JP4115672B2

JP4115672B2 - Injection material, injection material, and construction method using the same

Info

Publication number: JP4115672B2
Application number: JP2001014530A
Authority: JP
Inventors: 秀朗石田; 聡史高木
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: JP2002212557A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築分野で使用する注入材料、注入材、及びそれを用いた施工方法に関する。
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。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
現在、注入材は、水ガラス系注入材、特殊シリカ系注入材、及び高分子系の薬液系注入材と、セメントなどの非薬液系注入材（懸濁型注入材）の２つに大きく分けられる。
そして、懸濁型注入材としては、セメントを乾式粉砕した超微粒子セメント注入材料や、高炉スラグを乾式粉砕した超微粒子スラグ注入材料を使用した注入材がある。
しかしながら、乾式粉砕した注入材料を使用した注入材は、最大粒子径を10μｍ以下にすることは困難であり、また、製造コストも湿式粉砕に比べて高くなるという課題があった。
そして、乾式粉砕した注入材料を使用した注入材は、コンクリートの亀裂に注入する場合、最大粒子径が10μｍでは数十μｍ以下の亀裂には注入することは困難であった。
また、地盤に注入する場合、乾式粉砕した注入材料を使用した注入材は、最大粒子径が大きいため、粒子径75μｍ以下のシルト層や粘土層等への浸透注入は困難であった。
【０００３】
本発明者は、特定の注入材を使用することにより、10μｍ以下の亀裂幅を有すコンクリートへの注入や、シルト層や粘土層等への浸透注入が可能であるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、造粒したシリカフュームと、硫酸アルミニウム又は硫酸鉄とを含有してなり、硫酸アルミニウム又は硫酸鉄が、造粒したシリカフューム 100 部に対して、 0.1 〜 50 部である注入材料であり、さらに、アルカリ塩を含有してなる該注入材料であり、アルカリ塩が、アルカリ金属炭酸塩である該注入材料であり、アルカリ塩が、造粒したシリカフューム 100 部に対して、 0.1 〜 20 部である該注入材料であり、該注入材料と水とを混合してなる注入材であり、該注入材料と水とを混合して、湿式粉砕してなる該注入材であり、該注入材料と水とを混合して、湿式粉砕と同時に注入する該注入材の施工方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明で使用する造粒したシリカフューム（以下、ＳＦ粒という）とは、シリコン、含シリコン合金、及びジルコニアなどを製造する際に副生するシリカ質を主成分とする、平均粒子径0.1μｍ程度の球状粒子を造粒したものである。
ＳＦ粒の平均粒子径は５μｍ〜５mmが好ましく、10μｍ〜１mmがより好ましい。５μｍ未満では水への分散性が悪くなる場合があり、５mmを超えるとＳＦ粒を水と混合、あるいは、湿式粉砕しても、粗い粒子が残り、注入性が悪くなる場合がある。
造粒する方法としては、転動造粒法や流動層造粒法等を用いることが可能である。
例えば、転動造粒装置の皿の回転速度を50rpm、シリカフュームの供給速度を３kg/minとし、含水量が３％となるように水をスプレーすることにより造粒物を製造することができる。
【０００７】
なお、シリカフュームの分散性を向上させるために、スプレーする水に、あらかじめ分散剤を併用することが好ましい。
使用する分散剤としては、リグニンスルホン酸塩、オキシカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、及びポリアクリル酸塩等が好ましく、これらのうち強度発現性の面からポリアクリル酸塩がより好ましい。
分散剤の使用量は、ＳＦ粒100部に対して、固形分換算で、0.1〜30部が好ましく、１〜10部がより好ましい。0.1部未満では注入性が悪くなる場合があり、30部を超えて添加すると硬化時間が長くなる場合がある。
【０００８】
本発明では、硫酸アルミニウム又は硫酸鉄を使用する。
硫酸アルミニウム又は硫酸鉄（以下、硫酸塩という）は、強度発現性の面から使用するもので、硫酸アルミニウムが好ましい。
硫酸塩の使用量は、ＳＦ粒100部に対して、0.1〜50部が好ましく、１〜10部がより好ましい。0.1部未満だと注入材の注入性が悪くなる場合があり、50部を超えて添加すると硬化時間が長くなる場合がある。
【０００９】
本発明で使用するアルカリ塩とは、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムなどの炭酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化カルシウムなどの水酸化物、塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの塩化物、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸カルシウムなどのアルミン酸塩、並びに、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、及びケイ酸カリウムなどのケイ酸塩等が挙げられ、これら中の一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中では、注入材を使用した硬化体の初期の強度が高いことから炭酸塩の使用が好ましい。
