(57)【要約】 【課題】  ストックヤードや混練ミキサーを不要にして作泥プラントの規模を縮小するとともに、掘削用泥水を簡単かつ容易に作製する。【解決手段】本発明に係る掘削用泥水の作泥システムにおいて、薬剤タンク２内には掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留してあり、配管７を介して混合槽５に圧送できるようになっている。薬剤タンク３内には炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液を貯留してあり、配管９を介して混合槽５に圧送できるようになっている。混合槽５は、掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合し、泥水に添加される混合液を作製する。混合槽５は、中間貯留槽１３に接続された混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続してあり、混合槽５内で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製する。【選択図】  図１
2008111130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削泥水用泥膜形成剤が貯留された第１の薬剤タンクを備えるとともに該第１の薬剤タンクに接続された薬剤吐出管を介して前記掘削泥水用泥膜形成剤を吐出するように構成するとともに、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成したことを特徴とする掘削用泥水の作泥システム。
【請求項２】
掘削泥水用泥膜形成剤が貯留された第１の薬剤タンクと、清水が貯留された清水槽と、前記第１の薬剤タンク及び前記清水槽に連通接続された混合槽とからなり、該混合槽を、前記掘削泥水用泥膜形成剤と前記清水とを混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに該混合槽に接続された混合液吐出管を介して前記混合液を吐出するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成したことを特徴とする掘削用泥水の作泥システム。
【請求項３】
掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された第１の薬剤タンクを備えるとともに該第１の薬剤タンクに接続された薬剤吐出管を介して前記掘削泥水用泥膜形成剤及び前記掘削泥水用分散剤を吐出するように構成するとともに、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成し、前記掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したことを特徴とする掘削用泥水の作泥システム。
【請求項４】
掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された第１の薬剤タンクと、清水が貯留された清水槽と、前記第１の薬剤タンク及び前記清水槽に連通接続された混合槽とからなり、該混合槽を、前記掘削泥水用泥膜形成剤及び前記掘削泥水用分散剤と前記清水とを混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに該混合槽に接続された混合液吐出管を介して前記混合液を吐出するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成するとともに、前記掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したことを特徴とする掘削用泥水の作泥システム。
【請求項５】
前記薬剤吐出管又は前記混合液吐出管を地中連続壁構築用の掘削溝内に連通接続した請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の掘削用泥水の作泥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法で使用される掘削用泥水の作泥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法では、いわゆる掘削用泥水が使用されるが、かかる掘削用泥水には、切羽や溝壁を安定させるべく、良好な造壁性を有していることが基本的に要求されるとともに、スラリー輸送等の関係上、逸液が防止される範囲内で低粘性が保持されることが望ましい。また、地中連続壁工法では、耐セメント性を有していることも要求される。
【０００３】
かかる機能を満たすべく、従来、ベントナイト、ＣＭＣ、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料とした掘削用泥水が広く使用されてきた。このような掘削用泥水は、ベントナイト等が泥水中で良好に分散するため、低粘性が維持されるとともに、分散されたベントナイト等が切羽や溝壁に良好なマッドケーキを形成し、かかるマッドケーキによって止水性ひいては切羽や溝壁の安定を確保することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１３６３９８号公報
【特許文献２】特開平１１−６２４７２号公報
【特許文献３】特開平２−２０２５７８号公報
【特許文献４】特開２０００−２５６６６１号公報
【特許文献５】特開２０００−８７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料はいずれも粉体であるため、これらを貯蔵しておくためのストックヤードが必要になるほか、これらを溶解させるための混練ミキサーが不可欠となって作泥プラントの規模が大きくなるとともに、プラント敷地に十分なスペースを確保できなかった場合には、プラント構成が複雑となり、敷地内の車両通行に支障をきたすという問題を生じていた。
【０００６】
また、このような問題に加えて、上述した作泥材料が本来的に水に溶解しにくいため、混練ミキサーを用いたとしても溶解作業に手間と時間を要し、その結果、掘削用泥水の作製にもおのずと時間がかかるという問題も生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ストックヤードや混練ミキサーを不要にして作泥プラントの規模を縮小するとともに、掘削用泥水を簡単かつ容易に作製することが可能な掘削用泥水の作泥システムを提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは請求項１に記載したように、掘削泥水用泥膜形成剤が貯留された第１の薬剤タンクを備えるとともに該第１の薬剤タンクに接続された薬剤吐出管を介して前記掘削泥水用泥膜形成剤を吐出するように構成するとともに、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成したものである。
【０００９】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは請求項２に記載したように、掘削泥水用泥膜形成剤が貯留された第１の薬剤タンクと、清水が貯留された清水槽と、前記第１の薬剤タンク及び前記清水槽に連通接続された混合槽とからなり、該混合槽を、前記掘削泥水用泥膜形成剤と前記清水とを混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに該混合槽に接続された混合液吐出管を介して前記混合液を吐出するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは請求項３に記載したように、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された第１の薬剤タンクを備えるとともに該第１の薬剤タンクに接続された薬剤吐出管を介して前記掘削泥水用泥膜形成剤及び前記掘削泥水用分散剤を吐出するように構成するとともに、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成し、前記掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは請求項４に記載したように、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤が貯留された第１の薬剤タンクと、清水が貯留された清水槽と、前記第１の薬剤タンク及び前記清水槽に連通接続された混合槽とからなり、該混合槽を、前記掘削泥水用泥膜形成剤及び前記掘削泥水用分散剤と前記清水とを混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに該混合槽に接続された混合液吐出管を介して前記混合液を吐出するように構成し、前記掘削泥水用泥膜形成剤を、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする重量平均分子量Ｍｗが２０万〜３００万の（共）重合体（ｘ′）で構成するとともに、前記掘削泥水用分散剤を、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００のポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかで構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、前記薬剤吐出管又は前記混合液吐出管を地中連続壁構築用の掘削溝内に連通接続したものである。
