JP4257532B2 - Mud film forming agent for drilling mud and drilling mud using the same - Google Patents
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Description
本発明は、泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法で使用される掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水に関する。 The present invention relates to a mud film forming agent for drilling mud used in a mud method such as a mud shield method and an underground continuous wall method, and a mud for excavation using the same.
泥水シールド工法、地中連続壁工法といった泥水工法では、いわゆる掘削用泥水が使用されるが、かかる掘削用泥水には、切羽や溝壁を安定させるべく、良好な造壁性を有していることが基本的に要求されるとともに、スラリー輸送等の関係上、逸液が防止される範囲内で低粘性が保持されることが望ましい。また、地中連続壁工法では、耐セメント性を有していることも要求される。 In the muddy water methods such as the muddy water shield method and the underground continuous wall method, so-called drilling muddy water is used, and this muddy water for drilling has a good wall-forming property in order to stabilize the face and groove wall. Therefore, it is desirable that the low viscosity be maintained within a range in which liquid leakage is prevented in terms of slurry transportation and the like. The underground continuous wall construction method is also required to have cement resistance.
かかる機能を満たすべく、従来、ベントナイト、ＣＭＣ、分散剤、ポリマー剤等を作泥材料とした掘削用泥水が広く使用されてきた。このような掘削用泥水は、ベントナイト等が泥水中で良好に分散するため、低粘性が維持されるとともに、分散されたベントナイト等が切羽や溝壁に良好なマッドケーキを形成し、かかるマッドケーキによって止水性ひいては切羽や溝壁の安定を確保することが可能となる。 In order to satisfy such a function, conventionally drilling mud using bentonite, CMC, a dispersant, a polymer agent and the like as a mud-making material has been widely used. Such a mud for excavation has a low viscosity maintained because bentonite and the like are well dispersed in the muddy water, and the dispersed bentonite and the like form a good mud cake on the face and the groove wall. Therefore, it becomes possible to secure the water-stopping property and the stability of the face and the groove wall.
しかしながら、このような掘削用泥水では、作泥材料として本来的にベントナイトやＣＭＣあるいはポリマー剤が必須となるため、工事規模が大きくなると大量の泥水が必要となり、作泥材料もそれに見合った量だけ調達しなければならないことはもちろんのこと、工事規模に応じた作泥プラントやストックヤードを現場に設置しなければならないという問題や、ベントナイトやポリマーの溶解に手間と時間がかかるという問題を生じていた。 However, in such a drilling mud, bentonite, CMC, or a polymer agent is essential as a mud material. Therefore, a large amount of mud is required when the construction scale is increased, and the mud material is also in an amount corresponding to it. In addition to having to procure, there are problems that it is necessary to install a mud plant and a stock yard on site according to the scale of construction, and that it takes time and labor to dissolve bentonite and polymers. It was.
また、掘削用泥水の循環使用を繰り返している間に、土砂分離装置を使っても分離できない掘削土の細粒分が掘削に伴って泥水中に徐々に残留し、泥水比重が大きくなってベントナイト、ポリマー等の濃度や機能が相対的に減少し、その結果、造壁性の低下を招く。 In addition, during repeated use of drilling mud water, fine particles of excavated soil that cannot be separated using a sediment separator will gradually remain in the mud during excavation, increasing the specific gravity of the mud water and increasing the bentonite. , The concentration and function of the polymer and the like are relatively reduced, and as a result, the wall-forming property is lowered.
そのため、造壁性が低下したいわゆる劣化泥水に対しては、ベントナイトやポリマーを添加して再生使用が図られるが、添加量が多くなるにつれて泥水が著しく増粘するため、劣化泥水を再生使用するにはどうしても限度があり、いずれは劣化泥水を大量に廃棄処分しなければならないとともに、上述した作泥材料を使って新しい泥水を作製し随時補充しなければならないという問題も生じていた。 Therefore, for so-called deteriorated muddy water with reduced wall-forming properties, bentonite and polymers can be added to recycle, but the muddy water is remarkably thickened as the amount added increases, so regenerated and reused muddy water. However, there is a problem that a large amount of degraded mud must be disposed of, and a new mud must be prepared and replenished from time to time using the above-mentioned mud material.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった作泥材料を要することなく、現場に存在する材料だけで掘削用泥水を作ることが可能な掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and does not require a mud-making material such as bentonite, CMC, or polymer agent, and can be used to make a drilling mud using only materials existing on site. An object is to provide a mud film forming agent and a mud for excavation using the same.
上記目的を達成するため、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤は請求項１に記載したように、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかと、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）のみを構成単位とする（共）重合体（ｘ′）とからなり、該（共）重合体（ｘ′）の重量平均分子量Ｍｗを２００，０００〜８４２，５００としたことで、ベントナイト及びＣＭＣを作泥材料として不要に構成したものである。
In order to achieve the above object, the mud film forming agent for drilling mud according to the present invention is a polyacrylate, a polymethacrylate or a copolymer thereof as described in
また、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、前記不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から選択される１種以上であるものである。 Further, in the mud film forming agent for drilling mud according to the present invention, the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof. And one or more selected from the group consisting of ammonium salts.
また、本発明に係る掘削用泥水は請求項３に記載したように、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかと、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）のみを構成単位とする（共）重合体（ｘ′）とからなり、該（共）重合体（ｘ′）の重量平均分子量Ｍｗを２００，０００〜８４２，５００としたことで、ベントナイト及びＣＭＣを作泥材料として不要に構成した掘削泥水用泥膜形成剤と掘削土とを含むものである。
Further, as described in
また、本発明に係る掘削用泥水は、前記不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から選択される１種以上であるものである。 Further, in the drilling mud according to the present invention, the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is composed of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts and ammonium salts thereof. One or more selected from the group consisting of:
地中連続壁工法や泥水シールド工法といった泥水掘削工法においては、溝壁や切羽の安定を図るべく、溝壁等に濾水量の少ない良質な泥膜（マッドケーキ）を形成し、泥水圧を溝壁等に有効に作用させる必要があり、そのためには、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった造壁性を有する作泥材料が従来、必要不可欠であった。 In the muddy water excavation method such as the underground continuous wall method and the muddy water shield method, in order to stabilize the groove wall and face, a good quality mud film (mud cake) with low drainage is formed on the groove wall and the muddy water pressure is diverted. It is necessary to effectively act on a wall or the like, and for that purpose, a mud-making material having wall-forming properties such as bentonite, CMC, and a polymer agent has been indispensable conventionally.
しかしながら、これらの作泥材料を使用しなければならないことに上述したような問題点があることに鑑み、本出願人らは、これらの作泥材料を使用することなく、掘削土と水だけで掘削用泥水を作製することができないか、特に地中連続壁に適した掘削用泥水を作成することができないかという点に着眼し、さまざまな実験を重ねた結果、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤を用いれば、掘削土と水だけで溝壁や切羽での造壁性を確保してその安定性を確保することができることを見いだしたものであり、ベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤といった従来の作泥材料が不要になるという画期的な作用効果を奏する。 However, in view of the above-mentioned problems of having to use these mud-making materials, the applicants can use only the excavated soil and water without using these mud-making materials. As a result of various experiments, focusing on whether it is possible to create drilling mud, or in particular, whether it is possible to create drilling mud suitable for underground continuous walls, the drilling mud according to the present invention is used. It has been found that if a mud film forming agent is used, it is possible to ensure the stability of the wall formation at the groove wall and face by using only excavated soil and water, such as bentonite, CMC, polymer agent, etc. There is an epoch-making action effect that conventional mud-making materials are unnecessary.
また、泥水比重が高くなっても低粘性が維持されるので、揚泥、スラリー輸送あるいは土砂分離におけるポンプ等への負担が軽減され、掘削効率、輸送効率あるいは土砂分離効率が向上して、結局、掘削システム全体の効率が大幅に向上する。 In addition, the low viscosity is maintained even when the specific gravity of the mud becomes high, so that the burden on the pumps in the mud, slurry transport or sediment separation is reduced, and the excavation efficiency, transport efficiency or sediment separation efficiency is improved. The overall efficiency of the drilling system is greatly improved.
さらに、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水によれば、カルシウムイオンによる分散性低下を抑制し、上述した造壁性や低粘性は、良好に維持される。 Further, in the underground continuous wall construction method, calcium ions are eluted from the concrete with the circulation use of the drilling mud, and the calcium ion concentration in the mud increases, but the mud film forming agent for drilling mud according to the present invention and According to the mud for excavation using it, the dispersibility fall by calcium ion is suppressed and the wall-forming property and low viscosity mentioned above are maintained favorable.
参考例に係る発明を以下に列挙する。 The invention which concerns on a reference example is enumerated below.
（参考例１）
ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかと、共重合体（ｘ）とからなり、該共重合体（ｘ）は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）nＯＨ （１）
Ｒ； 水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ； 炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ； １〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とすることを特徴とする作泥材料不要の掘削泥水用泥膜形成剤。
(Reference Example 1)
A polyacrylate, polymethacrylate or a copolymer thereof, and at least one of a dispersant for drilling mud or sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000, and a copolymer (x). The copolymer (x) comprises an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1)
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 A mud film forming agent for drilling mud that does not require mud-making material.
