JPH097657A - 接地抵抗低減剤及びそれを用いた接地抵抗低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主に、電気工事等の接地工事で使用する、接
地電極周囲以外の地盤の空隙に流失しないで接地電極周
囲に確実に滞留固化でき、ナトリウムイオン等の溶出で
水質汚染を起こさず、また、単独では数時間ゲル化せ
ず、混合後はゲル化時間を数分程度に自由に調整でき
る、長期間安定した接地抵抗値を示す接地抵抗低減剤及
びそれを用いた接地抵抗低減方法を提供すること。 【構成】 シリカゾルと、カルシウム含有水和物生成水
硬性物質とを含有する接地抵抗低減剤を、それとゲル化
時間遅延剤とを含有する接地抵抗低減剤を、シリカゾル
含有のＡ液と、該水硬性物質と必要に応じてゲル化時間
遅延剤を含有のＢ液とを混合して地盤へ注入する接地抵
抗低減方法を構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に、電気工事等の接
地工事で使用する接地抵抗低減剤及びそれを用いた接地
抵抗低減方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】近年の高度情報化社会の進展
に伴い、ＯＡ機能等を持つビルが各地で建設されてきて
いる。そして、従来の鉄塔などの送信設備と同様、この
ようなビルにおいて、接地は電力設備機器に対してはも
とより、電子・通信設備機器に対しても重要な役割をは
たしている。

【０００３】接地には、目的により多くの種類がある
が、どの接地もその接地抵抗が低くければ低いほど望ま
しい。

【０００４】従来、接地抵抗値のとれにくい場所におい
ては、接地抵抗低減剤として半水セッコウに導電剤を加
えた材料や、アクリルアマイド、水ガラス、又はセメン
トにカーボンブラックを配合した材料が使用されていた
(地絡保護と接地技術、昭和55年12月10日、オーム社発
行)。しかし、これらの接地抵抗低減剤は水溶性である
ため、硬化後の雨水等の浸透によりｐＨの高い水溶液が
溶出し、接地抵抗値が大きく上昇し、溶出したｐＨの高
い水溶液の薬害や接地電極の腐食などの課題があった。

【０００５】この課題を解決する手段として、カルシウ
ムアルミネートとセッコウが反応し水硬性エトリンガイ
トが生成する接地抵抗低減剤が提案されている(特開昭5
4-120853号公報、特開昭54-122857号公報)。しかしなが
ら、この接地抵抗低減剤のゲル化時間が２〜５分程度で
あるため作業時間の関係から長さ３ｍ程度の接地電極を
用いた比較的高抵抗な接地工事にしか適用できず、ま
た、３ｍ以上の深い接地電極を用いた低抵抗を必要とす
る接地工事においては、注入する時間が長くなることか
ら、注入して接地電極の周りと周辺地盤に浸透固化させ
るためには、ゲル化時間を数十分程度にしなければなら
ないという課題があった。

【０００６】一方、接地電極を埋め込む場所周辺の地盤
の空隙が大きい場合、ゲル化時間が長いと、接地電極の
周囲に滞留せず、接地電極周囲にない地盤の空隙に流失
し接地抵抗値がとれにくく、長期的には接地抵抗値が上
昇する等の課題があった。

【０００７】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討を重ねた結果、特定の接地抵抗低減剤を使用すること
により、前記課題が解決される知見を得て本発明を完成
するに至った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、シリカ
ゾルと、例えば、カルシウムアルミネート水和物、カル
シウムサルホアルミネート水和物、カルシウムカーボネ
ート水和物、及びカルシウムクロロアルミネート水和物
よりなる群から選ばれたカルシウム含有水和物を生成す
る水硬性物質とを含有する接地抵抗低減剤であり、さら
に、例えば、リン酸塩及び／又は有機酸類含有のゲル化
時間遅延剤を含有する接地抵抗低減剤であり、シリカゾ
ルを含有するＡ液と、カルシウム含有水和物を生成する
水硬性物質と必要に応じてゲル化時間遅延剤とを含有す
るＢ液とを混合して地盤へ注入することを特徴とする接
地抵抗低減方法。

