JPS636120B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

地中に埋設される壁を構築するために希薄なグ
ラウトが使用され、そのグラウトは、壁の形状に
対応するような形状の溝を形成する間に土壌を支
持し、かつその硬化によつてそれ自体が壁を形成
する働きをすることは既に公知である。 このような方法において使用される希薄グラウ
トはベントナイトなどのシキソトロピー性コロイ
ド剤の存在下で水とセメントとを混合することに
より構成され、そのコロイドは混合物に安定性を
付与する。グラウトの凝結は十分なセメント含量
によつて保証される。シキソトロピー性コロイド
剤には例えばベントナイト、粘土、有機コロイ
ド、コロイド状シリカなどがある。 シキソトロピー性コロイド剤の量はこのコロイ
ドの性質に依存する。即ち、ベントナイトを使用
する場合、グラウトは一般にベントナイトの性質
に応じて、水１m³当たり15〜100、好ましくは20
〜60Kgのベントナイトを含む。 上記シキソトロピー性コロイド剤として粘土を
使用した場合、その粘土は水１m³当たり約100〜
600Kgの割合で存在する。 有機コロイドの場合には、一般に水１m³当たり
コロイド１〜10Kgで十分である。 上記の方法に従つて止水壁を造るために実際に
使用されている希薄セメントペーストは比較的低
いセメント／水比を有し、この比は0.08以上であ
る。即ち、水１m³当たり80Kg以上のセメントを含
んでいる。 １例として、コロイドの添加なしに水とセメン
トとを混合することによつて造られるいわゆる濃
厚グラウトは、沈降に対して安定性を有するよう
に、1.5以上のセメント／水比を有さなければな
らない。即ち、これは水１m³当たり少なくとも
1500Kgのセメントを含まねばならない。 本発明の目的は、セメントの量をかなりの割合
で減じることを可能とすることである。セメント
はグラウトの硬化を可能とし、それによつて土壌
中の止水壁もしくは他の同様な構造物を構築する
ことを可能とするために希薄グラウトに導入する
ことが必要とされるものである。 本発明はかかる希薄グラウトを製造するために
必要とされる所定のセメントの量を約1/2または
２／３減じることを可能とする。 本発明はこれまで考えられもしなかつた型のセ
メントを、前記の如き工事に使用することを可能
とする。これは、従来その適用が不可能となるよ
うな高濃度で使用しなければ硬化しなかつたから
である。 本発明は希薄グラウトの提供にあり、このグラ
ウトはシキソトロピー性コロイド剤、例えばベン
トナイトおよびセメントを含み、一定量のシリカ
を添加したことによりグラウトの凝固を可能とし
たまま、使用される水の一定体積当たりのセメン
トの量を著しく減少させたことを特徴とし、この
シリカの量は使用するグラウト内に含まれる、シ
リカに対する石灰の重量割合が１以下、好ましく
は約0.3〜0.5の範囲となるような値である。 本発明によれば、グラウトに添加されるシリカ
は好ましくは分散形状で、即ち、単位重量当たり
非常に大きな表面積を有する（比表面積2500cm²／
ｇ以上）ものである。 本発明によれば、また苛性ソーダ、苛性カリも
しくはナトリウムまたはカリウムの炭酸塩または
重炭酸塩などのアルカリ塩などによつて活性化さ
れたシリカを使用することも有利である。 本発明によれば、同様に珪藻土またはフライア
ツシユなどに含まれる化合物の形でシリカを添加
する。 本発明に従つて製造される希薄グラウトは、水
１m³当たり約30Kgという低い高炉セメント濃度を
有する、埋設された止水壁を形成することを可能
とするが、従来の方法によれば水１m³当たり同じ
セメントを少なくとも80Kg使用する必要がある。 同様に、本発明は水１m³当たりわずかに50〜60
Kgのセメントを含有する、ポルトランドセメント
の希薄グラウトを製造することを可能とするが、
現在知られている方法によれば水１m³当たり150
〜180Kgのセメントを使用することが要求される。 しかしながら、本発明が最低のセメント含量の
希薄グラウトに制限されるものではなく、かつグ
ラウト中に導入されるセメントの量が、構造部分
を構築するために望まれる機械的強度の関数とし
て本質的に決定されるものであることを理解すべ
きである。 例えば、止水壁または所定の特性を有するグラ
ウトを得るために、本発明に従つてシリカを添加
することにより、現在実施されている方法に従つ
て使用する必要がある量の少なくとも約1/2に当