（参考例２）
前記共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％が１〜４０％であり、かつ前記共重合体（ｘ）の数平均分子量が５０００〜１０００００である参考例１記載の掘削泥水用泥膜形成剤。
(Reference Example 2)
The mass% of the said monoester (b) which comprises the said copolymer (x) is 1 to 40%, and the number average molecular weight of the said copolymer (x) is 5000-100000. Mud film forming agent for drilling mud.
（参考例３）
前記不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から選択される１種以上であり、前記不飽和カルボン酸（ｂ１）が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から選択される１種以上である参考例１又は参考例２記載の掘削泥水用泥膜形成剤。
(Reference Example 3)
The unsaturated carboxylic acid and / or salt thereof (a) is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts and ammonium salts thereof. The mud for drilling mud according to Reference Example 1 or Reference Example 2, wherein the unsaturated carboxylic acid (b1) is one or more selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid. Film forming agent.
（参考例４）
ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤又は炭酸ナトリウムの少なくともいずれかと共重合体（ｘ）とからなる掘削泥水用泥膜形成剤と掘削土とを含み、前記共重合体（ｘ）は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）nＯＨ （１）
Ｒ； 水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ； 炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ； １〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とすることを特徴とする掘削用泥水。
(Reference Example 4)
A polyacrylate, a polymethacrylate or a copolymer thereof, and comprising a copolymer (x) and at least one of a dispersant for drilling mud or a sodium carbonate having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. The copolymer (x) includes an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1), and the following general formula (1). )
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 Drilling mud characterized by the unit.
（参考例５）
前記共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％が１〜４０％であり、かつ前記共重合体（ｘ）の数平均分子量が５０００〜１０００００である参考例４記載の掘削用泥水。
(Reference Example 5)
The mass% of the said monoester (b) which comprises the said copolymer (x) is 1 to 40%, and the number average molecular weight of the said copolymer (x) is 5000-100000. Drilling mud.
（参考例６）
前記不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から選択される１種以上であり、前記不飽和カルボン酸（ｂ１）が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から選択される１種以上である参考例４又は参考例５記載の掘削用泥水。
(Reference Example 6)
The unsaturated carboxylic acid and / or salt thereof (a) is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts and ammonium salts thereof. The drilling mud according to Reference Example 4 or Reference Example 5, wherein the unsaturated carboxylic acid (b1) is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid.
参考例１〜参考例６に係る発明において、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤や炭酸ナトリウムは、それら掘削泥水用分散剤及び炭酸ナトリウムのいずれかだけを共重合体（ｘ）と併用するようにしてもよいし、両方を併用するようにしてもよい。なお、掘削泥水用分散剤及び炭酸ナトリウムを共重合体（ｘ）と併用する場合、炭酸ナトリウムは、掘削泥水用分散剤に予め混入して一剤化しておいてもよいし、現場にて混合するようにしてもよい。 In the invention according to Reference Example 1 to Reference Example 6, the dispersant for drilling mud and sodium carbonate, which are polyacrylates, polymethacrylates or their copolymers and have a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000, Only one of the dispersant for drilling mud and sodium carbonate may be used in combination with the copolymer (x), or both may be used in combination. When the drilling mud dispersant and sodium carbonate are used in combination with the copolymer (x), the sodium carbonate may be mixed in the drilling mud dispersant in advance and mixed in the field. You may make it do.
共重合体（ｘ）を製造するにあたっては、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、モノエステル（ｂ）とを二種類の単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で重合するようにすればよい。 The copolymer (x) may be produced by a known production method such as a solution polymerization method. That is, an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) and a monoester (b) are added as two types of monomers to a predetermined solvent, and then added at 50 to 150 ° C. under normal pressure or The polymerization may be performed under pressure.
溶剤としては、例えば水、イソプロピルアルコール、トルエン、エチレンジクロライド、メチルエチルケトン又はこれらの混合物を用いることができる。 As the solvent, for example, water, isopropyl alcohol, toluene, ethylene dichloride, methyl ethyl ketone, or a mixture thereof can be used.
重合させるにあたっては、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）及びモノエステル（ｂ）の合計質量に対し、０．１〜１５質量％のラジカル重合開始剤を使用するとともに、連鎖移動剤を必要に応じて使用するのがよい。 In the polymerization, 0.1 to 15% by mass of a radical polymerization initiator is used with respect to the total mass of the unsaturated carboxylic acid and / or salt (a) and monoester (b), and a chain transfer agent is used. It is good to use as needed.
ここで、ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなどの過酸化物を用いることが可能であり、連鎖移動剤としては、ラウリルメルカプタン、チオグリコール酸、メルカプトエタノールなどの含硫黄化合物を用いることが可能である。 Here, as the radical polymerization initiator, persulfates such as potassium persulfate, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, peroxides such as benzoyl peroxide and dicumyl peroxide can be used. As the chain transfer agent, sulfur-containing compounds such as lauryl mercaptan, thioglycolic acid, and mercaptoethanol can be used.
なお、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）の一部又は全部が不飽和カルボン酸塩である場合には、その前駆体である不飽和カルボン酸又はその無水物や炭素数１〜４の低級アルキルエステルを重合前に予め中和してもよいし、重合後に共重合体を中和してもよい。中和剤としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物をはじめ、水酸化アンモニウム、アンモニア等を用いることができる。 In addition, when a part or all of unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is unsaturated carboxylate, the unsaturated carboxylic acid which is the precursor, its anhydride, or C1-C4 The lower alkyl ester may be neutralized in advance before polymerization, or the copolymer may be neutralized after polymerization. Examples of the neutralizing agent include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, ammonium hydroxide, ammonia and the like.
また、共重合体（ｘ）は、必ずしも、不飽和カルボン酸（ｂ１）とヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）とのモノエステル（ｂ）を単量体として不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）との共重合に用いることに限定されるのではなく、モノエステル（ｂ）の前駆体、すなわち、不飽和カルボン酸（ｂ１）又はその無水物や炭素数１〜４の低級アルキルエステルを単量体として不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と共重合させ、しかる後、ヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）と反応させて共重合体（ｘ）を生成するようにしてもよい。 In addition, the copolymer (x) is not necessarily an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) using a monoester (b) of an unsaturated carboxylic acid (b1) and a hydroxyl group-containing compound (b2) as a monomer. The precursor of monoester (b), that is, unsaturated carboxylic acid (b1) or its anhydride or lower alkyl ester having 1 to 4 carbon atoms is used. The copolymer may be copolymerized with an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), and then reacted with a hydroxyl group-containing compound (b2) to form a copolymer (x).
不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。また、不飽和カルボン酸（ｂ１）についても任意であるが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から適宜選択することが可能である。 The substance constituting the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is arbitrary, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof and It can be suitably selected from the group consisting of ammonium salts. The unsaturated carboxylic acid (b1) is also arbitrary, but can be appropriately selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid.
モノエステル（ｂ）は、一般式（１）においてＲは水素もしくはアルキレン基であるが良好な造壁性を確保するためには通常、水素もしくは炭素数１〜１２、さらには炭素数１〜６のアルキレン基であることが好ましい。上記Ｒは、アルキル基（メチル基、オクチル基など）、シクロアルキル基（シクロヘキシル基など）、アリール基（フェニル基など）、アルキルアリール基（エチルフェニル基など）、アラルキル基（ベンジル基など）のいずれであってもよい。 In the general ester (b), R is hydrogen or an alkylene group in the general formula (1). However, in order to ensure good wall-forming properties, it is usually hydrogen or 1 to 12 carbons, more preferably 1 to 6 carbons. It is preferable that it is an alkylene group. R is an alkyl group (such as a methyl group or octyl group), a cycloalkyl group (such as a cyclohexyl group), an aryl group (such as a phenyl group), an alkylaryl group (such as an ethylphenyl group), or an aralkyl group (such as a benzyl group). Either may be sufficient.
また、一般式（１）においてｎについても、良好な造壁性を確保するために通常平均が１〜１００、さらには平均が２〜９０となる整数が好ましい。 In general formula (1), n is preferably an integer that usually has an average of 1 to 100, and more preferably an average of 2 to 90, in order to ensure good wall-forming properties.
（ｂ２）としては、炭素数２〜４の脂肪族２価アルコール、またはＲＯＨで表される炭素数１〜１２の脂肪族アルコール、フェノール類または芳香脂肪族アルコールに、炭素数２〜４のアルキレンオキシドを付加して得られるものが好ましい。 (B2) includes an aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms, an aliphatic alcohol having 1 to 12 carbon atoms represented by ROH, a phenol or an araliphatic alcohol, and an alkylene having 2 to 4 carbon atoms. Those obtained by adding an oxide are preferred.
炭素数２〜４の脂肪族２価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール等が挙げられる。 Examples of the aliphatic dihydric alcohol having 2 to 4 carbon atoms include ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol.
