JP3983829B2

JP3983829B2 - Ｃｂモルタル組成物、ｃｂモルタル浸透抑制方法および基礎構造物の土中固定方法

Info

Publication number: JP3983829B2
Application number: JP18749095A
Authority: JP
Inventors: 尚武塩路; 正明新野
Original assignee: Kunimine Industries Co Ltd; Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Kunimine Industries Co Ltd; Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JPH08157823A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＢ（セメント／ベントナイト）モルタル組成物、ＣＢモルタル浸透抑制方法および基礎構造物の土中固定方法に関する。詳しく述べると、ＣＢモルタルの土中への浸透抑制組成物、その組成物を用いる浸透抑制方法およびＣＢモルタルの地盤への浸透を抑制した基礎構造物の土中固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既製コンクリート杭による杭基礎は工場製品であるため、材料品質の確実さと打込み施工に伴なう地盤の圧密効果によって、大きな支持力が得られ、施工管理が明確で経済性にも基礎工法として発展してきた。しかしながら、打込みに伴なって発生する騒音、振動やディーゼルパイルハンマの油煙の飛散などが、次第に建設公害として社会的にクローズアップされてからは、これらの公害対策を講じた施工法が市街地での施工条件となっている。
【０００３】
したがって、打込み工法に代わって埋込み工法が最近使用されるようになってきている。埋込み工法としては、種々のものがあるが、代表的なものとしては（ａ）プレボーリング工法、（ｂ）中掘り工法、（ｃ）回転圧入工法等がある。これらの工法は、いずれもアースオーガや掘削ロッドなどを用いて、予め地盤中の所定深度（一般には支持層まで）まで掘削したのちに、杭を支持層へ定着する工法である。杭の埋設は、杭の自重による埋設を基本にしているが、圧入力、軽打および杭回転などを併用して埋設を行なう工法もある。
【０００４】
これらの工法として代表的な工法として、セメントミルク工法があり、掘削した穴に杭を挿入したのち、穴壁と杭の間隙にＣＢモルタルを注入したのち固化することにより杭が固定される。
【０００５】
また、コンクリート管等を土地に埋設する場合、トンネル掘削工事において鋼鉄ないしコンクリート枠を掘削部位に挿入する場合、あるいはケーソンを掘削部位に挿入する場合等、掘削杭の壁部とこれらの基礎構造物との間にＣＢモルタルを注入したのち、固化することにより該基礎構造物が固定されている。
【０００６】
しかしながら、このような間隙にＣＢモルタルを注入する際に、地盤、すなわち穴壁の透水性が大きい場合には、例えば砂、礫等の層においては、ＣＢモルタルが固化する間に地盤中へ浸透するため、注入されたＣＢモルタルが減少するという問題があった。すなわち、ＣＢモルタルが硬化を開始して前記透水性層へ浸透しないだけの充分な粘度を生じるためには約５時間以上を要するため、この時間だけは実質的に浸透しないようなＣＢモルタル組成物の開発が望まれていた。
このような問題点を解決するために、吸水して膨潤ゲル化する樹脂粉粒体を地盤中に混入することにより該樹脂粉粒体を含有する壁状地盤体を形成することによる止水壁構築法が提案されている（特公平２−９１２３号）。しかしながら、このような方法では、予め樹脂粉粒体含有壁状地盤帯を形成する必要があるので、工法が煩雑となるという欠点があった。
【０００７】
一方、セメント１００重量部に対して高吸水性樹脂０．０５〜５重量部を配合したセメント組成物が提案されている（特開昭６２−１３２７４７号）。しかしながら、このセメント組成物は、モルタルに断熱性能と同時に結露防止を目的とするものであって、地盤へのセメントミルクの浸入防止についてはなんら示唆していない。
【０００８】
さらに、高吸水膨張性高分子材料と鉱物質粉体とを混合してなる土中充填材も提案されている（特公平２−１６９５３号）。しかしながら、該土中充填材は、あくまでも土中の空隙内に吸水膨張余力を有する状態で充填され、経時変動する空隙に追従して吸水膨張して空隙を閉塞止水し続けるためのものである。したがって、該土中充填材そのものが固化して他の物体を固定する作用はない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、新規なＣＢ（セメント／ベントナイト）モルタル組成物、ＣＢモルタル浸透抑制方法および基礎構造物の土中固定方法に関する。
本発明の他の目的は、砂、礫等の地盤層への浸透速度を遅延させたＣＢモルタル組成物、その組成物を用いる浸透抑制方法および該組成物を用いて該組成物の土中への浸透量を抑制してコンクリート杭、コンクリート管等の基礎構造物を土中に固定する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記諸目的は、水１００重量部当りベントナイト１〜１５重量部、平均粒子径が５０〜１０００μｍでかつ１重量％セメント水に対する吸水倍率が５〜７０ｇ／ｇである吸水性樹脂０．０５〜５重量部およびセメント１０〜１００重量部の割合で配合してなる土中浸透性が抑制されたＣＢモルタル組成物により達成される。
【００１１】
本発明は、該吸水性樹脂が（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも１種の（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドとのモル比が１：９〜５：５である該（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドよりなる単量体混合物を重合して得られる第１の架橋共重合体（Ｉ）である前記ＣＢモルタル組成物である。
【００１２】
本発明はまた、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸塩のモル比が５：５〜０：１０である前記ＣＢモルタル組成物である。
【００１３】
本発明はさらに、該（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドのモル比が２：８〜４：６である前記ＣＢモルタル組成物である。
【００１４】
本発明はさらに、該吸水性樹脂が一般式（１）
【００１５】
【化２】

