JPH0414511A

JPH0414511A - 水上浮揚構造物打設用の瞬結性材料

Info

Publication number: JPH0414511A
Application number: JP11545590A
Authority: JP
Inventors: Sumio Horiuchi; 澄夫堀内
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1992-01-20
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JP3028120B2

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、瞬結性を有し、水上に打設される水上打設用
瞬結性軽量材料に間する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来、
水上に浮遊構造物を設置しようとした場合、地上でその
軽量構造物を築造した後、それを水上に移送することに
よって行っていた。

浮遊構造物には水上構造物又は水中構造物があり、水上
構造物としては、石油プラットフォームやケーソンのよ
うな浮遊構造物と、人工島や海底トンネルのような固定
構造物があるが、こうした構造物を構築する方法として
は、■現地に大掛かりな仮設構造物を構築したのち、構
造物を造る方法と、■陸上にて構造物を構築したのち、
台船等に載せて現場まで曳航し、設置する方法、の２種
があった。

ところが、■の方法では仮設構造物の構築例えば足場の
確保や、外殻壁の構築などに多大な労力を要するほか、
材料を現地まで輸送することも大変であった。また■の
方法では構造物の設置に際して巨大な揚重機械を必要と
するほか、現場までの曳航にも多大な労力が必要であっ
たにのように従来技術には、現場が水上であると言う特
殊事情のため、陸上とは異なった困難性があった。

また従来、水面上の簡易仕切り壁の構築にオイルフェン
スなどが使用されているが、現場で製作することは容易
でなかった１例えば、石油採掘用プラットフォームやタ
ンカーがらのオイルの流出に際して、短時間で簡易に防
護体を築造することができなく、被害が増大する場合が
あった。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明者は上記
課題を解決すべく鋭意研究の結果、本発明をなすに至っ
たものであり、すなわち本発明は、水硬性硬化剤（例え
ばセメント）と起泡剤と急結剤と水を主剤とする混合物
がらなり、かつ該混合物は水面に浮揚する密度を有し、
水面に撒き出して打設されるものであることを特徴とす
る水上打設用瞬結性軽量材料である。

本発明における水硬性硬化剤としては、セメント、石灰
、スラグ等の無機材料やウレタンルボリマー、アクリル
アミド等の有機材料等を用いることができる。

また、起泡剤としては、膠質ブチルスルフオン酸ナフタ
レン、ゼラチン、カゼイン等の蛋白質の誘導体、サポニ
ン、樹脂石鹸、硫酸ラウリルソーダ等が用いられる。

急結剤としては、水ガラス、重クロム酸カリ、ケイフッ
化ソーダ、アルミン酸ソーダ、塩化アルミニウム、塩化
カルシウム等が挙げられるが、特に水ガラスが好ましい
。

また、本発明の軽量材料には各穫補強材、例えばプラス
チック繊維、金属繊維等の補強材を加配してもよい。

さらに、土、スラグ等の充填材を加配してもよく、そし
てさらに、ベントナイトのごとき分離防止剤を加配して
もよい。

なお、通常水ガラスとしては、ＪＩＳ３号品（ＳｉＯ２
含量２８〜３０％）が用いられる。

急結剤としての水ガラスの使用は、瞬結性、強度発現性
、安全性等の点から特に好適である。

また、水硬性硬化剤としては、瞬結性及び長期強度を確
保する等のため、特にセメントが好ましいものであり、
一般にポルトランドセメントが使用されるが、その他の
各種セメント、例えばアルミナセメント、高炉セメント
、フライアッシュセメント等も使用できる。

本発明の水上打設用軽量材料の好適組成は、セメント１
００重量部に、起泡剤０．１〜５．０重置部と、Ｓ　ｉ
　Ｏ２換算量が８〜５０重量部の水ガラスと水６０〜６
００重量部が混合されてなるものである。また、該混合
物は、セメント１００重量部に、起泡剤０．１〜５．０
重量部と、水ガラス（ＪＩＳＢ号品）３０〜１５０重量
部と水４０〜５００重量部からなる混合物に相当する。

なお、セメントと起泡剤及び水を主剤とする発泡ペース
トを製造するには、気泡コンクリートの製造工程で採用
されているミックスフオーム方式あるいはプレフォーム
方式のいずれを採用してもよい。

本発明において水上に浮揚する構造物を構築するために
は打設材料の軽量性が重要となる。

この軽量化のためには、気泡を混合する方法が有効であ
る。

また、水上打設に関しては、瞬結性が重要となる。すな
わち、打設材料が水面に接触する際においては、瞬結性
がないと、セメント粒子のごとき水硬性硬化剤成分が水
中へ沈降して逸失してしまう結果、軽量構造物が構築で
きなくなる。

