(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーソンの先行削孔内に充填する充填材料において、
粗骨材の最大寸法４０ｍｍ以上であり、
１立方メートル当り、
セメント１０〜８０ｋｇ重量部、
鉱物系微粉末１５０〜３００ｋｇ重量部、
細骨材７５０〜９５０ｋｇ重量部、
粗骨材７５０〜１０００ｋｇ重量部、
水溶性高分子セルロース系１．０〜３．０ｋｇ重量部からなる充填材料に、
水を混合して製造したフレッシュコンクリートのスランプフロー値が２８〜５０ｃｍの範囲である、
ケーソンの先行削孔内に充填する充填材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーソン築造の先行削坑に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケーソン削坑用充填材料として、無機系微粉末モルタルが使用されている。しかし、図２のように、ケーソンａの沈設位置の埋立地盤に捨石（５〜１００ｋｇ／個程度）やクラッシャランＣ−４０のような基礎捨石があると、その基礎捨石の隙間が大きいため、従来の充填材料を先行壁となる先行削坑ｂに充填すると、充填材料が捨石の間に浸透して、流失してしまう問題がある。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、上記のような目的を達成するためになされたもので、ケーソンの埋立地盤が基礎捨石の場合に、充填材料が散逸浸透しないで先行壁を構築できるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明のケーソンの先行削孔内に充填する充填材料は、粗骨材の最大寸法４０ｍｍ以上であり、１立方メートル当り、セメント１０〜８０ｋｇ重量部、鉱物系微粉末１５０〜３００ｋｇ重量部、細骨材７５０〜９５０ｋｇ重量部、粗骨材７５０〜１０００ｋｇ重量部、水溶性高分子セルロース系１．０〜３．０ｋｇ重量部からなる充填材料に、水を混合して製造したフレッシュコンクリートのスランプフロー値が２８〜５０ｃｍの範囲である、ケーソンの先行削孔内に充填する充填材料を特徴としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【０００６】
＜イ＞充填材料
本発明の充填材料は、次のような配合割合のものを使用する。
【０００７】
粗骨材の最大寸法４０ｍｍ以上で１立方メートル当たり、
セメント１０〜８０ｋｇ重量部、
鉱物系微粉末１５０〜３００ｋｇ重量部、
細骨材７５０〜９５０ｋｇ重量部、
粗骨材７５０〜１０００ｋｇ重量部、
水溶性高分子セルロース系１．０〜３．０ｋｇ重量部、
に水を混合して製造したフレッシュコンクリートのスランプフロー値が２８〜５０ｃｍの範囲である。
【０００８】
＜ロ＞水溶性高分子
水溶性高分子は、天然高分子、半合成品、合成品に分類されるが、本発明の材料に使用するものは、水溶性高分子セルロース系が適しており、特に半合成品のセルロース系が好ましい。
【０００９】
セルロース系にはビスコース、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）がある。
【００１０】
これらのセルロース系の水溶性高分子は、いずれも適用できるが、種類によっては、コンクリート中に空気を多く混入すると、強度低下を起こすなどコンクリートの品質に悪影響を及ぼすものがある。このような欠点が表れないように、主剤に微量の補助剤を加えて品質を安定化するためには、メチルセルロース（ＭＣ）が最適である。
【００１１】
水溶性高分子セルロースの使用量は、▲１▼材料分離を防ぐために必要最小限の量で、▲２▼懸濁物質が１５０ｍｇ／Ｌ以下を満足するために試験を行った。その結果は、１．０〜３．０ｋｇ／ｍ3が最適である。これは、セルロースの量を多く使用すると懸濁物質が小さくなるが、しかし、３．０ｋｇ／ｍ3を超えるとスランプフローが小さくなり施工が困難となるためである。
【００１２】
このような水溶性高分子を用いる理由は、水中での充填材料の材料分離を防ぎ、濁度ができるかぎり少なく、懸濁物質が１５０ｍｇ／Ｌ以下を満足するためである。
【００１３】
＜ハ＞鉱物系微粉末
鉱物系微粉末は、鉱物を細かくした微粉末であり、例えば、砕石を細かくした石粉、陶器を製造する場合に使用する粉末などが適している。
