特許 6306249 充填材の製造方法、及び充填材の充填方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6306249

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】充填材の製造方法、及び充填材の充填方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20180326BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/12 102

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-110900(P2017-110900)

(22)【出願日】2017年6月5日

【審査請求日】2017年9月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】508319381

【氏名又は名称】株式会社マルシン

(73)【特許権者】

【識別番号】517197738

【氏名又は名称】有限会社日本マテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】桑原 秀一

(72)【発明者】

【氏名】内田 幸生

(72)【発明者】

【氏名】近藤 武司

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３３９３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６３９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４０１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７２３１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｃ０９Ｋ １７／０２

Ｃ０９Ｋ １７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水と、ベントナイトとを混合し、前記水と前記ベントナイトとが混合した第１混合物を生成する工程と、
前記第１混合物とセメントとを混合し、前記第１混合物と前記セメントとが混合した第２混合物を生成する工程と、
前記第２混合物と炭酸ナトリウムとを混合する工程と
を備え、
充填材の重量に対し、５０重量％以上９０重量％以下の前記水と、１重量％以上１０重量％以下の前記ベントナイトと、１０重量％以上４０重量％以下の前記セメントと、０．５重量％以上３重量％以下の前記炭酸ナトリウムとを混合する、充填材の製造方法。

【請求項2】

水と、ベントナイトとを混合し、前記水と前記ベントナイトとが混合した第１混合物を生成する工程と、
前記第１混合物とセメントとを混合し、前記第１混合物と前記セメントとが混合した第２混合物を生成する工程と、
前記第２混合物と炭酸ナトリウムとを混合し、前記第２混合物と前記炭酸ナトリウムとが混合した充填材を生成する工程と、
前記充填材を地盤に供給する供給工程と
を備え、
前記充填材の重量に対し、５０重量％以上９０重量％以下の前記水と、１重量％以上１０重量％以下の前記ベントナイトと、１０重量％以上４０重量％以下の前記セメントと、０．５重量％以上３重量％以下の前記炭酸ナトリウムとを混合する、充填材の充填方法。

【請求項3】

前記第２混合物と前記炭酸ナトリウムとを混合し、前記第２混合物と前記炭酸ナトリウムとが混合した前記充填材を生成する工程と、前記充填材を地盤に供給する供給工程とが所定時間内に行われる、請求項２に記載の充填材の充填方法。

【請求項4】

前記供給工程は、前記充填材を前記地盤に形成された穴に充填する工程を含む、請求項２又は請求項３に記載の充填材の充填方法。

【請求項5】

前記供給工程は、前記充填材を前記地盤に形成された空隙に充填する工程を含む、請求項２又は請求項３に記載の充填材の充填方法。

【請求項6】

前記供給工程は、前記地盤に埋まっている物体を引き抜きながら、前記物体の埋まっていた場所へ前記充填材を供給する工程を含む、請求項２又は請求項３に記載の充填材の充填方法。

【請求項7】

前記ベントナイトの膨潤力が１５以上２５以下である、請求項１に記載の充填材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充填材の製造方法、及び充填材の充填方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の地盤改良工法は、地盤に形成された穴の中にセメントとベントナイトと水とで構成される充填材を注入する。そして、穴の周囲の土砂と充填材とを攪拌し、穴の周囲の地盤と充填材との圧縮強度を同等に調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−１４７７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、穴に充填材を充填した後、充填材から水が浮き上がり、ブリージングが発生していた。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ブリージングを低減させることができる充填材の製造方法、充填材の充填方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に開示する充填材の製造方法は、水と、ベントナイトとを混合し、前記水と前記ベントナイトとが混合した第１混合物を生成する工程と、前記第１混合物とセメントとを混合し、前記第１混合物と前記セメントとが混合した第２混合物を生成する工程と、前記第２混合物と炭酸ナトリウムとを混合する工程とを備える。

【0007】

本願に開示する充填材の製造方法は、充填材の重量に対し、５０重量％以上９０重量％以下の水と、１重量％以上１０重量％以下のベントナイトと、１０重量％以上４０重量％以下のセメントと、０．５重量％以上３重量％以下の炭酸ナトリウムとを混合することが好ましい。

【0008】

本願に開示する充填材の充填方法は、水と、ベントナイトとを混合し、前記水と前記ベントナイトとが混合した第１混合物を生成する工程と、前記第１混合物とセメントとを混合し、前記第１混合物と前記セメントとが混合した第２混合物を生成する工程と、前記第２混合物と炭酸ナトリウムとを混合し、前記第２混合物と前記炭酸ナトリウムとが混合した充填材を生成する工程と、前記充填材を地盤に供給する供給工程とを備える。

