グラウト材およびグラウト注入工法
【課題】長時間、注入可能な流動性を保持することができ、また、注入された後に矢板を動かすような施工修正を行った際にも、該矢板の移動に追従しうるような流動性を有し施工修正を容易に行いうるグラウト材を提供することを主たる目的とする。
【解決手段】 固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなることを特徴とするグラウト材による。
【解決手段】 固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなることを特徴とするグラウト材による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラウト材およびグラウト注入工法に関し、特に、杭打ち工事等において杭と掘削孔との隙間を重点するために注入されるグラウト材、および該隙間をグラウト材で充填するグラウト注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
矢板やライナープレート（円管）等の杭を土中へ挿入する各種杭打ち工法においては、
掘削された掘削孔と杭との間の隙間をできるだけ少なくし、掘削孔の側面からの反力を利用して杭をさらに挿入していくため、掘削孔と杭との隙間にグラウトが注入される場合がある。
また、擁壁背面の埋め戻しやトンネル覆工の裏込め等においても、各種グラウト材が使用されている。
【０００３】
このような種々の用途に用いられるグラウト材としては、従来、可塑化材としてベントナイトミルクが混合されてなるセメントベントナイトミルクや、可塑化材として水ガラス系薬剤が配合されてなる可塑性グラウト材等が知られており、また、該グラウト材を長距離にわたってポンプ圧送するような場合には、可塑化材を別途圧送して注入の直前で混合するような、いわゆる２液混合型のグラウト材も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３５７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような各種工事においては、施工中のトラブルによってグラウト材の注入を長時間停止させたり、注入されたグラウト材と隣接する構造物の位置を変更させるような施工修正を行う場合がある。
【０００６】
例として上記杭打ち工法を挙げると、掘削孔が崩れたり、あるいは杭が設計通り挿入されていないような場合には、クレーン等の重機を用いてこの杭を持ち上げ、再度、挿入し直すような修正施工が行われる。
【０００７】
しかしながら、従来のグラウト材を用いた工事では、施工が長時間中断するとグラウト材が硬化してしまうため、該グラウト材を除去して再度新たなグラウト材を調製する必要がある。また、施工修正する場合には、矢板等の杭を動かすために硬化したグラウト材を破壊したり、矢板の移動により生じた新たな隙間に、再度、グラウト材を注入しなければならない等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、長時間、注入可能な流動性を保持することができ、また、注入された後に、該グラウト材と接する構造物（例えば、矢板等の杭）を動かすような施工修正を行った際にも、該矢板の移動に追従しうるような流動性を有し施工修正を容易に行いうるグラウト材を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなることを特徴とするグラウト材を提供する。
【００１０】
また、本発明は、前記可塑化材がベントナイトを主成分とするものである前記グラウト材を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、上記のようなグラウト材を用いたグラウト注入工法であって、前記固化材、骨材、およびグルコン酸ナトリウムを含有する混合液と、可塑化材を含有する液体とを注入箇所まで別々に送った後、両者を混合して注入することを特徴とするグラウト注入工法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るグラウト材およびグラウト注入工法によれば、グルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有することにより、セメントの硬化遅延作用が発揮され、セメントミルク又はセメントモルタルの圧送を長時間中断した場合であっても、流動性を保つことが可能となる。また、セメントミルク又はセメントモルタルが可塑化材と混合された際には、従来と同じく可塑性が発現することとなるが、グルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有することにより、発現した可塑性が長時間にわたって維持されるここととなる。そして、この可塑性が維持された状態が長期間継続することで、矢板を動かすような施工修正を行った場合でも該グラウト材がそれに追従し、施工修正が極めて容易なものとなり、工事のコストを大幅に削減することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明において、各成分の含有量は、得られたグラウト材１ｍ3に含まれる各成分の重量（ｋｇ）で定義されたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るグラウト材は、固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなるものである。
