(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アタパルジャイト１００重量部、リン酸塩系分散剤１．２〜４重量部及び水１７０〜５００重量部を含む可塑化液と、セメントミルクとを撹拌混合して可塑性注入材を作製し、該注入材を施工場所に注入することを特徴とする可塑性注入材の注入方法。
【請求項２】
前記可塑化液を更に水で希釈した後、これをセメントミルクと撹拌混合することを特徴とする請求項１に記載の可塑性注入材の注入方法。
【請求項３】
工場で製造され、施工現場に搬送されたアタパルジャイト１００重量部、リン酸塩系分散剤１．２〜４重量部及び水１７０〜５００重量部を含む可塑化液を、そのまま又は水で希釈した後、セメントミルクと撹拌混合して可塑性注入材を作製し、該注入材を施工場所に注入することを特徴とする可塑性注入材の注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木構造物の空洞充填、軽量盛土、埋立等に利用できる可塑性注入材の注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空洞充填部に地下水や流水がある場合、注入材が地下水や流水に希釈されることを防止するために、注入材にゲル状の凝集体としての性状が求められることがある。また、充填部を限定的に区間注入する場合、通常のセメントミルク系注入材では周辺への逸脱問題が発生し、限定注入できない等の問題があり、この様な場合にも注入材にゲル状の凝集体としての性状が求められる。この様に、ゲル化した凝集体の状態となり、地下水や流水に希釈されることなく、その形状付与性により、周囲への逸脱が生じ難い性状を、本願明細書では「可塑性」と称する。
【０００３】
上記した様な理由により、従来、セメントミルク、セメントエアミルク等の注入では、セメントミルク等に水ガラス系薬液又はアルミニウム塩類を添加して、注入材に可塑性を付与する技術が用いられている。しかしながら、これらの注入材は、耐久性が劣り、地下水の汚染の問題があり、価格等の点でも十分に満足のいくものではない。
【０００４】
一方、化学的に安定で耐久性に優れ、しかも安価で容易に入手できる材料を用いた瞬時に可塑性体となる材料として、セメントミルクと、ベントナイトを水に懸濁させたベントナイトミルクからなる可塑化液とを混合撹拌して得られる注入材が報告されている（特開平１１−３１０７７９号公報）。
【０００５】
また、可塑化液として、ベントナイトに代えてメタカオリンやアタパルジャイトを使用した注入材も報告されている（特開２００１−４８６２９号公報）。
【０００６】
この様なセメントミルクと可塑化液とからなる注入材において、ベントナイト等の可塑材をダマになることなく可塑化液中で均一に分散させるためには、通常、可塑材に対して水を４重量倍程度以上用いることが必要とされており、一般的には、可塑材：水＝１：６．２〜７．１程度の割合の可塑化液が用いられている。
【０００７】
しかしながら、これらの可塑化液は水を大量に含むものであり、混練、圧送、運搬等に手間がかかるという問題がある。また、可塑化性能を十分に発揮するために必要な量の可塑材を注入材に含ませようとすると、必然的に可塑化液の割合が多くなり、注入材の単位体積当たりのセメント量が制限されて高強度化が困難になる。また、セメントミルクに気泡を混入させて軽量化しようとしても、やはり注入材の単位体積当たりの気泡量が限定されて十分に軽量化できないという問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、セメントミルクと可塑化液とを混練してなる可塑性注入材の注入方法であって、可塑材の分散性を阻害することなく可塑化液における水の添加量を低減することを可能として、可塑化液の調製、運搬等を容易とし、更に、高強度化、軽量化等の目的に応じた様々な配合組成とすることができる可塑性注入材の新規な注入方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、可塑化液に配合する可塑材としてアタパルジャイトを選択し、更に、アタパルジャイト１００重量部に対して１．２〜４重量部という特定量のリン酸塩系分散剤を添加する場合には、従来の可塑化液と比べて水の添加量を減少させた場合であっても、可塑材がダマになることなく均一に分散した懸濁液を得ることができ、上記した目的を達成し得る可塑性注入材の注入方法となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、下記の可塑性注入材を提供するものである。
１．  アタパルジャイト１００重量部、リン酸塩系分散剤１．２〜４重量部及び水１７０〜５００重量部を含む可塑化液と、セメントミルクとを撹拌混合して可塑性注入材を作製し、該注入材を施工場所に注入することを特徴とする可塑性注入材の注入方法。
２．  前記可塑化液を更に水で希釈した後、これをセメントミルクと撹拌混合することを特徴とする上記項１に記載の可塑性注入材の注入方法。