【００１４】
鉱物系微粉末の粒径は、７０μ以下が７０％以上混合されているものがよい。これは、微粉末の粒径が大きい場合には、セメントの粒径（３０μ平均）と著しく異なり、セメントの粒子と置換えることが困難となる。そのため、コンクリートの材料、セメント、鉱物系微粉末、細骨材、粗骨材の各々との粒径のバランスがくずれる。これは、いわゆる材料分離の原因となる。
【００１５】
鉱物系微粉末の使用量について、本発明では、セメント量が１０〜８０ｋｇ／ｍ3と普通コンクリートのセメント量３００ｋｇ／ｍ3に比べて極めて少ない。材料の粒径のバランスを良くし、材料分離を防ぎ、施工性を有するスランプフローを得るためには、セメントと鉱物系微粉末を合わせて２００ｋｇ／ｍ3以上必要である。本発明の鉱物系微粉末を除くコンクリート材料と鉱物系微粉末とのバランスから鉱物系微粉末量は、１５０〜３００ｋｇ／ｍ3の範囲でなければならない。これは試験により求めたものである。
【００１６】
一方、鉱物系微粉末の替わりに鉄鋼スラグを用いると、粒径は良好であるが、スラグはセメントと同時に使用すると、強度増加に寄与する。本発明の長期強度が増大しないで低強度コンクリートの条件では鉄鋼スラグが不適である。
【００１７】
このように鉱物系微粉末を用いる理由は、一部前記したように、セメントに代わるもので強度増加しないで、材料分離を防ぐためである。
【００１８】
＜ニ＞セメント
セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどのいずれのセメントでもよく、現在市販されているものが使用できる。
【００１９】
セメント量は、本発明のように対象物件の強度が３．０Ｎ／ｍｍ2以下で長期材齢において、強度増加を起こさないために、１０〜８０ｋｇ／ｍ3が適している。セメント量が１０ｋｇ／ｍ3未満の場合に、水中強度が０．０１Ｎ／ｍｍ2以下となり、コンクリートの透水係数も悪くなる。８０ｋｇ／ｍ3を超えるとコンクリートの長期強度が３．０Ｎ／ｍｍ2以上となる。これは試験により求めたものである。
【００２０】
＜ホ＞細骨材・粗骨材
細骨材は、川砂、海砂、山砂、砕砂いずれでもよい。これらをブレンドして使用することもできる。
【００２１】
粗骨材は、川砂利、砕石いずれでもよい。ただし、粗骨材の最大寸法は下記の浸透試験で明らかになったように、２０ｍｍでは、基礎捨石の隙間からコンクリートが流中するので４０ｍｍ以上が最適である。
【００２２】
＜ヘ＞水
コンクリートが基礎捨石の隙間から流出しないで、コンクリートポンプ圧送が安定してできる単位水量は、水溶性高分子セルロース系の量、セメント量、鉱物系微粉末量により異なる。試験で求めてたスランプフロー２８〜５０ｃｍを得るために要する単位水量は、１９０〜２３０ｋｇ／ｍ3程度が必要である。
【００２３】
＜ト＞混練作業
本発明のコンクリート製造は、通常のミキサーで行うことができる。
【００２４】
＜チ＞施工性
本発明のコンクリート施工は、一般的にコンクリートポンプ又はトレミー管で行われる。コンクリートポンプで施工する場合では、コンクリートが安定圧送できなければならない。水中での材料分離を防ぐための水溶性高分子セルロースを添加したコンクリートは、粘性が普通コンクリートよりも増加し、コンクリートポンプによる圧送性が低下する。本発明においても、スランプフローが２８ｃｍより小さくなるとコンクリートポンプの圧力が増大し、コンクリートポンプ圧送が困難となる。さらに、スランプフローが５０ｃｍを超えると、モルタル分が流動し、基礎捨石の隙間を流出する。この結果、壁が築造できなくなる。これらのスランプフロー２８〜５０ｃｍの範囲は、試験により確認したものである。
【００２５】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２６】
＜イ＞粗骨材の最大寸法
ケーソン沈設埋立地盤が、基礎捨石Ｓ−８０（石１個当たり５〜１００ｋｇ）やクラッシャランＣ−４０がある場合には、モルタル（粗骨材の最大寸法５ｍｍ）や粗骨材の最大寸法２０ｍｍのコンクリートでは、基礎捨石の隙間から充填材料が流出して先行壁が築造できなくなると推定され、以下の品質が要求される。
▲１▼水中での材料分離がなく均一な性質が得られること。懸濁物質量が１５０ｍｇ／Ｌ以下であること。
