(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンカー孔を削孔し、このアンカー孔内に引張り材を挿入し、注入によって前記引張り材の先端部を定着するための固化材、または掘削孔内にロックボルトを挿入し、それらの間を充填する固化材であって、
セメントと硫酸礬土またはポリ塩化アルミニウムとの混合物中に水が加えられ、ミルク濃度（Ｗ／Ｃ）４０〜６０重量％のセメントミルク中に、そのセメントミルクに含まれるセメント重量の０．５〜４．５％の重量の前記硫酸礬土またはポリ塩化アルミニウムが含有されたセメントミルク懸濁液がこれ自体のみで、亀裂性地盤において前記注入または充填に使用されることを特徴とする補強材定着用固化材。
【請求項２】
Ｐロートフロー値が２０±３秒である請求項１記載の補強剤定着用固化材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンカー工法またはロックボルト工法において、引張り材またはロックボルトからなる補強材を、地盤または岩盤に定着させるための補強材定着用固化材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脆弱な地盤を補強する工法として、アンカー工法やロックボルト工法が知られている。アンカー工法は、図２に示されるように、地盤Ｇの所定位置にアンカー孔（図示しない）を削孔し、このアンカー孔内に引張り材（ＰＣ鋼材）１０１を挿入するとともに、固化材を注入してアンカー体Ｍ”を形成し、引張り材１０１の先端部分（アンカー定着部）を定着させ、次いで、この引張り材１０１配設位置に支圧体１０２を設置し、この支圧体１０２を構造物の頭部として前記引張り材１０１を緊張し、構造物と地盤に対して引張力を与えることにより地盤Ｇを補強する工法である。アンカー孔の自立が困難な地盤では、地面からアンカー定着部までの間にシース管を挿入する場合もある。
【０００３】
一方のロックボルト工法は、図３に示されるように、切り取り法面の崩落を防止するためなどに地山を補強する工法であり、地盤Ｇに掘削孔１１０を形成し、その掘削孔１１０内にロックボルト１０３を挿入し、孔壁１１０ｗとロックボルト１０３との間（アンカー定着部）に固化材Ｍ’を充填してロックボルト１０３と地盤Ｇとを一体化し、次いで、前記ロックボルト１０３配設位置に支圧体１０２を設置して、ロックボルト１０３を支えとして支圧体１０２を地面に対して締め付け、そのアンカー効果により地盤Ｇを補強する工法である。
【０００４】
これらの工法は、様々な状況および地盤の種類などに応じて適宜選択され、広く施工されているとともに、ともに優れた効果を発揮している。なお、近年では、それらの工法を改良した工法も数多く見うけられるが、本明細書中で言う、アンカー工法またはロックボルト工法とは、前述の工法以外に種々の変形例にも当然に適用し得るものである。
【０００５】
前述の何れの工法においても掘削孔内に固化材を注入して地盤の安定化を図る点で共通であり、使用される固化材としては地盤性状などに対応して適宜選択されているが、比較的安価であることから、セメントミルク、モルタルが多用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セメントミルクは、流動性が高いうえに固化時間も長いので、地中に亀裂が多く存在するような亀裂性地盤では、掘削孔内に開口する亀裂より固化材が逸走し、余分な固化材が必要となるとともに、引張り材またはロックボルトを確実に地盤に定着できないこともある。
【０００７】
そこで、本発明の主たる課題は、亀裂性地盤においても固化材の逸走を防止し、確実に引張り材またはロックボルトを地盤に定着させることができる補強材定着用固化材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した、請求項１記載の発明は、
アンカー孔を削孔し、このアンカー孔内に引張り材を挿入し、注入によって前記引張り材の先端部を定着するための固化材、または掘削孔内にロックボルトを挿入し、それらの間を充填する固化材であって、
セメントと硫酸礬土またはポリ塩化アルミニウムとの混合物中に水が加えられ、ミルク濃度（Ｗ／Ｃ）４０〜６０重量％のセメントミルク中に、そのセメントミルクに含まれるセメント重量の０．５〜４．５％の重量の前記硫酸礬土またはポリ塩化アルミニウムが含有されたセメントミルク懸濁液がこれ自体のみで、亀裂性地盤において前記注入または充填に使用されることを特徴とする補強材定着用固化材である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、Ｐロートフロー値が２０±３秒である請求項１記載の補強剤定着用固化材である。
【００１０】
本発明によれば、硫酸礬土またはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣとも称する。）の作用によってセメントミルクの流動性が低下するので、亀裂性地盤においても固化材の逸走を防止し、確実に引張り材またはロックボルトを地盤に定着させることができる。さらに、請求項1記載の配合割合としたことで、固化後に長期にわたって安定した強度が保持される。また、硫酸礬土およびＰＡＣは、比較的安価で入手しやすいので、固化材を安価に製造することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に詳述する。
本発明に係る固化材は、流動性が低く、図１に示すように、掘削孔１０内に開口する亀裂Ｃより固化材Ｍが逸走することがない。図示されるように、固化材Ｍは、掘削孔１０の孔壁１０ｗとロックボルト３との間に停留し、亀裂性の地盤Ｇに対してロックボルト３を定着させる。ロックボルト３が地盤Ｇに定着したならば、そのロックボルトを支えとして支圧体２を地山に対して締め付け、地山を補強する。
【００１２】
ロックボルト工法およびアンカー工法の具体的施工方法については周知であるので、詳しくは省略する。本発明にかかる固化材は、施工形態により限定されるものではない。また、図示はしないが、アンカー工法において、アンカー孔の先端部分に亀裂が開口しているような地盤、特にシース管を利用しても固化材が逸走しやすい、掘削孔の先端付近に亀裂が生じているような地盤に対しても有効な固化材である。
