JPS582380A - 地盤掘削用泥水組成物 - 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】 本発明は地盤掘削用泥水組成物に関するものである。さ
らに詳しくは、グアーガムとキサンタンガムとをある一
定の割合で配合することにより、すぐれた泥壁形成性を
有する地盤掘削用泥水組成物に関するものである。

従来地盤掘削工法では、泥水として最も広く使用されて
いるのがベントナイト泥水であるが、泥壁形成性などの
泥水性能に劣る。このためカルボキシメチルセルロース
のナトリウム塩（ＣＭＣ）やデンプン誘導体などの有機
質増粘剤が併用使用されているがこのものは耐塩性やｐ
Ｈ安定性に劣るこのため、地層中や地下水中に含まれる
塩類や多価金属イオン（たとえばカルシウム、マクネシ
ウム、アルミニウム）などにより粘性が低下し、かつ脱
水量が著しく増加して泥壁形成性が悪くなる。

とくに海水や飽和塩水を用いて泥水を作成する場合には
、本質的に海水や塩水中での膨潤力に乏しいベントナイ
トや、塩類の存在により粘度低下の著しいＣＭＣ’ｉ主
体とした泥水では充分満足のゆく泥水性能は得られない
。

一方土木基礎工事における掘削工法では、一般に泥水を
用いて地盤を掘削後、コンクリートを投入して、内部の
泥水とコンフリートラ置換することにより、基礎杭や地
下連続壁を建造するのであるが、この際強アルカリ性の
セメントによって泥水が増粘・ゲル化・沈殿などの異常
を起さないととすなわち対セメント安定性のよいことが
必要である。しかしながらベントナイト泥水とが前記有
機増粘剤を併用したものの場合、セメントと接触すると
ゲル化を起こして泥水性能が著しく劣化するとともに、
再使用不能となってしまう。

前記以外に、グアーガム単独またはキサンタンガム単独
を増粘剤として使用することも試みられた。しかしこの
場合、通常の水を使用するときは泥水として一応満足さ
れる性能を示すものの、無機粘土を併用して海水や塩水
を使用した場合には泥水性能や対セメント安定性が劣る
という難点がある。すなわちグアーガムの場合は本来凝
集剤として作用する性質を有しているため、海水や塩水
中で粘土粒子を凝集・粗大化して泥水の分散安定性が著
るしく悪くなり、その結果泥壁形成性などの泥水性能が
劣る。またセメントの混入により泥水性能はさらに悪く
なる。一方、キサンタンガムの場合ハ、アルミニウムイ
オン等の作用により粘性が低下するという欠点を有して
いる。また併用する無機粘度の種類によってはセメント
の混入により泥水粘性が増大することがあり、時にはゲ
ル化を起こす。

本発明者らは従来使用されてい□る泥水の欠点を解消す
べく、耐塩性にすぐれかつ多価金属イオンやセメント類
の影響を受けず、加えて泥壁形成性などの地盤掘削用泥
水としての性能を充分満址する泥水組成物について鋭意
研究を重ねた結果本発明に到達した。すなわち本発明は
９５〜５０重量％のグアーガムと５〜５０重量％のキサ
ンタンガムからなる配合物を泥水の水に対し０．０１〜
２重量％添加してなる泥壁形成性能のすぐれた地盤掘削
用泥水組成物である。

本発明においてグアーガムは一年生豆科植物であるグア
ー豆の種子の内胚乳部に存在する天然物多糖類であシ、
その化学構造はＤ−ガラクトーヌとＤ−マンノースとを
１対２の比率で含有した分子量約２０万のものである。

キサンタンガムは、キサントモナス属のバクテリアをブ
ドウ糖培地で発酵させて製造される菌体外多糖類である
。これらバクテリアの例としてはキサントモナヌカンベ
ストリス、キサントモナスファゼオリ、キサントモナヌ
カタエロ、キサントモナヌムルパセアラン。

キサントモナヌヘデラエ、キサントモナストランスルー
センス、キサントそナスハハヘリコリナトがあり、中で
もキサントモナスカッベストリスによって生成するガム
が好ましい。その化学構造は複雑であるが、Ｄ−グルコ
ース、Ｄ−マンノースおよびグルクロン酸の結合した主
鎖構造にピルビン酸塩や酢酸塩などが結合した形と推定
され分子量は約２００万といわれている。

本発明にお・ける配合物は配合物に基づいて９５〜５０
重量％のグアーガムと５〜５０重量％のキサンタンガム
、好ましくは９０〜６０重量％のグアーガムと１０〜４
０重量−のキサンタンガムからなる。