▲２▼捨石の隙間から流失する量ができるだけ少ないこと。基礎捨石が１個当たり５〜１００ｋｇの場合、空隙率は３５〜４５％であるので、この隙間を充填材料が流失しないこと。
▲３▼築造した壁の透水係数は、１．０×１０-7ｃｍ／ｓｅｃのオーダーが、確保されなければならない。
▲４▼水中での充填材料の圧縮強度は、掘削機械で容易に壊せることができる低強度で、３．０Ｎ／ｍｍ2以下であることが望ましい。
▲５▼コンクリートポンプ又はトレミー管で容易に施工できる流動性が確保されなければならない。スランプフローは、２８〜５０ｃｍが望ましい。
【００２７】
＜ロ＞浸透実験
コンクリートの浸透実験は、図１に示す装置を用いて行った。装置は、水槽１（底面２０００ｍｍ×２０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ）に捨石２を配置し、その上に底の無い枠３（φ１０００、高さ１０００ｍｍ）を載せる。捨石２は、５〜１００ｋｇ／個の程度とし、立方体に換算すると、１２〜３３ｃｍ3程度である。
【００２８】
最大寸法２０ｍｍの骨材と最大寸法４０ｍｍの骨材の２種類の低強度コンクリート４を使用し、装置の枠３内に注入し、低強度コンクリート４が、枠３の底部から捨石２へ流失する浸透状況を調べた。
【００２９】
低強度コンクリートの最大寸法２０ｍｍと最大寸法４０ｍｍの配合割合は、表１に示し、その特性を表２に示す。セメント（Ｃ）は、早強ポルトランドセメントを使用し、鉱物系微粉末（ＬＳ）は、石灰石微粉末７０μ以下の７０％を使用し、水溶性高分子セルロース系（ＭＣ）は、メチルセルロースを使用した。骨材（Ｓ、Ｇ１、Ｇ２）は、最大寸法２０ｍｍの場合、表３に示し、最大寸法４０ｍｍの場合、表４に示す。
【００３０】
【表１】
0004319720.tif 000002
【００３１】
【表２】
0004319720.tif 000003
【００３２】
【表３】
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【００３３】
【表４】
0004319720.tif 000005
【００３４】
最大寸法２０ｍｍの低強度コンクリートの場合、浸透状況は、捨石の空隙率が３９％であり、低強度コンクリートが捨石層７０ｃｍを貫通し、水槽底部でコンクリート材料が分離した。
【００３５】
最大寸法４０ｍｍの低強度コンクリートの場合、浸透状況は、捨石の空隙率が４１．６％であり、低強度コンクリートが捨石層３０〜４０ｃｍで止まり、捨石層内のコンクリートの材料分離は少なかった。
【００３６】
最大寸法４０ｍｍの低強度コンクリートの圧縮強度は、表５に示すように、材齢７日では、気中作製で０．２３Ｎ／ｍｍ2、水中作製で０．１４Ｎ／ｍｍ2であり、材齢２８日では、気中作製で０．３５Ｎ／ｍｍ2、水中作製で０．２３Ｎ／ｍｍ2であり、所望の強度であった。懸濁物質量は、７７ｍｇ／Ｌであった。
【００３７】
【表５】
0004319720.tif 000006
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞ケーソンの沈設において、ケーソン沈設の地盤状況が基礎捨石の場合で、その粒径が５〜１００ｋｇ／個やクラッシャランＣ−４０など隙間の大きい基礎でも、本発明の充填材料は、隙間を流失することがなく、壁を築造することができる。
＜ロ＞本発明の充填材料は、長期強度の増大がなく、強度も３．０Ｎ／ｍｍ2以下であるので、再び壊すときも容易にできる。
＜ハ＞本発明の充填材料は、通常のミキサで製造でき、かつ市場のコンクリートボンプで安定圧送できる。
＜ニ＞本発明の充填材料は、市場で容易に購入でき、かつ極めて安価な材料であるので経済的な充填材料が得られる。
＜ホ＞本発明の充填材料は、低強度であるが、水中での材料分離が起きないので、透水係数が１．０×１０-7／ｓｅｃのオーダーを満足する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の浸透実験装置の説明図
【図２】  捨石５〜１００ｋｇ／個やクラッシャランＣ−４０が埋設された地盤におけるケーソンの先行削孔の説明図
【図１】
0004319720.tif 000007
【図２】
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