炭素数１〜１２脂肪族アルコールとしては、天然アルコールでも合成アルコール（チーグラーアルコール、オキソアルコールなど）でもよい。具体例としては、メチルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ラウリルアルコール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、２−エチルヘキシルアルコールなどの直鎖もしくは分岐の飽和脂肪族アルコール、シクロヘキシルアルコール、エチルシクロヘキシルアルコールなどの環状脂肪族アルコールが挙げられる。 As a C1-C12 aliphatic alcohol, natural alcohol or synthetic alcohol (Ziegler alcohol, oxo alcohol, etc.) may be sufficient. Specific examples include linear or branched saturated aliphatic alcohols such as methyl alcohol, butyl alcohol, pentyl alcohol, hexyl alcohol, lauryl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, and 2-ethylhexyl alcohol, cyclohexyl alcohol, and ethylcyclohexyl alcohol. And cycloaliphatic alcohols such as
フェノール類としては、フェノール、エチルフェノールなどが挙げられる。芳香脂肪族アルコールとしては、ベンジルアルコールなどが挙げられる。 Examples of phenols include phenol and ethylphenol. Examples of the araliphatic alcohol include benzyl alcohol.
上記の炭素数２〜４のアルキレンオキシドとしてはエチレンオキサイド（以下、ＥＯと略記）単独；ＥＯと他のアルキレンオキサイド［プロピレンオキサイド（以下、ＰＯと略記）、１，２−ブチレンキサイド、テトラヒドロフラン、アルキレンオキサイド置換体（エピクロロヒドリン）等］の併用；およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。例示したもののうち特に好ましいものは、ＥＯおよびＥＯ／ＰＯの併用である。ＥＯとともに他のアルキレンオキサイドを用いる場合の付加様式は、ランダム付加でもブロック付加でもよく、特に限定はされるものではない。 Examples of the alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms include ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) alone; EO and other alkylene oxides (propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), 1,2-butylene oxide, tetrahydrofuran, An alkylene oxide substituted product (epichlorohydrin) and the like], and a mixture of two or more thereof. Particularly preferred among those exemplified is the combined use of EO and EO / PO. The addition mode in the case of using other alkylene oxides with EO may be random addition or block addition, and is not particularly limited.
共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量割合や共重合体（ｘ）の数平均分子量については任意であるが、かかる共重合体（ｘ）を構成する前記モノエステル（ｂ）の質量％が１〜４０％であり、かつ前記共重合体（ｘ）の数平均分子量が５０００〜１０００００である場合には、高い造壁性と低粘性を得ることが可能となる。 The mass ratio of the monoester (b) constituting the copolymer (x) and the number average molecular weight of the copolymer (x) are arbitrary, but the monoester (b) constituting the copolymer (x) ) Is 1 to 40% and the copolymer (x) has a number average molecular weight of 5,000 to 100,000, it is possible to obtain high wall-forming properties and low viscosity.
なお、共重合体（ｘ）は、（ａ）、（ｂ）以外にも他の単量体（ｃ）を構成単位とすることができる。（ｃ）としては、共重合できるものであれば特に限定されないが、例えば次の（ｃ１）〜（ｃ５）が挙げられる。 The copolymer (x) can contain other monomer (c) as a constituent unit in addition to (a) and (b). (C) is not particularly limited as long as it can be copolymerized, and examples thereof include the following (c1) to (c5).
（ｃ１） アミド基含有エチレン性不飽和単量体：（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドなど (C1) Amide group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, etc.
（ｃ２） （メタ）アクリル酸アルキルエステル類（アルキル基の炭素数が１〜１２）：メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートなど (C2) (Meth) acrylic acid alkyl esters (alkyl group having 1 to 12 carbon atoms): methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, etc.
（ｃ３） ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体：ヒドロキシアルキル（炭素数１〜４）（メタ）アクリレート〔例えばヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなど〕 (C3) Ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group: hydroxyalkyl (1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [eg, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, etc.]
（ｃ４） （ｂ）以外のポリアルキレングリコール鎖を有するエチレン性不飽和単量体：ポリエチレングリコール（数平均分子量１２０〜６００）モノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（数平均分子量１５０〜４５０）モノ（メタ）アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド１〜４モル付加物（メタ）アクリレートなど (C4) An ethylenically unsaturated monomer having a polyalkylene glycol chain other than (b): polyethylene glycol (number average molecular weight 120 to 600) mono (meth) acrylate, polypropylene glycol (number average molecular weight 150 to 450) mono ( (Meth) acrylate, methyl alcohol ethylene oxide 1-4 mol adduct (meth) acrylate, etc.
（ｃ５） ４級アンモニウム基含有エチレン性不飽和単量体：（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなど (C5) Quaternary ammonium group-containing ethylenically unsaturated monomer: (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, etc.
これらの（ｃ１）〜（ｃ５）のうち好ましいものは、（ｃ２）〜（ｃ４）である。 Among these (c1) to (c5), preferred are (c2) to (c4).
また、共重合体（Ｘ）を構成する他の単量体（ｃ）単位の質量％は通常３０％以下、好ましくは２０％以下である。 Moreover, the mass% of the other monomer (c) unit which comprises copolymer (X) is 30% or less normally, Preferably it is 20% or less.
請求項１〜請求項４に係る発明において、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤や炭酸ナトリウムは、それら掘削泥水用分散剤及び炭酸ナトリウムのいずれかだけを共重合体（ｘ′）と併用するようにしてもよいし、両方を例えば質量比が９９：１〜１：９９となるように併用するようにしてもよい。なお、掘削泥水用分散剤及び炭酸ナトリウムを共重合体（ｘ′）と併用する場合、炭酸ナトリウムは、掘削泥水用分散剤に予め混入して一剤化しておいてもよいし、現場にて混合するようにしてもよい。
In the invention according to
ここで、ポリアクリル酸塩やポリメタクリル酸塩で言うところの塩とは、ナトリウム塩、カリウム塩といったアルカリ金属塩やアンモニウム塩を少なくとも含むものである。また、重量平均分子量Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフによる。 Here, the salt in terms of polyacrylate and polymethacrylate includes at least an alkali metal salt such as sodium salt or potassium salt, or an ammonium salt. Moreover, the weight average molecular weight Mw is based on a gel permeation chromatograph.
（共）重合体（ｘ′）を製造するにあたっても重合体（ｘ）と同様、公知の製法、例えば、溶液重合法で行えばよい。すなわち、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を単量体として所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で重合し、又は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と他の単量体とを所定の溶剤に添加し、次いで、これを５０〜１５０゜Ｃで常圧又は加圧下で共重合すればよい。すなわち、本発明に係る（共）重合体（ｘ′）は、単一重合体及び共重合体の２つの概念を包摂するものである。但し、単一重合体で構成する方が望ましい。 The (co) polymer (x ′) may be produced by a known production method, for example, a solution polymerization method, similarly to the polymer (x). That is, an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) is added as a monomer to a predetermined solvent and then polymerized at 50 to 150 ° C. under normal pressure or pressure, or What is necessary is just to add an acid and / or its salt (a), and another monomer to a predetermined solvent, and to copolymerize this at 50-150 degreeC by a normal pressure or pressurization. That is, the (co) polymer (x ′) according to the present invention encompasses the two concepts of a single polymer and a copolymer. However, it is desirable to make up a single polymer.
溶剤の種類、単一重合又は共重合の方法、ラジカル重合開始剤及び中和プロセスに関しては、参考例に係る掘削泥水用泥膜形成剤と同様であるのでここではその説明を省略する。 Since the kind of solvent, the method of single polymerization or copolymerization, the radical polymerization initiator and the neutralization process are the same as those of the mud film forming agent for drilling mud according to the reference example, the description thereof is omitted here.
不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をどのような物質で構成するかは任意であるが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸並びにこれらのアルカリ金属塩及びアンモニウム塩からなる群から適宜選択することができる。ここで、アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩等が含まれる。 The substance constituting the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is arbitrary, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and alkali metal salts thereof and It can be suitably selected from the group consisting of ammonium salts. Here, examples of the alkali metal salt include sodium salt and potassium salt.
なお、（共）重合体（ｘ′）は、上述したように（ａ）だけを単量体とした単一重合体でもよいし、（ａ）を主構成単位（７０質量％以上）とし、（ａ）以外の他の単量体、例えば参考例の単量体であるモノエステル（ｂ）をはじめ、他の単量体（ｃ）を構成単位とした共重合体とすることもできる。（ｃ）としては、共重合できるものであれば特に限定されないが、例えば前記の（ｃ１）、（ｃ２）及び（ｃ５）が挙げられる。 The (co) polymer (x ′) may be a single polymer having only (a) as a monomer as described above, or (a) as a main structural unit (70% by mass or more), Other monomers other than a), for example, monoester (b) which is a monomer of Reference Example, and other monomers (c) as a copolymer may be used as a copolymer. (C) is not particularly limited as long as it can be copolymerized, and examples thereof include (c1), (c2) and (c5) described above.
これらのうちのうち好ましいものは、（ｃ２）である。 Of these, (c2) is preferable.
また、（共）重合体（ｘ′）を構成する他の単量体（ｂ）単位の質量％は通常１％未満、好ましくは０．９％以下であり、（ｃ）単位の質量％は通常３０％以下、好ましくは２０％以下である。 Further, the mass% of other monomer (b) units constituting the (co) polymer (x ′) is usually less than 1%, preferably 0.9% or less, and the mass% of (c) units is Usually, it is 30% or less, preferably 20% or less.