たる量のセメントを使用することが可能となるこ
とのみにとどまらない。 同様に、本発明以前においてコンクリート中に
フライアツシユなどのシリカを含有する化合物を
添加することは公知であつた。この添加は石灰の
悪影響を排除する目的でなされていたものであ
り、この石灰により、水分（硫酸カルシウムを含
む水、海水またはすべての侵食性の水）の存在下
で、経時的に膨張する塩の形成によるコンクリー
トの風化が起こる。 シリカを添加するこのような方法は、以前から
コンクリートまたは濃厚グラウトの場合、即ち一
般にセメント／水比約２を有する（換言すれば水
１m³当たりセメント2000Kgを含む）混合物の場合
において知られていた。 このようなコンクリートまたは濃厚グラウトに
おいて、石灰の存在により、希薄なグラウトから
つくられた地下構造物の安定化については今まで
見られなかつた困難が生じた。これは、このよう
なグラウト中に含まれている大量の水によつて、
壁の機械的特性には何の害も与えることなしにセ
メント中に存在し得る少量の石灰から生じた膨張
性の塩が容易に膨張するからである。 本発明に従つて使用されるシリカは、苛性ソー
ダおよび炭酸ナトリウムなどの生成物によつて活
性化することができるが、コンクリート内でのこ
れらの使用は、従来技術レベルの教示（コンクリ
ートの性能に悪影響を与える膨張性塩の形成）か
らは明らかに避けるべきである。 従来の技術の状況とは逆に、本発明はグラウト
の凝固後に得られる構造物が完全に安定であるの
で、その構造物の永続性を保証するためにシリカ
を添加するのではなく、より少量のセメントもし
くは従来使用し得なかつたセメントでグラウトを
つくることを可能とする、即ち、原価が極めて低
いか、または同等の原価で極めて優れた特性を有
するグラウトを製造できるようにするためであ
る。 これは、グラウトを大量に使用する技術におい
て著しい利点をもたらす。 本発明を更によく理解するために、例示の目的
で非限定的実施例を以下に示す。 実施例 １ 地中に止水壁を建設するために、本発明のグラ
ウト、即ち水１m³当たりセメントCLK（高炉セメ
ントを少なくとも80％含むセメント）50Kg、ベン
トナイト（Socie´te´ Fran´caise des Bentonites
et De´rive´sによりCV15として売られている）35
Kg並びにフライアツシユ（火力発電所からのも
の）50Kgを混合することにより得られるグラウト
を使用する。このフライアツシユには苛性ソーダ
（NaOH）2.25Kgにより構成される活性剤が添加
される。 一変法では、活性剤として３Kgの炭酸ナトリウ
ムを使用することができる。 別の変更では前記苛性ソーダまたは炭酸ナトリ
ウムを使用する代りに前記フライアツシユを極微
細粒子に粉砕（比表面積2500cm²／ｇ以上）するこ
とができる。 グラウトの28日後の強度は２〜３バールであ
る。 使用時の石灰／シリカ重量比は約0.4である。 実施例 ２ １m³の水、50KgのセメントCLK（高炉セメント
を少なくとも80％含むセメント）、35Kgのベント
ナイト（Socie´te´ Carbonisation et Charbons
ActifsによりFTP2として販売されている）並び
に珪藻土50Kgを混合することにより、本発明のグ
ラウトを製造した。 このグラウトの28日後の強度は２〜３バールで
ある。 使用の際のグラウトの石灰／シリカの重量比は
0.37である。 実施例 ３ １m³の水中に、100Kgのポルトランドセメント、
前記同様の起源のベントナイト35Kgおよび前述の
如く粉砕されたフライアツシユ150Kgを添加する
ことによつて、本発明のグラウトを製造する。 １変更として、粉砕された微細なアツシユを使
用する代りに、活性剤として５Kgの苛性ソーダを
添加することができる。 このグラウトの28日後の強度は２〜３バールで
ある。 使用の際において、石灰／シリカの重量比は殆
ど１に等しい。 実施例 ４ 水１m³中に、150Kgのポルトランドセメント、
前記の製造会社からのベントナイト35Kg並びに珪
藻土50Kgを添加することによつて、本発明のグラ
ウトを造つた。 このグラウトの28日後の強度は２〜３バールで
ある。 使用時点での、このグラウトの石灰／シリカの
重量比は約１である。 以下のような注意を、これまでに記載した４実
施例についてすることができる。 グラウトにシリカを導入しないと、グラウトは
