(57)【要約】【課題】地山中に各種管路を施設する推進工法において、推進管のテールボイドに注入して滑材及び裏込め材として効果を示す推進工法用硬化型滑材及びその使用を提供することである。【解決手段】水砕スラグ、及び水砕スラグ１００重量部あたり、ベントナイト４〜１００重量部、ソーダ灰１〜１００重量部、好ましくは、さらに増粘剤を水砕スラグ１００重量部当たり０．０２〜５重量部を含有してなる推進工法用硬化型滑材を、該テールボイド１ｍ３当たり、水砕スラグが１００〜５００ｋｇ、ベントナイトが２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰が５〜１００ｋｇであり、残部が水である量比で注入すると、推進管の推進を円滑にする滑材として作用し、該組成物それ自体が、硬化し、かつその硬化速度の調節が容易で、かつ硬化後の固結体は高強度を発現する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水砕スラグ、及び水砕スラグ１００重量部あたり、ベントナイト４〜１００重量部、ソーダ灰１〜１００重量部を含有してなる推進工法用硬化型滑材。
【請求項２】
水、水砕スラグ、ベントナイト及びソーダ灰を含有してなる組成物であり、該組成物１ｍ３当たり、水砕スラグが１００〜５００ｋｇ、ベントナイトが２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰が５〜１００ｋｇであり、残部が水である推進工法用硬化型滑材。
【請求項３】
水砕スラグが、ブレーン値３，０００〜２０，０００ｃｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１又は２記載の推進工法用硬化型滑材。
【請求項４】
さらに増粘剤を水砕スラグ１００重量部当たり０．０４〜５重量部を含有させてなる請求項１又は３記載の推進工法用硬化型滑材。
【請求項５】
さらに増粘剤を１ｍ３当たり０．２〜５ｋｇ含有させてなる請求項２又は３記載の推進工法用硬化型滑材。
【請求項６】
増粘剤が、水溶性セルローズ重合体、水溶性高分子化合物及び水溶性の天然多糖類から選ばれた少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする請求項４又は５記載の推進工法用硬化型滑材。
【請求項７】
推進工法に於いて、推進管のテールボイドに、１ｍ３当たり、水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、ベントナイト２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰５〜１００ｋｇ及び残りが水であわせて１ｍ３となる量比の推進工法用硬化型滑材を注入することを特徴とする推進工法。
【請求項８】
推進工法用硬化型滑材が、１ｍ３当たり増粘剤を０．２〜５ｋｇ含有してなる請求項７記載の推進工法。
【請求項９】
増粘剤が、水溶性セルローズ重合体、水溶性高分子化合物及び水溶性の天然多糖類から選ばれた少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする請求項８記載の推進工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地山中に各種管路を敷設する推進工法に用いる推進工法用硬化型滑材に関し、さらに詳しくは、特に長距離の管路又は長期を要して管路を敷設する推進工法において使用する、滑材及び裏込め材として効果を示す推進工法用硬化型滑材及びその使用に関する。
本発明の推進工法用硬化型滑材は、推進工法に於いて、推進管の推進を円滑にする滑材として作用し、推進完了後に該滑材それ自体が硬化し、かつその推進工事の施工期間にあわせて、組成比を変えることにより硬化開始期間及び硬化速度の調節が可能で、かつ硬化後の固結体は高強度を発現する。
【０００２】
【従来の技術】
