水面下の空隙充填方法
【課題】水深数十メートルの水底の、広い範囲の空隙に確実に充填でき、かつ水に溶けず、水域を汚染せず、十分な強度を発揮する空隙充填方法を提供する。
【解決手段】可塑性材料は、セメントミルクと、ベントナイト泥水と水ガラスとによって構成する。先行してセメントミルクとベントナイト泥水を混合して２液混合体を製造する。その後に、この２液混合体に水ガラスを添加して水ガラス添加体を製造する。この水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる過程で攪拌して水ガラス添加体を混合して可塑性材料を製造する。この可塑性材料を対象物の空隙に圧入する。
【解決手段】可塑性材料は、セメントミルクと、ベントナイト泥水と水ガラスとによって構成する。先行してセメントミルクとベントナイト泥水を混合して２液混合体を製造する。その後に、この２液混合体に水ガラスを添加して水ガラス添加体を製造する。この水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる過程で攪拌して水ガラス添加体を混合して可塑性材料を製造する。この可塑性材料を対象物の空隙に圧入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面下の空隙充填方法に関するものである。
そして特に、流速の早い海流の影響を受けるような環境において、その水中の対象物の空隙に可塑性材料を充填する方法である。
充填対象物として、たとえば海底に沈設するコンクリート構造物の下面と海底地盤との空隙、あるいは海底に積み上げた岩塊の間の空隙などである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空洞やシールドトンネルの裏込のような限定範囲内での注入や水中打設に用いるグラウト材として、水とベントナイト、ケイ酸ソーダを混合した可塑材が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１２５５９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の充填対象は、海峡の海底のように早い流速を有する海底にある構造物を対象としている。
その場合の特殊性としては次のような問題がある。
１） 陸上で混合した材料をそのまま船で充填場所の海上まで運搬することになるが、海路は陸路以上に不確定な要素が多いので、思わぬ時間がかかって可塑性材料が固化してしまい、すべての材料が無駄になる、という危険性がある。
２） 海底に投入した岩塊で構成された構造物の空隙に充填するような場合に、充填量は多いから可塑性材料があまり早く固化しては、空隙に十分に行き渡らず、十分な充填ができない。
３） しかし固化までの時間が長いと、充填作業の途中で水中に溶け出してしまい、海水を汚染する可能性もあり、そのような現象は避けなければならない。
４） このように、ポンプで圧送している充填中は、空隙内に十分に充填することができ、しかし圧送を終了したら迅速に硬化をはじめて水に溶解しない、という特殊な性質を発揮できることが要求される。
５） さらに広い範囲の空隙の間に充填した可塑性材料は、一定時間後には、十分な強度を維持できることも要求される。
６） そのような機能を発揮できる材料は従来は存在しなかった。例えば前記の特許文献１記載のような、ベントナイト泥水と水ガラスを混合した材料を充填する空隙充填方法にあっては、材料としての強度の安定性、充填性などに関しては信頼性が低いものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために本発明の水面下の空隙充填方法は、水面下の対象物内の空隙に可塑性材料を充填する方法であって、可塑性材料は、セメントミルクと、ベントナイト泥水と水ガラスとによって構成し、先行して、セメントミルクのみの場合にはベントナイト泥水と水ガラスの混合体を、もう一つは先行してセメントミルクとベントナイト泥水を混合した２液混合体を製造し、それに水ガラスを添加混合して水ガラス添加体を製造し、この水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる過程で、ダイナミックミキサーによって攪拌して水ガラス添加体を混合して可塑性材料を製造し、この可塑性材料を対象物の空隙に圧入する水面下の空隙充填方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水面下の空隙充填方法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。
