(57)【要約】  【課題】  掘削泥水中にセメントが混入し、該泥水が繰り返し再生使用され、セメントの混入量が増加してもゲル化せず、長時間に渡って安定的に使用可能とすると共に、環境保護の見地から、廃棄される場合の安全性にも配慮した掘削泥水用添加剤および該添加剤を使用した掘削泥水を提供することを目的とする。  【解決手段】  カルボキシメチルセルロースナトリウムとグルコン酸ナトリウムを含む掘削泥水用添加剤および該添加剤を使用した掘削泥水とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシメチルセルロースナトリウムとグルコン酸ナトリウムを含むことを特徴とする掘削泥水用添加剤。
【請求項２】
カルボキシメチルセルロースナトリウムの置換度が０．８〜２．０であることを特徴とする請求項１記載の掘削泥水用添加剤。
【請求項３】
カルボキシメチルセルロースナトリウムとグルコン酸ナトリウムの配合割合が重量比で９：１〜３：７であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の掘削泥水用添加剤。
【請求項４】
炭酸ナトリウムを２〜２０重量％の割合で含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の掘削泥水用添加剤。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れかに記載の掘削泥水用添加剤を使用したことを特徴とする掘削泥水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルボキシメチルセルロースナトリウムとグルコン酸ナトリウムを含む掘削泥水用添加剤および該添加剤を使用した掘削泥水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下連続壁工法や地中杭工法などによる土木建築基礎工事においては、杭壁を強固に維持すると共に、掘削を安定的に行い掘削土を系外に排出するために安定液と呼ばれる掘削泥水が使用されている。
このような掘削泥水として、例えば特許文献１には、ベントナイトと置換度が２．５以上のカルボキシメチルセルロース金属塩および水からなる掘削泥水が、また、特許文献２には、ベントナイト、カルボキシメチルセルロースナトリウム、２−メルカプトベンズイミダゾール化合物および水からなる掘削泥水が提案されている。
しかしながら、これらの掘削泥水にコンクリート打設時等に使用されるセメントが混入し、また繰り返し再生使用されて該泥水中のセメント混入量が増加すると、掘削泥水がゲル化し流動性が損なわれると云う問題点があった。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１７４６８５号公報
【特許文献２】特開昭６０−２０８３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
掘削泥水中にセメントが混入し、該泥水が繰り返し再生使用され、セメントの混入量が増加してもゲル化せず、長時間に渡って安定的に使用可能とすると共に、環境保護の見地から、廃棄される場合の安全性にも配慮した掘削泥水用添加剤および該添加剤を使用した掘削泥水を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意試験研究を重ねた結果、カルボキシメチルセルロースナトリウムとグルコン酸ナトリウムを含む掘削泥水用添加剤および該添加剤を使用した掘削泥水が所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の掘削泥水用添加剤を使用した掘削泥水は、粘度安定性、造壁形成性、耐塩性、耐バクテリア性に優れた性能を有すると共に、特に耐セメント性に優れているので、コンクリート打設時等におけるセメント混入時においても泥水の機能が損なわれることなく、長期間に渡って安定的に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に使用されるカルボキシメチルセルロースナトリウム（以下、ＣＭＣ−Ｎａと略記）は、掘削泥水の粘度および脱水量の調整剤として作用する。
ＣＭＣ−Ｎａは、セルロース誘導体の一つとして知られ、繊維素グリコール酸ナトリウムとも呼ばれている。この化合物は、セルロースとカセイソーダ、モノクロル酢酸を反応させ、セルロースの水酸基を部分的にカルボキシメチル基で置換（エーテル化）して得られる水溶性高分子化合物である。
