JPH08333151A

JPH08333151A - 水中グラウト材及びそれを用いた水中グラウト工法

Info

Publication number: JPH08333151A
Application number: JP14045995A
Authority: JP
Inventors: Kenkichi Hirano; 健吉平野; Masahiro Iwasaki; 昌浩岩崎; Akitoshi Araki; 昭俊荒木
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP3549620B2

Abstract

(57)【要約】【目的】主に、河川や海洋の土木工事等に使用され
る、打設直前まで粘性が低く、管の閉塞等も少なく、充
分な打設位置への圧送性が得られ、材料分離抵抗性が発
現し、数十分以内にゲル化する水中グラウト材と、それ
を用いた水中グラウト工法を提供すること。【構成】セメント、高分子物質、酸性溶液含有の水中
グラウト材を、また、これらとカルシウムアルミネート
類や凝結調整剤を含有する水中グラウト材を、そして、
高分子物質と酸性溶液のＡ液と、セメントと水のＢ液か
らなる水中グラウト材を、並びに、該水中グラウト材を
用いた水中グラウト工法を構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に、河川や海洋の土
木工事等に使用される水中グラウト材と、それを用いた
水中グラウト工法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】河川や海洋の土木工事等で、
コンクリートを水中で打設することがあるが、その場
合、水との接触をできるだけ断ち、材料分離を最小限に
止めることが重要である。従来、コンクリートの水中打
設工法として、打設方法を工夫して、通常のコンクリー
トを水中打設する、コンクリートポンプ工法、トレミー
工法、及びＫＤＴ工法等が行われていた。しかしなが
ら、いずれの工法も材料分離が大きく、環境破壊の原因
ともなりがちなものであった。

【０００３】そのため、昭和55年頃より、コンクリート
自身の性能を改良し、コンクリートの水中での材料分離
抵抗性を向上するセルロース系又はアクリル系の水溶性
高分子を主成分としたセメント混和材を配合し、増粘効
果を持ち、まだ硬化しないコンクリートに粘凋性を与え
る、特殊水中コンクリートを水中打設する工法が提案さ
れた(「特殊水中コンクリート・マニュアル(設計・施
工)」、財団法人沿岸開発技術研究センター、山海堂、
昭61年)。しかしながら、この工法で使用する水溶性高
分子は、セメントの水和の遅延剤として作用するときも
あるため、数十分以内にゲル化や硬化する特性を持ち、
水中での材料分離抵抗性も兼ね備えたものではないとい
う課題があった。また、水溶性高分子の増粘効果によ
り、コンクリートの粘凋性が増大するために圧送による
管内抵抗が上昇し、管の摩耗や閉塞などが生じる課題が
あった。

【０００４】一方、通常の注入工事では、セメント系の
薬液を使用することが多く、その薬液を水中における地
盤改良に使用することが提案されたが、そのような薬液
は粘凋性が小さく水中に薬液が分散してしまい、施工す
ることが困難であるという課題があった。

【０００５】近年、河川や海洋などの土木工事が増加し
ており、これら課題を解決したコンクリートが要望され
ている。

【０００６】本発明者は、前記課題を解決すべく種々検
討した結果、特定の材料を使用することにより、打設直
前まで粘性が低く、管の閉塞等が少ない、また、速硬性
があり、打設直前で増粘する水中グラウト材が得られる
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、セメン
ト、高分子物質、及び酸性溶液を含有してなる水中グラ
ウト材であり、これらとカルシウムアルミネート類、さ
らには、凝結調整剤を含有してなる水中グラウト材であ
り、高分子物質と酸性溶液とを含有してなるＡ液と、セ
メントと水とを含有してなるＢ液からなる水中グラウト
材であり、これら水中グラウト材を用いた水中グラウト
工法である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明は、特に、高分子物質と酸性溶液と
を含有してなるＡ液、例えば、高分子物質と酸性物質を
水に溶解又は分散させた液をＡ液とし、セメントと水と
を含有してなるＢ液、例えば、セメントの懸濁液をＢ液
とし、そのＡ液とＢ液とを別々にポンプで圧送し、合流
管を通して混合打設するものである。

