JPH0819406B2

JPH0819406B2 - 軟質のグラウト組成物

Info

Publication number: JPH0819406B2
Application number: JP61151329A
Authority: JP
Inventors: ダグラスハリエットトッド
Original assignee: アメリカンコロイドコムパニ−
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: MX165804B; JPS6291453A; EP0219189A2; EP0219189A3; CA1246857A; US4696699A

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は井戸のケーシングをシール、グラウト固定
し、廃止井戸を埋め、また土構造物を防水する、井戸及
び地質工学工業において特に有用なセット可能のグラウ
ト組成物に関する。更に詳しくは、本発明は水と混合し
て、鉱山の堅坑、水抜き井戸、油井、廃棄井戸、水蒸気
産生井戸、熱回収井戸及び他のタイプの井戸、特に永久
凍土層の環境にあるそのような井戸類に導管を固定する
場合に特に有用なチキソトロープ性のセメントスラリー
を形成することができるグラウト組成物に関する。導管
はその外表面と周囲の土構成体との間の環状空間にセメ
ントスラリーを充てんして井戸の適所に固め、井戸から
液体が失われないように予防するものである。

発明の背景及び従来技術チキソトロープ性セメントスラリーは導管を穿孔ボア
ホールにセメント固定して井戸から周囲の土構成物に流
体が失われないように予防するのに多年にわたって用い
られてきた。従来法は水と混合して、周囲の構成物に流
体が失われていくのを低下させることが可能な、又は導
管を流体損失なしに適所に永久的に設置する硬化セメン
トを与えることが可能なスラリーを形成することができ
る多数の組成物を提案している。これら従来組成物の中
で、ベントナイトクレーをペレット状又はスラリー状で
使用して流体が失われるのを予防するものが知られ、ま
た導管を穿孔内に永久的に固定する硬い状態にセット可
能な、ベントナイトとポルトランドセメントとの混合物
を使用することが知られている。下記の特許は各種の土
壌シール組成物を開示するものである。

メーソン（Mason）の米国特許第4,463,808号は水、水
膨潤性クレー及びクレーが直ぐ水和してしまうのを防止
する水分散性重合体、例えば乳化重合した加水分解ポリ
アクリルアミドを含む井戸の液体及び穿孔のシール組成
物を開示している。

パザワ（Pazawa）らの米国特許第4,004,428号はケイ
酸ナトリウム水溶液並びにアルミニウム、マグネシウム
及び鉄の塩化物、硫酸塩及び硝酸塩より成るゲル化剤の
水溶液から成るグラウト混合物を土壌に注入し、次いで
土壌中の注入混合物を少なくとも１種のオキシ酸を添加
することによってゲル化させて土壌を安定化する方法に
関する。

キム（Kim）らの米国特許第3,615,780号は針葉樹の樹
皮から誘導した植物性のポリフェノール物質又はカテキ
ン若しくは縮合タイプのタンニン類の、アルカリ金属ケ
イ酸塩、好ましくはケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウ
ムとの反応によるゲル化に関する。これらの組成物は追
加物質、例えばベントナイトクレー、ポルトランドセメ
ント等により改質することができる。

チェスニー・ジュニア（Chesney、Jr.）らの米国特許
第4,447,267号はベントナイトクレー；充てん材；及び
セルローステーテルとポリアクリルアミドのような長鎖
重合体との複合材料を含むポルトランドセメントベース
のグラウト組成物に関する。

クリンケルメーヤ（Crinkelmeyer）らの米国特許第4,
102,400号はチキソトロープ性のセメントスラリーを井
戸に配置して井戸を流体損失がなくなるように初めに準
備する前に井戸に接触させる組成物に関する。セメント
に先き立って使用されるスラリーはケイ酸塩と多価金属
カチオン、不活性な粒状充てん材及び水分散性のセルロ
ース化合物との反応で形成されたゲルである。この流体
は堀穿泥水を穿孔から置換するためにセメントの前に往
々にして使われることから、“スペーサー・フルイド
（Spacer fluid）”と称される。