【0009】

前記供給工程は、前記充填材Ａを前記地盤に形成された穴に充填する工程を含むことが好ましい。

【0010】

前記供給工程は、前記充填材Ａを前記地盤に形成された空隙に充填する工程を含むことが好ましい。

【0011】

前記供給工程は、前記地盤に埋まっている物体を引き抜きながら、前記物体の埋まっていた場所へ前記充填材Ａを供給する工程を含むことが好ましい。

【0012】

前記ベントナイトの膨潤力が１５以上２５以下であることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の充填材の製造方法によれば、ブリージングを低減させることが可能な充填材を製造することができる。本発明の充填材の充填方法によれば、ブリージングを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態の充填材の製造方法を示すフローチャート。

【図2】（ａ）〜（ｆ）充填材の製造方法を示す模式図。

【図3】ブリージングを低減させる原理と、充填材のゲル化性能を向上させる原理とを示す図。

【図4】充填材Ａの実験結果を示す図。

【図5】充填材Ｂの実験結果を示す図。

【図6】充填材Ｃの実験結果を示す図。

【図7】充填材Ｄの実験結果を示す図。

【図8】充填材Ｅの実験結果を示す図。

【図9】引抜装置の概略構成図。

【図10】支持部の概略構成図。

【図11】ケーシングを示す図。

【図12】（ａ）チャック爪の背面図、（ｂ）チャック爪の側面図。

【図13】退避位置に位置するチャック爪を示す図。

【図14】退避位置から突出位置へ移動しているチャック爪を示す図。

【図15】突出位置に位置するチャック爪を示す図。

【図16】引抜装置が杭を引き抜いている状態を示す図。

【図17】引抜装置による杭の引き抜き作業が完了した状態を示す図。

【図18】充填材Ｆの実験結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0016】

［充填材の製造方法］
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態である充填材Ａの製造方法について説明する。図１は、本実施形態の充填材Ａの製造方法を示すフローチャートである。図２（ａ）〜図２（ｆ）は、本実施形態の充填材Ａの製造方法を示す。

【0017】

図１及び図２（ａ）に示すように、充填材Ａの製造方法は、収容部１１０と、攪拌部１２０とを使用して充填材Ａを製造する。攪拌部１２０は、収容部１１０に収容された複数の物質を攪拌する。攪拌部１２０は、例えば、羽を有し、羽を回転させて複数の物質を攪拌する。なお、攪拌部１２０は、エアーで複数の物質を攪拌してもよい。

【0018】

ステップＳ１０において、収容部１１０内に水とベントナイトとが供給される。ベントナイトは粉体の状態で水に添加される。なお、ベントナイトを水溶液にしてから水に添加してもよい。ベントナイトは、層間陽イオンにＣａ²⁺を含む。なお、ベントナイトは、層間陽イオンにＣａ²⁺を含んでいれば、Ｎａ型ベントナイト、Ｃａ型ベントナイト、及び活性化ベントナイトのうちのいずれでもよい。

【0019】

図１及び図２（ｂ）に示すように、ステップＳ２０において、攪拌部１２０が、収容部１１０内の水と、ベントナイトとを攪拌する。その結果、水と、層間陽イオンにＣａ²⁺を含むベントナイトとが混合し、第１混合物が生成する。第１混合物は、水とベントナイトとが混合した液体である。ベントナイトの膨潤力が、例えば、１０以上２５以下である。なお、ベントナイトの膨潤力が大きいほうが、ベントナイトの量を少なくしてもブリージング率を低くすることができる。従って、ベントナイトの膨潤力は、１５以上２５以下であることが好ましい。膨潤力とは、日本ベントナイト工業会、ベントナイト（粉状）の膨潤試験方法（ＪＢＡＳ−１０４）によって求められる膨潤力（ｍｌ／２ｇ）である。

【0020】

図１及び図２（ｃ）に示すように、ステップＳ３０において、収容部１１０内にセメントが供給される。その結果、セメントが第１混合物に添加される。セメントは粉体の状態で第１混合物に添加される。なお、セメントを水溶液にしてから第１混合物に添加してもよい。セメントは、例えば、普通ポルトランドセメント、又は混合セメントである。

【0021】

図１及び図２（ｄ）に示すように、ステップＳ４０において、攪拌部１２０が、収容部１１０内のセメントと第１混合物とを攪拌する。その結果、第１混合物とセメントとが混合し、第２混合物が生成する。第２混合物は、第１混合物とセメントとが混合した液体である。