＜１＞ 材料の移送時間が不安定でも、移送中に硬化してしまうことがなく、充填作業の段階ではじめて硬化させることができる。
＜２＞ 流動性が高く、広い範囲の空隙にも容易に充填することができ、かつ流動が終了すると確実に硬化して強度を発現することができる。
＜３＞ 水に溶解することなく、水面下の空隙に充填でき、高い止水性を確保することができる。
＜４＞ 海底のような水面下の空隙に充填しても、水に溶解することがないから、水域を汚染することがない。
＜５＞ このように水面下の空隙に確実に充填でき、強度を得ることができるから、海底地盤と地下構造物との空隙の充填、海底に投入した岩塊間への充填などに利用して、信頼性の高い止水構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の可塑性材料を製造する工程の一例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞本発明の基本形態。
本発明は、特に海や河川などの高速で流れる水域において、水位以下に存在する空隙を充填する方法であり、その充填に使用する可塑性材料に特徴を備えている。
【００１０】
＜２＞対象の特殊性。
前記したように、海峡や河川などでの充填作業は、陸上から可塑性材料を充填する現地までの距離が離れている。
そのために、不測の時間の経過から可塑性材料が充填前に硬化してしまい無駄になってしまう、という危険性があった。
さらに水深数十メートルの水底の、広い範囲の空隙に確実に充填でき、かつ水に溶けず、水域を汚染せず、十分な強度を発揮する、という特殊な要求にこたえる必要があった。
【００１１】
＜３＞可塑性材料。
そのような要求に答えることができる可塑性材料は、陸上で製造した３種類の流動性に富んだ原料液を、充填の直前に混合して製造するものである。
より具体的には、本発明の可塑性材料は、セメントミルク、ベントナイト泥水、そして水ガラス水溶液の３液を、それぞれ個別に製造する。
【００１２】
＜４＞２液混合体。
まず、３液(セメントミルク・ベントナイト泥水・水ガラス)をそれぞれ別々に製造し、別々のミキサ−で製造したセメントミルクとベントナイト泥水を別系統で送り、２液を混合しても容易に硬化するものではないから、通常のミキサーによって混合することができる。
【００１３】
＜５＞水ガラス添加体。
次に２液混合体に水ガラスを添加して、水ガラス添加体を製造する。
前工程で製造した２液混合体に水ガラスを添加することによって、急速に固化する可能性がある。
そのために、水ガラスを添加する段階は、できるだけ可塑性材料を充填する時期の直前において行う。
この水ガラス添加体の段階では、水ガラスを添加しただけであるから、
２液混合体と水ガラスを十分に混合されていない。
【００１４】
＜６＞水ガラス添加体の混合。
そこでこの水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる。
このダイナミックミキサーを通過する過程で、２液混合体と水ガラスを十分に攪拌して可塑性材料を製造し、かつ注入圧力を付与するものである。
【００１５】
＜７＞ダイナミックミキサー。
本発明の混合に使用するダイナミックミキサー１は、市販のサンドポンプを改良して使用する。
すなわちサンドポンプのインペラを改良することによって、吐出量を極端に抑え、攪拌能力のみを高めたものである。
前工程で製造した２液混合体ａに、水ガラスｂを添加して水ガラス添加体ｃを製造し、このダイナミックミキサー１に水ガラス添加体を通過させる。
この過程で、ダイナミックミキサー１によって攪拌して２液混合体ａと水ガラスｂを混合して空隙充填用可塑性材料ｄを製造することができる。
【００１６】
＜８＞ダイナミックミキサーを採用する理由。
本発明の方法では、特に攪拌にダイナミックミキサーを使用することを特徴としている。
一般に、注入配管ラインの一部にスパイラル管を内蔵させ、複数の液体が同区間を通過してラインミキシングさせる手法が知られている。
このような手法では、可塑性材料のように混合後に性状が大きく変わり、粘性が増大するような材料では均一に混合させることが困難であった。
その結果、混合のムラが生じ、ゲル化時間が大きく変化し、配管等の閉塞を生じた。
そこで、スタティックミキサー同様、送液と注入ライン上で連続的に、かつ短時間で確実に複数の液が混合し、ムラなく機械的攪拌混合する方法を検討した。