【０００９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１０】本発明で使用するシリカゾルとは、低粘度
で地盤への浸透性も優れているもので、一般に、水ガラ
スからナトリウムイオンを除去あるいは低減したもので
あり、例えば、水ガラスを水で希釈し、イオン交換樹脂
を通しナトリウムイオンを除去したものや、水ガラスを
硫酸で中和し、シリカゲルを作り、これを水洗してナト
リウムイオンや硫酸イオンを除去し、加熱してコロイド
状としたもの、さらに製造したシリカゾルを重合濃縮し
たものも使用することができる。シリカゾルは、例え
ば、Ａ液として使用するが、シリカゾルをそのまま使用
すことも可能であり、後述のカルシウム含有水和物を生
成する水硬性物質又はそれとゲル化時間遅延剤とを含有
するＢ液との混合性の面から、水を混合して使用するこ
とも可能である。シリカゾルの使用量は、後述のカルシ
ウム含有水和物を生成する水硬性物質100重量部に対し
て、10〜100重量部が好ましく、20〜80重量部がより好
ましい。10重量部未満では数分でゲル化しない場合があ
り、100重量部を越えると水硬性物質のゲル化が速す
ぎ、作業時間を取りずらくなる場合がある。

【００１１】本発明で使用するカルシウム含有水和物を
生成する水硬性物質とは、例えば、カルシウムアルミネ
ート水和物、カルシウムサルホアルミネート水和物、カ
ルシウムカーボネート水和物、及びカルシウムクロロア
ルミネート水和物よりなる群から選ばれたカルシウム含
有水和物を生成する水硬性物質である。具体的には、カ
ルシウムアルミネート水和物を生成する水硬性物質とし
てはカルシウムアルミネートが、カルシウムサルホアル
ミネート水和物を生成する水硬性物質としてはカルシウ
ムアルミネートと硫酸カルシウム等の硫酸塩や、水酸化
カルシウムと硫酸アルミニウムなどが、カルシウムカー
ボネート水和物を生成する水硬性物質としてはカルシウ
ムアルミネートと炭酸ナトリウム等の炭酸塩などが、並
びに、カルシウムクロロアルミネート水和物を生成する
水硬性物質としてはカルシウムアルミネートと塩化カリ
ウム等の塩化物などが使用される。特に、カルシウムア
ルミネートと硫酸塩又は炭酸塩からなる配合物、セメン
トにこの配合物を一定量配合した配合物、及び水酸化カ
ルシウムと硫酸アルミニウムからなる配合物等が使用さ
れることが多い。また、それ自身電気電導性付与する効
果を有する塩化カリウム等の塩化物の併用は、接地抵抗
低減の面から好ましい。

【００１２】ここで、カルシウムアルミネートとは、Ca
O原料やAl₂O₃原料などを使用して、キルンで焼成した
り、電気炉で溶融したりするなど熱処理して得られるも
ので、化学成分としてCaO、Al₂O₃、SiO₂、K₂O、Na₂O、L
iO₂、及びSO₃等を含有し、鉱物成分としてCaOをC、Al₂O
₃をAとするとC₃A、C₁₂A₇、C₁₁A₇・CaF₂、CA、又はC₄A₃・S
O₃等と示されるカルシウムアルミネートを粉砕したもの
で、その他、SiO₂を多く含む冶金スラグ等のアルミノ珪
酸カルシウム等も使用が可能であるが、これらのうち、
C₁₂A₇組成に対応する焼成物あるいは溶融物を圧縮空気
で吹き飛ばして急冷した非晶質カルシウムアルミネート
(Ａ−ＣＡ)の使用が好ましい。カルシウムアルミネート
の粉末度は、ブレーン値で3,000cm²/g以上が好ましく、
4,000cm²/g以上が急硬性、強度発現性、及び耐久性の面
からより好ましい。