【００１３】
地中連続壁工法や泥水シールド工法といった泥水掘削工法においては、溝壁や切羽の安定を図るべく、溝壁等に濾水量の少ない良質な泥膜（マッドケーキ）を形成し、泥水圧を溝壁等に有効に作用させる必要があり、そのためには、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった造壁性を有する作泥材料が従来、必要不可欠であった。
【００１４】
しかしながら、これらの作泥材料を使用しなければならないことに上述したような問題点があることに鑑み、本出願人は、これらの作泥材料を使用することなく、掘削土と水だけで掘削用泥水を作製することができないか、特に地中連続壁に適した掘削用泥水を作成することができないかという点に着眼し、さまざまな実験を重ねた結果、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる掘削泥水用分散剤や新規な掘削泥水用泥膜形成剤を開発した。
【００１５】
さらに、本出願人は、かかる掘削泥水用分散剤のみならず、新規に開発した掘削泥水用泥膜形成剤も液状であることに着眼し、従来の作泥プラントとは全く異なる新規なプラントの開発に成功したものである。
【００１６】
請求項１に係る掘削用泥水の作泥システムにおいては、第１の薬剤タンクに貯留された掘削泥水用泥膜形成剤を薬剤吐出管を介して吐出させ、これを泥水に添加して掘削用泥水を作製する。
【００１７】
また、請求項２に係る掘削用泥水の作泥システムにおいては、清水槽に貯留された清水を混合槽に入れるとともに、第１の薬剤タンクに貯留された掘削泥水用泥膜形成剤を所定量混合槽に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。
【００１８】
次に、混合槽内の混合液を混合液吐出管を介して吐出させ、これを泥水に添加して掘削用泥水を作製する。
【００１９】
また、請求項３に係る掘削用泥水の作泥システムにおいては、第１の薬剤タンクに貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を薬剤吐出管を介して吐出させ、これを泥水に添加して掘削用泥水を作製する。
【００２０】
また、請求項４に係る掘削用泥水の作泥システムにおいては、清水槽に貯留された清水を混合槽に入れるとともに、第１の薬剤タンクに貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。
【００２１】
次に、混合槽内の混合液を混合液吐出管を介して吐出させ、これを泥水に添加して掘削用泥水を作製する。
【００２２】
このように、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムによれば、掘削泥水用泥膜形成剤を、又は掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤をそのまま泥水に添加し、又は混合槽で清水で希釈混合させた混合液を泥水に添加するだけで掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することができる。
【００２３】
泥水は、工事開始時においては、他の現場から入手した掘削用泥水や新規購入した掘削用泥水を使用できることはもちろん、本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、劣化泥水の分散性や造壁性を改善して新たな掘削用泥水に再生する機能を有しているため、他の現場で劣化した廃泥水を使用することも可能である。
【００２４】
一方、本発明で使用する掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる機能を有しているため、いったん掘削工事が開始された後は、従来不可欠であったベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を何ら必要とすることなく、上述した掘削泥水用泥膜形成剤を、又は掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤をそのまま、又は混合槽で清水で希釈混合させた混合液を泥水に添加するだけで、掘削用泥水を迅速かつ容易に作製し、これを随時補給することができる。
【００２５】
本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤と掘削泥水用分散剤については、いずれも一定の分散性と造壁性を兼ね備えるので、掘削泥水用泥膜形成剤だけを単独使用するようにしてもかまわないが、これらを併用した場合においては、掘削泥水用泥膜形成剤の優れた造壁性に掘削泥水用分散剤の優れた耐セメント性とが相まって、地中連続壁工法で使用する場合に特に顕著な作用効果を奏する。
【００２６】
すなわち、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇して分散性及び造壁性が低下するが、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用するようにすれば、カルシウムイオンによる分散性低下が掘削泥水用分散剤で抑制されるため、本発明で得られた掘削用泥水であれば、これを地中連続壁工法で循環使用しても、造壁性や低粘性は良好に維持される。
【００２７】
なお、掘削泥水用泥膜形成剤を単独使用する場合にしろ、掘削泥水用分散剤を併用する場合にしろ、炭酸ナトリウムでカルシウムイオンによる分散性の低下を抑制することも考えられるが、炭酸ナトリウムの添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、炭酸ナトリウムはあくまで補助的に使用するのが望ましい。
【００２８】
ここで、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、地中連続壁工法に限らず、泥水シールド工法等も含めた泥水工法一般に広く適用することが可能であるが、地中連続壁工法に用いる場合には、前記薬剤吐出管又は前記混合液吐出管を地中連続壁構築用の掘削溝内に連通接続するようにすればよい。
【００２９】
ここで、説明の便宜上、以下の発明、すなわち、
「不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）nＯＨ      （１）
Ｒ；  水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；  炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；  １〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とする共重合体（ｘ）を必須成分とする掘削泥水用泥膜形成剤又はポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤の少なくともいずれかが貯留された第１の薬剤タンクを備えるとともに該第１の薬剤タンクに接続された薬剤吐出管を介して前記掘削泥水用泥膜形成剤又は前記掘削泥水用分散剤の少なくともいずれかを吐出するようになっていることを特徴とする掘削用泥水の作泥システム」
を第１の参考発明とする。
【００３０】
同様に、以下の発明、すなわち、
「不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）nＯＨ      （１）
Ｒ；  水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；  炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；  １〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とする共重合体（ｘ）を必須成分とする掘削泥水用泥膜形成剤又はポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤の少なくともいずれかが貯留された第１の薬剤タンクと、清水が貯留された清水槽と、前記第１の薬剤タンク及び前記清水槽に連通接続された混合槽とからなり、該混合槽は、前記掘削泥水用泥膜形成剤又は前記掘削泥水用分散剤の少なくともいずれかと前記清水とを混合して泥水に添加される混合液を作製するとともに該混合槽に接続された混合液吐出管を介して前記混合液を吐出するようになっていることを特徴とする掘削用泥水の作泥システム」
を第２の参考発明とする。
【００３１】
第１の参考発明及び第２の参考発明で使用する掘削泥水用泥膜形成剤を製造するにあたっては、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、モノエステル（ｂ）とを二種類の単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で重合するようにすればよい。
【００３２】
溶剤としては、例えば水、イソプロピルアルコール、トルエン、エチレンジクロライド、メチルエチルケトン又はこれらの混合物を用いることができる。
【００３３】