まつたく凝結しない。 換言すれば、１m³の水、35Kgのベントナイトお
よび50KgのセメントCLK（高炉セメントを少なく
とも80％含む）または100Kgのポルトランドセメ
ントによつて構成されるグラウトは決して凝固し
ない。 比較として、28日後の強度２〜３バールを有す
るグラウトを得るためには、水１m³当たり100Kg
のセメントCLKおよび35Kgのベントナイトを使
用しなければならない。一方、本発明によれば50
Kgの珪藻土によりセメントの量を半分に減ずるこ
とができる（実施例２）。 28日後にわずかに２近傍の強度を有するセメン
トペーストを得るためには、水１m³当たり300Kg
のポルトランドセメントおよび35Kgのベントナイ
トを使用する必要がある。一方、実施例３および
４によれば、夫々／150Kgのフライアツシユまた
は50Kgの珪藻土を添加することによつて、セメン
トの量を100または150Kgに減ずることが可能とな
る。 実施例 ５ 水１m³中に100KgのセメントCLK45（高炉セメ
ントを少なくとも80％含有する）、35Kgのベント
ナイトおよび100Kgの珪藻土を添加することによ
り、予め形成された壁またはグラウトのない下水
道を構築するために使用し得るグラウトを造る。 28日後のこのグラウトの強度は約10バールであ
る。 使用時点におけるこのグラウトの石灰／シリカ
重量比は0.4である。 実施例 ６ 実施例５に記載したものと同じ用途に対して使
用することのできるグラウトを、水／m³中に200
Kgのポルトランドセメント、35Kgのベントナイト
および苛性ソーダ100Kgによつて活性化したフラ
イアツシユ300Kgを添加することによつて造る。 20日後のこのグラウトの強度は約20バールであ
る。 このグラウトの使用の際における石灰／シリカ
重量比は0.6である。 比較試験例 １〜７ 以下の組成を有する７種の試料をつくり、各成
分の効果ならびに石灰対シリカの重量比が１より
大および１以下である場合のグラウトの強度と時
間との関係を測定した。

【表】 上記試料は次のようにしてつくつた。 ５容のフラスコ内に水を2000c.c.注入し、ベン
トナイトCV15を加えて、水とベントナイトとの
混合物を攪拌機（1500回転／分）で混合した。次
いで、セメントとフライアツシユとを加え、攪拌
した。30秒後、炭酸ナトリウム（水１当たり
100ｇの溶液）を加えた。攪拌は３分間継続した。 次いで、得られた組成物を、直径40mm、高さ
100mmの円筒形型内に注いだ。これらの型には蓋
がかぶせられ、該型は試験中水中で20℃に保たれ
た。得られた試料を次の試験に供する。 強度（抗力）試験 上記試料を、７日、14日、28日または90日後
に、型の外へ引つぱりだして、各端部を注意深く
切断し、平らなかつ平行な面を得るようにした。
得られた各試料は、直径40mm、高さ80mmであつ
た。 最大容量500daNのインストロン試験機を用い
て、各試料の耐圧縮性を測定した。撓み速度は
0.21％／秒であり、これは、高さ80mmの試料の場
合、10mm／分の圧縮速度に相当する。 石灰／シリカの重量比 石灰／シリカ／（Ｃ／Ｓ）の重量比を、試料
１、５、６について測定した。 各試料につて、各成分を分析し、石灰（CaO）
の量およびシリカ（SiO₂）の量を決定して、
CaO／SiO₂（Ｃ／Ｓ）の重量比を計算したところ
以下の通りであつた。 試料１

【表】 試料５

【表】 試料６

【表】 試験結果 試料１、２、３および４についての時間と強度
との関係を第１図に示す。 試料５、６、７についての時間と強度との関係
を第２図に示す。 (A) 試料４（セメント＋ベントナイト）に相当す
る曲線と試料３（セメント＋ベントナイト＋活
性化剤）に相当する曲線とを比較すれば、活性
化剤の添加により７、28日後の強度が増大する
ことがわかる。 しかし、90日後の場合、活性化剤の添加はグ
ラウトの強度にどんな影響も及ぼしていない。 試料２及び４の曲線を比較すれば、セメント
とベントナイトとからなる組成物へのいフライ
アツシユの添加により７、28日後における場合
ばかりでなく90日後においてもグラウトの強度
が実質的に増大することがわかる。 試料１の曲線から、ベントナイト＋セメント
＋シリカ＋活性化剤を含みかつＣ／Ｓ比＝0.6
である本発明によるグラウトの場合、７、28日
後における場合ばかりでなく90日後においても
グラウトの強度が極めて高いことがわかる。 90日後における試料４および３の強度はわず
