(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントとベントナイトと水とを含む混合物が混練されてなり、
前記ベントナイトの膨潤力が３０以上であり、
前記ベントナイトに対する前記水の質量比率が８．２以下であり、
前記ベントナイトに対する前記セメントの質量比率が０．１５以上０．２５以下であり、
前記混合物の混練時間が３分以内である場合にフロー値が１２０ｍｍ以下になるように構成されている可塑性注入材。
【請求項２】
分散剤を含まない、又は、分散剤を０ｋｇ／ｍ３超えて０．１５ｋｇ／ｍ３未満含む請求項１に記載の可塑性注入材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可塑性注入材に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木構造物等の空洞や隙間等に注入して補修、強化するための注入材としては、セメントミルク等のセメントを含む注入材が知られている。かかる注入材としては、注入直後に注入箇所から周囲へ流出しないようにベントナイト等の可塑性を付与する成分が配合された可塑性注入材が存在する。
例えば、特許文献１には、セメント、ベントナイト及び水を含む可塑性注入材が記載されている。かかる可塑性注入材は、硬化成分であるセメントと可塑性付与成分であるベントナイトとを別々の液体として調整しておき、注入直前に２つの液体を混練することで、使用直前に可塑性注入材を得るいわゆる２液型の可塑性注入材である。
【０００３】
また、引用文献２には、２液型の可塑性注入材よりも簡易な注入設備で使用できる１液型の可塑性注入材が記載されている。
かかる１液型の可塑性注入材は、あらかじめ、セメント、ベントナイト、水及び分散剤等すべての成分を混練して作製され、該可塑性注入材を注入箇所付近に移送して該箇所に注入するものである。特許文献２には、ポンプ等で圧送しやすくするために、調整直後のフロー値が１４０ｍｍ以上、調整後２０分後において１２０ｍｍ以上という比較的高い流動性を有するように可塑性注入材を調整することが記載されている。
【０００４】
しかしながら、流動性を高くした可塑性注入材は硬化した後の硬化体の強度にばらつきが生じて安定した補修、強化が行えないという問題がある。かかる硬化後の強度のばらつきを抑制するためには、注入材を作製する際に、水を添加してからの混練時間を長くすることが考えられるが、可塑性注入材の調整に時間がかかるという問題がある。
また、流動性を高くした可塑性注入材は、容易に移送できるものの、使用時に可塑性が充分に発揮できない場合がある。特に、注入現場付近で可塑性注入材を作製して、作製後比較的短時間で注入を行う場合には、注入時に可塑性が十分に発揮できず、注入箇所の周囲に可塑性注入材が流出しやすいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３７８５０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１５５２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、比較的短時間で作製できると同時に、作製後短時間で可塑性が得られ且つ硬化後の強度のばらつきを抑制できる可塑性注入材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る可塑性注入材は、セメントとベントナイトと水とを含む混合物が混練されてなり、前記ベントナイトの膨潤力が３０以上であり、前記ベントナイトに対する前記水の質量比率が８．２以下であり、前記ベントナイトに対する前記セメントの質量比率が０．１５以上０．２５以下であり、前記混合物の混練時間が３分以内である場合にフロー値が１２０ｍｍ以下になるように構成されている。
【０００８】
本発明によれば、セメントとベントナイトと水とを含む混合物が混練されてなり、前記ベントナイトの膨潤力が３０以上であり、前記ベントナイトに対する前記水の質量比率が８．２以下であり、前記混合物の混練時間が３分以内である場合にフロー値が１２０ｍｍ以下になるように構成されていることで、短時間で作製でき、且つ、作製後短時間で可塑性が得られ、硬化後の強度のばらつきを抑制できる可塑性注入材が得られる。
【０００９】
尚、本発明におけるフロー値とは、日本道路公団規格ＪＨＳ-Ａ−３１３−１９９２「エアモルタル及びエアミルクの試験方法  シリンダー法による注入材のコンステンシー試験」に従って測定されるフロー値である。
また、本発明における膨潤力とは、日本ベントナイト工業会  ベントナイト(粉状）の膨潤試験方法（ＪＢＡＳ−１０４）によって求められる膨潤力（ｍｌ／２ｇ）である。
【００１０】
