JPH0473312A - 土木建築工事用間隙充てん材用組成物、土木建築工事用間隙充てん材及び該間隙充てん材を用いた施工方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、土木建築工事用間隙充てん方法及びその充て
ん材用組成物に関するものである。さらに詳しくいえば
、本発明は、トンネル覆工部の裏込めや覆工の補強、地
下構造物背面の間隙や地盤沈下によって生じた空洞への
充てん、地盤内の間隙充てん、地下埋設物工事に伴う埋
め戻し等に好適に用いられる土木建築工事用間隙充てん
方法及びその充てん材用組成物に関するものである。こ
の方法は、簡単かつ容易に、過不足なく、しかも安全に
間隙を充てんするものである。

従来の技術 土木建築工事において、裏込め注入材や間隙光てん材な
どとしては、セメントを主体に砂利、砂、粘土等を混合
したもの、さらにこれに物理的に気泡を導入させるため
の起泡剤、又は化学反応によりガスを発生させるための
発泡剤を添加したもの、急結性を付与したものなど種々
のものが用いられている。中でも、起泡剤や発泡剤を添
加したものは、流動性、ポンプ圧送性、材料分離性、経
済性等に優れているため施工実績が多い。

この起泡剤は界面活性作用により材料混練中に物理的に
気泡を導入させるもので、ロジン石けん、アニオン系界
面活性剤、ノニオン系界面活性剤、ゼラチンやカゼイン
等のタンパク買の誘導体、アルキルスルホン酸塩などを
主成分とするものである。しかしながら、これらの起泡
剤は添加量、及びミキサーの大きさ、羽根の形状、羽根
の回転数、かくはん時間などの混線条件により発泡状況
が異なるため、現場において気泡量、流動性、強度など
の品質を常に一定に保つことが困難であるし、また材料
混練中に物理的に気泡を導入させるため均一な気泡が得
られに〈＜、気泡の大きさノこバラツキを生じて充てん
材の上層部には大きな気泡が集まりやすくなるが、その
ため体積減少を起こして空洞を形成しやすく密充てんが
困難になるという欠点がある。

一方、前記発泡剤としては、代表的にはアルミニウム粉
末が挙げられる他、過酸化水素−次亜塩素酸カルシウム
、塩酸−重炭酸ナトリウムなどの二成分系なども用いら
れる。しかしながら、アルミニウム粉末は、−照的にプ
レパツクドコンクリート用モルタル、プレストレストコ
ンクリート用グラウト、気泡コンクリート等に用いられ
、その使用量はセメント重量に対して０．Ｏ１％程度に
すぎないが、間隙光てん剤としてアルミニウム粉末を用
いる場合は、上記用途に用いる量の数倍〜数十倍が必要
となるし、またアルミニウム粉末の添加量が多くなると
発泡はある時間より急激に起こり始めて発泡量のコント
ロールが極めて困難になり、発泡に伴う発熱により充て
ん材そのものの硬化時間が短縮され、急激な発泡圧の上
昇によりトンネル躯体のような工事躯体に不測の損壊を
及ぼし、均一な発泡固結体が得られないし、また前記発
泡剤は水素ガスを発生させるものであって、例えば金属
アルミニウム粉末はアルカリとの反応により水素ガスを
発生させるものであるため、爆発限界の低い水素ガスの
爆発の危険性があるなど安全上取り扱いに＜＜、また金
属アルカリは火災のおそれのある危険物であり、作業性
に難があるという欠点を有する。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の発泡性充てん材を用いた充
てん方法のもつ欠点を克服し、施工時のブリージング量
が少なく、作業性が良好であり、固結後の均一性に優れ
た間隙光てん材を見出し、かつ眩光てん材においては発
泡が比較的緩徐に進行し、発泡圧も適度であることを利
用することによって、トンネル覆工部の裏込めや覆工の
補強、地下構造物背面のＭ隙への充てん、地盤内の間隙
光てん、地下埋設物工事に伴う埋め戻し等を効果的に施
工する方法を提供することを目的としてなされたもので
ある。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記の好ましい特徴を有する土木建築工
事用間隙充てん方法を開発するために種々研究を重ねた
結果、発泡性無機ケイ酸系粉・粒体、中でもゼオライト
、特に焼成ゼオライトが水を加えられると多量の気泡を
発生して発泡剤として機能することに着目し、これを凝
結硬化材に作用させることにより、その目的を達成しう
ろことを見出し、この知見ｔこ基づいて本発明を完成す
るに至っｔ；。