アルカリ塩の使用量は、ＳＦ粒100部に対して、0.1〜20部が好ましく、１〜５部がより好ましい。0.1部未満だと注入材を使用した硬化体の初期強度が小さくなる場合があり、20部を超えて添加すると注入性が悪くなる場合がある。
【００１０】
本発明では、以上のＳＦ粒を単独、ＳＦ粒と硫酸塩、あるいは、ＳＦ粒、硫酸塩、及びアルカリ塩を水と混合して注入材を製造する。
水とＳＦ粒の混合割合は、ＳＦ粒100部に対して、水40〜1,000部が好ましく、100〜300部がより好ましい。40部未満では注入性が悪くなる場合があり、1,000部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００１１】
アルカリ塩は、ＳＦ粒と直ちに水和する恐れがあるため、ＳＦ粒単独スラリー、あるいは、ＳＦ粒と硫酸塩からなるスラリーとは別の水溶液あるいは懸濁液とし、施工時に合流させるいわゆる２ショットで注入することがより好ましい。
【００１２】
本発明の注入材（以下、本注入材という）は、さらに注入性を向上させるために、湿式粉砕することが好ましい。
湿式粉砕する装置としては、攪拌ミル、ボールミル、及び高圧水を使用した粉砕機等が好ましく、粉砕速度の面から高圧水を使用した粉砕機を使用することがより好ましい。
攪拌ミルとは、容器内にボールなどのメディアを入れ、このメディアに、挿入した攪拌機構によって力を伝達して粉砕を行う粉砕機であって、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、環状ミル、及び塔式ミルなどに分類される。
攪拌ミルの中で、攪拌槽型ミルとしてはアトライター（三井鉱山(株)製）やサンドグラインダー（アイメックス(株)製）等があり、流通管型ミルとしてはダイノーミル（ウイリー・アー・バッコーフェンＡＧ製）、スーパーアペックスミル（コトブキ技研工業(株)製）、及びウルトラビスコミル（アイメックス(株)製）等があり、環状ミルとしてはダイヤモンドファインミル（三菱重工業(株)）やパールミル（ドライスヴェルケＧｍｂＨ製）等がある。
ボールミルとは、通常、円筒状容器のミル内にメディアを入れ、ミルを運動させることによって粉砕を行う粉砕機であって、転動ミル、振動ボールミル、及び遊星ミルなどがある。
このようなボールミルとしては、アクアマイザー（ホソカワミクロン(株)製）やハイジー（(株)栗本鐵工所製）等がある。
高圧水を使用した粉砕機とは、懸濁液に50〜500MPaの高圧を加え、この懸濁液を２流路に分岐させ、再度合流する部分で対向衝突させて粉砕するものである。このような粉砕機としては、アルティマイザーシステム（(株)スギノマシン製）がある。
攪拌ミル又はボールミルを利用して本注入材を湿式粉砕する場合、使用するメディアは特に限定されないが、その平均粒子径は、0.001〜1.0mmが好ましく、0.01〜0.5mmがより好ましい。0.001mm未満だと本注入材とメディアの分離が困難な場合があり、1.0mmを超えると粉砕効率が劣る場合がある。
また、メディアの容器内の充填量は特に限定されないが、充填量は容器の容積の50〜95容積％が好ましく、70〜90容積％がより好ましい。この範囲外では粉砕効率が低下する場合がある。
【００１３】
本注入材を湿式粉砕して使用する場合、注入材製造工場内で粉砕して施工場所まで運搬して注入しても良いが、本注入材の安定性の面から施工場所に湿式粉砕機を設置し、湿式粉砕と同時に注入することが好ましい。
【００１４】
さらに、本注入材には、ベントナイト、アロフェン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、及びポリビニルアルコールなどの材料分離抵抗材、ゼラチン、カゼイン、及び金属アルミニウムなどの気泡剤、並びに、パラフィンやシリコーンなどの消泡剤等を併用することも可能である。
【００１５】
本注入材は、単管ロッド工法、単管ストレーナ工法、二重管単相工法、二重管複相工法、及び二重管ダブルパッカー工法等、現在使用されている注入工法に使用することが可能である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実験例を示し、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】
実験例１
ＳＦ粒100部と、表１に示す硫酸塩、アルカリ塩、及び水200部を混合し、本注入材を作製した。
作製した本注入材の注入性、硬化時間、及び圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００１８】
＜使用材料＞
ＳＦ粒Ａ：市販品、ポリアクリル酸塩系分散剤含有
ＳＦ粒Ｂ：市販品、ナフタレンスルホン酸塩系分散剤含有
硫酸塩ａ：硫酸アルミニウム18水塩、可溶性、市販品
硫酸塩ｂ：硫酸アルミニウム水溶液、Al₂O₃換算８％、市販品
硫酸塩ｃ：硫酸鉄７水塩、可溶性、市販品
硫酸塩ｄ：無水硫酸カルシウム、市販品、平均粒子径0.4μｍ
アルカリ塩ア：炭酸ナトリウム、市販品
アルカリ塩イ：水酸化カルシウム、市販品
アルカリ塩ウ：ケイ酸ナトリウム、市販品
【００１９】
＜試験方法＞
注入性：７号ケイ砂を、JSCE F 522に準じたポリエチレン袋に高さ30cmになるように入れ、その上から本注入材を静かに入れ、本注入材の浸透長さを注入性(cm)とする。
硬化時間：本注入材をカップに入れ、傾倒しても本注入材が流れなくなるまでの時間
圧縮強度：本注入材を４×４×16cm型枠に採取し、JIS R 5201に準じて測定。測定材齢は、１日、28日
【００２０】
【表１】