なお、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、参考例に係る掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合（例えば質量比が９９：１〜１：９９）で併用することが可能である。 The mud film forming agent for drilling mud according to the present invention can be used in combination with the mud film forming agent for drilling mud according to the reference example at an arbitrary ratio (for example, a mass ratio of 99: 1 to 1:99). is there.
以下、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a mud film forming agent for drilling mud according to the present invention and drilling mud using the same will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
（第１実施形態）
本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤と共重合体（ｘ）とからなり、該共重合体（ｘ）は、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）と、不飽和カルボン酸（ｂ１）及び下記一般式（１）
Ｒ（ＯＡ）nＯＨ （１）
Ｒ； 水素又は炭素数１〜１２の炭化水素基
Ａ； 炭素数２〜４のアルキレン基
ｎ； １〜１００の整数
で表されるヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）のモノエステル（ｂ）とを構成単位とする。
(First embodiment)
The mud film forming agent for drilling mud according to the present embodiment is a polyacrylate, polymethacrylate or a copolymer thereof and a dispersant for drilling mud whose weight average molecular weight Mw is 10,000 to 14,000. The copolymer (x) comprises an unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a), an unsaturated carboxylic acid (b1) and the following general formula (1).
R (OA) n OH (1)
R; hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms A; an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms n; a monoester (b) of a hydroxyl group-containing compound (b2) represented by an integer of 1 to 100 Unit.
掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、ＳＵＰＥＲ ＳＬＲＲＹ Ｂ（三洋化成工業株式会社製）の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤（以下、単にＳＳ―Ｂと呼ぶ）を使用することができる。 As long as the dispersant for drilling mud is polyacrylate, polymethacrylate, or a copolymer thereof, and its weight average molecular weight Mw is 10,000 to 14,000, the composition thereof is arbitrary. The polyacrylic acid sodium salt having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000 can be used. Specifically, a dispersant for a polycarboxylic acid-based stabilizer (hereinafter simply referred to as SS-B) commercially available under the trade name SUPER SLRRY B (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used.
一方、共重合体（ｘ）に対するモノエステル（ｂ）の質量割合は、１％〜４０％とするのがよい。これは、共重合体（ｘ）に対するモノエステル（ｂ）の質量％が１％を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、４０％を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。 On the other hand, the mass ratio of the monoester (b) to the copolymer (x) is preferably 1% to 40%. This is because when the mass% of the monoester (b) with respect to the copolymer (x) is less than 1%, the wall-forming property is lowered regardless of the amount of the mud film forming agent for drilling mud, and it exceeds 40%. This is because, when the amount of the mud film forming agent for drilling mud is low, agglomeration may occur and the wall-forming property may deteriorate.
また、共重合体（ｘ）の数平均分子量は、５０００〜１０００００とするのがよい。これは、数平均分子量が５０００を下回ると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量に関係なく造壁性が低下し、１０００００を超えると、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が低い場合に凝集が発生して造壁性が低下する可能性があるからである。 Further, the number average molecular weight of the copolymer (x) is preferably 5,000 to 100,000. If the number average molecular weight is less than 5000, the wall-forming property is lowered regardless of the amount of the mud film forming agent for drilling mud, and if it exceeds 100,000, the amount of the mud film forming agent for drilling mud is low. This is because agglomeration may occur and the wall-forming property may deteriorate.
なお、数平均分子量については、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定するものとする。 In addition, about a number average molecular weight, it shall measure with a gel permeation chromatograph.
図１は、共重合体（ｘ）の一例を示した化学構造式（化学式）であり、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をメタクリル酸ナトリウム塩２で、モノエステル（ｂ）をメトキシポリエチレングリコールメタクリレート３で構成してなる共重合体（ｘ）を１として示してある。
FIG. 1 is a chemical structural formula (chemical formula) showing an example of a copolymer (x). An unsaturated carboxylic acid and / or a salt thereof (a) is a
本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤を用いて本実施形態の掘削用泥水を作製するには、該泥膜形成剤を掘削土とともに水に混入する。 In order to produce the mud film for excavation of this embodiment using the mud film forming agent for excavation mud according to the present embodiment, the mud film forming agent is mixed into the water together with excavated soil.
掘削土としては、粘土やシルトを主成分とする７５μｍ以下の細粒分、特に粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分を用いることにより、造壁性により優れた掘削用泥水を作製することができる。 As the excavated soil, a fine particle of 75 μm or less mainly composed of clay or silt, particularly a fine particle of 10 μm or less mainly composed of clay, is used to produce a muddy water for excavation that is superior in wall-forming property. be able to.
かかる細粒分を含んだ水としては、具体的にはシールド工法や地中連続壁工法といった泥水工法の土砂分離工程で使用されるデカンタ等の遠心分離機のオーバー泥水や廃棄泥水を必要に応じて比重調整して使用することができる。なお、かかる泥水は、工事開始時には他現場から調達し、工事開始後は、該工事現場で発生するデカンタ等の遠心分離機のオーバー泥水を利用するようにするのがよい。 As the water containing such fine particles, specifically, the over mud and waste mud from a centrifuge such as a decanter used in the sediment separation process of the mud method such as the shield method and the continuous underground wall method is used as necessary. The specific gravity can be adjusted. Such muddy water is preferably procured from another site at the start of construction, and after the construction is started, it is preferable to use the over muddy water of a centrifuge such as a decanter generated at the construction site.
このようにして作製された本実施形態の掘削用泥水をシールド工法や地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散するとともに、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。 When the drilling mud produced in this way is used as a stabilizing liquid for the shield method or underground continuous wall method, the mud film forming agent for drilling mud is replaced with conventional bentonite, for example, clay. Along with fine particles of 10 μm or less as the main component, it is dispersed in the muddy water, and a good quality mud cake with a small drainage (water permeability coefficient) is formed on the face and the groove wall to stabilize the groove wall and the like.
特に、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、掘削泥水用泥膜形成剤中に含まれている掘削泥水用分散剤がカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。 In particular, in the underground continuous wall method, calcium ions are eluted from concrete with the use of circulating mud for excavation and the calcium ion concentration in the mud increases, but it is contained in the mud film forming agent for excavation mud. The drilling mud dispersant suppresses the decrease in dispersibility due to calcium ions.
以上述べたように、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水によれば、掘削泥水用泥膜形成剤及び泥水中の細粒分が泥水中で分散して低粘性を維持するとともに、主として共重合体（ｘ）による造壁作用により、切羽や溝壁の内面に良質のマッドケーキが形成され、該溝壁等を安定させるので、従来不可欠とされていたベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤等の作泥材料を用いずとも、掘削泥水用泥膜形成剤と掘削土の細粒分さえあれば、分散性はもちろん、特に造壁性に優れた掘削用泥水を作製することができる。 As described above, according to the mud film forming agent for drilling mud and the drilling mud using the same according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the fine particles in the mud are dispersed in the mud. In addition to maintaining a low viscosity and forming a high quality mud cake on the inner surface of the face and the groove wall mainly by the wall-forming action of the copolymer (x), the groove wall and the like are stabilized. Without using mud-making materials such as bentonite, CMC, polymer agent, etc., as long as there is a mud film forming agent for drilling mud and fine particles of drilling soil, it is not only dispersible but also has excellent wall-forming properties. Can be produced.
したがって、掘削土を作泥材料として有効利用することが可能となる。また、ベントナイト等では攪拌混合のための混練ミキサが必要であったのに対し、水溶液として使用可能な掘削泥水用泥膜形成剤では混練ミキサが不要になり、上述した掘削土自体が作泥材料となることと相まって、作泥材料の貯留や攪拌を行うためのプラントやストックヤードを大幅に縮小ないしは省略することが可能となるとともに、作泥時間の大幅短縮を図ることも可能となる。 Therefore, the excavated soil can be effectively used as a mud material. In addition, bentonite and the like required a kneading mixer for stirring and mixing, whereas a mud film forming agent for drilling mud that can be used as an aqueous solution eliminates the need for a kneading mixer. In combination with this, it becomes possible to greatly reduce or omit the plant and stockyard for storing and stirring the mud-making material, and also to greatly shorten the mud-making time.
また、泥水比重が高くなっても低粘性が維持されるので、揚泥、スラリー輸送あるいは土砂分離におけるポンプ等への負担が軽減され、掘削効率、輸送効率あるいは土砂分離効率が向上する。 Further, since the low viscosity is maintained even when the specific gravity of the mud water is increased, the burden on the pump or the like in the pumping mud, slurry transport or sediment separation is reduced, and the excavation efficiency, transport efficiency or sediment separation efficiency is improved.
すなわち、掘削作業に伴って掘削土が泥水中に混入してくると、従来においては、泥水比重の上昇とともに粘性も増加し、かかる粘性増加が揚泥ポンプやスラリーポンプへの負荷を大きくし、あるいは輸送管内での摩擦を高めることになるため、掘削速度を抑えざるを得なかった。 That is, when excavated soil is mixed in the mud during the excavation work, conventionally, the viscosity increases as the mud specific gravity increases, and this increase in viscosity increases the load on the pump and slurry pump, Or, the friction in the transport pipe is increased, so the excavation speed has to be suppressed.
