JPH0753815B2 - Bentonite modifier - Google Patents
Bentonite modifierInfo
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- JPH0753815B2 JPH0753815B2 JP15993589A JP15993589A JPH0753815B2 JP H0753815 B2 JPH0753815 B2 JP H0753815B2 JP 15993589 A JP15993589 A JP 15993589A JP 15993589 A JP15993589 A JP 15993589A JP H0753815 B2 JPH0753815 B2 JP H0753815B2
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Description
本発明は、地層を掘削する際に用いられる安定液用ベン
トナイトの改質剤およびその改質ベントナイトを使用す
る掘削工法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a modifier for stabilizing liquid bentonite used when excavating a formation and an excavation method using the modified bentonite.
カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(以下CMCと
いう)等の水溶性高分子化合物を含有したベントナイト
懸濁液、所謂ベントナイト安定液を掘削部に満たして壁
の崩壊を防止しながら地盤を掘削した後、コンクリート
を打設して地下連続壁や、基礎坑等を構築する安定液掘
削工法は、現在、他方面で用いられている。 ベントナイトは無機電解質に対して敏感であることか
ら、海水を含む地盤の掘削に伴なう塩化ナトリウムの混
入や、コンクリート打設時のセメントの混入等によっ
て、ベントナイト安定液は凝集したりゲル化し易い。 この様に劣化したベントナイト安定液は掘削孔壁におけ
る安定液としては、掘削孔壁における安定膜(マッドケ
ース)形成性に劣り、壁崩壊防止能は低下して、そのま
までは使用不能となるので、廃棄するか、再生処理を施
す必要がある。そこで予めベントナイトに分散剤を配合
した改質ベントナイトを使用すればセメントや塩分混合
による劣化を抑制できる。 ベントナイト改質用の分散剤には、無機系のポリ燐酸
塩,炭酸ソーダが、又有機系にはニトロフミン酸塩、リ
グニンスルホン酸塩、低重合度ポリアクリル酸塩等が知
られ、特に低重合度ポリアクリル酸塩は改質剤としての
効果が高い。ところがこのベントナイト改質剤は粉体混
合するので粉末品でなければならない。低重合度ポリア
クリル酸塩の粉末化は加熱、減圧等で乾燥した後、粉砕
したり、噴霧乾燥する方法により、製造することができ
るが、吸湿性が著しく高いので、製造時や取り扱い中に
吸湿して、べとついたり、また貯蔵中にケーキングを起
し易く、保管管理が難しく、又低重合度ポリアクリル酸
塩を添加した改質ベントナイトが貯蔵中にケーキングを
起すので使用することはできない。 この対策として、メタクリル酸、アクリルアミド、アク
リル酸エステル等の共重合物[塩型]が考えられるが、
吸湿性を大きく改良することはできず、逆にベントナイ
トの改質効果が低下する等の欠点を有する。 粉末状の分散剤として無機系のポリリン酸塩、炭酸ソー
ダも使用可能であるが、分散解膠性がポリアクリル酸塩
に比べ劣ると共に効果の持続性に劣る。 有機系のニトロフミン酸塩、リグニンスルホン酸塩も粉
状で供給できるが、分散解膠性がポリアクリル酸塩に劣
ること又、起泡性があるので改質剤としてあまり好まし
くない。Bentonite suspension containing water-soluble polymer compound such as sodium carboxymethyl cellulose (hereinafter referred to as CMC), so-called bentonite stabilizing solution, is filled in the excavated part to excavate the ground while preventing the wall from collapsing, and then concrete is poured. The stable liquid excavation method that is used to construct underground continuous walls and foundation shafts is currently used on the other side. Since bentonite is sensitive to inorganic electrolytes, bentonite stabilizer tends to agglomerate or gel due to the mixture of sodium chloride accompanying the excavation of ground containing seawater and the mixture of cement during concrete pouring. . The bentonite stabilizing solution deteriorated in this way is inferior in forming a stable film (mud case) on the drilling hole wall as a stabilizing solution on the drilling hole wall, and the wall collapse preventing ability decreases, so that it cannot be used as it is. It must be discarded or recycled. Therefore, if a modified bentonite prepared by blending bentonite with a dispersant is used in advance, it is possible to suppress deterioration due to cement or salt mixing. Inorganic polyphosphates and sodium carbonate are known as dispersants for modifying bentonite, and nitrohumates, lignin sulfonates, low polymerization degree polyacrylates, etc. are known as organic dispersants. The degree of polyacrylate is highly effective as a modifier. However, since this bentonite modifier is powder-mixed, it must be a powder product. The low-polymerization degree polyacrylic acid salt can be produced by a method in which it is dried by heating, reduced pressure, etc., and then crushed or spray-dried. It is difficult to use because it absorbs moisture, becomes sticky, and caking easily occurs during storage, storage management is difficult, and modified bentonite with a low polymerization degree polyacrylic acid salt causes caking during storage. Can not. As a countermeasure against this, a copolymer [salt type] of methacrylic acid, acrylamide, acrylic ester, etc. can be considered.