井戸にスチールのケーシングをセメント又はグラウト
で固定することが行われたのは20世紀初頭のことであ
る。初めの使われ方はケーシングを取り囲む井戸の環状
部にセメントグラウトを充てんして油産出ゾーンから水
を分離し、水抜き井戸を完成するためのものであった。
井戸はケーシングで囲まれ、少なくとも可能な最低注入
レベルまで膠結させて注入流体が囲りの土構成物で汚染
されるのを防ぐ。油又は水の産出礫層又は砂層の上が不
浸透層の場合、セメントは表層から下の不浸透層まで達
しなければならない。更に、環境保全のうえから今日廃
止井戸を適正に塞ぐことにますます注意が払われるよう
になっている。廃止井戸をセメント又はグラウトで固め
ることは環境上受け入れられる方法である。セメント又
はグラウトは穴とライナーまたはケーシングとの間の環
状空間を固め、周囲の土構成物にあるキャビティーに入
って行き、土構成物をシールして流体が環状空間に侵入
するのを防ぐ。

井戸の汚染を防ぐ際に、また廃止井戸を塞ぐのに用い
られる最も典型的なセメント組成物にはベントナイトク
レーのペレット、純セメント質組成物、及びポルトラン
ドセメントとベントナイトクレーの双方を含む組成物が
ある。ベントナイトクレーは一般に井戸のケーシングの
周囲に水不浸透層を形成する場合に効果があるが、井戸
ケーシングを囲む井戸の環状部、特に小さな環状空間に
入れるのが困難である。つまり、ベントナイトクレーが
環状空間内に落ちると色々な場所でペレット間に様々な
大きさのボイド空間を不規則に作ってしまうのである。
また、ベントナイトクレーペレットはときとして粘着性
となることがあり、小さな環状空間内に落すのが困難で
あるが、適正な位置に入れられるならば、水膨潤性ベン
トナイト、例えばナトリウムベントナイトの濃度が高い
ことから効果的である。一般的に言って、ペレット自体
は本質的に100％ベントナイトであるが、ペレット間の
間隔は環状空間内に約50〜60％のベントナイト濃度を効
果的にもたらす。ペレットは、いったん所定の場所に入
れられたらそのクレーが膨潤してボイド空間を無くすよ
うに、水和が完了する前に意図した場所に入れるように
しなければならない。従って、ベントナイトペレットの
使用可能な、水を通り抜ける最大深さは約500フィート
である。本発明の組成物には初期ボイド空間がなく、井
戸の環状部の水を1000フィート以上の深さまで置換する
ことができる。

水膨潤性のベントナイトクレートはポルトランドセメ
ントとともに用いると、セメント又はグラウト組成物の
収縮を少なくするのに役立つが、依然として実質的な収
縮が起り、時には望ましくない帯水層間移動がもたら
す。上記の従来セメント組成物を用いるときに遭遇する
他の問題としてアルカリ性度が高く、金属イオンの汚染
を検出するのに正確なpH測定による地質工学的な分析を
変えてしまうことがあり得るという問題；セット後のセ
メント組成物又はグラウト組成物の浸透性の問題（これ
は組成物の性質に理由があるか、又は大地の移動による
セメントのクラッキングに理由がある）；ポルトランド
セメントの値段の問題；キュアリング中にセメント又は
グラウトが発熱して井戸のケーシングを弱くする問題
（これは特に高分子材料のケーシングを用いる場合に問
題になる）；セメント組成物又はグラウト組成物の毒性
のため、又は不十分な充てん、例えば環状部内の組成物
の収縮又はクラッキングに基因して鉄を含有する井戸の
ケーシングに腐蝕が起る問題で、これは回収流体を汚染
させ、あるいは井戸の閉塞を不十分にする；混合装置に
及ぼすセメント又はグラウトの摩耗の問題；水と混合さ
せるとき組成物の初期粘度が比較的高く、環状部を充て
んするのが一層困難となり、ときには環状部内に橋かけ
が生じて流体及び／又は汚染のゾーン間移動が起るとい
う問題；及びセットしたセメントに柔軟性がなく、大地
が移動するとクラッキングを起し、あるいは収縮及び流
体の汚染が生ずるという問題が挙げられる。本発明の組
成物は上記従来組成物の欠点を解決し、あるいは改善す
るものである。

