(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）湿式粉砕した平均粒子径が２μｍ以下の分級フライアッシュ100部と（２）ポリカルボン酸類又はポリアクリル酸類を含有してなる分散剤0.1〜５部と（３）水100〜300部を含有してなる注入材。
【請求項２】
（１）平均粒子径が２μｍ以下に分級したフライアッシュ１００部と（２）ポリアクリル酸類又はポリカルボン酸類を含有してなる分散剤０．１〜５部と（３）水100〜300部を湿式粉砕してなる注入材。
【請求項３】
（１）湿式粉砕した平均粒子径が２μｍの分級フライアッシュ100部と（２）ポリカルボン酸類又はポリアクリル酸類を含有してなる分散剤0.1〜５部と（３）水100〜300部を含有してなる注入材。
【請求項４】
（１）平均粒子径が２μｍに分級したフライアッシュ１００部と（２）ポリアクリル酸類又はポリカルボン酸類を含有してなる分散剤０．１〜５部と（３）水100〜300部を湿式粉砕してなる注入材。
【請求項５】
分散剤がポリアクリル酸類である請求項１〜４のうちの一項記載の注入材。
【請求項６】
さらに、フライアッシュ100部に対して、アルカリ塩0.5〜５部を含有してなる請求項１〜５のうちの一項記載の注入材。
【請求項７】
湿式粉砕と同時に請求項１〜６のうちの一項記載の注入材を注入する注入施工方法。
【請求項８】
請求項１〜６記載のうちの一項記載の注入材を、50〜500MPaの高圧水を使用した粉砕機により湿式粉砕して製造する注入材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用する注入材及びそれを用いた注入施工方法に関する。
なお、本発明で使用する(部)や(％)は特に規定のない限り質量基準である。
【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、セメントなどの非薬液系注入材（懸濁型注入材）の２つに大きく分けられる。
そして、懸濁型注入材としては、セメントを乾式粉砕した超微粒子セメント注入材や、高炉スラグを乾式粉砕した超微粒子スラグ系注入材等がある。
しかしながら、乾式粉砕した注入材は、最大粒子径を10μｍ以下にすることは困難であり、また、製造コストも湿式粉砕に比べて高くなるという課題があった。
そして、乾式粉砕した注入材は、コンクリートの亀裂に注入する場合、最大粒子径が10μｍでは数十μｍ以下の亀裂には注入することは困難であった。
また、地盤に注入する場合、乾式粉砕した注入材は最大粒子径が大きいため、粒子径75μｍ以下のシルト層や粘土層等への浸透注入は困難であった。
【０００３】
注入材を使用することにより、10μｍ以下の亀裂幅を有するコンクリートへの注入や、粒子径75μｍ以下のシルト層や粘土層等への浸透注入が可能であるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、（１）湿式粉砕した平均粒子径が２μｍ以下の分級フライアッシュ100部と（２）ポリカルボン酸類又はポリアクリル酸類を含有してなる分散剤0.1〜５部と（３）水100〜300部を含有してなる注入材であり、（１）平均粒子径が２μｍ以下に分級したフライアッシュ１００部と（２）ポリアクリル酸類又はポリカルボン酸類を含有してなる分散剤０．１〜５部と（３）水100〜300部を湿式粉砕してなる注入材であり、（１）湿式粉砕した平均粒子径が２μｍの分級フライアッシュ100部と（２）ポリカルボン酸類又はポリアクリル酸類を含有してなる分散剤0.1〜５部と（３）水100〜300部を含有してなる注入材であり、（１）平均粒子径が２μｍに分級したフライアッシュ１００部と（２）ポリアクリル酸類又はポリカルボン酸類を含有してなる分散剤０．１〜５部と（３）水100〜300部を湿式粉砕してなる注入材であり、分散剤がポリアクリル酸類である該注入材であり、さらに、フライアッシュ100部に対して、アルカリ塩0.5〜５部を含有してなる該注入材であり、さらに、水を含有してなる該注入材であり、湿式粉砕と同時に該注入材を注入する注入施工方法であり、該注入材を、50〜500MPaの高圧水を使用した粉砕機により湿式粉砕して製造する注入材の製造方法法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明で使用するフライアッシュは、石炭火力発電所の微粉炭燃焼ボイラの燃焼排ガスから電気集塵機で捕集される粒子のことで、JIS A 6201で規定されるものをいい、通常、化学組成は、SiO245〜70％、Al2O310〜35％、その他、Fe2O3、CaO、及びMgOなどを含有している。
フライアッシュの粒度は粉砕効率の面から、小さければ小さいほどよく、前記JISの分類によるフライアッシュＩ種を使用することが好ましく、平均粒子径を10μｍ以下に分級したフライアッシュを使用することがより好ましく、平均粒子径を5μｍ以下に分級したフライアッシュを使用することが最も好ましい。フライアッシュの粒度が大きいと、湿式粉砕しても粗い粒子が残存する場合がある。
【０００７】
本発明の注入材（以下、本注入材という）は、注入性を向上させるために、湿式粉砕する必要がある。
湿式粉砕する装置としては、攪拌ミル、ボールミル、及び高圧水を使用した粉砕機等が好ましく、粉砕速度の面から高圧水を使用した粉砕機がより好ましい。
攪拌ミルとは、容器内にボールなどのメディアを入れ、このメディアに、挿入した攪拌機構によって力を伝達して粉砕を行う粉砕機であって、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、環状ミル、及び塔式ミルなどに分類される。
攪拌ミルの中で、攪拌槽型ミルとしては、アトライター（三井鉱山(株)製）やサンドグラインダー（アイメックス(株)製）などがあり、流通管型ミルとしては、ダイノーミル（ウイリー・アー・バッコーフェンＡＧ製）、スーパーアペックスミル（コトブキ技研工業(株)製）、及びウルトラビスコミル（アイメックス(株)製）などがあり、環状ミルとしては、ダイヤモンドファインミル（三菱重工業(株)製）やパールミル（ドライスヴェルケＧｍｂＨ製）などがある。
ボールミルとは、通常、円筒状容器のミル内にメディアを入れ、ミルを運動させることによって粉砕を行う粉砕機であって、転動ミル、振動ボールミル、及び遊星ミルなどがある。
このようなボールミルとしては、アクアマイザー（ホソカワミクロン(株)製）やハイジー（(株)栗本鐵工所製）などがある。