本発明において、前記ベントナイトに対する前記セメントの質量比率が０．１５以上０．２５以下である。
【００１１】
前記ベントナイトに対する前記セメントの質量比率が０．１５以上０．２５以下である場合には、硬化後の強度のばらつきがより少なく、且つ、より短時間で可塑性が発揮できる。
【００１２】
本発明において、分散剤を含まない、又は、０ｋｇ／ｍ３超えて０．１５ｋｇ／ｍ３未満含んでいてもよい。
【００１３】
分散剤を含まない、又は前記範囲で含むことで、硬化後の強度のばらつきがより少なく、且つ、より短時間で可塑性が発揮できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、比較的短時間で可塑性が得られ且つ硬化後の強度のばらつきを抑制できる可塑性注入材が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる可塑性注入材の一実施形態について説明する。
【００１６】
本実施形態の可塑性注入材は、セメントとベントナイトと水とを含む混合物が混練されてなり、前記ベントナイトの膨潤力が３０以上であり、前記ベントナイトに対する前記水の質量比率が８．２以下であり、前記混合物の混練時間が３分以内である場合にフロー値が１２０ｍｍ以下になるように構成されている可塑性注入材である。以下に具体的に説明する。
【００１７】
（セメント）
本実施形態で用いられるセメントは特に限定されるものではない。
例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントや、超速硬セメント、アルミナセメント等を挙げることができる。また、ポルトランドセメントにフライアッシュ、高炉スラグなどを混練した各種混練セメントも使用することができる。
中でも、普通ポルトランドセメントが好ましい。
【００１８】
（ベントナイト）
本実施形態で用いられるベントナイトは膨潤力が３０以上のものであれば特に限定されるものではない。
ベントナイトの膨潤力は３０以上、好ましくは３５以上である。
ベントナイトの膨潤力が前記値である場合には、可塑性注入材に充分な可塑性を付与できると同時に、比較的短時間の混練でも混練直後に可塑性を発揮させうる。さらに、可塑性注入材が硬化した後に強度のばらつきが発生することを抑制できる。
【００１９】
（水）
本実施形態において水は、可塑性注入材中のベントナイトに対する質量比率で８．２以下、好ましくは８．０以下になるように配合される。
ベントナイトに対する水の質量比率が上記値であることで、可塑性注入材に充分な可塑性を付与できると同時に、短時間の混練でも可塑性を発揮させうる。さらに、可塑性注入材が硬化した後に、強度のばらつきが発生することを抑制できる。
【００２０】
（他の成分）
本実施形態の可塑性注入材には、必要に応じてさらに別の成分を含んでいても良い。別の成分として混和材、細骨材等の骨材、減水剤、遅延剤、分散剤等が挙げられる。
混和材としては、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、石膏、石灰石微粉末、生石灰微粉末等が挙げられる。
混和材としては、特に高炉スラグが強度発現性の観点から好ましい。
【００２１】
本実施形態の可塑性注入材は分散剤を含まないことが好ましく、含む場合には０ｋｇ／ｍ３超えて０．１５ｋｇ／ｍ３未満であることが好ましい。分散剤を含まない、あるいは、前記範囲程度含むことで、短時間の混練でも可塑性を発揮させることができ、可塑性注入材が硬化した後に、強度のばらつきが発生することをより抑制できる。
本実施形態でいう分散剤は、コンクリート用混和剤として用いられるものであって、セメント組成物の分散性を高める作用を有するものであれば特に限定されるものはない。例えば、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４に記載のコンクリート用化学混和剤のうち、高性能減水剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤等の分散作用を発揮しうるもの等が挙げられる。より具体的には、リン酸、ナフタリンスルホン酸、メラミンスルホン酸、リグニンスルホン酸、ポリカルボン酸系の分散剤等が挙げられる。
【００２２】
本実施形態の可塑性注入材における各成分の含有量は特に限定されるものではないが、例えば、以下のような含有量が挙げられる。
セメントの含有量としては、例えば、ベントナイトに対するセメントの質量比率が０．１５以上０．２５以下、好ましくは０．１６以上０．２２以下になるような含有量であることが好ましい。
ベントナイトに対する前記セメントの質量比率が前記範囲であることで、硬化後の強度のばらつきがより少ない可塑性注入材が比較的短時間で得られる。
【００２３】
