度、Ｗ／Ｃ
比および添加剤の割合を種々と変えて行った。

特に、注入しやすくするために、水を比較的に多くする
ことは発汗を起すことになり、この結果、グラウトを不
安定にする。このために水／セメント　エマルジョンの
流動性と安定性とを妥協するような最適な注入性を規定
するようにする。

このために、セメント粒子の最大の大きさを考察される
より大きくする。

実際上、従来許容されている亀裂の最大の幅対粒子の最
大の大きさの比は大体５またはある場合にはこれ以下で
あるが、本発明において、好ましい結果を得るために３
０ミクロン以上の大きさの粒子をできるだけ完全に除去
する必要があり、０．２〜０．３ｍｍの亀裂の注入の場
合に５の代りに１６の最小比に相当する１０〜１２ミク
ロンを越えないようにするのが好ましいことを確めた。

本発明によるグラウトを用いて充填することのできる亀
裂の最小の幅は最大粒子大きさの１０〜１５倍までにで
きる。

更に、セメントの性質が大切であり、すべての０ セメントは極めて細かい亀裂の注入には適当でない。

実際上、大体５％の乾燥三アルミン酸カルシウムを含有
するポートランド　セメントを用いるのが好ましい。

また、Ｗ／Ｃ比は注入グラウトの場合に従来実施されて
いるより低くする必要があり、約０．６、好ましくは０
．４またはこれ以下の程度にする。

このように低いＷ／Ｃ比による必要な流動度を保持する
ために、ポリナフタレン、メラミンまたはりグツスルフ
ェートのような水−減少可塑剤またはシンナーをセメン
トに、著しく減少する割合で添加する。実際上、２％以
下のセメント量にすることができ、かつ１％以下にもす
ることができる可塑剤の量を用いてＷ／Ｃ比を０．４０
に制限することができる。また、可塑剤はプッゾラナ、
スラグまたはシリカ並びに樹脂のような極めて細かいセ
メント二次成分に０．５〜ＩＯ％の割合で添加すること
ができる。

しかし、ある場合およびある可塑剤（メラミン、リグノ
スルフェート）の場合には、５％までの可塑剤を用いる
ことによって０．４５〜０．５０までのＷ／Ｃ比に高め
ることができるので有利である。

本発明の詳細な説明するために、比較試験を行い、一方
において上述するように規定した本発明の特性に相当す
るグラウトＡ、および他方において普通セメントから普
通のようにして作った注入グラウトＢを用いて試験を行
った。

セメントおよび生成したグラウトの主な特性を次の表Ａ
に示す。

表Ａ 更に、グラウトＡおよびＢに用いるセメントの粒度分布
の曲線を第１図に示しており、この曲線に普通セメント
Ｃの粒度分布を加えて示している。

本発明におけるグラウトＡは１６ミクロン以上の大きさ
の粒子を除去した微粉砕ポートランド　セメントから作
った。

グラウトＢは微細゛スラグ基質セメントから作った。

例により、セメントＣは比較的細かい普通の製品である
。

極めて大きい粉末度のセメントＢは上記表Ａに示してお
り、特に比表面積を示している。このセメントは少なく
とも１．６のＷ／Ｃ比で混合する必要がある。

表Ａから明らかなよに、２８日後の引張強さＳｔおよび
圧縮強さＳｃは、本発明におけるグラウトＡの場合より
グラウトＢの場合に低い。

更に、第２図から、２０℃における実用的可使時間はグ
ラウトＢの場合より本発明におけるグラウトＡの場合に
良いことがわかる。実際上、横軸に示す時間後のマーシ
ュコーン流れ時間（Ｍａｒｓｈｃｏｎｅ　ｆｌｏｗ　ｔ
ｉｍｅ）を縦軸に示す第２図に示すグラフから、グラウ
トＢは２時間３０分後では実際に使３ ４ 用できなくなるが、本発明のグラウトＡは６時にわたっ
て使用できることがわかる。この事は、注入処理の一時
停止によって比較的に多量のグラウトを調製できるから
セメント構体の注入の場合に極めて有利である。

