(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大粒径が10μｍ以下のスラグ粉末 100重量部、アルカリ金属炭酸塩 0.1〜10重量部、アルカリ土類金属水酸化物 0.1〜10重量部、ポリカルボン酸塩分散剤0.1〜５重量部、及びＩＩ型無水セッコウ0.5〜10重量部以下を含有してなる注入材 100重量部と水50〜1000部を含有してなり、地盤強化、止水あるいは補修のいずれかに使用してなる注入材スラリー。
【請求項２】
請求項１記載の注入材スラリーを注入してなる注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤強化や止水、あるいは既存のコンクリートに発生した亀裂の補修等に使用される注入材に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、注入材としては水ガラスや微粉末セメントが使用されている。
水ガラスは、ナトリウムやシリカなど、その成分が徐々に溶出するために環境や耐久性に課題があり、微粉末セメントに代わりつつあるのが現状である。
この微粉末セメントは、ポルトランドセメントと水砕スラグの微粉末で構成されており、微粒子化したポルトランドセメントは空気中の水分あるいは炭酸ガスとの反応により、凝集あるいは場合によっては固結してしまい、水と混合しても粒子同志が分散せず、注入性や強度が低下することがある。
そこで、凝集あるいは固結の原因となるポルトランドセメントを含まない、水砕スラグ微粉末と、アルミン酸ナトリウムや珪酸ナトリウムなどのアルカリ刺激剤とを組み合わせた注入材が提案されている（特開平 4−293995公報、特開平 7− 11624号公報）。
しかしながら、この注入材はアルカリ刺激剤が強アルカリ性のために作業者がかぶれたり、肌荒れを起こすなどの課題があった。
【０００３】
本発明は、作業性が良好で、材料の凝集や固結が無く、注入性や耐久性に優れた注入材を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、最大粒径が10μｍ以下のスラグ粉末 100重量部、アルカリ金属炭酸塩 0.1〜10重量部、アルカリ土類金属水酸化物 0.1〜10重量部、ポリカルボン酸塩分散剤0.1〜５重量部、及びＩＩ型無水セッコウ0.5〜10重量部以下を含有してなる注入材 100重量部と水50〜1000部を含有してなり、地盤強化、止水あるいは補修のいずれかに使用してなる注入材スラリーであり、該注入材スラリーを注入してなる注入方法である。
【０００５】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明で使用するスラグ粉末とは、高炉から副生する溶融スラグを急冷しガラス化したものを粉砕又は粉砕・分級したものである。
スラグ粉末の潜在水硬性の度合いを表わす塩基度(CaO＋Al2O3 ＋MgO)／SiO2は、本発明のスラグ粉末（以下本スラグ粉という）では、1.4 以上が好ましく、1.7 以上がより好ましい。
また、本スラグ粉のガラス化率は50％以上が好ましく、90％以上がより好ましい。50％未満では硬化体の強度が極めて小さくなる場合がある。
本発明では、スラグ粉末の最大粒径が10μｍ以下であることが必要である。本スラグ粉の粒径は、細かくかつ粒度分布の広がりが狭いものほど注入性が優れており、６μｍ以下であることがより好ましい。10μを越えると注入性が悪化し、所定の範囲に注入施工ができないことがある。
本スラグ粉の粒径は、市販のレーザー回折式粒度分布計等で測定することができる。
【０００７】
本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩（以下アルカリ塩という）としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸リチウム等が挙げられる。
アルカリ塩の使用量は、本スラグ粉 100重量部に対して、0.1 〜10重量部が好ましく、１〜５重量部がより好ましい。0.1 重量部未満では注入後の硬化体の強度が極めて小さくなる場合があり、10重量部を越えると瞬結して作業性に劣る場合がある。
【０００８】
本発明で使用するアルカリ土類金属水酸化物（以下アルカリ水酸化物という）としては、水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムなどが挙げられるが、特に強度特性から水酸化カルシウムの使用が好ましい。