【００１０】本発明で使用するセメントとしては、普
通、早強、超早強、及び中庸熱等の各種ポルトランドセ
メント、11CaO・7Al₂O₃・CaF₂を成分とする変性ポルトラ
ンドセメント、ポルトランドセメントに高炉スラグやフ
ライアッシュを混合した各種混合セメント、並びに、市
販の微粒子セメント等が挙げられる。セメントの使用量
は、水100重量部に対して、50〜200重量部が好ましく、
80〜150重量部がより好ましい。50重量部未満では良好
な強度発現性を期待することが困難な場合があり、200
重量部を越えるとポンプの圧送性に支障をきたす場合が
ある。

【００１１】本発明で使用する高分子物質とは、酸性溶
液に溶解又は分散した時点では、粘性はそれほど上がら
ないが、セメントと混合することによって、高分子物質
の溶解量が急に増大し、粘度が上昇し、ゲル化するもの
で、水に溶解又は分散する高分子物質であれば特に制限
されるものではない。具体的には、アルギン酸ナトリウ
ム、カゼイン酸、ペクチン、及びカラギーナン等の天然
高分子、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びメチル
セルロース等の半合成高分子、並びに、ポリアクリル酸
やポリアクリル酸ナトリウムなどの合成高分子等が挙げ
られ、これらの中で、溶解性や増粘効果の面でアルギン
酸ナトリウムやメチルセルロースの使用が好ましい。高
分子物質の使用量は、酸性溶液中の水100重量部に対し
て、0.03〜５重量部が好ましく、0.1〜３重量部がより
好ましい。0.03重量部未満では水中でのセメント分の流
出を防止することが困難となる場合があり、５重量部を
越えると増粘効果が大きくなりすぎ、ポンプ圧送性に支
障をきたす場合がある。

【００１２】本発明で使用する酸性溶液とは、ｐＨが７
未満で、３〜６が好ましいものであり、セメント含有水
と混合した時点での増粘効果を最大限に発揮させること
ができるものである。通常、水溶液とした場合、酸性を
呈する酸性物質の水溶液が使用されるが、使用する水が
酸性であれば、これらの酸性物質を混合しないで、酸性
の水をそのまま使用することも可能である。また、使用
する水が海水の場合、酸性物質を使用することで、カル
シウムアルミネートの水和促進を正常にすることが可能
である。

【００１３】酸性物質として、具体的には、塩酸、硫酸
や硫酸アルミニウム、酢酸、リン酸やリン酸一ナトリウ
ム、並びに、クエン酸、酒石酸、及びリンゴ酸等の有機
酸等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上の使
用が可能である。酸性物質の使用量は、水100重量部に
対して、0.1〜３重量部が好ましく、0.3〜２重量部がよ
り好ましい。0.1重量部未満ではカルシウムアルミネー
トの水和促進をコントロールすることが難しい場合があ
り、３重量部を越えると強度発現性を阻害する場合があ
る。

【００１４】本発明は、高分子物質と酸性溶液とを含有
するＡ液と、セメントを含有するＢ液とを別々に圧送
し、打設直前で混合するもので、単に高分子物質がセメ
ントと混合されると増粘する作用を利用して酸性溶液の
ｐＨを調整することにより短時間にゲル化させることも
可能である。