これらの種々のグラウトの注入可能性を評価するために
、グラウトについてＮＦ標準Ｐ　１８−８９１に規定さ
れている砂柱注入性試験（ｓａｎｄ　ｃｏｌｕｍｎ　１
ｎｊｅｃｔａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ）を行った。この
結果を第３図に示す。この第３図には縦軸に示す高さに
対する砂柱が上昇するグラウトによりかかる時間を示し
ている。

ＮＦ標準Ｐ　１８−８９１による乾燥環境および湿り環
境における注入時間をクラウドＡおよびＢについて示し
ている。比較グラウトＢはグラウトＡにより速やかに砂
柱を通過するが、しかしグラウトＡは良く保持され、お
よび高い浸透性の場合に標準の制限以下であることがわ
かる。

更に、亀裂に注入しやすくするグラウトの場合、十分で
なく、シーリングの場合および固定の場合に所望の品質
に貢献しない。

シーリングに関して、すでに表Ａから明らかなように、
グラウトＡの多孔性はグラウトＢの多孔性と比べて極め
て低いことがわかる。

ＮＦ標準Ｐ　１８−８９２により行ったスプリッティン
グ試験の結果を第４図に示している。グラフの横軸には
２８日間におけるスプリッティング強さ（Ｓｔ）を示し
ており、この強さは柱から得た６個の試験片についての
メガパスカル（ｍｅｇａｐａｓｃａｌｓ　）で示す。

グラウトＢで注入した試験片のスプリッティング強さは
湿り環境において実際に無視でき、これに対して乾燥環
境においては極めて低く、いずれの場合においても、グ
ラウトＡを用いて注入した後に得た強さはＮＦ標準Ｐ　
１８−８８０　（セクション３〜２）の要件に適合した
。

この手段で行った試験から得られる品質を確めるために
、グラウトＡおよびＢを荒い（スポンジまたは多孔性）
コンクリートの再生に用いた。この結果を次の表Ｂに示
す。

表Ｂ についての破断荷重の測定を含んでいる。グラウトＡの
性能はグラウトＢの性能より優れていることがわかる。

この事は再び共に粘着した後、確かに低いが、最初の試
験片と同じ程度の破断荷重が残留するためである。

表Ｃ ２種のグラウｌ−ＡおよびＢを用いて注入する前および
注入して後の荒いコンクリートの特性を表Ｂに示してい
る。いずれの場合においても、性能が改善されているこ
とがわかる。しかしながら、本発明のグラウトＡを用い
て注入した後において、多孔性は低く、引張強さおよび
圧縮強さは高くなることがわかる。

最後に、表ＣはＮＦ標準Ｐ　１８−８９４によって行っ
た接着性試験の結果を示しており、この結果には破壊し
、試験中注入グラウトの助けにより再び粘着し、次いで
撓み試験を行う、モルタルの試験序次の組成を有する２
種のポートランド　セメントＩおよび■から得られた異
なる組成の多数のグラウトを試験したニ ア 表Ｅは各側について示している： セメントの割合および種類、 可塑剤の割合および種類：ポリナフタレン（Ｐ）または
メラミン（Ｍ）、 二次成分の割合および種類、 Ｗ／Ｃ比 注ぎ時間（ｐｏｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｔｉｍｅ）（Ｔ）
（秒）、すなわち試験片における流れ持続時間、 浸透性についての指示、 スプリッテング強さＳｔ（メガパスカル）、試験を次の
組成の砂柱に示した基準に従って行った： ０．６３〜０．８　ｍｍ　：　３３％ ０．８０−１．０　ｍｍ　：　３０％ １．０〜１．２５ｍｍ　：　３７％ ０− 表Ｅ 例１〜４はセメント■について行い、および例２〜１４
はセメント■について行った。

