長距離圧送用セメント混和材及び注入工法
【課題】長距離配管でのセメントミルクであるＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間（夜間工事では昼間）に、配管中にＡ材を残すことが可能で、それにより配管中のＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事を大幅に減ずることができ、工期や人員等を減らした安価な可塑性注入材を提供する。
【解決手段】デキストリン１００部に対して、セルロース誘導体を５〜８０部含有してなる長距離圧送用セメント混和材である。また、セメント１００部に対して、長距離圧送用セメント混和材０．３〜２部とを含有するセメントミルクであるＡ材４００〜３０００容量部と、カルシウムアルミネートと石膏からなる凝結促進剤と、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合した可塑化材であるＢ材１００容量部を、注入直前に混合してなる注入工法である。
【解決手段】デキストリン１００部に対して、セルロース誘導体を５〜８０部含有してなる長距離圧送用セメント混和材である。また、セメント１００部に対して、長距離圧送用セメント混和材０．３〜２部とを含有するセメントミルクであるＡ材４００〜３０００容量部と、カルシウムアルミネートと石膏からなる凝結促進剤と、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合した可塑化材であるＢ材１００容量部を、注入直前に混合してなる注入工法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工コンクリートの背面の空洞等に、セメント系充填材が千メートルを超える長距離圧送して注入するセメント系充填材のセメント混和材及び長距離圧送注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネル工法で施工された鉄道、道路、水路トンネルには、背面空洞が存在する場合がある。この背面空洞は、トンネルが塑性圧や偏圧を受けた場合、覆工背面より十分な地盤反力が期待できないため構造的に不利な状態となることがある。
塑性圧とは、トンネル掘削によって発生した塑性領域がその後時間の経過とともに拡大して地山がゆるみ、これがトンネル内空側に押し出されて覆工に作用する地圧のことを言う。また、偏圧とは、構造物に作用する均一でない圧力であり、たとえば、斜面にそったトンネルは、一方から大きな土圧をうける。
【０００３】
このような背面空洞による悪影響を抑制するために、エアモルタル工法、発泡ウレタン工法、可塑性グラウト工法に代表される背面空洞への裏込め注入工法が行われている。
【０００４】
山岳トンネルの背面空洞、土木構造物の空洞や隙間を充填等に利用する注入材においては、目的の空洞充填部に効率的に確実に注入し、周辺の隙間等への漏れがないようにするため、又は、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防止するため、注入材がゲル状の凝集体としての性状を有することが望ましい。
【０００５】
従来、このような性状、機能を有する可塑性注入材は、従来から種々研究され実用に供されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
また、このような隙間に、セメントモルタルやセメントミルクにセメント用ポリマーを流し込むことが知られている。セメント用ポリマーとしては、エチレン酢酸ビニル樹脂系ポリマーが知られているが、ポリマー自体が耐水性に劣るので、水に接触するとポリマーが再溶解するという課題があったので、これを改良した注入材が実用に供されている（特許文献３参照）。
【０００７】
空洞に充填材等を注入する際に、道路トンネルの場合、一車線を通行止めにして片側運行させながら、注入施工現場近くまで充填材製造プラントを設置して、そのプラント設備でセメントミルク等のＡ材と、可塑化材等のＢ材とを作製し、それらを混合させ、その場で注入施工することが行われている（特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【０００８】
一方、一部道路トンネルや鉄道トンネルの場合は、車両を通行止めにするか、鉄道車両が運行していない夜間に工事を行う必要がある。この場合、注入作業車は注入施工現場まで移動できるが、プラント設備が大型であるため、トンネルの坑口の外に配置せざるを得ない等の問題があった。
場合により、プラント設備を小型化し、現地で少量打設を行うことが多かった。
【０００９】
しかし、少量打設では、必要以上の日数が掛り、またプラント設備が坑口の外の場合、充填材の運搬等の往復移動をすると作業時間がかかり、鉄道車両が運行していない夜間の限られた時間内では、作業が進みにくいため、トンネルの坑口に設置したプラント設備と注入作業車とを直接注入パイプで連結し、セメントミルク等のＡ材と可塑化材等のＢ材とを各々別の注入パイプで長距離圧送し、注入作業車の近くで混合して注入施工することが行われるが、これらの作業においては、トンネルの坑口の外や、トンネル内の現場に拘わらず、Ａ材は数時間で硬化するため、作業終了時にはＡ材の配管内の除去や洗浄及び廃棄等に多大な時間を要した。
【００１０】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の長距離圧送用セメント混和材を使用することにより、前述のような作業性の低下という課題を解決することができるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１６０５４４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４６０８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９００１９号公報
【特許文献４】特開２００９−２４４８１号公報
【特許文献５】特開２００６−２１３５８９号公報
【特許文献６】特開２００３−２７８１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
長距離配管でのセメントミルクであるＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間（夜間工事では昼間）に、配管中にＡ材を残すことが可能で、それにより配管中のＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事を大幅に減ずることができ、工期や人員等を減らした安価な可塑性注入材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明は、（１）デキストリン１００部に対して、セルロース誘導体を５〜８０部含有してなる長距離圧送用セメント混和材、（２）セメント１００部に対して、長距離圧送用セメント混和材０．３〜２部とを含有するセメントミルクであるＡ材４００〜３０００容量部と、カルシウムアルミネートと石膏からなる凝結促進剤と、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合した可塑化材であるＢ材１００容量部を、注入直前に混合してなる注入工法、（３）セメントミルクであるＡ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする（２）に記載の注入工法、（４）セメントミルクであるＡ材が石炭灰及び／又はベントナイトを含有する（２）又は（３）に記載の注入工法、（５）セメントミルクであるＡ材と、可塑化材であるＢ材を、注入ノズルの先端から０．