二液性グラウト注入方法
【課題】セメントミルクがブリージングを生じることでセメント粒子が沈降することなく圧送することができ、しかもセメントミルクの濃度を注入状況に応じて直ちに変更することが可能な二液性グラウト注入方法を提供する。
【解決手段】普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、水及び水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入することを特徴とする二液性グラウト注入方法である。
【解決手段】普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、水及び水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入することを特徴とする二液性グラウト注入方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質（岩盤等）のクラックや破砕帯軟弱地盤、堤防等の人工地盤の土粒子の間隙、構造物と地盤の境界面に発生した空洞やその周辺部に注入充填して止水や強化を図る上で好適な二液性グラウト注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
岩盤等の硬質地盤のクラックや砂質土等の軟弱地盤の間隙を止水し、充填するため、従来からセメントミルクが用いられている。また、その間隙に充填した充填物の止水性や強度を向上させるためには、セメントミルクに水ガラスを加えてゲル化能力を付加したケミカルグラウトが使用されている。
【０００３】
このセメントミルクを主成分としたグラウトは、目的にもよるが、通常グラウト１ｍ3当たり、普通セメント換算で２００〜６００ｋｇ程度のものが多く使用されている。
【０００４】
しかしながら、このセメントミルクは、水にセメント粒子を懸濁させたグラウトであることから、以下のような問題点がある。
【０００５】
１）水とセメントを撹拌混合した後、静置するとセメント粒子は沈降していき、上部は上澄み液となり、下部はセメント懸濁液となる。即ち、上澄み液とセメント懸濁液の２層に分離することとなる。この上澄み液が発生する状態を、グラウト業界ではブリージングと称している。このブリージングは、水に対してセメントが少ないほど大きくなる。
【０００６】
２）セメントミルクグラウトは、プラント注入箇所までの圧送距離が、施工方法や配管設置条件により異なるものであるが（例えば、特許文献１参照。）、短いもので４０〜１００ｍ程度、長いもので１０００ｍを超える場合も多々ある。またグラウト注入は、施工方法に応じて、又は何らかのトラブル発生に応じて、１０〜３０分以上にも亘り圧送を停止することが多々ある。そして、この圧送停止時の間、セメントミルクは静止状態となるため、セメント粒子は沈降してブリージングが発生する。そして、再度圧送を開始した場合、セメントミルクは均一層でないため、圧送抵抗の小さい上部の上澄み液を多く含んだセメントミルクが先に追い出されることになり、管内に滞留したグラウトは、設定配合よりセメントが低濃度になってしまう。
【０００７】
３）セメントミルクは、静置しなくても、注入管の断面積（内径）に比べてポンプの吐出量が小さく、しかも圧力が小さくなると移動速度が遅くなるため、セメント中の大きな粒子は沈降を起こす。このため、長時間に亘り圧送を行うと、管底部に順次沈降したセメントは、その密度が高くなり、硬化が促進される原因となる。このため、注入完了時に水洗いしても注入管底部に沈降したセメント降下物を水で完全に洗い出すことができず、管内に残存することになる。即ち、プラントを構成する管内にセメント粒子が残存することとなれば、プラント全体の生産性にも支障を来たす結果にもなり、故障等のトラブルの原因ともなる。
【０００８】
４）また、セメントミルクは、プラント内においてセメントを一度に調合した一液性のものである。このため、セメントミルクの濃度を注入状況に応じて直ちに変更することができないという問題も生じる。
【０００９】
以上の１）〜４）のセメント粒子の沈降を防止する方法として、粘着剤としてベントナイトを併用する方法が従来において提案されている。
【００１０】
しかしながら、ベントナイトは、セメント粒子の沈降を防止することができるものの、却ってグラウトの粘性が高くなり、小さなクラックや土粒子間隙の浸透を大きく阻害することとなる。その結果、このベントナイトを混合する方法では、さらに高強度を必要とした高濃度のセメントミルクを圧送できないという新たな問題が発生することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−９７６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、セメントミルクがブリージングを生じることでセメント粒子が沈降することなく圧送することができ、しかもセメントミルクの濃度を注入状況に応じて直ちに変更することが可能な二液性グラウト注入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上述した問題点を解決するために、設定配合のうちセメントミルクが沈降しない濃度のセメントミルクをＡ液、残りの水をＢ液と別々に分けてポンプで圧送し、注入口付近で合流混合する、いわゆる二液性グラウト注入方法を発明した。
【００１４】
即ち、本発明では、Ａ液としては、セメント粒子が沈降しにくくするために、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有させ、残りの配合水をＢ液（配合により水量は異なる）に分けることとし、注入時点で設定配合に調整したセメントミルクを注入することが可能となった。
【００１５】
また、このように二液性とすることにより、注入状況に応じてＢ液の水の含有量を変化させることにより、直ちにセメントミルク濃度を変更することも可能となる。
【００１６】
更に、ゲル化能力を付加したい場合には、Ｂ液の水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液を用いることにより、ブリージングの防止、止水性（透水係数の低減）を高めることができる。更には、Ａ液のセメントの一部をスラグに置換し、或いはセメントの代わりにスラグと石灰に置き換えて、Ｂ液の水ガラスの濃度及び／又はその量を変化させることにより、ゲルタイム及び強度を注入時において任意に調整できる等、極めて有効な二液性グラウト注入方法を提供することが可能となった。
【００１７】
即ち、請求項１記載の二液性グラウト注入方法は、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、水からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２記載の二液性グラウト注入方法は、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ2：２８〜３０％換算で１０〜９０％置換した水ガラス水溶液からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の二液性グラウト注入方法は、請求項１又は２記載の発明において、上記セメントが重量比２０〜８０％に亘りスラグで置換されたセメントミルクからなるＡ液とすることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の二液性グラウト注入方法は、請求項１又は２記載の発明において、上記セメントがスラグの２〜３０％に亘り、石灰で２〜３０％置換されたセメントミルクからなるＡ液とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、Ａ液として、擬似粘結状態となるよう普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有させ、セメント粒子の沈降分離を防止し、かつブリージングを極めて少なくしたセメントミルクを製造して圧送を容易にし、Ｂ液として水或いは水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液を、Ａ液とは互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合のグラウトに調整することを可能とするものである。