発明の要約簡単に述べると、本発明は柔軟なグラウト組成物、及
びこの組成物を穿孔内に配して、例えば井戸のケーシン
グをシールし、かつグラウトで固め、廃止井戸を塞ぎ、
及び土構造物を防水するために導管を穿孔内にセメント
で固め、流体が失われないようにする方法に関する。こ
の柔軟なグラウト組成物は水膨潤性クレー、例えばベン
トナイト；固体の粒状充てん材、特に本質的に非水膨潤
性のベントナイトクレー、例えば本発明において主たる
イオン交換性カチオンとしてカルシウムを有するベント
ナイトクレーと定義されるカルシウムベントナイト；水
溶性のケイ酸塩；前記水膨潤性クレー用の分散剤；及び
前記水膨潤性クレーのゲル化剤、特に無機ゲル化剤、例
えば酸化マグネシウム又は炭酸ナトリウム（ソーダ灰）
を含む。

上記グラウト組成物は水と混合されてスラリーを形成
し、このスラリーが意図する場所、例えば穿孔内に配置
された導管又はケーシングの外表面と例えば掘削で形成
された前記導管又はケーシングを包囲する土構成物との
間に画成された環状部に注入される。

こゝで理解すべきは、本発明の組成物は構造物を液体
の接触、特に水の接触に対して保護することが望ましい
いかなる環境にも有用であるということである。本発明
の固体グラウト組成物を水と混合すると、初めの５時間
以内にスラリーはゲル化し始め、そして混合後５時間乃
至８時間でスラリーの粘度は最早注入できなくなる粘度
に達する。スラリーが本質的に塊状物を含まないように
なる十分な程度にグラウト組成物を混合することは任意
適当な装置又は方法、例えばセメント用ミキサー、モル
タル用ミキサーを用いて、又は手で達成することができ
る。約８時間後に組成物はそのチキソトロープ性を失
い、初期セット状態を呈する。約８時間と24時間の間で
組成物は始めにキュアーし、そして硬質ゲル状態に達す
る。24〜72時間以内に組成物は最終キュアー状態に達
し、柔軟なグラウト材料について新規で予期せざる構造
強度を達成する。

本発明の重要な特徴によれば、混合後72時間以上経過
し、組成物が完全にキュアされた時でも、本発明のグラ
ウト材料は柔軟で、依然として成形可能のままであり、
従ってもし組成物にクラックが発生しても、水が接触す
ると水は組成物を膨張させてセルフシールを達成する
か、又はクラックを塞ぎ、組成物をふたたび不浸透性に
する。キュアーした組成物は比較的硬く、硬練りペース
ト（stiff paste）、例えばグレージングコンパウンド
又はスパックリングコンパウンドのコンシステンシーを
有し、しかも、予想されなかったことであるが、ポルト
ランドセメントを含有する従来の典型的な組成物よりも
更に水不浸透性である。

従って、本発明の目的は新規で、改良された水不浸透
性の柔軟なグラウト材料を提供することである。

本発明のもう１つの目的はポルトランドセメントを本
質的に含有しない、キュアリング中に発熱又は収縮を本
質的に起さないという性質を有する新規で、改良された
柔軟なグラウト材料を提供することである。

本発明の他の目的は最終キュアリング後も膨潤性およ
び成形性を保持し、従って例えば、もし穿孔の周囲の大
地が動いてクラックが発生してもクラックを自己修復す
る能力がある、穿孔内に導管を固める新規で、改良され
た組成物を提供することである。

本発明の更に他の目的は導管とドリリング又は他の掘
削法で形成した包囲土構成物との間の環状部を充てんす
るための、“入れ易さ”のために比較的低粘度のスラリ
ーとして所望の場所に注入することができ、かつ完全セ
ット後も密な天然クレーや他の堅練りペースト、例えば
スパックリングコンパウンド又はグレージングコンパウ
ンドが持つような成形可能で、膨潤可能なコンシステン
シーを維持し、そのため導管にボイド、すなわち小さい
孔ができてもボイドを充てんして導管をセルフシール
し、土構成物と導管との間に水が流れないようにする新
規で、改良されたグラウト組成物を提供することであ
る。

本発明の更に他の目的は改良された水不浸透性；コス
ト面での有効性；キュアリング時の低い発熱性及び収縮
性；自己修復性をもたらす柔軟性の維持特性；混合が一
層容易で、掘削装置及び他の装置の摩耗が少ないこと；
初めの混合時に従来のセメント組成物より低粘度で、し
かもこの低粘度を従来のセメント組成物より長時間にわ
たって維持すること；混合、適用装置から水で一層容易
に洗い流され、しかも従来組成物より耐腐蝕性であるこ
と；及び硬くセットしてクラックが発生し得るコンシス
テンシーの従来のポルトランドセメント含有組成物よ
り、予想外にも、一層水不透性であること等の諸性質を
持つ新規で、改良された、柔軟なセメント又はグラウト
組成物を提供することである。