５〜３０ｍの位置で混合して注入する（２）〜（４）のうちの何れか一項に記載の注入工法、である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の長距離圧送用セメント混和材や注入工法を使用することにより、セメントミルクであるＡ材は、２４時間以内であれば粘度変化がなく硬化しないため、当日の配管のセメントミルクの除去や掃除を簡略化できる。しかも、可塑化材であるＢ材を添加することにより、セメントミルクであるＡ材を作製してから２４時間常に、可塑性を一定に保持できるので、山岳トンネルの背面空洞に充填し、土木構造物の空洞や隙間の充填部に確実に注入し、周辺の隙間等への漏れがなく、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防ぎ、セメントミルクＡ材長距離圧送が可能で、ブリーディング量を減じ、作業の段取り時間と終業片付け時間を大幅に減じた可塑性注入材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
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。
【００１６】
本発明で使用するデキストリンは、セメントの凝結を大幅に遅らせ、２４時間以内のセメントミルクの粘度変化を抑え、セメント部の沈降や硬化を防ぎ、作業の簡略化に寄与するものである。
【００１７】
デキストリンは、一般に化工澱粉とも呼ばれ、通常、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯、タピオカ澱粉、小麦澱粉、甘薯澱粉、及び米澱粉等を加水分解して得られる。なかでも、希酸を加え、分解して得られる酸焙焼デキストリンが最も一般的であり、酸浸漬法で得られるもの、澱粉の酵素分解で得られるマルトデキストリン、無焙焼で得られるブリティッシュガム、あるいは、澱粉に水を加えたものを加熱したり、アルカリや濃厚な塩類の溶液を加えてアルファー化したものを急速に脱水乾燥して得られるアルファー化澱粉、もしくは、これらを水に溶解させて残留分を乾燥させた粉末等が使用できる。この他、カルボン酸エステル化、炭酸エステル化、及びエーテル化等の化学変性をさせたものが使用できる。特に、デキストリンの２０℃における冷水可溶分が５〜９０％のものが好ましく、１０〜６５％がより好ましい。デキストリンの２０℃における冷水可溶分が小さくなると充分な凝結遅延効果が得られない場合があり、デキストリンの２０℃における冷水可溶分が大きくなると硬化不良を引き起こす恐れがある。
【００１８】
本発明で使用するセルロース誘導体としては、セメントミルク等のブリーディングの防止に寄与するものであり、特に限定されるものではないが、一般に水溶性高分子物質と呼ばれているもので、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられ、セメントミルク等の分離低減や圧送性の向上の効果がある。
【００１９】
セルロース誘導体の使用量は、デキストリン１００部に対して、５〜８０部が好ましく、１０〜５０部がより好ましい。５部未満では、ブリーディングの防止効果が小さい場合があり、８０部を超えるとセメントミルクの粘度が上がり、圧送性が悪くなるばかりか、長距離圧送が不能になり経済的でない。
【００２０】
長距離圧送が可能とは、２４時間以内にＡ液の粘度変化がなく、セメント部の沈降を極力抑え硬化しないということをいう。
また、長距離とは、一概に規定はできないが、一般的には５００ｍ以上をいう。
【００２１】
デキストリンにセルロース誘導体を含有してなる長距離圧送用セメント混和材は、セメント１００部に対して０．３〜２部が好ましく、０．５〜１．５部がより好ましい。０．３部未満では、２４時間以内のセメントミルクの粘度変化を抑えることや、硬化を防ぐことが難しく、２部を超えると、短・長期強度発現不良の原因となる。
【００２２】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグやフライアッシュ等を混合した各種混合セメント、並びに、通常市販されている各種微粒子セメントやエコセメント等が挙げられる。これらの中では、経済性や作業性が良く、スランプロスが少ない点で、普通ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００２３】
セメントのブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性の向上を十分示さない場合がある。
【００２４】
セメントの使用量は、１ｍ３当たり３００〜８００ｋｇが好ましく、３５０〜６００ｋｇがより好ましい。３００ｋｇ未満では、短・長期強度の発現不良やブリーディング過多の場合があり、８００ｋｇを超えると、セメントミルクの粘度が高く、圧送性に問題が生じ、経済的でない場合がある。
【００２５】
本発明で使用するカルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）は、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含有するものであり、石膏との併用により主として短期強度の発現に寄与するものである。
ＣＡの組成は、ＣａＯ含有率２０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３含有率２０〜７０％が好ましく、ＣａＯ含有率３０〜５５％、Ａｌ２Ｏ３含有率３０〜６０％、及びＳｉＯ２含有率０〜２０％がより好ましい。この範囲外では短期強度が小さくなる場合がある。
【００２６】
ＣＡは、石灰石等のカルシア原料、アルミナ、ボーキサイト、長石、及び粘土等のアルミナ原料に、更には、ケイ石、ケイ砂、石英、及びケイ藻土等のシリカ原料等を配合した後、ロータリーキルン等で焼成、又は、電気炉や高周波炉等で溶融することにより製造される。
【００２７】
また、ＣＡとして、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ、Ｃ３Ａ、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２やＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等の結晶性化合物を使用することも可能であるが、短期強度が大きい点で、溶融物を急冷して得られるガラス質のものが好ましい。
【００２８】
ＣＡのブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性の向上を十分示さない場合がある。
【００２９】
本発明で使用する石膏は、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏が挙げられ、更に天然石膏や、リン酸副生石膏、排脱石膏、及びフッ酸副生石膏等の化学石膏、又はこれらを熱処理して得られる石膏等が挙げられる。これらの中では、強度発現性が大きい点で、無水石膏が好ましい。
【００３０】