３．  工場で製造され、施工現場に搬送されたアタパルジャイト１００重量部、リン酸塩系分散剤１．２〜４重量部及び水１７０〜５００重量部を含む可塑化液を、そのまま又は水で希釈した後、セメントミルクと撹拌混合して可塑性注入材を作製し、該注入材を施工場所に注入することを特徴とする可塑性注入材の注入方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の注入方法で用いる可塑性注入材とは、可塑材を含む可塑化液とセメントミルクとを混合して、瞬時に可塑化させて注入材として用いるものである。
【００１２】
本発明では、該注入材における可塑化液に配合する可塑材として、アタパルジャイトを用いることが必要である。アタパルジャイトの品位については特に限定はないが、８０メッシュふるい全通となる粒径以下の粉体が好ましい。
【００１３】
可塑化液には、アタパルジャイト１００重量部に対してリン酸塩系分散剤を１．２〜４重量部程度添加することが必要である。
【００１４】
アタパルジャイトに対して上記した特定量のリン酸塩系分散剤を添加することによって、従来の可塑化液と比べて水の添加量が少ない場合であっても、ダマが生じることなく、均一な懸濁液とすることができ、水の添加量をアタパルジャイト１００重量部に対して２００重量部程度という少量とすることが可能となる。水の添加量の上限値については特に限定はなく、アタパルジャイトの分離が生じない範囲内で使用目的に応じて適宜設定することが可能であるが、様々な配合設計を可能とするためには、可塑化液中の水の添加量をできるだけ少なくすることが適切であり、通常、アタパルジャイト１００重量部に対して１７０〜５００重量部程度、好ましくは１７０〜４００重量部程度、より好ましくは１７０〜３００重量部程度の水の添加量とする。
【００１５】
また、この可塑化液は、フロー値２００ｍ程度の圧送に適した適度な流動性を有するものとすることができ、また、セメントミルクと混合した場合に従来と同様の可塑性状となる。
【００１６】
可塑化液に配合するリン酸塩系分散剤としては、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム等を用いることができる。
【００１７】
セメントミルクは、セメント及び水を主成分とするミルク状態の懸濁液であり、セメントとしては、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱等の各種ポルトランドセメント、前記ポルトランドセメントの少なくとも一種と高炉スラグ、フライアッシュなどの少なくとも一種とを混合した混合セメント、ジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント、セメント系固化材等から選ぶことができる。
【００１８】
セメントミルクは、必要に応じて起泡剤を発泡処理した気泡を混合してセメントエアミルクとしても良い。また、セメントミルクに砂、レキ、発泡ビーズ等を添加することにより可塑性注入材の比重を調整してもよい。
【００１９】
更に、セメントミルクには、必要に応じて減水剤、遅延剤、分散剤等の混和剤を添加してもよく、これらの混和剤を添加した場合にも、練り上がり後の可塑性にはほとんど影響はない。減水剤の添加によりセメントミルク中の単位水量を減らしたり、単位セメント量を増加することができ、高強度化及び軽量化の配合設計の範囲が拡大される。遅延剤の添加により輸送配管等設備内部での硬化を防止して設備の洗浄を軽減することができる。分散剤の添加により流動性が向上し、配管等による輸送距離を延ばすことができる。
【００２０】
セメントミルクにおける水の添加量は、均質なセメントミルクの調製可能な範囲であれば良く、通常、セメント：水（重量比）＝１：０．３〜１：１程度の範囲とすればよい。
【００２１】
本発明では、上記の様に予め調製した可塑化液とセメントミルクをそれぞれ懸濁状態として、これらを瞬時に混合する。
【００２２】
注入材における可塑化液とセメントミルクの混合割合は特に限定的ではなく、使用目的に応じて適宜決定すればよいが、注入材中のアタパルジャイト量が少な過ぎると十分な可塑性能を発揮できず、一方、アタパルジャイト量が多すぎると注入時の抵抗が強くなり、コストも高くなる。このため、通常、注入材中におけるアタパルジャイト量が３０〜１３０ｋｇ／ｍ3程度の範囲となるように混合することが好ましい。
【００２３】
該セメントミルクは、セメントから遊離したカルシウムイオンで過飽和状態であり、プラス荷電のカルシウムイオンで満たされている。
【００２４】
一方、可塑化液は、アタパルジャイトが膨潤し、マイナスイオンに帯電している。
【００２５】
この様な可塑化液とセメントミルクとをそれぞれ懸濁液状態として撹拌混合することによって、アタパルジャイト表面のマイナス荷電がカルシウムプラスイオンで中和され、アタパルジャイト粒子の分子間力に基づく急激な凝集作用により、混合物が瞬時に可塑化し、水中で分離することのない優れた可塑性注入材が得られる。
【００２６】