上下水道、電力通信ケーブル、その他地下構造物などを地中に埋設する工法として、推進工法が知られている。一般的には、発進立抗にセットされた推進用ジャッキにより、順次ヒューム管を継ながら地山中に押込み、所定の地中管路を築造する工法である。この推進工法は、例えば、泥濃式推進工法では管を埋設する始点位置に、発進立抗を掘削し、この立抗の管を埋設する位置の地中に掘進機を設置し、掘進機の先端に取り付けられた回転する切羽で土を掘削しながら前進し、掘進機の後に推進管を継ぎ足して、後方位置からは、立坑に設置された元押しジャツキーにより推進管を圧入埋設されて、地中に継ぎ足された推進管により目的とする地中管路を築造する工法である。
近時、地中管路を築造する場所が、都市部であったり、交通量の多い道路があって、管の施工工事による騒音や混雑を避けるために、また、推進工事のコストを抑える目的で推進の長距離化や急曲線推進等が現実化してきている。
推進管の敷設は、先端の掘進機により推進管の径を越える径に切削し、その後に押込まれる推進管の外周と地山との間には余掘部が形成される。
この余掘部（以下余掘部をテールボイドと言う）は、敷設工事期間中及び工事完了後、安定であることが必要であり、安定に維持して管路地盤の崩壊を防いでいる。
【０００３】
従来、このテールボイドには推進管の推進中、推進管と地山との間の摩擦抵抗を減少させるため、滑り材を使用し、推進到達にテールボイドを固化させる為に裏込め材が管内側から注入・固化されて管路を安定化させている。
管路の長距離化に伴い、また、管路の径が、人手による管内の作業が法的に規制されるものである場合、滑材と裏込め材をそれぞれ分けて仕込む作業は問題がある。
これらの問題点を改善し、長距離施工を可能にするためには、テールボイドに推進管の推進工程期間中では滑材として作用し、推進管の推進完了後では固結材として作用し管路を安定化する材料の開発が強く要請されている。
【０００４】
このような材料としては、第１に推進管と地山との摩擦抵抗力を低く抑え、低い推進力を実現する必要がある。また、施工期間も伸びるため長期間にわたって推進力に対する抵抗を低く維持することが求められている。ついで、推進終了後には速い硬化速度で固結し、かつ固結体には高い強度が要請されてきた。
滑材と裏込め材としての効果を有するものとして、例えば、特開平０７−３３１２３４号公報では、セメント、多糖類、珪酸ナトリウム及び必要に応じて親水性潤滑材からなる懸濁液にカルボン酸系遅延剤を添加した推進工法用固結型滑材が提案されている。
また、特開平１０−２３７４３５号公報では、ベントナイト、セメント、アリールスルホン酸系界面活性剤からなる推進工法用自硬性滑材が提案されている。すなわち、これらの材料は管の進行をスムースに行なわせる目的で、推進時、テールボイドにこれらの材料が注入され、推進管の推進時は滑材として機能し、その後固化する機能を兼ねている。
しかしながら、これらの材料では硬化開始までの時間が充分に長いものではなかったり、硬化速度が遅く、硬化までの時間が長くかかり、硬化しても耐久性が不十分であったり、強度が劣ったりし、施工期間の長距離化・長期化には充分に応え得るものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、推進工法を適用して地山中に、特に長距離の管路を長期を要して敷設するために、推進管の敷設進行中では滑材としての効果を発現させて推進管の押込みを円滑に行い、かつ推進管と地山とのテールボイドを安定に維持し、推進到達後にはそれ自体がテールボイド内で固結して安定なテールボイドに変換し、管路の安定な築造を可能にする推進工法用の滑材兼裏込め材であって、硬化開始に要する時間及び硬化速度を所望により調整可能な推進工法用硬化型滑材を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討し、水砕スラグにベントナイト及びソーダ灰を含有させてなる組成物が、推進工法の滑材及び固化剤としての優れた効果を奏することを見出し、本願発明に到った。
すなわち、本発明は、
１．水砕スラグ及び水砕スラグ１００重量部あたり、ベントナイト４〜１００重量部、ソーダ灰１〜１００重量部を含有してなる推進工法用硬化型滑材、