重合させるにあたっては、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）及びモノエステル（ｂ）の合計質量に対し、０．１〜１５質量％のラジカル重合開始剤を使用するとともに、連鎖移動剤を必要に応じて使用するのがよい。
【００３４】
ここで、ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなどの過酸化物を用いることが可能であり、連鎖移動剤としては、ラウリルメルカプタン、チオグリコール酸、メルカプトエタノールなどの含硫黄化合物を用いることが可能である。
【００３５】
なお、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）の一部又は全部が不飽和カルボン酸塩である場合には、その前駆体である不飽和カルボン酸又はその無水物や炭素数１〜４の低級アルキルエステルを重合前に予め中和してもよいし、重合後に共重合体を中和してもよい。中和剤としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物をはじめ、水酸化アンモニウム、アンモニア等を用いることができる。
【００３６】
また、共重合体（ｘ）は、必ずしも、不飽和カルボン酸（ｂ１）とヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）とのモノエステル（ｂ）を単量体として不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）との共重合に用いることに限定されるのではなく、モノエステル（ｂ）の前駆体、すなわち、不飽和カルボン酸（ｂ１）又はその無水物や炭素数１〜４の低級アルキルエステルを単量体として不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と共重合させ、しかる後、ヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）と反応させて共重合体（ｘ）を生成するようにしてもよい。
【００３７】
不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。また、不飽和カルボン酸（ｂ１）についても任意であるが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から適宜選択することが可能である。
【００３８】
モノエステル（ｂ）は、一般式（１）においてＲは水素もしくはアルキレン基であるが良好な造壁性を確保するためには通常、水素もしくは炭素数１〜１２、さらには炭素数１〜６のアルキレン基であることが好ましい。上記Ｒは、アルキル基（メチル基、オクチル基など）、シクロアルキル基（シクロヘキシル基など）、アリール基（フェニル基など）、アルキルアリール基（エチルフェニル基など）、アラルキル基（ベンジル基など）のいずれであってもよい。
【００３９】
また、一般式（１）においてｎについても、良好な造壁性を確保するために通常平均が１〜１００、さらには平均が２〜９０となる整数が好ましい。
【００４０】
（ｂ２）としては、炭素数２〜４の脂肪族２価アルコール、またはＲＯＨで表される炭素数１〜１２の脂肪族アルコール、フェノール類または芳香脂肪族アルコールに、炭素数２〜４のアルキレンオキシドを付加して得られるものが好ましい。
【００４１】
炭素数２〜４の脂肪族２価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール等が挙げられる。
【００４２】
炭素数１〜１２脂肪族アルコールとしては、天然アルコールでも合成アルコール（チーグラーアルコール、オキソアルコールなど）でもよい。具体例としては、メチルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ラウリルアルコール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、２−エチルヘキシルアルコールなどの直鎖もしくは分岐の飽和脂肪族アルコール、シクロヘキシルアルコール、エチルシクロヘキシルアルコールなどの環状脂肪族アルコールが挙げられる。
【００４３】
フェノール類としては、フェノール、エチルフェノールなどが挙げられる。芳香脂肪族アルコールとしては、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
【００４４】
上記の炭素数２〜４のアルキレンオキシドとしてはエチレンオキサイド（以下、ＥＯと略記）単独；ＥＯと他のアルキレンオキサイド［プロピレンオキサイド（以下、ＰＯと略記）、１，２−ブチレンキサイド、テトラヒドロフラン、アルキレンオキサイド置換体（エピクロロヒドリン）等］の併用；およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。例示したもののうち特に好ましいものは、ＥＯおよびＥＯ／ＰＯの併用である。ＥＯとともに他のアルキレンオキサイドを用いる場合の付加様式は、ランダム付加でもブロック付加でもよく、特に限定はされるものではない。
【００４５】
共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量割合や共重合体（ｘ）の数平均分子量については任意であるが、かかる共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％が１〜４０％であり、かつ前記共重合体（ｘ）の数平均分子量が５０００〜１０００００である場合には、高い造壁性と低粘性を得ることが可能となる。
【００４６】
なお、共重合体（ｘ）は、（ａ）、（ｂ）以外にも他の単量体（ｃ）を構成単位とすることができる。（ｃ）としては、共重合できるものであれば特に限定されないが、例えば次の（ｃ１）〜（ｃ５）が挙げられる。
【００４７】
（ｃ１）  アミド基含有エチレン性不飽和単量体：（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドなど
【００４８】
（ｃ２）  （メタ）アクリル酸アルキルエステル類（アルキル基の炭素数が１〜１２）：メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートなど
【００４９】
（ｃ３）  ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体：ヒドロキシアルキル（炭素数１〜４）（メタ）アクリレート〔例えばヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなど〕
【００５０】
（ｃ４）  （ｂ）以外のポリアルキレングリコール鎖を有するエチレン性不飽和単量体：ポリエチレングリコール（数平均分子量１２０〜６００）モノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（数平均分子量１５０〜４５０）モノ（メタ）アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド１〜４モル付加物（メタ）アクリレートなど
【００５１】
（ｃ５）  ４級アンモニウム基含有エチレン性不飽和単量体：（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなど
【００５２】
これらの（ｃ１）〜（ｃ５）のうち好ましいものは、（ｃ２）〜（ｃ４）である。
【００５３】
また、共重合体（Ｘ）を構成する他の単量体（ｃ）単位の質量％は通常３０％以下、好ましくは２０％以下である。
【００５４】
請求項１乃至請求項５に係る発明で使用する掘削泥水用泥膜形成剤の（共）重合体（ｘ′）を製造するにあたっても重合体（ｘ）と同様、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で重合し、又は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と他の単量体とを所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で共重合すればよい。すなわち、本発明に係る（共）重合体（ｘ′）は、単一重合体及び共重合体の２つの概念を包摂するものである。但し、単一重合体で構成する方が望ましい。
【００５５】
溶剤の種類、単一重合又は共重合の方法、ラジカル重合開始剤及び中和プロセスに関しては、第１の参考発明及び第２の参考発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤と同様であるのでここではその説明を省略する。
【００５６】
不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。ここで、アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩等が含まれる。
【００５７】
なお、（共）重合体（ｘ′）は、上述したように（ａ）だけを単量体とした単一重合体でもよいし、（ａ）を主構成単位（７０質量％以上）とし、（ａ）以外の他の単量体、例えば第１の参考発明及び第２の参考発明の単量体であるモノエステル（ｂ）をはじめ、他の単量体（ｃ）を構成単位とした共重合体とすることもできる。（ｃ）としては、共重合できるものであれば特に限定されないが、例えば前記の（ｃ１）〜（ｃ５）が挙げられる。
【００５８】
