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JP7307650B2 - Cutting composition and high-pressure injection stirring method using the same - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 (1)令和元年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会[講演概要集]DVD-ROM(発行日:令和元年8月1日)にて発表。 (2)令和元年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会「切削効率を高めた高圧噴射撹拌工法の開発(1)-気中噴射試験による高吸水性ポリマー水噴射の効果検証-」(講演番号VI-678)にて発表。 (3)令和元年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会「切削効率を高めた高圧噴射撹拌工法の開発(2)-気中噴射試験による高吸水性ポリマー水噴射の効果検証-」(講演番号VI-679)にて発表。Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (1) The 74th Annual Academic Lecture of the Japan Society of Civil Engineers 2019 [Lecture Summaries] DVD-ROM (Issue date: August 1, 2019) announced. (2) The 74th Annual Academic Lecture of the 2019 Japan Society of Civil Engineers National Convention “Development of a high-pressure injection stirring method with improved cutting efficiency (1)-Verification of the effect of superabsorbent polymer water injection by air injection test- ” (Lecture No. VI-678). (3) 2019 74th Annual Academic Lecture of the Japan Society of Civil Engineers National Convention "Development of high-pressure injection stirring method with improved cutting efficiency (2)-Verification of the effect of superabsorbent polymer water injection by air injection test- ” (Lecture No. VI-679).

本発明は、切削用組成物及びこれを用いた高圧噴射撹拌工法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cutting composition and a high-pressure injection stirring method using the same.

従来より、物を切削する方法として、小径のノズルの先端から高圧水を噴射させて、対象物を切削するウォータージェットによる切削方法が知られている。このように、ウォータージェットによりものを切削する用途は多岐にわたり、例えば、工業用機械部品の切断、切削加工や、コンクリート構造物の切断、切削、解体、また、土木関連の掘削、切削として、シールド工事の掘削や水中構造物の切削等に広く利用されている(例えば、特許文献1、2を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for cutting an object, there has been known a cutting method using a water jet, in which high-pressure water is jetted from the tip of a small-diameter nozzle to cut the object. In this way, there are a wide variety of applications for cutting things with a water jet. It is widely used for construction excavation, cutting of underwater structures, etc. (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、上記ウォータージェットによる切削において、切削性を向上させるために、従来から種々の研究がなされている(非特許文献1)。この研究によれば、高圧噴射による水噴流の構造モデルとして、図1に示す流速分布概念図が明らかにされており、高圧噴射の切削能力向上には、拡散を抑制しポテンシャルコア領域をできるだけ長くとることが重要であるとしている。 Further, in order to improve cutting performance in cutting by the water jet, various studies have been conventionally made (Non-Patent Document 1). According to this research, the flow velocity distribution conceptual diagram shown in Fig. 1 was clarified as a structural model of water jet flow by high-pressure injection. It is said that it is important to take

一方、ウォータージェットによる切削方法を用いた地盤改良工法の一つとして高圧噴射撹拌工法が知られている(例えば、特許文献3を参照)。この高圧噴射撹拌工法は、地盤に噴射孔を有するロッドを建て込み、該ロッドを回転しつつ固化材を噴射孔から高圧噴射し、地盤を切削して土粒子とセメント系固化材を撹拌混合させて固化させることにより改良体を造成する工法であり、小さな施工機械で大口径、高強度の改良体が造成できるため使用用途が広い。 On the other hand, a high-pressure injection stirring method is known as one of ground improvement methods using a water jet cutting method (see, for example, Patent Document 3). In this high-pressure injection agitation method, a rod having an injection hole is erected in the ground, and the solidifying material is injected from the injection hole at high pressure while rotating the rod to cut the ground and stir and mix the soil particles and the cement-based solidifying material. It is a construction method that creates an improved body by solidifying it with a small machine, and it has a wide range of uses because it can create a large diameter and high strength improved body.

しかしながら、上記高圧噴射撹拌工法においては、地盤改良時にセメント系固化材を含んだ高含水比泥土の排泥が多量に排出されるため、曝気箇所のない都心部では排泥の産業廃棄物処分費が高額となるという問題がある。 However, in the above-mentioned high-pressure injection agitation method, a large amount of sludge with a high water content containing cement-based solidification material is discharged during ground improvement, so in the city center where there is no aeration point, the disposal cost of sludge is expensive.

特に、大口径の改良体を造成する場合、一般的に超高圧のセメント系固化材の噴射に加えて、超高圧切削水で地盤を削りながら混合撹拌するため、さらに大量の水分を含んだ排泥が発生して産業廃棄物処分に係るコストが増大する。 In particular, when creating a large-diameter improvement body, in addition to the injection of ultra-high pressure cement-based solidifying material, ultra-high pressure cutting water is used to scrape the ground while mixing and stirring. Mud is generated and the costs associated with industrial waste disposal are increased.

また、高圧噴射撹拌工法には、地盤に対して先行切削(プレジェット)無しで施工する方法と、先行切削を行って施工する方法があるが、先行切削無しで直接切削を行う場合には、粘性土地盤、砂礫地盤等では、地山の切削、セメント系固化材の撹拌不足により改良不良が生じやすく、先行切削を行う場合には、孔壁の崩壊による改良不良や排泥の増大、高含水比化の要因となる場合がある。 In addition, the high-pressure jet stirring method includes a method of construction without pre-cutting (pledget) and a method of construction with pre-cutting on the ground, but when cutting directly without pre-cutting, In the case of cohesive ground, gravel ground, etc., poor improvement is likely to occur due to cutting of the ground and insufficient stirring of the cement-based solidification material. It may be a factor for increasing the water content.

特開平10-148090号公報JP-A-10-148090 特開平7-186049号公報JP-A-7-186049 特開2005-76211号公報JP-A-2005-76211

吉田宏、ウォータージェットの流動特性とその切削性能の高度化に関する研究、大阪大学大学院博士論文、2011年Hiroshi Yoshida, Research on flow characteristics of water jet and improvement of its cutting performance, Doctoral dissertation, Graduate School of Osaka University, 2011

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、ウォータージェットによる切削において、より切削効率を向上させることが可能な切削組成物を提供するとともに、この切削用組成物を使用することにより、発生する高含水比泥土の削減を図り、産業廃棄物処分コストを低減させることが可能な高圧噴射撹拌工法を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a cutting composition capable of further improving cutting efficiency in water jet cutting, and uses this cutting composition. Therefore, it is an object of the present invention to provide a high-pressure injection stirring method capable of reducing the generated high water content mud and reducing the disposal cost of industrial waste.