その結果、本発明では、送液―注入ライン上に機械的攪拌混合装置を設置するタイプとして、ダイナミックミキサーのようなポンプ式のミキサーを設置する構成を採用した。
同装置では、その攪拌翼シリンダー内に複数液を通過させることにより、効率的かつ確実に混合することが可能となった。
このミキサーはインバーター制御により、攪拌翼回転数を任意に変更させることが可能であることから、材料の如何を問わず、複数の液体を効率よく混合し、均一な可塑状モルタルを製造することができる。
特に可塑状モルタルのように、混合前後の短い時間で大きく粘性が変化するような材料には適しているものである。
【００１７】
＜９＞混合例。
本発明の材料の混合比率の例を以下に示す。
セメントミルクは、単位セメント量が１００ｋｇから４００ｋｇで、かつ水セメント比が４０％から１７０％の溶液として製造する。
このセメントミルクに、ベントナイト及び粘土鉱物濃度濃度が３％から５０％のベントナイト泥水を添加する。
ベントナイト泥水を一部添加したセメントミルクとベントナイト泥水を混合した後に、充填直前に水ガラス水溶液を混合して可塑性材料を製造する
ベントナイト泥水を一部添加したセメントミルクとベントナイト泥水を混合した後に、水ガラス水溶液を混合する場合には、充填直前に、ダイナミックミキサーで強制混合して行う。
【符号の説明】
【００１８】
１：ダイナミックミキサー
ａ：２液混合体
ｂ：水ガラス溶液
ｃ：水ガラス添加体
ｄ：空隙充填用可塑性材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面下の空隙充填方法に関するものである。
そして特に、流速の早い海流の影響を受けるような環境において、その水中の対象物の空隙に可塑性材料を充填する方法である。
充填対象物として、たとえば海底に沈設するコンクリート構造物の下面と海底地盤との空隙、あるいは海底に積み上げた岩塊の間の空隙などである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空洞やシールドトンネルの裏込のような限定範囲内での注入や水中打設に用いるグラウト材として、水とベントナイト、ケイ酸ソーダを混合した可塑材が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１２５５９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の充填対象は、海峡の海底のように早い流速を有する海底にある構造物を対象としている。
その場合の特殊性としては次のような問題がある。
１） 陸上で混合した材料をそのまま船で充填場所の海上まで運搬することになるが、海路は陸路以上に不確定な要素が多いので、思わぬ時間がかかって可塑性材料が固化してしまい、すべての材料が無駄になる、という危険性がある。
２） 海底に投入した岩塊で構成された構造物の空隙に充填するような場合に、充填量は多いから可塑性材料があまり早く固化しては、空隙に十分に行き渡らず、十分な充填ができない。
３） しかし固化までの時間が長いと、充填作業の途中で水中に溶け出してしまい、海水を汚染する可能性もあり、そのような現象は避けなければならない。
４） このように、ポンプで圧送している充填中は、空隙内に十分に充填することができ、しかし圧送を終了したら迅速に硬化をはじめて水に溶解しない、という特殊な性質を発揮できることが要求される。
５） さらに広い範囲の空隙の間に充填した可塑性材料は、一定時間後には、十分な強度を維持できることも要求される。
６） そのような機能を発揮できる材料は従来は存在しなかった。例えば前記の特許文献１記載のような、ベントナイト泥水と水ガラスを混合した材料を充填する空隙充填方法にあっては、材料としての強度の安定性、充填性などに関しては信頼性が低いものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために本発明の水面下の空隙充填方法は、水面下の対象物内の空隙に可塑性材料を充填する方法であって、可塑性材料は、セメントミルクと、ベントナイト泥水と水ガラスとによって構成し、先行して、セメントミルクのみの場合にはベントナイト泥水と水ガラスの混合体を、もう一つは先行してセメントミルクとベントナイト泥水を混合した２液混合体を製造し、それに水ガラスを添加混合して水ガラス添加体を製造し、この水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる過程で、ダイナミックミキサーによって攪拌して水ガラス添加体を混合して可塑性材料を製造し、この可塑性材料を対象物の空隙に圧入する水面下の空隙充填方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水面下の空隙充填方法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。