【００２２】
特に、Ａ液に対して、水ガラスからなるＢ液を混合することにより、ゲル化能力を付加させることが可能となり、強度面、ブリージングの防止の面、止水性改善の面からより優れた効果を発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した二液性グラウト注入方法を実現するための二液性グラウト製造システムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用した二液性グラウト注入方法の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
一般にセメントは、セメントの原料をキルン等で焼成して得られたセメントクリンカーを物理的に粉砕して微細化したもので、粒子表面は平らではなく、また粒子自体は球体でない大小の粒子で構成されている。
【００２６】
またスラグは、高炉スラグを溶融状態から水で急冷固化した水滓を粉砕したもので、セメントと同様に大小粒子で構成されている。石灰（消石灰）は、石灰石を焼成し、粉砕したもので、平均粒径はセメントより小さいが粒子分布は大きく、また比重も小さいものである。
【００２７】
このセメントを水に加えた場合、水はセメント粒子への付着、吸着や、反応の寄与する結合水を含めた固定水と、それ以外の自由に移動できる自由水に分類することができる。
【００２８】
本発明は、かかる水に関する現象に着目し、セメントミルク中のセメント量を多くすることにより、配合水のうち固定水を多くしつつ自由水を少なくすることで、セメント自体は粘着性を持たないが、一定濃度以上になると見かけ上の粘性（以下、擬似粘結という。）が付加されることを突き止めた。
【００２９】
即ち、セメントを多くして自由水を少なくすることにより、粒子は固定水で包含され、粒子間の間隔が狭まり、相互に接触した状態の擬似粘結となって粒子の移動が制約され、沈降が阻止される。
【００３０】
その結果、ブリージングや大小の粒子の分離が生じにくいセメントミルクをＡ液として製造することができた。
【００３１】
本発明におけるこのセメントミルクの擬似粘結の度合いは、セメント（スラグ、石灰を含む）の種類や量、ブレーン値（比表面積）、粒子径（比重）等によって大きく左右されるため、正確に特定できない。このため本発明では、普通セメント（平均径４．５μｍ、ブレーン値３２００ｃｍ2／ｇ）を基準とし、その換算した量を以ってその擬似粘結が可能な範囲を特定することとした。
【００３２】
即ち、セメントミルクを構成するセメント粒子が普通セメントよりも小さいものであれば、絶対量は少ないものであっても擬似粘結を得ることができる。これに対して、セメントミルクを構成するセメント粒子が普通セメントよりも大きいものであれば、その絶対量を多くしない限り擬似粘結は得られない。
【００３３】
この擬似粘結が生じているか否かの判定は、円筒フローコーンによるフロー値（内径５ｃｍ、高さ５ｃｍ内のセメントミルクを充填した後、円筒を持ち上げてその充填されたセメントミルクの広がり直径（ｃｍ）を測定することで行う。
【００３４】
即ち、広がり直径の値が３４ｃｍ以下で、粒子分離が殆ど無く、かつブリージングが１０分後で４％以下の場合には、擬似粘結が生じた旨を判定するものとする。これに対して、上述の条件を一つでも欠く場合には、擬似粘結が生じなかった旨を判定するものとする。
【００３５】
その結果、擬似粘結の下限は、セメントミルク１ｍ3当たり普通セメントの場合、７００ｋｇ以上とした。セメントの多くをスラグで置換した場合は、１ｍ3当たり７００ｋｇより少ない量で擬似粘結が得られるので、本発明の範疇とみなされる。
【００３６】
また、フロー値が１６ｃｍ以下になると、擬似粘結が大となり、ブリージングは無いが、流動性が劣り、圧送が困難となるため、セメントミルク１ｍ3当たりセメント１２００ｋｇ超は除外することとした。
【００３７】
即ち、本発明の実用的な擬似粘結は、セメントミルク１ｍ3当たり普通セメント換算で７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクをＡ液とした。一方、設定配合のうち、Ａ液に含まれない水はＢ液とする。なお、ここでいう普通セメント換算とは、フロー値３４ｃｍ以下、ブリージング４％以下を呈する量で、普通セメントでは１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇに相当する。
【００３８】
このように、Ａ液で調整されたグラウト１ｍ3当たり普通セメント換算で７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクは、圧送の過程において、或いは注入途中で、仮に１０〜３０分程度圧送が中断された場合においても、管内でセメントの大小粒子が分離沈降しにくくなる。このため、仮に圧送過程の途中で圧送が中断される場合においても、セメントミルクはブリージングが生じることなく圧送されることが可能となる。
【００３９】
これにより、本発明では、Ａ液として、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクとしている。またＢ液として水としている。そして、このＡ液とＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整する、いわゆる二液性グラウト注入方法である。
【００４０】
図１は、本発明を適用した二液性グラウト注入方法を実現するための二液性グラウト製造システム１の構成を示している。本発明では、このシステムに限定されるものではなく、他の方法であってもよい。この二液性グラウト製造システム１では、外部から注入されたセメントや水等を混合してＡ液を調合するためのＡ液ミキサー１１と、このＡ液ミキサー１１から送られてくるＡ液を所定時間に亘り撹拌するアジテータ１２と、このアジテータ１２から送られてくるＡ液を管路１０へ圧送するためのＡ液ポンプ１３と、この管路１０の末端に接続されているミキシングユニット１４とを備えている。また、この二液性グラウト製造システム１は、外部から注入された水や水ガラス等を混合してＢ液を調合するためのＢ液ミキサー２１と、このＢ液ミキサー２１から送られてくるＢ液を所定時間に亘り貯液するための貯液槽２２と、この貯液槽２２から送られてくるＢ液を管路２０へ圧送するためのＢ液ポンプ２３とを備え、この管路２０の末端は、ミキシングユニット１４へと接続されている。そして、このミキシングユニット１４においてＡ液とＢ液とが合流、混合されて設定配合に調整され、二液性グラウトが製造されることになる。得られた二液性グラウトは、仕入管４を介して強化対象物３に対して注入されることとなる。ちなみに、この強化対象物は、人工構造物のみならず、自然界にあるものも全てがその対象となり、例えば、硬質（岩盤等）のクラックや破砕帯軟弱地盤、堤防等の人工地盤の土粒子の間隙、構造物と地盤の境界面に発生した空洞やその周辺部等であるが、これに限定されるものではない。
【００４１】
