(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグ１００部、硫酸カルシウム１〜５部、ポリアクリル酸塩０．１〜５部、及びクエン酸又はその塩０．２〜０．５部、水１００〜３００部を含有してなる、ｐＨ８〜９．５の低アルカリであるスラグ系注入材スラリー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用するスラグ系注入材に関する。
なお、本発明で使用する「部」及び「％」は特に規定のない限り質量基準とする。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
現在、注入材は、水ガラス系、特殊シリカ系、及び高分子系の薬液系注入材と、セメント系などの非薬液系注入材（懸濁型注入材）の二つに大きく分けることが可能である。そして、懸濁型注入材としては、セメント及び／又はカルシウムアルミネートに混和剤を添加したセメント系注入材（たとえば特開2001-233645号公報，特開平11-246252号公報）の他に、高炉スラグを用いたスラグ系注入材等がある。
【０００３】
上記注入材のうち、薬液系注入材は強度や耐久性に問題があり、水ガラス系注入材は強アルカリ性であるという課題があった。
【０００４】
セメントに混和剤を添加してなるセメント系注入材は、混練物がｐＨが１２以上の強アルカリ性になるという課題があった。また、セメント系注入材はコンクリートの亀裂に注入する場合、粒子径が大きいため100μｍ以下の微小な亀裂に注入することは困難であり、そして、地盤に注入する場合、粒子径100μｍ以下のシルト層への浸透注入は困難であるという課題もあった。
【０００５】
また、カルシウムアルミネート類を含む注入材（たとえば特開平09-208952号公報、特開2001-164248号公報、特開2001-164249号公報）、石灰及び／又は消石灰を含む注入材（特開平11-293245号公報)も提案されているが、いずれもセメント系注入材と同様に、微小な亀裂に注入することは困難であり、しかも強アルカリ性になるという課題があった。
【０００６】
また、従来のスラグ系注入材は粒子径は小さいが、硬化させるために水ガラス等のアルカリ性の薬液を混合するために取扱いには保護具が必要で作業性が悪く、また、アルカリ分による環境汚染が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明者は、特定のスラグ系注入材を使用することにより、前記課題を解消することができ、100μｍ以下の微小な亀裂幅を有するコンクリート硬化物への注入や、粒子径100μｍ以下のシルト層への浸透注入が可能であり、また、弱アルカリ性で高い強度発現性が得られるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、スラグ１００部、硫酸カルシウム１〜５部、ポリアクリル酸塩０．１〜５部、及びクエン酸又はその塩０．２〜０．５部、水１００〜３００部を含有してなる、ｐＨ８〜９．５の低アルカリであるスラグ系注入材スラリーである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のスラグ系注入材（以下、本スラグ系注入材という）は、スラグと硫酸塩を含有してなるものであり、さらに、注入性を向上させるために、分散剤や遅延剤を含有するものである。
【００１０】
本発明で使用するスラグとは、高炉から副生する高炉スラグ、転炉や電炉等の製鋼炉から副生する製鋼スラグ、汚泥等を焼成あるいは溶融して得られる特殊スラグ、及び高炉スラグを圧力水で急冷粉砕して得られる水砕スラグなどが挙げられるが、強度発現性の面から、高炉スラグが好ましく、非晶質の高炉スラグがより好ましい。
【００１１】
スラグの平均粒子径は、10μｍ以下が好ましく、5μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下が最も好ましい。10μｍを超えると100μｍ以下の微小な亀裂幅を有するコンクリート硬化物への注入や、粒子径100μｍ以下のシルト層への浸透注入が困難となる。
【００１２】
本発明で使用する硫酸塩は、初期強度発現性を向上させるために併用するものであり、具体的には、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、及び硫酸バリウム等のアルカリ土類金属硫酸塩、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸カリウムなどのアルカリ金属硫酸塩、並びに、硫酸アルミニウム、みょうばん（硫酸カリウムアルミニウム等）及び硫酸鉄等の金属塩が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中では、本スラグ系注入材の初期強度発現性が高いことからアルカリ土類金属硫酸塩が好ましく、硫酸カルシウムが最も好ましい。
【００１３】
硫酸塩の使用量は、スラグ100部に対して、0.5〜7部が好ましく、1〜5部がより好ましい。0.5部未満では本スラグ系注入材の初期強度発現性が小さくなる場合があり、7部を超えるとスラグ系注入材が増粘し、注入性が悪くなる場合がある。
【００１４】
本発明では、注入性を向上するために、分散剤を併用することが好ましい。
分散剤としては、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸塩、リグニンスルホン酸塩、オキシカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、及びポリアクリル酸塩等が好ましく、これらのうち、注入性や強度発現性の面から、ポリカルボン酸塩又はポリアクリル酸塩がより好ましく、ポリアクリル酸塩が最も好ましい。
【００１５】
分散剤の使用量は、スラグ100部に対して、固形分換算で0.01〜10部が好ましく、0.1〜５部がより好ましい。0.01部未満では注入性が低下する場合があり、10部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１６】
