(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシメチルセルロース又はその塩と、ジグリコール酸又はその塩と、水とで構成されている掘削用組成物。
【請求項２】
カルボキシメチルセルロースナトリウムとジグリコール酸ナトリウムと水とで構成されている請求項１記載の掘削用組成物。
【請求項３】
カルボキシメチルセルロース又はその塩（Ａ）と、ジグリコール酸又はその塩（Ｂ）との割合が、Ａ／Ｂ＝９９／１〜６０／４０（重量比）である請求項１記載の掘削用組成物。
【請求項４】
カルボキシメチルセルロース又はその塩のエーテル化度が１．３〜３．０モル／Ｃ６である請求項１記載の掘削用組成物。
【請求項５】
さらに粘土を含む請求項１記載の掘削用組成物。
【請求項６】
水１００重量部に対して、ジグリコール酸が０．００５〜０．１重量部となる量である請求項１記載の掘削用組成物。
【請求項７】
請求項１記載の組成物を用いて掘削する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土木・建築分野における基礎工事における掘削において使用される組成物及び該組成物を用いた掘削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木・建築工事における基礎工事や地下工事においては、地下連続工法や泥水加圧シールド工法が広く用いられており、いずれの工法においても、掘削用組成物（安定液）を用いている。掘削用組成物（安定液）は、不透水性の泥壁を形成し、抗壁の崩壊を防止する為に使用され、一般に、ベントナイトなどの粘土と、カルボキシメチルセルロースナトリウムなどの水溶性高分子と、複合リン酸塩やフミン酸塩などの分散剤とを水に懸濁させた懸濁液が用いられている。また、中でも高粘度の安定液を用い、安定液を循環させることにより、掘削機の先端で発生する掘り屑を沈降させずに抗外へ搬出することも行われている。
【０００３】
しかし、近年、安定液を使用する地下連続壁工法は大型化してきており、通常の掘削幅０．４〜０．５ｍ、深度３０〜４０ｍから、掘削幅１．０〜１．２ｍ、深度１００ｍに達するものも現れてきている。このような大型深度掘削においては安定液中に浮遊している掘削土粒子（以下、スライムと称する）の沈降距離が長くなる為安定液中のスライム量が多くなり、抗底に堆積されるスライム量を増大させる。そして、抗底にスライムが堆積している状態で鉄筋篭を建込み、次いでコンクリートを打設すると、スライムはコンクリートによって置換されず、壁体先端に残留し、地下壁の支持力を低下させたり壁体の沈下を招く原因となる。またスライムがコンクリート中に混入すると、コンクリートの強度を低下させるなどの問題が生じる。そのため、スライムが安定液から容易に分離するような安定液が要望されている。そこで、スライムが容易に除去可能な低粘度の安定液が望まれている。
【０００４】
一方、大深度掘削では泥水圧が高くなり、地盤中の間隙や透水層に安定液が流出するため、いわゆる逸泥が生じやすくなる。そのため、大深度掘削では、上記低粘度であることに加えて、濾過水量が少なく強靱な泥壁が構築可能な安定液が要求される。
特公平３−５２５１４号公報には、安定液にエーテル化度が１．３モル／Ｃ6 以上のカルボキシメチルセルロースナトリウム９３〜７０重量％とグリコール酸ナトリウム７〜３０重量％とから成る組成物が開示されており、低粘度（ファンネル粘度約２５〜３０秒）かつ低濾過水量（約８〜１０ｍｌ）の安定液が記載されている。
【０００５】
しかし、一般に、低粘度と低濾過水量の両立は困難であり、通常、高粘度の組成物は濾過水量が小さく、低粘度の組成物は濾過水量が増大するという相反する関係にある。上記文献に開示の組成物においてもこの傾向が認められ、粘度（ファンネル粘土）を約１０秒低下させるだけで、濾過水量が倍増する。そのため、濾過水量を低いレベルに維持しつつ、粘度を低下することが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、低濾過性と低粘度とが両立可能な土木・建築用組成物及びそれを用いた工法を提供することにある。
本発明の他の目的は、大深度掘削で要求される強靱な泥壁構築とスライム分離が容易な土木・建築用組成物や掘削用組成物およびそれを用いた工法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため、鋭意検討した結果、カルボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣと略記する）とジグリコール酸ナトリウムと水とで構成された組成物を用いると、簡便に、低粘度と低濾過水量を両立できることを見いだし、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明の掘削用組成物は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩と、ジグリコール酸又はその塩と、水とで構成されている。ＣＭＣ又はその塩としてカルボキシメチルセルロースナトリウムが使用でき、ジグリコール酸又はその塩としてジグリコール酸ナトリウムが使用できる。ＣＭＣ又はその塩（Ａ）と、ジグリコール酸又はその塩（Ｂ）の割合は、Ａ／Ｂ＝９９／１〜６０／４０（重量比）であってもよく、ＣＭＣ又はその塩のエーテル化度は１．３〜３．０モル／Ｃ６であってもよい。また、この組成物はさらに粘土を含んでいてもよい。該掘削用組成物は、通常、水分散液である。前記組成物は、水１００重量部に対して、ジグリコール酸又はその塩が０．００５〜０．１重量部程度となる量であってもよい。