上述した構成からなる本発明によれば、Ａ液の組成について、擬似粘結状態となるように、セメントミルク１ｍ3当たり普通セメント換算で７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクとしている。このため、Ａ液が管路１０内を圧送される過程においても擬似粘結が生じていることから、管内でセメントの大小粒子が分離沈降しにくくなり、ブリージングが生じるのを防止することができる。そして、Ａ液は、そのまま擬似粘結を生じさせた状態で管路１０からミキシングユニット１４へ到達することとなる。かかる擬似粘結状態にあるＡ液をＢ液と混合した場合に、Ａ液中の擬似粘結状態によるセメントミルクは、Ｂ液の水が加わることにより、グラウト中の自由水が多くなる結果、擬似粘結が解離して設定配合の性状になる。
【００４２】
更にミキシングユニット１４においては、Ａ液に対してＢ液の水を任意に増減させることが可能となり、設定配合を変更することも可能となる。
【００４３】
更には、得られた二液性グラウトを強化対象物３に対して注入した当初、何らかの異変や状況変化によって直ちに設定配合を変更する必要がある場合においても、このミキシングユニット１４におけるＢ液の量を制御すればよく、それを直ちに実現することが可能となる。
【００４４】
上述した二液性グラウト注入方法において製造した二液性グラウトは、岩盤等の硬質地盤のクラックや軟弱地盤の土粒子間隙への浸透固化に対して特に有効である。一般的に、地盤内や、構造物と地盤との境界面の空洞（裏込めも含む）、護岸、堤防、地下構造物（橋脚、基礎杭等を含む）等の補修、強化には、セメントミルクグラウトだけではブリージング（グラウト固結容積の減少）、止水性（透水係数の低減）、希釈性及び逸走防止等が劣り、十分な効果を発揮させることができない。
【００４５】
本発明においては、このような従来のセメントミルクを注入するのみでは、強度、ブリージング、止水性等の観点から十分な効果が得られない強化対象物３に対しては、Ｂ液として水を使用するのではなく、Ｂ液として水ガラスを使用するようにしてもよい。即ち、Ａ液に対して、水ガラスからなるＢ液を混合することにより、ゲル化能力を付加させることが可能となり、強度面、ブリージングの防止の面、止水性改善の面からより優れた効果を発揮させることが可能となる。
【００４６】
即ち、Ｂ液の水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液を用いることにより、Ａ液中のセメントミルクと反応することとなり、ブリージングの全く生じない固結体とすることが可能となり、止水性、希釈性、強度を向上させる効果を発揮でき、更に一定の範囲に限定的に注入する、いわゆる限定注入も可能となる。
【００４７】
本発明では、このＢ液の水を容量比で１５〜９０％を水ガラスＪＩＳ３号品（Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ2：２８〜３０％）換算で置換した水ガラス水溶液をＢ液として用いている。
【００４８】
また、Ａ液に対するＢ液の水ガラス水溶液の混合は、容量比で０．０５〜３の範囲内で調整を行う。
【００４９】
更にセメントの２０〜８０％をスラグ（ゲルタイムには関係なく強度を高めることができる）により置換したセメントを使用し、Ｂ液の水ガラス水溶液と組み合わせることにより、任意のゲルタイムと強度に調整することも可能となる。即ち、このようなスラグ置換型の二液性グラウト注入方法とすることにより、グラウトとしての汎用性をより向上させることが可能となる。
【００５０】
なお、Ｂ液の水の一部を水ガラス水溶液に代替させても、グラウト中の水と同様に自由水として作用することは勿論である。
【００５１】
本発明を適用した二液性グラウト注入方法は、上述した構成に限定されるものではないが、ブレーン値が３０００ｃｍ2／ｇ以上で、代表的には普通セメント、早強セメント、更には微粒子セメントが好ましい。また、スラグもセメントと同様にブレーン値が３０００ｃｍ2／ｇ以上とされていることが望ましい。
【００５２】
また、Ａ液のセメントに代えて、スラグの重量比２〜３０％を石灰で置換したセメントミルクを使用しても、セメントと同等の硬化を発揮し、更にＢ液の水ガラス水溶液を加えると、やはりセメントと同等のゲルタイムと強度の増加を発揮する。また、石灰のブレーン値もスラグと同様３．０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましい。
【００５３】
本発明を適用した二液性グラウト注入方法において、Ａ液に用いられる水ガラスは、特定の種類に限定されるものではないが、代表的には液状の珪酸ソーダでモル比が２．５〜４．０のものが望ましい。
【００５４】
また、本発明におけるＡ液のセメントミルクには、通常使用されている分散剤、遅延剤、ゲル化促進剤、強度増強剤等を目的に合わせて併用することも可能となる。
【実施例１】
【００５５】
以下、本発明を適用した二液性グラウト注入方法について実施例を挙げて詳細に説明をする。実験に使用した材料は、普通セメント（比重３．１５、ブレーン値３１７０ｃｍ2／ｇ、平均粒径２３．１μｍ、最大径１００μｍ、最小径１．７μｍ）、スラグは、比重２．９０、ブレーン値４３００ｃｍ2／ｇ、平均粒径１０．４μｍ、最大径１００μｍ、最小径３．７５μｍ（デイ・シイ株式会社製、商品名：セラメント（登録商標））である。石灰は、比重２．２６、ブレーン値１０．３１５ｃｍ2／ｇ、平均粒径１０．９μｍ、最大径４０．６μｍ、最小径４μｍ以下、５％である。水ガラスは、ＪＩＳ３号品（Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ：２８〜３０％）を用いた。
【００５６】
実験では、先ずセメントミルク１ｍ3当たりのセメントと水を変化させた場合のブリージング、セメント粒子の沈降分離、及び粘度（フロー値）を測定し、以下の表１に示すような結果を得た。
【００５７】
【表１】
【００５８】
ブリージングは、セメントミルク５００ｍｌをメスシリンダーに入れ、１０分後の上澄み液を全量で割った値をブリージングとして現した。例えば、全量５００ｍｌ、上済み液２５ｍｌでは５％になる。
【００５９】
セメントミルク懸濁液中のセメント粒子の大小の差異による沈降分離を確認するため、透明な径５ｃｍ（底部が平で円筒状の）、長さ５０ｃｍのビニール袋にセメントミルク５００ｃｃを入れ、垂直に吊るし、１０分後に上澄み液を孔を開けて排水し、残りの懸濁液部分を同様に上層、中層、下層の３等分に分けて取り出し、比重を測定するとともに観察を行った。
【００６０】
粘性（フロー値）は、円筒フローコーンによるフロー値の測定で水平なアクリル板上に内径５ｃｍ、高さ５ｃｍの円筒を置き、この中にセメントミルクを満たした後、円筒を静かに持ち上げ、その時におけるセメントミルクの広がり直径（ｃｍ）を測定することで行う
【００６１】
表１に示すように、比較例２では、セメントに対して水が多い（即ち、固定水より自由水が多い）場合、サラサラした状態でブリージングが３１％と大きく、粘性は小さく、フロー値では３８ｃｍと大きい値を示している。
【００６２】
しかしながら、セメントミルク１ｍ3当たりのセメント量が多くなると配合水も少なくなり、更にセメントの付着水並びに結合水を含めた固定水により自由水が少なくなる。本発明例１〜６においては、何れもセメントミルク中のセメントが７００ｋｇ以上であるが、擬似粘結領域となり、極端にブリージングが少なくなり、材料分離（セメント粒子の大小の分離）の無い流動状のセメントミルクが得られることが判明した。しかしながら、比較例４は、セメントミルク中のセメントが１２００ｋｇ超と、セメントがより多くなる場合であるが、自由水が極端に少なくなりブリージングは無くなるが、フロー値が１２ｃｍであることから流動性が小さくなっていることが示されており、圧送性が低下してしまうことが分かった。
【００６３】
以上から、本発明では、Ａ液のセメントミルクのセメント量は、普通セメント１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇの範囲としている。
【００６４】