グアーガムが９５％より多くなると、グアーガム単独の
場合と同様に、粘土類が凝集・粗大粒子化して泥水の分
散安定性が不良となシ、その結果脱水量が著しく増大し
て泥壁形成性が悪くなる。また、セメントが混入するこ
とにより無機粘土類の凝集沈殿が促進され、脱水量もさ
らに増加する。キサンタンガムが５０％より多くなると
脱水量が増大して泥壁形成性能が劣る。グアーガム９５
〜５０％。

キサンタンガム５〜５０チの範囲で配合した場合にのみ
すぐれた泥壁形成性を有し、かつ分散安定性の良好な泥
水組成物が得られる。・加えてセメントに対する安定性
も良好である。まだ、グアーガムに替えてグアーガムの
誘導体（たとえばカルポギシアルキル化グアーガムのア
ルカリ金属塩、ヒドロキシアルキル化グアーガムなど）
ｆ：用いた場合では、泥水性能、対セメント安定性はよ
くない。

ここでいう泥水とは掘削流体または安定液とも呼ばれる
もので′、地下連続壁工法、地所打ち杭工法、泥水加圧
シールド工法などの土木建設基礎工事用掘削工法や石油
ポーリングの際に使用される流体である。該泥水は、掘
削機と土砂との摩擦熱の吸収、放熱等の作用や、切削し
た土砂を泥水中に浮遊せしめて外部に運搬する役目をは
だすと共に掘削孔の壁面に不透水性の泥壁を形成して、
泥水中の水分の地層中への拡散や地層中の水分の掘削孔
内への侵入を防いで、地盤の崩壊を防止する役割をはだ
す。

泥水としては１）水そのもの（たソし一般には泥水また
は安定液と呼んでいない）、２）ＣＭＣやデンプン誘導
体などの有機質増粘剤水溶液、８）無機粘土類を主体と
する水分散液があげられるが、一般には無機粘土を主体
とする水分散液が使用されている。

泥水に使用される水としては一般の水道水、地下水のほ
か海水や塩水でもよい。粘土類としてはベントナイト、
アタパルジャイト、クリソタイル系アヌベスト、粉末粘
土などがあげられその種類、産地はとくに限定され碌い
。

この無機粘土類の使用量はとくに限定されず、要求され
る泥水比重に応じて適宜変えることができるが、泥水の
水に対し通常８〜６０重量係、好ましくは５〜４０重量
％である。

泥水には必要により分散剤にトロフミン酸塩。

縮合リン酸塩、リグニンヌルホン酸塩、ポリアクリル酸
塩など）、ｐＨ調整剤、保護コロイド剤。

界面活性剤、防腐防かび剤、殺菌剤、酸化防止剤。

消臭剤などを含有させることもできる。

本発明の地盤掘削用泥水組成物は９５〜５０５〜５０重
量％ガムと５〜５０重量％のキサンタンガムからなる配
合物を泥水に添加してなるものである。

この配合物の泥水への添加量は、泥水中の水にある。添
加量が００１重量％未満の場合には、泥水として必要な
粘性を示さないばかりか、脱水量が増加し、泥壁形成性
能が低下する。２重量％を越えて添加すると、泥壁形成
性能はさらに向上するものの、泥水の粘性が大きくなり
掘削困難となる。

本発明の泥水組成物の調製に際しては、あらかじめグア
ーガムとキサンタンガムとを乾式混合によりブレンドし
た配合品を用いて泥水に添加してもよく、グアーガムと
キサンタンガムとを別々に泥水に添加して泥水中で配合
品を得るようにして泥水組成物を調製してもよい。乾式
混合の装置としては、均一に混合し得るものであればと
くに限定されず、通常Ｖ型混合機、ナウターミキサ−。

ボールミルなどが使用できる。

この様にして得られた本発明の地盤掘削用泥水組成物は
通常、比重を１．０２〜１．８５．ファンネル粘度２２
〜４５秒（５００ｍ／１５００ｍ７　：　２５℃）、脱
水量２０　ｍ１７８０分以下（８１＄／ｍ圧力）などの
物性を保持する。ケーキ厚かうすく、脱水量の値が少な
いほど泥壁形成性能が良いといわれている。この脱水量
は泥□水組成物の良否を判定する最も重要な因子の一つ
といえる。

本発明の泥水組成物を用いて地盤掘削を行う場合の実施
の態様としては、まず本発明における配合物と無機粘土
類などとをタンク内の水に添加混合して泥水組成物を調
製する。次にこの泥水組成物を掘削部へ循環させながら
掘削機を用いて地盤を掘削する。この場合、泥水組成物
は常に掘削部内を満たして、摩擦熱の吸収・放熱・潤滑
等の作用を行なうことにより掘削を容易にするとともに
不透水性の泥壁を形成して掘削孔壁の崩壊を防止してい
る。この様にして所定の掘削が完了した後に、適宜鉄筋
枠組を入れ、底部よりコンクリートを投入して泥水を上
部よりオーバーフローさせながら掘削部内にコンクリー
ト’ｌｌ−満たして杭または壁を構築する。コンクリー
トと置換された泥水は再びタンク内にもどされ再使用さ
れる。