すなわち、本発明は、凝結硬化材に発泡性無機ケイ酸系
粉・粒体と水とを加えることによって調製された充てん
材を土木建築工事における間隙に充てんすることを特徴
とする施工方法を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において用いる発泡性無機ケイ酸系粉・粒体とし
ては、ケイ酸アルミニウム系のものが好ましく、中でも
ゼオライト、特に焼成ゼオライトが好ましい。ゼオライ
トは、天然ゼオライト、合成ゼオライトのいずれでも差
し支えないが、天然ゼオライトが一般的である。また、
焼成ゼオライトは、通常これらのゼオライトを粉砕分級
して所定粒度に調整したのち、１００〜７００℃、好ま
しくは４００〜６００℃に焼成することによって得られ
、通常焼成後に自然放冷、室温への徐冷、より低温への
強制冷却等を施したものが好ましく用いられる。

特に、この焼成ゼオライトは１０℃以下の低温で乾燥空
気を吸着させながら、低温に強制冷却して利用すると、
発泡量が増大するので好ましい。例えば、第１図は５０
０℃に焼成したゼオライトの強制冷却温度と発泡量との
関係を示すグラフであるが、これから、強制冷却温度が
低い程、発泡量が増大することが分る。このように、焼
成ゼオライトは強制冷却温度を変えることによって発泡
量の調整が可能である。前記強制冷却は、常法、例えば
冷凍倉庫中に所定条件例えば所定温度で所定時間保持す
るなどの方法により行われる。

前記無機ケイ酸系粉・粒体は、例えばゼオライトがケイ
酸塩の５ｉＯｚの四面体が重合した結晶構造を有してい
るように、一般に特有の結晶構造を有し、結晶内の空間
には通常窒素等の発泡性気体や水などが取りこまれ、特
にその中の水は適切な温度で焼成することにより空気中
の窒素等により置換されるものと推測される。発泡機構
はこの窒素等の発泡性気体と水との置換が行われ、窒素
ガスが発生する作用によるものであり、このガスの微小
気泡が材料中に均等に発生し均一な発泡固結体が生成さ
れるものと推測される。窒素ガスは安定なガスであり、
不燃性のため爆発の心配がない。

本発明において用いる凝結硬化材としては、例えばセメ
ント、セラコラ、石灰、消石灰、あるいはこれらの混合
物、あるいはこれらに砂などの細雪材、砂利、れきなど
の粗骨材等の少なくとも１種の骨材、あるいは粘土、フ
ライアッシュ、スラグ、ソラスなどの少なくとも１種の
増量材、あるいはこれら骨材と増量材の両方を配合して
成る組成物などを挙げることができる。

本発明において、発泡性無機ケイ酸系粉・粒体の使用量
は凝結硬化材の種類や使用目的等に応じて種々変動する
が、両者の合計量に対し、通常５〜７０重量％、好まし
くは１０〜４０重量％の範囲で選ばれる。この量が５重
量％未満では発泡量が少なく本発明の効果が十分に発揮
されないし、また７０重量％を超えると強度が低下する
のを免れない。

また、本発明においては、混和剤として起泡剤又は発泡
剤、急硬化性添加剤及び粘性付与剤の中から選ばれた少
なくとも１種を配合することもできる。

この起泡剤は物理的に気泡を導入しうるものであればい
かなるものでもよく、例えばアニオン系界面活性剤やノ
ニオン系界面活性剤又はアルキルスルホン酸塩を成分と
するものなどを挙げることができる。

また、発泡剤は化学反応によりガスを発生しうるもので
あればよく、例えばアルミニウム粉末、マグネシウム粉
末などが用いられる。

また、急硬化性添加剤は急硬性を付与しうるものであれ
ば特に制限されず、例えば水ガラス、アルミン酸塩、炭
酸ナトリウムのような炭酸塩などの急結性無機塩、セメ
ント鉱物、カルシウムスルホアルミネートなどの少なく
とも１種の急結剤を主成分とするものが用いられる。