また、純分や前記の置換度（以下、ＤＳと略記）が異なる種々のグレードの工業製品が容易に入手可能であり、食品添加物、医薬品・化粧品原料等の幅広い分野で使用され、人体に無害であり、且つ生分解性を有しているので、環境にやさしく安全性の高い薬品である。
【０００８】
本発明に使用されるグルコン酸ナトリウムは、掘削泥水にセメントが混入した場合に、掘削泥水のゲル化抑制に効果を発揮する。
グルコン酸ナトリウムは、ブドウ糖を出発原料にして水酸化ナトリウムでｐＨを調整しながら発酵により生産され、酸味料、調味料、乳化剤等の食品添加剤として利用されており、工業製品として入手可能である。
また、ＣＭＣ−Ｎａと同様に、人体に無害であり、且つ生分解性を有しているので、環境にやさしく安全性の高い薬品である。
【０００９】
本発明の掘削泥水用添加剤は、上記のＣＭＣ−Ｎａとグルコン酸ナトリウムを所定の割合で配合したものである。また、掘削泥水の防腐剤として炭酸ナトリウムを配合することができるが、該泥水にセメントが混入した場合のゲル化抑制に若干の効果も期待できる。
なお、炭酸ナトリウムはソーダ灰とも呼ばれ多くの用途に使用されているが、入浴剤に配合されたり食品添加物としても使用されており、ＣＭＣ−Ｎａおよびグルコン酸ナトリウムと同様に、環境にやさしく安全性の高い薬品である。
【００１０】
本発明の掘削泥水は、ベントナイト、アタパルジャイト、セリナイトなどの水膨潤性の高い粘土を清水に分散、懸濁させた水−粘土懸濁液をベースに、本発明の掘削泥水用添加剤を加えることにより、工事現場の土質に適した泥水性状（比重、粘度、脱水量など）に調整される。
【００１１】
本発明に使用されるＣＭＣ−ＮａのＤＳは、０．８〜２．０の範囲が好ましく、１．３〜１．７の範囲がより好ましい。ＤＳが０．８より低い場合には、掘削泥水の耐久性が十分なものではなく、またＤＳを２．０より高くしても、セメントが混入した場合の掘削泥水のゲル化抑制効果が向上しない。
【００１２】
ＣＭＣ−Ｎａとグルコン酸ナトリウムの配合割合は、重量比で９：１〜３：７が好ましい。ＣＭＣ−Ｎａに対するグルコン酸ナトリウムの配合割合が９：１より小さい場合には、掘削泥水中のセメント混入量が２重量％以上になると該泥水のゲル化が発生する。また、ＣＭＣ−Ｎａに対するグルコン酸ナトリウムの配合割合が３：７より大きい場合には、ＣＭＣ−Ｎａの含有量の低下を招くため造壁形成性などＣＭＣ−Ｎａ本来の性能が発揮できなくなる。
【００１３】
炭酸ナトリウムを配合する場合は、ＣＭＣ−Ｎａとグルコン酸ナトリウムの配合物中に２〜２０重量％の割合で配合されることが好ましい。
炭酸ナトリウムを２０重量％より多く配合した場合には、炭酸ナトリウムの添加効果の向上が認められないばかりか、却ってＣＭＣ−Ｎａとグルコン酸ナトリウムの含有量の低下を招く。また、２重量％より少ない場合には、炭酸ナトリムの添加効果が認められない。
【００１４】
本発明の掘削泥水用添加剤の１％水溶液粘度（Ｂ型粘度計）は、泥水の使用される掘削工事現場の状況により異なるが、通常２５０〜１５００ｃｐｓの範囲に調整される。
【００１５】
また、本発明の掘削泥水用添加剤は、ＣＭＣ−Ｎａ以外の増粘剤として従来知られているポリアクリル酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ソーダまたはその誘導体、ポリアクリルアミドまたはその誘導体、カゼインまたはその誘導体、デンプンまたはその誘導体、グアーガム、ローカストビーンガム、アラビアガム、ザンタンガム等や、従来、掘削泥水用添加剤として使用されているアルミン酸塩、フミン酸塩、リグニンスルホン酸塩、エチレングリコール、防黴剤等を、本発明の効果が損なわれない限りにおいて併用してもよい。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例で使用した主原料は次のとおりである。
【００１７】
［原料］
(1)ＣＭＣ−Ｎａ：四国化成工業社製、ＤＳ１．５３、水分４．９％
(2)グルコン酸ナトリウム：Roquett社製
(3)炭酸ナトリウム：トクヤマ社製
(4)ベントナイト泥水：
蒸留水４５０ｍｌに対して、ベントナイト（ホージュン社製、商品名「赤城」）を１５ｇ添加し、ビーチミキサー（Scovill社、Hamilton Beach Mixer,Model 936-2）で１０分間攪拌後、１６時間静置して調製した。
(5)セメント液
蒸留水５０ｍｌに対して、ポルトランドセメント（トクヤマセメント社製）を５．０ｇ添加して、マグネチックスターラーで３時間攪拌して調製した（以下、これをセメントスラリーＡ液と云う）。