高圧水を使用した粉砕機とは、懸濁液に50〜500MPaの高圧を加え、この懸濁液を２流路に分岐させ、再度合流する部分で対向衝突させて粉砕するものである。このような粉砕機としては、アルティマイザーシステム（(株)スギノマシン製）がある。
【０００８】
攪拌ミル又はボールミルを利用して本注入材を湿式粉砕する場合、使用するメディアは特に限定されるものではないが、その平均粒子径は、0.001〜1.0mmが好ましく、0.01〜0.5mmがより好ましい。0.001mm未満では本注入材とメディアの分離が困難な場合があり、1.0mmを超えると粉砕効率が劣る場合がある。
また、メディアの容器内の充填量は特に限定されるものではないが、容器の容積の50〜95容積％が好ましく、70〜90容積％がより好ましい。この範囲外では粉砕効率が低下する場合がある。
【０００９】
本注入材には、注入性向上のために、分散剤を併用することが好ましい。
使用する分散剤としては、リグニンスルホン酸類、オキシカルボン酸類、ナフタレンスルホン酸類、メラミンスルホン酸類、ポリカルボン酸類、及びポリアクリル酸類等が好ましく、これらのうち注入性や強度発現性の面から、ポリカルボン酸類又はポリアクリル酸類がより好ましく、ポリアクリル酸類が最も好ましい。
分散剤の使用量は、フライアッシュ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。
【００１０】
本注入材に、強度発現性向上のためにアルカリ塩を併用することが好ましい。
本発明のアルカリ塩とは、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムなどの炭酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化カルシウムなどの水酸化物、塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの塩化物、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸カルシウムなどのアルミン酸塩、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、及びケイ酸カリウムなどのケイ酸塩、並びに、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸カリウムなどの硫酸塩等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上を併用することが可能である。これらの中では、本注入材の初期強度発現性が高いことから炭酸塩又はアルミン酸塩の使用が好ましく、炭酸塩の使用が最も好ましい。
アルカリ塩の使用量は、フライアッシュ100部に対して、0.1〜20部が好ましく、１〜５部がより好ましい。0.1部未満では本注入材の初期強度が小さくなる場合があり、また20部を超えると注入性が悪くなる場合がある。
【００１１】
以上のフライアッシュ、分散剤、及びアルカリ塩と、水とを湿式粉砕して本注入材を製造することが可能である。
水とフライアッシュの混合割合は、フライアッシュ100部に対して、水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。
【００１２】
アルカリ塩は、フライアッシュと直ちに水和する恐れがあるため、フライアッシュと分散剤を湿式粉砕してなる懸濁液と、アルカリ塩からなる水溶液あるいは懸濁液とを、別々に用意し、施工時に合流させる、いわゆる、２ショットで注入することがより好ましい。
【００１３】
本注入材を使用する場合、注入材製造工場内で湿式粉砕して施工場所まで運搬して注入することも可能であるが、本注入材の安定性の面から、施工場所に湿式粉砕機を設置し、湿式粉砕すると同時に注入することが好ましい。
【００１４】
さらに、本注入材には、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。
【００１５】
本注入材は、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。
【００１６】
【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。
【００１７】
実験例１
表１に示すフライアッシュ100部と水200部とを混合し、湿式粉砕機（アルティマイザーシステム、吐出圧力100MPa）を用いて、湿式粉砕して本注入材を作製した。
作製した本注入材を用いて、注入性、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。
【００１８】
＜使用材料＞
フライアッシュＡ：分級したフライアッッシュ、平均粒子径２μｍ、市販品
フライアッシュＢ：分級したフライアッッシュ、平均粒子径８μｍ、市販品
フライアッシュＣ：フライアッシュＩ種、平均粒子径15μｍ、市販品
フライアッシュＤ：平均粒子径42μｍ、市販品
【００１９】
＜試験方法＞
注入性    ：JSCE F 522に準じたポリエチレン袋に高さ20cmになるように７号ケイ砂を入れ、その上から静かに入れた本注入材の浸透長さ
硬化時間  ：本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  ：本注入材を4×4×16cmの型枠に採取し、JIS R 5201に準じて測定、測定材齢は１日と28日
【００２０】
【表１】
0005100928.tif 000002
【００２１】
実験例２
フライアッシュＡ100部と、表２に示す分散剤とアルカリ塩、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。
【００２２】
＜使用材料＞
分散剤ａ  ：ポリアクリル酸系、市販品
分散剤ｂ  ：ポリカルボン酸系、市販品
分散剤ｃ  ：ナフタレンスルホン酸系、市販品
アルカリ塩ア：炭酸ナトリウム、市販品
アルカリ塩イ：アルミン酸ナトリウム、市販品
アルカリ塩ウ：水酸化カルシウム、市販品
【００２３】
【表２】
0005100928.tif 000003
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本注入材を使用することにより、注入性に優れる、硬化時間が短い、初期強度が優れる、及び長期強度が優れるなどの効果を奏する。