アルカリ水酸化物の使用量は、本スラグ粉 100重量部に対して、0.1 〜10重量部が好ましく、１〜５重量部がより好ましい。0.1 重量部未満では注入後の硬化体の強度が極めて小さくなる場合があり、10重量部を越えると瞬結して作業性に劣る場合がある。
【０００９】
これらのアルカリ塩やアルカリ水酸化物は、各々一種又は二種以上を使用しても良く、それらの最大粒径は10μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明で使用する分散剤としては、例えば、リグニンスルホン酸塩系、β−ナフタレンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系、及びポリカルボン酸塩系等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。特に、ポリカルボン酸塩を主成分とする分散剤の使用が最も好ましい。
分散剤の使用量は、本スラグ粉 100重量部に対して、固形分として0.1 〜５重量部が好ましく、0.5 〜３重量部がより好ましい。0.1 重量部未満では粘度が高く注入性に劣る場合があり、５重量部を越えると凝結が遅れ強度が低下する場合がある。
【００１１】
本発明で使用するセッコウとしては、二水、半水、II型無水、及びIII 型無水セッコウが挙げられ、天然産のものや、リン酸やフッ酸セッコウなどの化学セッコウ又はこれらを熱処理して得られたものなどが使用可能であり、これらのうち、収縮低減性の面からII型無水セッコウの使用が特に好ましい。
セッコウの最大粒径は10μｍ以下であることが好ましい。
セッコウの使用量は、本スラグ粉 100重量部に対して、10重量部以下が好ましく、0.5 〜３重量部がより好ましい。セッコウを添加することにより水和による収縮量が減少するが、10重量部を越えると材齢１日の強度が極端に低下する場合がある。
【００１２】
本発明のアルカリ塩、アルカリ水酸化物、及び分散剤は、液状又は粉状どちらでも使用可能であり、これらの併用も可能である。
【００１３】
これらの混合方法としては、1)あらかじめ粉体で混合する方法、2)使用時に粉体で混合する方法、3)アルカリ塩、アルカリ水酸化物、セッコウ、及び分散剤をあらかじめ水に溶解又は分散しておいて使用時に本スラグ粉と混合する方法、4)アルカリ塩、アルカリ水酸化物、セッコウ、及び分散剤をあらかじめ水に溶解又は分散しておいて、さらに本スラグ粉を水に分散して使用時に両者を混合する方法、並びに、5)溶解度の高いアルカリ塩や分散剤を水溶液とし、使用時に本スラグ粉、アルカリ水酸化物、及びセッコウを混合する方法等、いずれでもよい。
【００１４】
本発明の注入材を水と混練するに当たっては、通常のモルタルミキサー、グラウトミキサー、及び２段式ミキサー等を用いて、注入材と水とを混練した後、ピストンポンプやスクイズポンプなどのグラウトポンプ等により注入する。
水の使用量は、注入材 100重量部に対して、50〜1,000 重量部が好ましい。50重量部未満では粘度が高く、注入性に劣り、1,000 重量部を越えると強度が低下する場合がある。
【００１５】
さらに、必要に応じて、例えば、アルミ粉等の発泡剤、例えば、界面活性剤系、樹脂石鹸系、及びたんぱく系等の気泡剤、例えば、生石灰系、カルシウムサルホアルミネート系、及びマグネシア系等の膨張材、例えば、ベントナイト等のブリージング低減剤、並びに、例えば、セルロース系やアクリル系などの増粘剤等を配合することも可能である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示し、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】
実施例１
高炉水砕スラグをボールミルで粉砕し、その粉砕品を細川ミクロン社製スーパーミクロン分級機により分級し、粒度の異なるスラグ粉末を得た。
このスラグ粉末 100重量部、アルカリ塩Ａ２重量部、アルカリ水酸化物ａ２重量部、及び分散剤イ１重量部を混合して注入材を得た。
地盤工学会基準(JGS T 831-1990)に準じた注入試験装置を作製し、φ５cm×20cmのモールドに透水係数＝1.1 ×10-3cm/secの新潟県姫川産砂を突き固め、下部より徐々に水を注入し、砂の空隙部分を水で充填した。
注入材 100重量部と水 200重量部とを混合して、注入材スラリーを得て、モールド下部より注入圧1.0kgf/cm2で注入した。
注入材スラリーの置換時間、材齢１、28日の硬化体の圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。
なお、セッコウを配合して同様に実験を行った。結果を表１に併記する。