【００１５】さらに、カルシウムアルミネート類を併用
すると、より速硬性が得られ、ゲル化後の強度発現性を
向上させることが可能である。

【００１６】カルシウムアルミネート類(以下ＣＡ類と
いう)とは、水中グラウト材のゲル化の促進やゲル化後
の強度発現性を高めるものであり、CaOやAl₂O₃を有効成
分として含有し、CaOをC、Al₂O₃をAとすると、C₃A、C
₂A、C₁₂A₇、及びCA等と示されるカルシウムアルミネー
トであり、結晶質、非晶質いずれも使用可能である。ま
た、アルカリ金属含有カルシウムアルミネート焼成物、
カルシウムサルホアルミネート、及びカルシウムアルミ
ノシリケートもＣＡ類として使用できる。ＣＡ類の粒度
は特に限定されるものではないが、ブレーン値で3,000c
m²/g以上が好ましく、4,000〜8,000cm²/gがより好まし
い。3,000cm²/g未満では反応性が低下する場合がある。
ＣＡ類は、Ａ液及び／又はＢ液に混合して使用すること
が可能である。ＣＡ類の使用量は、セメント100重量部
に対して、５〜50重量部が好ましく、10〜40重量部がよ
り好ましい。50重量部を越えるとゲル化時間が短くなり
すぎ良好な打設が期待できない場合がある。

【００１７】さらに、本発明では、ＣＡ類にセッコウを
併用することも可能である。

【００１８】セッコウとは、ＣＡ類と併用することによ
り長期強度発現性を良好にするものであり、無水セッコ
ウ、半水セッコウ、及び二水セッコウの一種又は二種以
上の使用が可能である。セッコウの粒度は特に限定され
るものではないが、ブレーン値で2,000cm²/g以上が好ま
しく、3,000〜9,000cm²/gがより好ましい。2,000cm²/g
未満では溶解性や反応性が低下する場合がある。セッコ
ウの使用量は、ＣＡ類100重量部に対して、70〜200重量
部が好ましく、90〜150重量部がより好ましい。200重量
部を越えるとゲル強度発現性を阻害する場合がある。

【００１９】本発明でＣＡ類又はＣＡ類とセッコウを併
用する場合、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、及びグルコ
ン酸等の有機酸又はそのナトリウム塩やカリウム塩と、
炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸水素ナトリウ
ム等のアルカリ金属炭酸塩とを凝結調整剤として併用す
ることは、セメントやカルシウムアルミネートの水和反
応を調整する面やゲル化後の強度発現性を良好にする面
から好ましい。凝結調整剤の使用量は、ＣＡ類とセッコ
ウとの合計100重量部に対して、0.05〜５重量部が好ま
しく、0.1〜３重量部がより好ましい。５重量部を越え
ると数十分以内にゲル化して、流動性を失う状態になり
にくい場合がある。

【００２０】本発明で使用する水は特に限定されるもの
ではなく、川、沼、湖、及び海の水いずれも使用可能で
あり、工事を行う現場で利用しやすい水を使用すること
が可能である。

【００２１】本発明の水中グラウト材を用いた施工方法
は特に限定されるものではないが、例えば、高分子物質
と酸性溶液とを混合してＡ液とし、セメントと水とを混
合してＢ液とし、必要に応じ、ＣＡ類又はＣＡ類とセッ
コウ、さらに、凝結調整剤を混合したＡ液とＢ液とをグ
ラウトポンプ等で別々に圧送し、先端部分に設けた合流
管でＡ液とＢ液とを混合し打設する方法が通常行われ
る。各材料の混合順序は特に限定されるものではない
が、高分子物質を含有するＡ液は、水に酸性物質を混合
して酸性溶液を調製し、それに高分子物質を混合し、さ
らに必要に応じ、ＣＡ類又はＣＡ類とセッコウを、さら
に、凝結調整剤を混合することが好ましい。また、セメ
ントを含有するＢ液は、水にセメントを混合し、必要に
応じ、凝結調整剤を、さらに、ＣＡ類又はＣＡ類とセッ
コウを混合することが好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００２３】実施例１酸性溶液ａ中の水100重量部に対して、高分子物質を表
１に示すように分散させＡ液とし、水100重量部とセメ
ント30重量部とを配合したセメント懸濁水をＢ液とし、
Ａ液とＢ液の混合比率を体積比で１：１になるように混
合し、その時のゲル化時間を測定した。結果を表１に併
記する。

【００２４】＜使用材料＞高分子物質Ａ：メチルセルロース、市販品高分子物質Ｂ：カルボキシメチルセルロースナトリウ
ム、市販品高分子物質Ｃ：アルギン酸ナトリウム、市販品酸性溶液ａ：水／市販リン酸一ナトリウム重量比100／
0.5の混合品、ｐＨ5.8 水：水道水、20℃ セメント：市販微粒子セメント、ブレーン値6,300cm²
/g