即ち、本発明の高圧噴射撹拌工法は以下のことを特徴としている。
第1に、本発明の切削用組成物は、ものを切削するためにジェットノズルから噴射させる切削用組成物であって、
前記切削用組成物は、水と、水を吸収して膨潤させた高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液からなることを特徴とする。
第2に、前記第1の発明の切削用組成物において、前記ポリマー水溶液が研磨材を含むことが好ましい。
第3に、前記第2の発明の切削用組成物において、前記研磨材を含むポリマー水溶液が、研磨材と吸水性ポリマーからなる流動研磨材と、水及び水を吸収して膨潤した高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液を混合させたものであることが好ましい。
第4に、前記第2又は第3の発明の切削用組成物において、前記研磨材が珪砂であることが好ましい。
第5に、本発明の高圧噴射撹拌工法は、切削水噴射ノズルと固化材噴射ノズルを備えたロッドを地中に挿入し、回転かつ引き上げながら、前記切削水噴射ノズルから切削水を地盤改良域に向けて高圧噴射することにより地盤を切削する地盤切削工程と、
地中に挿入した噴射ロッドを回転かつ引き上げながら、前記固化材噴射ノズルから固化材を前記地盤改良域に向けて高圧噴射することにより、前記固化材と掘削地盤を撹拌混合して固化する撹拌混合固化工程とを有する高圧噴射撹拌工法において、
前記切削水として、前記第1から第4のいずれかに記載の切削用組成物を用いることを特徴とする。
第6に、前記第5の発明の高圧噴射撹拌工法において、前記地盤切削工程において、研磨材と吸水性ポリマーからなる流動研磨材と、水及び水を吸収して膨潤した高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液の各々を前記切削水噴射ノズル先端まで流体圧送し、前記切削水噴射内で混合させて、前記切削水として高圧噴射することが好ましい。
That is, the high-pressure injection stirring method of the present invention is characterized by the following.
First, the cutting composition of the present invention is a cutting composition that is jetted from a jet nozzle to cut an object,
The cutting composition is characterized by comprising water and an aqueous polymer solution containing a superabsorbent polymer swollen by absorbing water.
Secondly, in the cutting composition of the first invention, the aqueous polymer solution preferably contains an abrasive.
Thirdly, in the cutting composition according to the second aspect of the invention, the aqueous polymer solution containing the abrasive comprises a fluid abrasive comprising an abrasive and a water-absorbing polymer, water and highly water-absorbing water-swollen abrasives. It is preferably a mixture of an aqueous polymer solution containing a polymer.
Fourth, in the cutting composition of the second or third invention, it is preferable that the abrasive is silica sand.
Fifth, in the high-pressure injection stirring method of the present invention, a rod equipped with a cutting water injection nozzle and a solidifying material injection nozzle is inserted into the ground, and while rotating and pulling up, cutting water is injected from the cutting water injection nozzle into the ground improvement area. A ground cutting process for cutting the ground by high-pressure jetting toward
While rotating and pulling up the injection rod inserted into the ground, the solidification material and the excavated ground are stirred and mixed to solidify by injecting the solidification material from the solidification material injection nozzle at high pressure toward the ground improvement area. In the high-pressure injection stirring method having a solidification process,
The cutting fluid is characterized by using the cutting composition according to any one of the first to fourth aspects.
Sixthly, in the high-pressure jet stirring method of the fifth invention, in the ground cutting step, the ground cutting step includes a fluidized abrasive composed of an abrasive and a water-absorbent polymer, and water and a superabsorbent polymer swollen by absorbing water. It is preferable that each of the aqueous polymer solutions is fluid-pumped to the tip of the cutting water injection nozzle, mixed in the cutting water injection, and injected as the cutting water at high pressure.

本発明の切削用組成物によれば、水と水を吸収させて膨潤させた高吸水性ポリマーからなるポリマー水溶液を含む切削用組成物を噴射させることにより、従来の水のみの切削より切削効率が向上し、切削時間を短縮することができる。また、この切削用組成物を高圧噴射撹拌工法に用いることにより、大口径の造成が可能となるとともに、切削水の注入量を低減させることができ、排泥の減容化を図ることが可能となる。 According to the cutting composition of the present invention, by spraying the cutting composition containing water and an aqueous polymer solution composed of a highly water-absorbent polymer swollen by absorbing water, the cutting efficiency is higher than that of conventional water-only cutting. can be improved and the cutting time can be shortened. In addition, by using this cutting composition in the high-pressure injection stirring method, it is possible to create a large diameter, reduce the amount of cutting water injected, and reduce the volume of sludge discharged. becomes.

流速分布概念の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a flow velocity distribution concept; 本発明に係る高圧噴射撹拌工法の一実施形態を示す概略説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic explanatory drawing which shows one Embodiment of the high pressure injection stirring construction method which concerns on this invention. 実施例1及び2で使用した噴射実験装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an injection experimental device used in Examples 1 and 2; FIG. (A)は、コンクリート受圧板までの噴射距離と最大切削深さの関係を示すグラフであり、(B)は、噴射距離と壊食による質量減少量の測定結果のグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the injection distance to the concrete pressure receiving plate and the maximum cutting depth, and (B) is a graph showing the measurement results of the injection distance and the amount of mass reduction due to erosion. 水道水及び、ポリマーA、ポリマーBを用いた切削用組成物を噴射したコンクリート受圧板の表面状態の写真である。4 is a photograph of the surface state of a concrete pressure plate onto which tap water and a cutting composition using polymer A and polymer B have been sprayed. 水の噴流とポリマーA、ポリマーBのポリマー水溶液用いた切削用組成物の噴流状態を示す高速度カメラのバックライト撮影による噴流可視化写真である。FIG. 10 is a jet visualization photograph taken with a backlight of a high-speed camera, showing a water jet and a jet state of a cutting composition using aqueous polymer solutions of polymer A and polymer B. FIG. アブレイシブノズルの構造を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an abrasive nozzle; (A)は、実施例2における予備実験の最大切削深さと噴射距離の関係を示すグラフであり、(B)は、実施例2における最大切削深さと噴射距離の関係を示すグラフであり、(C)は、質量減少量と噴射距離の関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the maximum cutting depth and the injection distance in a preliminary experiment in Example 2; (B) is a graph showing the relationship between the maximum cutting depth and the injection distance in Example 2; C) is a graph showing the relationship between the amount of mass reduction and the injection distance. 水道水、実施例1のポリマー水溶液B及び、試料No.5の噴流の状態を示す高速度カメラのバックライト撮影による噴流可視化写真である。Tap water, polymer aqueous solution B of Example 1, and sample No. 5 is a jet visualized photograph taken by a high-speed camera with a backlight, showing the state of the jet of No. 5. FIG.

以下、本発明を実施するための形態をあげて、本発明の切削用組成物及びこれを用いた高圧噴射撹拌工法を詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the cutting composition of the present invention and the high-pressure injection stirring method using the same will be described in detail with reference to embodiments for carrying out the present invention.