【００１８】
＜使用材料＞
高炉水砕スラグ：川崎製鉄社製、塩基度2.03、ガラス化率96％
アルカリ塩Ａ：炭酸ナトリウム、試薬１級品
アルカリ水酸化物ａ：消石灰、試薬１級品の最大粒径10μｍ以下粉砕分級品
セッコウα：II型無水セッコウ、トーケム社の最大粒径10μｍ以下粉砕分級品
分散剤イ  ：ポリカルボン酸塩系分散剤、粉末
【００１９】
＜測定方法＞
最大粒径  ：島津製作所社製レーザー回折粒度分布計「SALD−1100」で測定
置換時間  ：突き固めた砂の層の空隙容積分の水が全て注入材スラリーで置換  するのに要する時間。注入材スラリーを注入し始めてから砂の層から注入材ス  ラリーが流出し始めるまでの時間
圧縮強度  ：モールド上部からφ５cm×10cmの供試体を切り出してJGS T 831-19  90に準じて養生し、JIS R 1108に準じて圧縮強度を測定した。
【００２０】
【表１】
0003856541.tif 000002
【００２１】
実施例２
最大粒径６μｍの本スラグ粉 100重量部、表２に示すアルカリ塩２重量部、アルカリ水酸化物２重量部、セッコウ１重量部、及び分散剤１重量部を添加混合して注入材を調製し、この注入材 100重量部と水 200重量部とを混合して、注入材スラリーを得た。
この注入材スラリーを用いた硬化体の材齢１と28日の硬化体の圧縮強度を測定した。結果を表２に示す。
＜使用材料＞
アルカリ塩Ｂ：炭酸カリウム、試薬１級品の最大粒径10μｍ以下粉砕分級品
アルカリ水酸化物ｂ：水酸化マグネシウム、試薬１級品の最大粒径10μｍ以下粉砕分級品
セッコウβ：二水セッコウ、試薬１級品の最大粒径10μｍ以下粉砕分級品
分散剤  ロ：メラミンスルホン酸塩系分散剤、粉末
【００２２】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：４×４×16cmのモールドに注入材スラリーを流し込み、１日後に脱型し、JIS R 5201に準じて材齢１日の圧縮強度を、また、脱型後の供試体を20℃水中養生し、供試体作製から28日後に測定した。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
実施例３
最大粒径６μｍのスラグ粉末 100重量部、表３に示すアルカリ塩Ａとアルカリ水酸化物ａ、セッコウα１重量部、及び分散剤イ１重量部を混合して、注入材を調製し、この注入材 100重量部に対して、水を 300重量部を混合して、注入材スラリーを得た。
この注入材スラリーを用いた硬化体の材齢１、28日の硬化体の圧縮強度を実施例２と同様の方法で測定した。結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
実施例４
最大粒径６μｍのスラグ粉末 100重量部、アルカリ塩Ａ２重量部、アルカリ水酸化物ａ２重量部、表４に示すセッコウα、及び分散剤イ１重量部を混合し注入材を調製し、この注入材 100重量部に対して、水を 200重量部を混合して、注入材スラリーを得た。
この注入材スラリーを用いた硬化体の材齢１、28日の硬化体の圧縮強度およびクラックの発生状況を測定した。結果を表４に併記する。
＜測定方法＞
クラック発生の有無：材齢28日経過後の供試体を、温度20℃、湿度60％RH下で、乾燥させ、７日後の供試体のクラック発生状況を目視にて確認した。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
実施例５
最大粒径３μｍのスラグ粉末 100重量部、アルカリ塩Ａ２重量部、アルカリ水酸化物ａ２重量部、セッコウα１重量部、及び表５に示す分散剤イを混合し注入材を作製し、この注入材 100重量部に対し、表５に示す水を混合し、注入材スラリーを得た。
この注入材スラリーの置換時間と材齢１、28日の硬化体の圧縮強度を測定した。結果を表５に併記する。
【００２９】
【表５】
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【００３０】
【発明の効果】
本発明の注入材は、▲１▼作業性がよい、▲２▼浸透性がよい、▲３▼圧縮強度が高い、及び▲４▼収縮によるクラックの発生がないので、従来の注入材と同様に、地盤強化や止水、あるいは既存のコンクリートに発生した亀裂の補修等に使用することができるうえ、従来の注入材とは異なり、酸性の強い土壌や構造物、温泉水にさらされる箇所、並びに、高温蒸気にさらされる箇所等に注入しても、長期にわたり高い耐久性が保たれる。また、人体や環境に対する有害成分を含まないため安全性が高いなどの効果を奏する。