２．水、水砕スラグ、ベントナイト及びソーダ灰を含有してなる組成物であり、該組成物１ｍ３当たり、水砕スラグが１００〜５００ｋｇ、ベントナイトが２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰が５〜１００ｋｇであり、残部が水である推進工法用硬化型滑材、
３．水砕スラグが、ブレーン値３，０００〜２０，０００ｃｍ２／ｇであることを特徴とする１又は２項記載の推進工法用硬化型滑材、
４．さらに増粘剤を水砕スラグ１００重量部当たり０．０４〜５重量部を含有させてなる１又は３項記載の推進工法用硬化型滑材、
５．さらに増粘剤を１ｍ３当たり０．２〜５ｋｇ含有させてなる２又は３項記載の推進工法用硬化型滑材、
６．増粘剤が、水溶性セルローズ重合体、水溶性高分子化合物及び水溶性の天然多糖類から選ばれた少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする４又は５項記載の推進工法用滑材、
７．推進工法に於いて、推進管のテールボイドに、１ｍ３当たり、水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、ベントナイト２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰５〜１００ｋｇ及び残りが水で、あわせて１ｍ３となる量比の推進工法用硬化型滑材を注入することを特徴とする推進工法、
８．推進工法用硬化型滑材が、さらに１ｍ３当たり増粘剤を０．２〜５ｋｇ含有してなる７項記載の推進工法、
９．増粘剤が、水溶性セルローズ重合体、水溶性高分子化合物及び水溶性の天然多糖類から選ばれた少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする８項記載の推進工法、
である。
本発明の推進工法用硬化型滑材は、硬化開始時間及び硬化到達時間の調節が可能であり、硬化するまでは滑材として働き、硬化開始後は速やかに硬化して高い強度を発現し、一つの材が、従来工法の滑材及び裏込め材として二つの機能を有することが特長である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の推進工法用硬化型滑材は、必須の構成として水砕スラグ、ベントナイト及びソーダ灰を含有するものであり、さらに、好ましくは増粘剤を含有する。本発明で用いられる水砕スラグは、製鉄のプロセスにおいて発生するスラグを溶融状態において加圧水を噴射、又は溶融スラグを水槽に注入して急冷し粒状化して得られたものである。高炉水砕スラグ、転炉水砕スラグ、電炉水砕スラグ、平炉水砕スラグ等に代表される金属精錬副産物の水砕スラグが挙げられる。好ましくは、ＳｉＯ２として３０〜４０重量％，ＣａＯとして３５〜４５重量％、Ａｌ２Ｏ３として、１０〜２０重量％、ＭｇＯ５として４〜９重量％、その他成分を数重量％含む高炉水砕スラグが挙げられる。
一般に水砕スラグはそれ自体では自硬性はないが、アルカリ存在下珪酸カルシュウム水和物等が生成し、時間の経過と共に凝固・ゲル化し最終的に固結体が得られる。
しかしながら、ソーダ灰の存在下では、その量が多いほど硬化開始時期が遅くなり、硬化開始後は硬化速度が速い現象については知られていない。
また、本発明に使用する水砕スラグは、そのブレーン値（石炭灰粒子の細かさを示す指標で１ｇ当たりの表面積を表す）は、３，０００ｃｍ２／ｇ以上、好ましくは６，０００ｃｍ２／ｇ以上が好適である。ブレーン値の上限には特に制限はないが、製造上の点から通常は２０，０００ｃｍ２／ｇ程度である。
粗粉砕品であるブレーン値が３，０００ｃｍ２／ｇ未満の水砕スラグを用いても基本的には固結体の生成は可能であるが、滑材を静置した場合のブリード性が大きくなる傾向を示し本発明の推進工法用硬化型滑材の材料としては好ましくない場合がある。
【０００８】
本発明で用いられるベントナイトは、通常市販されているＣａベントナイト、Ｎａベントナイト、活性化ベントナイトなどでよい。好ましくはＮａベントナイトである。ベントナイトは、本発明の滑材をテールボイド内に安定に保持し、推進管と地山との間の摩擦抵抗を減少させ、推進管の押込みに対して優れた推進効果を達成できる。