本発明の切削用組成物は、ものを切削するためにジェットノズルから噴射させる切削用組成物であって、該切削用組成物は、水と、水を吸収して膨潤させた高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液からなるものである。 The cutting composition of the present invention is a cutting composition that is jetted from a jet nozzle to cut an object, and the cutting composition comprises water and a superabsorbent polymer swollen by absorbing water. It consists of an aqueous polymer solution containing

本発明の切削用組成物で用いる高吸水性ポリマーは、架橋構造をもつ親水性のポリマー粒子であって、自重の10倍~500倍程度の吸水性を有し、圧力をかけても水分を放出しにくいという特徴を備える。このような吸水性ポリマーの吸水作用は、ポリマー内外のイオン濃度差によって生じる浸透圧によって発揮される。そのため、高吸水性ポリマーと混合攪拌させる溶媒の電気伝導率を、例えば、塩化ナトリウム等の電解質を添加することによって調整可能であり、ポリマー粒子の質量に対する吸水した水の質量比(以下、吸水倍率ともいう)を変化させることができる。なお、溶媒としては水を用い、特に切削現場においては水道水を好適に用いることができる。 The superabsorbent polymer used in the cutting composition of the present invention is a hydrophilic polymer particle having a crosslinked structure, has a water absorbency of about 10 to 500 times its own weight, and absorbs water even when pressure is applied. It has the characteristic of being difficult to release. The water-absorbing action of such a water-absorbing polymer is exerted by the osmotic pressure caused by the ion concentration difference between the inside and outside of the polymer. Therefore, the electrical conductivity of the solvent to be mixed and stirred with the superabsorbent polymer can be adjusted, for example, by adding an electrolyte such as sodium chloride. ) can be changed. Water is used as the solvent, and tap water is particularly suitable for cutting.

高吸水性ポリマーの種類は特に限定されるものではなく、例えば、デンプン系、セルロース系、合成ポリマー系からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく考慮される。 The type of superabsorbent polymer is not particularly limited, and for example, it is preferably at least one selected from the group consisting of starch-based, cellulose-based, and synthetic polymer-based polymers.

上記の高吸水性ポリマーの中でも、合成ポリマー系のポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーは、性能とコストの両面に優れているため、特に好適に用いることができる。 Among the superabsorbent polymers described above, the synthetic polymer-based sodium polyacrylate superabsorbent polymer is excellent in terms of both performance and cost, and thus can be particularly preferably used.

ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーは、アクリル酸ナトリウム(CH=CH-COONa)に架橋剤を加えて、軽度に架橋させた3次元網目構造を持ったアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物のゲルである。架橋剤としては、従来公知のものを用いることができる。 Sodium polyacrylate superabsorbent polymer is an acrylic acid polymer partially sodium salt cross-linked product having a three-dimensional network structure, which is lightly cross-linked by adding a cross-linking agent to sodium acrylate (CH 2 =CH-COONa). is a gel. A conventionally well-known thing can be used as a crosslinking agent.

前記ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーは、水を吸収するとカルボキシル基がゲル中にナトリウムイオンを解離し、純水ならば自重の100~1000倍にも達する膨潤度を生み出すことが知られている。 It is known that when the sodium polyacrylate superabsorbent polymer absorbs water, the carboxyl groups dissociate sodium ions in the gel, and if pure water is used, the degree of swelling reaches 100 to 1000 times its own weight. .

このようなポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーとしては、例えば、GEOSAP(登録商標、以下同様)等が例示される。GEOSAPの場合、吸水倍率が自重の450倍程度であり、高吸水性ポリマー水溶液としたときの流動性が良好である。 Examples of such a sodium polyacrylate superabsorbent polymer include GEOSAP (registered trademark, hereinafter the same). In the case of GEOSAP, its water absorption capacity is about 450 times its own weight, and its fluidity is good when it is made into an aqueous solution of a superabsorbent polymer.

また、ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーは、アクリル酸ナトリウムに対して架橋剤を多く配合することで、得られるゲルは硬くなり、その吸水量は減少する。また、架橋剤の配合を少なくすると、得られるゲルは柔らかくなり、その吸水量は増大する。 Also, in the sodium polyacrylate superabsorbent polymer, by blending a large amount of a cross-linking agent with sodium acrylate, the obtained gel becomes hard and its water absorption decreases. Also, when the amount of the cross-linking agent is reduced, the resulting gel becomes softer and its water absorption increases.

さらに、特殊なポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーとして、架橋剤により重合させた高吸水性ポリマーの表面をさらに架橋させた、シェルとコアの二重構造を有するポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーの使用が例示される。 Furthermore, as a special sodium polyacrylate superabsorbent polymer, a sodium polyacrylate superabsorbent polymer having a double structure of shell and core is obtained by further cross-linking the surface of the superabsorbent polymer polymerized with a cross-linking agent. Uses are exemplified.

このシェルとコアの二重構造を有するポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーにおいては、外殻であるシェルの厚みが厚いほど硬質なゲルとなり、その吸水量は減少する。一方、シェルの厚みを薄くすると柔らかいゲルとなり、その吸水量は増大する。 In the superabsorbent sodium polyacrylate polymer having a dual structure of shell and core, the thicker the shell, which is the outer shell, the harder the gel becomes and the less water it absorbs. On the other hand, if the thickness of the shell is reduced, it becomes a soft gel and its water absorption increases.

また、上記のシェルとコアは、通常、エステル結合により架橋したものであるが、シェルとコアの架橋が耐アルカリ性、耐電解質性に優れたエーテル結合により架橋したポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーも存在する。本発明においては、エーテル結合によりシェルとコアが架橋したポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーを用いることがより好ましい。 In addition, the above shell and core are usually cross-linked by ester bonds, but the cross-linked sodium polyacrylate superabsorbent polymer in which the shell and core are cross-linked by ether bonds with excellent alkali resistance and electrolyte resistance exist. In the present invention, it is more preferable to use a sodium polyacrylate superabsorbent polymer in which the shell and core are crosslinked by ether bonds.

上記の特性のほか、ポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーにおけるナトリウムイオンの解離は、ゲルがおかれるpHや電解質濃度等の条件にも依存するため、使用条件に応じてその他の高吸水性ポリマーを適宜選択して用いることができる。 In addition to the above characteristics, the dissociation of sodium ions in sodium polyacrylate superabsorbent polymer also depends on conditions such as pH and electrolyte concentration where the gel is placed, so other superabsorbent polymers may be used depending on the conditions of use. It can be selected and used as appropriate.

本実施形態の切削用組成物におけるポリマー水溶液の濃度は、高吸水性ポリマーの吸水性能や吸水する水のイオン濃度、また、切削する対象物の性状等に応じて適宜調整することができる。 The concentration of the aqueous polymer solution in the cutting composition of the present embodiment can be appropriately adjusted according to the water absorption performance of the superabsorbent polymer, the ion concentration of the water that absorbs water, and the properties of the object to be cut.