さらに、水面上に打設した材料の固結時間が長い場合に
は、打設した材料が水平方向へ薄く広がり、波などの力
によって容易に破壊されてしまうなどの問題が生じる。

こうした意味からも、材料の瞬結性は不可欠なものであ
る。

これを防ぐためには、セメントと気泡とが分離する前に
打設材料が固結する必要があり、ゲルタイムで言えば数
秒ないし数十秒を確保することが好ましいものである。

［実施例コ次に本発明を実施例によって詳細に説明する。

本発明の水上打設用軽量材料による水上浮揚構造物の築
造方法についての概要を説明すると、まず、起泡剤と水
との混合物を撹拌して充分に起泡させ、これにセメント
スラリーを均一に混合して発泡ペーストとする。

これに急結剤としての水ガラス水溶液を混合して、水面
上に撒き出して打設する。

該混合物は数秒〜数１０秒間で固結する。この固結する
に必要な時間（ゲルタイム）は発泡ペーストと水ガラス
との混合比によって調節することができる。

以上を第８図で図説すれば、作業船１上で発泡ペースト
の調製及び水ガラス水溶液の調製を行い、それらを混合
した混合物２をそのゲルタイム以内の短時間内に圧送ポ
ンプ３を介して送給ホース４先端から水面上に撒き出す
ことによって、瞬時に水上に浮揚構造物体２０を打設・
築造する。

なお１発泡ペーストと水ガラス水溶液とは、別々に２本
のホース又は二重管によって送給ホース４の先端まで圧
送し、そこで両者を混合して撒き出すようにすることが
好ましい。

次に本発明における好適例について説明する。

本発明実施例の軽量材料においては、下記のごとき、発
泡ペーストの組成及び水ガラスの組成が好ましい。

［Ａ：発泡ペーストの組成］セメント：１００重量部、水　　＝３０〜２００重量部起泡剤　＝０．１〜５重量部気泡安定剤＝０．１〜５重量部気泡量：２５０〜９００１／ｍ’ ［Ｂ：水ガラス水溶液の組成］水ガラス（ＪＩＳＢ号）・１００重量部水　　　　：３０〜２００重量部ゲルタイム調製剤（塩類）：０，１〜１０重量部（Ａ液とＢ液の混合比（重量比））Ａ：Ｂ＝ｌＯ，１〜１：３．５そして、特に好ましいものは、［Ａｏ　：発泡ペーストの組成コセメントコ１００重量部、水　　；４０〜１００重量部起泡剤　：０，２〜３重量部気泡安定剤＝０．１〜５重量部気泡量＝２５０〜７００１／ｍ３［Ｂｏ　：水ガラス水溶液の組成〕水ガラス（ＪＩＳＢ号）＝１００重量部水　　　　：３０〜１５０重量部ゲルタイム調製剤（塩類）：０．１〜１０重量部（Ａ’液とＢ°液の混合比（重量比））Ａ’：Ｂ’＝１
・０．１〜１：１．５である。

次に、以上の組成を有する材料のうち、以下の配合の瞬
結性軽量材料を調製して打設に供した。

■［発泡ペーストの組成］セメントコ１００重量部、水　　：１００重量部起泡剤　：０．７重量部気泡安定剤：０．１重量部気泡量：６５（Ｂ／ｍ’ ■［水力ラス水溶液の組成〕水ガラス（ＪＩＳＢ号）：１００重量部水　　　　：５０重量部ゲルタイム調製剤（塩類）：０．１重量部 ■［■（発泡ペースト）と■（水ガラス水溶液）の配合
比（重量比）］ ■；■＝１：０．１６その結果、混合物のゲルタイムは５秒であり、硬化物の
密度は０．６ｔｏｎ／ｍ’であり、打設後６０秒の硬化
浮揚構造物の圧縮強度は０．１ｋｇｆ／ｃｍ２、打設後
２時間後の圧縮強度は３ｋｇｆ／ｃｍ２であった。なお
、前記第８図説明方法と同様にして水上に打設したが、
この浮揚構造物は長期間にわたって、浮揚状態を持続す
ることが確認されている。

次に、本発明実施例で配合使用される各成分について説
明する。

しての　ガラスについて水ガラス溶液について説明すると、通常市販の３号水ガ
ラス（Ｎａ２０　・３ＳｉＯｘ　　・ａｑ）が使用され
るが、該水ガラス原液（ＳｉＯ２：　２８〜３０％、Ｎ
ａ２Ｏ：９〜１０％、残：水）の粘度は高く、そのまま
では拡散速度が遅い。