石膏のブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性の向上を十分示さない場合がある。
【００３１】
石膏の使用量は、ＣＡ１００部に対して、５０〜２００部が好ましく、７０〜１５０部がより好ましい。５０部未満では短期強度が小さい場合があり、２００部を超えると、短期強度が小さい場合がある。
【００３２】
ＣＡと石膏の混合品（以下、凝結促進剤という）の使用量は、１ｍ３当たり５〜５０ｋｇが好ましく、１０〜３０ｋｇが好ましい。５ｋｇ未満では、短期強度の発現が不良である場合があり、５０ｋｇを超えると、硬化時間の制御が難しく、ミキサやポンプを固めてしまい、破損してしまう場合がある。又、長期強度発現に問題が生ずる可能性があり、経済的でない場合がある。
【００３３】
本発明で使用するアクリル酸エステル共重合体エマルジョン（以下エマルジョンと言う）は、急硬スラリーの練り置き性能、安全性、及び可塑性の点で、使用することが好ましい。エマルジョンは、不飽和カルボン酸と、不飽和カルボン酸と共重合可能なエチレン性不飽和化合物とを、乳化重合、懸濁重合、溶液重合、又は塊状重合等の方法を用いて共重合することにより得られるポリマーエマルジョンである。
【００３４】
不飽和カルボン酸類は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸、無水マレイン酸や無水シトラコン酸等の不飽和カルボン酸無水物、並びに、マレイン酸モノエチル等の不飽和カルボン酸半エステル等が挙げられる。これらの中では、凝結性状が大きい点で、不飽和カルボン酸が好ましく、アクリル酸及び／又はメタクリル酸がより好ましい。
【００３５】
不飽和カルボン酸と共重合可能なエチレン性不飽和化合物は、エチレン、アクリルニトリル等のシアノビニルモノマー、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エステルモノマー、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等のメタクリル酸エステルモノマーや脂肪族カルボン酸ビニルエステル、ビニルエーテルモノマー等の多官能性ビニルモノマー等が挙げられる。これらの中では、より優れた効果を示す点で、アクリル酸エステルモノマー及び／又はメタクリル酸エステルモノマーが好ましい。
【００３６】
エマルジョン中、不飽和カルボン酸類とエチレン性不飽和化合物の共重合比（モル比）は、より優れた効果を示す点で、不飽和カルボン酸類：エチレン性不飽和化合物の共重合比（モル比）が２０：１〜１：２０であることが好ましく、５：１〜１：５であることがより好ましい。この範囲外では可塑化効果が悪くなる場合がある。
【００３７】
エマルジョンの固形分濃度は、１０〜５０％が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。
【００３８】
エマルジョンの使用量は、セメント１００部に対して、固形分濃度で０．０５〜２部が好ましく、０．１〜１部がより好ましい。０．０５部未満ではセメントミルクの注入後の可塑性が弱くなり、隙間等への漏れが発生し、セメントミルクが地下水や流水に希釈される場合があり、２部を超えるとその効果の向上が期待できないばかりか、短・長期強度が悪くなる場合がある。
【００３９】
可塑化材であるＢ材のセメントミルクであるＡ材への混合は、圧送されているＡ材の圧送管途中の枝管（Ｙ字管又はシャワーリング管）から、Ｂ材用ポンプ等により圧入され、無駆動ミキサ（スタッティックミキサ）により混合し、注入する方法が好ましい。
【００４０】
本発明で使用するＡ材とＢ材の混合位置は、注入ノズルの先端から０．５〜３０ｍが好ましく、１〜１０ｍがより好ましい。０．５ｍ未満では、混合が不十分で、セメントミルクが流れ出る場合があり、３０ｍを超えると、可塑化した注入材でホースに圧力が掛かり、注入作業に不具合が生ずる場合がある。
【００４１】
本発明のセメントミルクであるＡ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓ以下とは、Ａ材を１０００〜３０００ｍ圧送するための配管の圧力損失を考慮したものであり、長距離配管でのＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間に（夜間工事では昼間に）、配管中にＡ材を残すことが可能となり、それにより配管中のセメントミルクＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事が大幅に減ずることができ、工期や人員等を減らすことが可能となる。但し、Ａ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓを超えると、長距離圧送のポンプ始動時に多大な圧力が掛るため、配管が破損する場合があり、好ましくない。
【００４２】
本発明で使用する石炭灰（フライアッシュ、他）は、例えば、火力発電所のボイラから排出される石炭燃焼灰等、石炭を燃焼させて得られた燃焼灰の総称をいう。石炭灰とは、例えば、石炭火力発電所から発生する灰であり、微粉炭燃焼によって生成し、燃焼ボイラの燃焼ガスから空気余熱器、又は節炭器等を通過する際に落下採取された石炭灰、電気集塵機で採取された石炭灰、更には燃焼ボイラの炉底に落下した石炭灰等が該当する。これらの中では、ＪＩＳ規格のフライアッシュが好ましい。
【００４３】
石炭灰のブレーン比表面積は、２５００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３８００〜４０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。石炭灰の密度は、１．９５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、２．２〜２．３ｇ／ｃｍ３がより好ましい。
【００４４】
石炭灰の使用量は、総粉体量で１ｍ３当たり８００ｋｇ以下が好ましく、１００〜６００ｋｇがより好ましく、２００〜５００ｋｇが最も好ましい。１００ｋｇ未満では、ブリーディングが多くなり空洞充填が不良である場合があり、６００ｋｇを超えると、長期強度発現に問題が生ずる場合があり、セメントミルクであるＡ材の粘度が高くなり圧送性に問題が生ずる場合がある。
【００４５】
本発明で使用するベントナイトは、モンモリロナイト粘土鉱物を主成分としており、例えば、ホージュン社製榛名ベントナイト等が挙げられる。ベントナイトの粒度は、４５μｍ湿式残渣が１０％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましい。
【００４６】
ベントナイトの使用量は、総粉体量で１ｍ３当たり３００ｋｇ以下が好ましく、５０〜２００ｋｇがより好ましい。３００ｋｇを超えると、長期強度発現に問題が生ずる場合があり、セメントミルクであるＡ材の粘度が高くなり圧送性に問題が生ずる場合がある。
【００４７】
本発明では、さらに、凝結調整剤を使用してもよい。
【００４８】
本発明で使用する注入材は、セメントミルクであるＡ材と可塑化材であるＢ材とを攪拌混合して形成される可塑性注入材であり、Ａ材とＢ材を混合することにより、可塑化させることができるものである。