可塑剤は、場合に応じて、ポリナフタレン（Ｐ）または
メラミン（Ｍ）を用いた。

例７〜１２の場合、セメントの１部をシリカで置き替え
た。二次成分として、例１３ではスラグとし、例１４で
はプッゾラナのタイプのフライアッシュにした。

勿論、他のポートランド　セメントは、グラウトの組成
、特に可塑剤の割合、および必要に応じて二次成分の割
合で用い、およびＷ／Ｃ比はセメントの組成に、介入す
る構造に、および介入（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ）、
固定（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）またはシーリング
の性質に適合させた。

両セメントは良好な注入性を有することを確めた。セメ
ントＨの場合、その低い含有量の三アルミン酸カルシウ
ムおよびテトラカルシウム　アルミノフェライトが硫酸
塩含有環境において作業するために好まいしことを確め
た。

２

【図面の簡単な説明】

第１図は注入試験を行った多数のセメントについての粒
度分布を示すグラフ、 第２図は試験を行った２種類のセメント　グラウトの実
用的有効寿命を示すグラフ、 第３図はＮＦ標準Ｐ　１８−８９１による乾燥および湿
り環境における砂柱注入性を示すグラフ、および第４図
はＮＦ標準Ｐ　１８−８９２によるスプリッティング試
験の結果を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、３０ミクロン以上の大きい粒子をできるだけ完全に
   除去した微粉砕ポートランドセメントから作り、このセ
   メントに水−減少可塑剤を加え、水と混合し、水の量対
   セメントの量の重量比を０．６を越えないようにし、可
   塑剤の割合を２％以下にした細かい亀裂に影響される構
   体を固定するセメント基質注入グラウト。 ２、セメント粒子の最大大きさを１０〜１２ミクロン程
   度にした請求項１記載の注入グラウト。 ３、可塑剤をポリナフタレン、メラミンおよびリグノス
   ルフェートからなる群から選択した請求項１記載の注入
   グラウト。 ４、可塑剤の割合を全乾燥生成物の０．５〜１．６重量
   ％の範囲にした請求項１、２または３記載の注入グラウ
   ト。 ５、セメントに対する水の混合割合を約０．４０にした
   請求項１〜４のいずれか一つの項記載の注入グラウト。 ６、セメント、スラグ、プッゾラナ、シリカまたは樹脂
   のような二次成分と全乾燥生成物の０．５〜１０重量％
   の割合で混合した請求項１〜５のいずれか一つの項記載
   の注入グラウト。 ７、グラウトを用いて充填することのできる亀裂の最小
   の幅をセメント粒子の最大の大きさの１０〜１５倍程度
   にした請求項１〜６のいずれか一つの項記載の注入グラ
   ウト。 ８、セメントには約５％の三アルミン酸カルシウムＣ３
   Ａを含有させた請求項１〜７のいずれか一つの項記載の
   注入グラウト。 ９、セメント中の三アルミン酸カルウシムＣ３Ａおよび
   テトラカルシウムアルミノフェラー トＣ４ＡＦを、２Ｃ３Ａ＋Ｃ４ＡＦが２０％を越えない
   ようにした請求項８記載の注入グラウト。 １０、セメントを亀裂に加圧下で注入する細かい亀裂に
   より影響されるコンクリート構体を固定する方法におい
   て、幅が０．２ｍｍまでの亀裂に外部から、２０ミクロ
   ン以上の大きい粒子を除去した微粉砕ポートランドセメ
   ントから作ったセメントグラウトを注入し、前記セメ ントに水−減少可塑剤を加え、水と混合し、水の量対セ
   メントの量の重量比を０．６％を越えないようにし、お
   よび可塑剤の割合をセメントの量の２％以下にすること
   を特徴とするコンクリート構体を固定する方法。 １１、最小の幅が０．２ｍｍまでの亀裂によって影響を
   受けるコンクリート構体を固定するために請求項１〜８
   のいずれか一つの項によって作ったポートランドセメン
   トグラウトの使用。