【００１６】
（ただし、Ｒは水素またはメチル基、Ｘは全オキシアルキレン基に対するオキシエチレン基のモル分率が５０％以上である炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、Ｙは炭素数１〜５のアルコキシ基、フェノキシ基または炭素数１〜９のアルキル基を１〜３個置換基として有するオキシアルキルフェニル基であり、ｎは平均で３〜１００の正数である。）表わされる（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）２０〜１００重量％および（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）と共重合可能な単量体（Ｂ）８０〜０重量％（ただし、（Ａ）と（Ｂ）の合計量は１００重量％である。）からなる単量体混合物を重合して得られる第２の架橋重合体（ＩＩ）である前記ＣＢモルタル組成物である。
【００１７】
上記諸目的は、透水係数が０．２〜５ｃｍ／秒である地盤に、ＣＢモルタルが浸透するのを抑制するに際し、該ＣＢモルタルに平均粒子径が５０〜１０００μｍで、かつ、１重量％セメント水に対する吸水倍率が５〜７０ｇ／ｇである吸水性樹脂を０．０５〜５重量部配合することを特徴とするＣＢモルタルの浸透抑制方法によって達成される。ここで、ＣＢモルタルは、水１００重量部当たりベントナイト１〜１５重量部およびセメント１０〜１００重量部を含むものであることが好ましい。
【００１８】
本発明はまた、透水係数が０．２〜１．０ｃｍ／秒、該平均粒子径が５０〜２５０μｍ、吸水性樹脂の配合量が０．０５〜１重量部である前記ＣＢモルタルの浸透抑制方法である。
【００１９】
本発明はさらに、透水係数が１．０〜２．５ｃｍ／秒、該平均粒子径が２００〜４００μｍ、吸水性樹脂の配合量が０．１〜２重量部である前記ＣＢモルタルの浸透抑制方法である。
【００２０】
また、本発明は、透水係数が２．５〜５．０ｃｍ／秒、該平均粒子径が３００〜１０００μｍ、吸水性樹脂の配合量が０．５〜５重量部である前記ＣＢモルタルの浸透抑制方法である。
【００２１】
上記諸目的は、基礎構造物を削孔地盤中に埋設固定する方法において、該基礎構造物を該削孔地盤壁との間に、前記ＣＢモルタルを注入して固化することを特徴とする基礎構造物の土中固定方法によっても達成される。
【００２２】
本発明はまた、該基礎構造物がコンクリート杭である前記基礎構造物の土中固定方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明によるＣＢモルタル組成物は、セメント、ベントナイト、吸水性樹脂および水を必須成分とするものである。
【００２４】
セメントとしては、ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメント、マグネシアセメント、高炉セメント、ローマンセメント、アルミナセメント、高硫酸塩スラグセメント、混合ポルトランドセメント、石灰混合セメント等があるが、好ましくは（普通）ポルトランドセメントである。
【００２５】
ベントナイトは、シリカとアルミナとを主成分とするモンモリロナイトを主とした粘土であり、その平均粒子径が１０〜１００μｍ、好ましくは３０〜５０μｍの微粉末であり、吸水および膨潤性に富んでいる。本発明の組成物においては、水１００重量部当り１〜１５重量部、好ましくは３〜１０重量部である。すなわち、この範囲より少ないと、適切な粘度が得られず、ブリージングも極めて大きく発生し、ＣＢモルタルの浸透抑制性が低下する。一方、この範囲を越えるとベントナイトの分散および混練に時間を要し、ポンプによる圧送能力を低下させるとともに掘削性も低下させるものである。
【００２６】
吸水性樹脂としては、セメント水を吸収して体積膨張を起こすものであり、１重量％のセメント水に対する吸水倍率が５〜７０ｇ／ｇ、好ましくは１０〜６０ｇ／ｇ、最も好ましくは２０〜５０ｇ／ｇのものであり、その平均粒子径は５０〜１０００μｍである。なお、ここに１重量％のセメント水に対する吸水倍率とは、１重量％の普通ポルトランドセメント水を濾紙（例えば東洋濾紙２号）で濾過し、得られる濾液に対する該吸水性樹脂の吸水量（ｇ／ｇ）を意味する。しかして、吸水性樹脂の平均粒子径が５０μｍ未満では、たとえ吸水性樹脂粒子が吸水膨張してもなお止水効果は不充分であり、一方、１０００μｍを越えると、吸水膨潤してもなお止水効果が不充分となるばかりか、固化後のＣＢモルタルの強度が低下する傾向にあるため好ましくないものである。また、１重量％のセメント水に対する吸水倍率が５ｇ／ｇ未満では、吸水性樹脂の吸水膨張によってもなお、止水効果が不充分であり、一方、７０ｇ／ｇを越えると、ＣＢモルタル中で、吸水した吸水性樹脂（含水ゲル）同士が接着しやすくなる結果、止水効果が不充分となるものである。
【００２７】
このような吸水性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも１種の（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドとのモル比が１：９〜５：５である該（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドよりなる単量体混合物を重合して得られる第１の架橋共重合体（Ｉ）がある。
【００２８】
本発明で用いられる第１の架橋共重合体（Ｉ）中に含有される（メタ）アクリル酸塩としては、重合性および重合後の吸水性等の著しい低下がないものであれば特に制限なく、例えば（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸カリウム、（メタ）アクリル酸カルシウム、（メタ）アクリル酸マグネシウム等の金属塩、（メタ）アクリル酸アンモニウム、（メタ）アクリル酸の有機アミン塩などを挙げることができる。
【００２９】
第１の架橋共重合体（Ｉ）で用いられる（メタ）アクリル化合物における（メタ）アクリル酸と、（メタ）アクリル酸塩の混合割合は、とくに制限はないが吸水能力などを考慮すれば（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸塩のモル比が５：５〜０：１０、特に３：７〜０：１０であることが好ましい。
【００３０】
また、第１の架橋共重合体（Ｉ）で用いられる単量体中に重合性や止水性能を阻害しない範囲での他の単量体、例えばクロトン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和モノカルボン酸系単量体、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和ジカルボン酸系単量体、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシスルホプロピル（メタ）アクリレート、スルホエチルマレイミド、３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和スルホン酸系単量体、イソプロピルアクリルアミド、ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド等のアミド系単量体、（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、２−メチルスチレン、酢酸ビニル等の疎水性単量体、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、アリルアルコール、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、３−メチル−３−ブテン−１−オール（イソプレノール）、ポリエチレングリコールモノイソプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレノールエーテル、３−メチル−２−ブテン−１−オール（プレノール）、ポリエチレングリコールモノプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノプレノールエーテル、２−メチル−３−ブテン−２−オール（イソプレアンアルコール）、ポリエチレングリコールモノイソプレンアルコールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレンアルコールエーテル、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、グリセロールモノアリルエーテル、ビニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のカチオン性単量体、（メタ）アクリロニトリル等のニトリル系単量体、（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸、（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸メチルエステル、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンホスホン酸等の含リン単量体等や無機物を加えることができる。
【００３１】
本発明で用いられる第１の架橋共重合体（Ｉ）を得るためには、上記（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドのモル比が１：９〜５：５、好ましくは２：８〜４：６の範囲である。上記（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドのモル比が５：５（５：５は含まない）〜１０：０の範囲では、架橋重合体は多価金属塩の影響を受けやすくなり、長期間にわたり安定した止水能力が得られにくくなくなる。また、上記（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドのモル比が１：９（１：９は含まない）〜０：１０の範囲では、吸水能力が低下し、長期間にわたり安定した止水能力が得られなくなる。
【００３２】
また、吸水性樹脂としては一般式（１）
【００３３】
【化３】