【0022】

図１及び図２（ｅ）に示すように、ステップＳ５０において、収容部１１０内に炭酸ナトリウムが供給される。その結果、炭酸ナトリウムが第２混合物に添加される。炭酸ナトリウムは粉体の状態で水に添加される。なお、炭酸ナトリウムを水溶液にしてから第２混合物に添加してもよい。

【0023】

図１及び図２（ｆ）に示すように、ステップＳ６０において、攪拌部１２０が、収容部１１０内の炭酸ナトリウムと第２混合物とを攪拌する。その結果、第２混合物と炭酸ナトリウムとが混合し、充填材Ａが生成する。

【0024】

本実施形態では、充填材Ａの重量に対し、５０重量％以上９０重量％以下の水と、１重量％以上１０重量％以下のベントナイトと、１０重量％以上４０重量％以下のセメントと、０．５重量％以上３重量％以下の炭酸ナトリウムとが混合される。

【0025】

充填材Ａは、ステップＳ１０からステップＳ６０の工程を経て収容部１１０で製造される。充填材Ａは、収容部１１０内で製造された後、地盤に供給される。充填材Ａは、地盤の埋め戻しに用いられる。
充填材Ａは、製造された直後は流体（液体）である。充填材Ａは、製造された後、一定時間が経過すると固化する。
充填材Ａの強度は、時間の経過と共に上昇し、そして、略一定の値に安定する。略一定の値を、硬化強度と記載する。硬化強度は、例えば、Ｎ値、又は、一軸圧縮強度で評価される強度を示す。
充填材Ａの硬化強度は、充填材Ａの重量に対するセメントの重量％に基づいて決定される。充填材Ａの重量に対するセメントの重量％が大きくなる程、充填材Ａの硬化強度が大きくなる。従って、充填材Ａの硬化強度が地盤の埋め戻しに適した強度になるように、セメントの重量％が決定される。
充填材Ａは、例えば、０．３（Ｎ／ｍｍ²）、又は、０．５（Ｎ／ｍｍ²）の硬化強度を有する。

【0026】

なお、ステップＳ４０において、第２混合物が生成された時点から、第２混合物の流動性が低下し始める。セメントが水に溶けた時点から、セメントが固まり始めるからである。従って、セメントが硬化していくにつれて、充填材Ａの流動性も低下していく。その結果、ステップＳ５０、及びステップＳ６０に示す工程は、所定時間内に行われる。つまり、第２混合物を生成した後、所定時間内に、第２混合物に炭酸ナトリウムを混合する。所定時間は、充填材Ａを、流動性の低下により途中で詰まらせることなく、供給先まで到達させる観点から決定される。従って、所定時間は、所要時間と、経時によるセメントの硬化の進行具合とを考慮して決定される。所要時間は、第２混合物が生成されてから、充填材Ａが供給先へ到達するまでに要する時間を示す。

【0027】

次に、図３を参照して、充填材Ａが、ブリージングを低減させる原理について説明する。図３は、ブリージングを低減させる原理を示す図である。

【0028】

従来の充填材は、セメントとベントナイトと水とで構成され、炭酸ナトリウムを添加されない充填材を示す。ブリージングは、充填材から水が浮き上がることを示す。

【0029】

図３に示すように、水と、層間陽イオンにＣａ²⁺を含むベントナイトと、セメントと、炭酸ナトリウムとを混合して、充填材Ａを製造する。その結果、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）は、水溶液中で電離し、Ｎａ⁺とＣＯ₃^2-とにイオン化する。そして、炭酸ナトリウムのＮａ⁺と、ベントナイトの層間陽イオンＣａ²⁺とがイオン交換を行う。その結果、ベントナイトの層間陽イオンＣａ²⁺がＮａ⁺に置換される。その結果、ベントナイトの層間陽イオンＮａ⁺の量が増加する。その結果、ベントナイトは、膨潤性が向上し、層間隔が増大する。その結果、ブリージングが低減する。
従って、充填材Ａは、製造時に炭酸ナトリウムを添加されることで、従来の充填材に比べて、ブリージングを低減させることができる。

【0030】

続いて、図３を参照して、充填材Ａが、ゲル化性能を向上させる原理について説明する。図３は、充填材Ａのゲル化性能を向上させる原理を示す図である。ゲル化とは、充填材Ａを収容した収容物を傾けたときに充填材Ａが流動しなくなる程度に充填材Ａが固まることを示す。ゲル化性能を向上させるとは、充填材Ａが製造されてからゲル化するまでに要する時間を短縮することを示し、充填材Ａが製造されてから早期にゲル化することを示す。