また、粘性付与剤は粘性を付与しうるものであれば特に
制限されず、例えばベントナイト、セピオライトなどの
粘土鉱物や、カルボキシメチルセルロース、セルロース
エーテル系化合物、アクリル系高分子化合物などの有機
系増粘剤などが用いられる。

以上の各種成分からなる組成物は、施工に際し、水を加
えることによって所望の間隙光てん材を調製することが
できる。この際十分に混練するのが好ましい。水の配合
量は通常間隙光てん材令量に対して１０〜１００重量％
、好ましくは１５〜７０重量％の範囲で選ばれる。この
配合量が１０重量％未満ではスラリー化が不十分で本発
明の効果が十分に発揮されないし、また１００重量％を
超えると、強度が低下するのを免れない。

このようにして得られた間隙光てん材の発泡は通常１〜
５時間程度継続するが、混練後５〜２０分程度で最終発
泡量の５０〜８０％程度の発泡量となるため、残りの５
０〜２０％程度の発泡余力により充てん材の充てん施工
後も充てん不足や小空隙に対して充てん材が膨張して侵
入することとなり、良好な充てん性が得られる。

例えば、トンネル覆工背面への空洞光てんにおいては、
一般に覆工に対する影響を考慮し、注入圧を２〜３ｋｇ
ｆ／ｃｒｘ”と比較的小さな値を目安として充てんを管
理するが、覆工にクラックが発生していたり、巻厚不足
が存在する場合においては、さらに小さな注入圧に制約
される。しかし、そのような小さな注入圧では十分な充
てんが行われにくく、充てん後も来光てん部分を残すお
それが多い。そのため、このような充てん不足部分を補
うために事後光てん性が要望されている。

本発明方法によれば、充てん材は数十分にわたり緩徐に
発泡するため、注入後もなお発泡し続けることから、覆
工に対する影響の全くない小さな注入圧以下で注入を終
えても、その後の充てん材の発泡によって良好な充てん
を期待することができる。しかも、充てん材の発泡圧は
微小で（ｌＪ＋ｓ＋ｆ／ｃ１１２以下）、数ｋｇｆ／ｃ
ｌＩ２以上の発泡圧を生じるアルミニウム粉末などを用
いた充てん材とは異なり、覆工への影響を心配すること
はない。また、発泡によって生じた泡は微細で均一性に
富むことから、従来の起泡剤を用いたもののように表層
部の泡が抜け、体積減少を起こすおそれも極めて少ない
。

したがって、本発明方法はトンネル覆工部の裏込めや覆
工の補強、地下構造物背面の間隙光てん等の目的に極め
て適合するものである。

この間隙光てん材の特性を添付図面により説明すると、
第２図は、セメントとゼオライトの合計量に対する水の
割合が６０重量％である間隙光てん材についてセメント
に対するゼオライトの配合量比と発泡量との関係を示す
グラフである。

これより、ゼオライトの配合を多くすることにより、あ
るところまで例えば第２図の場合には前記配合量比が０
．１までは発泡量もほぼ比例的に増大するが、それを超
えるとゼオライトの配合を多くしても発泡量はあまり増
大しなくなることが分る。

また、菓３ｒｌ！Ｊに、種々の発泡性物質を含む下記Ａ
−１、Ａ−２、Ｘ及びＹの間隙光てん材用組成物を、そ
れに対し重量比で６０％量の水と共に混練して充てん材
を調製してからの経過時間と発泡量との関係をグラフで
示す。Ａ−１及びＡ−２は本発明のものであって、セメ
ントと、　５００’Ｃに焼ｔ、ｔ＆２０℃に冷却した＃
！成ゼオライトとの重量比が前者では２：１、後者では
５：ｌのものであり、Ｘ及びＹは比較のためのもので、
Ｘはセメントに対して起泡剤（サンコーコロイド社製、
商品名サンコーＧＰ）０．３重量％を配合して成る組成
物、Ｙはセメントに対してアルミニウム０．０３重量％
を配合して成る組成物である。