なお、一般的に、吸水性能が大きい高吸水性ポリマーを用いると粘性が大きくなる傾向があり、吸水性能が小さい高吸水性ポリマーを用いると粘性が小さくなる傾向がある。そのため、用いる吸水性ポリマーの吸水性能を考慮して所望の粘度のポリマー水溶液となるように濃度を設定することが望ましい。本実施形態の切削用組成物を用いることにより、図1に示す流速分布概念図におけるポテンシャル領域を長くとることができ、切削効率を向上させることができる。 In general, when a superabsorbent polymer with high water absorption performance is used, the viscosity tends to increase, and when a superabsorbent polymer with low water absorption performance is used, the viscosity tends to decrease. Therefore, it is desirable to set the concentration so that the aqueous polymer solution has a desired viscosity in consideration of the water absorbing performance of the water absorbing polymer used. By using the cutting composition of the present embodiment, the potential area in the flow velocity distribution conceptual diagram shown in FIG. 1 can be lengthened, and the cutting efficiency can be improved.

なお、本発明の切削用組成物においては、上記吸水性ポリマーの吸水率を調整するために、上記ポリマー水溶液とともに、塩化ナトリウム等の電解質を添加することができる。 In the cutting composition of the present invention, an electrolyte such as sodium chloride can be added together with the aqueous polymer solution in order to adjust the water absorption rate of the water-absorbent polymer.

さらに、本発明の切削用組成物においては、上記ポリマー水溶液に研磨材を添加することができる。研磨材としては、例えば、砂、硅砂、ガーネット等を用いることができ、これらの中でも珪砂を好適に用いることができる。また、研磨材の粒径は特に限定されるものではないが、研磨材を添加したポリマー水溶液の流動性、研磨材の切削性等を考慮した場合、平均粒径D50において320~570μmの範囲が好ましい。 Furthermore, in the cutting composition of the present invention, an abrasive can be added to the aqueous polymer solution. As the abrasive, for example, sand, silica sand, garnet, etc. can be used, and among these, silica sand can be preferably used. The particle size of the abrasive is not particularly limited, but when considering the fluidity of the aqueous polymer solution to which the abrasive is added, the machinability of the abrasive, etc., the average particle diameter D50 is in the range of 320 to 570 μm. is preferred.

さらに本実施形態においては、上記研磨材を添加した研磨材添加ポリマー水溶液を直接噴射してもよいが、高吸水性ポリマーと水からなるポリマー水溶液と、予め、吸水させた高吸水性ポリマーに上記研磨材を添加、混合して調整した流動研磨材とを噴射ノズルの先端部で混合して噴射するようにしてもよい。このような噴射ノズルの先端部での混合噴射は、例えば、図7に示すような二重管構造のノズルを用いて、内側管にポリマー水溶液を圧送するとともに、外側管に流動研磨材を供給して混合噴射させることができる。上記二重管構造の噴射ノズルとしては、一般的に切削に使用されるアブレシブノズルを好適に用いることができる。 Further, in the present embodiment, the abrasive-added polymer aqueous solution to which the abrasive is added may be directly injected, but the polymer aqueous solution composed of the superabsorbent polymer and water and the superabsorbent polymer that has been made to absorb water in advance may be sprayed directly. A fluid abrasive prepared by adding and mixing an abrasive may be mixed at the tip of the injection nozzle and injected. In such a mixed injection at the tip of the injection nozzle, for example, a nozzle with a double-pipe structure as shown in FIG. can be mixed and injected. As the injection nozzle having the double-tube structure, an abrasive nozzle generally used for cutting can be preferably used.

なお、上記流動研磨材に用いる高吸水性ポリマーは、研磨剤を添加した後に容易に分離しないように、吸水後のポリマー粒径が小さいものが好ましい。具体的には、吸水後のポリマー粒径が100μm程度の高吸水性ポリマーを好適に用いることができる。流動研磨材に吸水後のポリマー粒径が小さい高吸水性ポリマーを用いることにより、研磨材が均一に分散した流動研磨材を調整することができる。 It should be noted that the highly water-absorbing polymer used in the fluid abrasive preferably has a small polymer particle size after absorbing water so as not to separate easily after adding the abrasive. Specifically, a highly absorbent polymer having a polymer particle size of about 100 μm after absorbing water can be suitably used. By using a highly water-absorbent polymer having a small polymer particle size after water absorption, a fluid abrasive in which the abrasive is uniformly dispersed can be prepared.

また、上記本発明の切削用組成物は、従来公知の高圧噴射撹拌工法に好適に用いることができる。以下に本発明に係る高圧噴射撹拌工法を具体的に説明する。図2は、本発明に係る高圧噴射撹拌工法の一実施形態についての概略説明図である。 Moreover, the cutting composition of the present invention can be suitably used in a conventionally known high-pressure injection stirring method. The high-pressure injection stirring method according to the present invention will be specifically described below. FIG. 2 is a schematic illustration of one embodiment of the high-pressure injection stirring method according to the present invention.

本発明の高圧噴射撹拌工法は、切削水噴射ノズルと固化材噴射ノズルを備えたロッドを所定の深度の地中に挿入し、切削水噴射ノズルから切削水を地盤改良域に向けて高圧噴射することにより地盤を切削する地盤切削工程と、固化材噴射ノズルから固化材を地盤改良域に向けて高圧噴射することにより、固化材と掘削地盤を撹拌混合する撹拌混合工程とを有する高圧噴射撹拌工法であり、切削水として、上記切削用組成物を使用するものである。 In the high-pressure injection stirring method of the present invention, a rod equipped with a cutting water injection nozzle and a solidifying material injection nozzle is inserted into the ground at a predetermined depth, and cutting water is injected from the cutting water injection nozzle at high pressure toward the ground improvement area. A high-pressure injection stirring method that includes a ground cutting process in which the ground is cut by means of a high-pressure injection agitating process, and a stirring and mixing process in which the solidifying material and the excavated ground are stirred and mixed by high-pressure injection of the solidifying material from the solidifying material injection nozzle toward the ground improvement area. and the above cutting composition is used as cutting water.

(地盤切削工程)
本実施形態の高圧噴射撹拌工法では、まず、地盤切削工程として、ロッドを回転させつつ、ロッドの先端部に設けられた切削水噴射ノズルから切削水を地盤改良域に向けて高圧噴射する。本実施形態の高圧噴射撹拌工法で用いる切削水は、少なくとも、水と、吸水して膨潤した高吸水性ポリマーからなるポリマー水溶液からなる切削用組成物である。なお、本発明の高圧噴射撹拌工法は、地盤に対して先行切削(プレジェット)無しの施工、あるいは先行切削を行ってからの施工の何れにも対応可能である。
(Ground cutting process)
In the high-pressure jet stirring method of the present embodiment, first, as a ground cutting step, while rotating the rod, high-pressure cutting water is jetted toward the ground improvement zone from the cutting water jetting nozzle provided at the tip of the rod. The cutting water used in the high-pressure jet stirring method of the present embodiment is a cutting composition comprising at least water and an aqueous polymer solution composed of a highly water-absorbing polymer that has swollen by absorbing water. In addition, the high-pressure injection stirring method of the present invention can be applied to the ground without pre-cutting (pledget) or after pre-cutting.