【００２１】
実験例２
ＳＦ粒と硫酸塩をスギノマシン社製湿式粉砕機、アルティマイザーシステム、吐出圧力100MPaを用いて湿式粉砕したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の注入材を使用することにより、注入性に優れる、硬化時間が短い、初期強度が優れる、及び長期強度が優れるなどの効果を奏する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection material used in the field of civil engineering and construction , an injection material , and a construction method using the same .
The (part) and (%) used in the present invention are based on mass unless otherwise specified.
[0002]
[Prior art and its problems]
Currently, there are two types of injection materials: water glass injection materials , special silica injection materials , and high-molecular chemical injection materials, and non-chemical injection materials (suspension type injection materials) such as cement. It is done.
As the suspension type injection material, there are an injection material using an ultra fine particle cement injection material obtained by dry pulverizing cement and an ultra fine particle slag injection material obtained by dry pulverizing blast furnace slag.
However, the injection material using the dry pulverized injection material has a problem that it is difficult to reduce the maximum particle size to 10 μm or less, and the production cost is higher than that of wet pulverization.
When an injection material using a dry pulverized injection material is injected into a crack in concrete, it is difficult to inject it into a crack of several tens of μm or less when the maximum particle size is 10 μm.
In addition, when injecting into the ground, an injecting material using a dry pulverized injecting material has a large maximum particle size, so that it is difficult to infiltrate into a silt layer or clay layer having a particle size of 75 μm or less.
[0003]
The present inventor has obtained the knowledge that by using a specific injection material, it can be injected into concrete having a crack width of 10 μm or less, or can be injected into a silt layer or clay layer, etc. The invention has been completed.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention includes a silica fume was granulated, Ri name contains aluminum sulfate or iron sulfate, aluminum sulfate or iron sulfate, relative to silica fume 100 parts of granulated, Ru 0.1 to 50 parts der injection Ri material der, is La, a said injection material comprising an alkali salt, alkaline salt, an infusion material is an alkali metal carbonate, alkali salt, relative to silica fume 100 parts of granulated Te, an infusion material is 0.1 to 20 parts, a grout made by mixing water infusion materials, by mixing and water infusion material in the injection material formed through wet grinding There is a method for applying the injection material, in which the injection material and water are mixed and injected simultaneously with wet pulverization.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0006]
The granulated silica fume (hereinafter referred to as SF particles) used in the present invention is an average particle size of about 0.1 μm, mainly composed of siliceous by-product when producing silicon, silicon-containing alloys, zirconia and the like. The spherical particles are granulated.
The average particle size of the SF particles is preferably 5 μm to 5 mm, more preferably 10 μm to 1 mm. If it is less than 5 μm, the dispersibility in water may be deteriorated. If it exceeds 5 mm, even if the SF particles are mixed with water or wet pulverized, coarse particles remain and the injectability may deteriorate.
As a granulation method, a rolling granulation method, a fluidized bed granulation method, or the like can be used.
For example, it is possible to produce a granulated product by spraying water so that the rotational speed of the plate of the rolling granulator is 50 rpm, the supply speed of silica fume is 3 kg / min, and the water content is 3%.
[0007]
In order to improve the dispersibility of the silica fume, it is preferable to use a dispersant in advance in the water to be sprayed.
As the dispersant to be used, lignin sulfonate, oxycarboxylate, naphthalene sulfonate, melamine sulfonate, polycarboxylate, polyacrylate, and the like are preferable. Polyacrylate is more preferred.
The amount of the dispersant used is preferably 0.1 to 30 parts and more preferably 1 to 10 parts in terms of solid content with respect to 100 parts of the SF particles. If it is less than 0.1 part, the injectability may be deteriorated, and if it is added in excess of 30 part, the curing time may be prolonged.