本発明の以上の、及び他の目的及び利点は次の好まし
い態様についての詳細な説明から更に明らかになるだろ
う。

好ましい態様の説明本発明の、後で水と混合するためのドライグラウト
（水と混合前のもの）は水膨潤性のクレー、例えばベン
トナイトを組成物に対して10〜80重量％の量で；固体の
粒状充てん材、特に本質的に非膨潤性のコロイドクレ
ー、例えばカルシウムベントナイトを組成物に対して20
〜80重量％の量で；水溶性のケイ酸塩を0.5〜35重量％
の量で；水溶潤性クレー用のゲル化剤、例えば酸化マグ
ネシウム又は炭酸ナトリウムを0.5〜35重量％の量で；
及び及び水膨潤性クレー用の分散剤、例えば酸性ピロ燐
酸ナトリウムを組成物に対して0.5〜５重量％の量で含
み、前記分散剤とゲル化剤の組合せにより、前記グラウ
トを水と少なくとも１時間混合した後の前記クレーのゲ
ル化が妨げられる。

本発明のグラウト組成物において有用な水膨潤性クレ
ーとしての水の存在下で実質的な水和し、例えば水の存
在下で実質的に膨潤する（10容積％以上）任意の水膨潤
性コロイドクレーが挙げられる。この水膨潤性コロイド
クレーはジオクタヒドラルスメクタイト又はトリオクタ
ヒドラルスメクタイトの群又はそれらの混合物のいずれ
であってもよい。例を挙げると、バイデライト、ノント
ロナイト、ヘクトライト及びサポナイトがある。クレー
はまたアタパルジャイトであってもよい。水膨潤性クレ
ーは一般に微粉形態で、例えば150〜350メッシュの粒度
のものとして組成物に含められる。

本発明の利点を完全に達成するために、組成物中での
水膨潤性クレーの完全ゲル化を、組成物を土構成物と接
触させて、又は水による接触に対して水不浸透性グラウ
ト組成物で保護されるべき構造物を包囲して適所に配置
するまで遅延させる。こうすればその組成物を意図する
場所に注入し得るスラリーとなしつつ組成物の水膨潤性
クレー及び他の固体成分、例えば粒状充てん材の量を実
質的に多くすることができる。組成物を意図する場所に
注入する以前にそのグラウト組成物の水膨潤性ベントナ
イト部が早期完全ゲル化してしまうのは必然的に注入可
能の組成物の固体分含量を実質的に遅延完全ゲル化で達
成可能な量以下に制限することになる。

本発明の好ましい態様による水膨潤性クレーのゲル化
を遅延させる１つの方法は解凝固又はポリマー処理を受
けていない水膨潤性クレーを配合する方法である。水膨
潤性クレーの早期ゲル化を避けるために本発明の組成物
で避けるべき典形的な有機解凝固剤によるエチレン無水
マレイン酸；ポリアクリル酸；ポリアクリル酸の塩、例
えばポリアクリル酸ナトリウムがある。

スラリー中での水膨潤性クレーの完全ゲル化を遅延さ
せるもう１つの方法は組成物に分散剤を含めてクレーゲ
ルの形成を遅らせる方法である。

本発明のもう１つの重要な特徴によれば、水膨潤性ク
レーをゲル化させるために組成物に配合されるゲル化剤
はスラリー中で水膨潤性クレーを少なくとも１時間、好
ましくは少なくとも２時間かけなければゲル化させない
ものである。例えば、本発明の好ましい態様により配合
されるゲル化剤は酸化マグネシウム又はソーダ灰（炭酸
ナトリウム）のような無機ゲル化剤である。こうして、
組成物はそれがゲル化して注入を不能にする粘度になる
前に１時間以上、好ましくは少なくとも２時間は組成物
を意図する場所に容易に注入でき、かつ処理できる性質
のスラリー形態にとどまる。