【００３４】
（ただしＲは、水素またはメチル基、Ｘは全オキシアルキレン基に対するオキシエチレン基のモル分率が５０％以上である炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、Ｙは炭素数１〜５のアルコキシ基、フェノキシ基または炭素数１〜９のアルキル基を１〜３個置換基として有するオキシアルキルフェニル基であり、ｎは平均で３〜１００の正数である。）表される（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）２０〜１００重量％および（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）と共重合可能な単量体（Ｂ）８０〜０重量％（ただし、（Ａ）と（Ｂ）の合計量は１００重量％である。）からなる単量体混合物を重合して得られる第２の架橋重合体（ＩＩ）も好適に使用できる。
【００３５】
第２の架橋重合体（ＩＩ）に用いられる（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）は、前記一般式（１）で表されるような末端に疎水性炭化水素基を有する（メタ）アクリル酸エステル系単量体であり、例えば、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００３６】
また、第２の架橋重合体（ＩＩ）に用いられる単量体（Ｂ）としては特に制限はなく、広い範囲の単量体が使用できる。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和モノカルボン酸系単量体、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和ジカルボン酸系単量体、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシスルホプロピル（メタ）アクリレート、スルホエチルマレイミド、３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和スルホン酸系単量体、（メタ）アクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド等のアミド系単量体、（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、２−メチルスチレン、酢酸ビニル等の疎水性単量体、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、アリルアルコール、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、３−メチル−３−ブテン−１−オール（イソプレノール）、ポリエチレングリコールモノイソプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレノールエーテル、３−メチル−２−ブテン−１−オール（プレノール）、ポリエチレングリコールモノプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノプレノールエーテル、２−メチル−３−ブテン−２−オール（イソプレンアルコール）、ポリエチレングリコールモノイソプレンアルコールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレンアルコールエーテル、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、グリセロールモノアリルエーテル、ビニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のカチオン性単量体、（メタ）アクリロニトリル等のニトリル系単量体、（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸、（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸メチルエステル、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンホスホン酸等の含リン単量体等を挙げることができるが、中でも安価で（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）と共重合性に優れた不飽和モノカルボン酸系単量体および不飽和スルホン酸系単量体が特に好ましい。
【００３７】
（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）と（メタ）アクリル酸エステル系単量体（Ａ）と共重合可能な単量体（Ｂ）の共重合比率は（Ａ）２０〜１００重量％、（Ｂ）８０〜０重量％とすることが好ましい。
【００３８】
（Ａ）の共重合比率が２０重量％未満量の場合、得られた吸水性樹脂の耐塩性が悪くなる傾向がある。特に好ましい共重合比率は（Ａ）４０〜９０重量％、（Ｂ）６０〜１０重量％である。（Ａ）の共重合比率が９０重量％を越えた場合、吸水倍率が低下する傾向がある。
【００３９】
本発明における吸水性樹脂を得るための重合溶媒としては特に制限はなく、通常水性媒体および有機溶媒が賞用される。水性媒体とは、水あるいは水と水に溶解可能な無機または有機溶媒との混合溶媒を意味する。水に溶解可能な有機溶媒の例として炭素数１〜４のアルコール、低級ケトン系溶媒などを例示することができる。有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族酸化水素類、シクロヘキサン等の脂環炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等を例示することができる。
【００４０】