[0008]
In the present invention, aluminum sulfate or iron sulfate is used .
Aluminum sulfate or iron sulfate (hereinafter referred to as sulfate) is for use in view of strength development, not better aluminum sulfate good.
The amount of sulfuric acid salt, relative to SF particle 100 parts, preferably from 0.1 to 50 parts, 10 parts and more preferably. If it is less than 0.1 part, the injectability of the injection material may be deteriorated, and if it exceeds 50 parts, the curing time may be prolonged.
[0009]
Alkali salts used in the present invention include carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate, hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, and calcium hydroxide, Chlorides such as calcium chloride and magnesium chloride, aluminates such as lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate and calcium aluminate, and silicic acids such as lithium silicate, sodium silicate and potassium silicate A salt etc. are mentioned, You may use together 1 type, or 2 or more types in these. In these, since the initial strength of the hardening body using an injection material is high, use of carbonate is preferable.
The amount of alkali salt used is preferably 0.1 to 20 parts, and more preferably 1 to 5 parts, per 100 parts of SF particles. If it is less than 0.1 part, the initial strength of the cured body using the injection material may be reduced, and if it is added in excess of 20 parts, the injection property may be deteriorated.
[0010]
In the present invention, the injection material is produced by mixing the above SF particles alone, or mixing SF particles and sulfate, or SF particles, sulfate and alkali salt with water.
The mixing ratio of water and SF particles is preferably 40 to 1,000 parts, and more preferably 100 to 300 parts, with respect to 100 parts of SF particles. If it is less than 40 parts, the injectability may be deteriorated, and if it exceeds 1,000 parts, strength development may be deteriorated.
[0011]
Alkali salts may hydrate immediately with the SF particles, so it is a so-called two-shot that is an aqueous solution or suspension separate from the SF particle single slurry, or a slurry composed of SF particles and sulfate. It is more preferable to inject.
[0012]
The injection material of the present invention (hereinafter referred to as the present injection material) is preferably wet pulverized in order to further improve the injection property.
As an apparatus for wet pulverization, a stirring mill, a ball mill, a pulverizer using high-pressure water, and the like are preferable, and a pulverizer using high-pressure water is more preferable in terms of pulverization speed.
The agitation mill is a pulverizer that puts media such as balls into a container and transmits the force to the media by an inserted agitation mechanism for pulverization. The agitation mill includes a stirring tank mill, a flow tube mill, and an annular mill. And tower mills.
Among the stirring mills, there are Attritor (made by Mitsui Mining Co., Ltd.) and Sand Grinder (made by Imex Co., Ltd.) as the stirring tank type mill, and Dino Mill (Willy A. Baccofen AG) as the distribution pipe type mill. ), Super Apex Mill (manufactured by Kotobuki Giken Kogyo Co., Ltd.), and Ultra Visco Mill (manufactured by Imex Co., Ltd.). Diamond ring mill (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.) and Pearl Mill (Dry Svel Ke GmbH).
The ball mill is a pulverizer that normally performs pulverization by putting a medium in a cylindrical container mill and moving the mill, and includes a rolling mill, a vibration ball mill, a planetary mill, and the like.
Examples of such ball mills include Aquamizer (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) and Hygie (manufactured by Kurimoto Steel Works).
The pulverizer using high-pressure water is a device that applies a high pressure of 50 to 500 MPa to the suspension, divides the suspension into two flow paths, and pulverizes them by colliding against each other at the part where they rejoin. As such a pulverizer, there is an optimizer system (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.).
When the present injecting material is wet pulverized using a stirring mill or a ball mill, the medium to be used is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.001 to 1.0 mm, more preferably 0.01 to 0.5 mm. If it is less than 0.001 mm, it may be difficult to separate the injection material from the media, and if it exceeds 1.0 mm, the grinding efficiency may be inferior.