また、セメントミルクとして、セメントの大部分をスラグに置換した本発明例１７、及びスラグに少量の石炭を加えた本発明例８は、普通セメントと比較して比重が小さく、またブレーン値が大きいため、ブリージングは少なく、フロー値も小さい値を示している。即ち、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり８００〜９００ｋｇに相当していることが確認できた。
【実施例２】
【００６５】
（比較例５）
セメントミルクの圧送状態を確認するため、実際に使用する機材を用いて実験を行った。即ち、図１に示すように、５００ｌ容量のＡ液ミキサー１１にＡ液ポンプ１３を取り付け、更に管路１０としては、内径２７ｍｍ、長さが２０ｍである注入ホースを３本接続して合計６０ｍの長さとした。ちなみに注入ホース間の接続部におけるジョイント内径は、２５ｍｍとしている。
【００６６】
実験Ｘでは、表１における比較例２（セメントミルク１ｍ３当たり３００ｋｇ）を毎分８ｌの吐出量で３０分間に亘り連続圧送し、最後のセメントミルクの比重を測定したところ、１．１８で理論値１．２０よりも小さい値を示していた。
【００６７】
また注入後、水洗いを行い、注入ホースのジョイント部を取り外したところ、注入ホースの底部に大きいセメント粒子が薄く沈降付着しており、特にＡ液ポンプ側に近い注入ホース間のジョイント部においては、かなり多くのセメント粒子が沈降付着していることが確認できた。
【００６８】
次に、新たな注入ホースに取り替えて、同様に１５分間圧送した後、先端部を閉塞して１０分間圧送を停止した。その後更に１５分間に亘り圧送した最後のセメントミルクの比重を測定する実験Ｙを行ったところ、１．１７であった。このため、上述の連続圧送したときと比較して、途中で圧送を停止させる方法では、比重が小さくなっていることが示されていた。
【００６９】
圧送後水洗いをして注入ホースのジョイント部を取り外し、注入ホース内を目視観察したところ、当該注入ホース内に連続圧送する実験Ｘの時と比較して、より多くのセメント粒子が分離沈降していた。
【００７０】
これは、１０分間に亘り圧送を停止したため、ブリージングが発生してセメント粒子が分離沈降しており、再開した場合において注入ホース断面のうち、セメント部分より上澄み液部分の方が移動（圧送）し易いため、断面内のセメントミルク全量を送り出すことができない減少が起きるためである。
【００７１】
このように圧送を繰り返し行うと、徐々にセメント粒子が多く沈降し、しかもセメントの硬化と相俟って、注入ホースの断面積は小さくなり、その結果、圧送が困難になることは明らかである。
【実施例３】
【００７２】
（本発明例９）
本発明例４の擬似粘結領域のセメントミルクを実施例２と同条件で実験Ｘを行った。
【００７３】
３０分間に亘り連続圧送した最後のセメントミルクの比重を測定したところ１．６８と理論値（１．６８）と同値であった。
【００７４】
更に水洗いした後、ジョイント部を取り外して目視観察を行ったところ、ホース内のセメントは、底部及び継手部手前にも殆ど確認できなかった。
【００７５】
次に１５分間圧送し１０分間停止後、更に１５分間の圧送を行う実験Ｙを行い、圧送した最後のセメントミルクの比重を測定したところ、１．６７と理論と殆ど同値であった。更に水洗した後にジョイント部を取り外したところ、セメント粒子はホース内において殆ど確認することができず、ジョイント部のポンプ側に極僅かに付着が確認できた。
【００７６】
このことから、本発明のセメントミルクを流動状の擬似連結した状態であれば、実験Ｘに示すような繰り返し圧送を行う場合、又は実験Ｙに示すような圧送停止を行う場合においても、ブリージングや大小のセメント粒子の分離現象が生じることなく、長時間に亘る圧送が可能であることが確認できた。
【００７７】
また、圧送後、水洗いを行った場合においても擬似粘結を通じて保持されたセメントミルクは、ホース内でブリージングが殆ど生じることなく、均一に分散しているため、水に希釈されること無く、水との置換が可能であることが確認できた。
【実施例４】
【００７８】
本発明を適用した流動状の擬似粘結領域にあるセメントミルクのＡ液にＢ液として水、或いは水の一部を水ガラスで置換した水ガラス液を加えた場合、セメントミルクの性状がどのような性状に変化するかについて実験を行った。
【００７９】
その結果を表２に示す。
【００８０】
【表２】
【００８１】
この表２より、擬似粘結領域にある本発明例４のＡ液セメントミルクは、Ｂ液としての水を加えると、グラウト中の自由水が増加して擬似粘結が解離され、ブリージング、フロー値及びセメント粒子分離は、比較例２、３とほぼ同一な性状を示していることが確認された。
【００８２】
また、本発明例７及び本発明例８にＢ液の一部に水ガラスを置換した水ガラス水溶液についても、水ガラス水溶液は、自由水として働くため、殆ど同様な結果が得られた。
【００８３】
なお、本発明例１２は、セメントの一部にセメントより比重、並びにブレーン値が若干小さく、また水より水ガラス水溶液は、濃度により違いがあり、粘性によりブリージング、フロー値、及びセメント粒子分離度合は若干小さい値を示す傾向にあるが、水と同様、自由水とみなすことができる。更にセメントの代わりに、スラグと石灰のセメントミルクは、石灰には微粒子がセメント、スラグより多く含まれているので、ブリージング及びフロー値が若干小さい値を示す傾向にある。
【実施例５】
【００８４】
本発明のＡ液に対して、Ｂ液として水或いは水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液、更にはセメントの一部をスラグで置換、及びスラグと石灰のセメントミルクの一軸圧縮強度及びゲルタイム（水ガラス系のみ）を測定した結果を表３に示す。
【００８５】
【表３】
【００８６】
表３の結果より、セメントミルクの強度は、セメントのみ（本発明例１４）よりも、セメントの一部をスラグで置換した本発明例１６の方が、高い値を示しており、強度からみれば有効であることが分かる。一方、Ｂ液の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液をＡ液に加えると、ゲル化能力が付加され、ゲルタイムの調整が可能となり、セメント量に関係なくブリージングは発生しない。またセメントの一部をスラグに置換すると、ゲルタイムを変えることなく強度を高めることができる。即ち、Ａ液のセメントやスラグ、Ｂ液の水や水ガラスの増減により、任意のゲルタイムと強度を得ることが可能となる。更に、スラグと石灰のセメントミルク（本発明例２３）についてもＢ液に水ガラス水溶液を用いると、セメントと同様にゲル化能力が付加されるため、ブリージングの発生はなく、またセメントミルク単味に比べて強度が大幅に増加されている。
【符号の説明】
【００８７】
１ 二液性グラウト製造システム
１０、２０ 管路
１１ Ａ液ミキサー
１２ アジテータ
１３ Ａ液ポンプ
２１ Ｂ液ミキサー
２２ 貯液槽
２３ Ｂ液ポンプ２３
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質（岩盤等）のクラックや破砕帯軟弱地盤、堤防等の人工地盤の土粒子の間隙、構造物と地盤の境界面に発生した空洞やその周辺部に注入充填して止水や強化を図る上で好適な二液性グラウト注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
岩盤等の硬質地盤のクラックや砂質土等の軟弱地盤の間隙を止水し、充填するため、従来からセメントミルクが用いられている。また、その間隙に充填した充填物の止水性や強度を向上させるためには、セメントミルクに水ガラスを加えてゲル化能力を付加したケミカルグラウトが使用されている。
【０００３】
このセメントミルクを主成分としたグラウトは、目的にもよるが、通常グラウト１ｍ3当たり、普通セメント換算で２００〜６００ｋｇ程度のものが多く使用されている。
【０００４】
しかしながら、このセメントミルクは、水にセメント粒子を懸濁させたグラウトであることから、以下のような問題点がある。
【０００５】