Ａ材とＢ材との混合割合は、使用目的に応じて適宜決定されるが、必要に応じて、Ｂ材の濃度を調整したり、又Ａ材とＢ材との混合比率を調整したりしてもよい。例えば、水中部や滞水部には可塑性を大きくして可塑性注入材を充填し、その他の箇所は可塑性を小さくして可塑性注入材を充填する等、使用目的に応じて適宜決定されるものである。Ａ材とＢ材との混合割合は、容積比率で４：１〜３０：１が好ましく、５：１〜２０：１がより好ましい。
【００４９】
Ａ材とＢ材の混合時間は特に材料分離が生じなければ限定されるものではなく、例えば、ハンドミキサで１０秒程度が好適である。
【００５０】
本発明で使用する可塑性注入材は、日本道路公団規格試験法であるシリンダー法によって測定されたフロー値が、８０〜１５０ｍｍであることが好ましく、８０〜１２０ｍｍであることがより好ましい。可塑性注入材のフロー値の測定には、内径８０ｍｍのシリンダーを使用するので、フロー値は８０ｍｍ未満とはならず、１５０ｍｍを超えると限定注入等には適さない場合がある。本発明で使用する可塑性注入材は、優れた可塑性能を有し、限定注入にも適している。
【００５１】
本発明で使用する可塑性注入材の注入方法は、セメントミルクであるＡ材を施工現場とは異なる場所で予め製造し、１０００メートル以上長距離圧送した後、施工現場で、可塑化材であるＢ材を混合、又は施工現場とは異なる場所で予めＢ材を製造し、圧送して現場で混合するものである。これらの材料の製造装置については、従来使用されている装置でよく、グラウトミキサ、モルタルミキサ、ハンドミキサ等、通常の注入材用のセメントミルクや可塑化液を作製する際に使用されているミキサを用いることができる。
更には、１０００メートル以上長距離圧送したセメントミルクであるＡ材を管内に、一晩中放置することができるので、翌日、再度そのＡ材を引き続き注入することができる。
【００５２】
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
「実験例１」
表１に示すように、デキストリン１００部に対してセルロース誘導体３０部からなる長距離圧送用セメント混和材を、セメント１００部に対して１部添加したＡ材を、容量５００Ｌの高速ミキサで混練りして調製した。調整したＡ材の粘度、ブリーディング率の経時変化を測定した。また、Ｂ材を別にハンドミキサで混練りして調製した。調製したＡ材は、最初２インチ、途中より１．５インチの配管を通して１２００ｍ圧送した後、Ｂ材とハンドミキサで５秒間均一混合し、モルタルフロー、圧縮強度を測定した。これらの結果を表２に示す。但し、Ｂ材の圧送距離は１０ｍで、Ａ材と混合する３０分前に調整した。
なお、凝結遅延剤は、有機酸やこれにアルカリ炭酸塩等を組み合せたものが一般的に使用されるので、デキストリンの代わりに有機酸５０部とアルカリ炭酸塩５０部、セルロース誘導体３０部とした長距離圧送用セメント混和材Ａ’材を使用し、Ｂ材と混合して比較した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
＜使用材料＞
デキストリン：王子コーンスターチ社製、冷水可溶分５０％
セルロース誘導体：メチルセルロースＳＭ１００００（信越化学社製）
有機酸：クエン酸（試薬）
アルカリ炭酸塩：炭酸ナトリウム（試薬）
セメント：普通ポルトランドセメント、ブレーン値４２００ｃｍ２／ｇ、密度３．１５ｇ／ｃｍ３
石炭灰：碧南火力ＪＩＳ ＩＩ種、ブレーン値３９００ｃｍ２／ｇ、密度２．２６ｇ／ｃｍ３
ベントナイト：ホージュン社製榛名ベントナイト、５μｍ湿式残渣が５％以下
エマルジョン：エチルアクリレート／メタクリル酸を共重合したポリマーエマルジョン（モル比４５／５５）、固形分濃度３０％
急硬材：カルシウムアルミネートＣ１２Ａ７組成、非晶質、ブレーン値６０５０ｃｍ２／ｇと市販無水セッコウの粉砕品、ブレーン値５９００ｃｍ２／ｇを同等で混合。
【００５６】
＜測定方法＞
粘度：Ｂ型回転粘度計で測定。
ブリーディング率：土木学会法（φ５ｃｍチューブ法）による。
モルタルフロー：ＪＨＳ Ａ ３１３、コンシステンシー試験方法のシリンダー法に準じた（φ８０×８０ｃｍ）。
圧縮強度：ＪＳＣＥ−Ｆ５６及びＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じた（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの供試体を使用）。
【００５７】
【表２】
表２より、Ａ材を練置いても粘度上昇が極少なく圧送性に問題が無く、Ａ＋Ｂ混合材の性状及び圧縮強度発現も良好であることが分かる。
これに対し、有機酸及びアルカリ炭酸塩を使用してＡ'材として用いたものは、ブリーデング防止効果が無く、圧縮強度発現が不良であることが分かる。
【００５８】
「実験例２」
表３に示すように、長距離圧送用セメント混和材の添加量を変えたＡ材を作製し、練置き時間を１２時間としたこと以外は、実験例１と同様に行い、１２時間経過したＡ材、Ｂ材を別々にハンドミキサで混練りして調製した。結果を表３に示す。
【表３】
表３より、混和材の無添加は、Ａ材の長時間練置きが不能であるが、混和材を添加することにより良好な作業性・物性が得られる。但し入れ過ぎると圧縮強度発現が不良となることが分かる。
【００５９】
「実験例３」
表４に示すように、長距離圧送用セメント混和材のデキストリン１００部に対するセルロース誘導体の添加量を変えたＡ材を作製し、練置き時間を１２時間としたこと以外は、実験例１と同様に行い、１２時間経過したＡ材、Ｂ材を別々にハンドミキサで混練りして調製した。結果を表４に示す。
【表４】
表４より、セルロース誘導体の混和により、Ａ材のブリーディングを抑えることが可能となることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の長距離圧送用セメント混和材及び注入工法を使用することにより、長距離配管でのセメントミルクＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間（夜間工事では昼間）配管中にセメントミルクＡ材を残すことが可能で、それにより配管中のセメントミルクＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事が大幅に減ずることができ、工期や人員等が減らすことが可能となる。更には、トンネル等の背面空洞部に充填し、土木構造物の空洞や隙間の充填部に確実に注入し、周辺の隙間等への漏れがなく、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防ぎ、Ａ材、Ｂ材の長距離圧送が可能で、ブリーディング量を減じた安価な可塑性注入材を提供することができる。本発明は、鉄道トンネルの背面空洞充填に極めて有用である。本発明は、更に、周辺の隙間等への漏れがなく、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防ぎ、Ａ材とＢ材の長距離圧送が可能であり、施工性の向上を実現できる。
【００６１】
本発明は、各種トンネルの背面空洞充填、土木構造物の空洞充填等の裏込め、軽量盛土、埋め立て等に、可塑性注入材として使用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工コンクリートの背面の空洞等に、セメント系充填材が千メートルを超える長距離圧送して注入するセメント系充填材のセメント混和材及び長距離圧送注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネル工法で施工された鉄道、道路、水路トンネルには、背面空洞が存在する場合がある。この背面空洞は、トンネルが塑性圧や偏圧を受けた場合、覆工背面より十分な地盤反力が期待できないため構造的に不利な状態となることがある。