Further, the filling amount of the medium in the container is not particularly limited, but the filling amount is preferably 50 to 95% by volume, more preferably 70 to 90% by volume of the volume of the container. Outside this range, the pulverization efficiency may decrease.
[0013]
When this injected material is used after wet pulverization, it may be pulverized in the injection material manufacturing plant and transported to the construction site for injection, but a wet pulverizer is installed at the construction site in view of the stability of the injected material. It is preferable to install and inject simultaneously with wet grinding.
[0014]
Further, the injection material includes material separation resistance materials such as bentonite, allophane, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, and polyvinyl alcohol, foaming agents such as gelatin, casein, and metal aluminum, and paraffin and silicone. An antifoaming agent or the like can be used in combination.
[0015]
This injection material can be used for currently used injection methods such as single tube rod method, single tube strainer method, double tube single phase method, double tube double phase method and double tube double packer method. Is possible.
[0016]
【Example】
Hereinafter, although the experiment example of this invention is shown and this invention is demonstrated further, this invention is not limited to these.
[0017]
Experimental example 1
This injection material was produced by mixing 100 parts of SF particles with 200 parts of sulfate, alkali salt and water shown in Table 1.
The injection property, curing time, and compressive strength of the produced injection material were measured. The results are also shown in Table 1.
[0018]
<Materials used>
SF granule A: commercial product, polyacrylate-based dispersant-containing SF granule B: commercial product, naphthalene sulfonate-based dispersant-containing sulfate a: aluminum sulfate 18 hydrate, soluble, commercial product sulfate b: aluminum sulfate Aqueous solution, Al ₂ O ₃ conversion 8%, commercial product sulfate c: iron sulfate heptahydrate, soluble, commercial product sulfate d: anhydrous calcium sulfate, commercial product, average particle size 0.4 μm
Alkaline salt: Sodium carbonate, Commercially available alkaline salt A: Calcium hydroxide, Commercially available alkaline salt C: Sodium silicate, Commercially available product
<Test method>
Pourability: Put No. 7 silica sand into a polyethylene bag according to JSCE F 522 so that the height is 30 cm, and then gently put the injection material on top of it, and determine the penetration length of the injection material (cm ).
Curing time: The injection material is put in a cup, and the time until the injection material does not flow even if it is tilted. Compressive strength: The injection material is collected in a 4 × 4 × 16 cm mold and measured according to JIS R 5201. Measurements material age, 1 day, 28 days [0020]
[Table 1]

[0021]
Experimental example 2
Experiments were conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that the SF grains and sulfate were wet pulverized using a wet pulverizer manufactured by Sugino Machine, an optimizer system, and a discharge pressure of 100 MPa. The results are shown in Table 2.
[0022]
[Table 2]

[0023]
【The invention's effect】
As described above, by using the injection material of the present invention, there are effects such as excellent injectability, short curing time, excellent initial strength, and excellent long-term strength.

Claims

A granulated silica fume, Ri name contains aluminum sulfate or iron sulfate, injecting material aluminum sulfate or iron sulfate is, relative to silica fume 100 parts of granulated, Ru 0.1 to 50 parts der.

Furthermore, implantation material according to claim 1 which comprises an alkali salt.

The injection material according to claim 2, wherein the alkali salt is an alkali metal carbonate.

Silica fume granulated with alkali salt 100 Against 0.1 ~ 20 The injection material according to claim 2, which is a part.

An injection material obtained by mixing the injection material according to any one of claims 1 to 4 and water.

By mixing the infusion material and water according to any one of claims 1 to claim 4, ing and wet pulverized Note Irizai.

Either by mixing the infusion material and water as described in item 1, Note Irizai method of construction you simultaneously injected wet grinding of claims 1 to 4.