１）水とセメントを撹拌混合した後、静置するとセメント粒子は沈降していき、上部は上澄み液となり、下部はセメント懸濁液となる。即ち、上澄み液とセメント懸濁液の２層に分離することとなる。この上澄み液が発生する状態を、グラウト業界ではブリージングと称している。このブリージングは、水に対してセメントが少ないほど大きくなる。
【０００６】
２）セメントミルクグラウトは、プラント注入箇所までの圧送距離が、施工方法や配管設置条件により異なるものであるが（例えば、特許文献１参照。）、短いもので４０〜１００ｍ程度、長いもので１０００ｍを超える場合も多々ある。またグラウト注入は、施工方法に応じて、又は何らかのトラブル発生に応じて、１０〜３０分以上にも亘り圧送を停止することが多々ある。そして、この圧送停止時の間、セメントミルクは静止状態となるため、セメント粒子は沈降してブリージングが発生する。そして、再度圧送を開始した場合、セメントミルクは均一層でないため、圧送抵抗の小さい上部の上澄み液を多く含んだセメントミルクが先に追い出されることになり、管内に滞留したグラウトは、設定配合よりセメントが低濃度になってしまう。
【０００７】
３）セメントミルクは、静置しなくても、注入管の断面積（内径）に比べてポンプの吐出量が小さく、しかも圧力が小さくなると移動速度が遅くなるため、セメント中の大きな粒子は沈降を起こす。このため、長時間に亘り圧送を行うと、管底部に順次沈降したセメントは、その密度が高くなり、硬化が促進される原因となる。このため、注入完了時に水洗いしても注入管底部に沈降したセメント降下物を水で完全に洗い出すことができず、管内に残存することになる。即ち、プラントを構成する管内にセメント粒子が残存することとなれば、プラント全体の生産性にも支障を来たす結果にもなり、故障等のトラブルの原因ともなる。
【０００８】
４）また、セメントミルクは、プラント内においてセメントを一度に調合した一液性のものである。このため、セメントミルクの濃度を注入状況に応じて直ちに変更することができないという問題も生じる。
【０００９】
以上の１）〜４）のセメント粒子の沈降を防止する方法として、粘着剤としてベントナイトを併用する方法が従来において提案されている。
【００１０】
しかしながら、ベントナイトは、セメント粒子の沈降を防止することができるものの、却ってグラウトの粘性が高くなり、小さなクラックや土粒子間隙の浸透を大きく阻害することとなる。その結果、このベントナイトを混合する方法では、さらに高強度を必要とした高濃度のセメントミルクを圧送できないという新たな問題が発生することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−９７６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、セメントミルクがブリージングを生じることでセメント粒子が沈降することなく圧送することができ、しかもセメントミルクの濃度を注入状況に応じて直ちに変更することが可能な二液性グラウト注入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上述した問題点を解決するために、設定配合のうちセメントミルクが沈降しない濃度のセメントミルクをＡ液、残りの水をＢ液と別々に分けてポンプで圧送し、注入口付近で合流混合する、いわゆる二液性グラウト注入方法を発明した。
【００１４】
即ち、本発明では、Ａ液としては、セメント粒子が沈降しにくくするために、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有させ、残りの配合水をＢ液（配合により水量は異なる）に分けることとし、注入時点で設定配合に調整したセメントミルクを注入することが可能となった。
【００１５】
また、このように二液性とすることにより、注入状況に応じてＢ液の水の含有量を変化させることにより、直ちにセメントミルク濃度を変更することも可能となる。
【００１６】
更に、ゲル化能力を付加したい場合には、Ｂ液の水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液を用いることにより、ブリージングの防止、止水性（透水係数の低減）を高めることができる。更には、Ａ液のセメントの一部をスラグに置換し、或いはセメントの代わりにスラグと石灰に置き換えて、Ｂ液の水ガラスの濃度及び／又はその量を変化させることにより、ゲルタイム及び強度を注入時において任意に調整できる等、極めて有効な二液性グラウト注入方法を提供することが可能となった。
【００１７】
即ち、請求項１記載の二液性グラウト注入方法は、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、水からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２記載の二液性グラウト注入方法は、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ2：２８〜３０％換算で１０〜９０％置換した水ガラス水溶液からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の二液性グラウト注入方法は、請求項１又は２記載の発明において、上記セメントが重量比２０〜８０％に亘りスラグで置換されたセメントミルクからなるＡ液とすることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の二液性グラウト注入方法は、請求項１又は２記載の発明において、上記セメントがスラグの２〜３０％に亘り、石灰で２〜３０％置換されたセメントミルクからなるＡ液とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、Ａ液として、擬似粘結状態となるよう普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有させ、セメント粒子の沈降分離を防止し、かつブリージングを極めて少なくしたセメントミルクを製造して圧送を容易にし、Ｂ液として水或いは水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液を、Ａ液とは互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合のグラウトに調整することを可能とするものである。
【００２２】
特に、Ａ液に対して、水ガラスからなるＢ液を混合することにより、ゲル化能力を付加させることが可能となり、強度面、ブリージングの防止の面、止水性改善の面からより優れた効果を発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した二液性グラウト注入方法を実現するための二液性グラウト製造システムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用した二液性グラウト注入方法の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
一般にセメントは、セメントの原料をキルン等で焼成して得られたセメントクリンカーを物理的に粉砕して微細化したもので、粒子表面は平らではなく、また粒子自体は球体でない大小の粒子で構成されている。
【００２６】
またスラグは、高炉スラグを溶融状態から水で急冷固化した水滓を粉砕したもので、セメントと同様に大小粒子で構成されている。石灰（消石灰）は、石灰石を焼成し、粉砕したもので、平均粒径はセメントより小さいが粒子分布は大きく、また比重も小さいものである。
【００２７】
このセメントを水に加えた場合、水はセメント粒子への付着、吸着や、反応の寄与する結合水を含めた固定水と、それ以外の自由に移動できる自由水に分類することができる。
【００２８】