塑性圧とは、トンネル掘削によって発生した塑性領域がその後時間の経過とともに拡大して地山がゆるみ、これがトンネル内空側に押し出されて覆工に作用する地圧のことを言う。また、偏圧とは、構造物に作用する均一でない圧力であり、たとえば、斜面にそったトンネルは、一方から大きな土圧をうける。
【０００３】
このような背面空洞による悪影響を抑制するために、エアモルタル工法、発泡ウレタン工法、可塑性グラウト工法に代表される背面空洞への裏込め注入工法が行われている。
【０００４】
山岳トンネルの背面空洞、土木構造物の空洞や隙間を充填等に利用する注入材においては、目的の空洞充填部に効率的に確実に注入し、周辺の隙間等への漏れがないようにするため、又は、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防止するため、注入材がゲル状の凝集体としての性状を有することが望ましい。
【０００５】
従来、このような性状、機能を有する可塑性注入材は、従来から種々研究され実用に供されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
また、このような隙間に、セメントモルタルやセメントミルクにセメント用ポリマーを流し込むことが知られている。セメント用ポリマーとしては、エチレン酢酸ビニル樹脂系ポリマーが知られているが、ポリマー自体が耐水性に劣るので、水に接触するとポリマーが再溶解するという課題があったので、これを改良した注入材が実用に供されている（特許文献３参照）。
【０００７】
空洞に充填材等を注入する際に、道路トンネルの場合、一車線を通行止めにして片側運行させながら、注入施工現場近くまで充填材製造プラントを設置して、そのプラント設備でセメントミルク等のＡ材と、可塑化材等のＢ材とを作製し、それらを混合させ、その場で注入施工することが行われている（特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【０００８】
一方、一部道路トンネルや鉄道トンネルの場合は、車両を通行止めにするか、鉄道車両が運行していない夜間に工事を行う必要がある。この場合、注入作業車は注入施工現場まで移動できるが、プラント設備が大型であるため、トンネルの坑口の外に配置せざるを得ない等の問題があった。
場合により、プラント設備を小型化し、現地で少量打設を行うことが多かった。
【０００９】
しかし、少量打設では、必要以上の日数が掛り、またプラント設備が坑口の外の場合、充填材の運搬等の往復移動をすると作業時間がかかり、鉄道車両が運行していない夜間の限られた時間内では、作業が進みにくいため、トンネルの坑口に設置したプラント設備と注入作業車とを直接注入パイプで連結し、セメントミルク等のＡ材と可塑化材等のＢ材とを各々別の注入パイプで長距離圧送し、注入作業車の近くで混合して注入施工することが行われるが、これらの作業においては、トンネルの坑口の外や、トンネル内の現場に拘わらず、Ａ材は数時間で硬化するため、作業終了時にはＡ材の配管内の除去や洗浄及び廃棄等に多大な時間を要した。
【００１０】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の長距離圧送用セメント混和材を使用することにより、前述のような作業性の低下という課題を解決することができるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１６０５４４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４６０８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９００１９号公報
【特許文献４】特開２００９−２４４８１号公報
【特許文献５】特開２００６−２１３５８９号公報
【特許文献６】特開２００３−２７８１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
長距離配管でのセメントミルクであるＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間（夜間工事では昼間）に、配管中にＡ材を残すことが可能で、それにより配管中のＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事を大幅に減ずることができ、工期や人員等を減らした安価な可塑性注入材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明は、（１）デキストリン１００部に対して、セルロース誘導体を５〜８０部含有してなる長距離圧送用セメント混和材、（２）セメント１００部に対して、長距離圧送用セメント混和材０．３〜２部とを含有するセメントミルクであるＡ材４００〜３０００容量部と、カルシウムアルミネートと石膏からなる凝結促進剤と、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合した可塑化材であるＢ材１００容量部を、注入直前に混合してなる注入工法、（３）セメントミルクであるＡ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする（２）に記載の注入工法、（４）セメントミルクであるＡ材が石炭灰及び／又はベントナイトを含有する（２）又は（３）に記載の注入工法、（５）セメントミルクであるＡ材と、可塑化材であるＢ材を、注入ノズルの先端から０．５〜３０ｍの位置で混合して注入する（２）〜（４）のうちの何れか一項に記載の注入工法、である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の長距離圧送用セメント混和材や注入工法を使用することにより、セメントミルクであるＡ材は、２４時間以内であれば粘度変化がなく硬化しないため、当日の配管のセメントミルクの除去や掃除を簡略化できる。しかも、可塑化材であるＢ材を添加することにより、セメントミルクであるＡ材を作製してから２４時間常に、可塑性を一定に保持できるので、山岳トンネルの背面空洞に充填し、土木構造物の空洞や隙間の充填部に確実に注入し、周辺の隙間等への漏れがなく、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防ぎ、セメントミルクＡ材長距離圧送が可能で、ブリーディング量を減じ、作業の段取り時間と終業片付け時間を大幅に減じた可塑性注入材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
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。
【００１６】
本発明で使用するデキストリンは、セメントの凝結を大幅に遅らせ、２４時間以内のセメントミルクの粘度変化を抑え、セメント部の沈降や硬化を防ぎ、作業の簡略化に寄与するものである。
【００１７】