吸水性樹脂を得るための架橋剤としては、例えばエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等の１分子中にエチレン系不飽和基を２個以上有する化合物；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ペンタエリスリトール、ソルビット、グルコース、マンニット、マンニタン、ショ糖、ブドウ糖等の多価アルコール；エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等のポリエポキシ化合物などが挙げられ、これらの１種または２種以上用いることができる。
【００４１】
中でも特に好ましい架橋剤はトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートである。第２の架橋重合体（ＩＩ）を得る際に用いられる架橋剤としては、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート中のエチレンオキサイドの付加モル数としては４〜１００モル好ましいが、架橋効率より５〜５０モルが特に好ましい。
【００４２】
また、架橋剤量としては、全単量体１モルに対して、０．０００５〜０．０２モルの範囲とすることが好ましい。この範囲を外れた場合、吸水膨潤しても止水効果が不十分となる場合がある。また、０．０００５モル量未満の少ない架橋剤量では、重合中あるいは重合完結後の含水ゲルの解砕性が悪くなる傾向がある。また、乾燥後の製品中の可溶分量が増加する傾向がある。０．０２モル量より多い架橋剤量では吸水倍率が低下する傾向がある。
【００４３】
重合開始剤としては特に制限はなく、広い範囲の開始剤が用いられる。例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩；過酸化水素、２−２´−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩、４，４´−アゾビス−４−シアノバレリン酸等の水溶性アゾ化合物；過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸等の有機過酸化物系；アゾビスイソブチロニトリル、２，２´−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）等の油溶性アゾ化合物などを挙げることができる。また、これらの重合開始剤の分解を促進する目的で還元剤を併用することも勿論可能である。このような還元剤の例として（重）亜硫酸（塩）、Ｌ−アスコルビン酸（塩）、還元性金属（塩）、アミン類などを挙げることができる。
【００４４】
重合時の温度は、用いる触媒の種類により異なるが、比較的低温の方が架橋重合体の分子量が大きくなり好ましい。しかし、重合が完結するためには２０℃〜１００℃の範囲であることが好ましい。
【００４５】
重合系の単量体濃度は、特に制限はないが、重合反応の制御のし安さと収率・経済性を考慮すれば、２０〜８０重量％、特に３０〜６０重量％の範囲にあることが好ましい。重合形態としては種々の形態が採用できるが、懸濁重合、注型重合、双腕碗型ニーダーの剪断力によりゲル状含水重合体を細分化しながら重合する方法（特開昭５７−３４１０１号）が好ましい。止水性能は本願発明におけるか共重合体より劣るが、上記架橋重合体の他に、本発明で使用し得る吸水性樹脂としては組成的には、つぎのごとき吸水性樹脂がある。例えば、イソブチレン／マレイン酸架橋重合物、酢酸ビニル／（メタ）アクリル酸エステル架橋重合物のケン化体、スルホン酸基含有架橋重合物、ポリアルキレングリコール架橋重合物、ポリビニルアルコール架橋重合物、ポリビニルアセトアミド架橋重合物等である。
【００４６】
水は、セメント１００重量部に対して１００〜１０００重量部、好ましくは２００〜５００重量部使用される。すなわち、１００重量部未満では、混練が困難となり、一方、１０００重量部を越えると固化後の強度が低下するものである。このようにして構成される本発明のＣＢモルタル組成物は、透水係数が０．２ｃｍ／秒以上の地盤に対して特に有効である。
【００４７】
なお、ここで地盤の透水係数とは、「土質試験の方法と解説」（社団法人土質工学会平成３年２月２８日発行）第２７１〜２８８頁に記載のＪＳＦＴ３１１−１９９０「土の透水試験」中の定水位透水試験の方法に準じて求めたものである。
【００４８】
すなわち、図１に示すように、試料の最大粒径に比べて十分の大きい内径と長さとを有する透水円筒１、該透水円筒の頂部に取付けられ、給水側の水位を一定に保ち得る越流口８を有する透水円筒カラー２、透水円筒１内の供試体６およびフィルター３を保持する多数の小孔を有する有孔板４、供試体とフィルター３の間に置く耐食性金網５および排水側の水位を一定に保ち得る越流口７を有する越流水槽９よりなる透水試験用具を用いる。なお、１０はメスシリンダーである。
つぎに、試料の土粒子の密度ρｓ（ｇ／ｃｍ³）をＪＳＦＴ１１１「土粒子の密度試験方法」に規定する方法によって求め、さらに試料の最大粒径をはかる。ついで、透水円筒１の内径をはかり断面積Ａ（ｃｍ²）を求める。透水円筒１を有孔板４に固定し、フィルター３を設置し、その上に金網５を置く。試料６を金網５の上に所定の厚さに入れ、層状に締固める。１層の厚さは、締固め後の厚さが１５ｍｍまたは最大粒径の１．５倍のうち大きい方とする。締固め後の供試体の長さＬ（ｃｍ）、質量ｍ（ｇ）をはかり、試料の含水比ω（％）を求める。さらに、供試体の上面を金網５とフィルター３で覆い、有孔板４を載せて透水円筒１に固定する。
【００４９】
供試体６の飽和度を高めたのち、透水円筒１の上部に透水円筒カラー２を取付け、水を満した越流水槽９に空気が入らないようにしながら透水円筒１を静かに入れる。ついで、透水円筒カラー２に注水して越流口８から越流させ、給水側の水位を一定に保つ。越流水槽９からの越流量がほぼ一定になるのを待って、時刻ｔ₁からｔ₂までの間の流出量Ｑ（ｃｍ³）をメスシリンダー１０ではかる。測定は３回以上行なう。透水槽の中の水温Ｔ（℃）をはかり、さらに試験後の含水比ω（％）を求める。
【００５０】
（１）供試体の乾燥密度ρｄ（ｇ／ｃｍ³）、間隙比ｅ、飽和度Ｓｒ（％）を次式により算定する。
【００５１】
【数１】