本スラグ系注入材には、硬化時間を調整するために、遅延剤を併用することが好ましい。遅延剤としては、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、及びグルコン酸等の有機酸類あるいは有機酸類のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、並びにリン酸及びホウ酸とそのアルカリ金属塩、又はアルカリ土類金属塩が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中では、遅延効果の大きさと強度発現性の面から有機酸、特にクエン酸、酒石酸、又はグルコン酸、並びにこれらカルボン酸の塩が好ましく、クエン酸や酒石酸又はその塩がより好ましく、クエン酸又はその塩が最も好ましい。
【００１７】
遅延剤の使用量はスラグ100部に対して、0.1〜１部が好ましく、0.2〜0.5部がより好ましい。0.1部未満では遅延効果が小さく、硬化時間が調整できない場合がある。また、１部を超えると遅延効果が大きくなりすぎて初期強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１８】
本発明においてスラグ、硫酸塩、及び水を混合して製造する。さらに、必要に応じて分散剤及び／又は遅延剤を添加してもよい。また、本発明の目的の範囲であれば、公知の混和剤を添加してもよい。
【００１９】
水の使用量はスラグ100部に対して、30〜1,000部が好ましく、100〜300部がより好ましい。30部未満では注入性が低下する場合があり、1,000部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２０】
なお、分散剤及び遅延剤は、スラグや硫酸塩の懸濁液に混合することも可能である。また、本発明では、発明の目的の範囲内であれば、セメント、生石灰、消石灰、及びカルシウムアルミネート類を除く、公知公用の混和材及び添加剤を混合することも可能である。
【００２１】
本スラグ系注入材を使用する場合、製造工場内でスラグ系注入材を製造して施工場所まで貨車もしくはアジテーター等で運搬して注入する方法も考えられるが、スラグ系注入材の安定性の面から施工現場に混合機を設置し、上述の通り２ショットでスラグ系注入材スラリーとして注入することが好ましい。
【００２２】
本発明のスラグ系注入材を混合する方法としては、スラグ又はスラグと分散剤からなる懸濁液と、硫酸塩又は硫酸塩と遅延剤からなる水溶液あるいは懸濁液とを別々に調製し、施工時に合流させてスラグ系注入材スラリーとする、いわゆる２ショットで注入することが好ましい。
【００２３】
また、本スラグ系注入材を混合するのに適した混合装置として、強制練りミキサー、オムニミキサー等が挙げられるが、スラグ系注入材の粘度、製造量、及び施工現場の様態に合わせた装置であれば特に制約されない。
【００２４】
さらに、本スラグ系注入材には、ベントナイト、アロフェン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、及びポリビニルアルコールなどの材料分離抵抗材、ゼラチン、カゼイン、及び金属アルミニウムなどの気泡剤、並びに、パラフィンやシリコーンなどの消泡剤等を併用することも可能である。
【００２５】
本スラグ系注入材及びスラグ系注入材スラリーは、単管ロッド工法、単管ストレーナ工法、二重管単相工法、二重管複相工法、及び二重管ダブルパッカー工法等の現在使用されている注入工法に使用することが可能である。
【００２６】
また、本発明のスラグ系注入材スラリーはｐＨ８〜９．５程度の低アルカリなので、施工時には保護眼鏡及び手袋等の保護具の着用が必要であるが、安全性が高い。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実験例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
実験例１
スラグ100部、表１に示す硫酸塩、及び水200部を混合し、本スラグ系注入材を作製し、その粘度、注入性、ｐＨ、硬化時間、及び圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００２９】
＜使用材料＞
スラグ  ：高炉水砕スラグ、平均粒子径２μｍ粉砕品
硫酸塩ア：硫酸カルシウム無水和物（和光純薬、１級）
硫酸塩イ：硫酸カリウム（和光純薬、１級）
硫酸塩ウ：硫酸バリウム（和光純薬、１級）
硫酸塩エ：硫酸マグネシウム無水物（和光純薬、１級）
硫酸塩オ：硫酸鉄（和光純薬、１級）
【００３０】
＜試験方法＞
粘度      ：本スラグ系注入材をカップに入れ、Ｂ型粘度計により測定
注入性    ：７号ケイ砂を、JSCE F 522に準じたポリエチレン袋に、高さ30cmに入れ、その上から本スラグ系注入材を静かに入れたときの本スラグ系注入材の浸透長さ
ｐＨ      ：本スラグ系注入材をカップに入れ、ｐＨ計により測定。
硬化時間  ：本スラグ系注入材をカップに入れ、傾倒しても流れなくなるまでの時間
圧縮強度  ：本スラグ系注入材を４×４×16cmの型枠に採取して成形体を作製し、JIS R 5201に準じて材齢１日と材齢28日に耐圧機で５点づつ測定し、平均値をとった。
【００３１】
【表１】
0004107825.tif 000002
【００３２】
実験例２
スラグ100部、硫酸塩ア３部、表２に示す分散剤、及び水200部を混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３３】
＜使用材料＞
分散剤ａ  ：ポリアクリル酸塩、市販品
分散剤ｂ  ：ポリカルボン酸塩、市販品
分散剤ｃ  ：ナフタレンスルホン酸塩、市販品
【００３４】
【表２】
0004107825.tif 000003
【００３５】
実験例２
スラグ100部、硫酸塩ア３部、表３に示す分散剤と遅延剤、及び水200部を混合したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３６】
＜使用材料＞
遅延剤Ａ  ：クエン酸、市販品
遅延剤Ｂ  ：酒石酸、市販品
遅延剤Ｃ  ：グルコン酸ナトリウム、市販品
【００３７】
【表３】
0004107825.tif 000004
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、スラグと硫酸塩を併用することにより、さらに、必要に応じて分散剤や遅延剤を併用することにより、注入性に優れ、かつ、弱アルカリ性でありながら強度発現性が優れ、作業性が良い等の効果を奏する。