JPH08199165A - 高強度グラウト材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水資源、ウオーターフロント、及び大深度地
下等の開発等に使用する、基礎地盤の遮水性等を改善す
る高強度グラウト材を提供すること。 【構成】 平均粒子径が10μｍ以下の消石灰と非晶質シ
リカを含有してなる、また、さらに減水剤含有してなる
高強度グラウト材であり、該消石灰と該非晶質シリカを
含有し、水／(消石灰＋非晶質シリカ)比が0.5〜５であ
る高強度グラウト材を構成とする。 【効果】 本発明の製造方法によれば、さらに、減水剤
を併用すると、高強度で浸透性にさらに優れたグラウト
材が得られるなどの効果を奏する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水資源、ウオーターフ
ロント、及び大深度地下等の開発や地盤の液状化防止に
伴う、基礎地盤の恒久的な固化、遮水性、及び変形性等
を改善するため使用する高強度で浸透性に優れたグラウ
ト材に関する。

【０００２】特に、水資源開発施設のダム、堰、及び調
整池等の建設に伴うグラウチング等の基礎処理、従来の
懸濁型グラウト材では注入されにくい砂質地盤やヘアク
ラック質風化岩盤などへの注入、ウオーターフロント開
発に伴う石油タンクや天然ガスタンクなどの可燃物貯蔵
施設、事務所、及び居住のための建築物等の建設、ある
いはそれらの基礎地盤の補修において、細砂地盤への注
入によって地盤を恒久的に固化して地震等による地盤の
液状化の防止を図ること、石油ガスや天然ガスなどの地
下備蓄、中〜高レベルの放射性廃棄物の地層処理等大深
度地下等の開発に伴うグラウチングにおいて、大きな上
載荷重を受け開口幅や間隙が極めて小さい岩盤の注入に
よって地山や天然バリアの遮水性の改良又は維持を図る
ことを目的とした地盤注入用の高強度で浸透性に優れた
グラウト材に関する。

【０００３】

【従来の技術とその課題】従来、地盤等に注入されるグ
ラウト材としては、水ガラスを主成分とした溶液型グラ
ウト材や、セメントや高炉スラグなどの水硬性物質、ベ
ントナイト等の粘土鉱物、及び石灰石や珪石などの非水
硬性物質をスラリー化した懸濁型グラウト材などが知ら
れている。

【０００４】例えば、溶液型グラウト材として、水ガラ
スとアルカリ金属水酸化物を用いる方法が提案されてい
る(特公平 3−7236号公報)。しかしながら、溶液型グラ
ウト材では、水ガラスを使用するため、その化学特性に
より長期安定性が不十分であり、水ガラスやアルカリ金
属水酸化物などのグラウト材やそれらの反応生成物であ
るグラウト成分の溶出による体積の収縮や、アルカリ成
分による地下水等の環境汚染は避けられない等の課題が
あった。

【０００５】また、懸濁型グラウト材として、ポルトラ
ンドセメントクリンカーと高炉スラグを混合粉砕したも
のや、水冷スラグ、セメントクリンカー、及びセッコウ
等の水硬性微粒子材料と、石灰石、徐冷スラグ、珪石、
及び粘土の非水硬性物質を用いるものが提案されている
(特開平6-33057号公報、特開平5-208853号公報)。しか
しながら、これら懸濁型グラウト材では、水の使用量が
少ないとグラウト材の粘度が上昇して注入性が悪くな
り、注入性を確保するために水の使用量を多くすると粒
子の沈降による材料分離がひどくなる場合があり、ま
た、強度発現性が不良となる場合があるなどの課題があ
った。

【０００６】本発明者は、前記課題を解決すべく、種々
検討を加えた結果、特定の成分を使用することによっ
て、長期安定性に優れ、高強度で浸透性に優れたグラウ
ト材を得ることができる知見を得て本発明を完成するに
至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、平均粒
子径が10μｍ以下の消石灰と平均粒子径が10μｍ以下の
非晶質シリカを含有してなる高強度グラウト材であり、
該消石灰と該非晶質シリカを含有してなり、水／(消石
灰＋非晶質シリカ)比が0.5〜５である高強度グラウト材
であり、該消石灰、該非晶質シリカ、及び減水剤を含有
してなる高強度グラウト材である。