The hygroscopicity cannot be greatly improved, and on the contrary, the bentonite reforming effect is deteriorated. Inorganic polyphosphates and sodium carbonate can be used as the powdery dispersant, but the peptizability of the dispersion is inferior to that of the polyacrylate, and the sustainability of the effect is also inferior. Organic nitrohumates and lignin sulphonates can also be supplied in powder form, but they are less preferred as modifiers because they are inferior in dispersion peptizability to polyacrylates and have foaming properties.
本発明は分散解膠性、耐セメント性、耐塩性に優れた吸
湿性の著しく低い粉末状のベントナイト改質剤を提供す
ることを目的としてなされたものである。The present invention has been made for the purpose of providing a powdery bentonite modifier having excellent peptization resistance, cement resistance, salt resistance and extremely low hygroscopicity.
本発明者は、これら問題点を解消すべく鋭意研究の結
果、本発明に到達したものである。すなわち、重合度20
〜500の粉末状(メタ)アクリル酸重合体または(メ
タ)アクリル酸と他のアクリル系モノマーとの共重合体
〔(メタ)アクリル酸の含有率50モル%以上が必要であ
り、又(メタ)アクリル酸とはアクリル酸又はメタクリ
ル酸を示す〕のいずれか1種以上の酸型のものと炭酸ナ
トリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリポリ
リン酸ナトリウム及びヘキサメタリン酸ナトリウムから
なる群から選ばれた1種以上の粉末状アルカリ性物質と
を必須成分として含有する分散解膠性、耐セメント性、
耐塩性に優れた吸湿性の著しく低い粉末状のベントナイ
ト改質剤である。 (手段を構成する要件) 本発明に使用する他のアクリル系モノマーとしては、水
溶性のモノマー、および水不溶性のモノマーがあるが、
共重合物が水溶性であれば、使用することができる。 代表的なモノマーとして、アクリルアミド、メタクリル
アミド、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、メ
チル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレー
ト、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のエステ
ル類を挙げることができる。 アクリル系モノマーとの共重合物においては、(メタ)
アクリル酸の含有率は50モル%以上が、より好ましい。
(メタ)アクリル酸の含有率が50モル%未満では、分散
解膠性が低下する。 また、重合度は20〜500の範囲が好ましく、この範囲外
では、本発明の充分満足し得る分散解膠性を達成するこ
とができない。 尚、本発明における重合体の一部が、ナトリウム、カリ
ウム、アンモニウム、アミン塩の形態でも使用できる
が、塩型の含有率が増加すると吸湿性が高くなるので、
塩型含有率は50モル%未満であることが好ましい。 本発明における重合体の製法は、一般に行なわれている
アクリル系モノマーの重合法を用いて重合した後、加熱
乾燥、減圧乾燥等により、脱水した後、粉砕したり、噴
霧乾燥することにより製造することができる。 本発明の粉末状アルカリ性物質には、粉末状の炭酸ナト
リウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリポリリ
ン酸ナトリウム及びヘキサメタリン酸ナトリウムからな
る群から選ばれた1種以上が使用される。 重合体と粉末状アルカリ性物質の混合比は90:10〜10:90
の比率で使用するのが好ましい。 尚アルカリ性物質はフレークや粒状(粗粒)の形態でも
使用可能であるが、微粉末の方が重合体と同一混合でき
るので好ましい。 アルカリ性物質と併用する目的は改質ベントナイトで調
整した安定液のpH変動を少くすることにある。 本発明ベントナイト改質剤はベントナイトに0.5〜20重
量%添加する。 0.5%未満では改質効果が不充分であり、20%を越える
と分散解膠性が強過ぎて、水に懸濁させた場合、分散安
定性が不良となり上澄発生や沈降ベントナイトが多くな
る。 本発明ベントナイト改質剤は他の分散剤、例えばトリポ
リリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、炭酸ソーダ、重炭酸
ソーダ、リグニンスルホン酸塩、もしくはニトロフミン
酸塩等と混合して併用することもできる。The present inventor has arrived at the present invention as a result of earnest research to solve these problems. That is, the degree of polymerization is 20
~ 500 powdery (meth) acrylic acid polymers or copolymers of (meth) acrylic acid with other acrylic monomers [(meth) acrylic acid content of 50 mol% or more is required, and ) Acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid], and one selected from the group consisting of one or more acid types and sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, sodium tripolyphosphate and sodium hexametaphosphate. Peptization resistance, cement resistance, containing at least one kind of powdery alkaline substance as an essential component,