また、本発明の掘削方法では、ＣＭＣ又はその塩とジグリコール酸又はその塩と水とで構成される前記掘削用組成物を用いて掘削する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の土木・建築工事用組成物は、カルボキシメチルセルロース又はその塩と、ジグリコール酸又はその塩とで構成されている。
【００１０】
［カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩］
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）は、遊離のＣＭＣ又は種々の塩として用いてもよい。例えば、塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩；アルミニウム塩、第４級アンモニウム塩を挙げることができ、通常、ナトリウム塩が用いられる。
【００１１】
ＣＭＣ又はその塩のエーテル化度は、例えば、１．３〜３．０モル／Ｃ6 、好ましくは１．３〜２．４モル／Ｃ6 程度、さらに好ましくは１．３〜２．３モル／Ｃ6 程度（例えば１．３〜２．０モル／Ｃ6 程度）である。エーテル化度の高いＣＭＣ又はその塩と、ジグリコール酸又はその塩とを組み合わせると、低粘度と低濾過水量とを有利に達成できる。
ＣＭＣの分子量は特に制限されないが、Ｂ型粘度計を用い６０回転・２５℃で測定したときのＣＭＣの１重量％水溶液の粘度は、１０〜７００ｃｐｓ、好ましくは５０〜５００ｃｐｓ、最も好ましくは１００〜４００ｃｐｓである。
【００１２】
［ジグリコール酸又はその塩］
ジグリコール酸は、遊離のジグリコール酸又は種々の塩として用いてもよい。例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩；第４級アンモニウム塩を挙げることができ、通常はナトリウム塩を使用する。なお、ジグリコール酸又はその塩の由来は特に制限されない。
【００１３】
［ＣＭＣとジグリコール酸との割合］
本発明において、ＣＭＣ又はその塩とジグリコール酸又はその塩との割合は、低粘度と低濾過水量とを両立できる範囲で選択でき、ＣＭＣ又はその塩（Ａ）と、ジグリコール酸又はその塩（Ｂ）との割合は、Ａ／Ｂ＝９９／１〜６０／４０（重量比）程度、好ましくは９８／２〜６５／３５（重量比）程度、さらに好ましくは９７／３〜７０／３０（重量比）程度、最も好ましくは９５／５〜７０／３０（重量比）程度である。
ＣＭＣのナトリウム塩にグリコール酸ナトリウムを添加する従来の方法では、グリコール酸の添加量に応じて濾過水量が大きく増大する。これに対して、ＣＭＣ又はその塩とジグリコール酸又はその塩を組み合わせると、ＣＭＣ又はその塩とジグリコール酸又はその塩との割合が変化しても濾過水量は余り変化せず、常に低い濾過水量を維持し、また粘度もグリコール酸を用いた場合よりも低粘度を示す。
なお、本発明の土木・建築用組成物は、ＣＭＣ又はその塩と、ジグリコール酸又はその塩とで構成されていればよく、必要によりグリコール酸ナトリウムを含んでいてもよい。グリコール酸ナトリウムの存在の有無に拘わらず、十分に低粘度で低濾過水量の安定液を取得することが可能となる。
【００１４】
ジグリコ−ル酸は、例えば、イオンクロマトグラフィ−（例えば、分析装置に横河（株）製，ＩＣ７０００、カラム：YOKOGAWA  CHA-E11、溶離液：1.0mM Ｈ2 ＳＯ4 水溶液、カラム温度：４０℃、検出器：導電率検出器）により定量できる。また、グリコ−ル酸は、例えば、ＦＣＣ（Food Chemicals Codex）法による比色分析（５４０ｎm）により定量できる。
【００１５】
［掘削用組成物］
本発明の土木・建築工事用組成物を、水と共に水分散液とすることで、掘削に使用可能な掘削用組成物（安定液）とすることができる。該掘削用組成物は、さらに粘土を含んでいることが多い。また、必要に応じて、ヘキサメタリン酸塩等の複合リン酸塩やフミン酸ソーダ等のフミン酸塩などの分散剤を併用してもよい。
［粘土］
粘土は、例えば、カオリン、ベントナイト、木節粘土、ガイロメ粘土等を挙げることができ、単独で用いてもまた二種以上組み合わせて用いてもよい。通常は、ベントナイトを主成分とする粘土が使用される。
【００１６】
［安定液中のＣＭＣ、ジグリコール酸、水、（粘土）の割合］