か約16バールであり、試料２の強度は約38バー
ルであるが、試料１（本発明）の強度は約74バ
ールであつた。 (B) 第２図の曲線Ｃ／Ｓの重量比の臨界性を示し
ている。 試料６および７に相当する曲線を比較すれ
ば、ベントナイト、セメントおよびシリカを含
んでいる組成物へ活性化剤を添加しても、Ｃ／
Ｓ比が1.5に等しい場合には、最終強度にどん
な有意な影響も及ぼさないことがわかる。 活性化剤のかかる添加により、強度は、７日
後において実質に増大（約３倍）し、28日後に
おいて少し増大（約15％）するが、90日後にお
いては少しも増大していない。 Ｃ／Ｓ比＝0.49の場合に相相当する試料５
（本発明）は、相対的に、試料６（Ｃ／Ｓ＝1.5）
に対して格別な強度の増大を示している。これ
は28日後において約80％、90日後において約70
％である。 実施例 ７ 本発明のグラウトを、1000の水に50Kgの
CLK45セメント、300Kgの粘土、50Kgのフライア
ツシユ、及び３Kgの炭酸ナトリウムを添加するこ
とにより、調製した。 石灰／シリカの比は、組成物の注入時に約0.4
であつた。 28日後、グラウトの強度は２〜３バールであつ
た。 実施例 ８ 本発明のグラウトを、1000の水に、100Kgの
CLK45セメント、50Kgのコロイド状シリカ（比
表面積200m²／ｇ）、及び2.5Kgの炭酸ナトリウム
を添加することによつて、調製した。 石灰／シリカの比は約0.6であつた。 28日後、グラウトの強度は６〜10バールであつ
た。 実施例 ９ 本発明のグラウトを、1000の水に、150Kgの
CLK45セメント、150Kgのシリカスモーク（比表
面積20〜25m²／ｇ）、及び7.5Kgの炭酸ナトリウム
を添加することによつて、調製した。 石灰／シリカの比は約0.6であつた。 28日後、グラウトの強度は10バールであつた。 勿論、上記実施例および比較試験例は、何等本
発明を限定するものではなく、かつ本発明の範囲
を逸脱することなしにをあらゆる所定の変更を加
えることができるものと理解すべきである。 特に、凝固させるべくグラウトの特性を増大し
たい場合にはセメントの量を増すことができるこ
とは明白であり、本発明に従つてシリカを増大す
ることはセメントの大きな節約を実現することを
可能とするものであることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は試料１〜４についての時間と強度との
関係を示すグラフであり、第２図は試料５〜７に
ついての時間と強度との関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント、シリカ化合物、シキソトロピー性
   コロイド剤および水を含む、不透過性壁および他
   の地下構造物構築用組成物であつて、前記シキソ
   トロピー性コロイド剤が該組成物をゲル化するに
   十分な量で含まれる組成物において、 前記シリカが前記組成物中に分散された状態で
   導入されており、 前記組成物中における石灰対シリカの重量比が
   １以下、好ましくは約0.3〜0.5の範囲にあり、 更に、前記組成物が苛性ソーダまたは苛性カリ
   などの塩基あるいはナトリウムまたはカリウムの
   炭酸塩もしくは重炭酸塩などのアルカリ塩により
   構成される活性化剤をも含む、 ことを特徴とする組成物。 ２ 前記シキソトロピー性コロイド剤がベントナ
   イト、粘土、有機コロイド又はコロイド状シリカ
   のような物質の、10〜200m²／ｇの比表面積を有
   する微細に粉砕された粉末の形態にあることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ３ 前記シリカが珪藻土からなることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ４ 前記シリカがフライアツシユからなることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の組成
   物。 ５ 前記セメントが高炉セメントである、特許請
   求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の組成
   物。 ６ 前記セメントがポルトランドセメントであ
   る、特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項に
   記載の組成物。