It is a powdery bentonite modifier with excellent salt resistance and extremely low hygroscopicity. (Requirements Constituting Means) Other acrylic monomers used in the present invention include water-soluble monomers and water-insoluble monomers.
If the copolymer is water-soluble, it can be used. Examples of typical monomers include esters such as acrylamide, methacrylamide, acrylamidomethylpropanesulfonic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and hydroxyethyl (meth) acrylate. In the case of copolymers with acrylic monomers, (meth)
The content of acrylic acid is more preferably 50 mol% or more.
If the content of (meth) acrylic acid is less than 50 mol%, the peptizability for dispersion is lowered. Further, the degree of polymerization is preferably in the range of 20 to 500, and outside this range, the sufficiently satisfactory dispersion peptizing property of the present invention cannot be achieved. Incidentally, a part of the polymer in the present invention, sodium, potassium, ammonium, can also be used in the form of an amine salt, but since the hygroscopicity increases as the content of the salt type increases,
The salt type content is preferably less than 50 mol%. The method for producing the polymer in the present invention is produced by polymerizing using a commonly used method for polymerizing acrylic monomers, dehydrating by heating drying, reduced pressure drying, etc., and then pulverizing or spray drying. be able to. As the powdery alkaline substance of the present invention, at least one selected from the group consisting of powdery sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, sodium tripolyphosphate and sodium hexametaphosphate is used. The mixing ratio of the polymer and the powdery alkaline substance is 90:10 to 10:90.
It is preferable to use the ratio of. The alkaline substance can be used in the form of flakes or particles (coarse particles), but fine powder is preferable because it can be mixed with the polymer. The purpose of combined use with alkaline substances is to reduce the pH fluctuation of the stabilizing solution prepared with modified bentonite. The bentonite modifier of the present invention is added to bentonite in an amount of 0.5 to 20% by weight. If it is less than 0.5%, the modification effect is insufficient, and if it exceeds 20%, the peptizing property of the dispersion is too strong, and when suspended in water, the dispersion stability becomes poor and the supernatant generation and sedimented bentonite increase. . The bentonite modifier of the present invention may be used in combination with another dispersant such as tripolyphosphate, hexametaphosphate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, lignin sulfonate, or nitrohumate.
本発明ベントナイト改質剤は、吸湿性が小さいため、ベ
ントナイトと混合したときの貯蔵安定性が良好であり、
又耐塩性や耐セメント性の改良効果が高く、耐セメント
性や耐塩性に優れたベントナイトに改質できる。The bentonite modifier of the present invention has low hygroscopicity, and thus has good storage stability when mixed with bentonite,
Further, it has a high effect of improving salt resistance and cement resistance, and can be modified into bentonite excellent in cement resistance and salt resistance.
