填充材料及地基的修补方法
【专利摘要】本发明提供一种能够以低成本制造并且具有优异的流动性、加压输送性及适当强度的填充材料、以及使用了该填充材料的地基的修补方法。其特征在于，相对于钢铁炉渣100质量份而含有水泥2～10质量份、水30～100质量份及膨润土3～10质量份，气泡量为10～40体积％的范围。
【专利说明】填充材料及地基的修补方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够以低成本制造并且具有优异的流动性、加压输送性及适当强度的填充材料，以及使用了该填充材料的地基的修补方法。
【背景技术】
[0002]由于地基的固结沉陷或伴随着地震而产生的液化，引发表层地基的沉陷、道路的塌陷，在建筑物的基础与地基之间出现空洞(也称作空隙)，从而产生在室内混凝土地面上产生裂纹或塌陷等的问题。
[0003]作为解决上述问题的方法，能够列举使用微砂加气砂衆(micro sand airmortar)等填充材料。但是，关于填充材料，期望改进以下方面:由于基于水泥(cement)的硬化较快，所以在耗费施工时间的情况下等难以进行加压输送；由于大量使用水泥等材料而导致成本上涨。另外，认为与天然砂相比，重复利用材料的使用在保护地球环境和削减成本方面更为有用，取代天然砂而提出有采用了钢铁炉渣等的填充材料。
[0004]作为利用了炉渣的填充材料，例如在专利文献I中公开有如下技术:在由水碎炉渣、水泥和水组成的浆料中添加起泡剂、减水剂、粘性剂并加气，由此来调整轻质起泡填充材料，所述水碎炉渣是以最大粒径2.380mm、筛孔1.190mm通过量95%以上、筛孔0.590mm通过量70%以上、筛孔0.279mm通过量40%以上、筛孔0.149mm通过量15%以上进行粒度调整而得到的。若使用该技术，具有以下特征:与由水泥、膨润土、砂子及水组成的膨润土砂衆等相比，流动性优良、轻质、泌水(bleeding)少且廉价。
[0005]另外，在专利文献2中，公开有如下灌浆(grout)材料:在用作基础下空隙填充材料的灌浆材料中，将粒径13mm以下的转炉渣或铸锭渣以重量比38~65%、将粒径IOmm以下的水渣以重量比16~29%、将粒径Imm以下的膨润土以重量比8~17%、以及将水以重量比12~20%掺合，而单位体积成为1.8~2.8g/cm2。具有以下特征:由于能够基于泵进行加压输送，所以不存在加气砂浆那样的由于堵塞而引发的设备故障，由于没有混入水泥，所以不存在短期自硬性，与加气砂浆相比材料费降低约四成左右。
[0006]而且，在专利文献3中公开有如下注入材料:由高炉炉渣、水泥、膨润土及水构成，相对于高炉炉渣100重量份，水泥的掺合量为20重量份以下。该注入材料具有以下特征:初始流动性高，能够在比较短的时间内得到所期望的可塑性，能够降低制造成本及施工成本，另外也能够实现施工的省力化。
[0007]专利文献1:日本特公昭63-61355号公报
[0008]专利文献2:日本特开昭58-195633号公报
[0009]专利文献3:日本特开2002-155277号公报
【发明内容】
[0010]但是，在专利文献I~3的技术中，存在以下问题。
[0011] 专利文献I的技术与现有技术相比能够廉价地得到轻质起泡填充材料，但在Im3中水泥量平均为IOOkg左右而量多，因此存在成本上涨的问题。而且,关于使起泡剂、减水剂及粘性剂等多种药品混合，虽然在室内实验水平下显示出良好的掺合效果，但在工地施工下偏差较大，很难发挥预想那样的性能，因此存在对于大量使用药品需要高度技术、在施工上耗费工夫的问题。
[0012]在专利文献2的技术中，由于没有混入水泥而不具有短期自硬性，所以难以发生施工故障，但是，对转炉渣和水渣没有碱刺激剂，因此也存在不会硬化的情况，可能成为比周围地基更不结实的灌浆材料。而且，单位体积的重量为1.8g/cm3以上而较大，可能引发进一步的固结沉陷。
[0013]在专利文献3的技术中，由于是高炉炉渣、水泥、膨润土及水的简单结构，所以能够谋求施工的省力化，但如专利文献3的实施例所示那样，在20分钟时流动值为初始一半以下，存在硬化过早的问题。在实际工地中，由于也经常存在因故障等而停止浇注的情况，所以无法确保一定程度(2~4小时)的流动性的本技术可能难以适用。
[0014]鉴于以上问题，本发明的目的在于，提供一种能够以低成本制造并且具有优异的流动性、加压输送性及适当强度的填充材料。