【0031】

図３に示すように、水と、層間陽イオンにＣａ²⁺を含むベントナイトと、炭酸ナトリウムと、セメントとを混合して、充填材Ａを製造する。そして、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）のＮａ⁺とベントナイトの層間用イオンＣａ²⁺とが、イオン交換を行う。その結果、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）が生成される。その結果、充填材Ａは、炭酸カルシウムを含有する。従って、充填材Ａは、従来の充填材と比べて、製造された後、早期にゲル化することができ、早期に強度を発現及び上昇させることができる。従って、充填材Ａは、製造された後、迅速に硬化強度に到達することができる。

【0032】

また、充填材が生成された後、時間の経過に伴って、充填材中でセメントが沈下していく。その結果、水とセメントとが分離し、水が浮き上がることにより、ブリージングが発生する。
しかし、本実施形態の充填材Ａは、早期に強度を発現する。従って、充填材Ａ中のセメントの位置が早期に固定され、セメントの沈下の進行を抑制することができる。その結果、ブリージングを効果的に低減させることができる。

【0033】

また、充填材の強度の発現が遅れ、セメントの沈下が進行した状態で充填材が硬化すると、充填材の硬化強度のバラツキが大きくなる。つまり、充填剤の複数の箇所で硬化強度をそれぞれ測定し、複数の測定箇所の各々の高さが互いに異なる場合、各々の硬化強度の測定結果の差が大きくなる。例えば、充填剤の上部と充填時の下部との各々で硬化強度を測定すると、上部の硬化強度の測定結果と下部の硬化強度の測定結果との差が大きくなる。
しかし、本実施形態の充填材Ａは、早期に強度を発現する。従って、セメントの沈下の進行を抑制することができ、充填材Ａの硬化強度のバラツキを抑制することができる。

【0034】

以上、図３を参照して説明したように、充填材Ａは、製造時に炭酸ナトリウムを添加される。その結果、充填材Ａに含まれるベントナイトの層間陽イオンＮａ⁺の量が増加する。また、充填材Ａは、製造時に炭酸ナトリウムを添加されることで、充填材Ａに炭酸カルシウムが含有される。
その結果、充填材Ａは、従来の充填材に比べ、ブリージングを低減させることができ、かつ、早期にゲル化して、迅速に硬化強度に到達することができる。

【0035】

次に、図４〜図８を参照して、充填材Ａと複数の充填材（充填材Ｂ〜充填材Ｅ）との性能を比較した実験結果について説明する。図４〜図８は、充填材Ａと複数の充填材との各々の実験結果を示す。

【0036】

図４〜図８に示すように、充填材Ａ〜充填材Ｅの各々は、水に対し、複数の材料を添加して製造される。充填材Ａ〜充填材Ｅの各々は、複数の材料を添加される順序が互いに異なる。また、充填材Ａ〜充填材Ｅの各々において、水に対し複数の材料の各々が添加される毎に、水溶液が攪拌される。

【0037】

複数の材料は、ベントナイトと、セメントと、炭酸ナトリウムとを示す。セメントは、例えば、普通ポルトランドセメント、又は混合セメントである。ベントナイトの膨潤力が、１１である。実験で使用する充填材Ａ〜充填材Ｅの各々は、９００（ｋｇ／ｍ³）の水と、２８０（ｋｇ／ｍ³）のセメントと、膨潤力が１１である５０（ｋｇ／ｍ³）のベントナイトと、２０（ｋｇ／ｍ³）の炭酸ナトリウムとを混合して製造される。

【0038】

ブリージング率（％）は、（遊離水量／充填材の質量）×１００、で表される。遊離水量は、充填材から浮き出てきた水の量を示す。本実施形態では、ブリージング率を測定した時間は、充填材をビニール袋に収容した時点からカウントされる。

【0039】

ゲル化時間は、充填材がゲル化するまでに要した時間を示す。本実施形態では、ゲル化時間は、充填材をビニール袋に収容した時点からカウントされる。

【0040】

図４は、充填材Ａの実験結果を示す。
図４に示すように、充填材Ａの製造方法は、水に対し、ベントナイト、セメント、及び炭酸ナトリウムの順に複数の材料を添加する。
充填材Ａの１時間後のブリージング率は、２％である。充填材Ａの３時間後のブリージング率は、３％である。
充填材Ａは、４５分後は、流動性を有しており、ゲル化していない。充填材Ａは、約１時間後にゲル化した。