次に本発明を実施例により具体的に説明する。%、部は
重量基準を示す。 製造例(改質剤の製造) アクリル酸360gとイオン交換水360gからなる混合液に重
合触媒として2,2−アゾビス(2−アミノジプロパン)
ジハイドロクロライド0.2gを加え水溶液重合を行ない50
%水溶液を得た。 この水溶液を真空乾燥した後、粉砕してポリアクリル酸
重合物粉末品を得た。このものの平均重合度は184であ
った。 上記に準じて、各種の組成の重合物を製造し、粉末アル
カリ性物質と混合して以下の実施例に供試した。 実施例1 各種組成の重合物と粉末アルカリ性物質を1:1に混合し
た改質剤10部をベントナイト90部と混合して改質ベント
ナイトを得た。 直径10cmのガラス製シャーレに改質ベントナイト10gを
シャーレ全面に均一に広げ、温度20℃、関係湿度65%の
雰囲気中に放置し、吸湿速度、および粉体流動性を測定
し第1表を得た。 吸湿速度は経時による重量増加を測定し水分量を算出し
て判断した。粉体流動性はシャーレを傾けて、流動する
か否かを目視で判定した。 第1表から明らかな通り、本発明品は吸湿性が少く48時
間放置後でも充分な流動性を維持していた。比較品は著
しく吸湿すると共に24時間後にはケーキングして粉体流
動性を失った。 又、アクリル酸塩とアルカリ性物質を混合しても、吸湿
性も抑制できず、48時間後にはケーキングした。 尚、改質剤はすべて100メッシュ篩全通過品を調製して
供試した。 実施例2 水100部に改質剤を添加したクニゲルV1[ベントナイ
ト:クニミネ工業社製]8部を添加してプロペラ型撹拌
機にて20分間撹拌して安定液を調製した。 この安定液100部に普通ポルトランドセメント5部を添
加し、ジュースミキサーにて3分間撹拌して安定液の性
質を測定し第2表を得た。 第2表から明らかな様に、本発明例はセメントが混入し
ても安定液の性質が変化せず、良好な状態を維持する。 比較例の粉末改質剤添加による改質ベントナイトの安定
液はセメント混入によってゲル化して流動性を失い、安
定液として使用できない状態になった。 実施例3 水100部に改質剤を添加したクニゲルV1(ベントナイ
ト)8部を添加してプロペラ型撹拌機にて20分間撹拌し
て安定液を調製した。 この安定液100部に食塩2部を添加し、ジュースミキサ
ーにて3分間撹拌して溶解させた後、安定液の性質を測
定し第3表を得た。 第3表から明らかなように本発明例は塩が混入しても安
定液の性質が劣化せず、良好な状態を維持できる。 比較例の粉末改質剤を添加して改質したベントナイトに
よる安定液は塩の混入にて、増粘やゲル化したり又濾水
量が増加して安定液として使用できない状態に劣化し
た。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. % And parts are based on weight. Production Example (Production of modifier) 2,2-azobis (2-aminodipropane) as a polymerization catalyst in a mixed solution of 360 g of acrylic acid and 360 g of ion-exchanged water
Dihydrochloride 0.2g was added and polymerized in aqueous solution.
% Aqueous solution was obtained. The aqueous solution was vacuum dried and then pulverized to obtain a polyacrylic acid polymer powder product. The average degree of polymerization of this product was 184. Polymers of various compositions were prepared according to the above, mixed with powdered alkaline substances, and used in the following examples. Example 1 A modified bentonite was obtained by mixing 10 parts of a modifier obtained by mixing a polymer having various compositions and a powdered alkaline substance in a ratio of 1: 1 with 90 parts of bentonite. 10 g of modified bentonite was evenly spread over the entire surface of a petri dish with a diameter of 10 cm and left in an atmosphere with a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 65%, and the moisture absorption rate and powder fluidity were measured to obtain Table 1. It was The moisture absorption rate was judged by measuring the weight increase over time and calculating the water content. The fluidity of the powder was visually determined by tilting the petri dish to see if it fluidized. As is clear from Table 1, the product of the present invention had a low hygroscopicity and maintained sufficient fluidity even after standing for 48 hours. The comparative product absorbed moisture remarkably and caking after 24 hours lost the powder fluidity. Further, even if the acrylate and the alkaline substance were mixed, the hygroscopicity could not be suppressed, and the cake was caked after 48 hours. All modifiers were prepared as 100 mesh sieves and tested. Example 2 A stabilizer was prepared by adding 8 parts of Kunigel V 1 [bentonite: manufactured by Kunimine Industry Co., Ltd.], which was obtained by adding a modifier to 100 parts of water, and stirring with a propeller-type stirrer for 20 minutes. To 100 parts of this stabilizing solution, 5 parts of ordinary Portland cement was added, and the mixture was stirred for 3 minutes with a juice mixer, and the properties of the stabilizing solution were measured. As is clear from Table 2, in the examples of the present invention, the properties of the stabilizing solution do not change even when cement is mixed, and the good state is maintained. The stabilizing solution of the modified bentonite obtained by adding the powder