【０００８】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【０００９】本発明で使用する消石灰は、平均粒子径が
10μｍ以下であれば特に限定されるものではなく、生石
灰を消化反応する際に製造される微粒子の消石灰や、平
均粒子径の大きい消石灰を粉砕又は粉砕・分級したもの
でも使用することが可能である。消石灰の平均粒子径は
10μｍ以下であり、８μｍ以下が好ましい。10μｍを越
えるとグラウト材として使用した場合の浸透性が劣る場
合がある。

【００１０】本発明で使用する非晶質シリカは、平均粒
子径が10μｍ以下であれば特に限定されるものではな
く、工業的に合成されたものや、副産物として得られる
ものでもでもよい。非晶質シリカの平均粒子径は10μｍ
以下であり、８μｍ以下が好ましい。10μｍを越えると
グラウト材として使用した場合の浸透性が劣る場合があ
る。

【００１１】消石灰と非晶質シリカの使用割合は、消石
灰100重量部に対して、非晶質シリカ20〜500重量部が好
ましく、50〜150重量部がより好ましい。非晶質シリカ
の使用割合がこの範囲外であると高強度が得られないば
かりでなく、硬化しない場合がある。

【００１２】本発明で使用する水の量は、水／(消石灰
＋非晶質シリカ)比である水／固体比が0.5〜５であり、
１〜３が好ましい。0.5未満では均一なグラウト材とな
りにくく、高強度が得られず、５を越えると高強度が得
られないばかりでなく、グラウト材の分離が大きくなる
場合がある。

【００１３】消石灰や非晶質シリカの混合方法は特に限
定されるものではなく、あらかじめ粉体の状態で混合
後、水を加えてスラリー化することも可能であり、消石
灰を水に混合してスラリー化した後、非晶質シリカを混
合することも可能である。また、その逆も可能である。
また、消石灰、非晶質シリカ、及び水を同時に混合し、
スラリー化することも可能である。

【００１４】本発明で使用する減水剤としては、リグニ
ンスルホン酸縮合物、ナフタレンスルホン酸縮合物、及
びメラミンスルホン酸縮合物又はそれらの塩類、ポリカ
ルボン酸類、ポリカルボン酸エステル類、並びに、アミ
ノスルホン酸類等が挙げられ、これらのうち、一種又は
二種以上を使用することが可能である。このうち、ナフ
タレンスルホン酸縮合物やメラミンスルホン酸縮合物又
はその塩類、及びポリカルボン酸類の使用が好ましい。
減水剤の使用量は、消石灰や非晶質シリカの平均粒子径
や、水／固体比によって異なるが、消石灰と非晶質シリ
カの合計量100重量部に対して、0.5〜10重量部が好まし
く、１〜７重量部がより好ましい。減水剤が0.5重量部
未満では粘度は低下しない場合があり、10重量部を越え
て使用しても粘度低下が頭打ちであり使用効果が得られ
にくい場合がある。減水剤の使用時期は特に限定される
ものではなく、消石灰及び／又は非晶質シリカを水に投
入する前でも、投入中でも、また、投入後でも可能であ
る。さらに、減水剤を全量添加することも、また、２回
以上に分割し再分散前、再分散中、もしくは、再分散後
に添加することも可能である。特に、あらかじめ消石灰
及び／又は非晶質シリカを粉体で混合後、粉体の減水剤
を混合することは好ましい。

【００１５】本発明では、消石灰と非晶質シリカを水と
混合した後で再分散して、所定の平均粒子径とすること
も可能である。

【００１６】再分散方法は特に限定されるものではな
く、通常の分散機を使用することも可能であるが、10μ
ｍより大きい粗大粒子を形成している粉体を、10μｍ以
下の粒子まで分散できることが必要であり、高速回転ミ
キサ、高速回転ミル、転動ボールミル、遊星ミル、及び
媒体撹拌ミル等を使用することが可能であり、再分散を
迅速に行うためには高せん断力が得られるミルの使用が
好ましい。

【００１７】本発明では、あらかじめ消石灰、非晶質シ
リカ、及び減水剤を粉体で混合し、スラリー化すること
も可能であり、グラウト材の使用現場において各成分の
誤配合を防止する面から好ましい。

【００１８】スラリーの粘度は、注入できれば特に制限
されるものではないが、30cps以下が好ましい。30cpsを
超えると自然浸透による注入時の浸透性が悪化する場合
がある。

【００１９】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をより具体的
に説明する。

【００２０】実施例１ 消石灰と非晶質シリカを重量比で１／１とし、水／(消
石灰＋非晶質シリカ)である水／固体比を３とし、表１
に示すように消石灰と非晶質シリカの種類を変えて配合
し、転動ボールミルで５時間混合・混練してグラウト材
を調製し、その分離を観察し、所定の材齢の圧縮強度を
測定した。結果を表１に併記する。