（ｃ１）〜（ｃ５）のうち好ましいものは、（ｃ２）〜（ｃ４）である。
【００５９】
また、（共）重合体（ｘ′）を構成する他の単量体（ｂ）単位の質量％は通常１％未満、好ましくは０．９％以下であり、（ｃ）単位の質量％は通常３０％以下、好ましくは２０％以下である。
【００６０】
なお、請求項１乃至請求項４に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、第１の参考発明及び第２の参考発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合（例えば質量比が９９：１〜１：９９）で併用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
（第１実施形態）
【００６３】
図１は、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムを示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム１は、第１の薬剤タンク２、第２の薬剤タンク３、清水槽４及び混合槽５から概ね構成してある。
【００６４】
第１の薬剤タンク２内には、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ６を駆動することによって、掘削泥水用分散剤及び掘削泥水用泥膜形成剤を配管７を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【００６５】
第２の薬剤タンク３内には、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ８を駆動することによって、炭酸ナトリウム水溶液を配管９を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【００６６】
清水槽４には清水を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ１０を駆動することによって、清水を配管１１を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【００６７】
混合槽５は、上述した掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合し、泥水に添加される混合液を作製するようになっている。混合槽５には、必要に応じて図示しない攪拌機構を設けておけばよい。
【００６８】
ここで、混合槽５は、配管１２を介して中間貯留槽１３に接続してあるとともに、該中間貯留槽に接続された混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続してあり、混合槽５内で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製することができるようになっている。
【００６９】
本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）nＯＨ      （１）
Ｒ；  水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ；  炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ；  １〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とから共重合体（ｘ）で構成してある。
【００７０】
共重合体（ｘ）に対するモノエステル（ｂ）の質量割合は、１％〜４０％とするのがよい。これは、共重合体（ｘ）に対するモノエステル（ｂ）の質量％が１％を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、４０％を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。
【００７１】
また、共重合体（ｘ）の数平均分子量は、５０００〜１０００００とするのがよい。これは、数平均分子量が５０００を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、１０００００を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。
【００７２】
なお、数平均分子量については、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定するものとする。
【００７３】
図２は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をメタクリル酸ナトリウム塩２２で、モノエステル（ｂ）をメトキシポリエチレングリコールメタクリレート２３で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤２１を一例として示した化学構造式（化学式）である。
【００７４】
一方、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、ＳＵＰＥＲ  ＳＬＲＲＹ  Ｂ（三洋化成工業株式会社製）の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤（以下、単にＳＳ―Ｂと呼ぶ）を使用することができる。
【００７５】
本実施形態に係る掘削用泥水の昨泥システム１で泥水に添加する混合液を作製するには、清水槽４に貯留された清水を混合槽５に入れるとともに、第１の薬剤タンク２に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽５に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。
【００７６】
次に、混合槽５内の混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【００７７】
泥水は、工事開始時においては、他の現場から入手した掘削用泥水や新規購入した掘削用泥水を使用できることはもちろん、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤が、劣化泥水の分散性や造壁性を改善して新たな掘削用泥水に再生する機能を有しているため、他の現場で劣化した廃泥水を使用することも可能である。
【００７８】
一方、本実施形態で使用する掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる機能を有しているため、いったん掘削工事が開始された後は、従来不可欠であったベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を何ら必要とすることなく、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤と清水との混合液に掘削土だけを適宜混合させるだけで、掘削用泥水を迅速かつ容易に作製し、これを随時、地中連続壁構築用の掘削溝１５内に補給することができる。
【００７９】
掘削土としては、粘土やシルトを主成分とする７５μｍ以下の細粒分、特に粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分を用いることにより、造壁性により優れた掘削用泥水を作製することができる。
【００８０】
かかる細粒分を含んだ水としては、具体的にはシールド工法や地中連続壁工法といった泥水工法の土砂分離工程で使用されるデカンタ等の遠心分離機のオーバー泥水を必要に応じて比重調整して使用することができる。
【００８１】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【００８２】
また、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤がカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムによれば、掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように粉体材料を溶解させるには必要不可欠であった混練ミキサーを使ってなおかつ時間と手間をかけてベントナイト等の作泥材料を溶解させる必要がなくなる。
【００８４】
すなわち、液状である掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合槽５で単に混合させるだけでよいので、泥水に添加すべき混合液、ひいては掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することができる。
【００８５】
また、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった粉体の作泥材料を貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースがはるかに少なくて済み、従来のようなストックヤードが不要になり、混練ミキサーが不要になることと相まって、作泥プラントの規模を縮小化することが可能となる。
【００８６】
一方、第１の薬剤タンク２、第２の薬剤タンク３及び清水槽４への材料補給は、すべて輸送管を介した液体輸送が可能であるので、プラント自体をコンパクトにしても何ら支障は生じず、従来のようにプラント敷地内で運搬車が交錯するといった懸念もなくなる。