研磨材のポリマー水溶液への供給量は、安定的に地上から噴射ノズル先端まで流体圧送できる状態であれば特に限定されるものではないが、研磨材の種類や粒径、切削性等を考慮して、3~5kg/min、好ましくは4kg/min程度が考慮される。 The amount of the abrasive to be supplied to the aqueous polymer solution is not particularly limited as long as the fluid can be stably pumped from the ground to the tip of the injection nozzle. 3 to 5 kg/min, preferably about 4 kg/min.

本発明の高圧噴射撹拌工法においては、上記本発明の切削用組成物を用いることにより、緩んだ地盤の安定性を確保でき、安全性の高い先行切削が可能となる。また、切削性が向上することから、従来の水のみの切削と比較して造成時の噴射引上げ速度を高めることができ、切削水とセメント系固化材の全体注入量を低減し、排泥削減を図ることが可能となる。これにより、切削・造成時間の短縮、産業廃棄物量低減が図れ、工期短縮、コスト縮減が期待できる。 In the high-pressure injection stirring method of the present invention, by using the cutting composition of the present invention, the stability of loose ground can be secured, and highly safe advanced cutting becomes possible. In addition, since the machinability is improved, it is possible to increase the speed at which the injection is pulled up during preparation compared to conventional water-only cutting. It becomes possible to plan As a result, cutting and preparation time can be shortened, the amount of industrial waste can be reduced, shortening the construction period, and cost reduction can be expected.

また、本発明の高圧噴射撹拌工法で用いる切削用組成物としては、上記ポリマー水溶液に研磨材を添加した切削用組成物を用いることができる。本実施形態における研磨材の添加は、地中への圧送に困難であった従来の空気圧送方式に代えて、ポリマー水溶液に研磨材を添加し分散、懸濁させた研磨材添加ポリマー水溶液として、地上からノズル先端まで流体圧送することができる。これにより、長い配管距離の研磨材の送り込み、輸送管内の閉塞防止、安定した研磨材量の調整、供給が可能となる。また、この流体輸送方法により切削水の切削効果を阻害することなく高圧噴射することができる。 Further, as the cutting composition used in the high-pressure jet stirring method of the present invention, a cutting composition obtained by adding an abrasive to the aqueous polymer solution can be used. Addition of the abrasive in the present embodiment is performed by adding the abrasive to the aqueous polymer solution, dispersing and suspending the abrasive in place of the conventional pneumatic feeding method, which is difficult to pump into the ground. Fluid can be pumped from the ground to the nozzle tip. As a result, it is possible to feed the abrasive over a long piping distance, prevent clogging in the transport pipe, and adjust and supply the amount of the abrasive in a stable manner. In addition, this fluid transport method enables high-pressure injection of cutting water without impairing the cutting effect.

また、本発明の高圧噴射撹拌工法においては、上記研磨材を添加した研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物を直接噴射してもよいが、高吸水性ポリマーと水からなるポリマー水溶液と、予め、吸水させた高吸水性ポリマーに上記研磨材を添加、混合して調整した流動研磨材とを図7に示すような二重管構造のアブレシブノズルの先端部で混合して噴射するようにしてもよい。アブレシブノズルを用いることにより、切削衝撃圧が向上し、先行切削(プレジェット)が必要となる粘性土地盤、砂礫地盤等や地盤中の捨石、コンクリート塊、木杭等の切削が可能となる。 Further, in the high-pressure injection stirring method of the present invention, the cutting composition comprising the abrasive-added polymer aqueous solution to which the abrasive is added may be directly injected. A fluidized abrasive prepared by adding and mixing the above-mentioned abrasive to a superabsorbent polymer that has been made to absorb water in advance is mixed at the tip of an abrasive nozzle having a double-pipe structure as shown in FIG. may By using an abrasive nozzle, the cutting impact pressure is improved, making it possible to cut cohesive ground, gravel ground, etc., which require pre-cutting (pledget), rubble in the ground, concrete blocks, wooden piles, etc.

(撹拌混合固化工程)
本実施形態の高圧噴射撹拌工法では、上記ポリマー水溶液又は、研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物による切削の後、あるいは切削と同時に、ロッド先端部に設けられた固化材吐出ノズルより固化材を噴射して固化体を造成する。具体的には、地上にて予め調整した固化材を圧送して所定の高圧力で噴射し、掘削、粉砕した改良対象土と固化材とを混合、混練するとともに、ロッドを回転させながら引上げ、固化体を造成する。
(Stirring, mixing and solidifying step)
In the high-pressure injection stirring method of the present embodiment, after or at the same time as cutting with the above-described aqueous polymer solution or cutting composition consisting of an abrasive-added polymer aqueous solution, the solidifying material is discharged from the solidifying material discharge nozzle provided at the tip of the rod. to create a solidified body. Specifically, the solidification material prepared in advance on the ground is pumped and injected at a predetermined high pressure, and the excavated and pulverized soil to be improved and the solidification material are mixed and kneaded, and the rod is rotated to pull it up. Create a solidified body.

固化体を造成するための固化材としては、通常の高圧噴射撹拌工法で使用されるセメント系固化材を用いることができ、例えば、ポルトランドセメント類、特殊セメント類、結晶質カルシウムアルミネート類、非結晶質カルシウムアルミネート類等のセメント系固化材を例示することができる。これらセメント系固化剤は、一種ないし二種以上を混合して用いることができる。 As a solidifying material for forming a solidified body, cement-based solidifying materials used in a normal high-pressure injection stirring method can be used. Cement-based solidifying materials such as crystalline calcium aluminates can be exemplified. These cement-based solidifying agents can be used singly or in combination of two or more.

ロッドの引上げ速度は、固化体における所定の強度を得るために必要な固化材量が室内混合試験により定められるので、予め固化材量を求めて、その量を吐出しつつ引き上げる。なお、混合土と固化材の混合性は混合エネルギーを考慮して噴射圧力等を定める。 Since the amount of solidifying material required to obtain a predetermined strength in the solidified body is determined by an indoor mixing test, the rod pulling-up speed is obtained by obtaining the amount of solidifying material in advance and pulling up the rod while discharging that amount. For the mixability of the mixed soil and the solidifying material, the injection pressure and other factors are determined in consideration of the mixing energy.

なお、基本的には固化材は掘削底から吐出しながら引き揚げることが好ましいが、地表面から掘削底に向けて吐出しながら混合することもできるし、地表面から掘削底に向けて吐出しながら混合し、さらに引き揚げつつ吐出し混合することもできる。 Basically, it is preferable that the solidifying material is discharged from the bottom of the excavation while being lifted up. It is also possible to discharge and mix while mixing and further pulling up.

本実施形態の高圧噴射撹拌工法に用いる切削用組成物において、吸水して膨潤した高吸水性ポリマーは水分に溶解することなく、さらに、固化剤のセメント系固化材との接触により、セメント系固化材に含まれるCa2+の二価金属イオンと結合すると凝集作用でポリマー内の水を排出する。 In the cutting composition used in the high-pressure injection stirring method of the present embodiment, the highly water-absorbing polymer that swells by absorbing water does not dissolve in water, and further, by contact with the cement-based solidification material of the solidification agent, cement-based solidification When combined with divalent metal ions of Ca 2+ contained in the material, the water in the polymer is discharged by aggregation.