【００２１】＜使用材料＞ 消石灰Ａ ：試作品、平均粒子径 6.0μｍ 消石灰Ｂ ：試作品 平均粒子径 9.5μｍ 消石灰Ｃ ：試作品、平均粒子径18.0μｍ 非晶質シリカａ：試作品、平均粒子径 0.1μｍ 非晶質シリカｂ：試作品、平均粒子径 9.2μｍ 非晶質シリカｃ：試作品、平均粒子径15μｍ

【００２２】＜測定方法＞ グラウト材の分離：目視により表面の水浮きの有無を観
察 圧縮強度 ：得られたグラウト材を豊浦標準砂100重量
部に対して25重量部、パドル型ミキサで混合後、JIS A
1132の規定に適合するφ５cm、長さ10cmの型枠に入れ密
封後20℃で静置し、所定の材齢の圧縮強度をJIS A 1108
に準じて測定

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例２ 消石灰Ａと非晶質シリカａを用い、表２に示すように水
／固体比を変化したこと以外は実施例１と同様に行っ
た。結果を表２に併記する。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例３ 消石灰Ａと非晶質シリカａを用い、表３に示すように消
石灰Ａと非晶質シリカａの使用重量比を変化したこと以
外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例４ 消石灰Ａと非晶質シリカａを等重量用い、水／固体比を
３として調製した高強度グラウト材に、消石灰と非晶質
シリカの合計量100重量部に対して、表４に示すように
減水剤を固形分換算で添加後、芝浦製作所製商品名「ス
ーパーベビーミックス」の高速ミキサで５分間撹拌混合
し、Ｂ型粘度計での粘度の測定と、浸透性試験で浸透深
さと流出開始時間の測定を行った。

【００２９】＜使用材料＞ 減水剤イ ：メラミンスルホン酸縮合物のナトリウム
塩、市販品 減水剤ロ ：ナフタレンスルホン酸縮合物のナトリウム
塩、市販品 減水剤ハ ：ポリカルボン酸、市販品 減水剤ニ ：リグニンスルホン酸のナトリウム塩、市販
品

【００３０】＜測定方法＞ 粘度 ：東京計器社製Ｂ型粘度計ＢＭ型を使用し測
定 浸透深さ ：アクリル製のφ５×40cmの円筒で、底部に
穴のあいた仕切板とその直上にステンレス金網を重ね、
模擬地盤となる豊浦標準砂が流下しない構造となってい
る浸透性試験装置を使用。この試験装置に豊浦標準砂を
ステンレス金網から９cmの高さまで入れ、水を投入し試
験装置底部から水の流出がなくなった後、グラウト材40
0mlを投入して、グラウト材の豊浦標準砂への浸透深さ
を測定。 流出開始時間：同様にして試験装置底部からグラウト材
が流出開始するまでの時間を測定。

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例５ 消石灰Ａと非晶質シリカａを等重量用い、消石灰と非晶
質シリカの合計量100重量部に対して減水剤イを７重量
部を、あらかじめ粉体で混合してから、水／固体比を３
となるように水と混合する方法と、消石灰、非晶質シリ
カ、及び減水剤を別々に、水／固体比が３となるように
水と混合する方法で混合し、三井鉱山社製商品名「ＶＭ
５」の連続ミキサを使用し、ボール量90kg、回転数900rp
m、流量15l/minで再分散し、実施例４と同様に行った。
結果を表５に示す。

【００３３】

【表５】

【００３４】表５から明らかなように、あらかじめ、消
石灰、非晶質シリカ、及び減水剤を粉体で混合したもの
は、再分散後の粘度が低く浸透性も良好であった。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば従来法に比較し、高強度グラウト材が得られる。ま
た、さらに、減水剤を併用すると、高強度で浸透性にさ
らに優れたグラウト材が得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が10μｍ以下の消石灰と平均
   粒子径が10μｍ以下の非晶質シリカを含有してなる高強
   度グラウト材。
2. 【請求項２】 平均粒子径が10μｍ以下の消石灰と平均
   粒子径が10μｍ以下の非晶質シリカを含有してなり、水
   ／(消石灰＋非晶質シリカ)比が0.5〜５であることを特
   徴とする高強度グラウト材。
3. 【請求項３】 平均粒子径が10μｍ以下の消石灰、平均
   粒子径が10μｍ以下の非晶質シリカ、及び減水剤を含有
   してなる高強度グラウト材。