【００８７】
本実施形態では、第２の薬剤タンク３を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる第２の薬剤タンク３を省略してもよい。
【００８８】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを第１の薬剤タンク２内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で第１の薬剤タンク２内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、第１の薬剤タンク２は、計２つ備えることとなる。
【００８９】
また、本実施形態では、混合槽５で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留するようにしたが、かかる中間貯留槽１３を省略して直接、掘削溝１５内に投入するようにしてもよいことは言うまでもない。かかる場合には、混合液吐出管１４は、混合槽５に直接接続すればよい。
【００９０】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽４や混合槽５を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽４や混合槽５を省略し、図３に示すように、第１の薬剤タンク２に薬剤吐出管３１を接続するとともに、該薬剤吐出管３１を地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続するようにしてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【００９２】
本実施形態では、顕著な作用効果を実験によって確認できたため、共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量％を１〜４０％、共重合体（ｘ）の数平均分子量を５０００〜１０００００としたが、本発明で用いる掘削泥水用泥膜形成剤は、かかる範囲に限定されるものではなく、実施形態で述べた範囲外についても、一定の作用効果を得ることは可能である。
【００９３】
また、本実施形態では、掘削泥水用分散剤としてＳＳ−Ｂを例に挙げたが、これに代えて炭酸ナトリウムを使用してもよい。
【実施例１】
【００９４】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び％はそれぞれ質量部及び質量％を示すものとする。
【００９５】
まず、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）としては、メタクリル酸ナトリウム（以下、a-1）とアクリル酸ナトリウム（以下、a-2）の二種類を実験に用いた。また、不飽和カルボン酸エステル（ｂ）としては、１０種類の不飽和カルボン酸エステルを使用し、これら１０種類の不飽和カルボン酸エステル（以下、b-1〜b-10）を構成する不飽和カルボン酸（ｂ１）とヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）との組成を表１に示す。表中、ＥＯ、ＰＯはそれぞれエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドであることを示す。
【００９６】
【表１】
2008111130.tif 000003
【００９７】
次に、上述したメタクリル酸ナトリウム(a-1)及びアクリル酸ナトリウム（a-2）と、１０種類の不飽和カルボン酸エステル（b-1〜b-10）とを組み合わせて共重合体（ｘ）（以下、実施例１〜１６）を作製したときの組成比率、モノエステルの含有割合（％）及び数平均分子量を表２に示す。なお、数平均分子量の測定条件を以下に示す。
【００９８】
測定機器；Ｗａｔｅｒｓ社製  ＧＰＣシステム
（ポンプ；model510，検出器；waters410）
溶離液  ；種類  水／メタノール（７０／３０）+ＣＨ3ＣＯＯＮａ（０．５％）
流速  １．０（ｍｌ／ｍｉｎ）
カラム  ；TSKgel G3000PWXL + TSKgel G5000PWXL 7.8ml I.D×30 cm
【表２】
2008111130.tif 000004
【００９９】
上述した実施例１〜１６の掘削泥水用泥膜形成剤を製造するにあたっては、まず、反応容器に、水３６３部、イソプロピルアルコール１９６部を仕込み、窒素置換した後、８０゜Ｃまで昇温し、攪拌下、メタクリル酸１５１部（１．７５７モル）、メトキシポリエチレングリコール（エチレンオキサイド付加モル数２８）メタクリレート４８部（０．０３６モル）を混合したものと、過硫酸ナトリウム５％水溶液３９．８部（過硫酸ナトリウム０．００８モル）を同時に３時間かけて滴下し反応させた。さらに、同温度で２時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム４８％水溶液１４６部（水酸化ナトリウム１．７５７モル）で中和した後、固形分３０％になる量の水を加えて数平均分子量４２８００の共重合体（実施例１）を得た。さらに、表２に示した構成単位となるように単量体組成を代え、実施例１と同様にして実施例２〜１６を得た。
【０１００】
このようにして製造した実施例１〜１６の掘削泥水用泥膜形成剤を泥水に添加し、その造壁性及び泥水粘度を調べた（表３）。
【０１０１】
ここで、掘削泥水用泥膜形成剤を添加する前の泥水については、細粒分７５μｍ以下、比重が１．０５となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は１１．１ mPa・sであった。泥水粘度はＢ型粘度計にて測定した。
【０１０２】
また、同表における造壁性は、ＡＰＩ規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態とした場合の濾水量として計測したものであり、５ｍｌ以下が良好な造壁性の目安とされる。なお、従来技術と比較すべく、ＣＭＣを用いた場合を比較例１として併せて示した。
【０１０３】
【表３】
2008111130.tif 000005
【０１０４】
同表でわかるように、実施例１〜６、１１〜１６は、添加量にかかわらず、造壁性が５ｍｌ以下といずれも良好であるとともに、泥水粘度についても低粘性を維持している、言い換えれば良好な分散性が維持されているのに対し、実施例７〜１０では、添加量が少ないときに造壁性が低下していることがわかる。
【０１０５】
ちなみに、ＣＭＣを使った比較例１では、造壁性は確保できるものの、粘度が高くなってしまうという問題点を裏付ける結果となった。
【０１０６】
次に、上述した実施例１１に係る掘削泥水用泥膜形成剤を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製し、その耐セメント性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したＳＳ―Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類を使用し、それぞれを単独に掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合と、両方を掘削泥水用泥膜形成剤と併用した場合について調べた。
【０１０７】
実験結果を図４及び図５に示す。
【０１０８】
まず、上述した掘削用泥水にセメントを添加しない場合の実験結果を図４に示す。同図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が０．２５％程度以上になると、掘削泥水用泥膜形成剤を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）と掘削泥水用泥膜形成剤に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）との間で造壁性にほとんど差がないことがわかる。
【０１０９】
次に、上述した掘削用泥水にセメントを１％添加した場合と５％添加した場合の実験結果を図５(a)、(b)に示す。これらの図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を０．１〜０．２％添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、掘削泥水用泥膜形成剤を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤をセメント１％の場合には０．３％弱、セメント５％の場合には０．５％添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。
【０１１０】
（第２実施形態）
【０１１１】
次に、第２実施形態について説明する。
【０１１２】
本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムも第１実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム１と同様、第１の薬剤タンク２、第２の薬剤タンク３、清水槽４及び混合槽５から概ね構成してある。
【０１１３】