本発明の泥水組成物は下記のような種々の特長を有して
いる。たとえば、 （１）　　本配合物を含む泥水組成物は無機粘土類の分
散安定性にすぐれる。

（２）　　本発明の泥水組成物は脱水量が少なく、泥壁
形成性すなわち掘削孔の崩壊防止性能がすぐれる。

（３）　　本配合物は塩類の影響を受けないので、本発
明の泥水組成物は海水や塩水による調泥が可能である。

また、掘削中に地下塩水が流入してきても泥水物性（分
散安定性、脱水量など）は変化しない。

（４）本発明の泥水組成物はセメント等が混入しても、
泥水物性（分散安定性、脱水量など）はほとんど変化し
ない。このことは海水や塩水を使用して得た泥状組成物
の場合も同様である。

このため繰返し使用が可能である。

（５）本発明における配合物を含む泥水組成物は本配合
物のより少ない添加量で、泥水として必要な粘度を示す
。

（６）　　グアーガム、キサンタンガムともに食品添加
物として使用されているものであるので、安全である。

（７）　　本発明の泥水組成物には無機質粘土として安
価に入手し得る粉末粘土が使用可能となるので、トータ
ルコヌトとして経済的である。粉末粘土は、商業的に安
価に入手出来るにもかかわらず、水中での膨潤力に乏し
いために、従来はとんど使用されなかった。

以下、実施例により、本発明を説明するが本発明はこれ
に限定されるものではない。なお実施例中の部およびチ
は重量基準である。なお実施例および比較例における試
験方法は次のとおりである。

（１）　　ファンネル粘度（ＦＶ）　：　５００ｃｃの
ファンネル粘度計で測定した。単位は秒。

（２）　　脱水量：ＡＰＩ規格による濾過機を用い、８
に９７ｍの圧力下、８０分後の脱水量。

単位ｍｌ！。

（３）　　ケーキ厚：濾紙上のケーキをノギスで測定。

単位１ｎ１１゜ （４）分散安定性：泥水１００ｍ７を１００ｍ７メスシ
リンダーに入れて３日間静置後に観察 した。上部に透明な上澄水が５ｍ１以 上生じるときは不良、１〜５ｍｅのと きはやや不良、上澄水がなく均一に 分散しているときは良好とした。

（５）対セメント安定性：泥水１００部にポルトランド
セメント１部添加して充分に混 合後、１日経過した後に泥水性能を 測定した。

実施例Ｉ Ｖ型混合器を用いて、グアーガムとキサンタンガムとの
比率を第１表のごとくに変化させた配合品を作成した。

第　　１　　表 １０１００Ｏのジュースミキサーに、４％食塩水５００
部および粉末粘土７５部を添加し、２分間攪拌後、この
中へ第１表に示した配合品Ａ−Ｄ２部をそれぞれ別に添
加し、さらに５分間攪拌することにょシ泥水組成物を調
製した。これらの泥水性能を測定した結果を第２表に示
″ｊ。なお比較として、グアーガム、キサンタンガム、
　、ＣＭＣ（エーテル化度０．６）まだは第１表中の配
合品Ｅをそれぞれ０．４部用いるほかは、まったく同様
にして調製した泥水組成物の結果を併記する。

実施例２ 海水（瀬戸内海にて採取＋　ｃｌ含量２１，０００ｐｐ
ｍ）５００部に群馬産ベントナイト５０部および実施例
１の第１表に記載の配合品Ａ、Ｂ、ＣまたはＤ２部を用
いて、実施例１と同様の操作により泥水組成物を調製し
た。これらの泥水性能を測定した結果を第８表に示す。

なお比較として、グアーガム、キサンタンガム。

ＣＭＣまたは配合品Ｅの各２部に分散剤としてトリポリ
リン酸ソーダ０．５部を併用した泥水組成物についても
性能を測定しその結果をあわせて第８表に示す。

θＱ 実施例８ 水道水５００部に山形産ベントナイト８０部および本発
明になる実施例１の第１表に記載の配合品Ｂ、Ｃまたは
Ｄｏ、２部を用いて実施例１と同様の操作により泥水組
成物を調製し、それらの泥水性能を測定した結果を第４
表に示す。比較として、ＣＭＣ、配合品ＥＯ８２部およ
びＣＭＣ０，４部を用いた泥水の結果を示した。

第　　４　　表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．９５〜５０重量％のグアーガムと５〜５０重量％の
   キサンタンガムからなる配合物を泥水の水に対し０．０
   １〜２重量％添加してなる泥壁形成性能のすぐれた地盤
   掘削用泥水組成物。