modifying agent of the comparative example was gelated and lost its fluidity due to the incorporation of cement, so that it could not be used as a stabilizing solution. Example 3 A stabilizing solution was prepared by adding 8 parts of Kunigel V 1 (bentonite) prepared by adding a modifier to 100 parts of water and stirring the mixture for 20 minutes with a propeller-type stirrer. To 100 parts of this stabilizing solution was added 2 parts of salt, and the mixture was stirred for 3 minutes with a juice mixer to dissolve it, and the properties of the stabilizing solution were measured. As is clear from Table 3, in the examples of the present invention, the properties of the stabilizing solution are not deteriorated even when salt is mixed, and the good state can be maintained. The stabilizing solution of bentonite modified by adding the powder modifier of Comparative Example was deteriorated to a state where it could not be used as a stabilizing solution due to thickening or gelation of the salt or increase of drainage amount due to the inclusion of salt.
本発明の改質剤により次のような効果が得られる。 (1) 貯蔵安定性の高い改質ベントナイトが得られ
る。 (2) 混合操作が容易である。 (3) 耐セメントや耐塩性の高いベントナイトに改質
でき、商品価値が上がる。 (4) この改質ベントナイトで安定液を調製すると、
掘削使用時の劣化が少く、安定液管理が容易で安全掘削
できる。The following effects can be obtained by the modifier of the present invention. (1) A modified bentonite having high storage stability can be obtained. (2) The mixing operation is easy. (3) The product value can be improved by modifying it into bentonite with high cement resistance and salt resistance. (4) When a stabilizing solution is prepared with this modified bentonite,
There is little deterioration during drilling, stable liquid management is easy, and safe drilling is possible.
Claims (3)
体、メタクリル酸重合体、アクリル酸の含有率が50モル
%以上であるアクリル酸と他のアクリル系モノマーとの
共重合体又はメタクリル酸の含有率が50モル%以上であ
るメタクリル酸と他のアクリル系モノマーとの共重合体
のいずれか1種以上の酸型のものと炭酸ナトリウム、重
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリポリリン酸ナトリ
ウム及びヘキサメタリン酸ナトリウムからなる群から選
ばれた1種以上の粉末状アルカリ性物質とを必須成分と
して含有することを特徴とするベントナイト改質剤。1. A powdery acrylic acid polymer having a degree of polymerization of 20 to 500, a methacrylic acid polymer, a copolymer of acrylic acid having an acrylic acid content of 50 mol% or more and another acrylic monomer, or methacrylic acid. One or more acid type copolymers of methacrylic acid having an acid content of 50 mol% or more and other acrylic monomers, and sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, sodium tripolyphosphate, and A bentonite modifier containing, as an essential component, one or more kinds of powdery alkaline substances selected from the group consisting of sodium hexametaphosphate.
することを特徴とする改質ベントナイト。2. A modified bentonite containing the bentonite modifier according to claim 1.
ることを特徴とする安定液掘削工法。3. A stable liquid excavating method using the modified bentonite according to claim 2.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP15993589A JPH0753815B2 (en) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Bentonite modifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15993589A JPH0753815B2 (en) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Bentonite modifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0324146A JPH0324146A (en) | 1991-02-01 |
| JPH0753815B2 true JPH0753815B2 (en) | 1995-06-07 |
Family
ID=15704371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15993589A Expired - Lifetime JPH0753815B2 (en) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Bentonite modifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0753815B2 (en) |
Families Citing this family (4)
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-
1989
- 1989-06-22 JP JP15993589A patent/JPH0753815B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH0324146A (en) | 1991-02-01 |
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