(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタノール濃度が４０〜６０質量％のエタノール水溶液とベントナイトとを混合して、低粘度／高密度のベントナイトスラリーを得ることを特徴とするベントナイトスラリーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工事中における止水を目的とした止水体や、有害物の遮蔽等を目的とした遮蔽体の作製、また、空隙部の止水充填や、トンネル、シールド等の裏込め充填、地盤や岩盤中の亀裂、空隙の充填等の材料として好適に用いられる、ベントナイトスラリーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の止水体や遮蔽体の作製、また、各種の充填等の材料として、セメント、ベントナイト、薬液、アスファルトグラウト等の注入材が一般に用いられている。
近年、このような用途において、セメント系材料を用いることなく、土とベントナイト粉体とを混合し、あるいは土とベントナイト泥水とを混合して、得られた混合物で例えば止水壁を作る工法が一部に実用化されている。
【０００３】
ところで、セメントや水ガラス系薬液以外の材料を用いる場合（例えばベントナイト泥水を使用してこれを原地盤に混合し、施工して止水壁を構築する場合）では、土への材料混合比率を高めるに従って、形成される混合土の強度が低下してしまう。ベントナイトは、その電気化学的な力によって混合土の強度低下が低く抑えられる材料であるものの、自立強度を確保するためには注入率（原地盤への材料添加率）を２０〜３０容量％程度に抑える必要がある。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は３種の土に対する注入率の増加に伴う強度低下を示している。土の自立強度は約２．５ｋＰａ以上であるので、注入率は２０〜３０容量％に抑える必要が確認できる。
また、止水壁としての利用を考えれば透水係数は１×１０-6ｃｍ／ｓ以下とせねばならず、そのためには一般的には７５ｋｇ／ｍ3 以上のベントナイト添加量が必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、泥水掘削等に利用されるベントナイト／水スラリー（ベントナイト泥水）中のベントナイト量は、通常６質量％程度であり、最大でも１３質量％程度である。この泥水を用いて原地盤に７５ｋｇ／ｍ3 のベントナイトを混合するためには、土１ｍ3 に対して３ｍ3 の泥水を添加する必要があるが、この条件では改良土は液状で強度を期待できる状態ではない。一方、止水壁としての強度を確保する目的で前述した２０〜３０容量％という低い注入率で施工する場合には、ベントナイトはせいぜい１５〜２５ｋｇ／ｍ3 しか添加できず、したがって十分な止水性能を確保するのが困難であった。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、原地盤等に混合するベントナイト量を増大させることができ、これにより混合土の自立強度を確保しながら止水性などの要求される性能を高めることのできる、低粘度で高密度のベントナイトスラリーの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のベントナイトスラリーの製造方法では、エタノール濃度が４０〜６０質量％のエタノール水溶液とベントナイトとを混合して低粘度／高密度のベントナイトスラリーを得ることを前記課題の解決手段とした。
【０００７】
このベントナイトスラリーの製造方法によれば、媒質となるエタノール水溶液にベントナイトを混合することにより、得られるベントナイトスラリー中のベントナイト量を３０〜１２０質量％程度（媒質となるエタノール水溶液１００質量部に対して３０〜１２０質量部程度）とすることが可能になり、従来のベントナイト泥水では６〜１０質量％程度であったのに比べ大幅にその濃度（密度）を高めることが可能になる。
【０００８】
エタノール水溶液は無害であり、生物分解性が高いため、他の有機溶媒に比べて環境に与える影響が小さく、したがって前述したように原地盤に混合して用いるベントナイトスラリーの媒質として好適なものである。
【０００９】
ここで、得られるベントナイトスラリーの粘度に及ぼす、エタノール（媒質）／ベントナイト比（液固比）、およびエタノール濃度の影響について、図１に示す。
図１より、エタノールを使用してベントナイトスラリーを製造すると、水を使用した場合に比べて小さな液固比でファンネル粘度を下げることができ、スラリー化できることが分かった。
【００１０】
すなわち、ファンネル粘度が６０秒となる場合について比較すると、水−ベントナイト・スラリーでは液固比（媒質／ベントナイト）が約８、５０質量％エタノール水溶液−ベントナイト・スラリーでは液固比が約２、１００％エタノール−ベントナイト・スラリーでは液固比が１以下でそれぞれスラリー化することが分かった。したがって、エタノール水溶液−ベントナイト・スラリーでは、液固比が低い（小さい）にもかかわらず、打設時、ポンプ圧送に必要な高い流動性を有していることが分かった。
【００１１】
また、図１より、同じ液固比（溶媒／ベントナイト）の場合には、エタノール濃度が高いほどファンネル粘度が小さく、これから、エタノール濃度が高いほどベントナイトの膨潤が抑えられていることが分かった。したがって、エタノールにベントナイトを加えると、ベントナイトが膨潤しないことから材料分離が起こると考えられる。
【００１２】