第１の薬剤タンク２内には、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ６を駆動することによって、掘削泥水用分散剤及び掘削泥水用泥膜形成剤を配管７を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【０１１４】
第２の薬剤タンク３内には、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ８を駆動することによって、炭酸ナトリウム水溶液を配管９を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【０１１５】
清水槽４には清水を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ１０を駆動することによって、清水を配管１１を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【０１１６】
混合槽５は、上述した掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合し、泥水に添加される混合液を作製するようになっている。混合槽５には、必要に応じて図示しない攪拌機構を設けておけばよい。
【０１１７】
ここで、混合槽５は、配管１２を介して中間貯留槽１３に接続してあるとともに、該中間貯留槽に接続された混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続してあり、混合槽５内で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製することができるようになっている。
【０１１８】
本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする（共）重合体（ｘ′）としての単一重合体からなり、該単一重合体の重量平均分子量Ｍｗを２０万〜３００万としてある。
【０１１９】
ここで、単一重合体の重量平均分子量Ｍｗを２０万〜３００万としたのは、重量平均分子量Ｍｗが２０万を下回ると、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌをやや上回り、３００万を超えると、濾水量が５ｍｌを大幅に上回るからである。
【０１２０】
なお、濾水量は、ＡＰＩ規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態にして計測したものであり、５ｍｌ以下が良好な造壁性の目安とされる。
【０１２１】
図６は、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤の一例を示した化学構造式（化学式）であり、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をアクリル酸ナトリウム４２で構成してなる掘削泥水用泥膜形成剤４１を示してある。
【０１２２】
重量平均分子量Ｍｗの下限値及び上限値は、後述する実験で得られた結果をプロットし、次いでこれらの結果を近似する曲線を作成し、該曲線と濾水量が５ｍｌであるラインとの交点としてそれぞれ２０万、３００万と定めたが、実験誤差等を勘案した経験的な安全率を見込んだ上での重量平均分子量Ｍｗの範囲は、５０万乃至２５０万とするのが望ましい。
【０１２３】
一方、掘削泥水用泥膜形成剤４１は、濃度が２０乃至３０質量％のものを泥水に添加して使用するのが好ましいが、かかる濃度範囲では、重量平均分子量Ｍｗが１００万を超えると、水飴程度の高粘度（１００万mPa・s）となり、泥水に添加するにあたって必ずしも作業性に優れるとは言い難い。
【０１２４】
したがって、かかる添加作業性の観点で掘削泥水用泥膜形成剤４１の重量平均分子量Ｍｗを５０万乃至１００万とするのが望ましい。さらには、濾水量上限を余裕をもってクリアするとともに泥水への添加作業を確実に高めるべく、掘削泥水用泥膜形成剤４１の重量平均分子量Ｍｗを６０万乃至８０万とするのが最適である。
【０１２５】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、ＳＵＰＥＲ  ＳＬＲＲＹ  Ｂ（三洋化成工業株式会社製）の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤（以下、単にＳＳ―Ｂと呼ぶ）を使用することができる。また、かかるＳＳ−Ｂに代えて、又はそれに加えて炭酸ナトリウムを用いることもできる。あるいは、炭酸ナトリウムを単独で用いることもできる。
【０１２６】
本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムで泥水に添加する混合液を作製するには、清水槽４に貯留された清水を混合槽５に入れるとともに、第１の薬剤タンク２に貯留された掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を所定量混合槽５に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。
【０１２７】
次に、混合槽５内の混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【０１２８】
泥水は、工事開始時においては、他の現場から入手した掘削用泥水や新規購入した掘削用泥水を使用できることはもちろん、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤が、劣化泥水の分散性や造壁性を改善して新たな掘削用泥水に再生する機能を有しているため、他の現場で劣化した廃泥水を使用することも可能である。
【０１２９】
一方、本実施形態で使用する掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる機能を有しているため、いったん掘削工事が開始された後は、従来不可欠であったベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を何ら必要とすることなく、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤と清水との混合液に掘削土だけを適宜混合させるだけで、掘削用泥水を迅速かつ容易に作製し、これを随時、地中連続壁構築用の掘削溝１５内に補給することができる。
【０１３０】
掘削土としては、粘土やシルトを主成分とする７５μｍ以下の細粒分、特に粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分を用いることにより、造壁性により優れた掘削用泥水を作製することができる。
【０１３１】
かかる細粒分を含んだ水としては、具体的にはシールド工法や地中連続壁工法といった泥水工法の土砂分離工程で使用されるデカンタ等の遠心分離機のオーバー泥水を必要に応じて比重調整して使用することができる。
【０１３２】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【０１３３】
また、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤がカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。
【０１３４】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムによれば、掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように粉体材料を溶解させるには必要不可欠であった混練ミキサーを使ってなおかつ時間と手間をかけてベントナイト等の作泥材料を溶解させる必要がなくなる。
【０１３５】
すなわち、液状である掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合槽５で単に混合させるだけでよいので、泥水に添加すべき混合液、ひいては掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することができる。
【０１３６】
また、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった粉体の作泥材料を貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースがはるかに少なくて済み、従来のようなストックヤードが不要になり、混練ミキサーが不要になることと相まって、作泥プラントの規模を縮小化することが可能となる。
【０１３７】
一方、第１の薬剤タンク２、第２の薬剤タンク３及び清水槽４への材料補給は、すべて輸送管を介した液体輸送が可能であるので、プラント自体をコンパクトにしても何ら支障は生じず、従来のようにプラント敷地内で運搬車が交錯するといった懸念もなくなる。
【０１３８】
本実施形態では、第２の薬剤タンク３を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる第２の薬剤タンク３を省略してもよい。
