(57)【要約】【課題】氷点下の温度において硬化するか、氷点下の温度となった後に常温状態となったときに硬化する裏込材を提供すること。【解決手段】スラリー状の裏込材であって、（ａ）スラグ又はフライアッシュ、（ｂ）ベントナイト、及び（ｃ）けい酸ソーダ又はメタけい酸ソーダを含み、前記（ｃ）成分におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が１〜２．３の範囲にあり、前記裏込材における前記（ａ）成分の濃度が２５〜５０質量％の範囲にあり、前記裏込材における前記ベントナイトの濃度が１〜３０質量％の範囲にあり、前記裏込材における前記（ｃ）成分の濃度が２５〜６５質量％の範囲にあり、前記裏込材におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が０．５〜２．３の範囲にある裏込材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー状の裏込材であって、
（ａ）スラグ又はフライアッシュ、（ｂ）ベントナイト、及び（ｃ）けい酸ソーダ又はメタけい酸ソーダを含み、
前記（ｃ）成分におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が１〜２．３の範囲にあり、
前記裏込材における前記（ａ）成分の濃度が２５〜５０質量％の範囲にあり、
前記裏込材における前記ベントナイトの濃度が１〜３０質量％の範囲にあり、
前記裏込材における前記（ｃ）成分の濃度が２５〜６５質量％の範囲にあり、
前記裏込材におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が０．５〜２．３の範囲にある裏込材。
【請求項２】
請求項１に記載の裏込材であって、
さらにソーダ灰を含む裏込材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は裏込材に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル、立坑等の築造において、裏込材が使用される。裏込材は、地山の切削面と、セグメントや躯体との間に注入される。注入された裏込材は、その後硬化する。裏込材として、セメントを主成分とするものが知られている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９１７０３号公報
【特許文献２】特開２００４−９１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トンネルや立坑等を地中で築造するための補助工法として、凍結工法が用いられることがある。凍結工法では、凍結させた地盤の内側を掘削する。
凍結した地盤の外側には、地下水圧や土圧による荷重がかかる。凍結した地盤だけでは外側の荷重に耐えられない場合は、凍結した地盤の中でトンネルや立坑等の構造物の一部を完成させ、その完成部分と凍結した地盤との間に裏込材を充填し、硬化させる。そして、構造物の完成部分と硬化した裏込材とにより、凍結した地盤の外側にかかる荷重を支えながら、次の掘削作業を行う。上記の工程を繰り返し行い、トンネルや立坑等の構造物を完成させる。構造物全体の完成後、凍結を解除する。
【０００５】
構造物の完成部分と凍結した地盤との間に充填した裏込材が、氷点下の温度となっている地盤の影響で硬化しない、もしくは、ゲル化した状態でまだ強度が弱い状態となることがある。この場合、凍結した地盤の外側にかかる荷重を支えることができない。
【０００６】
本開示の一局面は、氷点下の温度において硬化するか、氷点下の温度となった後に常温になったときに硬化する裏込材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】
【０００７】
本開示の一態様は、スラリー状の裏込材であって、（ａ）スラグ又はフライアッシュ、（ｂ）ベントナイト、及び（ｃ）けい酸ソーダ又はメタけい酸ソーダを含み、前記（ｃ）成分におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が１〜２．３の範囲にあり、前記裏込材における前記（ａ）成分の濃度が２５〜５０質量％の範囲にあり、前記裏込材における前記ベントナイトの濃度が１〜３０質量％の範囲にあり、前記裏込材における前記（ｃ）成分の濃度が２５〜６５質量％の範囲にあり、前記裏込材におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が０．５〜２．３の範囲にある。
【０００８】
本開示の裏込材は、氷点下の温度において硬化するか、氷点下の温度となった後に常温になったときに硬化する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施形態を説明する。裏込材の形態はスラリー状である。裏込材は、（ａ）スラグ又はフライアッシュ、（ｂ）ベントナイト、及び（ｃ）けい酸ソーダ又はメタけい酸ソーダを含む。
【００１０】
（ａ）成分として、スラグと、フライアッシュとがある。スラグとしては、例えば、鉄鋼スラグ、非鉄スラグ等が挙げられる。裏込材における（ａ）成分の濃度は、例えば、２５〜５０質量％の範囲にある。（ａ）成分の濃度とは、裏込材の全質量（水等の溶媒も含む）を分母とし、（ａ）成分の質量を分子とする値である。（ａ）成分は、スラグ及びフライアッシュのうちの一方であってもよいし、両方を含んでいてもよい。
【００１１】