デキストリンは、一般に化工澱粉とも呼ばれ、通常、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯、タピオカ澱粉、小麦澱粉、甘薯澱粉、及び米澱粉等を加水分解して得られる。なかでも、希酸を加え、分解して得られる酸焙焼デキストリンが最も一般的であり、酸浸漬法で得られるもの、澱粉の酵素分解で得られるマルトデキストリン、無焙焼で得られるブリティッシュガム、あるいは、澱粉に水を加えたものを加熱したり、アルカリや濃厚な塩類の溶液を加えてアルファー化したものを急速に脱水乾燥して得られるアルファー化澱粉、もしくは、これらを水に溶解させて残留分を乾燥させた粉末等が使用できる。この他、カルボン酸エステル化、炭酸エステル化、及びエーテル化等の化学変性をさせたものが使用できる。特に、デキストリンの２０℃における冷水可溶分が５〜９０％のものが好ましく、１０〜６５％がより好ましい。デキストリンの２０℃における冷水可溶分が小さくなると充分な凝結遅延効果が得られない場合があり、デキストリンの２０℃における冷水可溶分が大きくなると硬化不良を引き起こす恐れがある。
【００１８】
本発明で使用するセルロース誘導体としては、セメントミルク等のブリーディングの防止に寄与するものであり、特に限定されるものではないが、一般に水溶性高分子物質と呼ばれているもので、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられ、セメントミルク等の分離低減や圧送性の向上の効果がある。
【００１９】
セルロース誘導体の使用量は、デキストリン１００部に対して、５〜８０部が好ましく、１０〜５０部がより好ましい。５部未満では、ブリーディングの防止効果が小さい場合があり、８０部を超えるとセメントミルクの粘度が上がり、圧送性が悪くなるばかりか、長距離圧送が不能になり経済的でない。
【００２０】
長距離圧送が可能とは、２４時間以内にＡ液の粘度変化がなく、セメント部の沈降を極力抑え硬化しないということをいう。
また、長距離とは、一概に規定はできないが、一般的には５００ｍ以上をいう。
【００２１】
デキストリンにセルロース誘導体を含有してなる長距離圧送用セメント混和材は、セメント１００部に対して０．３〜２部が好ましく、０．５〜１．５部がより好ましい。０．３部未満では、２４時間以内のセメントミルクの粘度変化を抑えることや、硬化を防ぐことが難しく、２部を超えると、短・長期強度発現不良の原因となる。
【００２２】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグやフライアッシュ等を混合した各種混合セメント、並びに、通常市販されている各種微粒子セメントやエコセメント等が挙げられる。これらの中では、経済性や作業性が良く、スランプロスが少ない点で、普通ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００２３】
セメントのブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性の向上を十分示さない場合がある。
【００２４】
セメントの使用量は、１ｍ３当たり３００〜８００ｋｇが好ましく、３５０〜６００ｋｇがより好ましい。３００ｋｇ未満では、短・長期強度の発現不良やブリーディング過多の場合があり、８００ｋｇを超えると、セメントミルクの粘度が高く、圧送性に問題が生じ、経済的でない場合がある。
【００２５】
本発明で使用するカルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）は、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含有するものであり、石膏との併用により主として短期強度の発現に寄与するものである。
ＣＡの組成は、ＣａＯ含有率２０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３含有率２０〜７０％が好ましく、ＣａＯ含有率３０〜５５％、Ａｌ２Ｏ３含有率３０〜６０％、及びＳｉＯ２含有率０〜２０％がより好ましい。この範囲外では短期強度が小さくなる場合がある。
【００２６】
ＣＡは、石灰石等のカルシア原料、アルミナ、ボーキサイト、長石、及び粘土等のアルミナ原料に、更には、ケイ石、ケイ砂、石英、及びケイ藻土等のシリカ原料等を配合した後、ロータリーキルン等で焼成、又は、電気炉や高周波炉等で溶融することにより製造される。
【００２７】
また、ＣＡとして、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ、Ｃ３Ａ、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２やＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等の結晶性化合物を使用することも可能であるが、短期強度が大きい点で、溶融物を急冷して得られるガラス質のものが好ましい。
【００２８】
ＣＡのブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性の向上を十分示さない場合がある。
【００２９】
本発明で使用する石膏は、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏が挙げられ、更に天然石膏や、リン酸副生石膏、排脱石膏、及びフッ酸副生石膏等の化学石膏、又はこれらを熱処理して得られる石膏等が挙げられる。これらの中では、強度発現性が大きい点で、無水石膏が好ましい。
【００３０】
石膏のブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では、初期の強度発現性の向上を十分示さない場合がある。
【００３１】
石膏の使用量は、ＣＡ１００部に対して、５０〜２００部が好ましく、７０〜１５０部がより好ましい。５０部未満では短期強度が小さい場合があり、２００部を超えると、短期強度が小さい場合がある。
【００３２】
ＣＡと石膏の混合品（以下、凝結促進剤という）の使用量は、１ｍ３当たり５〜５０ｋｇが好ましく、１０〜３０ｋｇが好ましい。５ｋｇ未満では、短期強度の発現が不良である場合があり、５０ｋｇを超えると、硬化時間の制御が難しく、ミキサやポンプを固めてしまい、破損してしまう場合がある。又、長期強度発現に問題が生ずる可能性があり、経済的でない場合がある。
【００３３】
本発明で使用するアクリル酸エステル共重合体エマルジョン（以下エマルジョンと言う）は、急硬スラリーの練り置き性能、安全性、及び可塑性の点で、使用することが好ましい。エマルジョンは、不飽和カルボン酸と、不飽和カルボン酸と共重合可能なエチレン性不飽和化合物とを、乳化重合、懸濁重合、溶液重合、又は塊状重合等の方法を用いて共重合することにより得られるポリマーエマルジョンである。
【００３４】
不飽和カルボン酸類は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸、無水マレイン酸や無水シトラコン酸等の不飽和カルボン酸無水物、並びに、マレイン酸モノエチル等の不飽和カルボン酸半エステル等が挙げられる。これらの中では、凝結性状が大きい点で、不飽和カルボン酸が好ましく、アクリル酸及び／又はメタクリル酸がより好ましい。
【００３５】
不飽和カルボン酸と共重合可能なエチレン性不飽和化合物は、エチレン、アクリルニトリル等のシアノビニルモノマー、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エステルモノマー、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等のメタクリル酸エステルモノマーや脂肪族カルボン酸ビニルエステル、ビニルエーテルモノマー等の多官能性ビニルモノマー等が挙げられる。これらの中では、より優れた効果を示す点で、アクリル酸エステルモノマー及び／又はメタクリル酸エステルモノマーが好ましい。