同様にして、前記のポルトランドセメントを各々１０．０ｇと１５．０ｇ使用して、各々セメントスラリーＢ液とセメントスラリーＣ液を調製した。
【００１８】
［評価試験］
(1)泥水のゲル化の有無
泥水のゲル化の有無を、目視にて確認した。ゲル化が起こっていない状態を○、起こりかけている状態を△、起こっている状態を×と、それぞれ判定した。
(2)泥水のファンネル粘度（ＦＶ、単位：秒）
ファンネル粘度計を使用して測定した。逆円錐状の容器から、泥水５００ｍｌが流出する時間で表される。一般に泥水が掘削に適した流動性を有するためには、そのファンネル粘度が２０〜３３秒であればよい。
(3)泥水の脱水量（ＦＬ、単位：ｍｌ）
ＡＰＩ規格（アメリカ石油協会）の加圧濾過試験器を使用して測定した。泥水を３ｋｇ／ｃｍ２、３０分の条件で加圧して濾過された水分量で表される。この脱水量が少ない程、良好な泥水であると判定されるが、実用的には１５ｍｌ以下が好ましい。
(4)泥水の泥壁厚（単位：ｍｍ）
脱水量測定時に、生成するマッドケーキの厚さで表される。この泥水厚が薄い程、良好な泥水であると判定されるが、実用的には１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
〔実施例１〕
ＣＭＣ−Ｎａとグルコン酸ナトリウムを、３：１（重量比）の割合で混合して掘削泥水用添加剤を調製した。該添加剤の１％水溶液粘度は、３６７ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）であった。
この掘削泥水用添加剤１．５ｇをベントナイト泥水に添加し、ビーチミキサーで５分間攪拌して掘削泥水を調製した（泥水中に含まれる添加剤の濃度：０．３重量％）。
得られた掘削泥水に、各々セメントスラリーＡ〜Ｃ液を添加して、ビーチミキサーで３分間攪拌後、２４時間静置しゲル化の有無を確認した。引き続き、再びビーチミキサーで３分間攪拌して泥水のファンネル粘度、脱水量および泥壁厚を測定した。なお、セメントスラリーＡ〜Ｃ液を添加した泥水中のセメント混入量は、各々約１、２、３重量％である。
得られた評価試験の結果は、表１に示されるとおりであった。
【００２０】
〔実施例２〕
実施例１で調製した掘削泥水用添加剤と炭酸ナトリウムを、１７：３（重量比）の割合で混合して掘削泥水用添加剤（炭酸ナトリウムの含有量：１５重量％）を調製した。該添加剤の１％水溶液粘度は３４８ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）であった。
実施例１と同様にして、この掘削泥水用添加剤１．５ｇをベントナイト泥水に添加し掘削泥水を調製し（泥水中に含まれる添加剤の濃度：０．３重量％）、セメントスラリーＡ〜Ｃ液を添加して評価試験を行った。なお、泥水中に含まれるセメントの混入量は、実施例１と同様である。
得られた評価試験の結果は、表１に示されるとおりであった。
【００２１】
〔比較例１〕
ＣＭＣ−Ｎａと炭酸ナトリウムを、１７：３（重量比）の割合で混合して掘削泥水用添加剤（炭酸ナトリウムの含有量：１５重量％）を調製した。該添加剤の１％水溶液粘度は、３８８ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）であった。
実施例１と同様にして、この掘削泥水用添加剤１．５ｇをベントナイト泥水に添加し掘削泥水を調製し（泥水中に含まれる添加剤の濃度：０．３重量％）、セメントスラリーＡ〜Ｃ液を添加して評価試験を行った。なお、泥水中に含まれるセメントの混入量は、実施例１と同様である。
得られた評価試験の結果は、表１に示されるとおりであった。
【００２２】
【表１】
2006206711.tif 000002
【００２３】
得られた試験結果によれば、グルコン酸ナトリウムを添加した実施例１の掘削泥水は、セメント混入量が約３重量％に達しても２４時間静置後にゲル化を起こすことなく、またファンネル粘度、脱水量および泥壁厚も良好な数値を示した。
また、グルコン酸ナトリウムと炭酸ナトリウムを添加した実施例２の掘削泥水も、実施例１と同様に良好であったが、実施例１と実施例２を比較すると、脱水量及び泥壁厚に若干の差異が認められ、実施例２の泥水の方が実施例１の泥水よりもやや優れている。
一方、グルコン酸ナトリウムが添加されていない比較例１の掘削泥水の場合、セメント混入量が増加するに従い、ゲル化が促進し、ファンネル粘度、脱水量、泥壁厚の数値も適正範囲を逸脱し、掘削泥水として使用に耐えない状態となった。