【００５２】
（２）測定時の水温Ｔ℃に対する透水係数ｋｇ（ｃｍ／ｓｅｃ）を次式で算定する。
【００５３】
【数２】

【００５４】
ここに、ｈ：水位差（ｃｍ）
Ｑ：流出水量（ｃｍ³）
（ｔ₂−ｔ₁）：測定時間（ｓｅｃ）
このようにして構成される本発明のＣＢモルタル組成物は、透水係数が０２．〜５ｃｍ／秒である地盤に注入すると、特にＣＢモルタルの地中への浸透が抑制できる。透水係数がこの範囲外ではＣＢモルタルはその浸透効果を有効に発揮することができず好ましくない。ＣＢモルタル組成物の地盤への注入法は、特に限定されるものではなく公知の方法が採用できるが、予め地盤の所定深度まで掘削したのちに、コンクリート杭等の基礎構造物を埋設したのち係る基礎構造物と削孔地盤との間に、ＣＢモルタルを注入することによりなされる。
【００５５】
また、ＣＢモルタル組成物を注入する地盤の透水性に応じて、使用する吸水性樹脂の平均粒子径及びＣＢモルタル組成物に対する配合割合を変更することによって、ＣＢモルタル組成物の地中への浸透を効果的に抑制できる。地盤の透水係数と吸水性樹脂の平均粒子径との関係は、透水係数が小さい場合にはその平均粒子径は相対的に小さいものが好ましく、その配合割合も少ないほうが好ましい。また、透水係数が大きい場合には、その平均粒子径は大きいものが好ましく、その配合割合も大きいことが好ましい。例えば、地盤の透水係数が０．２〜５ｃｍ／秒の場合には、吸水倍率が５〜７０ｇの吸水性樹脂の平均粒子径を５０〜１０００μｍ、その配合割合を０．０５〜５重量部とすることによって達成される。特に、地盤の透水係数が０．２〜１．０ｃｍ／秒の場合には、吸水性樹脂の平均粒子径を５０〜１５０μｍ、その配合割合を０．０５〜１重量部とすることが好ましく、地盤の透水係数が１．０〜２．５ｃｍ／秒の場合には、吸水性樹脂の平均粒子径を２００〜４００μｍ、その配合割合を０．１〜２重量部とすることが好ましく、さらに地盤の透水係数が２．５〜５．０ｃｍ／秒の場合には、吸水性樹脂の平均粒子径を３００〜１０００μｍ、その配合割合を０．５〜５重量部とすることが好ましい。したがって、予め地盤である土層の吸水係数を測定することが好ましい。
【００５６】
本発明のＣＢモルタルは、固化速度が速いため、工期が短くてすむ。また固化後の強度が大きいため、基礎構造物を土中に強固に固定することが可能となる。さらに、ＣＢモルタルが拡散・浸透による無駄がないため、建設コストを大幅に低減せしめることが可能となるなど、工業的利用価値が極めて高いものである。
なお、本発明のＣＢモルタル組成物に、土砂、粘土、クレー、炭酸カルシウムなどの無機物質や木粉、パルプ、吸水性繊維、ガラス繊維などの無機あるいは有機の繊維質物質やカルボキシメチルセルロール、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等の天然あるいは合成増粘剤を併用することは勿論可能である。
【００５７】
【実施例】
以下、参考例及び実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、例中の部および％はそれぞれ重量部、重量％を表わすものとする。
【００５８】
参考例１
５００ｍｌの円筒型セパラブルフラスコにアクリル酸ナトリウム３１．３ｇ（０．３３モル）、アクリルアミド５５．２ｇ（０．７８モル）、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド０．１７ｇ（０．００１１モル）および水１６４．９ｇを仕込み、均一に溶解させた。
【００５９】