【００１３】
本発明にかかるセメントは、通常使用される普通、早強、超早強等の各種ポルトランドセメントや、これらのポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、またはシリカを混合した各種混合セメント、また、消石灰および凝結遅延剤などを配合した各種特殊セメント等も使用できる。
【００１４】
本発明において使用する、アルミニウム塩としては、硫酸バンド、ミョウバン、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムおよびその他酸性を呈する水溶性アルミニウム塩である。
【００１５】
これらのアルミニウム塩は、水酸化カルシウムと混合すると瞬時に水酸化アルミニウムの沈殿物を生成する。本発明は、その反応を利用し、セメントから溶解した水酸化カルシウムとそれらのアルミニウム塩とを反応させ、セメントミルク懸濁液中で沈殿を生成させることで、セメントミルクの流動性を低下させる。
【００１６】
なお、アルミニウム塩は、セメントが存在していなくても水中である程度の水酸化アルミニウムを生成する。特に、硫酸礬土は、加水分解によって硫酸と水酸化アルミニウムとを生成するので、固化材の生成方法としては、予めセメントとアルミニウム塩とを混合した混合物に水に加えていく方がよい。
【００１７】
以下に、ミルク濃度および、それに配合する硫酸礬土またはＰＡＣの濃度を変化させて、各種の実験を行ったので実験例を示す。
＜実験例＞
ミルク濃度（Ｗ／Ｃ：Ｗ＝水、Ｃ＝セメント）は、強度発現の観点から実用性の範囲である４０〜６０％とした。その間でミルク濃度を５％刻みで変化させたセメントミルクを作成し、さらにそれぞれの濃度において硫酸礬土またはＰＡＣの配合量を変化させた試料を作成し、それらの各試料について、Ｐロートフロー、固化時間、ベーンせん断試験、圧縮強度を測定した。
【００１８】
アンカー工法およびロックボルト工法に使用する固化材としては、Ｐロートフローの結果が２０±３秒であればよく、圧縮強度については、材令７日と材令２８日とで測定し、特に材令２８日での圧縮強度が２４Ｎ／ｍｍ2以上であれば好適であり、また、ベーンせん断試験は、１０〜６０分まで１０分刻みで測定し、アンカー工法に使用する固化材であれば６０分経過したときに２ｋＮ／ｍ2以下であれば好適であり、ロックボルト工法に使用する固化材であれば３０分経過したときに２ｋＮ／ｍ2以下であれば流動性の面からみて好適とされている。
【００１９】
上記条件に加えて、亀裂性地盤での適応性を観察するために、逸脱性試験を行った。逸脱性試験は、長さ１ｍ、φ１００ｍｍの下部に穴をあけた透明管に砕石（単位度砕石：５号）をつめ、上部から各試料を注入し、次いで上方から圧力を加えて注入した試料の逸脱具合を観察し、目視によってその効果を判断する。
【００２０】
アルミニウム塩として硫酸礬土を選択したときの実験結果を以下の表１〜５に示す。なお、表中の評価の欄の記号は、×…適さない、△…条件付で効果が認められる、○…効果が認められる、◎…効果が認められ特に適している、を表している。
【００２１】
【表１】
0003669623.tif 000002
【００２２】
【表２】
0003669623.tif 000003
【００２３】
【表３】
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【００２４】
【表４】
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【００２５】
【表５】
0003669623.tif 000006
【００２６】
表１〜５より、硫酸礬土の配合量が多いとセメントの水和反応が抑制され、固化後の強度が低下している。逆に、アルミニウム塩の配合量が低いと逸脱性が観察され逸走しやすくなっている。
【００２７】
次いで、アルミニウム塩としてＰＡＣを選択したときの結果を表６〜１０に示す。
【００２８】
【表６】
0003669623.tif 000007
【００２９】
【表７】
0003669623.tif 000008
【００３０】
【表８】
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【００３１】
【表９】
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【００３２】
【表１０】
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【００３３】
表６〜１０より、ＰＡＣでは、ミルク濃度４０〜５５％において硫酸礬土では効果の得られなかった０．５％の添加量でも条件付ながら効果が認められた。表中評価の欄における記号の意味は、硫酸礬土のときと同様である。
【００３４】
実験例に示されるように、本発明にかかる固化材は、アンカー工法およびロックボルト工法において問題なく使用することができ、かつ流動性が低いので亀裂性地盤において特に有効である。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り本発明によれば、亀裂性地盤においても固化材の逸走を防止し、確実に引張り材またはロックボルトを地盤に定着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補強材定着用固化材によって、亀裂性地盤に対してロックボルト工法を施工した様態を示す図である。
【図２】アンカー工法を示す図である。
【図３】ロックボルト工法を示す図である。
【符号の説明】
２…支圧材、３…ロックボルト、Ｃ…亀裂、Ｇ…地盤、Ｍ…固化材、Ｍ”…アンカー体、Ｒ…岩盤、１０…掘削孔、１０ｗ…孔壁、１０１…引張り材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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