裏込材におけるベントナイトの濃度は、１〜３０質量％の範囲にある。ベントナイトの濃度とは、裏込材の全質量（水等の溶媒も含む）を分母とし、ベントナイトの質量を分子とする値である。
【００１２】
（ｃ）成分として、けい酸ソーダとメタけい酸ソーダとがある。（ｃ）成分は、けい酸ソーダ及びメタけい酸ソーダのうちの一方であってもよいし、両方を含んでいてもよい。裏込材における（ｃ）成分の濃度は、例えば、２５〜６５質量％の範囲にある。裏込材における（ｃ）成分の濃度とは、裏込材の全質量（水等の溶媒も含む）を分母とし、（ｃ）成分の質量を分子とする値である。
【００１３】
裏込材は、例えば、（ｄ）ソーダ灰をさらに含んでいてもよい。裏込材におけるソーダ灰の濃度は、例えば、３〜２５質量％の範囲にある。ソーダ灰の濃度とは、裏込材の全質量（水等の溶媒も含む）を分母とし、ソーダ灰の質量を分子とする値である。ソーダ灰は、裏込材の強度を高める効果を奏する。ソーダ灰の濃度が３質量％以上の場合、裏込材の強度が一層高くなる。ソーダ灰の濃度が２５質量％以下の場合、硬化時間が短くなり難く、十分な施工時間を確保し易い。
【００１４】
裏込材は、例えば、（ａ）〜（ｄ）以外の成分をさらに含んでもよい。その他の成分として、例えば、水、水以外の溶媒、水酸化カルシウム等が挙げられる。水酸化ナトリウムは、例えば、ゲルタイム調整剤として作用する。
【００１５】
本開示の裏込材における配合として、例えば、以下の配合例がある。この配合例は、スラグ、ベントナイト、けい酸ソーダ、ソーダ灰及び水を含む。配合例の形態はスラリー状である。
（配合例）
けい酸ソーダにおけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比：１〜２．３
裏込材におけるスラグの濃度：２５〜５０質量％
裏込材におけるベントナイトの濃度：１〜３０質量％
裏込材におけるけい酸ソーダの濃度：２５〜６５質量％
裏込材におけるソーダ灰の濃度：３〜２５質量％
裏込材におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比：０．５〜２．３
前記配合例は、以下の（Ａ）、（Ｂ）のうちの少なくとも一方の効果を奏する。
【００１６】
（Ａ）凍結工法において裏込材を使用した場合、裏込材は凍結する。裏込材は、凍結したまま硬化反応が進み、強度を得ることができる。また、裏込材が凍結したまま硬化反応が進むため、ブリーディングや体積減容を生じにくい。
【００１７】
（Ｂ）凍結工法において裏込材を使用した場合、裏込材は凍結し、凍結により一定の強度を得ることができる。その後、常温状態になると裏込材の硬化反応が進み、さらに強度を得ることができる。
（実施例１）
１．裏込材の製造
表１に示す各成分を混合することで、Ｓ１〜Ｓ６の裏込材を製造した。表１におけるスラグは、株式会社デイ・シイ製の製品名：セラメントである。ベントナイトは、株式会社ホージュン製の製品名：白馬である。けい酸ソーダは、富士化学株式会社の製品である。メタけい酸ソーダは、吉田化学工業株式会社の製品である。ソーダ灰は、一般に工業用として使用されるソーダ灰（軽灰）である。    
【００１８】
【表１】
2018021308.tif 000002
【００１９】
Ｓ１〜Ｓ６について、（ｃ）成分におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比（表１では「（ｃ）成分のＳｉＯ２/ＮａＯ２」と表記）、裏込材におけるＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比（表１では「裏込材のＳｉＯ２/ＮａＯ２」と表記）、裏込材におけるＳｉＯ２の濃度、裏込材におけるスラグの濃度、裏込材におけるベントナイトの濃度、裏込材における（ｃ）成分の濃度、及び裏込材におけるソーダ灰の濃度を表２に示す。
【００２０】
【表２】
2018021308.tif 000003
【００２１】
２．裏込材の評価
Ｓ１〜Ｓ６について、ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠し、一軸圧縮強さを測定した。測定は、−１０℃で７日間養生したのち、常温にて静置し、供試体の温度が常温に達した段階で実施した。測定結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】
2018021308.tif 000004
【００２３】
表３に示すように、Ｓ１〜Ｓ４の一軸圧縮強さは顕著に高かった。このことは、Ｓ１〜Ｓ４が−１０℃の温度で硬化したか、常温になってから硬化したことを表す。表３における「自立しない」は、供試体が自立せず、一軸圧縮強さを測定できなかったことを表す。
（他の実施形態）
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００２４】
（１）本開示において、スラグの一部又は全部の代わりにフライアッシュを用いてもよい。
（２）本開示において、（ｃ）成分は、けい酸ソーダのみであってもよいし、メタけい酸ソーダのみであってもよいし、けい酸ソーダとメタけい酸ソーダとの混合物であってもよい。
【００２５】
（３）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。  
【００２６】
（４）上述した裏込材の他、当該裏込材を構成要素とするシステム、裏込材を用いた施工方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。