【００３６】
エマルジョン中、不飽和カルボン酸類とエチレン性不飽和化合物の共重合比（モル比）は、より優れた効果を示す点で、不飽和カルボン酸類：エチレン性不飽和化合物の共重合比（モル比）が２０：１〜１：２０であることが好ましく、５：１〜１：５であることがより好ましい。この範囲外では可塑化効果が悪くなる場合がある。
【００３７】
エマルジョンの固形分濃度は、１０〜５０％が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。
【００３８】
エマルジョンの使用量は、セメント１００部に対して、固形分濃度で０．０５〜２部が好ましく、０．１〜１部がより好ましい。０．０５部未満ではセメントミルクの注入後の可塑性が弱くなり、隙間等への漏れが発生し、セメントミルクが地下水や流水に希釈される場合があり、２部を超えるとその効果の向上が期待できないばかりか、短・長期強度が悪くなる場合がある。
【００３９】
可塑化材であるＢ材のセメントミルクであるＡ材への混合は、圧送されているＡ材の圧送管途中の枝管（Ｙ字管又はシャワーリング管）から、Ｂ材用ポンプ等により圧入され、無駆動ミキサ（スタッティックミキサ）により混合し、注入する方法が好ましい。
【００４０】
本発明で使用するＡ材とＢ材の混合位置は、注入ノズルの先端から０．５〜３０ｍが好ましく、１〜１０ｍがより好ましい。０．５ｍ未満では、混合が不十分で、セメントミルクが流れ出る場合があり、３０ｍを超えると、可塑化した注入材でホースに圧力が掛かり、注入作業に不具合が生ずる場合がある。
【００４１】
本発明のセメントミルクであるＡ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓ以下とは、Ａ材を１０００〜３０００ｍ圧送するための配管の圧力損失を考慮したものであり、長距離配管でのＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間に（夜間工事では昼間に）、配管中にＡ材を残すことが可能となり、それにより配管中のセメントミルクＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事が大幅に減ずることができ、工期や人員等を減らすことが可能となる。但し、Ａ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓを超えると、長距離圧送のポンプ始動時に多大な圧力が掛るため、配管が破損する場合があり、好ましくない。
【００４２】
本発明で使用する石炭灰（フライアッシュ、他）は、例えば、火力発電所のボイラから排出される石炭燃焼灰等、石炭を燃焼させて得られた燃焼灰の総称をいう。石炭灰とは、例えば、石炭火力発電所から発生する灰であり、微粉炭燃焼によって生成し、燃焼ボイラの燃焼ガスから空気余熱器、又は節炭器等を通過する際に落下採取された石炭灰、電気集塵機で採取された石炭灰、更には燃焼ボイラの炉底に落下した石炭灰等が該当する。これらの中では、ＪＩＳ規格のフライアッシュが好ましい。
【００４３】
石炭灰のブレーン比表面積は、２５００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３８００〜４０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。石炭灰の密度は、１．９５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、２．２〜２．３ｇ／ｃｍ３がより好ましい。
【００４４】
石炭灰の使用量は、総粉体量で１ｍ３当たり８００ｋｇ以下が好ましく、１００〜６００ｋｇがより好ましく、２００〜５００ｋｇが最も好ましい。１００ｋｇ未満では、ブリーディングが多くなり空洞充填が不良である場合があり、６００ｋｇを超えると、長期強度発現に問題が生ずる場合があり、セメントミルクであるＡ材の粘度が高くなり圧送性に問題が生ずる場合がある。
【００４５】
本発明で使用するベントナイトは、モンモリロナイト粘土鉱物を主成分としており、例えば、ホージュン社製榛名ベントナイト等が挙げられる。ベントナイトの粒度は、４５μｍ湿式残渣が１０％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましい。
【００４６】
ベントナイトの使用量は、総粉体量で１ｍ３当たり３００ｋｇ以下が好ましく、５０〜２００ｋｇがより好ましい。３００ｋｇを超えると、長期強度発現に問題が生ずる場合があり、セメントミルクであるＡ材の粘度が高くなり圧送性に問題が生ずる場合がある。
【００４７】
本発明では、さらに、凝結調整剤を使用してもよい。
【００４８】
本発明で使用する注入材は、セメントミルクであるＡ材と可塑化材であるＢ材とを攪拌混合して形成される可塑性注入材であり、Ａ材とＢ材を混合することにより、可塑化させることができるものである。
Ａ材とＢ材との混合割合は、使用目的に応じて適宜決定されるが、必要に応じて、Ｂ材の濃度を調整したり、又Ａ材とＢ材との混合比率を調整したりしてもよい。例えば、水中部や滞水部には可塑性を大きくして可塑性注入材を充填し、その他の箇所は可塑性を小さくして可塑性注入材を充填する等、使用目的に応じて適宜決定されるものである。Ａ材とＢ材との混合割合は、容積比率で４：１〜３０：１が好ましく、５：１〜２０：１がより好ましい。
【００４９】
Ａ材とＢ材の混合時間は特に材料分離が生じなければ限定されるものではなく、例えば、ハンドミキサで１０秒程度が好適である。
【００５０】
本発明で使用する可塑性注入材は、日本道路公団規格試験法であるシリンダー法によって測定されたフロー値が、８０〜１５０ｍｍであることが好ましく、８０〜１２０ｍｍであることがより好ましい。可塑性注入材のフロー値の測定には、内径８０ｍｍのシリンダーを使用するので、フロー値は８０ｍｍ未満とはならず、１５０ｍｍを超えると限定注入等には適さない場合がある。本発明で使用する可塑性注入材は、優れた可塑性能を有し、限定注入にも適している。
【００５１】
本発明で使用する可塑性注入材の注入方法は、セメントミルクであるＡ材を施工現場とは異なる場所で予め製造し、１０００メートル以上長距離圧送した後、施工現場で、可塑化材であるＢ材を混合、又は施工現場とは異なる場所で予めＢ材を製造し、圧送して現場で混合するものである。これらの材料の製造装置については、従来使用されている装置でよく、グラウトミキサ、モルタルミキサ、ハンドミキサ等、通常の注入材用のセメントミルクや可塑化液を作製する際に使用されているミキサを用いることができる。
更には、１０００メートル以上長距離圧送したセメントミルクであるＡ材を管内に、一晩中放置することができるので、翌日、再度そのＡ材を引き続き注入することができる。
【００５２】
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
「実験例１」