フラスコ内を窒素置換したのち、湯浴上で２５℃に加熱し、２０％過硫酸ナトリウム水溶液１．９４ｇおよび２％Ｌ−アスコルビン酸水溶液１．９４ｇを添加し、攪拌を停止して重合させた。重合開始後発熱し、４０分後に９０℃まで上昇した。液温の上昇が停止した時点で浴温を９０℃まで昇温させ、４０分間熟成を行なった。得られた重合物を細分化したのち、１６０℃で３時間熱風乾燥し、粉砕したのち篩分し、表１に示される平均粒子径を有する粉末状吸水性樹脂を得た。また、１重量％セメント水に対する吸水倍率は、各吸水性樹脂の全てが３８ｇ／ｇであった。
【００６０】
なお、１％セメント水に対する吸水倍率は以下のようにして測定されたものである。
【００６１】
＜セメント水吸水倍率測定法＞
すなわち、脱イオン水９９重量部に普通ポルトランドセメント（トクヤマ社製）１重量部を入れ２時間撹拌した。次いで、東洋濾紙株式会社製ＮＯ２濾紙で濾過して１％セメント水を得た。
【００６２】
ティーバッグに吸水性樹脂粉末約０．１ｇをとり、上記セメント水１００ｇに２４時間浸析した後の重量を測定し、次式に従って算出した。
【００６３】
吸水倍率＝（Ｂ−Ｃ）／Ａ
Ａ：採取した吸水性樹脂粉末の重量（ｇ）
Ｂ：吸水後のティーバッグを含めた全重量（ｇ）
Ｃ：空試験におけるティーバッグを含めた重量（ｇ）
参考例２
Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミドの使用量を０．０８５ｇ（０．０００５５モル）とした他は参考例１と同様にして１％セメント水に対する吸水倍率が７０ｇ／ｇで平均粒子径が２６０μｍの吸水性樹脂を得た（表１参照）。
【００６４】
参考例３
Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミドの使用量を３．４ｇ（０．０２２モル）とした他は参考例１と同様にして１％セメント水に対する吸水倍率が５ｇ／ｇで平均粒子径が２６０μｍの吸水性樹脂を得た（表１参照）。
【００６５】
参考例４
温度計を備えた容量２．５リットルの卓上型ジャケット付ニーダー（内面は３弗化エチレンでライニング処理）に３７％アクリル酸ナトリウム水溶液５１７．５部（３２重量％）、メトキシポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数９モル）メタクリレート４０８．５部（６８重量％）、イオン交換水２６１．５部及び架橋剤としてポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数８モル）ジアクリレート（ＰＥＧＤＡ−８）０．６８部（対単量体０．０５モル％）を仕込んだ。
【００６６】
これを窒素ガス気流下、攪拌しながらジャケットに４０℃の温水を流して内容物を４０℃に昇温した後、重合開始剤として１０％２，２´−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩（Ｖ−５０，０．１５モル％）水溶液１１．８部を添加して１０秒間攪拌した後、攪拌を停止した。直ちに重合が開始して５９分でピーク温度６９℃に到達した。次いで、ジャケット温度を８０℃に上げて、１時間熟成した。熟成終了後、ブレード回転数３６ｒｐｍで１０分間の解砕を行なった。ニーダーを反転し、含水ゲルを重合容器から取り出した。含水ゲルの重合容器への付着は全く認められなかった。また含水ゲルの平均粒子径は１ｍｍで極めて良好に解砕されていた。また、粒子径が５ｍｍ以上の玉ゲルは全く認められなかった。
【００６７】
このようにして得られた微細な含水ゲルを熱風循環式乾燥機で１２０℃、４時間乾燥した。乾燥後、卓上簡易型粉砕機（協立理工株式会社製）を用いて粉砕し、吸水性樹脂微粉末を得た。この吸水性樹脂微粉末を篩分し、表１に示される平均粒子径を有する粉末状吸水性樹脂を得た。
【００６８】
また、１重量％セメント水に対する吸水倍率は、各吸水性樹脂の全てが２９ｇ／ｇであった。
【００６９】
【表１】