【００１５】
固化材としては、普通セメント、早強セメント、高炉セメント、又はこれらのセメントに石膏やスラグを添加したもの等を用いることができる。
【００１６】
中でも、重金属の溶出が少なく、価格的にも安価であるこという観点から、高炉セメントが好ましい。
【００１７】
該固化材の配合量は、６０〜９０ｋｇ／ｍ3とするが、好ましくは６０〜８０ｋｇ／ｍ3、より好ましくは６５〜７５ｋｇ／ｍ3とする。
該固化材の配合量が６０ｋｇ／ｍ3未満であれば、硬化後に十分な強度が発現されず、好ましくない。また、該固化材の配合量が９０ｋｇ／ｍ3を超えた場合には、流動性が低下し好ましくない。
【００１８】
骨材としては、天然骨材又は人工骨材のいずれであってもよく、天然骨材としては、川砂、山砂、陸砂、海砂等が使用でき、人工骨材としては、砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材、フライアッシュ、乾燥珪砂等が使用できる。中でも、品質が安定しているという観点から、珪砂が好ましい。なお、これらの骨材は１種又は２種以上で使用できる。
【００１９】
骨材の添加量は、０〜５００ｋｇ／ｍ3であり、添加しない場合にも本発明のグラウト材を調製することができるが、好ましくは０〜３００ｋｇ／ｍ3、より好ましくは０〜１５０ｋｇ／ｍ3とする。
【００２０】
可塑化材としては、ベントナイト、メタカオリン、アタパルジャイト等の粘土鉱物が好適に用いられる、中でも、ベントナイトが好ましい。
【００２１】
該可塑化材の添加量は、１００〜２００ｋｇ／ｍ3であるが、好ましくは１４０〜１９０ｋｇ／ｍ3、より好ましくは１６０〜１７０ｋｇ／ｍ3である。
可塑化材の添加量が１００ｋｇ／ｍ3未満であれば十分な可塑性を発揮させることができず、また、２００ｋｇ／ｍ3よりも多く添加すると硬化後の強度発現に悪影響を及ぼす虞がある。
【００２２】
グルコン酸ナトリウムは、従来、コンクリートの硬化遅延剤として用いられているものを使用することができる。
該グルコン酸ナトリウムの添加量は、１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3であるが、好ましくは１．５〜２．１ｋｇ／ｍ3、より好ましくは１．６〜２．０ｋｇ／ｍ3である。
グルコン酸ナトリウムの添加量が１．４ｋｇ／ｍ3未満であれば、該グラウト材を調製した後、長時間フロー値を維持することが困難となり、その結果、施工修正する際にグラウトの追従性が悪くなるという問題がある。また、グルコン酸ナトリウムの添加量が２．５ｋｇ／ｍ3を超えると、硬化が大幅に遅延してしまい、工期が遅れるという問題がある。
【００２３】
また、本発明に係るグラウト材は、該グラウト材を調製した後、４８時間経過時に１２０ｍｍとなるフロー値を有するように調製されることが好ましい。フロー値の調整は、該グラウト材を構成する固化材、骨材、可塑化材およびグルコン酸ナトリウムの配合量を、上述した範囲内で調整することにより行うことができる。
【００２４】
尚、フロー値とは、日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳ Ａ３１３−１９９２）」に規定されたコンシステンシー試験方法のシリンダー法によって測定されるものであり、具体的には、平滑な盤上に設置された直径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒シリンダーにグラウト材を満たし、シリンダーを引き上げた際に、広がった該グラウト材の直径として測定されるものである。
【００２５】
本発明に係るグラウト材は、各成分を一度に混合して調製する、いわゆる１液性のグラウト材として空洞に充填する際に好適に用いることができる。
【実施例】
【００２６】
下記の材料を用い、表１に示した配合のグラウト材を調製した。そして、調製された各グラウト材について、調整直後（０ｈ）、２４時間経過時、および４８時間経過時におけるフロー値を測定した。結果を併せて表１に示す。
【００２７】
（使用材料）
固化材：高炉セメントＢ種（住友大阪セメント社製）
骨材 ：９号珪砂（日瓢鉱業社製）
可塑化材：ベントナイト（ホージュン社製「スーパークレイ」）
グルコン酸ナトリウム：試薬
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１に示したように、比較例１〜４のグラウト材では、４８時間経過後まで高いフロー値を有するグラウト材は得られていないことが分かる。より具体的には、施工修正の際には少なくともフロー値が１２０ｍｍ以上なければグラウト材は追従困難な状態になるものと考えられるため、比較例１のグラウト材は２４〜４８時間の間、比較例２〜４のグラウト材は０〜２４時間の間にこの値を下回り、施工修正が困難となることが推測される。
これに対し、実施例１〜４のグラウト材では、４８時間経過後であってもフロー値が１２０ｍｍ以上の値となっており、４８時間経過後に施工修正を行っても該グラウトはその追従性により変形しうるため、施工修正が極めて容易になると考えられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラウト材およびグラウト注入工法に関し、特に、杭打ち工事等において杭と掘削孔との隙間を重点するために注入されるグラウト材、および該隙間をグラウト材で充填するグラウト注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