しかしながら、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤を用いた掘削用泥水によれば、泥水比重が高くなっても低粘性が維持されるので、掘削速度を高く設定することができるとともに、細粒分の比重が高い泥水をデカンタ等の遠心分離機に打ち込むことができるので、デカンタ等の遠心分離機での土砂分離効率も高くなる。かくして、本実施形態に係る掘削用泥水によれば、シールド工法にしろ地中連続壁工法にしろ、全体の掘削効率を大幅に向上させることが可能となる。なお、地中連続壁工法では、コンクリート打設の際だけ必要に応じて低比重の泥水に置換するようにすれば、掘削中の泥水比重が増加してもコンクリートとの置換作業には何らの支障も生じない。 However, according to the drilling mud using the mud film forming agent for drilling mud according to the present embodiment, the low viscosity is maintained even when the specific gravity of the mud becomes high, so that the drilling speed can be set high, Since muddy water having a high specific gravity for fine particles can be driven into a centrifuge such as a decanter, the sediment separation efficiency in a centrifuge such as a decanter is also increased. Thus, according to the mud for excavation according to the present embodiment, it is possible to greatly improve the overall excavation efficiency regardless of the shield method or the underground continuous wall method. In the underground continuous wall construction method, if replacement with low specific gravity mud is necessary only when placing concrete, replacement work with concrete will not be necessary even if the specific gravity of the mud during excavation increases. There will be no hindrance.
また、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水によれば、地中連続壁工法においてコンクリートから泥水中にカルシウムイオンが溶出しても、主として本実施形態に係る掘削泥水用分散剤の耐アルカリ作用により、カルシウムイオンによる分散性低下が未然に防止され、かくして、上述した造壁性や低粘性を良好に維持することが可能となる。 Further, according to the mud film forming agent for drilling mud and the drilling mud using the same according to the present embodiment, even if calcium ions are eluted from the concrete into the mud in the underground continuous wall construction method, the present embodiment is mainly used. Due to the alkali resistance action of the dispersant for drilling mud, a decrease in dispersibility due to calcium ions is prevented in advance, and thus the above-described wall-forming property and low viscosity can be favorably maintained.
本実施形態では、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤と共重合体（ｘ）とから掘削泥水用泥膜形成剤を構成したが、かかる掘削泥水用分散剤に代えて炭酸ナトリウムを共重合体（ｘ）と併用してもよいし、それら両方を共重合体（ｘ）と併用するようにしてもかまわない。 In the present embodiment, the drilling mud is composed of the dispersant for drilling mud and the copolymer (x), which are polyacrylates, polymethacrylates or copolymers thereof and having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. In this case, sodium carbonate may be used in combination with the copolymer (x) instead of the drilling mud dispersant, or both of them may be used in combination with the copolymer (x). It doesn't matter.
また、本実施形態では特に言及しなかったが、掘削泥水用分散剤を構成するポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体を特に、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩といったアルカリ金属塩やアンモニウム塩などの一価塩としたならば、わずかな添加量で安定液としての機能を確実に得ることができる。 Although not specifically mentioned in the present embodiment, the polyacrylate, polymethacrylate or copolymer thereof constituting the dispersant for drilling mud is particularly an alkali metal such as sodium salt, potassium salt or lithium salt. If a monovalent salt such as a salt or an ammonium salt is used, the function as a stabilizer can be reliably obtained with a small addition amount.
本実施形態では、顕著な作用効果を実験によって確認できたため、共重合体（ｘ）を構成するモノエステル（ｂ）の質量％を１〜４０％、共重合体（ｘ）の数平均分子量を５０００〜１０００００としたが、本発明に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、かかる範囲に限定されるものではなく、実施形態で述べた範囲外についても、一定の作用効果を得ることは可能である。 In this embodiment, since the remarkable effect was confirmed by experiment, the mass% of the monoester (b) which comprises the copolymer (x) is 1 to 40%, and the number average molecular weight of the copolymer (x) is The mud film forming agent for drilling mud according to the present invention is not limited to this range, and it is possible to obtain a certain effect even outside the range described in the embodiment. is there.
次に、実施例を挙げて本実施形態に係る共重合体（ｘ）をさらに具体的に説明する。なお、特記なき限り、部及び％はそれぞれ質量部及び質量％を示すものとする。 Next, an Example is given and the copolymer (x) which concerns on this embodiment is demonstrated more concretely. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass, respectively.
まず、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）としては、メタクリル酸ナトリウム（以下、a-1）とアクリル酸ナトリウム（以下、a-2）の二種類を実験に用いた。また、不飽和カルボン酸エステル（ｂ）としては、１０種類の不飽和カルボン酸エステルを使用し、これら１０種類の不飽和カルボン酸エステル（以下、b-1〜b-10）を構成する不飽和カルボン酸（ｂ１）とヒドロキシル基含有化合物（ｂ２）との組成を表１に示す。表中、ＥＯ、ＰＯはそれぞれエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドであることを示す。 First, as the unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a), two kinds of sodium methacrylate (hereinafter referred to as a-1) and sodium acrylate (hereinafter referred to as a-2) were used in the experiment. Moreover, as unsaturated carboxylic acid ester (b), 10 types of unsaturated carboxylic acid ester are used, and unsaturated which comprises these 10 types of unsaturated carboxylic acid ester (henceforth, b-1-b-10). Table 1 shows the composition of the carboxylic acid (b1) and the hydroxyl group-containing compound (b2). In the table, EO and PO indicate ethylene oxide and propylene oxide, respectively.
次に、上述したメタクリル酸ナトリウム(a-1)及びアクリル酸ナトリウム（a-2）と、１０種類の不飽和カルボン酸エステル（b-1〜b-10）とを組み合わせて共重合体（ｘ）（以下、実施例１〜１６）を作製したときの組成比率、モノエステルの含有割合（％）及び数平均分子量を表２に示す。なお、数平均分子量の測定条件を以下に示す。 Next, a copolymer (x) by combining the above-mentioned sodium methacrylate (a-1) and sodium acrylate (a-2) with 10 types of unsaturated carboxylic acid esters (b-1 to b-10). Table 2 shows the composition ratio, the monoester content ratio (%), and the number average molecular weight (hereinafter referred to as Examples 1 to 16). In addition, the measurement conditions of a number average molecular weight are shown below.
測定機器；Ｗａｔｅｒｓ社製 ＧＰＣシステム
（ポンプ；model510，検出器；waters410）
溶離液 ；種類 水／メタノール（７０／３０）+ＣＨ3ＣＯＯＮａ（０．５％）
流速 １．０（ｍｌ／ｍｉｎ）
カラム ；TSKgel G3000PWXL + TSKgel G5000PWXL 7.8ml I.D×30 cm
(Pump; model510, detector; waters410)
Eluent: Type Water / methanol (70/30) + CH 3 COONa (0.5%)
Flow rate 1.0 (ml / min)
Column ； TSKgel G3000PWXL + TSKgel G5000PWXL 7.8ml ID × 30 cm
上述した実施例１〜１６の共重合体（ｘ）を製造するにあたっては、まず、反応容器に、水３６３部、イソプロピルアルコール１９６部を仕込み、窒素置換した後、８０゜Ｃまで昇温し、攪拌下、メタクリル酸１５１部（１．７５７モル）、メトキシポリエチレングリコール（エチレンオキサイド付加モル数２８）メタクリレート４８部（０．０３６モル）を混合したものと、過硫酸ナトリウム５％水溶液３９．８部（過硫酸ナトリウム０．００８モル）を同時に３時間かけて滴下し反応させた。さらに、同温度で２時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム４８％水溶液１４６部（水酸化ナトリウム１．７５７モル）で中和した後、固形分３０％になる量の水を加えて数平均分子量４２８００の共重合体（実施例１）を得た。さらに、表２に示した構成単位となるように単量体組成を代え、実施例１と同様にして実施例２〜１６を得た。 In producing the copolymers (x) of Examples 1 to 16 described above, first, 363 parts of water and 196 parts of isopropyl alcohol were charged into a reaction vessel, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 80 ° C. Under stirring, 151 parts (1.757 moles) of methacrylic acid, 48 parts (0.036 moles) of methoxypolyethylene glycol (28 moles of added ethylene oxide) and 39.8 parts of 5% aqueous solution of sodium persulfate (0.008 mol of sodium persulfate) was dropped at the same time over 3 hours to be reacted. Further, after aging at the same temperature for 2 hours, isopropyl alcohol was removed by distillation, neutralized with 146 parts of a 48% aqueous solution of sodium hydroxide (1.757 mol of sodium hydroxide), and then an amount of water to give a solid content of 30%. Was added to obtain a copolymer having a number average molecular weight of 42800 (Example 1). In addition, Examples 2 to 16 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the monomer composition was changed so that the structural units shown in Table 2 were obtained.