図２は、エタノール濃度と、ベントナイトを混合して得られたベントナイトスラリーの１日後のブリージング率との関係を示すグラフである。ここで、ベントナイトスラリーについては、ベントナイト１００質量部に対して８０質量部のエタノール原液が混合するように、その液固比（溶媒／ベントナイト）を調整した。したがって、液固比は１００質量％エタノールで０．８、８０質量％エタノール水溶液で１．０、６０質量％エタノール水溶液で１．３３となる。
【００１３】
図２より、１００質量％エタノールを用いた場合にはブリージング率が５％となるが、６０質量％エタノール水溶液を用いた場合にはブリージング率が０％となる。したがって、本発明においては、エタノール水溶液として、特に６０質量％以下のものを用いてベントナイトスラリーを製造すれば、材料分離を起こさずに施工をすることができ、好ましい。
また、このエタノール水溶液としては、得られるベントナイトスラリーの液固比を十分に小さくして原地盤等に混合し得るベントナイト量を十分に確保するため、４０質量％以上のものを用いるのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のベントナイトスラリーの製造方法では、エタノールと水とベントナイトとを混合することにより、ベントナイト量が３０〜１２０質量％程度（媒質となるエタノール水溶液１００質量部に対して３０〜１２０質量部程度）と、高密度でしかも低粘性のベントナイトスラリーを得る。エタノール水溶液としては、濃度が６０質量％以下のエタノール水溶液を用いるのが、材料分離を抑えるうえで好ましく、また、４０質量％以上のものを用いるのが、得られるベントナイトスラリーの液固比を十分に小さくして原地盤等に混合し得るベントナイト量を十分に確保するうえで好ましい。
【００１５】
このようにして得られたベントナイトスラリーは、例えば、原地盤に打設混合されて止水壁の構築に供される。
このとき、打設混合されるベントナイトスラリーではこれに含有されるベントナイト量が３０〜１２０質量％程度に増大させられていることから、このベントナイトスラリーの原地盤への注入率を前述したように２０〜３０容量％と低く抑えても、原地盤に混合可能なベントナイト量を４０〜１２５ｋｇ／ｍ3 とすることができ、従来に比べ大幅に増やすことができる。
【００１６】
したがって、ベントナイトスラリーが混合されて得られた原地盤は、ベントナイトの膨潤によって高い強度と止水性が確保される。また、打設されたベントナイトスラリーのエタノール分が地下水等の水と置き換わることにより、構築された止水壁の強度はせん断強度で３〜１０ｋＰａと、原地盤とほぼ同等となり、高い強度と止水性を有するものとなる。
【００１７】
このように本発明のベントナイトスラリーの製造方法にあっては、ベントナイト量が３０〜１２０質量％程度と、スラリー中のベントナイト量を大幅に増大させて高密度でしかも低粘性のベントナイトスラリーを得ることができることから、これを例えば原地盤に打設混合することにより、せん断強度で３〜１０ｋＰａ程度の強度と充分な止水性を確保することができる。
【００１８】
また、このようにスラリー中のベントナイト量を大幅に増大させることができるので、要求された強度を満足する止水壁の構築を、ベントナイトスラリーの注入量を従来に比べ大幅に減らして行うことができる。
また、このようにベントナイトスラリーの注入量を少なく抑えることができるので、排土量を少なくして輸送等のコストを低減することができる。
【００１９】
なお、本発明によって得られるベントナイトスラリーは、原地盤に打設混合されることによる止水壁の構築だけでなく、工事中における止水を目的とした止水体や、有害物の遮蔽等を目的とした遮蔽体の作製、また、空隙部の止水充填や、トンネル、シールド等の裏込め充填、地盤や岩盤中の亀裂、空隙の充填等の材料としても使用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のベントナイトスラリーの製造方法は、エタノールと水とベントナイトとを混合することにより、スラリー中のベントナイト量を３０〜１２０質量％程度と従来に比べ大幅に増大して高密度でしかも低粘性のベントナイトスラリーを得るようにした方法であるから、例えばこれを原地盤に打設混合することにより、高い強度と止水性を確保した止水壁を構築することができる。
【００２１】
また、このようにスラリー中のベントナイト量を大幅に増大させることができるので、止水壁等の各種構築物や各種充填材として要求される強度を満足するのに、ベントナイトスラリーの注入量を従来に比べ大幅に減らすことができ、これにより施工を容易にして工期短縮等を可能にすることができる。
また、このようにベントナイトスラリーの注入量を少なく抑えることができるので、例えば排土量を少なくして輸送等のコストを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エタノール（媒質）／ベントナイト比（液固比）、およびエタノール濃度と、ファンネル粘度との関係を示すグラフである。
【図２】  エタノール濃度と、ベントナイトを混合して得られたベントナイトスラリーの１日後のブリージング率との関係を示すグラフである。
【図３】  （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は土に対する注入率の増加に伴う強度低下を示すグラフである。
【図１】
0004012674.tif 000002
【図２】
0004012674.tif 000003
【図３】
0004012674.tif 000004