即ち、本発明の切削用組成物を用いて切削し、セメント系固化材を用いて固化体を造成すると、切削時は水噴流の拡散を抑制し、セメント系固化材の混合時には高吸水性ポリマーは水を排出し粘性低下する。そのため、排泥のエアリフトを阻害することなく残存せず、造成体の品質や環境への影響を少なくすることができる。 That is, when the cutting composition of the present invention is used for cutting, and a cement-based solidification material is used to form a solidified body, diffusion of the water jet is suppressed during cutting, and when the cement-based solidification material is mixed, the superabsorbent polymer is added. expels water and becomes less viscous. Therefore, it does not remain without disturbing the air lift of the discharged mud, and the quality of the formed body and the influence on the environment can be reduced.

また、先行切削を行う場合には、地上に排出されるセメント系固化材が混入していない排泥に対して、塩化カルシウム等の分離剤を添加することにより、水と泥土に容易に分離することができる。 In addition, when performing pre-cutting, water and mud can be easily separated by adding a separating agent such as calcium chloride to the discharged sludge that is not mixed with the cement-based solidifying material that is discharged to the ground. be able to.

以下に、本発明に係る添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物の切削効果を確認するための実施例1及び、研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物の切削効果を確認するための実施例2を示す。 Example 1 for confirming the cutting effect of the cutting composition comprising the aqueous solution of the added polymer according to the present invention and Example for confirming the cutting effect of the cutting composition comprising the aqueous solution of the abrasive-added polymer are described below. 2.

<実施例1:添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物>
まず、表1に示す高吸水性ポリマーを水と混合して、濃度1500ppmに調整したポリマー水溶液(4種類)と水道水を準備した。
<Example 1: Cutting composition composed of additive polymer aqueous solution>
First, the superabsorbent polymers shown in Table 1 were mixed with water to prepare aqueous polymer solutions (four types) adjusted to a concentration of 1500 ppm and tap water.

Figure 0007307650000001
Figure 0007307650000001

次に、図3に示すように、気中においてロッドの先端に噴射ノズル(ノズル口径2.1mm)を設けたモニターを鉛直に設置し、噴射ノズルの噴射口から50cm、100cm、150cmの距離に垂直に立設させたコンクリート受圧板(圧縮強度20N/mm、寸法19cm×19cm×10cm)を準備した。 Next, as shown in FIG. 3, a monitor with an injection nozzle (nozzle diameter 2.1 mm) at the tip of the rod was installed vertically in the air, and at distances of 50 cm, 100 cm, and 150 cm from the injection nozzle. A vertically erected concrete pressure plate (compressive strength of 20 N/mm 2 , dimensions of 19 cm×19 cm×10 cm) was prepared.

そして、ポリマーA~Dを用いたポリマー水溶液からなる切削用組成物及び水道水を各々の距離に立設させたコンクリート受圧板に向けて噴射した。噴射条件は、噴射圧力35kPa、噴射流量50L/min、噴射時間2分として、コンクリート受圧板の最大切削深さと質量減少量を測定した。各々の噴射距離と最大切削深さの関係を図4(A)に、噴射距離と壊食による質量減少量の測定結果のグラフを図4(B)に示す。また、水道水、ポリマーA、ポリマーBを噴射したコンクリート受圧板の表面状態の写真を図5に示す。 Then, a cutting composition consisting of an aqueous polymer solution using polymers A to D and tap water were sprayed toward concrete pressure receiving plates erected at respective distances. The injection pressure was 35 kPa, the injection flow rate was 50 L/min, and the injection time was 2 minutes. FIG. 4A shows the relationship between the injection distance and the maximum cutting depth, and FIG. FIG. 5 shows a photograph of the surface condition of the concrete pressure-receiving plate to which tap water, polymer A, and polymer B were sprayed.

また、水の噴流とポリマーA、ポリマーBのポリマー水溶液の噴流の違いを確認するため、ウォータージェットの可視化技術である高速度カメラ(7000コマ/秒)を用いたバックライト撮影を行った。その撮影画像を図6に示す。 In addition, in order to confirm the difference between the jet of water and the jet of polymer aqueous solutions of polymer A and polymer B, backlight photography was performed using a high-speed camera (7000 frames/second), which is a water jet visualization technology. The photographed image is shown in FIG.

上記の結果より、水のみの噴射に対して、ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射は最大切削深さの増加、壊食による受圧板の質量減少量の増加が見られた。また、図4(A)のグラフから、最大切削深さは、吸水性能が高く比較的粒径の揃ったポリマーBを用いた切削用組成物の切削効果が最も高く、噴射距離150cm地点にてポリマーBを用いた切削用組成物が水噴射の2倍、ポリマーAを用いた切削用組成物においても水道水噴射の約1.5倍の増加が確認された。 From the above results, it was found that injection of a cutting composition consisting of an aqueous polymer solution increased the maximum cutting depth and increased the mass reduction of the pressure plate due to erosion, as compared with injection of only water. Further, from the graph of FIG. 4(A), the maximum cutting depth is the highest in the cutting effect of the cutting composition using polymer B, which has high water absorption performance and has a relatively uniform particle size, at the injection distance of 150 cm. It was confirmed that the cutting composition using polymer B showed an increase twice that of water injection, and the cutting composition using polymer A also increased about 1.5 times that of tap water injection.

また、図4(B)のグラフから、噴射距離50cm地点より150cm地点における減衰は、水噴射で30%の減衰、ポリマーBで15%の減衰、ポリマーAで10%の減衰であった。受圧板の質量減少量は、ポリマーAの効果が最も高い傾向がみられたが、拡散による面的な質量減少量が大きかった。 Further, from the graph in FIG. 4(B), the attenuation at the point of 150 cm from the point of 50 cm of injection distance was 30% attenuation with water injection, 15% attenuation with polymer B, and 10% attenuation with polymer A. Polymer A tended to be the most effective in terms of mass reduction of the pressure plate, but the surface mass reduction due to diffusion was large.

また、図6に示す高速度カメラのバックライト撮影による噴流可視化写真では、水噴射は圧力減衰により噴射距離が延びると切削位置が徐々に下がっていく傾向が見られるのに対し、ポリマーA、ポリマーBではその影響が少なく、特にポリマーBは図5からもわかるように切削形状も変化が少ないことが確認できた。 In addition, in the water jet visualized photograph taken with the backlight of a high-speed camera shown in FIG. In B, the effect was small, and in particular, as can be seen from FIG.