【００１３】硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸ア
ルミニウム、及び硫酸カルシウム等が挙げられ、硫酸カ
ルシウムであるセッコウの使用が好ましい。セッコウと
しては、二水セッコウ、半水セッコウ、及び無水セッコ
ウのいずれの使用も可能であるが、急硬性と強度発現性
の面で無水セッコウ、特に、II型無水セッコウの使用が
より好ましい。硫酸塩の粉末度は、ブレーン値で3,000c
m²/g以上が好ましく、4,000cm²/g以上が急硬性、強度発
現性、及び耐久性の面からより好ましい。硫酸塩の使用
量は、カルシウムアルミネート100重量部に対して、５
〜500重量部が好ましく、50〜200重量部がより好まし
い。５重量部未満では充分な作業時間が確保することが
できない場合があり、500重量部を越えると数分でゲル
化させることができにくい場合がある。

【００１４】炭酸塩とは、炭酸カルシウム、炭酸ナトリ
ウム、及び炭酸カリウム等いずれも使用可能であるが、
溶解性の面で炭酸ナトリウムや炭酸カリウムの使用が好
ましく、市販品の粒度で使用可能である。炭酸塩の使用
量は、カルシウムアルミネート100重量部に対して、５
〜100重量部が好ましく、10〜50重量部がより好まし
い。５重量部未満では充分な作業時間が確保することが
できない場合があり、100重量部を越えると数分でゲル
化させることができにくい場合がある。

【００１５】水酸化カルシウムは特に制限されるもので
はなく、市販品や市販品と同程度のものが使用可能であ
り、その粒度も、例えば、50μｍ程度が使用できる。

【００１６】セメントとしては、普通、早強、及び超早
強等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトラン
ドセメントに高炉スラグ等のポゾラン物質を配合した各
種混合セメントが使用可能である。

【００１７】水酸化カルシウムや硫酸アルミニウムも、
特に制限されるものではなく、市販品や市販品と同程度
のものが使用可能である。水酸化カルシウムと硫酸アル
ミニウムの配合割合は、水酸化カルシウム100重量部に
対して、５〜100重量部が好ましく、10〜50重量部がよ
り好ましい。

【００１８】本発明では、カルシウム含有水和物を生成
する水硬性物質(以下水硬物質という)に、さらに、導電
性物質を併用することは、より接地抵抗値を低減する面
から好ましい。導電性物質としては、微粉末カーボン、
塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩
化カルシウム、塩化アンモニウム、石灰窒素、尿素、及
び金属粉等が挙げられる。導電性物質の使用量は、水硬
物質100重量部に対して、１〜20重量部が好ましく、３
〜10重量部がより好ましい。１重量部未満では材料の固
有抵抗が低く、接地低減効果が期待できない場合があ
り、20重量部を越えて使用しても使用効果の向上が期待
できない場合がある。

【００１９】本発明では、水硬物質のゲル化時間を調整
する面からゲル化時間遅延剤を使用することが好まし
い。ゲル化時間遅延剤は、数秒〜数十秒でゲル化するた
めに通常の凝結遅延剤を用いてもゲル化時間を数分に調
整することが困難であるシリカゾルと水硬物質が混合さ
れた場合、凝結遅延剤としての役目を果たすものであ
る。ゲル化時間遅延剤としては、リン酸塩及び／又は有
機酸類が挙げられ、リン酸塩の使用が、水硬物質のゲル
化時間を長時間遅延することが可能である面から好まし
い。