【０００９】
本発明で用いられるソーダ灰は無水炭酸ナトリウムであり、水砕スラグとベントナイトとに混合してなる粉体状としての本発明の推進工法用硬化型滑材では、無水炭酸ナトリウムが用いられる。無水炭酸ナトリウムの製法、品質などに特に限定は無く、市販品を用いることができる。
無水炭酸ナトリウムであるソーダ灰は、粉体である水砕スラグ、ベントナイトと混和してなる推進工法に好適に適用可能な推進工法用硬化型滑材を供給できる。
また、推進工法の施工現場で水砕スラグとベントナイト等をそれぞれ単体で持ち込み炭酸ナトリウムを水と共に混和して推進工法用硬化型滑材として使用する場合は、炭酸ナトリウムは、無水炭酸ナトリウムのみならず、結晶水を有する炭酸ナトリウム１０水塩も使用することができる。
【００１０】
本発明で好ましく用いられる増粘剤は、水溶性セルローズ重合体、水溶性高分子化合物及び水溶性の天然多糖類から選ばれる少なくとも１種又は２種以上である。
水溶性セルローズ重合体としては、メチルセルローズ、エチルセルローズ、プロピルセルローズ等のアルキルセルローズ、ヒドロキシエチルセルローズ、ヒドロキシプロピルセルローズ等のヒドロキシアルキルセルローズ；メチルエチルセルローズ、メチルプロピルセルローズ、エチルプロピルセルローズ等の混合アルキルセルローズ；メチルヒドロキシエチルセルローズ、ヒドロキシプロピルメチルセルローズ、ヒドロキシエチルメチルセルローズ等の混合ヒドロキシアルキルアルキルセルローズ；、ヒドロキシエチルカルボキシメチルセルローズなどである。
水溶性高分子化合物とはポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、アルギン酸ソーダなどである。
水溶性の天然多糖類とは、グアーガムやグアーガム誘導体である。
好ましく使用される具体的な増粘剤としてグアーガムが挙げられる。
【００１１】
本発明の推進工法用硬化型滑材は、上記の水砕スラグ、ベントナイト及びソーダ灰、および好ましく用いられる増粘剤の各成分を予め混合した組成物として、推進工法の施工現場に供給する実施の態様と、上記各成分を施工現場にそれぞれ単体で持ち込んで混合して使用する実施の態様が挙げられる。
前者の態様では、推進工法用硬化型滑材としての組成物は、
各成分を次の量比で含有する組成物である。すなわち、水砕スラグ１００重量部に対して、ベントナイト４〜１００重量部、ソーダ灰１〜１００重量部、好ましく添加する増粘剤０．０４〜５重量部を含有してなる組成物である。
係る組成物は、推進工法の施工現場において、上記組成物を所要量の水で希釈して推進管と地山との間に構成されるテールボイドに注入される。その際の組成物と水の量比は、供給される組成物の中の成分組成が、テールボイド１ｍ３当たり、水砕スラグが１００〜５００ｋｇ、ベントナイトが２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰が５〜１００ｋｇの範囲となるように特定組成の組成物を選択するか、所望の組成とするために特定組成の組成物に、更に単体成分を追加するなどの方法で所望の組成に調整して、決定することができる。
本発明の組成物の各成分をそれぞれ単体で、推進工法施工現場で調製する組成物では、テールボイド１ｍ３当たり、すなわち、テールボイドに注入される、水、水砕スラグ、ベントナイト及びソーダ灰、さらには好ましく加えられる増粘剤を含有してなる組成物１ｍ３当たり、水砕スラグが１００〜５００ｋｇ、ベントナイトが２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰が５〜１００ｋｇであり、残部が水である組成物としてテールボイドに注入される。
すなわち、本発明の推進工法用硬化型滑材は、地山中に特に長距離又は折れ曲がった管路を築造する推進工法において、推進管と地山との間に形成されるテールボイドに、１ｍ３当たり、水砕スラグが１００〜５００ｋｇ、ベントナイトが２０〜１００ｋｇ、ソーダ灰が５〜１００ｋｇであり、好ましくも用いられる増粘剤０．２〜５ｋｇ、残部が水である組成物として注入する。組成比を選ぶことにより、所望の施工期間中はテールボイド内に滑材として、推進管の推進を円滑に進行させ、推進管の推進到達後はそれ自体が固化し、安定な管路を形成する工法である。