本発明は、かかる水に関する現象に着目し、セメントミルク中のセメント量を多くすることにより、配合水のうち固定水を多くしつつ自由水を少なくすることで、セメント自体は粘着性を持たないが、一定濃度以上になると見かけ上の粘性（以下、擬似粘結という。）が付加されることを突き止めた。
【００２９】
即ち、セメントを多くして自由水を少なくすることにより、粒子は固定水で包含され、粒子間の間隔が狭まり、相互に接触した状態の擬似粘結となって粒子の移動が制約され、沈降が阻止される。
【００３０】
その結果、ブリージングや大小の粒子の分離が生じにくいセメントミルクをＡ液として製造することができた。
【００３１】
本発明におけるこのセメントミルクの擬似粘結の度合いは、セメント（スラグ、石灰を含む）の種類や量、ブレーン値（比表面積）、粒子径（比重）等によって大きく左右されるため、正確に特定できない。このため本発明では、普通セメント（平均径４．５μｍ、ブレーン値３２００ｃｍ2／ｇ）を基準とし、その換算した量を以ってその擬似粘結が可能な範囲を特定することとした。
【００３２】
即ち、セメントミルクを構成するセメント粒子が普通セメントよりも小さいものであれば、絶対量は少ないものであっても擬似粘結を得ることができる。これに対して、セメントミルクを構成するセメント粒子が普通セメントよりも大きいものであれば、その絶対量を多くしない限り擬似粘結は得られない。
【００３３】
この擬似粘結が生じているか否かの判定は、円筒フローコーンによるフロー値（内径５ｃｍ、高さ５ｃｍ内のセメントミルクを充填した後、円筒を持ち上げてその充填されたセメントミルクの広がり直径（ｃｍ）を測定することで行う。
【００３４】
即ち、広がり直径の値が３４ｃｍ以下で、粒子分離が殆ど無く、かつブリージングが１０分後で４％以下の場合には、擬似粘結が生じた旨を判定するものとする。これに対して、上述の条件を一つでも欠く場合には、擬似粘結が生じなかった旨を判定するものとする。
【００３５】
その結果、擬似粘結の下限は、セメントミルク１ｍ3当たり普通セメントの場合、７００ｋｇ以上とした。セメントの多くをスラグで置換した場合は、１ｍ3当たり７００ｋｇより少ない量で擬似粘結が得られるので、本発明の範疇とみなされる。
【００３６】
また、フロー値が１６ｃｍ以下になると、擬似粘結が大となり、ブリージングは無いが、流動性が劣り、圧送が困難となるため、セメントミルク１ｍ3当たりセメント１２００ｋｇ超は除外することとした。
【００３７】
即ち、本発明の実用的な擬似粘結は、セメントミルク１ｍ3当たり普通セメント換算で７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクをＡ液とした。一方、設定配合のうち、Ａ液に含まれない水はＢ液とする。なお、ここでいう普通セメント換算とは、フロー値３４ｃｍ以下、ブリージング４％以下を呈する量で、普通セメントでは１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇに相当する。
【００３８】
このように、Ａ液で調整されたグラウト１ｍ3当たり普通セメント換算で７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクは、圧送の過程において、或いは注入途中で、仮に１０〜３０分程度圧送が中断された場合においても、管内でセメントの大小粒子が分離沈降しにくくなる。このため、仮に圧送過程の途中で圧送が中断される場合においても、セメントミルクはブリージングが生じることなく圧送されることが可能となる。
【００３９】
これにより、本発明では、Ａ液として、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクとしている。またＢ液として水としている。そして、このＡ液とＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整する、いわゆる二液性グラウト注入方法である。
【００４０】
図１は、本発明を適用した二液性グラウト注入方法を実現するための二液性グラウト製造システム１の構成を示している。本発明では、このシステムに限定されるものではなく、他の方法であってもよい。この二液性グラウト製造システム１では、外部から注入されたセメントや水等を混合してＡ液を調合するためのＡ液ミキサー１１と、このＡ液ミキサー１１から送られてくるＡ液を所定時間に亘り撹拌するアジテータ１２と、このアジテータ１２から送られてくるＡ液を管路１０へ圧送するためのＡ液ポンプ１３と、この管路１０の末端に接続されているミキシングユニット１４とを備えている。また、この二液性グラウト製造システム１は、外部から注入された水や水ガラス等を混合してＢ液を調合するためのＢ液ミキサー２１と、このＢ液ミキサー２１から送られてくるＢ液を所定時間に亘り貯液するための貯液槽２２と、この貯液槽２２から送られてくるＢ液を管路２０へ圧送するためのＢ液ポンプ２３とを備え、この管路２０の末端は、ミキシングユニット１４へと接続されている。そして、このミキシングユニット１４においてＡ液とＢ液とが合流、混合されて設定配合に調整され、二液性グラウトが製造されることになる。得られた二液性グラウトは、仕入管４を介して強化対象物３に対して注入されることとなる。ちなみに、この強化対象物は、人工構造物のみならず、自然界にあるものも全てがその対象となり、例えば、硬質（岩盤等）のクラックや破砕帯軟弱地盤、堤防等の人工地盤の土粒子の間隙、構造物と地盤の境界面に発生した空洞やその周辺部等であるが、これに限定されるものではない。
【００４１】
上述した構成からなる本発明によれば、Ａ液の組成について、擬似粘結状態となるように、セメントミルク１ｍ3当たり普通セメント換算で７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクとしている。このため、Ａ液が管路１０内を圧送される過程においても擬似粘結が生じていることから、管内でセメントの大小粒子が分離沈降しにくくなり、ブリージングが生じるのを防止することができる。そして、Ａ液は、そのまま擬似粘結を生じさせた状態で管路１０からミキシングユニット１４へ到達することとなる。かかる擬似粘結状態にあるＡ液をＢ液と混合した場合に、Ａ液中の擬似粘結状態によるセメントミルクは、Ｂ液の水が加わることにより、グラウト中の自由水が多くなる結果、擬似粘結が解離して設定配合の性状になる。
【００４２】
更にミキシングユニット１４においては、Ａ液に対してＢ液の水を任意に増減させることが可能となり、設定配合を変更することも可能となる。
【００４３】
更には、得られた二液性グラウトを強化対象物３に対して注入した当初、何らかの異変や状況変化によって直ちに設定配合を変更する必要がある場合においても、このミキシングユニット１４におけるＢ液の量を制御すればよく、それを直ちに実現することが可能となる。
【００４４】
上述した二液性グラウト注入方法において製造した二液性グラウトは、岩盤等の硬質地盤のクラックや軟弱地盤の土粒子間隙への浸透固化に対して特に有効である。一般的に、地盤内や、構造物と地盤との境界面の空洞（裏込めも含む）、護岸、堤防、地下構造物（橋脚、基礎杭等を含む）等の補修、強化には、セメントミルクグラウトだけではブリージング（グラウト固結容積の減少）、止水性（透水係数の低減）、希釈性及び逸走防止等が劣り、十分な効果を発揮させることができない。
【００４５】
本発明においては、このような従来のセメントミルクを注入するのみでは、強度、ブリージング、止水性等の観点から十分な効果が得られない強化対象物３に対しては、Ｂ液として水を使用するのではなく、Ｂ液として水ガラスを使用するようにしてもよい。即ち、Ａ液に対して、水ガラスからなるＢ液を混合することにより、ゲル化能力を付加させることが可能となり、強度面、ブリージングの防止の面、止水性改善の面からより優れた効果を発揮させることが可能となる。
【００４６】