安定液中の水（又は泥水）１００重量部に対してジグリコール酸又はその塩は、例えば０．００５〜０．１重量部、好ましくは０．０１〜０．０７重量部、さらに好ましくは０．０２〜０．０６重量部使用することができる。ＣＭＣ又はその塩の量は上記ジグリコール酸の量に対応して、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との割合から選択できる。また、安定液に粘土を加える場合、その量は水１００重量部に対して、粘土０．１〜１００重量部程度、好ましくは、１〜５０重量部程度、さらに好ましくは１０〜４０重量部程度用いることができる。
【００１７】
また、ＣＭＣ又はその塩と、ジグリコール酸又はその塩と、粘土とからなる組成物において、各成分の割合は、粘土１００重量部に対して、ジグリコール酸又はその塩は、例えば０．０１〜１０重量部程度、好ましくは０．０３〜３重量部程度、さらに好ましくは０．０５〜０．５重量部程度である。ＣＭＣ又はその塩の量は上記ジグリコール酸の量に対応して、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分との割合から選択できる。
【００１８】
［掘削方法］
本発明の掘削方法では、前記土木・建築工事用組成物又は掘削用組成物を用いる。この方法は、慣用の地下連続工法や泥水加圧シールド工法等により行うことができる。このような掘削方法では、低濾過水量を維持しつつ強靱な泥壁を構築でき、低粘化によりスライムも容易に除去できる。本発明の掘削方法は通常の掘削にも利用できるが、特に大型深度掘削に有効であり、例えば、掘削幅０．５〜１．５ｍ程度、深度５０ｍ〜１００ｍ程度の大型深度掘削に用いることができる。
このようにして得られた土木・建築工事用組成物、掘削用組成物およびこれらを用いた工法は、土木・建築分野における基礎工事における掘削において有用である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の土木・建築工事用組成物、掘削用組成物及びこれらを用いた工法によれば、低濾過性と低粘度とが両立可能である。また、大深度掘削で要求される強靭な泥壁構築とスライム分離が容易である。
【００２０】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、実施例中、「部」は重量部を示す。また、実施例中においては以下の材料を用いた。
【００２１】
ベントナイト：立花マテリアル株式会社製品、ＴＢ−３００
粉末粘土：笠岡粉末（商品名）
カルボキシメチルセルロースナトリウム：Ｂ形粘度計（６０回転、２５℃）での１重量％水溶液の粘土約３００ｃｐｓ、エーテル化度＝１．４モル／Ｃ6 
実施例１〜５
清水１００部にベントナイト３部とカルボキシメチルセルロースナトリウムとジグリコール酸ナトリウムを添加し、５０００ｒｐｍの高速攪拌機で１０分間攪拌した後、一晩静置した。この混合液を、５０００ｒｐｍの高速攪拌機で攪拌し、粉末粘土２０重量部（安定液１００容量部に対して）添加して、１０分攪拌し、一晩静置し、翌日再び高速攪拌（５０００ｒｐｍ、１０分）することで安定液を調製した。
【００２２】
得られた安定液の粘度と濾過水量を以下の方法で測定した。粘度は、ＡＰＩ（米国石油協会）規格のファンネル粘度計を用い５００ｍｌ／５００ｍｌのファンネル粘度（秒）を測定した。濾過水量は、同じくＡＰＩ規格の加圧濾過試験器を用い、３ｋｇ／ｃｍ2 で３０分間加圧濾過して濾過された濾液水量（ｍｌ）を測定した。
【００２３】
実施例６〜７
ジグリコール酸ナトリウムにかえて、ジグリコール酸ナトリウムとグリコール酸ナトリウムの両方を添加する以外は実施例１〜５と同様にして安定液を調製した。得られた安定液の評価も実施例１〜５と同様に行った。
【００２４】
比較例１〜２
ジグリコール酸ナトリウムにかえて、グリコール酸ナトリウムを添加する以外は実施例１〜５と同様にして安定液を調製した。得られた安定液の評価も実施例１〜５と同様に行った。
実施例、比較例で得られた安定液の評価結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0004245203.tif 000002
（表中  部：清水１００重量部に対する添加量（重量部）。
％：カルボキシメチルセルロースナトリウム、グリコール酸ナトリ ウム、ジグリコール酸ナトリウムの割合（重量％）。
−：使用していないことを表す。）
表から明らかな様に、実施例１〜５で、カルボキシメチルセルロースナトリウムとジグリコール酸ナトリウムの割合に拘わらず、安定液は低粘度、低濾過水量を維持した。
また、実施例２と実施例６、実施例４と実施例７との比較より、グリコール酸ナトリウム存在下でも安定液は低粘度、低濾過水量を維持した。
【００２６】
さらに、比較例１〜２から明らかな様に、グリコール酸ナトリウムを用いた場合、グリコール酸ナトリウムの割合に応じて、安定液の濾過水量の特性は大きく変動した。