このため、水を事前に添加して水ガラス液の粘度を下げ
、拡散速度を速くすることが望ましい。

これは通常の水ガラス系薬液注入での水ガラスの使用方
法と同様であり、よく知られている事柄である。なお、
多量の発泡ペーストに少量の水ガラス原液（急結剤）を
混合することは均一混合の意味からも非常に困難である
。

第１図は、発泡ペーストと水ガラスからなる発泡硬化体
［発泡ペースト組成（ａ液組成）＝セメント：３００ｋ
ｇ／ｍ３−水：セメント重量の５０％、起泡剤：セメン
ト重量の１４５％、カルボキシメチルセルローズ（ｃＭ
Ｃ）：水重量の０゜５％、水ガラス水溶液組成（ｂ液組
成）＝ｂ液液中水ガラス（ＪＩＳＢ号）濃度：第１図図
承部度変化量］の、強度と水ガラス濃度との関係を示す
グラフ図であり、水ガラスの濃度は低すぎても、高すぎ
ても良くないことが解る。すなわち、ｂ液として水ガラ
ス原液を用いた場合（水ガラス濃度１００％）は、硬化
ｖｉ（２時間後）の強度発現も大きくない。

１１五旦２至Ｘ次に、起泡剤について説明すると、本実施例においても
通常のセメント系混合物に使用される膠質ブチルスルフ
オン酸ナフタレンや蛋白質などの起泡剤が用いられる。

第２図は、セメント１００重量部、水３０重量部、起泡
剤（第２図図示の添加量）の混合からなる発泡ペースト
における５、起泡剤（動物蛋白質）添加率と発泡ペース
ト体積との関係を示すものである０図示するごとく、多
量の起泡剤を使用することによって、多量の気泡を得る
ことが可能であるが、起泡剤の添加率が多すぎるとセメ
ント粒子が凝集してしまうため、初期強度が低下するほ
か、長期強度も低い。

このなめ、第３図に示すごとく起泡剤の添加率はセメン
ト粒子の凝集を生じる界面活性剤濃度が上限となり、一
般的な界面活性剤であればセメント重量の５％程度が上
限である。好ましくは、３％以下である。

密度を１．０ｔｏｎ／ｍ’　　（水に浮上する密度〉以
下とするためには、１６０１’／ｍ’以上の気泡が必要
となる。この気泡を得るには起泡剤の添加率は０．０５
％程度以上必要となるが、気泡の安定性などの点から、
好ましくは０．１９６以上、特に好ましくは０２％以上
である。

木ｔｍ上Ｘ発泡量は第４図（発泡ペースト組成＝セメント１００重
量部に対して、水：図示の水／セメント比量、起泡剤：
セメント重量の１５％、気泡安定剤二０．１％）に図示
するごとく、発泡ペースト中の水量の増加によって増大
させることができる。水量を３０％以下とした場合は、
発泡量が少ないので実用的でない。

また、第５図（第４図の発泡ペースト組成と同じ、）の
ように発泡量の増加にともなって初期強度が低下する。

このなめ、発泡ペースト中の水量についても２００％以
下（特に好ましくは１００％以下）が、強度発現上から
好ましい、なお、強度発現は起泡剤の添加量によって大
きく影響を受けるため、最適水量も変化する。

セメント量について初期強度発現にはセメントと水ガラス（ＪＩＳ３号）の
比率（重量比）を、２：１（ただし、添加操作において
は、水ガラスは６７％水浴液として添加した）としたと
きの、硬化軽量材料［組成は、発泡ペーストく＝セメン
ト１００重量部、水１００重量部、起泡剤０．７５〜２
．５重量部）及び水ガラス水溶液（水ガラス（ＪＪＳＢ
号）５０重量部と水２５重量部の混合物）の混合物コの
初期強度は第６図に示すとおりであり、単位セメント量
の増加とともに初期強度が増加しているが、単位セメン
ト量が５０　ｋ　ｇ／ｍ３程度であっても強度発現が望
めることが判る。必要となる初期強度は用途によって異
なるが、取扱の点から０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上が望ま
しい、このため、単位セメント量としては好ましくは１
５０ｋｇ／ｍ’以上が必要となる。

セメント　　　−スの　　につい材料を瞬結させるのは急激な凝集反応であり、この反応
が進むには各材料（セメントと水ガラス）の比率が適正
でなければならない。

第７図（第４図の混合物組成と同じ、ただしセメント／
水ガラス比は図示のごとき変化量）に示すことく、水ガ
ラスの量が少なくなると強度が大幅に減少する。水ガラ
ス（ＪＩＳＢ号品）は少なくともセメントの３０％以上
必要である。

以上実施例等に示すごとく、本発明の水上打設用瞬結性
軽量材料は極めて一般的な組成材料から構成されるもの
であるが、その製造においても通常の土木用のミキサー
、ポンプ等が使用できる。