即ち、Ｂ液の水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液を用いることにより、Ａ液中のセメントミルクと反応することとなり、ブリージングの全く生じない固結体とすることが可能となり、止水性、希釈性、強度を向上させる効果を発揮でき、更に一定の範囲に限定的に注入する、いわゆる限定注入も可能となる。
【００４７】
本発明では、このＢ液の水を容量比で１５〜９０％を水ガラスＪＩＳ３号品（Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ2：２８〜３０％）換算で置換した水ガラス水溶液をＢ液として用いている。
【００４８】
また、Ａ液に対するＢ液の水ガラス水溶液の混合は、容量比で０．０５〜３の範囲内で調整を行う。
【００４９】
更にセメントの２０〜８０％をスラグ（ゲルタイムには関係なく強度を高めることができる）により置換したセメントを使用し、Ｂ液の水ガラス水溶液と組み合わせることにより、任意のゲルタイムと強度に調整することも可能となる。即ち、このようなスラグ置換型の二液性グラウト注入方法とすることにより、グラウトとしての汎用性をより向上させることが可能となる。
【００５０】
なお、Ｂ液の水の一部を水ガラス水溶液に代替させても、グラウト中の水と同様に自由水として作用することは勿論である。
【００５１】
本発明を適用した二液性グラウト注入方法は、上述した構成に限定されるものではないが、ブレーン値が３０００ｃｍ2／ｇ以上で、代表的には普通セメント、早強セメント、更には微粒子セメントが好ましい。また、スラグもセメントと同様にブレーン値が３０００ｃｍ2／ｇ以上とされていることが望ましい。
【００５２】
また、Ａ液のセメントに代えて、スラグの重量比２〜３０％を石灰で置換したセメントミルクを使用しても、セメントと同等の硬化を発揮し、更にＢ液の水ガラス水溶液を加えると、やはりセメントと同等のゲルタイムと強度の増加を発揮する。また、石灰のブレーン値もスラグと同様３．０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましい。
【００５３】
本発明を適用した二液性グラウト注入方法において、Ａ液に用いられる水ガラスは、特定の種類に限定されるものではないが、代表的には液状の珪酸ソーダでモル比が２．５〜４．０のものが望ましい。
【００５４】
また、本発明におけるＡ液のセメントミルクには、通常使用されている分散剤、遅延剤、ゲル化促進剤、強度増強剤等を目的に合わせて併用することも可能となる。
【実施例１】
【００５５】
以下、本発明を適用した二液性グラウト注入方法について実施例を挙げて詳細に説明をする。実験に使用した材料は、普通セメント（比重３．１５、ブレーン値３１７０ｃｍ2／ｇ、平均粒径２３．１μｍ、最大径１００μｍ、最小径１．７μｍ）、スラグは、比重２．９０、ブレーン値４３００ｃｍ2／ｇ、平均粒径１０．４μｍ、最大径１００μｍ、最小径３．７５μｍ（デイ・シイ株式会社製、商品名：セラメント（登録商標））である。石灰は、比重２．２６、ブレーン値１０．３１５ｃｍ2／ｇ、平均粒径１０．９μｍ、最大径４０．６μｍ、最小径４μｍ以下、５％である。水ガラスは、ＪＩＳ３号品（Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ：２８〜３０％）を用いた。
【００５６】
実験では、先ずセメントミルク１ｍ3当たりのセメントと水を変化させた場合のブリージング、セメント粒子の沈降分離、及び粘度（フロー値）を測定し、以下の表１に示すような結果を得た。
【００５７】
【表１】
【００５８】
ブリージングは、セメントミルク５００ｍｌをメスシリンダーに入れ、１０分後の上澄み液を全量で割った値をブリージングとして現した。例えば、全量５００ｍｌ、上済み液２５ｍｌでは５％になる。
【００５９】
セメントミルク懸濁液中のセメント粒子の大小の差異による沈降分離を確認するため、透明な径５ｃｍ（底部が平で円筒状の）、長さ５０ｃｍのビニール袋にセメントミルク５００ｃｃを入れ、垂直に吊るし、１０分後に上澄み液を孔を開けて排水し、残りの懸濁液部分を同様に上層、中層、下層の３等分に分けて取り出し、比重を測定するとともに観察を行った。
【００６０】
粘性（フロー値）は、円筒フローコーンによるフロー値の測定で水平なアクリル板上に内径５ｃｍ、高さ５ｃｍの円筒を置き、この中にセメントミルクを満たした後、円筒を静かに持ち上げ、その時におけるセメントミルクの広がり直径（ｃｍ）を測定することで行う
【００６１】
表１に示すように、比較例２では、セメントに対して水が多い（即ち、固定水より自由水が多い）場合、サラサラした状態でブリージングが３１％と大きく、粘性は小さく、フロー値では３８ｃｍと大きい値を示している。
【００６２】
しかしながら、セメントミルク１ｍ3当たりのセメント量が多くなると配合水も少なくなり、更にセメントの付着水並びに結合水を含めた固定水により自由水が少なくなる。本発明例１〜６においては、何れもセメントミルク中のセメントが７００ｋｇ以上であるが、擬似粘結領域となり、極端にブリージングが少なくなり、材料分離（セメント粒子の大小の分離）の無い流動状のセメントミルクが得られることが判明した。しかしながら、比較例４は、セメントミルク中のセメントが１２００ｋｇ超と、セメントがより多くなる場合であるが、自由水が極端に少なくなりブリージングは無くなるが、フロー値が１２ｃｍであることから流動性が小さくなっていることが示されており、圧送性が低下してしまうことが分かった。
【００６３】
以上から、本発明では、Ａ液のセメントミルクのセメント量は、普通セメント１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇの範囲としている。
【００６４】
また、セメントミルクとして、セメントの大部分をスラグに置換した本発明例１７、及びスラグに少量の石炭を加えた本発明例８は、普通セメントと比較して比重が小さく、またブレーン値が大きいため、ブリージングは少なく、フロー値も小さい値を示している。即ち、普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり８００〜９００ｋｇに相当していることが確認できた。
【実施例２】
【００６５】
（比較例５）
セメントミルクの圧送状態を確認するため、実際に使用する機材を用いて実験を行った。即ち、図１に示すように、５００ｌ容量のＡ液ミキサー１１にＡ液ポンプ１３を取り付け、更に管路１０としては、内径２７ｍｍ、長さが２０ｍである注入ホースを３本接続して合計６０ｍの長さとした。ちなみに注入ホース間の接続部におけるジョイント内径は、２５ｍｍとしている。
【００６６】
実験Ｘでは、表１における比較例２（セメントミルク１ｍ３当たり３００ｋｇ）を毎分８ｌの吐出量で３０分間に亘り連続圧送し、最後のセメントミルクの比重を測定したところ、１．１８で理論値１．２０よりも小さい値を示していた。
【００６７】
また注入後、水洗いを行い、注入ホースのジョイント部を取り外したところ、注入ホースの底部に大きいセメント粒子が薄く沈降付着しており、特にＡ液ポンプ側に近い注入ホース間のジョイント部においては、かなり多くのセメント粒子が沈降付着していることが確認できた。
【００６８】
次に、新たな注入ホースに取り替えて、同様に１５分間圧送した後、先端部を閉塞して１０分間圧送を停止した。その後更に１５分間に亘り圧送した最後のセメントミルクの比重を測定する実験Ｙを行ったところ、１．１７であった。このため、上述の連続圧送したときと比較して、途中で圧送を停止させる方法では、比重が小さくなっていることが示されていた。
【００６９】
圧送後水洗いをして注入ホースのジョイント部を取り外し、注入ホース内を目視観察したところ、当該注入ホース内に連続圧送する実験Ｘの時と比較して、より多くのセメント粒子が分離沈降していた。
【００７０】