矢板やライナープレート（円管）等の杭を土中へ挿入する各種杭打ち工法においては、
掘削された掘削孔と杭との間の隙間をできるだけ少なくし、掘削孔の側面からの反力を利用して杭をさらに挿入していくため、掘削孔と杭との隙間にグラウトが注入される場合がある。
また、擁壁背面の埋め戻しやトンネル覆工の裏込め等においても、各種グラウト材が使用されている。
【０００３】
このような種々の用途に用いられるグラウト材としては、従来、可塑化材としてベントナイトミルクが混合されてなるセメントベントナイトミルクや、可塑化材として水ガラス系薬剤が配合されてなる可塑性グラウト材等が知られており、また、該グラウト材を長距離にわたってポンプ圧送するような場合には、可塑化材を別途圧送して注入の直前で混合するような、いわゆる２液混合型のグラウト材も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３５７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような各種工事においては、施工中のトラブルによってグラウト材の注入を長時間停止させたり、注入されたグラウト材と隣接する構造物の位置を変更させるような施工修正を行う場合がある。
【０００６】
例として上記杭打ち工法を挙げると、掘削孔が崩れたり、あるいは杭が設計通り挿入されていないような場合には、クレーン等の重機を用いてこの杭を持ち上げ、再度、挿入し直すような修正施工が行われる。
【０００７】
しかしながら、従来のグラウト材を用いた工事では、施工が長時間中断するとグラウト材が硬化してしまうため、該グラウト材を除去して再度新たなグラウト材を調製する必要がある。また、施工修正する場合には、矢板等の杭を動かすために硬化したグラウト材を破壊したり、矢板の移動により生じた新たな隙間に、再度、グラウト材を注入しなければならない等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、長時間、注入可能な流動性を保持することができ、また、注入された後に、該グラウト材と接する構造物（例えば、矢板等の杭）を動かすような施工修正を行った際にも、該矢板の移動に追従しうるような流動性を有し施工修正を容易に行いうるグラウト材を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなることを特徴とするグラウト材を提供する。
【００１０】
また、本発明は、前記可塑化材がベントナイトを主成分とするものである前記グラウト材を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、上記のようなグラウト材を用いたグラウト注入工法であって、前記固化材、骨材、およびグルコン酸ナトリウムを含有する混合液と、可塑化材を含有する液体とを注入箇所まで別々に送った後、両者を混合して注入することを特徴とするグラウト注入工法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るグラウト材およびグラウト注入工法によれば、グルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有することにより、セメントの硬化遅延作用が発揮され、セメントミルク又はセメントモルタルの圧送を長時間中断した場合であっても、流動性を保つことが可能となる。また、セメントミルク又はセメントモルタルが可塑化材と混合された際には、従来と同じく可塑性が発現することとなるが、グルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有することにより、発現した可塑性が長時間にわたって維持されるここととなる。そして、この可塑性が維持された状態が長期間継続することで、矢板を動かすような施工修正を行った場合でも該グラウト材がそれに追従し、施工修正が極めて容易なものとなり、工事のコストを大幅に削減することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明において、各成分の含有量は、得られたグラウト材１ｍ3に含まれる各成分の重量（ｋｇ）で定義されたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るグラウト材は、固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなるものである。
【００１５】
固化材としては、普通セメント、早強セメント、高炉セメント、又はこれらのセメントに石膏やスラグを添加したもの等を用いることができる。
【００１６】
中でも、重金属の溶出が少なく、価格的にも安価であるこという観点から、高炉セメントが好ましい。
【００１７】
該固化材の配合量は、６０〜９０ｋｇ／ｍ3とするが、好ましくは６０〜８０ｋｇ／ｍ3、より好ましくは６５〜７５ｋｇ／ｍ3とする。
該固化材の配合量が６０ｋｇ／ｍ3未満であれば、硬化後に十分な強度が発現されず、好ましくない。また、該固化材の配合量が９０ｋｇ／ｍ3を超えた場合には、流動性が低下し好ましくない。
【００１８】
骨材としては、天然骨材又は人工骨材のいずれであってもよく、天然骨材としては、川砂、山砂、陸砂、海砂等が使用でき、人工骨材としては、砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材、フライアッシュ、乾燥珪砂等が使用できる。中でも、品質が安定しているという観点から、珪砂が好ましい。なお、これらの骨材は１種又は２種以上で使用できる。