より具体的には、ベントナイトが例えば８質量％以上１６質量％以下、好ましくは８．９質量％以上１０．４質量％以下であることが挙げられる。この場合、セメントが例えば０．８質量％以上２．０質量％以下、好ましくは１．７質量％以上１．９質量％以下であることが挙げられる。
【００２４】
本実施形態の可塑性注入材において、セメント以外に混和材が含まれている場合には、混和材の含有量は、例えば、１２質量％以上２５質量％以下、好ましくは１５質量％以上２０質量％以下であることが挙げられる。
さらに、ベントナイトに対するセメントと混和材との合計の質量比率が、例えば、１．５以上２．５以下、好ましくは１．６以上２．０以下、より好ましくは、１．６以上１．９以下であることが好ましい。
ベントナイトに対するセメントと混和材との合計の質量比率が上記範囲である場合には硬化後の強度のばらつきがより抑制しやすくなるため好ましい。
【００２５】
本実施形態の可塑性注入材は、セメントとベントナイトと水とを含む混合物を混練する混練時間が３分以内である場合のフロー値が１２０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下になるように構成されている。
混合物の混練時間が３分以下である場合のフロー値が上記範囲であることにより、硬化後の強度のばらつきを抑制することができる。
尚、混合物の混合時間が３分以内である場合のフロー値が１２０ｍｍ以下である、という意味は、混合開始してから３分経過するまでの間に、フロー値が１２０ｍｍ以下の所定の値以下になればよいことを意味する。
【００２６】
本実施形態でいうフロー値とは、日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳ  Ａ−３１３−１９９２）」に規定されたコンシステンシー試験方法のシリンダー法によって測定されるものであり、具体的には、混練後の可塑性注入材を平滑な盤上に設置された直径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒シリンダーに満たし、シリンダーを引き上げた際に、広がった該グラウト材の直径として測定されるものである。
【００２７】
本実施形態の可塑性注入材を上記のようなフロー値になるように構成する方法としては、各成分の含有量、使用するベントナイトの膨潤力、ベントナイトと水との質量比率、ベントナイトに対する前記セメントの質量比率、ベントナイトに対するセメントと混和材との合計の質量比率等を適宜調整すること等が挙げられる。
【００２８】
次に、本実施形態の可塑性注入材を製造する方法について説明する。
【００２９】
まず、セメントとベントナイトとを混合して粉体混合物を作製する。可塑性注入材に他の粉体の成分を配合する場合には、セメントとベントナイトと共に他の粉体成分を混練して粉体混合物を作製してもよい。
粉体混合物を作製する際の混合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、V型混合機、ナウターミキサー、パン型ミキサー、リボン型ミキサー等の粉体混合装置を用いて、５〜３５℃で、１０分間程度混合すること等が挙げられる。
【００３０】
次に、上述のようにして作製された粉体混合物に、ベントナイトに対する水の質量比率が８．２以下になるように水を配合した混合物を得て、さらに該混合物を混練して、可塑性注入材を作製する。
尚、本実施形態でいう混練とは、各材料を単に混ぜ合わせる(混合する)だけではなく、各材料が混じり合うように練り込むことを意味する。
本実施形態において、セメントとベントナイトと水とを含む混合物を混練する混練時間は、例えば、１分間以上５分間以内、好ましくは、１分間を超えて３分間以下であることが挙げられる。
上記混練時間である場合には、混練後比較的短時間で充分な可塑性を発揮しうる。また、硬化後の強度のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
本実施形態において、混合物を混練する方法は特に限定されるものではないが、例えば、ハンドミキサー、モルタルミキサー等の混練装置を用いて、５〜３５℃で混練すること等が挙げられる。
尚、前記フロー値を測定するために混合物を混合する方法としては、例えば、温度２０℃で、パワーミキサーを用いて、ミキサーの回転速度７５０ｒｐｍ以上１２５０ｒｐｍ以下に設定して、所定時間混合することが挙げられる。
【００３２】
本実施形態の可塑性注入材は、例えば、セメントとベントナイトと水とを含む混合物が混練することで作製されてから、注入現場まで移送する１液型の可塑性注入材として用いることができる。