本発明による組成物に有用な水溶性のケイ酸塩及び多
価金属カチオンにクリンケルメーヤーらの米国特許第4,
102,400号に開示されるものがある。この特許を本発明
で引用、参照するものとする。一般的に言えば、本発明
による組成物に有用な水溶性ケイ酸塩として無水及び水
和した両形態のアルカリ金属ケイ酸塩、例えばケイ酸リ
チウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムが挙げら
れる。特定例を挙げると、メタケイ酸ナトリウム（Na₂S
iO₃）、水和メタケイ酸ナトリウム（Na₂SiO₃・9H₂O）、
オルトケイ酸ナトリウム（Na₄SiO₄）並びにそれらケイ
酸塩に対応するリチウム塩及びカリウム塩である。水溶
性ケイ酸塩のSiO₂:Na₂Oの比は一般に0.5:1〜4.0:1であ
る。SiO₂:M₂Oの比が少なくとも1.6、特に1.6:1〜4.0:1
の範囲のポリケイ酸塩が特に有用である。こゝで、Ｍは
アルカリ金属、好ましくはナトリウム、リチウム又はカ
リウムである。水溶性ケイ酸塩はドライ組成物に対して
は約15〜35重量％の量で、また水添加後のスラリーの重
量に基づいては約0.5〜25％の量でドライ組成物に配合
される。

多価金属カチオン源には、例えば多価金属カチオンの
水溶性の酸化物、塩（例えば、酢酸塩、ハロゲン化物、
硝酸塩又は硫酸塩）及び水酸化物がある。他の例はアル
カリ土類金属、アルミニウム、銅、亜鉛、鉄及びクロム
のような金属の水溶性化合物、例えば塩化カルシウムで
ある。カルシウム化合物がメタケイ酸ナトリウム及び塩
化カルシウムに対して好ましいようである。酢酸カルシ
ウム及び塩化第二銅が水和メタケイ酸ナトリウムに対し
て好ましい。塩化カルシウムはオルトケイ酸ナトリウム
に対して好ましい。多価金属カチオン源はケイ酸塩との
反応のために、水溶性アルカリ金属ケイ酸塩のアルカリ
金属カチオンを置換するのに理論上必要な多価金属カチ
オンのモル当量の約30〜約130％を放出するのに十分な
量、例えば水溶性ケイ酸塩のモル当り約0.3〜1.3モルの
多価カチオン量で組成物に含められる。多価金属カチオ
ンとケイ酸塩との反応でケイ酸塩は重合するが、得られ
る重合体は水不溶性で、グラウト組成物の固形分含量、
構造強度及び不浸透性を増大させる。

水の供給で多価金属カチオンはケイ酸塩化合物との反
応に必要な多価金属カチオン成分の一部又は全部を与え
るようにしてもよい。しかし、本発明の１つの重要な態
様によれば、ポソラン性の粒状充てん材、特に亜炭又は
亜瀝青炭由来のフライアッシュ又は石灰含量が少なくと
も10％の他のフライアッシュは多価金属カチオンの供給
機能と組成物内で反応して柔軟性を維持しつつ構造強度
を付加するセメント質の性質をもたらす機能の二重の機
能を奏することが判明した。ただし、本発明の組成物に
有用な粒状充てん材はポゾラン性でも、組成物中で反応
性でもある必要はないことが分かる。粒状充てん材は完
全に不活性であることができ、かつ多価金属カチオンを
供給する必要はないが、完全にキュアーした組成物に強
度を追加、付与するものである。

本発明の１つの態様によれば、組成物に用いられる充
てん材はポゾラン性の物質、すなわち自らはセメント質
の性質をほとんど又は全く持たないが、微粉形態で、か
つ水の存在下では常温で水酸化カルシウムと化学的に反
応してセメント質の性質を持つ化合物を形成するシリカ
から成る物質又はシリカ及びアルミニウムから成る物質
である。粒状充てん材としては、又はその一部としてフ
ライアッシュ又は他のポゾラン性物質を用いる場合、ポ
ゾラン性充てん材はケイ酸塩の重合中のケイ酸塩との反
応及びケイ酸塩の重合中にイオン交換及び架橋反応して
組成物に含められた水溶性ケイ酸塩から不溶性ケイ酸塩
を形成する反応に対して十分量の多価金属カチオンを供
給し得るのが好ましい。

本発明の１態様による組成物に有用な適当なポゾラン
性粒状充てん材物質にフライアッシュ及びケイ藻土、又
は他の任意の天然ポゾラン、例えば焼成クレーがある。
ただし、このポゾラン性物質はケイ酸塩との反応のため
に多価金属カチオンを供給し得るか、し得ないかは問題
でない。