【００１９】
骨材の添加量は、０〜５００ｋｇ／ｍ3であり、添加しない場合にも本発明のグラウト材を調製することができるが、好ましくは０〜３００ｋｇ／ｍ3、より好ましくは０〜１５０ｋｇ／ｍ3とする。
【００２０】
可塑化材としては、ベントナイト、メタカオリン、アタパルジャイト等の粘土鉱物が好適に用いられる、中でも、ベントナイトが好ましい。
【００２１】
該可塑化材の添加量は、１００〜２００ｋｇ／ｍ3であるが、好ましくは１４０〜１９０ｋｇ／ｍ3、より好ましくは１６０〜１７０ｋｇ／ｍ3である。
可塑化材の添加量が１００ｋｇ／ｍ3未満であれば十分な可塑性を発揮させることができず、また、２００ｋｇ／ｍ3よりも多く添加すると硬化後の強度発現に悪影響を及ぼす虞がある。
【００２２】
グルコン酸ナトリウムは、従来、コンクリートの硬化遅延剤として用いられているものを使用することができる。
該グルコン酸ナトリウムの添加量は、１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3であるが、好ましくは１．５〜２．１ｋｇ／ｍ3、より好ましくは１．６〜２．０ｋｇ／ｍ3である。
グルコン酸ナトリウムの添加量が１．４ｋｇ／ｍ3未満であれば、該グラウト材を調製した後、長時間フロー値を維持することが困難となり、その結果、施工修正する際にグラウトの追従性が悪くなるという問題がある。また、グルコン酸ナトリウムの添加量が２．５ｋｇ／ｍ3を超えると、硬化が大幅に遅延してしまい、工期が遅れるという問題がある。
【００２３】
また、本発明に係るグラウト材は、該グラウト材を調製した後、４８時間経過時に１２０ｍｍとなるフロー値を有するように調製されることが好ましい。フロー値の調整は、該グラウト材を構成する固化材、骨材、可塑化材およびグルコン酸ナトリウムの配合量を、上述した範囲内で調整することにより行うことができる。
【００２４】
尚、フロー値とは、日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳ Ａ３１３−１９９２）」に規定されたコンシステンシー試験方法のシリンダー法によって測定されるものであり、具体的には、平滑な盤上に設置された直径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒シリンダーにグラウト材を満たし、シリンダーを引き上げた際に、広がった該グラウト材の直径として測定されるものである。
【００２５】
本発明に係るグラウト材は、各成分を一度に混合して調製する、いわゆる１液性のグラウト材として空洞に充填する際に好適に用いることができる。
【実施例】
【００２６】
下記の材料を用い、表１に示した配合のグラウト材を調製した。そして、調製された各グラウト材について、調整直後（０ｈ）、２４時間経過時、および４８時間経過時におけるフロー値を測定した。結果を併せて表１に示す。
【００２７】
（使用材料）
固化材：高炉セメントＢ種（住友大阪セメント社製）
骨材 ：９号珪砂（日瓢鉱業社製）
可塑化材：ベントナイト（ホージュン社製「スーパークレイ」）
グルコン酸ナトリウム：試薬
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１に示したように、比較例１〜４のグラウト材では、４８時間経過後まで高いフロー値を有するグラウト材は得られていないことが分かる。より具体的には、施工修正の際には少なくともフロー値が１２０ｍｍ以上なければグラウト材は追従困難な状態になるものと考えられるため、比較例１のグラウト材は２４〜４８時間の間、比較例２〜４のグラウト材は０〜２４時間の間にこの値を下回り、施工修正が困難となることが推測される。
これに対し、実施例１〜４のグラウト材では、４８時間経過後であってもフロー値が１２０ｍｍ以上の値となっており、４８時間経過後に施工修正を行っても該グラウトはその追従性により変形しうるため、施工修正が極めて容易になると考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなることを特徴とするグラウト材。
【請求項２】
前記可塑化材がベントナイトを主成分とするものである請求項１記載のグラウト材。
【請求項３】
固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなるグラウト材を調製し、掘削孔と構造物との隙間に充填することを特徴とするグラウト注入工法。
【請求項１】
固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなることを特徴とするグラウト材。
【請求項２】
前記可塑化材がベントナイトを主成分とするものである請求項１記載のグラウト材。
【請求項３】
固化材６０〜９０ｋｇ／ｍ3、骨材０〜５００ｋｇ／ｍ3、可塑化材１００〜２００ｋｇ／ｍ3、およびグルコン酸ナトリウム１．４〜２．５ｋｇ／ｍ3を含有してなるグラウト材を調製し、掘削孔と構造物との隙間に充填することを特徴とするグラウト注入工法。
【公開番号】特開２０１１−７４６６３（Ｐ２０１１−７４６６３Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２７４２７（Ｐ２００９−２２７４２７）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
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