【０１３９】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを第１の薬剤タンク２内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で第１の薬剤タンク２内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、第１の薬剤タンク２は、計２種類備えることとなる。また、掘削泥水用分散剤としてＳＳ−Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類を使用する場合には、これらを混合した状態で使用してもよいが、それぞれ専用のタンク内に個別に貯留してもかまわない。かかる場合、第１の薬剤タンク２は、掘削泥水用分散剤専用、掘削泥水用分散剤（ＳＳ−Ｂ）専用及び掘削泥水用分散剤（炭酸ナトリウム専用）の計３種類となる。
【０１４０】
また、本実施形態では、混合槽５で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留するようにしたが、かかる中間貯留槽１３を省略して直接、掘削溝１５内に投入するようにしてもよいことは言うまでもない。かかる場合には、混合液吐出管１４は、混合槽５に直接接続すればよい。
【０１４１】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽４や混合槽５を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽４や混合槽５を省略し、第１実施形態で説明した図３と同様、第１の薬剤タンク２に薬剤吐出管３１を接続するとともに、該薬剤吐出管３１を地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続するようにしてもよい。
【０１４２】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【０１４３】
本実施形態では特に言及しなかったが、掘削泥水用泥膜形成剤４１は、第１実施形態の掘削泥水用泥膜形成剤２１と任意の割合（例えば質量比が９９：１〜１：９９）で併用することが可能である。
【実施例２】
【０１４４】
次に、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤４１を具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び％はそれぞれ質量部及び質量％を示すものとする。
【０１４５】
まず、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）としては、上述した実施形態でも述べたようにアクリル酸ナトリウムとし、これを重合させて単一重合体４１を製造した。
【０１４６】
表４は、重量平均分子量Ｍｗを変化させたときの単一重合体４１の造壁性（ｍｌ）、粘度（濃度；２５質量％）及び泥水と混合したときの泥水粘度（mPa・s）を示したものである。
【０１４７】
ここで、重量平均分子量Ｍｗは、第１実施形態における数平均分子量と同様の測定条件でゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定したものである。
【０１４８】
但し、カラムは下記のものを用いる。
【０１４９】
カラム  ；TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
なお、標準物質は、ポリオキシエチレングリコール（東ソー株式会社製；TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE）とし、第１実施形態でも同じものを標準物質とした。
【０１５０】
また、単一重合体４１を添加する前の泥水については、細粒分７５μｍ以下、比重が１．０５となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は１．７ mPa・sであった。泥水粘度はＢ型粘度計にて測定した。また、泥水への添加量はすべて５ｋｇ／ｍ3とした。
【０１５１】
【表４】
2008111130.tif 000006
【０１５２】
同表中、ブランクと記したものは、泥水のみのケース、実施例１′乃至実施例９′と記したものは、単一重合体４１のうち、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌ以下になったケース、比較例１′乃至比較例３′と記したものは、単一重合体４１のうち、濾水量が５ｍｌを上回ったケースである。なお、従来技術と比較すべく、ＣＭＣを用いた場合を比較例４′として併せて示した。
【０１５３】
また、図７は、これらの結果を横軸（対数軸）に重量平均分子量Ｍｗを、縦軸に造壁性（ｍｌ）をとってプロットしたグラフであり、黒丸で表示したものは、比較例１′，２′に相当し、白丸で表示したものは、実施例１′乃至９′に相当する。比較例３′は、造壁性が著しく悪いため、同グラフにはプロットしていない。
【０１５４】
これらの図表でわかるように、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌ以下になった実施例１′乃至実施例９′の重量平均分子量Ｍｗは、２０万乃至３００万の範囲に入っており、比較例１′乃至比較例３′は、該濾水量を上回っていることがわかる。また、比較例４′は、濾水量はクリアしていても、泥水粘度が実施例１′乃至実施例９′よりもはるかに高く、掘削用泥水としては粘性が高すぎることがわかる。
【０１５５】
単一重合体４１の製造プロセスを上述した実施例１′の場合について具体的に説明すると、まず、反応容器に水４４０．７部を仕込み、窒素置換した後、８０℃迄昇温し、撹拌下、アクリル酸２３８．５部と、過硫酸ナトリウム２．０％水溶液１００部を同時に３時間かけて滴下し反応した。さらに同温度で２時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム４８％水溶液２２０．８部で中和した。
【０１５６】
次に、上述した実施例５′に係る単一重合体４１を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製するとともに、該掘削用泥水にセメントを５％添加し、その耐アルカリ性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したＳＳ―Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類をその合計添加量が１kg/m3となるように使用し、それぞれを単独に単一重合体４１と併用した場合と、両方を単一重合体４１と併用した場合について調べた。
【０１５７】
実験結果を表５及び図８に示す。
【０１５８】
【表５】
2008111130.tif 000007
【０１５９】
これらの図表でわかるように、単一重合体４１に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を３kg/m3添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、単一重合体４１を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を５kg/m3以上添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。
【０１６０】
（第３実施形態）
【０１６１】
次に、第３実施形態について説明する。
【０１６２】
本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムも第１実施形態に係る掘削用泥水の作泥システム１と同様、第１の薬剤タンク２、第２の薬剤タンク３、清水槽４及び混合槽５から概ね構成してある。
【０１６３】
第１の薬剤タンク２内には、本実施形態で用いる液状の掘削泥水用泥膜形成剤及び液状の掘削泥水用分散剤を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ６を駆動することによって、かかる液状の掘削泥水用分散剤及び液状の掘削泥水用泥膜形成剤を配管７を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【０１６４】
第２の薬剤タンク３内には、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）水溶液を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ８を駆動することによって、炭酸ナトリウム水溶液を配管９を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【０１６５】
清水槽４には清水を貯留してあり、該タンクに接続されたポンプ１０を駆動することによって、清水を配管１１を介して混合槽５に圧送できるようになっている。
【０１６６】
混合槽５は、上述した液状の掘削泥水用泥膜形成剤、液状の掘削泥水用分散剤及び清水を混合し、泥水に添加される混合液を作製するようになっている。混合槽５には、必要に応じて図示しない攪拌機構を設けておけばよい。
【０１６７】
ここで、混合槽５は、配管１２を介して中間貯留槽１３に接続してあるとともに、該中間貯留槽に接続された混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続してあり、混合槽５内で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製することができるようになっている。
【０１６８】