このようにして製造した実施例１〜１６の共重合体（ｘ）を泥水に添加し、その造壁性及び泥水粘度を調べた（表３）。 The copolymers (x) of Examples 1 to 16 thus produced were added to the muddy water, and the wall-forming property and muddy water viscosity were examined (Table 3).
ここで、共重合体を添加する前の泥水については、細粒分７５μｍ以下、比重が１．０５となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は１１．１ mPa・sであった。泥水粘度はＢ型粘度計にて測定した。 Here, the muddy water before the addition of the copolymer was prepared by adjusting the concentration so that the fine particle content was 75 μm or less and the specific gravity was 1.05. Incidentally, the viscosity at that time was 11.1 mPa · s. The muddy water viscosity was measured with a B-type viscometer.
また、同表における造壁性は、ＡＰＩ規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態とした場合の濾水量として計測したものであり、５ｍｌ以下が良好な造壁性の目安とされる。なお、従来技術と比較すべく、ＣＭＣを用いた場合を比較例１として併せて示した。 Moreover, the wall-forming property in the table is slightly different from the index in the API standard, and the amount of drainage when the lower side of the filter paper is in a reduced pressure state in order to accelerate the drainage process and shorten the experiment time. It is measured, and 5 ml or less is regarded as a good wall-forming property. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 1.
同表でわかるように、実施例１〜６、１１〜１６は、添加量にかかわらず、造壁性が５ｍｌ以下といずれも良好であるとともに、泥水粘度についても低粘性を維持している、言い換えれば良好な分散性が維持されているのに対し、実施例７〜１０では、添加量が少ないときに造壁性が低下していることがわかる。 As can be seen from the table, Examples 1-6, 11-16, regardless of the addition amount, the wall-forming properties are all 5 ml or less, and the muddy water viscosity is also kept low, In other words, while good dispersibility is maintained, in Examples 7 to 10, it can be seen that the wall-forming property is lowered when the addition amount is small.
ちなみに、ＣＭＣを使った比較例１では、造壁性は確保できるものの、粘度が高くなってしまうという問題点を裏付ける結果となった。 Incidentally, in Comparative Example 1 using CMC, although the wall-forming property can be ensured, the results confirm the problem that the viscosity is increased.
次に、上述した実施例１１に係る共重合体（ｘ）を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製し、その耐アルカリ性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したＳＳ―Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類を使用し、それぞれを単独に共重合体（ｘ）と併用した場合と、両方を共重合体（ｘ）と併用した場合について調べた。 Next, the copolymer (x) according to Example 11 described above was added to the muddy water together with the drilling muddy water dispersant to produce the muddy water for drilling according to the present embodiment, and the alkali resistance was tested. In addition, as a dispersant for drilling mud, two types of SS-B and sodium carbonate described above are used, and when both are used in combination with the copolymer (x), both are copolymer (x). It investigated about the case where it used together.
実験結果を図２及び図３に示す。 The experimental results are shown in FIGS.
まず、上述した掘削用泥水にセメントを添加しない場合の実験結果を図２に示す。同図に示すように、掘削泥水用泥膜形成剤の添加量が０．２５％程度以上になると、共重合体（ｘ）を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）と共重合体（ｘ）に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）との間で造壁性にほとんど差がないことがわかる。 First, FIG. 2 shows an experimental result when no cement is added to the above-described excavation mud. As shown in the figure, when the added amount of the mud film forming agent for drilling mud is about 0.25% or more, the copolymer (x) is used alone (in the case indicated by a black circle) and the copolymer. It can be seen that there is almost no difference in wall-forming property between the case (x) where the dispersant for drilling mud is used in combination (3 cases other than black circles).
次に、上述した掘削用泥水にセメントを１％添加した場合と５％添加した場合の実験結果を図３(a)、(b)に示す。これらの図に示すように、共重合体（ｘ）に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を０．１〜０．２％添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、共重合体（ｘ）を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤をセメント１％の場合には０．３％弱、セメント５％の場合には０．５％添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。 Next, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show the experimental results when 1% of cement is added to the mud for excavation and when 5% is added. As shown in these figures, in the case of using a drilling mud dispersant in combination with the copolymer (x) (3 cases other than the black circle), 0.1 to 0.2% of a mud film forming agent for drilling mud is added. If the copolymer (x) is used alone (in the case indicated by a black circle), the mud film forming agent for drilling mud is 1% cement. In the case of less than 0.3% and 5% cement, it can be seen that the required wall-forming property cannot be obtained unless 0.5% is added.
（第２実施形態） (Second Embodiment)
次に、第２実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の物質等については同一の符号を付してその説明を省略する。 Next, the mud film forming agent for drilling mud according to the second embodiment and the mud for drilling using the same will be described. In addition, about the substance etc. substantially the same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤と、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）を主構成単位とする（共）重合体（ｘ′）としての単一重合体とからなり、該単一重合体の重量平均分子量Ｍｗを２０万乃至３００万としてある。 The mud film forming agent for drilling mud according to the present embodiment is a polyacrylate, polymethacrylate or a copolymer thereof, and a dispersant for drilling mud whose weight average molecular weight Mw is 10,000 to 14,000, It consists of a single polymer as a (co) polymer (x ′) having an unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) as a main structural unit, and the single polymer has a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 300 There are as many as possible.
掘削泥水用分散剤は、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００としたものであれば、その組成等は任意であり、例えば、重量平均分子量Ｍｗが１００００乃至１４０００であるポリアクリル酸のナトリウム塩から構成することが可能である。具体的には、ＳＵＰＥＲ ＳＬＲＲＹ Ｂ（三洋化成工業株式会社製）の商品名で市販されているポリカルボン酸系安定液用分散剤（以下、単にＳＳ―Ｂと呼ぶ）を使用することができる。 As long as the dispersant for drilling mud is polyacrylate, polymethacrylate, or a copolymer thereof, and its weight average molecular weight Mw is 10,000 to 14,000, the composition thereof is arbitrary. The polyacrylic acid sodium salt having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000 can be used. Specifically, a dispersant for a polycarboxylic acid-based stabilizer (hereinafter simply referred to as SS-B) commercially available under the trade name SUPER SLRRY B (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used.
一方、（共）重合体（ｘ′）としての単一重合体は、上述したように重量平均分子量Ｍｗを２０万乃至３００万としてあるが、これは、重量平均分子量Ｍｗが２０万を下回ると、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌをやや上回り、３００万を超えると、濾水量が５ｍｌを大幅に上回るからである。 On the other hand, the single polymer as the (co) polymer (x ′) has a weight average molecular weight Mw of 200,000 to 3,000,000 as described above, and this is because when the weight average molecular weight Mw is less than 200,000, This is because if the amount of filtered water, which is an index of wall-forming property, is slightly higher than 5 ml and exceeds 3 million, the amount of filtered water greatly exceeds 5 ml.
ここで、濾水量は、ＡＰＩ規格でいうところの指標とは若干異なり、濾水プロセスを促進させて実験時間を短縮させるべく、濾紙の下側を減圧状態にして計測したものであり、５ｍｌ以下が良好な造壁性の目安とされる。 Here, the amount of drainage is slightly different from the index in the API standard, and is measured with the lower side of the filter paper in a reduced pressure state in order to accelerate the drainage process and shorten the experiment time. Is considered to be a good wall-forming property.
図４は、（共）重合体（ｘ′）としての単一重合体の一例を示した化学構造式（化学式）であり、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）をアクリル酸ナトリウム１２で構成してなる単一重合体を１１として示してある。
FIG. 4 is a chemical structural formula (chemical formula) showing an example of a single polymer as the (co) polymer (x ′). The unsaturated carboxylic acid and / or its salt (a) is represented by
重量平均分子量Ｍｗの下限値及び上限値は、後述する実験で得られた結果に近似する曲線を作成し、該曲線と濾水量が５ｍｌであるラインとの交点としてそれぞれ２０万、３００万と定めたが、実験誤差等を勘案した経験的な安全率を見込んだ上での重量平均分子量Ｍｗの範囲は、５０万乃至２５０万とするのが望ましい。 The lower limit value and the upper limit value of the weight average molecular weight Mw are set to 200,000 and 3 million, respectively, as intersections between the curve and a line having a drainage amount of 5 ml by creating a curve that approximates the result obtained in the experiment described later. However, the range of the weight average molecular weight Mw is preferably 500,000 to 2.5 million, taking into account the empirical safety factor taking into account experimental errors and the like.
一方、単一重合体１１は、濃度が２０乃至３０質量％のものを泥水に添加して使用するのが好ましいが、かかる濃度範囲では、重量平均分子量Ｍｗが１００万を超えると、水飴程度の高粘度（１００万mPa・s）となり、泥水に添加するにあたって必ずしも作業性に優れるとは言い難い。 On the other hand, it is preferable to use the single polymer 11 having a concentration of 20 to 30% by mass added to the muddy water. It becomes a viscosity (1 million mPa · s), and it is difficult to say that it is excellent in workability when added to muddy water.