ドライグラウト組成物に対して５〜80重量％の量で用
いられる本発明の組成物に適当な粒状充てん材は任意の
粒状物質、特に粉末シリカ物質のような不活性な物質、
例えばシリカフラワー；タルク；カオリン；イライト；
ドロマイト；砂；岩石及び石を含めて鉱物質の充てん
材；パーライト粒子；バーミキュライト；及び他の適当
な無機粒状物質であることができる。本発明の利点を完
全に達成するために、固体の粒状充てん材物質は本質的
に非水膨潤性のコロイドクレー、特にカルシウムベント
ナイトである。非水膨潤性のコロイドクレー、特にカル
シウムベントナイトのような非水膨潤性ベントナイトは
グラウト組成物がある種の他の固体充てん材で起ると思
われる凍結破壊を起こさないようにすることが判明し
た。グラウト組成物の凍結破壊は圧縮強度に実質的な低
下を引き起こすのである。

水はその水を含めて組成物に対して35〜85重量％の量
で固体グラウト組成物に加られる。この結果、土構成物
からの水の浸透を組成物により防ぐためにスラリーをそ
の土構成物と接触させて適所に配すると、その水膨潤性
クレーが水を吸収し、かつゲルを形成して、組成物の大
気接触表面のところを除いてグラウト組成物から収縮を
実質的になくする。水と混合した後の組成物、好ましく
は約20重量％のドライグラウト組成物と80重量％の水か
ら成る組成物は全組成物に対する重量％として35〜85％
の水;7〜50％の水膨潤性クレー、例えばベントナイト;
2.5〜50％の粒状充てん材;0.1〜25％の水溶性ケイ酸塩;
0.1〜25％のクレー用ゲル化剤、特に遅効性無機クレー
ゲル化剤、例えば酸化マグネシウム又は炭酸ナトリウ
ム；及び水又は充てん剤によって多価金属カチオンが完
全に与えられない場合に約0.1〜25％の多価金属カチオ
ン源を含む。

多価金属カチオン源は一般にケイ酸塩のモル当り多価
金属カチオン源約0.3〜1.3モルの量でスラリーに与えら
れる。所望によって、スラリーはまた水膨潤性クレーの
分散剤、特に無機分散剤、例えば酸性ピロリン酸ナトリ
ウムを0.1〜３％含む。

スラリーが水を約90重量％以上含有する場合、水膨潤
性クレーはゲル化せず、従って本発明によるセメント又
はグラウト組成物に必要とされる性質が得られないこと
が判明した。本発明の重要な特徴によれば、水膨潤性ク
レーは水分時にスラリの水を吸収してキュアリング時に
組成物が収縮するのを防ぐ。そうでなければ、水が蒸発
すると、又は水が周囲の構成物に失われると、組成物は
元の固体の容積を占めることになってキュアリング時に
実質的に収縮することになるだろう。最終的にキュアー
した構造体は耐侵蝕性で、かつマイグレーションを起さ
ない、そして水の組成物への侵入を防ぐゲルである。

実施例水分率9.47％の未処理ベントナイトクレー66％、酸性
ピロリン酸ナトリウム1.5％、カルシウムベントナイト2
4％、酸化マグネシウム４％及び水分多ケイ酸ナトリウ
ム（SiO₂:Na₂O＝2.4〜１）4.5％を適当なミキサー中で
混合することにより代表的なグラウト組成物を調製し
た。2.1ポンドのこの組成物を１ガロンの水に加えてス
ラリーの総重量に基いて約20％のグラウト固形分を含む
スラリーを調製した。スラリー中の各材料の百分率は全
スラリー組成物に対する重量％として未処理ベントナイ
ト13.2％、酸性ピロリン酸ナトリウム0.3％、カルシウ
ムベントナイト4.8％、酸化マグネシウム0.8％、ポリケ
イ酸ナトリウム0.9％（SiO₂:Na₂O＝2.4〜１）及び水80
％である。ドライ組成物は次の化学分析値を有してい
た。