本実施形態で使用する掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保するとともに、特に、掘削泥水用泥膜形成剤は、劣化泥水の分散性や造壁性を改善して新たな掘削用泥水に再生する機能を有している。
【０１６９】
本実施形態に係る掘削用泥水の昨泥システムで泥水に添加する混合液を作製するには、清水槽４に貯留された清水を混合槽５に入れるとともに、第１の薬剤タンク２に貯留された液状の掘削泥水用泥膜形成剤及び液状の掘削泥水用分散剤を所定量混合槽５に添加して適宜希釈混合し、混合液を作製する。
【０１７０】
次に、混合槽５内の混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留した後、混合液吐出管１４を介して地中連続壁構築用の掘削溝１５内の泥水に投入し、該掘削溝内で掘削用泥水を作製する。なお、炭酸ナトリウム水溶液については、添加量が多くなると、逆に塩類凝集を引き起こして分散性が低下するため、あくまで補助的に添加するのが望ましい。
【０１７１】
泥水は、工事開始時においては、他の現場から入手した掘削用泥水や新規購入した掘削用泥水を使用できることはもちろん、本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤が、劣化泥水の分散性や造壁性を改善して新たな掘削用泥水に再生する機能を有しているため、他の現場で劣化した廃泥水を使用することも可能である。
【０１７２】
一方、本実施形態で使用する掘削泥水用泥膜形成剤や掘削泥水用分散剤は、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保し、その安定性を確保することができる機能を有しているため、いったん掘削工事が開始された後は、従来不可欠であったベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を何ら必要とすることなく、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤と清水との混合液に掘削土だけを適宜混合させるだけで、掘削用泥水を迅速かつ容易に作製し、これを随時、地中連続壁構築用の掘削溝１５内に補給することができる。
【０１７３】
掘削土としては、粘土やシルトを主成分とする７５μｍ以下の細粒分、特に粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分を用いることにより、造壁性により優れた掘削用泥水を作製することができる。
【０１７４】
かかる細粒分を含んだ水としては、具体的にはシールド工法や地中連続壁工法といった泥水工法の土砂分離工程で使用されるデカンタ等の遠心分離機のオーバー泥水を必要に応じて比重調整して使用することができる。
【０１７５】
このようにして作製された掘削用泥水を地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散して低粘性を維持するとともに、掘削泥水用泥膜形成剤による優れた造壁作用により、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。
【０１７６】
以上説明したように、本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムによれば、掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水がいずれも液状であるため、従来のように粉体材料を溶解させるには必要不可欠であった混練ミキサーを使ってなおかつ時間と手間をかけてベントナイト等の作泥材料を溶解させる必要がなくなる。
【０１７７】
すなわち、液状である掘削泥水用泥膜形成剤、掘削泥水用分散剤及び清水を混合槽５で単に混合させるだけでよいので、泥水に添加すべき混合液、ひいては掘削用泥水を迅速かつ容易に作製することができる。
【０１７８】
また、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった粉体の作泥材料を貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースがはるかに少なくて済み、従来のようなストックヤードが不要になり、混練ミキサーが不要になることと相まって、作泥プラントの規模を縮小化することが可能となる。
【０１７９】
一方、第１の薬剤タンク２、第２の薬剤タンク３及び清水槽４への材料補給は、すべて輸送管を介した液体輸送が可能であるので、プラント自体をコンパクトにしても何ら支障は生じず、従来のようにプラント敷地内で運搬車が交錯するといった懸念もなくなる。
【０１８０】
本実施形態では、第２の薬剤タンク３を設けて該タンク内に炭酸ナトリウム水溶液を貯留するようにしたが、本実施形態で用いる掘削泥水用分散剤によってセメント混入時の分散性の低下を十分抑制することができるのであれば、かかる第２の薬剤タンク３を省略してもよい。
【０１８１】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用することを前提とし、これらを第１の薬剤タンク２内に貯留するようにしたが、これらの薬剤はいずれも一定の分散性と造壁性を有しているため、場合によっては、いずれかを単独で使用するようにしてもかまわない。一方、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を併用する場合、これらを混合した状態で第１の薬剤タンク２内に貯留してもかまわないが、それぞれ専用のタンク内に貯留するようにしてもかまわない。この場合、第１の薬剤タンク２は、計２種類備えることとなる。また、掘削泥水用分散剤としてＳＳ−Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類を使用する場合には、これらを混合した状態で使用してもよいが、それぞれ専用のタンク内に個別に貯留してもかまわない。かかる場合、第１の薬剤タンク２は、掘削泥水用分散剤専用、掘削泥水用分散剤（ＳＳ−Ｂ）専用及び掘削泥水用分散剤（炭酸ナトリウム専用）の計３種類となる。
【０１８２】
また、本実施形態では、混合槽５で作製された混合液をいったん中間貯留槽１３に貯留するようにしたが、かかる中間貯留槽１３を省略して直接、掘削溝１５内に投入するようにしてもよいことは言うまでもない。かかる場合には、混合液吐出管１４は、混合槽５に直接接続すればよい。
【０１８３】
また、本実施形態では、掘削泥水用泥膜形成剤及び掘削泥水用分散剤を希釈することを前提として、清水槽４や混合槽５を備えるようにしたが、これらを泥水に直接添加しても添加量に関する品質の確保を行うことができるのであれば、清水槽４や混合槽５を省略し、第１実施形態で説明した図３と同様、第１の薬剤タンク２に薬剤吐出管３１を接続するとともに、該薬剤吐出管３１を地中連続壁構築用の掘削溝１５内に連通接続するようにしてもよい。
【０１８４】
また、本実施形態では、地中連続壁工法に適用することを前提としたが、本発明に係る掘削用泥水の作泥システムは、かかる工法への適用に限定されるものではなく、泥水シールド工法をはじめ、さまざまな泥水工法に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムを示した全体図。
【図２】本実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を示した化学構造式。
【図３】変形例に係る掘削用泥水の作泥システムを示した全体図。
【図４】本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムに関する実験結果を示したグラフ。
【図５】同じく本実施形態に係る掘削用泥水の作泥システムに関する実験結果を示したグラフ。
【図６】第２実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤を示した化学構造式。
【図７】第２実施形態で用いる掘削泥水用泥膜形成剤における造壁性と重量平均分子量との関係を示したグラフ。
【図８】第２実施形態で用いる掘削泥水用分散剤の耐アルカリ性を示したグラフ。
【符号の説明】
【０１８６】
１            掘削用泥水の作泥システム
２            第１の薬剤タンク
３            第２の薬剤タンク
４            清水槽
５            混合槽
１４          混合液吐出管
１５          掘削溝
２１          掘削泥水用泥膜形成剤
２２          メタクリル酸ナトリウム塩（不飽和カルボン酸塩（ａ））
２３          メトキシポリエチレングリコールメタクリレート
（モノエステル（ｂ））
３１          薬剤吐出管
４１          単一重合体（（共）重合体（ｘ′））
４２          アクリル酸ナトリウム（不飽和カルボン酸塩（ａ））
【図１】
2008111130.tif 000008
【図２】
2008111130.tif 000009
【図３】
2008111130.tif 000010
【図４】
2008111130.tif 000011
【図５】
2008111130.tif 000012
【図６】
2008111130.tif 000013
【図７】
2008111130.tif 000014
【図８】
2008111130.tif 000015