[0015]为了实现上述目的，本发明人进行了反复研究，结果发现，通过以含有特定量的钢铁炉渣、水泥、水及膨润土，并且使气泡量为10~40体积％的范围，能够实现优异的流动性及加压输送性，除此以外，能够降低上述水泥的量，因此，能够谋求制造成本的降低、硬化速度的最优化，从而完成本发明。
[0016]另外发现，除钢铁炉渣、水泥、水及膨润土以外，通过包含特定量的起泡剂，能够得到与谋求上述气泡量的适当化的情况相同的效果。
[0017]本发明是基于上述见解而完成的，其要旨如下所述。
[0018](I) 一种填充材料，相对于钢铁炉渣100质量份而含有水泥2~10质量份、水30~100质量份及膨润土 3~10质量份,气泡量为10~40体积％的范围。
[0019](2) 一种填充材料，相对于钢铁炉渣100质量份而含有水泥2~10质量份、水30~100质量份、膨润土 3~10质量份及起泡剂0.05~2质量份。
[0020](3)在上述(I)或(2)所述的填充材料中，上述钢铁炉渣包含水碎炉渣及炼钢炉渣中的至少一种。
[0021](4)在上述(3)所述的填充材料中，上述钢铁炉渣由水碎炉渣及炼钢炉渣组成，该炼钢炉渣相对于该水碎炉渣的质量比为0.1~1.5。
[0022](5) 一种地基的修补方法，使用上述(I)~(4)中任一项所述的填充材料。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明，通过调整钢铁炉渣和膨润土的量，能够与现有技术相比减少相对于炉渣量的水泥量，因此，(A)能够减慢硬化速度而减少工地中的故障发生，(B)抑制材料分离而能够显现适当强度，以及(C)能够降低总成本。
[0025]而且，通过谋求填充材料的气泡量的适当化，(D)能够调整填充材料的强度及提高加压输送性。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1示出了改变气泡量的情况下的、流动值(mm)及单位体积重量(kN/m3)的变化。[0027]图2示出了水碎炉渣的粒径累积曲线。
[0028]图3示意地示出了实施例中的工地施工试验的状态。
【具体实施方式】
[0029]以下，具体说明本发明。
[0030]本发明的第I填充材料的特征在于，相对于钢铁炉渣100质量份，含有水泥2~10质量份、水30~100质量份及膨润土 3~10质量份,气泡量为10~40体积％的范围。[0031 ] 本发明的第2填充材料的特征在于，相对于钢铁炉渣100质量份，含有水泥2~10质量份、水30~100质量份、膨润土 3~10质量份及起泡剂0.05~2质量份。
[0032](钢铁炉渣)
[0033]上述钢铁炉渣是用作砂浆的细骨架等的材料。通过在本发明的填充材料中掺合钢铁炉渣，有助于本发明的填充材料的低成本化。
[0034]关于上述钢铁炉渣，具有潜在水硬性，从能够削减水泥量的观点出发，优选包含水碎炉渣及炼钢炉渣中的至少一种。
[0035]另外，从通过混合不同种类的炉渣而能够期待显现更牢固的强度的观点出发，更优选上述钢铁炉渣由水碎炉渣及炼钢炉渣组成，且该炼钢炉渣相对于该水碎炉渣的质量比为0.1~1.5。在上述质量比不足0.1的情况下，可能无法显现可靠的强度，另一方面，若上述质量比超过1.5，则可能因水碎炉渣与炼钢炉渣的重量差而容易分离。
[0036]而且，优选上述钢铁炉渣的粒径为IOmm以下。若混入过大粒径，则在泵加压输送时需要较大压力，因此更优选粒径为5mm以下，但是，由于近年来机械能力提高，与以往相比泵加压输送能力增大，所以即使混入稍大的粒径(IOmm左右)也不会成为问题。
[0037]此外，在上述钢铁炉渣为水碎炉渣的情况下，也考虑到随着时间经过由于潜在水硬性而凝固，但由于在搅拌器的混匀作业中破碎而成为适当大小，所以不仅制造不久的水碎炉渣能够适用于本发明，被长期保存而某种程度凝固的水碎炉渣也能够适用于本发明。
[0038]另外，在上述钢铁炉渣为炼钢炉渣的情况下，由于重量比水碎炉渣重，所以用于对本发明的填充材料进行加压输送的泵的压力需要稍微增大。不过，该情况下流动性也基本不变，因此对于本发明的填充材料的施工性影响较少。
[0039]此外，关于上述钢铁炉渣的含水量，没有特别限定，能够在不予以考虑的情况下得到作为填充材料的效果。其原因在于，由于本发明的填充材料如后述那样必须含有水，所以通过调整水的含量，即使在上述钢铁炉渣的含水量发生变化的情况下，作为填充材料整体也能够确保所期望的含水量。
[0040](水泥)