これは、１０分間に亘り圧送を停止したため、ブリージングが発生してセメント粒子が分離沈降しており、再開した場合において注入ホース断面のうち、セメント部分より上澄み液部分の方が移動（圧送）し易いため、断面内のセメントミルク全量を送り出すことができない減少が起きるためである。
【００７１】
このように圧送を繰り返し行うと、徐々にセメント粒子が多く沈降し、しかもセメントの硬化と相俟って、注入ホースの断面積は小さくなり、その結果、圧送が困難になることは明らかである。
【実施例３】
【００７２】
（本発明例９）
本発明例４の擬似粘結領域のセメントミルクを実施例２と同条件で実験Ｘを行った。
【００７３】
３０分間に亘り連続圧送した最後のセメントミルクの比重を測定したところ１．６８と理論値（１．６８）と同値であった。
【００７４】
更に水洗いした後、ジョイント部を取り外して目視観察を行ったところ、ホース内のセメントは、底部及び継手部手前にも殆ど確認できなかった。
【００７５】
次に１５分間圧送し１０分間停止後、更に１５分間の圧送を行う実験Ｙを行い、圧送した最後のセメントミルクの比重を測定したところ、１．６７と理論と殆ど同値であった。更に水洗した後にジョイント部を取り外したところ、セメント粒子はホース内において殆ど確認することができず、ジョイント部のポンプ側に極僅かに付着が確認できた。
【００７６】
このことから、本発明のセメントミルクを流動状の擬似連結した状態であれば、実験Ｘに示すような繰り返し圧送を行う場合、又は実験Ｙに示すような圧送停止を行う場合においても、ブリージングや大小のセメント粒子の分離現象が生じることなく、長時間に亘る圧送が可能であることが確認できた。
【００７７】
また、圧送後、水洗いを行った場合においても擬似粘結を通じて保持されたセメントミルクは、ホース内でブリージングが殆ど生じることなく、均一に分散しているため、水に希釈されること無く、水との置換が可能であることが確認できた。
【実施例４】
【００７８】
本発明を適用した流動状の擬似粘結領域にあるセメントミルクのＡ液にＢ液として水、或いは水の一部を水ガラスで置換した水ガラス液を加えた場合、セメントミルクの性状がどのような性状に変化するかについて実験を行った。
【００７９】
その結果を表２に示す。
【００８０】
【表２】
【００８１】
この表２より、擬似粘結領域にある本発明例４のＡ液セメントミルクは、Ｂ液としての水を加えると、グラウト中の自由水が増加して擬似粘結が解離され、ブリージング、フロー値及びセメント粒子分離は、比較例２、３とほぼ同一な性状を示していることが確認された。
【００８２】
また、本発明例７及び本発明例８にＢ液の一部に水ガラスを置換した水ガラス水溶液についても、水ガラス水溶液は、自由水として働くため、殆ど同様な結果が得られた。
【００８３】
なお、本発明例１２は、セメントの一部にセメントより比重、並びにブレーン値が若干小さく、また水より水ガラス水溶液は、濃度により違いがあり、粘性によりブリージング、フロー値、及びセメント粒子分離度合は若干小さい値を示す傾向にあるが、水と同様、自由水とみなすことができる。更にセメントの代わりに、スラグと石灰のセメントミルクは、石灰には微粒子がセメント、スラグより多く含まれているので、ブリージング及びフロー値が若干小さい値を示す傾向にある。
【実施例５】
【００８４】
本発明のＡ液に対して、Ｂ液として水或いは水の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液、更にはセメントの一部をスラグで置換、及びスラグと石灰のセメントミルクの一軸圧縮強度及びゲルタイム（水ガラス系のみ）を測定した結果を表３に示す。
【００８５】
【表３】
【００８６】
表３の結果より、セメントミルクの強度は、セメントのみ（本発明例１４）よりも、セメントの一部をスラグで置換した本発明例１６の方が、高い値を示しており、強度からみれば有効であることが分かる。一方、Ｂ液の一部を水ガラスで置換した水ガラス水溶液をＡ液に加えると、ゲル化能力が付加され、ゲルタイムの調整が可能となり、セメント量に関係なくブリージングは発生しない。またセメントの一部をスラグに置換すると、ゲルタイムを変えることなく強度を高めることができる。即ち、Ａ液のセメントやスラグ、Ｂ液の水や水ガラスの増減により、任意のゲルタイムと強度を得ることが可能となる。更に、スラグと石灰のセメントミルク（本発明例２３）についてもＢ液に水ガラス水溶液を用いると、セメントと同様にゲル化能力が付加されるため、ブリージングの発生はなく、またセメントミルク単味に比べて強度が大幅に増加されている。
【符号の説明】
【００８７】
１ 二液性グラウト製造システム
１０、２０ 管路
１１ Ａ液ミキサー
１２ アジテータ
１３ Ａ液ポンプ
２１ Ｂ液ミキサー
２２ 貯液槽
２３ Ｂ液ポンプ２３
【特許請求の範囲】
【請求項１】
普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、水からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入すること
を特徴とする二液性グラウト注入方法。
【請求項２】
普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ2：２８〜３０％換算で１５〜９０％置換した水ガラス水溶液からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入すること
を特徴とする二液性グラウト注入方法。
【請求項３】
上記セメントが重量比２０〜８０％に亘りスラグで置換されたセメントミルクからなるＡ液とすること
を特徴とする請求項１又は２記載の二液性グラウト注入方法。
【請求項４】
上記セメントがスラグ−石灰とからなり、スラグの重量比２〜３０％に置換したセメントミルクからなるＡ液とすること
を特徴とする請求項１又は２記載の二液性グラウト注入方法。
【請求項１】
普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、水からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入すること
を特徴とする二液性グラウト注入方法。
【請求項２】
普通セメント換算でグラウト１ｍ3当たり７００〜１２００ｋｇのセメントを含有したセメントミルクからなるＡ液と、Ｎａ2Ｏ：９〜１０％、ＳｉＯ2：２８〜３０％換算で１５〜９０％置換した水ガラス水溶液からなるＢ液とを互いに別々に圧送し、グラウト注入口付近でこれらを合流、混合して設定配合に調整し、注入すること
を特徴とする二液性グラウト注入方法。
【請求項３】
上記セメントが重量比２０〜８０％に亘りスラグで置換されたセメントミルクからなるＡ液とすること
を特徴とする請求項１又は２記載の二液性グラウト注入方法。
【請求項４】
上記セメントがスラグ−石灰とからなり、スラグの重量比２〜３０％に置換したセメントミルクからなるＡ液とすること
を特徴とする請求項１又は２記載の二液性グラウト注入方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−６４２３８（Ｐ２０１３−６４２３８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２２０９（Ｐ２０１１−２０２２０９）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（３９１０３２００４）有限会社シモダ技術研究所 (13)
【出願人】（５９３１６５８７８）株式会社エルジー (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（３９１０３２００４）有限会社シモダ技術研究所 (13)
【出願人】（５９３１６５８７８）株式会社エルジー (6)
【Ｆターム（参考）】
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