【００７０】
試験方法
Ａ．ＣＢモルタル組成物の調製
水、セメント、ベントナイトおよび参考例で得られた各吸水性樹脂を表２に示される割合で配合し、ＣＢモルタル組成物を調製し、つぎの方法によって試験した。
【００７１】
【表２】

【００７２】
なお、同表２においてクニゲルＶ２は、クニミネ工業株式会社製のベントナイト（平均粒子径３５μｍ）である。
【００７３】
Ｂ．ガラスビーズ（粒径別）でのＣＢモルタル段階的加圧による浸透抑制効果試験
吸水性樹脂を配合したＣＢモルタルを、ＣＢモルタル浸透試験装置（図２参照）に充填し、大気圧から、２ｋｇ／ｃｍ²までの段階的に加圧し、ＣＢモルタル充填部の液面低下（ＣＢモルタル浸透長）、排出水量および設定地盤（ガラスビーズ）へのＣＢモルタルの浸透距離を測定した。ただし、大気圧または加圧したことによりＣＢモルタルが全量浸透した場合は、その時点で測定を中止した。
【００７４】
Ｃ．ＣＢモルタル浸透試験装置の概要
図２に示すように、外径７．０ｃｍ、内径６．０ｃｍ、高さ１１８ｃｍのアクリル樹脂製の円筒容器１１の最下部にＣＢモルタル排出のための開閉弁１２を設け、最上部には窒素ガス供給源１７に連通する加圧用のノズル１３および圧抜き弁１４を設けてなるものである。
【００７５】
まず円筒１１の底部から規定の高さ（例えば、高さ６２０ｍｍ、容積１７５２ｃｍ³）にガラスビーズ１５を充填し、その上部の空洞部にＣＢモルタル１６を注入し上部まで（例えば高さ３２０ｍｍ、容積９０４ｃｍ³）充填させたのちに、条件に合わせて測定を行なった。
【００７６】
実施例１〜４
透水係数（前記ＪＳＦＴ３１１−１９９０の方法に準じて測定した。）が０．７５ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズを用い，表３に示される吸水性樹脂を表２に示される基本配合に基づき，図２に示される装置を用いてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】

【００７８】
実施例５〜８
透水係数が２．０４ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズを用い，表４に示される吸水性樹脂を表２に示される基本配合に基づき，図２に示される装置を用いてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表４に示す。
【００７９】
【表４】

【００８０】
実施例９〜１４
透水係数が２．３９ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズを用い，表５に示される吸水性樹脂を表２に示される基本配合に基づき，図２に示される装置を用いてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表５に示す。
【００８１】
【表５】

【００８２】
実施例１５〜１６
透水係数が２．７９ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズを用い，表６に示される吸水性樹脂を表２に示される基本配合に基づき，図２に示される装置を用いてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表６に示す。
【００８３】
【表６】

【００８４】
実施例１７〜２２
透水係数が４．１１ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズを用い，表７に示される吸水性樹脂を表２に示される基本配合に基づき，図２に示される装置を用いてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表７に示す。
【００８５】
【表７】