したがって、かかる添加作業性の観点で単一重合体１１の重量平均分子量Ｍｗを５０万乃至１００万とするのが望ましい。さらには、濾水量上限を余裕をもってクリアするとともに泥水への添加作業を確実に高めるべく、単一重合体１１の重量平均分子量Ｍｗを６０万乃至８０万とするのが最適である。 Therefore, it is desirable that the weight average molecular weight Mw of the single polymer 11 is 500,000 to 1,000,000 from the viewpoint of the addition workability. Furthermore, it is optimal to set the weight average molecular weight Mw of the single polymer 11 to 600,000 to 800,000 in order to clear the upper limit of the drainage amount with a margin and to reliably increase the operation of adding to the mud.
本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤を用いて本実施形態の掘削用泥水を作製するには、該泥膜形成剤を掘削土とともに水に混入する。 In order to produce the mud film for excavation of this embodiment using the mud film forming agent for excavation mud according to the present embodiment, the mud film forming agent is mixed into the water together with excavated soil.
掘削土としては、粘土やシルトを主成分とする７５μｍ以下の細粒分、特に粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分を用いることにより、造壁性により優れた掘削用泥水を作製することができる。 As the excavated soil, a fine particle of 75 μm or less mainly composed of clay or silt, particularly a fine particle of 10 μm or less mainly composed of clay, is used to produce a muddy water for excavation that is superior in wall-forming property. be able to.
以下、掘削用泥水の作製方法及びその際の留意事項については、第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。 Hereinafter, the method for producing the mud for excavation and the points to be noted at that time are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
このようにして作製された本実施形態の掘削用泥水をシールド工法や地中連続壁工法の安定液として使用すると、掘削泥水用泥膜形成剤は、従来のベントナイト等に代わって、例えば粘土を主成分とする１０μｍ以下の細粒分とともに泥水中に分散するとともに、ろ水量（透水係数）の小さな良質のマッドケーキを切羽や溝壁に形成し、溝壁等を安定させる。 When the drilling mud produced in this way is used as a stabilizing liquid for the shield method or underground continuous wall method, the mud film forming agent for drilling mud is replaced with conventional bentonite, for example, clay. Along with fine particles of 10 μm or less as the main component, it is dispersed in the muddy water, and a good quality mud cake with a small drainage (water permeability coefficient) is formed on the face and the groove wall to stabilize the groove wall and the like.
特に、地中連続壁工法においては、掘削用泥水の循環使用に伴ってコンクリートからカルシウムイオンが溶出し、泥水中のカルシウムイオン濃度が上昇するが、掘削泥水用泥膜形成剤中に含まれている掘削泥水用分散剤がカルシウムイオンによる分散性低下を抑制する。 In particular, in the underground continuous wall method, calcium ions are eluted from concrete with the use of circulating mud for excavation and the calcium ion concentration in the mud increases, but it is contained in the mud film forming agent for excavation mud. The drilling mud dispersant suppresses the decrease in dispersibility due to calcium ions.
以上述べたように、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水によれば、掘削泥水用泥膜形成剤及び泥水中の細粒分が泥水中で分散して低粘性を維持するとともに、主として単一重合体１１による造壁作用により、切羽や溝壁の内面に良質のマッドケーキが形成され、該溝壁等を安定させるので、従来不可欠とされていたベントナイト、ＣＭＣ、ポリマー剤等の作泥材料を用いずとも、掘削泥水用泥膜形成剤と掘削土の細粒分さえあれば、分散性はもちろん、特に造壁性に優れた掘削用泥水を作製することができる。 As described above, according to the mud film forming agent for drilling mud and the drilling mud using the same according to the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud and the fine particles in the mud are dispersed in the mud. The bentonite, which has been considered indispensable in the past, maintains a low viscosity and forms a high-quality mud cake on the inner surface of the face and the groove wall mainly by the wall-forming action of the single polymer 11 and stabilizes the groove wall and the like. Even without using mud-making materials such as CMC, polymer agent, etc., as long as there is a mud film forming agent for drilling mud and fine particles of drilling soil, it is possible to produce drilling mud with excellent dispersibility as well as wall-forming properties. can do.
したがって、掘削土を作泥材料として有効利用することが可能となる。また、ベントナイト等では攪拌混合のための混練ミキサが必要であったのに対し、水溶液として使用可能な掘削泥水用泥膜形成剤では混練ミキサが不要になり、上述した掘削土自体が作泥材料となることと相まって、作泥材料の貯留や攪拌を行うためのプラントやストックヤードを大幅に縮小ないしは省略することが可能となるとともに、作泥時間の大幅短縮を図ることも可能となる。 Therefore, the excavated soil can be effectively used as a mud material. In addition, bentonite and the like required a kneading mixer for stirring and mixing, whereas a mud film forming agent for drilling mud that can be used as an aqueous solution eliminates the need for a kneading mixer. In combination with this, it becomes possible to greatly reduce or omit the plant and stockyard for storing and stirring the mud-making material, and also to greatly shorten the mud-making time.
また、泥水比重が高くなっても低粘性が維持されるので、揚泥、スラリー輸送あるいは土砂分離におけるポンプ等への負担が軽減され、掘削効率、輸送効率あるいは土砂分離効率が向上する。 Further, since the low viscosity is maintained even when the specific gravity of the mud water is increased, the burden on the pump or the like in the pumping mud, slurry transport or sediment separation is reduced, and the excavation efficiency, transport efficiency or sediment separation efficiency is improved.
すなわち、掘削作業に伴って掘削土が泥水中に混入してくると、従来においては、泥水比重の上昇とともに粘性も増加し、かかる粘性増加が揚泥ポンプやスラリーポンプへの負荷を大きくし、あるいは輸送管内での摩擦を高めることになるため、掘削速度を抑えざるを得なかった。 That is, when excavated soil is mixed in the mud during the excavation work, conventionally, the viscosity increases as the mud specific gravity increases, and this increase in viscosity increases the load on the pump and slurry pump, Or, the friction in the transport pipe is increased, so the excavation speed has to be suppressed.
しかしながら、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤を用いた掘削用泥水によれば、泥水比重が高くなっても低粘性が維持されるので、掘削速度を高く設定することができるとともに、細粒分の比重が高い泥水をデカンタ等の遠心分離機に打ち込むことができるので、デカンタ等の遠心分離機での土砂分離効率も高くなる。かくして、本実施形態に係る掘削用泥水によれば、シールド工法にしろ地中連続壁工法にしろ、全体の掘削効率を大幅に向上させることが可能となる。なお、地中連続壁工法では、コンクリート打設の際だけ必要に応じて低比重の泥水に置換するようにすれば、掘削中の泥水比重が増加してもコンクリートとの置換作業には何らの支障も生じない。 However, according to the drilling mud using the mud film forming agent for drilling mud according to the present embodiment, the low viscosity is maintained even when the specific gravity of the mud becomes high, so that the drilling speed can be set high, Since muddy water having a high specific gravity for fine particles can be driven into a centrifuge such as a decanter, the sediment separation efficiency in a centrifuge such as a decanter is also increased. Thus, according to the mud for excavation according to the present embodiment, it is possible to greatly improve the overall excavation efficiency regardless of the shield method or the underground continuous wall method. In the underground continuous wall construction method, if replacement with low specific gravity mud is necessary only when placing concrete, replacement work with concrete will not be necessary even if the specific gravity of the mud during excavation increases. There will be no hindrance.
また、本実施形態に係る掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水によれば、地中連続壁工法においてコンクリートから泥水中にカルシウムイオンが溶出しても、主として本実施形態に係る掘削泥水用分散剤の耐アルカリ作用により、カルシウムイオンによる分散性低下が未然に防止され、かくして、上述した造壁性や低粘性を良好に維持することが可能となる。 Further, according to the mud film forming agent for drilling mud and the drilling mud using the same according to the present embodiment, even if calcium ions are eluted from the concrete into the mud in the underground continuous wall construction method, the present embodiment is mainly used. Due to the alkali resistance action of the dispersant for drilling mud, a decrease in dispersibility due to calcium ions is prevented in advance, and thus the above-described wall-forming property and low viscosity can be favorably maintained.
本実施形態では特に言及しなかったが、掘削泥水用泥膜形成剤は、第１実施形態の掘削泥水用泥膜形成剤と任意の割合（例えば質量比が９９：１〜１：９９）で併用することが可能である。 Although not specifically mentioned in the present embodiment, the mud film forming agent for drilling mud is at an arbitrary ratio (for example, a mass ratio of 99: 1 to 1:99) with the mud film forming agent for drilling mud. It is possible to use together.
また、本実施形態では、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体であってその重量平均分子量Ｍｗを１００００乃至１４０００とした掘削泥水用分散剤と（共）重合体（ｘ′）とから掘削泥水用泥膜形成剤を構成したが、かかる掘削泥水用分散剤に代えて炭酸ナトリウムを（共）重合体（ｘ′）と併用してもよいし、それら両方を（共）重合体（ｘ′）と併用するようにしてもかまわない。 Further, in the present embodiment, a drilling mud dispersant and a (co) polymer (x ′) that are polyacrylate, polymethacrylate, or a copolymer thereof having a weight average molecular weight Mw of 10,000 to 14,000. ) And a mud film forming agent for drilling mud, but sodium carbonate may be used in combination with the (co) polymer (x ′) instead of such a drilling mud dispersant, You may make it use together with a polymer (x ').