この様に瞬間的に均一に可塑化するためには、懸濁液同士の混合が必須であり、アタパルジャイト懸濁液にセメント粉体を直接混合する方法では、カルシウムイオンの溶解に時間がかかるため、瞬時に可塑化させることは難しい。
【００２７】
本発明では、アタパルジャイトに対して上記した特定量のリン酸塩系分散剤を添加することによって、アタパルジャイト：水（重量比）＝１：２程度という、従来の可塑化液と比べて非常に少ない水の添加量であっても均一で安定な可塑化液とすることができる。注入材中では、目的に応じた適度な可塑性能を発揮するために必要な量の可塑材（アタパルジャイト）が配合されるが、上記した水の添加量の少ない可塑化液を用いることによって、注入材の単位体積当たりのセメントミルクの使用量を従来の注入材と比べて増加することができ、単位体積当たりのセメント量の多い高強度の硬化体を得ることが可能となる。また、気泡を含むセメントミルク（セメントエアミルク）を用いる場合にも、注入材の単位体積当たりの気泡量を従来より増加することが出来、硬化体の軽量化も可能となる。勿論、可塑化液における水量を従来と同程度とすれば、従来と同様の配合組成とすることも可能である。
【００２８】
尚、気泡の混入量は、可塑性注入材量の７５容積％程度以下とすることが好ましい。気泡量が多すぎると、強度や可塑性が低下し易いので不適切である。
【００２９】
この様に、本発明によれば、アタパルジャイトに対して特定量のリン酸塩系分散剤を添加することによって、水の添加量が少ない場合であっても均一な可塑化液を製造することができ、高強度化、軽量化等の目的に応じた各種の配合組成の注入材を作製することが可能となる。
【００３０】
また、可塑化液中の水分量を従来より減少できるので、運搬費用を低減でき、可塑化液を工場で製造して施工現場に運搬し、必要に応じて、現場で希釈して、施工に適したフロー値、可塑材濃度等に調節して施工することによって、施工現場における可塑化液の製造プラントを不要とすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の可塑性注入材の注入方法によれば、可塑化液における水分量を低減できるので、各種配合組成の注入材を製造することが可能となる。また、可塑化液の輸送費が低減されるため、可塑化液を工場で製造して施工現場に運搬して施工することが可能となり、施工現場における可塑化液の製造プラントが不要となり、施工設備を簡略化してコスト低減を図ることができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３３】
実施例１
下記表１に記載した配合割合でアタパルジャイト、ピロリン酸ナトリウム及び水を往復撹拌ミキサーで５分間調製して可塑化液を調製した。
【００３４】
得られた可塑化液について、下記の方法でフロー値の測定を行い、可塑化液としての適性を判定した。
＊フロー値測定方法：
日本道路公団「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳＡ３１３−１９９２）」のコンシステンシー試験方法のシリンダー法に準拠して、内径８ｃｍ高さ８ｃｍのシリンダーに試料を入れ、引き抜き後の試料の底面の直径を測定した。
＊判定：
判定基準は下記の通りである。
【００３５】
○：均一な懸濁液となる
×：材料分離又は混練不可
【００３６】
【表１】
0003674559.tif 000002
【００３７】
上記した結果から判るように、アタパルジャイト：水＝１：１．７〜２であって、ピロリン酸ナトリウムの添加量がアタパルジャイト１００重量部に対して１．２〜４重量部の場合に、均一な懸濁液を調製できた（配合例２〜４、７）。
【００３８】
尚、これらの試料の内でフロー値が小さいものに関しては、使用時に適度なフロー値となるように水で希釈して用いてもよい。
実施例２
下記表２に示す割合でセメント（商標名：ＪＥＴＭＳ  Ａ材、住友大阪セメント（株）製）と水をハンドミキサーで混練して水セメント比（Ｗ／ｃ）が０．５のセメントミルクを調製した。気泡を混入する場合には、更に、所定の混入量となるように気泡（起泡剤を水で２５倍希釈後、２５倍発泡させたもの）を投入し、ミキサーで３０秒混合してセメントエアミルクを作製した。
【００３９】
可塑化液は、実施例１と同様の方法で、下記表２に示す配合割合となるように調製した。
【００４０】
これらのセメントミルクと可塑化液を表２に示す配合割合（注入材１ｍ3中の重量（ｋｇ））となるようにハンドミキサーで１０〜１５秒程度混合して注入材料を調製した。
【００４１】
得られた注入材料を供試体型枠に打設し、室温で２８日間養生して硬化体を得た。
【００４２】
得られた硬化体の密度及び一軸圧縮強さ（材齢２８日）を下記表２に示す。
【００４３】
表２に記載した試料の内で、配合例８は、従来の注入材料の配合例であり、配合例９は本発明の注入材料の内で、気泡を含むセメントミルクを用いて得られる軽量硬化体の配合例であり、配合例１０は、セメントミルクの配合量の多い高強度硬化体の配合例である。
【００４４】
【表２】
0003674559.tif 000003