％ SiO₂ 59.7 Al₂O₃ 14.5 CaO 2.23 MgO 4.92 Na₂O 3.3 K₂O 0.74 Fe₂O₃ 3.23 TiO₂ 0.46 MnO 0.04 P₂O₅ 0.96 この組成物は５時間にわたって作業粘度を持つ流動性
のスラリーのまゝであることが判明し、そして７時間後
に注入不能粘度までゲル化した。混合20時間後に組成物
は初めにキュアーされ、次いで硬質状態にゲル化され、
そして混合48時間後に最終状態までキュアーされた組成
物は良好な構造強度を有し、しかも後形成ボイドを塞ぐ
ために変形又は膨潤するのに十分に成形可能であった。

この実施例のグラウト組成物のシール性能を３種の従
来の典型的組成物：ベントナイトペレット；純ポルトラ
ンドセメント；及びセメント／骨材、すなわちポルトラ
ンドセメント1/3及び砂2/3から調製した組成物と比較、
測定した。シール性能を測定するために12インチのシー
ルをケーシングを持つ井戸の穴に模したプレキシグラス
の環状部に入れ、その環状部に６フィート柱の頭部圧力
をかけた。毎日の水減量を測定することによって、標準
的な可変ヘッド計算法（standard variable head calcu
lation）を用いて透過係数を求めた。本実施例の組成物
及び３種の従来組成物は同一条件で試験してそれらのシ
ール効果を測定した。下記のデーターは本発明組成物の
シール効果はベントナイトペレットと同じであるが、ベ
ントナイトペレットより深い深さで有効であり、かつよ
り入れ易く、また純セメント又は骨材混合セメントより
は実質的に有効であることを示している。

この開示は単に好ましい態様として示されたもので、
各部の構成、組合せ及び配列の細部には前記特許請求の
範囲に記載される発明の精神と範囲から逸脱しない範囲
で多数の変更をなし得ることを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水との混合前の組成物に対する重量パーセ
ントで表わして、水膨潤性クレー 10 〜80％非水膨潤性カルシウムベントナイト 20 〜80％水溶性ケイ酸塩 0.5〜35％該水膨潤性クレー用の分散剤 0.5〜５％、及び該水膨潤性クレー用のゲル化剤 0.5〜35％を含む本質的に水不浸透性のゲル化したグラウトを形成
する水との混合用グラウト組成物であって、該分散剤と
ゲル化剤の組合せにより、該組成物を水と少なくとも１
時間混合した後の該クレーのゲル化が妨げられる前記グ
ラウト組成物。
【請求項２】分散剤がピロ燐酸ナトリウムである特許請
求の範囲第１項に記載の組成物。
【請求項３】水膨潤性クレーが、水膨潤性ベントナイト
を含む特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
【請求項４】非水膨潤性カルシウムベントナイトが、多
価金属カチオン源となっている特許請求の範囲第１項に
記載の組成物。
【請求項５】非水膨潤性カルシウムベントナイトが、組
成物中でポゾラン性である特許請求の範囲第１項に記載
の組成物。
【請求項６】水膨潤性クレーがスメクタイトクレーであ
る特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
【請求項７】水溶性ケイ酸塩がケイ酸アルカリ金属であ
る特許請求の範囲第１項に記載の組成物。
【請求項８】ケイ酸アルカリ金属のSiO₂対M₂O（ただ
し、Ｍはアルカリ金属である）の比が0.5:1〜4.0:1であ
る特許請求の範囲第７項に記載の組成物。
【請求項９】ケイ酸アルカリ金属のSiO₂対M₂O（ただ
し、Ｍはアルカリ金属である）の比が1.6:1〜4.0:1であ
る特許請求の範囲第８項に記載の組成物。
【請求項１０】多価カチオン源を組成物中に水溶性ケイ
酸塩のモル当り0.3〜1.3モルの量で含んでいる特許請求
の範囲第１項に記載の組成物。
【請求項１１】水と混合した後の組成物に対する重量パ
ーセントで表わして、水 35 〜85％水膨潤性クレー７〜50％非水膨潤性カルシウムベントナイト 2.5〜50％水溶性ケイ酸塩 0.1〜25％該水膨潤性クレー用の分散剤 0.1〜３％、及び該水膨潤性クレー用のゲル化剤 0.1〜25％を含み、キュアリング後に柔軟なコンシステンシーまで
硬化し得るグラウト組成物のスラリーであって、該分散
剤とゲル化剤の組合せにより、該組成物を水と少なくと
も１時間混合した後の該クレーのゲル化が妨げられる前
記グラウト組成物のスラリー。