また、本実施形態では特に言及しなかったが、掘削泥水用分散剤を構成するポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩若しくはそれらの共重合体を特に、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩といったアルカリ金属塩やアンモニウム塩などの一価塩としたならば、わずかな添加量で安定液としての機能を確実に得ることができる。 Although not specifically mentioned in the present embodiment, the polyacrylate, polymethacrylate or copolymer thereof constituting the dispersant for drilling mud is particularly an alkali metal such as sodium salt, potassium salt or lithium salt. If a monovalent salt such as a salt or an ammonium salt is used, the function as a stabilizer can be reliably obtained with a small addition amount.
次に、上述した掘削泥水用泥膜形成剤及びそれを用いた掘削用泥水について実験を行ったので、以下、その概要について説明する。 Next, an experiment was conducted on the above-described mud film forming agent for drilling mud and the drilling mud using the same, and the outline thereof will be described below.
まず、不飽和カルボン酸及び／又はその塩（ａ）としては、上述した実施形態でも述べたようにアクリル酸ナトリウムとし、これを重合させて単一重合体１１を製造した。 First, as the unsaturated carboxylic acid and / or salt (a) thereof, sodium acrylate was used as described in the above-described embodiment, and this was polymerized to produce a single polymer 11.
表４は、重量平均分子量Ｍｗを変化させたときの単一重合体１１の造壁性（ｍｌ）、粘度（濃度；２５質量％）及び泥水と混合したときの泥水粘度（mPa・s）を示したものである。 Table 4 shows the wall-forming property (ml), viscosity (concentration; 25% by mass) of the single polymer 11 when the weight average molecular weight Mw is changed, and mud viscosity (mPa · s) when mixed with mud. It is a thing.
ここで、重量平均分子量Ｍｗは、第１実施形態における数平均分子量と同様の測定条件でゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定したものである。 Here, the weight average molecular weight Mw is measured by gel permeation chromatograph under the same measurement conditions as the number average molecular weight in the first embodiment.
但し、カラムは下記のものを用いる。 However, the following columns are used.
カラム ；TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000 Column: TSKgel α-3000 + TSKgel α-6000
なお、標準物質は、ポリオキシエチレングリコール（東ソー株式会社製；TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE）とし、第１実施形態でも同じものを標準物質とした。 The standard material was polyoxyethylene glycol (manufactured by Tosoh Corporation; TSK STANDARD POLYETHYLENE OXIDE), and the same material was used as the standard material in the first embodiment.
また、単一重合体１１を添加する前の泥水については、細粒分７５μｍ以下、比重が１．０５となるように濃度調整して作製した。ちなみに、そのときの粘度は１．７ mPa・sであった。泥水粘度はＢ型粘度計にて測定した。また、泥水への添加量はすべて５ｋｇ／ｍ3とした。 Further, the muddy water before the addition of the single polymer 11 was prepared by adjusting the concentration so that the fine particle content was 75 μm or less and the specific gravity was 1.05. Incidentally, the viscosity at that time was 1.7 mPa · s. The muddy water viscosity was measured with a B-type viscometer. The amount added to the muddy water was 5 kg / m 3 .
同表中、ブランクと記したものは、泥水のみのケース、実施例１′乃至実施例９′と記したものは、単一重合体１１のうち、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌ以下になったケース、比較例１′乃至比較例３′と記したものは、単一重合体１１のうち、濾水量が５ｍｌを上回ったケースである。なお、従来技術と比較すべく、ＣＭＣを用いた場合を比較例４′として併せて示した。 In the same table, a blank indicates the case of only muddy water, and those indicated as Examples 1 'to 9' indicate that the amount of filtrate, which is an index of wall-forming property, of the single polymer 11 is 5 ml or less. The cases described as Comparative Example 1 ′ to Comparative Example 3 ′ are cases in which the amount of drainage of the single polymer 11 exceeded 5 ml. For comparison with the prior art, the case of using CMC is also shown as Comparative Example 4 ′.
また、図５は、これらの結果を横軸（対数軸）に重量平均分子量Ｍｗを、縦軸に造壁性（ｍｌ）をとってプロットしたグラフであり、黒丸で表示したものは、比較例１′，２′に相当し、白丸で表示したものは、実施例１′乃至９′に相当する。比較例３′は、造壁性が著しく悪いため、同グラフにはプロットしていない。 FIG. 5 is a graph in which these results are plotted with the weight average molecular weight Mw on the horizontal axis (logarithmic axis) and the wall-forming property (ml) on the vertical axis. 1 'and 2', and those indicated by white circles correspond to Examples 1 'to 9'. Comparative Example 3 ′ is not plotted in the graph because the wall-forming property is extremely poor.
これらの図表でわかるように、造壁性の指標である濾水量が５ｍｌ以下になった実施例１′乃至実施例９′の重量平均分子量Ｍｗは、２０万乃至３００万の範囲に入っており、比較例１′乃至比較例３′は、該濾水量を上回っていることがわかる。また、比較例４′は、濾水量はクリアしていても、泥水粘度が実施例１′乃至実施例９′よりもはるかに高く、掘削用泥水としては粘性が高すぎることがわかる。 As can be seen from these charts, the weight average molecular weights Mw of Examples 1 ′ to 9 ′ in which the amount of filtered water, which is an index of wall-forming property, is 5 ml or less are in the range of 200,000 to 3 million. It can be seen that Comparative Examples 1 'to 3' exceed the drainage amount. Further, it can be seen that Comparative Example 4 ′ has a much higher mud viscosity than Examples 1 ′ to 9 ′ even when the drainage amount is clear, and is too viscous as a mud for excavation.
単一重合体１１の製造プロセスを上述した実施例１′の場合について具体的に説明すると、まず、反応容器に水４４０．７部を仕込み、窒素置換した後、８０℃迄昇温し、撹拌下、アクリル酸２３８．５部と、過硫酸ナトリウム２．０％水溶液１００部を同時に３時間かけて滴下し反応した。さらに同温度で２時間熟成した後、イソプロピルアルコールを蒸留により除き、水酸化ナトリウム４８％水溶液２２０．８部で中和した。 The production process of the single polymer 11 will be specifically described in the case of Example 1 ′ described above. First, 440.7 parts of water was charged into a reaction vessel, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 80 ° C. and stirred. Then, 238.5 parts of acrylic acid and 100 parts of a 2.0% aqueous solution of sodium persulfate were dropped at the same time over 3 hours to react. Further, after aging at the same temperature for 2 hours, isopropyl alcohol was removed by distillation and neutralized with 220.8 parts of a 48% aqueous solution of sodium hydroxide.
次に、上述した実施例５′に係る単一重合体１１を掘削泥水用分散剤とともに泥水に加えて本実施形態に係る掘削用泥水を作製するとともに、該掘削用泥水にセメントを５％添加し、その耐アルカリ性について実験した。なお、掘削泥水用分散剤としては、上述したＳＳ―Ｂ及び炭酸ナトリウムの二種類をその合計添加量が１kg/m3となるように使用し、それぞれを単独に単一重合体１１と併用した場合と、両方を単一重合体１１と併用した場合について調べた。 Next, the single polymer 11 according to Example 5 ′ described above is added to the muddy water together with the drilling muddy water dispersant to produce the muddy water for drilling according to the present embodiment, and 5% of cement is added to the muddy water for drilling. An experiment was conducted on the alkali resistance. In addition, as the dispersant for drilling mud, the two types of SS-B and sodium carbonate described above are used so that the total addition amount is 1 kg / m 3, and each is used in combination with the single polymer 11 alone. And the case where both were used together with the single polymer 11 was investigated.
実験結果を表５及び図６に示す。 The experimental results are shown in Table 5 and FIG.
これらの図表でわかるように、単一重合体１１に掘削泥水用分散剤を併用した場合（黒丸以外の３ケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を３kg/m3添加すれば所要の造壁性が得られるのに対し、単一重合体１１を単独で使用した場合（黒丸で示したケース）では、掘削泥水用泥膜形成剤を５kg/m3以上添加しなければ所要の造壁性が得られないことがわかる。 As can be seen from these charts, when the drilling mud dispersant is used in combination with the single polymer 11 (3 cases other than the black circle), the required wall-forming is achieved by adding 3 kg / m 3 of the drilling mud film forming agent. On the other hand, when the single polymer 11 is used alone (indicated by the black circle), the required wall-forming property is obtained unless a mud film forming agent for drilling mud is added at least 5 kg / m 3. It turns out that it cannot be obtained.
１ 共重合体（ｘ）
２ メタクリル酸ナトリウム塩（不飽和カルボン酸塩（ａ））
３ メトキシポリエチレングリコールメタクリレート（モノエステル（ｂ））
１１ 単一重合体（（共）重合体（ｘ′））
１２ アクリル酸ナトリウム（不飽和カルボン酸塩（ａ））
1 Copolymer (x)
2 Methacrylic acid sodium salt (unsaturated carboxylate (a))
3 Methoxypolyethylene glycol methacrylate (monoester (b))
11 Single polymer ((co) polymer (x ′))
12 Sodium acrylate (unsaturated carboxylate (a))
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