上記の結果から、ポリマー水溶液からなる切削用組成物は水道水と比較して、ノズル口から噴射先までの空気抵抗による拡散が少なく、噴射速度が持続されるポテンシャルコア領域が長いことが確認できた。即ち、ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射が従来の水噴射と比較して切削能力が大きく向上することが確認された。切削能力が高まれば、大口径の造成が可能となり、また造成時間を短縮できることから注入量の低減、排泥の減容化を図ることが可能となる。 From the above results, it can be confirmed that, compared to tap water, the cutting composition consisting of an aqueous polymer solution diffuses less due to air resistance from the nozzle outlet to the injection destination, and has a longer potential core area where the injection speed is maintained. rice field. That is, it was confirmed that the injection of the cutting composition consisting of the aqueous polymer solution greatly improved the cutting performance compared to the conventional water injection. If the cutting ability is improved, it will be possible to create large diameter pits and shorten the creation time, so it will be possible to reduce the amount of injection and the volume of sludge discharged.

<実施例2:研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物>
まず、研磨材として、珪砂6号(平均粒径D50=0.33mm)と、水を吸収させたポリマー水溶液と混合して流動研磨材を調整した。高吸水性ポリマーは、研磨材混合後の分離がほとんどなく懸濁性が最も良好であった高吸水性ポリマーA(平均粒径35μm)を用いた。
<Example 2: A cutting composition comprising an aqueous polymer solution containing an abrasive>
First, silica sand No. 6 (average particle size D 50 =0.33 mm) was mixed with a water-absorbed aqueous polymer solution as an abrasive to prepare a fluidized abrasive. As the superabsorbent polymer, the superabsorbent polymer A (average particle size: 35 μm) was used, which had the best suspendability with almost no separation after the abrasive was mixed.

次に、図3に示すように、気中においてロッドの先端に、図7に示す二重構造のアブレイシブノズル(ノズル口径2.1mm)を設けたモニターを鉛直に設置し、アブレイシブノズルの噴射口から50cm、100cm、150cmの距離に垂直に立設させたコンクリート受圧板(圧縮強度20N/mm、寸法19cm×19cm×10cm)に向けて噴射流体を噴射した。なお、アブレイシブノズルは、中心噴射側方供給方式を採用し、ノズル口への研磨材の目詰まり等を考慮してノズルの吐出口の直径、ノズル直線部の長さおよびノズル内面絞り角を設定した。 Next, as shown in FIG. 3, a monitor provided with a double structure abrasive nozzle (nozzle diameter 2.1 mm) shown in FIG. The jetted fluid was jetted toward concrete pressure receiving plates (compressive strength of 20 N/mm 2 , dimensions of 19 cm×19 cm×10 cm) erected vertically at distances of 50 cm, 100 cm and 150 cm from the injection port of the nozzle. In addition, the abrasive nozzle adopts a central injection side supply system, and the diameter of the nozzle discharge port, the length of the straight part of the nozzle, and the nozzle inner surface constriction angle are adjusted in consideration of clogging of the nozzle port with abrasive material. It was set.

流動研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射は、アブレイシブノズルの内側管にポリマー水溶液を圧送し、外側管に流動研磨材を圧送して、ノズル先端で混合して噴射した。また、流動研磨材はスネークポンプで圧送し、ポリマー水溶液はプランジャポンプにて圧送した。 The cutting composition consisting of the fluid abrasive-added polymer aqueous solution was sprayed by pumping the polymer aqueous solution into the inner tube of the abrasive nozzle, pumping the fluid abrasive into the outer tube, and mixing and spraying at the tip of the nozzle. The fluid abrasive was pumped by a snake pump, and the aqueous polymer solution was pumped by a plunger pump.

まず、流動研磨材における最適な研磨材の供給量を見出すために、予備実験として、表2に示す1~3の試料を調整して、ノズルの噴射口から50cmの距離のコンクリート受圧板に向けて噴射流体を50L/min、噴射時間2分で噴射し、最大切削深さを測定した。なお、各ポリマー水溶液の濃度は1500ppmとした。最大切削深さと噴射距離の関係を図8(A)のグラフに示す。 First, in order to find the optimum amount of abrasive to be supplied in the fluidized abrasive, as a preliminary experiment, samples 1 to 3 shown in Table 2 were adjusted and directed toward a concrete pressure plate at a distance of 50 cm from the injection port of the nozzle. The injection fluid was injected at 50 L/min for 2 minutes, and the maximum cutting depth was measured. The concentration of each polymer aqueous solution was set to 1500 ppm. The relationship between the maximum cutting depth and the injection distance is shown in the graph of FIG. 8(A).

Figure 0007307650000002
Figure 0007307650000002

図8(A)のグラフに示すように、ポリマーBと研磨材による砂噴射が最も切削深さが大きく、ポリマーAによる砂噴射が最も切削深さが小さい。研磨材の供給量は、ポリマーBとの噴射では4kg/minに屈曲点があるが、ポリマーA、Cでは研磨材の供給量の増加に伴い掘削深さが減少している。これらの結果から、実施例2における最適な研磨材供給量を4kg/minと導き出した。 As shown in the graph of FIG. 8(A), the sand injection with polymer B and the abrasive has the largest cutting depth, and the sand injection with polymer A has the smallest cutting depth. The injection amount of the abrasive material has a turning point at 4 kg/min for injection with the polymer B, but with the polymers A and C, the excavation depth decreases as the supply amount of the abrasive material increases. From these results, the optimum abrasive feed rate in Example 2 was derived to be 4 kg/min.

次に、上記予備実験の結果を踏まえて、流動研磨材における研磨材の供給量を4kg/minに固定し、表3に示す条件で噴射実験を行った。また、比較として水道水も同条件で噴射した。 Next, based on the results of the above preliminary experiment, a jetting experiment was conducted under the conditions shown in Table 3, with the supply amount of the abrasive in the fluidized abrasive fixed at 4 kg/min. For comparison, tap water was also sprayed under the same conditions.

Figure 0007307650000003
Figure 0007307650000003

上記試料4~7及び水道水を上記予備実験と同様の条件でコンクリート受圧板に向けて噴射し、コンクリート受圧板の最大切削深さと質量減少量を測定した。最大切削深さと噴射距離の関係のグラフを図8(B)に、質量減少量と噴射距離の関係のグラフを図8(C)に示す。また、水道水、実験1のポリマー水溶液Bからなる切削用組成物及び、表2における試料No.5について、高速度カメラを用いた噴射撮影と同様の方法で撮影を行った。その写真を図9に示す。 Samples 4 to 7 and tap water were sprayed toward the concrete pressure plate under the same conditions as in the preliminary experiment, and the maximum cutting depth and mass reduction of the concrete pressure plate were measured. A graph of the relationship between the maximum cutting depth and the injection distance is shown in FIG. 8(B), and a graph of the relationship between the mass reduction amount and the injection distance is shown in FIG. 8(C). Also, tap water, a cutting composition consisting of the aqueous polymer solution B of Experiment 1, and Sample No. 2 in Table 2 were used. 5 was photographed in the same manner as jet photographing using a high-speed camera. The photograph is shown in FIG.