【００２０】ここで、リン酸塩としては、リン酸一ナト
リウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピ
ロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキ
サメタリン酸ナトリウム、及びトリメタリン酸ナトリウ
ム等のナトリウム塩、リン酸一カリウム、リン酸二カリ
ウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、トリポ
リリン酸カリウム、ヘキサメタリン酸カリウム、及びト
リメタリン酸カリウム等のカリウム塩の使用が可能であ
る。これらのうち、強度発現を阻害しにくいリン酸一ナ
トリウムの使用が好ましい。リン酸塩の粒度は特に限定
されるものではないが、0.3mm以下の粒度が溶解性の面
で好ましい。リン酸塩の使用量は、水硬物質100重量部
に対して、0.5〜10重量部が好ましく、１〜５重量部が
より好ましい。0.5重量部未満ではゲル化時間の調整が
困難な場合があり、10重量部を越えると強度発現性を阻
害する場合がある。

【００２１】また、有機酸類とは、酒石酸、クエン酸、
及びグルコン酸等のオキシカルボン酸又はその塩であ
り、リン酸塩と併用するとより効果的である。有機酸類
の使用量は、水硬物質100重量部に対して、0.2〜５重量
部が好ましい。0.2重量部未満ではゲル化時間の調整が
困難な場合があり、５重量部を越えると強度発現性を阻
害する場合がある。

【００２２】また、本発明では、ゲル化時間の調整や強
度発現性の面から、リン酸塩又は有機酸類に、例えば、
炭酸塩等のアルカリ金属塩を併用することは好ましい。

【００２３】本発明で使用する水の量は、水硬物質100
重量部に対して、100〜300重量部が好ましく、150〜250
重量部がより好ましい。100重量部未満ではゲル化時間
を調整することが難しい場合があり、300重量部を越え
ると強度発現性を阻害する場合がある。

【００２４】本発明の接地抵抗低減剤を用いて接地抵抗
を低減する施工方法は特に限定されるものではないが、
例えば、シリカゾルをＡ液とし、カルシウム含有水和物
を生成する水硬物質とゲル化時間遅延剤とを配合してＢ
液とし、Ａ液とＢ液を個別に圧送し、地盤内に注入直
前、注入管の手前で合流管を通して混合して注入する方
法、いわゆる１．５ショット法、又は、Ａ液とＢ液を二
重管で個別に圧送し、出口先端で合流混合して注入する
方法、いわゆる２ショット法などで、接地電極の周囲の
地盤の空隙中に注入施工することができる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例に基づいて詳細に説明する。

【００２６】実施例１ 電気炉でCaO原料とAl₂O₃原料を生成物がCAとなるように
配合した混合物を溶融し、５kgf/cm²の圧縮空気で吹き
飛ばして急冷してＡ−ＣＡを得た。このＡ−ＣＡと、Ａ
−ＣＡ100重量部に対して、硫酸塩100重量部と、塩化カ
リウム４重量部とを配合して水硬物質とし、この水硬物
質と、水硬物質100重量部に対して、水200重量部を配合
してＢ液とした。一方、Ｂ液の水硬物質100重量部に対
して、表１に示す量のシリカゾルをＡ液として、Ａ液と
Ｂ液を混合し、固有抵抗値、ゲル化時間、及び圧縮強度
を20℃で測定した。結果を表１に併記する。なお、カル
シウム含有水和物としてカルシウムサルホアルミネート
水和物とカルシウムクロロアルミネート水和物が生成。

【００２７】＜使用材料＞ シリカゾル：日産化学社製商品名「スノーテックス３０」 CaO原料 ：生石灰、純度98％ Al₂O₃原料 ：アルミナ、純度97％ 硫酸塩 ：II型無水セッコウ、市販品 塩化カリウム：試薬一級

【００２８】＜測定方法＞ 固有抵抗 : アクリル板で作製した４×４×10ｃｍの両
端に銅板を張り付けた型枠に流し込み、ゲル化前に測定 ゲル化時間：Ａ液とＢ液を混合してから流動性が失われ
るまでの時間 圧縮強度 ：20℃において、混練り物を４×４×16cmの
型枠に流し込み、硬化後脱型し、所定材齢の圧縮強度を
測定