【００２５】＜測定方法＞ゲル化時間：Ａ液とＢ液を混合してから流動性を失うま
での時間。

【００２６】

【表１】

【００２７】実施例２表２に示す種類の酸性溶液中の水100重量部に対して、
高分子物質Ａ１重量部を配合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。

【００２８】＜使用材料＞酸性溶液ｂ：水／市販濃硫酸重量比100／0.5の混合品、
ｐＨ3.7 酸性溶液ｃ：水／市販濃塩酸重量比100／0.5の混合品、
ｐＨ4.6 酸性溶液ｄ：水／市販クエン酸重量比100／0.5の混合
品、ｐＨ5.7

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例３酸性溶液ａ中の水100重量部に対して、高分子物質Ａ0.5
重量部と、セメント100重量部に対して、表３に示すＣ
Ａ類αとセッコウとを配合してＡ液とし、水100重量部
とセメント30重量部とを配合してＢ液とし、ゲル化時間
と圧縮強度を測定したこと以外は実施例１と同様に行っ
た。結果を表３に示す。

【００３１】＜使用材料＞ＣＡ類α ：主成分C₁₂A₇、ブレーン値6,000cm²/g セッコウ：市販無水セッコウ、ブレーン値5,800cm²/g

【００３２】＜測定方法＞圧縮強度：４×４×16cmの型枠を水中に沈め、そこに
Ａ液とＢ液の混合物を流し込み、所定材齢の圧縮強度を
測定した。

【００３３】

【表３】

【００３４】実施例４酸性溶液ａ中の水100重量部に対して、高分子物質Ａ0.5
重量部を配合してＡ液とし、セメント100重量部に対し
て、表４に示すＣＡ類とセッコウを、また、ＣＡ類とセ
ッコウの合計100重量部に対して、炭酸塩／有機酸の重
量比３／１の混合物からなる凝結調整剤を0.5重量部配
合してＢ液としたこと以外は実施例１と同様に行った。
結果を表４に示す。

【００３５】＜使用材料＞炭酸塩：市販炭酸カリウム有機酸：市販クエン酸

【００３６】

【表４】

【００３７】実施例５酸性溶液ａ中の水100重量部に対して、高分子物質0.5重
量部を配合し、さらに、セメント100重量部に対して、
ＣＡ類／セッコウの重量比１／１の混合物40重量部、炭
酸塩／有機酸の重量比３／１の混合物からなる凝結調整
剤0.5重量部を配合してＡ液として、セメント100重量部
と水300重量部とを配合してＢ液とし、このＡ液とＢ液
を体積比で１：１に混合して海水中に打設した。その結
果、約20秒でゲル化が生じ、毎分15リットルでポンプ圧
送したが、周辺の海水の濁りがほとんど無く施工できる
ことが確認できた。

【００３８】

【発明の効果】本発明の水中グラウト材の使用により、
打設直前まで粘性が低く、管の閉塞等も少なく、充分な
打設位置への圧送性が得られ、Ａ液とＢ液の混合後始め
て増粘し、材料分離抵抗性が発現し、数十分以内にゲル
化する等の効果を奏する。また、ＣＡ類の使用により、
ゲル化時間の短縮やゲル強度の向上、施工サイクルの短
縮化、及び水中工事での緊急的対応が可能となるなどの
効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、高分子物質、及び酸性溶液を
含有してなる水中グラウト材。
【請求項２】セメント、高分子物質、カルシウムアル
ミネート類、及び酸性溶液を含有してなる水中グラウト
材。
【請求項３】セメント、高分子物質、カルシウムアル
ミネート類、凝結調整剤、酸性溶液を含有してなる水中
グラウト材。
【請求項４】高分子物質と酸性溶液とを含有してなる
Ａ液と、セメントと水とを含有してなるＢ液からなる水
中グラウト材。
【請求項５】請求項１〜４のうちの１項記載の水中グ
ラウト材を用いた水中グラウト工法。