図8(B)からわかるように、高吸水性ポリマー水溶液の種別による研磨材噴射の切削性は、高吸水性ポリマー水溶液のみの噴射実験1と同様な傾向を示し、ポリマーB、Dによる研磨材噴射がポリマーA、Cと比較して大きいことが確認された。 As can be seen from FIG. 8(B), the machinability of the abrasive injection according to the type of the superabsorbent polymer aqueous solution showed a tendency similar to that of injection experiment 1 using only the superabsorbent polymer aqueous solution. It was confirmed that the jetting was large compared to Polymers A and C.

また、実験1の図4(A)、図4(B)に最も切削性の高かった高吸水性ポリマーBについて、従来の水のみの噴射、高吸水性ポリマー水溶液B及び、表2における試料No.5の最大切削深さと噴射距離、壊食による質量減少量と噴射距離の関係を比較すると、試料No.5の研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物による切削深さは、ポリマー水溶液Bのみの噴射と比較して若干深くなっているがほぼ同等であった。一方、質量減少量は、試料No.5の噴射による切削穴の直径がポリマー水溶液噴射の1.1~1.6倍であることが確認された。 4(A) and 4(B) of Experiment 1, regarding the superabsorbent polymer B having the highest machinability, the injection of only conventional water, the superabsorbent polymer aqueous solution B, and the sample No. in Table 2 . Comparing the relationship between the maximum cutting depth and injection distance of sample No. 5 and the amount of mass reduction due to erosion and injection distance, sample No. The depth of cutting by the cutting composition consisting of the abrasive-added polymer aqueous solution of No. 5 was slightly deeper than that of the injection of the polymer aqueous solution B alone, but was almost the same. On the other hand, the amount of mass reduction is the sample No. 5 was confirmed to be 1.1 to 1.6 times larger than that of the aqueous polymer solution.

さらに、図9に示す高速度カメラにより撮影した写真から、研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射形状はポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射形状とほぼ同様な形状を示しており、研磨材が拡散せず、ポリマー水溶液内に含有して噴射されていることが確認された。噴流の連続距離は、ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射及び研磨材添加ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射が約50cmに対して水噴射が約30cmとなっている。また、噴霧の拡散は、ポリマー水溶液からなる切削用組成物の噴射及び砂噴射が水噴射と比較して明らかに小さくなっている。 Further, from the photograph taken by the high-speed camera shown in FIG. 9, the injection shape of the cutting composition comprising the abrasive-added polymer aqueous solution is almost the same as the injection shape of the cutting composition comprising the polymer aqueous solution. , it was confirmed that the abrasive did not diffuse and was contained in the aqueous polymer solution and injected. The continuous distance of the jet stream is about 50 cm for the jet of the cutting composition consisting of the aqueous polymer solution and the jet of the cutting composition consisting of the aqueous polymer solution containing the abrasive, and about 30 cm for the water jet. Also, the spread of the spray is clearly smaller for the cutting composition injection consisting of the aqueous polymer solution and for the sand injection compared to the water injection.

これらの結果から、本発明の切削用組成物によれば、研磨材展開ポリマー水溶液の噴射は拡散せず、ポリマー水溶液噴射と同等の噴射形状を示すこと、研磨材噴射においてもポリマー水溶液の種別の影響を受けること、研磨材噴射により質量減少量が大きくなることが確認された。 From these results, according to the cutting composition of the present invention, the injection of the abrasive-developed aqueous polymer solution did not diffuse, and the injection shape was equivalent to that of the aqueous polymer solution. It was confirmed that the amount of mass reduction was increased by the injection of the abrasive.

Claims (6)

ジェットノズルから噴射させる、地盤の切削に用いられる切削用組成物であって、
前記切削用組成物は、水と、水を吸収して膨潤させたポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液からなることを特徴とする切削用組成物。
A cutting composition used for cutting ground that is jetted from a jet nozzle,
A cutting composition comprising water and an aqueous polymer solution containing a sodium polyacrylate superabsorbent polymer swollen by absorbing water.
前記ポリマー水溶液が研磨材を含むことを特徴とする請求項1に記載の切削用組成物。 2. The cutting composition according to claim 1, wherein said aqueous polymer solution contains an abrasive. 前記研磨材を含むポリマー水溶液が、研磨材とポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーからなる流動研磨材と、水及び水を吸収して膨潤したポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液を混合させたものであることを特徴とする請求項2に記載の切削用組成物。 The aqueous polymer solution containing the abrasive is a mixture of a fluid abrasive comprising an abrasive and a sodium polyacrylate superabsorbent polymer, and an aqueous polymer solution containing water and a sodium polyacrylate superabsorbent polymer swollen by absorbing water. 3. The cutting composition according to claim 2, characterized in that it is a shaving composition. 前記研磨材が珪砂であることを特徴とする請求項2又は3に記載の切削用組成物。 4. A cutting composition according to claim 2, wherein said abrasive is silica sand. 切削水噴射ノズルと固化材噴射ノズルを備えたロッドを地中に挿入し、回転かつ引き上げながら、前記切削水噴射ノズルから切削水を地盤改良域に向けて高圧噴射することにより地盤を切削する地盤切削工程と、
地中に挿入した噴射ロッドを回転かつ引き上げながら、前記固化材噴射ノズルから固化材を前記地盤改良域に向けて高圧噴射することにより、前記固化材と掘削地盤を撹拌混合して固化する撹拌混合固化工程とを有する高圧噴射撹拌工法において、
前記切削水として、請求項1から4のいずれかに記載の切削用組成物を用いることを特徴とする高圧噴射撹拌工法。
The ground is cut by inserting a rod equipped with a cutting water injection nozzle and a solidifying material injection nozzle into the ground, rotating and pulling it up, and injecting cutting water at high pressure from the cutting water injection nozzle toward the ground improvement area. a cutting process;
While rotating and pulling up the injection rod inserted into the ground, the solidification material and the excavated ground are stirred and mixed to solidify by injecting the solidification material from the solidification material injection nozzle at high pressure toward the ground improvement area. In the high-pressure injection stirring method having a solidification process,
A high-pressure injection stirring method, wherein the cutting composition according to any one of claims 1 to 4 is used as the cutting water.
前記地盤切削工程において、研磨材とポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーからなる流動研磨材と、水及び水を吸収して膨潤したポリアクリル酸ナトリウム高吸水性ポリマーを含むポリマー水溶液の各々を前記切削水噴射ノズル先端まで流体圧送し、前記切削水噴射ノズル内で混合させて、前記切削水として高圧噴射することを特徴とする請求項5に記載の高圧噴射撹拌工法。 In the ground cutting step, each of a fluidized abrasive composed of an abrasive and a sodium polyacrylate superabsorbent polymer, and an aqueous polymer solution containing water and a sodium polyacrylate superabsorbent polymer swollen by absorbing water is used for cutting. 6. The high-pressure jet stirring method according to claim 5, wherein the fluid is pressure-fed to the tip of the water jet nozzle, mixed in the cutting water jet nozzle, and jetted as the cutting water at high pressure.
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