すなわち、本発明の推進工法用硬化型滑材及び推進工法によれば、該滑材の組成比を本発明の組成の範囲内から選択することにより、推進管の推進抵抗を低減させて推進管を円滑に進行させ、また、管路の推進距離及び推進時間に応じて固結時間及び硬化時間を所望の時間に調節可能である。
【００１２】
以下、本発明を実施例及び比較例を用いて詳しく説明する。
【実施例】
実施例１〜９及び比較例１〜３
１ｍ３当たり、表−１に示す配合量（ｋｇ／ｍ３）の材料を水中に予め混合し１０分間攪拌し表−１に示す組成の滑材を調製した。調製後の滑材の粘度を測定した。
調製した滑材を２００ｍｌゲルカップに入れブリードを測定した。
また、径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒形のモールドに前記の滑材を入れ、２０℃で養生した。硬化経過時間を変えて圧縮強度を測定した。
なお、粘度は、Ｂ型粘度計を用い、ローターＮｏ．３、１２ｒｐｍで、２０℃で測定した。
ブリード：２００ｍｌのゲルカップに入れ、１週間後に、滑材中の分離した水量（ｍｌ／２００ｍｌ）を測定した。
また、硬化開始時間とは、組成物調製後、組成物が硬化を開始し０．１Ｎ／ｍｍ２の一軸圧縮強度を発現する硬化物となるまでの時間（日数）を言う。
また、硬化時間とは、組成物調製後、４．０Ｎ／ｍｍ２の一軸圧縮強度（表中４Ｎ強度到達時間と称した）を発現する硬化物に到達するまでの時間（日数）を言う。
さらに、組成物調製後、２．０Ｎ／ｍｍ２の一軸圧縮強度（表中２Ｎ強度到達時間と称した）を発現する硬化物に到達するまでの時間も併せて示した。なお、それぞれの到達時間の数値と共に硬化開始後〜２Ｎ到達時間までの時間及び２Ｎ到達後〜４Ｎ到達までの時間も併せて示した。
結果を表−２に示す。
また、実施例１〜３及び比較例１〜２の組成物の硬化発現性を図−１のグラフに示した。
【００１３】
比較例４〜５
市販の滑材兼固結材を用いて実施例１と同様の方法で試験し、その性能を測定した。
【００１４】
参考例１〜２
表−１に示す組成のＪＩＳ灰を添加した組成物を同様に試験し、その性能を測定した。結果を表−２に纏めて示す。
【００１５】
【表１】
2004176023.tif 000002
なお、表−１において、
スラグ：高炉水砕スラグ（ファインセラメント、ブレーン値；８０００ｃｍ２／ｇ、第一セメント株式会社）、
ベントナイト：Ｎａベントナイト（スーパークレイ、株式会社ホージュン）、
その他添加物：比較例３は、無水炭酸ソーダに替えて重炭酸ソーダを使用、
参考例１及び２は、無水炭酸ソーダの全部又は一部をＪＩＳ灰使用、
グアーガム：ネオビスコ  Ｇ（三晶株式会社）。
【００１６】
【表２】
2004176023.tif 000003
以上の結果から、本発明の組成物は、成分としてのソーダ灰を含むことにより、硬化型滑材として硬化開始までの時間が、ソーダ灰の量が増すにしたがい長くなり、また硬化開始後では硬化速度は早くなる傾向が明らかである。この傾向は、推進工法用の硬化型滑材として工事開始から終了までの期間が滑材として長く作用し、短時間で硬化し推進工法用として極めて有用に活用できる。
【００１７】
【発明の効果】
地山中に管路を築造する推進工法において、本発明の硬化型滑材は、推進管のテールボイドに注入して、推進管の円滑な進行を可能にし、かつ、滑材それ自体が次第に硬化してテールボイドを安定に保持することができる。硬化時間は組成物の組成を変えることにより調整できるので、管路の距離、施工期間に応じて地産中に管路を施工可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、実施例１〜３及び比較例１〜２の硬化発現性を示すグラフである。
【符号の説明】
１：実施例１の硬化発現性
２：実施例２の硬化発現性
３：実施例３の硬化発現性
４：比較例１の硬化発現性
５：比較例２の硬化発現性
【図１】
2004176023.tif 000004