表１に示すように、デキストリン１００部に対してセルロース誘導体３０部からなる長距離圧送用セメント混和材を、セメント１００部に対して１部添加したＡ材を、容量５００Ｌの高速ミキサで混練りして調製した。調整したＡ材の粘度、ブリーディング率の経時変化を測定した。また、Ｂ材を別にハンドミキサで混練りして調製した。調製したＡ材は、最初２インチ、途中より１．５インチの配管を通して１２００ｍ圧送した後、Ｂ材とハンドミキサで５秒間均一混合し、モルタルフロー、圧縮強度を測定した。これらの結果を表２に示す。但し、Ｂ材の圧送距離は１０ｍで、Ａ材と混合する３０分前に調整した。
なお、凝結遅延剤は、有機酸やこれにアルカリ炭酸塩等を組み合せたものが一般的に使用されるので、デキストリンの代わりに有機酸５０部とアルカリ炭酸塩５０部、セルロース誘導体３０部とした長距離圧送用セメント混和材Ａ’材を使用し、Ｂ材と混合して比較した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
＜使用材料＞
デキストリン：王子コーンスターチ社製、冷水可溶分５０％
セルロース誘導体：メチルセルロースＳＭ１００００（信越化学社製）
有機酸：クエン酸（試薬）
アルカリ炭酸塩：炭酸ナトリウム（試薬）
セメント：普通ポルトランドセメント、ブレーン値４２００ｃｍ２／ｇ、密度３．１５ｇ／ｃｍ３
石炭灰：碧南火力ＪＩＳ ＩＩ種、ブレーン値３９００ｃｍ２／ｇ、密度２．２６ｇ／ｃｍ３
ベントナイト：ホージュン社製榛名ベントナイト、５μｍ湿式残渣が５％以下
エマルジョン：エチルアクリレート／メタクリル酸を共重合したポリマーエマルジョン（モル比４５／５５）、固形分濃度３０％
急硬材：カルシウムアルミネートＣ１２Ａ７組成、非晶質、ブレーン値６０５０ｃｍ２／ｇと市販無水セッコウの粉砕品、ブレーン値５９００ｃｍ２／ｇを同等で混合。
【００５６】
＜測定方法＞
粘度：Ｂ型回転粘度計で測定。
ブリーディング率：土木学会法（φ５ｃｍチューブ法）による。
モルタルフロー：ＪＨＳ Ａ ３１３、コンシステンシー試験方法のシリンダー法に準じた（φ８０×８０ｃｍ）。
圧縮強度：ＪＳＣＥ−Ｆ５６及びＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じた（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの供試体を使用）。
【００５７】
【表２】
表２より、Ａ材を練置いても粘度上昇が極少なく圧送性に問題が無く、Ａ＋Ｂ混合材の性状及び圧縮強度発現も良好であることが分かる。
これに対し、有機酸及びアルカリ炭酸塩を使用してＡ'材として用いたものは、ブリーデング防止効果が無く、圧縮強度発現が不良であることが分かる。
【００５８】
「実験例２」
表３に示すように、長距離圧送用セメント混和材の添加量を変えたＡ材を作製し、練置き時間を１２時間としたこと以外は、実験例１と同様に行い、１２時間経過したＡ材、Ｂ材を別々にハンドミキサで混練りして調製した。結果を表３に示す。
【表３】
表３より、混和材の無添加は、Ａ材の長時間練置きが不能であるが、混和材を添加することにより良好な作業性・物性が得られる。但し入れ過ぎると圧縮強度発現が不良となることが分かる。
【００５９】
「実験例３」
表４に示すように、長距離圧送用セメント混和材のデキストリン１００部に対するセルロース誘導体の添加量を変えたＡ材を作製し、練置き時間を１２時間としたこと以外は、実験例１と同様に行い、１２時間経過したＡ材、Ｂ材を別々にハンドミキサで混練りして調製した。結果を表４に示す。
【表４】
表４より、セルロース誘導体の混和により、Ａ材のブリーディングを抑えることが可能となることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の長距離圧送用セメント混和材及び注入工法を使用することにより、長距離配管でのセメントミルクＡ材の硬化や沈降を防ぎ、夜間（夜間工事では昼間）配管中にセメントミルクＡ材を残すことが可能で、それにより配管中のセメントミルクＡ材の廃棄や配管の洗浄等の仕事が大幅に減ずることができ、工期や人員等が減らすことが可能となる。更には、トンネル等の背面空洞部に充填し、土木構造物の空洞や隙間の充填部に確実に注入し、周辺の隙間等への漏れがなく、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防ぎ、Ａ材、Ｂ材の長距離圧送が可能で、ブリーディング量を減じた安価な可塑性注入材を提供することができる。本発明は、鉄道トンネルの背面空洞充填に極めて有用である。本発明は、更に、周辺の隙間等への漏れがなく、注入材が地下水や流水に希釈されるのを防ぎ、Ａ材とＢ材の長距離圧送が可能であり、施工性の向上を実現できる。
【００６１】
本発明は、各種トンネルの背面空洞充填、土木構造物の空洞充填等の裏込め、軽量盛土、埋め立て等に、可塑性注入材として使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デキストリン１００部に対して、セルロース誘導体を５〜８０部含有してなる長距離圧送用セメント混和材。
【請求項２】
セメント１００部に対して、長距離圧送用セメント混和材０．３〜２部とを含有するセメントミルクであるＡ材４００〜３０００容量部と、カルシウムアルミネートと石膏からなる凝結促進剤と、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合した可塑化材であるＢ材１００容量部を、注入直前に混合してなる注入工法。
【請求項３】
セメントミルクであるＡ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項２に記載の注入工法。
【請求項４】
セメントミルクであるＡ材が石炭灰及び／又はベントナイトを含有する請求項２又は３に記載の注入工法。
【請求項５】
セメントミルクであるＡ材と、可塑化材であるＢ材を、注入ノズルの先端から０．５〜３０ｍの位置で混合して注入する請求項２〜４のうちの何れか一項に記載の注入工法。
【請求項１】
デキストリン１００部に対して、セルロース誘導体を５〜８０部含有してなる長距離圧送用セメント混和材。
【請求項２】
セメント１００部に対して、長距離圧送用セメント混和材０．３〜２部とを含有するセメントミルクであるＡ材４００〜３０００容量部と、カルシウムアルミネートと石膏からなる凝結促進剤と、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンとを混合した可塑化材であるＢ材１００容量部を、注入直前に混合してなる注入工法。
【請求項３】
セメントミルクであるＡ材の粘度が２４時間常に、３００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項２に記載の注入工法。
【請求項４】
セメントミルクであるＡ材が石炭灰及び／又はベントナイトを含有する請求項２又は３に記載の注入工法。
【請求項５】
セメントミルクであるＡ材と、可塑化材であるＢ材を、注入ノズルの先端から０．５〜３０ｍの位置で混合して注入する請求項２〜４のうちの何れか一項に記載の注入工法。
【公開番号】特開２０１２−２２９１４１（Ｐ２０１２−２２９１４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８４７２（Ｐ２０１１−９８４７２）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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