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例２ 電気炉でCaO原料とAl₂O₃原料を生成物がC₁₂A₇となるよ
うに配合し、実施例１と同様にして得たＡ−ＣＡと、Ａ
−ＣＡ100重量部に対して、硫酸塩100重量部と、塩化カ
リウム４重量部からなる水硬物質と、水硬物質100重量
部に対して、水200重量部とゲル化時間遅延剤としてリ
ン酸塩１重量部とを配合して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２に併記する。なお、カ
ルシウム含有水和物としてカルシウムサルホアルミネー
ト水和物とカルシウムクロロアルミネート水和物が生
成。

【００３１】＜使用材料＞ リン酸塩 ：リン酸一ナトリウム、試薬一級

【００３２】

【表２】

【００３３】実施例３ Ａ−ＣＡ、硫酸塩、及び塩化カリウムからなる水硬物質
100重量部に対して、表３に示す量のシリカゾルをＡ液
とし、Ａ−ＣＡ100重量部に対して、表３に示すように
硫酸塩と塩化カリウム４重量部を配合して水硬物質と
し、この水硬物質と、水硬物質100重量部に対して、水2
00重量部と、表３に示すリン酸塩と炭酸塩0.5重量部か
らなるゲル化時間遅延剤とを配合して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３に併記する。
なお、カルシウム含有水和物としてカルシウムサルホア
ルミネート水和物とカルシウムクロロアルミネート水和
物が生成。

【００３４】＜使用材料＞ 炭酸塩 ：炭酸カリウム、試薬一級

【００３５】

【表３】

【００３６】実施例４ 水硬物質100重量部に対して、60重量部のシリカゾルを
Ａ液とし、ゲル化時間遅延剤として、表４に示すリン酸
塩と有機酸類0.5重量部とを配合してＢ液としたこと以
外は実施例３と同様に行った。結果を表４に併記する。
なお、カルシウム含有水和物としてカルシウムサルホア
ルミネート水和物とカルシウムクロロアルミネート水和
物が生成。

【００３７】＜使用材料＞ 有機酸類 ：クエン酸、試薬一級

【００３８】

【表４】

【００３９】実施例５ 表５に示すシリカゾルをＡ液とし、ゲル化時間遅延剤と
して、有機酸類３重量部を配合してＢ液としたこと以外
は実施例３と同様に行った。結果を表５に併記する。な
お、カルシウム含有水和物としてカルシウムサルホアル
ミネート水和物とカルシウムクロロアルミネート水和物
が生成。

【００４０】

【表５】

【００４１】実施例６ 水酸化カルシウムと、水酸化カルシウム100重量部に対
して、硫酸アルミニウム30重量部を配合して水硬物質と
し、その水硬物質と、水硬物質100重量部に対して、水2
00重量部と、リン酸塩１重量部からなるゲル化時間遅延
剤とを配合してＢ液とし、水硬物質100重量部に対し
て、表６に示すシリカゾルをＡ液としたこと以外は実施
例３と同様に行った。結果を表６に併記する。なお、カ
ルシウム含有水和物としてカルシウムサルホアルミネー
ト水和物が生成。

【００４２】＜使用材料＞ 水酸化カルシウム：試薬一級 硫酸アルミニウム：試薬一級

【００４３】

【表６】

【００４４】実施例７ Ａ−ＣＡと表７に示す炭酸塩からなる水硬物質と、水硬
物質100重量部に対して、水200重量部と、リン酸塩１重
量部、クエン酸0.5重量部、及び炭酸カリウム0.5重量部
からなるゲル化時間遅延剤とを配合してＢ液としたこと
以外は実施例３と同様に行った。結果を表７に併記す
る。なお、カルシウム含有水和物としてカルシウムカー
ボネート水和物が生成。