＜１＞ 材料の移送時間が不安定でも、移送中に硬化してしまうことがなく、充填作業の段階ではじめて硬化させることができる。
＜２＞ 流動性が高く、広い範囲の空隙にも容易に充填することができ、かつ流動が終了すると確実に硬化して強度を発現することができる。
＜３＞ 水に溶解することなく、水面下の空隙に充填でき、高い止水性を確保することができる。
＜４＞ 海底のような水面下の空隙に充填しても、水に溶解することがないから、水域を汚染することがない。
＜５＞ このように水面下の空隙に確実に充填でき、強度を得ることができるから、海底地盤と地下構造物との空隙の充填、海底に投入した岩塊間への充填などに利用して、信頼性の高い止水構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の可塑性材料を製造する工程の一例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞本発明の基本形態。
本発明は、特に海や河川などの高速で流れる水域において、水位以下に存在する空隙を充填する方法であり、その充填に使用する可塑性材料に特徴を備えている。
【００１０】
＜２＞対象の特殊性。
前記したように、海峡や河川などでの充填作業は、陸上から可塑性材料を充填する現地までの距離が離れている。
そのために、不測の時間の経過から可塑性材料が充填前に硬化してしまい無駄になってしまう、という危険性があった。
さらに水深数十メートルの水底の、広い範囲の空隙に確実に充填でき、かつ水に溶けず、水域を汚染せず、十分な強度を発揮する、という特殊な要求にこたえる必要があった。
【００１１】
＜３＞可塑性材料。
そのような要求に答えることができる可塑性材料は、陸上で製造した３種類の流動性に富んだ原料液を、充填の直前に混合して製造するものである。
より具体的には、本発明の可塑性材料は、セメントミルク、ベントナイト泥水、そして水ガラス水溶液の３液を、それぞれ個別に製造する。
【００１２】
＜４＞２液混合体。
まず、３液(セメントミルク・ベントナイト泥水・水ガラス)をそれぞれ別々に製造し、別々のミキサ−で製造したセメントミルクとベントナイト泥水を別系統で送り、２液を混合しても容易に硬化するものではないから、通常のミキサーによって混合することができる。
【００１３】
＜５＞水ガラス添加体。
次に２液混合体に水ガラスを添加して、水ガラス添加体を製造する。
前工程で製造した２液混合体に水ガラスを添加することによって、急速に固化する可能性がある。
そのために、水ガラスを添加する段階は、できるだけ可塑性材料を充填する時期の直前において行う。
この水ガラス添加体の段階では、水ガラスを添加しただけであるから、
２液混合体と水ガラスを十分に混合されていない。
【００１４】
＜６＞水ガラス添加体の混合。
そこでこの水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる。
このダイナミックミキサーを通過する過程で、２液混合体と水ガラスを十分に攪拌して可塑性材料を製造し、かつ注入圧力を付与するものである。
【００１５】
＜７＞ダイナミックミキサー。
本発明の混合に使用するダイナミックミキサー１は、市販のサンドポンプを改良して使用する。
すなわちサンドポンプのインペラを改良することによって、吐出量を極端に抑え、攪拌能力のみを高めたものである。
前工程で製造した２液混合体ａに、水ガラスｂを添加して水ガラス添加体ｃを製造し、このダイナミックミキサー１に水ガラス添加体を通過させる。
この過程で、ダイナミックミキサー１によって攪拌して２液混合体ａと水ガラスｂを混合して空隙充填用可塑性材料ｄを製造することができる。
【００１６】
＜８＞ダイナミックミキサーを採用する理由。
本発明の方法では、特に攪拌にダイナミックミキサーを使用することを特徴としている。
一般に、注入配管ラインの一部にスパイラル管を内蔵させ、複数の液体が同区間を通過してラインミキシングさせる手法が知られている。
このような手法では、可塑性材料のように混合後に性状が大きく変わり、粘性が増大するような材料では均一に混合させることが困難であった。