このグラフより、従来の起泡剤を用いた場合には時間の
経過による発泡量の変化はほとんどなく、また従来の発
泡剤を用いた場合では３分経過後より急激に発泡量が増
大するのに対し、本発明のゼオライトを用いた間隙光て
ん材用組成物では、１０分経過後で最終発泡量の６０〜
７０％程度発泡し、残４０〜３０％の発泡量分について
は緩やかに発泡が進行して、充てん施工作業後も充てん
不足部分や小空隙に対して充てん材が侵入し、優れた充
てん効果が得られることが分る。

次に、セメント５重量部とゼオライト１重量部から成る
本発明の組成物に対し水６０！ｉ量％を配合して成るゼ
オライト系間隙光てん材について、ミキサーを用いて１
４０ｒｐｍで混練し、注形型中に入れ、１日間放置して
固結させた。この過程で生じたブリージング量及び発泡
量を測定した。また、固結生成物全体を上中下三層に等
分に切断してそれぞれの平均単位体積重量を求めた。そ
の結果を表に示す。

また、比較のためにセメントに対し、水６ｏ重量％及び
アルミニウム粉末０−０３重量％を配合して成る間隙光
てん材用組成物（以下、比較試料１という）、及びセメ
ントに対し、水６０重量％及び起泡剤（サンコーコロイ
ド社製、商品名サンコラＧＰ）０．０３重量％を配合し
て成る間隙光てん材用組成物（以下、比較試料２という
）について、上記光てん材と同様にして固結後のブリー
ジング量、発泡量及び上中下三層の平均単位体積重量を
求めｔ；。その結果も表に示す。

これより、比較試料ｌ及び２はいずれもブリージング量
が多く、その上に比較試料２の場合にはより下の層程平
均単位体積重量が高く、固結後の充てん材全体にわたっ
ての均一性が低下するのを免れないのに対し、本発明の
組成物から得られた間隙光てん材はブリージング量が少
なく、シかも固結後の均一性に優れることが分る。

発明の作用、効果 本発明方法によれば、施工時のブリージング量が少なく
、作業性が良好であり、固結後の均一性に優れ、かつ発
泡が比較的緩徐に進行し、発泡圧も適度であるという顕
著な効果を奏する。

したがって、本発明方法は、土木工事、特にトンネル覆
工部の裏込めや覆工の補強、地下構造物背面の間隙や地
盤沈下によって生じた空洞への充てん、軟弱地盤改良工
事、特に軟弱地盤用圧密注入工事等における地盤内の間
隙光てん、地下埋設物工事に伴う埋め戻し等に好適に利
用しうる。

また、本発明組成物はそれに単に水を加えるだけで前記
本発明方法に用いる充てん材を簡単に調製することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、焼成ゼオライトの冷却温度と発泡量との関係
を示すグラフ、第２図は、本発明の間隙光てん材用組成
物の１例のセメントに対するゼオライトの配合量比と発
泡量との関係を示すグラフ、第３図は、種々の充てん材
を調製してがらの経過時間と発泡量との関係を示すグラ
フである。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　凝結硬化材に発泡性無機ケイ酸系粉・粒体と水とを
   加えることによつて調製された充てん材を土木建築工事
   における間隙に充てんすることを特徴とする施工方法。 ２　凝結硬化材がセメント、石こう、石灰及び消石灰の
   中から選ばれた少なくとも１種の無機質硬化性材料に、
   少なくとも１種の骨材を配合して成るものである請求項
   １記載の施工方法。 ３　発泡性無機ケイ酸系粉・粒体が焼成、粉砕したゼオ
   ライトである請求項１又は２記載の施工方法。 ４　充てん材が起泡剤又は発泡剤を混和剤として配合し
   てなるものである請求項１、２又は３記載の施工方法。 ５　充てん材が水ガラス、アルミン酸無機物、急結性無
   機塩、セメント類及びカルシウムスルホアルミネートの
   中から選ばれた少なくとも１種の急結剤を主成分とする
   急硬化性添加剤を配合して成るものである請求項１ない
   し４のいずれかに記載の施工方法。 ６　充てん材が粘土鉱物及び有機系増粘剤の一方又は両
   方からなる粘性付与剤を配合して成るものである請求項
   １ないし５のいずれかに記載の施工方法。 ７　凝結硬化材に発泡性無機ケイ酸系粉・粒体を配合し
   て成る土木建築工事用間隙充てん材用組成物。