【0041】

図５は、充填材Ｂの実験結果を示す。
図５に示すように、充填材Ｂの製造方法は、炭酸ナトリウムを２番目に添加する点と、セメントを最後に添加する点とが、充填材Ａの製造方法と異なる。具体的には、充填材Ｂの製造方法は、水に対し、ベントナイト、炭酸ナトリウム、及びセメントの順に複数の材料を添加する。
充填材Ｂの１時間後のブリージング率は、９％である。充填材Ｂの３時間後のブリージング率は、１５％である。
充填材Ｂは、２時間後は、流動性を有しており、ゲル化していない。充填材Ｂは、約６時間３０分後にゲル化した。

【0042】

図６は、充填材Ｃの実験結果を示す。
図６に示すように、充填材Ｃの製造方法は、セメントを最初に添加する点と、ベントナイトを２番目に添加する点とが、充填材Ａの製造方法と異なる。具体的には、充填材Ｃの製造方法は、水に対し、セメント、ベントナイト、及び炭酸ナトリウムの順に複数の材料を添加する。
充填材Ｃの１時間後のブリージング率は、２５％である。充填材Ｃの３時間後のブリージング率は、３２％である。
充填材Ｃは、４５分後は、流動性を有しており、ゲル化していない。充填材Ｃは、約１時間後にゲル化した。

【0043】

図７は、充填材Ｄの実験結果を示す。
図７に示すように、充填材Ｄの製造方法は、複数の材料を添加する順序の全てが、充填材Ａの製造方法と異なる。具体的には、充填材Ｄの製造方法は、水に対し、炭酸ナトリウム、ベントナイト、及びセメントの順に複数の材料を添加する。
充填材Ｄの１時間後のブリージング率は、２５％である。充填材Ｄの３時間後のブリージング率は、３１％である。
充填材Ｄは、１時間１５分後は、流動性を有しており、ゲル化していない。充填材Ｄは、約１時間３０分後にゲル化した。

【0044】

図８は、充填材Ｅの実験結果を示す。
図８に示すように、充填材Ｅの製造方法は、複数の材料を添加する順序の全てが、充填材Ａの製造方法と異なる。具体的には、充填材Ｅの製造方法は、水に対し、セメント、炭酸ナトリウム、及びベントナイトの順に複数の材料を添加する。
充填材Ｅの１時間後のブリージング率は、３８％である。充填材Ｅの３時間後のブリージング率は、４４％である。
充填材Ｅは、１時間後は、流動性を有しており、ゲル化していない。充填材Ｅは、約１時間１５分後にゲル化した。

【0045】

以上、図４〜図８を参照して説明したように、全ての実験結果において、充填材Ａの方が、充填材Ｂ〜充填材Ｅよりもブリージング率が低い。従って、充填材Ａは、ブリージング率を効果的に低減させることができる。また、充填材Ａのゲル化時間は、充填材Ｂ〜充填材Ｅの各々のゲル化時間と比べて、同等又は短い。従って、充填材Ａは、ゲル化性能を効果的に向上させ、より早期に強度を発現させることができる。

【0046】

従って、炭酸ナトリウムを添加して充填材Ａ〜充填材Ｅを製造した場合でも、複数の材料を添加する順序を充填材Ａのように構成する方が、ブリージング率を効果的に低減させることができる。また、複数の材料を添加する順序を充填材Ａのように構成する方が、充填材Ａのゲル化性能を効果的に向上させることができ、より迅速に充填材Ａの強度を硬化強度に到達させることができる。その結果、地盤をより迅速に充填材Ａで埋め戻すことができる。

【0047】

充填材Ａは、製造された後、地盤に供給され、地盤を埋め戻す。充填材Ａを地盤に供給するとは、地盤に形成された空所に充填材Ａを供給することを示す。空所は、人工的に形成された空所のみならず、自然に形成された空所も含む。人工的に形成された空所は、例えば、埋設物の撤去作業のような土木工事による形成された空所を示す。自然に形成された空所は、例えば、自然災害により形成された空所を示す。空所は、例えば、（ｉ）地盤に形成された穴、（ｉｉ）地盤に形成された空隙、及び、（ｉｉｉ）物体の埋まっていた場所である物体跡を示す。穴は、地中から地表へ連通している空間を示す。空隙は、地表へ連通していない地中の空間を示す。地盤に埋まっている物体は、全体が地盤に埋まっている物体に限定されず、一部が地上に露出している物体も含まれる。
地盤を埋め戻すとは、空所に充填材Ａを充填することを示す。