その結果、混合のムラが生じ、ゲル化時間が大きく変化し、配管等の閉塞を生じた。
そこで、スタティックミキサー同様、送液と注入ライン上で連続的に、かつ短時間で確実に複数の液が混合し、ムラなく機械的攪拌混合する方法を検討した。
その結果、本発明では、送液―注入ライン上に機械的攪拌混合装置を設置するタイプとして、ダイナミックミキサーのようなポンプ式のミキサーを設置する構成を採用した。
同装置では、その攪拌翼シリンダー内に複数液を通過させることにより、効率的かつ確実に混合することが可能となった。
このミキサーはインバーター制御により、攪拌翼回転数を任意に変更させることが可能であることから、材料の如何を問わず、複数の液体を効率よく混合し、均一な可塑状モルタルを製造することができる。
特に可塑状モルタルのように、混合前後の短い時間で大きく粘性が変化するような材料には適しているものである。
【００１７】
＜９＞混合例。
本発明の材料の混合比率の例を以下に示す。
セメントミルクは、単位セメント量が１００ｋｇから４００ｋｇで、かつ水セメント比が４０％から１７０％の溶液として製造する。
このセメントミルクに、ベントナイト及び粘土鉱物濃度濃度が３％から５０％のベントナイト泥水を添加する。
ベントナイト泥水を一部添加したセメントミルクとベントナイト泥水を混合した後に、充填直前に水ガラス水溶液を混合して可塑性材料を製造する
ベントナイト泥水を一部添加したセメントミルクとベントナイト泥水を混合した後に、水ガラス水溶液を混合する場合には、充填直前に、ダイナミックミキサーで強制混合して行う。
【符号の説明】
【００１８】
１：ダイナミックミキサー
ａ：２液混合体
ｂ：水ガラス溶液
ｃ：水ガラス添加体
ｄ：空隙充填用可塑性材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下の対象物内の空隙に可塑性材料を充填する方法であって、
可塑性材料は、セメントミルクと、ベントナイト泥水と水ガラスとによって構成し、
先行してセメントミルクとベントナイト泥水を混合して２液混合体を製造し、
その後に、この２液混合体に水ガラスを添加して水ガラス添加体を製造し、
この水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる過程で、
ダイナミックミキサーによって攪拌して水ガラス添加体を混合して可塑性材料を製造し、
この可塑性材料を対象物の空隙に圧入する、
水面下の空隙充填方法。
【請求項２】
前記のダイナミックミキサーが、
攪拌翼シリンダー内に複数液を通過させる構成であり、
インバーター制御により、攪拌翼回転数を任意に変更させることが可能であって、
サンドポンプの吐出量を抑え、
攪拌能力を高めたものである、
請求項１記載の水面下の空隙充填方法。
【請求項１】
水面下の対象物内の空隙に可塑性材料を充填する方法であって、
可塑性材料は、セメントミルクと、ベントナイト泥水と水ガラスとによって構成し、
先行してセメントミルクとベントナイト泥水を混合して２液混合体を製造し、
その後に、この２液混合体に水ガラスを添加して水ガラス添加体を製造し、
この水ガラス添加体を、ダイナミックミキサーを通過させる過程で、
ダイナミックミキサーによって攪拌して水ガラス添加体を混合して可塑性材料を製造し、
この可塑性材料を対象物の空隙に圧入する、
水面下の空隙充填方法。
【請求項２】
前記のダイナミックミキサーが、
攪拌翼シリンダー内に複数液を通過させる構成であり、
インバーター制御により、攪拌翼回転数を任意に変更させることが可能であって、
サンドポンプの吐出量を抑え、
攪拌能力を高めたものである、
請求項１記載の水面下の空隙充填方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１０６１７８（Ｐ２０１１−１０６１７８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６２９５５（Ｐ２００９−２６２９５５）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３９０００６７５８）株式会社立花マテリアル (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３９０００６７５８）株式会社立花マテリアル (17)
【Ｆターム（参考）】
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