特に、本実施形態の可塑性注入材は、比較的少量を用いて小規模な工事を行う場合などに適している。かかる小規模工事に２液型の可塑性注入材を採用した場合には、２箇所に混合設備を設置し、２つの液を移送する設備が必要となり、注入設備が大掛かりになるという問題がある。よって、小規模工事においては簡易な設備で注入材の注入が行える１液型の可塑性注入材が適している。かかる小規模工事において１液型の可塑性注入材を用いる場合には、少量の可塑性注入材を注入現場付近で製造することができ、移送する距離が比較的短くなるが、この場合可塑性注入材を製造後比較的短時間で注入することになる。このように、製造後比較的短時間で注入する場合でも、本実施形態の可塑性注入材は充分な可塑性を発揮しうるため好適に用いられる。
【００３３】
本実施形態の可塑性注入材は、比較的短時間で製造した場合でも、硬化後の強度が良好で且つ強度のばらつきが少ないため、可塑性注入材を注入した箇所に安定した強度が得られる。よって、安定した補修、強化が行える。
【００３４】
本実施形態の可塑性注入材の強度は、例えば、ＪＩＳ  Ａ  １２１６「土の一軸圧縮試験」で測定される一軸圧縮強さが３００ｋＮ／ｍ２以上５０００ｋＮ／ｍ２以下であって、且つ該一軸圧縮強さの以下の方法で算出される変動係数が２０％以下、好ましくは１５％以下である。かかる変動係数は値が小さいほど一軸圧縮強さのばらつきが少ないことを表す。
尚、前記変動係数の算出方法は、前記一軸圧縮強さの値の標準偏差を平均値で除し、１００を乗じて百分率表記したものである。
【００３５】
尚、本実施形態にかかる可塑性注入材は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例を示して、本発明にかかる可塑性注入材についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３７】
可塑性注入材の材料として、以下に示すものを用いた。
【００３８】
セメント（記号ＮＣ）：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）
高炉スラグ（記号Ｓ）：エスメント（エスメント関東社製）
ベントナイト（記号Ｂ）：膨潤力３０、商品名スーパークレイ（ホージュン社製）、膨潤力３６、商品名ウエスタンジェル（三菱商事社製）、膨潤力５、商品名赤城（ホージュン社製）
水（記号Ｗ）：水道水
【００３９】
上記各材料を表１に示す配合で用いて実施例及び比較例の可塑性注入材を作製した。
尚、表１には、ベントナイトに対する水の質量比率をＷ／Ｂ、ベントナイトに対するセメントの質量比率をＮＣ／Ｂ、ベントナイトに対するセメントと混和材との合計の質量比率を（Ｓ＋ＮＣ）／Ｂ、高炉スラグに対するセメントの質量比率をＮＣ／Ｓとして示した。
各可塑性注入材の作製方法は以下のとおりである。
材料中のセメント、スラグ、ベントナイトを混合装置（装置名Ｖ型混合機、ダルトン社製）で、１０分間混練して粉体混合物を作製した。
この粉体混合物と水とを練り容器としてのトスロン缶に入れ、混練装置（装置名パワーミキサー  ＰＭ−１０１１、リョービ社製）で混練して各実施例及び比較例の可塑性注入材を作製した。
尚、混合条件としては、温度２０℃、ミキサーの回転速度１０００ｒｐｍで混合した。
尚、各可塑性注入材は、表１に示す各混練時間混練したものについてフロー値及び一軸圧縮強さを測定した。
【００４０】
《フロー値の測定》
各実施例及び比較例の各混練時間混練したもののフロー値を、日本道路公団規格ＪＨＳ  -Ａ−３１３−１９９２「エアモルタル及びエアミルクの試験方法  シリンダー法による注入材のコンステンシー試験」に従って測定した。
結果を表１に示す。
【００４１】
《一軸圧縮強さの測定及び変動係数の算出》
各実施例及び比較例の各混練時間混練した可塑性注入材を取り出し、供試体（直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍ）を作製した。
測定方法は、一軸圧縮試験機（誠研舎社製）で一軸圧縮強さを測定した。
各一軸圧縮強さの値の標準偏差を、各値の平均値で除し、１００を乗じて変動係数（％）を算出した。
結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
0006399405.tif 000002
【００４３】
表１に示すように、各実施例は、３分間混練した時のフロー値が１２０ｍｍ以下と低かった。すなわち、３分以内の混練時間で可塑性が発揮されていたことが明らかである。
また、各実施例の一軸圧縮強さの変動係数（％）は３分間以上混練したものではいずれも１５％未満になっていた。
一方、各比較例はいずれも３分間混練した時のフロー値が高く、すなわち３分間の混練では可塑性が発揮できなかった。また、各比較例では、一軸圧縮強さの変動係数が３分間の混練では２０％を超えているか、または、材料が分離してしまい一軸圧縮強さの測定ができなかった。すなわち、短時間の混練では硬化後の強度のばらつきが抑制できなかった。