【0048】

充填材Ａは、例えば、油圧ポンプで圧送され、チューブを介して穴、空隙、又は物体跡へ充填される。
充填材Ａは、穴、空隙、又は物体跡に充填された後、ブリージングを低減しつつ硬化することができる。従って、穴、空隙、又は物体跡を充填材Ａで良好に埋め戻すことができる。また、充填材Ａは、早期にゲル化し、迅速に硬化強度に到達することができる。従って、地盤を充填材Ａで迅速に埋め戻すことができる。詳細には、穴、空隙、又は物体跡を充填材Ａで迅速に埋め戻すことができる。

【0049】

［引抜装置］
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施形態である引抜装置２００について説明する。図９は、引抜装置２００の概略構成図である。

【0050】

図９に示すように、引抜装置２００は、地盤に埋まっている杭（物体）１０を引き抜く。杭１０は、例えば、建築物の基礎として地盤に埋設されている既設杭である。杭１０は、例えば、場所打ち鉄筋コンクリート杭、コンクリート充填鋼管杭、ＰＣ杭、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭、鋼管杭、又はＨ鋼杭である。

【0051】

引抜装置２００は、支持部１と、動作部２と、収容部３と、送出部４と、管部５と、吐出部６と、充填材Ａとを備える。

【0052】

支持部１は、杭１０を支持可能である。支持部１は、ケーシング１１と、掘削歯１２と、駆動装置１７と、スイベル１８とを備える。

【0053】

ケーシング１１は、円筒形状を有する。ケーシング１１は、杭１０よりも大きい内径を有する。従って、ケーシング１１は、杭１０を収容することができる。

【0054】

掘削歯１２はケーシング１１の先端部に設けられる。掘削歯１２は、ケーシング１１を地盤中に進入させるときに地盤を掘削する。掘削歯１２は、ケーシング１１の先端部に複数固定されている。

【0055】

スイベル１８は、ケーシング１１の上部に設けられる。スイベル１８は、ケーシング１１に連結される。駆動装置１７は、スイベル１８の上部に設けられる。駆動装置１７は、スイベル１８に連結される。駆動装置１７は、ケーシング１１を回転させる。

【0056】

動作部２は、例えば、ラフタークレーン、又は三点式杭抜き機である。動作部２は、アーム２ａを有する。アーム２ａの先端には、駆動装置１７が連結される。従って、動作部２は、アーム２ａを介して支持部１を吊り下げる。
動作部２は、支持部１を鉛直方向に沿うように移動させる。また、動作部２は、ラフタークレーンである場合、アーム２ａの傾斜角度を変更することで、支持部１を水平方向に沿うように移動させることができる。

【0057】

収容部３は、充填材Ａを収容する。送出部４は、収容部３内の充填材Ａを送出する。送出部４は、例えば、油圧ポンプである。管部５は、充填材Ａが流通可能な管状の部材である。管部５の一端は、送出部４を介して収容部３に連通する。管部５の他端は、スイベル１８を介してケーシング１１の内部に設置される。管部５の他端は、吐出部６に連通する。吐出部６は、例えば、ノズルである。吐出部６は支持部１に設置され、支持部１と一体移動する。具体的には、吐出部６は、ケーシング１１の先端部に設置され、ケーシング１１と一体移動する。充填材Ａは、送出部４の圧力により、収容部３から管部５を通じて搬送され、吐出部６から吐出する。

【0058】

ケーシング１１の移動動作について説明する。
駆動装置１７がケーシング１１を回転させる。その結果、掘削歯１２が地盤を掘削する。そして、ケーシング１１が回転している状態で、動作部２がケーシング１１を下降させる。その結果、ケーシング１１が地盤中に進入する。

【0059】

図１０は、支持部の概略構成図である。
図１０に示すように、支持部１は、さらに、チャック爪１３と、ガイド部１４と、ロッド１５と、連結ピン１５ａと、当て板１５ｂと、油圧ジャッキ１６とを備える。

【0060】

チャック爪１３、ガイド部１４、ロッド１５、及び油圧ジャッキ１６は、ケーシング１１の外側に設けられている。チャック爪１３、ガイド部１４、ロッド１５、及び油圧ジャッキ１６は、ケーシング１１の先端部から、チャック爪１３、ガイド部１４、ロッド１５、及び油圧ジャッキ１６の順に設けられている。チャック爪１３、ガイド部１４、ロッド１５、及び油圧ジャッキ１６は、複数組設けられる。本実施形態では、チャック爪１３、ガイド部１４、ロッド１５、及び油圧ジャッキ１６は、２組設けられる。