【００４５】

【表７】

【００４６】実施例８ Ａ−ＣＡからなる水硬物質と、水硬物質100重量部に対
して、水200重量部と、リン酸塩１重量部、クエン酸0.5
重量部、及び炭酸カリウム0.5重量部からなるゲル化時
間遅延剤とを配合してＢ液としたこと以外は実施例３と
同様に行った。結果を表８に併記する。なお、カルシウ
ム含有水和物としてカルシウムアルミネート水和物が生
成。

【００４７】

【表８】

【００４８】実施例９ Ａ−ＣＡと、Ａ−ＣＡ100重量部に対して、４重量部の
塩化カリウムからなる水硬物質と、水硬物質100重量部
に対して、水200重量部と、リン酸塩１重量部、クエン
酸0.5重量部、及び炭酸カリウム0.5重量部からなるゲル
化時間遅延剤とを配合してＢ液としたこと以外は実施例
３と同様に行った。結果を表９に併記する。なお、カル
シウム含有水和物としてカルシウムクロロアルミネート
水和物が生成。

【００４９】

【表９】

【００５０】実施例１０ シリカゾルをＡ液とし、一方カルシウムアルミネート10
0重量部に対して、硫酸塩100重量部、塩化カリウム３重
量部、リン酸塩１重量部、炭酸カリウム0.5重量部、及
びクエン酸0.5重量部を配合し、その配合物100重量部に
対して、水200重量部を配合し混練りしてＢ液とした。
あらかじめ直径５cm、深さ20cmの穴を掘削しこの中に銅
線電極を配置し、先端で合流混合できる二重管を挿入
し、混練りしたＡ液を10リットル／min、Ｂ液を40リッ
トル／minポンプ圧送し２ショット法による注入充填し
た。処理前の接地抵抗値が20Ωであったが、注入後は６
Ωに低減した。その後、６ヶ月、１年経過後も変化はな
かった。

【００５１】

【発明の効果】本発明の接地抵抗低減剤を使用すること
により、従来できなかった３ｍ以上の深い接地工事に
おいて、接地電極周囲以外の地盤の空隙に流失しないで
接地電極周囲に確実に滞留固化させることができる。
接地抵抗低減剤を注入して形成された硬化体からの、例
えば、ナトリウムイオン等の溶出で水質汚染を起こさな
い。各々単独では数時間ゲル化せず、混合後はゲル化
時間を数分程度に自由に調整できる。硬化体がカルシ
ウムアルミネート水和物、カルシウムサルホアルミネー
ト水和物、カルシウムカーボネート水和物、及びカルシ
ウムクロロアルミネート水和物からなるため長期間安定
した接地抵抗値を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｃ０４Ｂ 111:94

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリカゾルと、カルシウム含有水和物を
   生成する水硬性物質とを含有してなる接地抵抗低減剤。
2. 【請求項２】 シリカゾル、カルシウム含有水和物を生
   成する水硬性物質、及びゲル化時間遅延剤を含有してな
   る接地抵抗低減剤。
3. 【請求項３】 ゲル化時間遅延剤がリン酸塩及び／又は
   有機酸類を含有してなることを特徴とする請求項２記載
   の接地抵抗低減剤。
4. 【請求項４】 カルシウム含有水和物が、カルシウムア
   ルミネート水和物、カルシウムサルホアルミネート水和
   物、カルシウムカーボネート水和物、及びカルシウムク
   ロロアルミネート水和物よりなる群から選ばれたもので
   あることを特徴とする請求項１〜３のうち１項記載の接
   地抵抗低減剤。
5. 【請求項５】 シリカゾルを含有するＡ液と、カルシウ
   ム含有水和物を生成する水硬性物質を含有するＢ液とを
   混合して地盤へ注入することを特徴とする接地抵抗低減
   方法。
6. 【請求項６】 シリカゾルを含有するＡ液と、カルシウ
   ム含有水和物を生成する水硬性物質とゲル化時間遅延剤
   とを含有するＢ液とを混合して地盤へ注入することを特
   徴とする接地抵抗低減方法。