【００８６】
実施例２３
土層（透水係数が１．７０ｃｍ／ｓｅｃ）を利用し，表８に示される吸水性樹脂を表２に示される基本配合に基づき，図２に示される装置を用いてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表８に示す。
【００８７】
【表８】

【００８８】
比較例１、３〜６
表２に示す基本配合において、吸水性樹脂を配合せず、透水係数がそれぞれ０．７５〜４．１１ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズについてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表９に示す。
【００８９】
【表９】

【００９０】
比較例２および７
表２に示す基本配合において、吸水性樹脂として表９に示す吸水性樹脂を用いて、透水係数がそれぞれ０．７５および４．１１ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズについてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表９に示す。
【００９１】
比較例８
表２に示す基本配合において、添加材としてポリアクリル酸系吸水性樹脂（平均粒子径２６０μｍ，吸水倍率４ｇ／ｇ）を用い、透水係数が２．３９ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズについてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表９に示す。
【００９２】
比較例９
表２に示す基本配合において、吸水性樹脂の代わりに添加材としてパルプ（ウラゴメール、三井東圧化学社製）を用い、透水係数が２．３９ｃｍ／ｓｅｃ相当のガラスビーズについてＣＢモルタルの浸透試験を行なった。その結果を表９に示す。
【００９３】
表３〜８に示されるように、ガラスビーズを使用した場合、本願発明に基づく実施例の結果は、比較例に示される結果よりも優れていることは明らかである。特に、実施例１〜４と比較例１において、積算排出量、ＣＢモルタル浸透長、ＣＢモルタル浸透量、対ガラスビーズへの浸透長の全てにおいて、本願発明は優れている。また、本願発明では、加えられる圧力が変動した場合にもＣＢモルタルの浸透性が十分に抑制される。
【００９４】
ガラスビーズを使用した実施例８（透水係数２．０４ｃｍ／ｓｅｃ）を土層を使用した場合の実施例２３（透水係数１．７０ｃｍ／ｓｅｃ）と比較すると、両者の透水係数は略おなじであるが、透水係数が同じ場合、ガラスビーズでも土層でも同じような浸透性を示している。つまり、これらの実験結果は、極めて似た傾向を示しており、ガラスビーズを用いた場合と実際の土層の実験結果は相関関係があることが判る。
【００９５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるＣＢモルタル組成物は、有効な吸水性樹脂とベントナイトの相乗作用により砂、礫等のごとき浸透性の高い地盤に対して極めて優れた浸透抑制効果を有するものである。したがって、コンクリート杭などの基礎構造物を掘削孔内に挿入し、該基礎構造物と、掘削孔壁との間に該ＣＢモルタル組成物を注入した場合、たとえ地盤が砂、礫等のように浸透性の高いものであっても、充分浸透が抑制され、その硬化によって基礎構造物が固定されるのである。したがって、ＣＢモルタルの地盤中への浸透による損失は極めて少量に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、地盤の透水係数測定装置の概略図である。
【図２】は、本発明によるＣＢモルタル組成物の試験装置を示す概略断面図である。
【図３】は、参考例１で得られた吸水性樹脂（平均粒子径１００μｍ、吸水倍率３８ｇ／ｇ）の粒度分布を示す図である。
【符号の説明】
１…透水円筒、
２…透水円筒カラー
３…フィルター
４…有孔板、
５…耐食性金網、
６…供試体
７，８…越流口
９…越流水槽、
１０…メスシリンダー、
１１…円筒容器、
１２…開閉弁、
１３…加圧力ノズル、
１４…圧抜き弁、
１５…ガラスビーズ、
１６…ＣＢモルタル、
１７…窒素ガス供給源。

Claims

水１００重量部当りベントナイト１〜１５重量部、平均粒子径が５０〜１０００μｍでかつ１重量％セメント水に対する吸水倍率が５〜７０ｇ／ｇである（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸塩よりなる群から選ばれた少なくとも１種の（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドとのモル比が１：９〜５：５である該（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドよりなる単量体混合物を重合して得られる第１の架橋共重合体（Ｉ）よりなる吸水性樹脂０．０５〜５重量部およびセメント１０〜１００重量部の割合で配合してなることを特徴とする土中浸透性が抑制されたＣＢモルタル組成物。
（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸塩のモル比が５：５〜０：１０である請求項１に記載のＣＢモルタル組成物。
該（メタ）アクリル化合物と（メタ）アクリルアミドのモル比が２：８〜４：６である請求項１または２に記載のＣＢモルタル組成物。
基礎構造物を削孔地盤中に埋設固定する方法において、該基礎構造物を該削孔地盤壁との間に、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＣＢモルタル組成物を注入して固化することを特徴とする基礎構造物の土中固定方法。
該基礎構造物がコンクリート杭である請求項４に記載の基礎構造物の土中固定方法。