[0041]上述水泥相对于上述钢铁炉渣100质量份，混合2~10质量份，优选混合4~7质量份。其原因在于，在上述水泥的量不足2质量份的情况下，由于水泥过少，所以无法得到充分的填充材料强度，另一方面，若上述水泥的量超过10质量份，则由于水泥过多，所以硬化速度加快，除此以外，导致制造成本上涨，因此难以在工地使用。
[0042]另外，关于上述水泥的种类，例如，能够使用普通波特兰水泥、高炉水泥等。另外，也能够使用少量的普通波特兰水泥与高炉炉渣微粉末的混合物。其原因在于，少量的水泥作为碱刺激剂而发挥作用，引发炉渣类的潜在水硬性反应，能够期待硬化现象。上述高炉炉渣微粉末也具有作为粉末部分而与膨润土一起抑制材料分离的效果。
[0043](水)
[0044]上述水用于与上述水泥的水合反应。上述水相对于上述钢铁炉渣100质量份掺合有30~100质量份，优选掺合有50~80质量份。其原因在于，在上述水的量不足30质量份的情况下，难以得到施工所需要的流动性，另一方面，若上述水的量超过100质量份则由于水较多而容易引起材料分离或无法充分地得到填充材料强度。
[0045](膨润土)
[0046]上述膨润土用于抑制构成本发明的填充材料的材料的分离、以及抑制填充材料的强度过大。上述膨润土相对于上述钢铁炉渣100质量份混合3~10质量份，优选混合4~7质量份。其原因在于，在上述膨润土的量不足3质量份的情况下，无法充分地抑制材料分离，无法得到适当的填充材料强度。另一方面，若上述膨润土的量超过10质量份，则粘性过剩而流动性变差，难以显现强度而无法控制，除此以外，由于材料费增加而导致制造成本上涨。[0047]此外，关于在本发明中使用的膨润土，能够使用市售的膨润土。
[0048](气泡量、起泡剂)
[0049]本发明的第I填充材料的气泡量为10~40体积％的范围，优选为10~30体积％。其理由在于，通过使填充材料中的气泡量为上述范围，能够确保所期望的强度，并且也能够降低用于加压输送的管内的摩擦阻力，因此能够以较小压力对填充材料进行加压输送。在此，使上述气泡量为10~40体积％的范围的原因在于，考虑到若气泡量超过40体积％，则单位体积重量低于10kN/m3，在水中施工下填充材料浮起而无法使用，另一方面，若上述气泡量低于10体积％，则由于流动值降低而导致加压输送时的压力也增大，无法得到所期望的加压输送性。
[0050]在此，图1示出了在相对于钢铁炉渣100质量份而含有水泥6.5质量份、水72质量份及膨润土 6.5质量份的填充材料中，改变气泡量的情况下的、流动值(mm)及单位体积重量(kN/m3)的变化。在图1中，柱状图表示流动值，折线图表示单位体积重量。
[0051]如从图1可知，通过使气泡量为10~40体积％的范围，能够得到所期望的流动值及单位体积重量。
[0052]在此，填充材料中的气泡量例如以旧日本道路公团标准JHSA313-1992 “加气砂浆及加气混凝土的试验方法”的空气量试验方法的圆筒法(cylinder method)为基准而进行。具体而言，在500ml的量筒中取入试样200ml，在加水200ml后，在充分地晃动量筒之后静置。气泡分离后，计量出100mL的医用酒精，并将其慢慢地滴落在气泡上而消除气泡，在完全消除气泡后，通过量筒的刻度读取试样、加水及酒精的全部量，并通过下式估算空气量(气泡量)。
[0053][式I]
[0054]
【权利要求】
1.一种填充材料，其特征在于，相对于钢铁炉渣100质量份而含有水泥2~10质量份、水30~100质量份及膨润土 3~10质量份，气泡量为10~40体积％的范围。
2.一种填充材料，其特征在于，相对于钢铁炉渣100质量份而含有水泥2~10质量份、水30~100质量份、膨润土 3~10质量份及起泡剂0.05~2质量份。
3.如权利要求1或2所述的填充材料，其特征在于，上述钢铁炉渣包含水碎炉渣及炼钢炉渣中的至少一种。
4.如权利要求3所述的填充材料，其特征在于，上述钢铁炉渣由水碎炉渣及炼钢炉渣组成，该炼钢炉洛相对于该水碎炉洛的质量比为0.1~1.5。
5.—种地基的修补方法，使用权利要求1~4中任一项所述的填充材料。
【文档编号】C09K17/44GK103917626SQ201280054109
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】林正宏, 林堂靖史, 中西克佳, 吉武英树, 筱原雅树 申请人:杰富意钢铁株式会社