そして、水上にそのまま撒きだすことによって、浮揚構
造物として打設できるため、作業も容易である。

該水上打設用軽量材料は、瞬結性であり、耐水性、機械
的強度も良好であるため、浮揚地盤の築造、例えば石油
掘削用人工島の築造、橋脚基礎構築用人工島等の築造、
水面上の簡易仕切り壁の築造などに好適に使用できる。

こうした直接的に打設材料を水面上に撒き出して浮揚構
造物を構築することは、従来例のない新規なものである
。

本発明の材料により横築した浮揚性構造物はそのまま可
動構造物として使用できるほか、固定構造物構築用の仮
設構造物として広範に使用できるため、それにより従来
困難であった水上での作業を容易かつ迅速にすすめるこ
とが可能となる。

［発明の効果］上記のとおり本発明の水上打設用軽量材料によれば、該
材料は軽量かつ瞬結性であるため、水上に撒き出して打
設し、海洋、湖沼等に浮揚する軽量浮揚地盤等の浮揚軽
量構造物を容易に横築することができる。

さらに、本発明の構築材料は打設時に起泡・膨張させる
ものであるため、現場へ搬入すべき原材料は少量で済み
、よって原材料の運搬が容易かつ低コストなものとなる
。

また、本発明の水上打設用軽量材料はその製造において
、ミキサー、ポンプなどの通常の土木機械がそのまま使
用できる。

しかもその配合組成は一般的な材料の配合からなり、硬
化体は所要の耐水性、機械的強度等の緒特性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は発泡ペーストと水ガラスとの混合物における、
−製品強度と水ガラス濃度との関係グラフ図、第２図は
発泡ペーストにおける気泡量と起泡剤の添加率との関係
グラフ図、第３因は製品強度と起泡剤の添加率との関係
グラフ図、第４図は発泡ペーストにおける、製品の発泡
倍率と水／セメント比の関係グラフ図、第５図は発泡ペ
ーストと水ガラスとの混合物における、製品強度と水／
セメント比の関係グラフ図、第６図は発泡ペーストと水
ガラスとの混合物における、製品強度と単位セメント量
の関係グラフ図、第７図は発泡ペーストと水ガラスとの
混合物における、製品強度と水ガラス／セメント比の関
係グラフ図を示し、第８図は本発明の水上打設用瞬結性
軽量材料を海洋上で打設する概説図を示す。１：作業船、２：瞬結性軽量材料混合物３：圧送ポンプ
、４：送給ホース。２０：浮揚構造物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水硬性硬化剤と起泡剤と急結剤と水を主剤とする
混合物からなり、かつ該混合物は水面に浮揚する密度を
有し、水面に撒き出して打設されるものであることを特
徴とする水上打設用瞬結性軽量材料。
（２）セメントと起泡剤と急結剤と水を主剤とする混合
物からなり、かつ該混合物は水面に浮揚する密度を有し
、水面に撒き出して打設されるものであることを特徴と
する水上打設用瞬結性軽量材料。
（３）セメントと起泡剤及び水を主体とするスラリーを
充分に起泡させて製造した発泡ペーストに、急結剤を混
合してなり、かつ該混合物は水面に浮揚する密度を有し
、水面に撒き出して打設されるものであることを特徴と
する水上打設用瞬結性軽量材料。
（４）発泡ペーストが、起泡剤が混合された水を充分に
撹拌して発泡させた発泡液に、セメントスラリーを混合
させて得られたものであることを特徴とする請求項３記
載の水上打設用瞬結性軽量材料。
（５）急結剤が、水ガラスであることを特徴とする請求
項２ないし４のいずれかに記載の水上打設用瞬結性軽量
材料。
（６）セメント１００重量部に、起泡剤０．１〜５．０
重量部とＳｉＯ＿２換算量が８〜５０重量部の水ガラス
と水６０〜６００重量部が混合されてなり、ゲルタイム
が数秒ないし数十秒であることを特徴とする請求項５記
載の水上打設用瞬結性軽量材料。
（７）水上打設用瞬結性軽量材料が、プラスチック繊維
、金属繊維等の補強材を配合してなるものであることを
特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の水上打
設用瞬結性軽量材料。
（８）水上打設用瞬結性軽量材料が、土、スラグ等の充
填材を加配してなるものであることを特徴とする請求項
１ないし７のいずれかに記載の水上打設用瞬結性軽量材
料。
（９）水上打設用瞬結性軽量材料が、ベントナイト、カ
ルボキシメチルセルロースのごとき分離防止剤を加配し
てなるものであることを特徴とする請求項２ないし７の
いずれかに記載の水上打設用瞬結性軽量材料。