【0061】

チャック爪１３は、ケーシング１１の先端部寄りに設置される。チャック爪１３は、ケーシング１１の外側から内側へ突出可能に支持されている。ケーシング１１の外側は、ケーシング１１の外周面を囲む空間を示す。ケーシング１１の内側は、ケーシング１１の内周面で囲まれる空間を示す。ガイド部１４は、チャック爪１３を支持する。ロッド１５の一端はチャック爪１３に連結される。ロッド１５の他端は、油圧ジャッキ１６に連結される。ロッド１５は、油圧ジャッキ１６の付与する押圧力をチャック爪１３に伝達する。ロッド１５は、複数に分割される。分割されたロッド１５の各々は連結ピン１５ａを介して回動可能に連結されている。当て板１５ｂは、ロッド１５に固定される。当て板１５ｂは、連結ピン１５ａの近傍に位置する。当て板１５ｂは、ロッド１５がケーシング１１から離間することを規制する。油圧ジャッキ１６は、ケーシング１１の外周面に固定される。油圧ジャッキ１６は、ロッド１５を押圧する押圧装置である。油圧ジャッキ１６は、スイベル１８を介して作動油の供給及び排出を行う。

【0062】

次に、図１１を参照して、ケーシング１１について説明する。図１１は、ケーシング１１の先端部を示す。

【0063】

図１１に示すように、ケーシング１１の先端部には、連通孔１１ａが形成されている。連通孔１１ａは、ケーシング１１の内部と外部とを連通する。連通孔１１ａは、チャック爪１３が通過可能である。

【0064】

次に、図１２を参照して、ガイド部１４について説明する。図１２は、ガイド部１４を示す。

【0065】

図１２に示すように、ガイド部１４は、ガイドピン１４ａと、ガイド板１４ｂと、ガイド溝１４ｃと、ガイド部材１４ｄとを有する。ガイドピン１４ａは、チャック爪１３の基端部とロッド１５の一端とを貫通する。ガイド板１４ｂは、ケーシング１１の外周面に固定されている。ガイド板１４ｂは、チャック爪１３を両側から挟むように一対設けられる。各ガイド板１４ｂには、ガイド溝１４ｃが形成されている。各ガイド溝１４ｃは、円弧形状を有する。各ガイド溝１４ｃには、ガイドピン１４ａが係合している。その結果、チャック爪１３が各ガイド溝１４ｃに沿って移動する。ガイド部材１４ｄは、ガイド板１４ｂの外周部に設けられる。ガイド部材１４ｄは、チャック爪１３を案内する。

【0066】

次に、図１３〜図１５を参照して、チャック爪１３の位置について説明する。図１３において、チャック爪１３は退避位置に位置する。退避位置は、チャック爪１３がケーシング１１の外側に退避しているときのチャック爪１３の位置を示す。図１４において、チャック爪１３は、退避位置からケーシング１１の内側へ移動している。チャック爪１３は、連通孔１１ａ（図１１参照）を通じて退避位置からケーシング１１の内側へ移動する。図１５において、チャック爪１３は、突出位置に位置する。突出位置は、ケーシング１１の内部にチャック爪１３の先端部が突出しているときのチャック爪１３の位置を示す。

【0067】

続いて、図１３〜図１７を参照して、杭１０の引き抜き作業について説明する。

【0068】

図１３に示すように、ケーシング１１の内側に杭１０が位置するように、ケーシング１１を地盤中に進入させる。また、チャック爪１３が杭１０の下端部と略同等の深さの場所に位置するように、ケーシング１１を地盤中に進入させる。図１４に示すように、油圧ジャッキ１６がロッド１５をケーシング１１の先端部に向かって押圧する。その結果、チャック爪１３が退避位置からケーシング１１の内側へ移動する。図１５に示すように、さらに、油圧ジャッキ１６がロッド１５をケーシング１１の先端部に向かって押圧する。その結果、チャック爪１３が突出位置へ移動する。図１５に示すように、チャック爪１３が突出位置に位置するとき、チャック爪１３が杭１０の下端部に接触する。その結果、支持部１が杭１０を支持する。具体的には、支持部１は、杭１０の下端部を支持する。
図１６は、引抜装置２００が杭１０を引き抜いている状態を示す。図１６に示すように、支持部１が杭１０を支持した状態で、動作部２が支持部１を上昇させる。その結果、支持部１と共に杭１０が上昇する。
図１７は、引抜装置２００による杭１０の引き抜き作業が完了した状態を示す。図１７に示すように、支持部１が杭１０を支持した状態で、動作部２が支持部１を上昇させることで、杭１０が地盤から引き抜かる。その結果、杭１０が地盤から除去される。引抜装置２００は、ケーシング１１に杭１０を内包した状態で杭１０を引き抜く。

【0069】

以上、図１３〜図１７を参照して説明したように、支持部１が、杭１０の下端部を支持している状態で、上昇する。従って、杭１０の引き抜き時に杭１０が自重で分断することを抑制することが可能となる。また、杭１０の引き抜き前に杭１０が鉛直方向の中途部で分断されていたとしても、分断された杭１０のうちで上側に位置する杭を下側に位置する杭で押し上げるようにして引き抜くことができる。その結果、杭１０が地盤中に残存することを抑制することができる。

【0070】

次に、図１６及び図１７を参照して、杭跡の埋め戻し作業について説明する。杭跡は、杭１０の埋まっていた場所を示す。

【0071】

図１６に示すように、吐出部６は、支持部１の先端部に設置される。支持部１の先端部は、支持部１が杭１０を支持しているときの支持部１の下端部を示す。

【0072】

支持部１が杭１０を支持したままで上昇するとき、送出部４が作動し、吐出部６が充填材Ａを吐出する。上昇は、支持部１が連続的に上昇している状態と、支持部１が間欠的に上昇している状態を含む。
支持部１が連続的に上昇している状態は、支持部１が停止することなく、上昇動作を連続して行うことを示す。この場合、支持部１が上昇動作を行っている状態で、吐出部６が充填材Ａを吐出する。その結果、迅速に地盤の埋め戻しを行うことができる。
支持部１が間欠的に上昇している状態は、支持部１が上昇する動作と停止する動作とを交互に行うことを示す。この場合、例えば、支持部１が停止しているタイミングで、吐出部６が充填材Ａを吐出する。その結果、吐出部６は安定した姿勢で充填材Ａを吐出することができる。

【0073】

図１７に示すように、杭１０の引き抜き時に吐出部６が充填材Ａを吐出することで、杭１０の引き抜き作業が完了するのと略同時に杭跡の埋め戻し作業を完了させることができる。

【0074】

以上、図１６及び図１７を参照して説明したように、支持部１が杭１０を支持したままで上昇するとき、吐出部６は充填材Ａを吐出する。その結果、引抜装置２００は、地盤に埋まっている杭１０を引き抜きながら、杭跡へ充填材Ａを供給する。従って、杭１０の引き抜き作業と、杭跡の埋め戻し作業とを同時に行うことができ、杭跡の埋め戻し作業を効率的に行うことが可能となる。
また、杭１０を引き抜いてから、杭跡へ充填材Ａを供給するまでの間に要する時間を短縮することができ、杭跡が地崩れすることを抑制することが可能となる。

【0075】

また、吐出部６は、支持部１の先端部に設置される。従って、吐出部６は、杭跡の底部に対し、充填材Ａを精度よく充填することが可能となる。その結果、杭跡の底部に空隙が発生することを抑制できる。
また、吐出部６は、支持部１と共に上昇しながら充填材Ａを吐出する。従って、吐出部６は、杭跡の底部から杭跡の上端まで移動しながら、充填材Ａを吐出する。従って、吐出部６は、杭跡に対し、充填材Ａを精度よく充填することが可能となる。その結果、杭跡に空隙が発生することを抑制することが可能となる。

【0076】

また、充填材Ａは、杭跡に充填された後、ブリージングを低減しつつ硬化することができる。従って、杭跡を充填材Ａで良好に埋め戻すことができる。また、充填材Ａは、早期にゲル化して、迅速に硬化強度に到達することができる。従って、杭跡を充填材Ａで迅速に埋め戻すことができる。

【0077】

次に、図１８を参照して、充填材Ａの変形例である充填材Ｆについて説明する。図１８は、充填材Ｆの実験結果を示す。

【0078】

図１８に示すように、充填材Ｆの製造方法は、水に対し、ベントナイト、セメント、及び炭酸ナトリウムの順に複数の材料を添加する。セメントは、例えば、普通ポルトランドセメント、又は混合セメントである。充填材Ｆの製造方法は、充填材Ａの製造方法と同じである。しかし、充填材Ａと充填材Ｆとは、添加されるベントナイトの膨潤力と、ベントナイトの量とが異なる。充填材Ｆにおいて、ベントナイトの膨潤力が、２０である。実験で使用する充填材Ｆは、９００（ｋｇ／ｍ³）の水と、２８０（ｋｇ／ｍ³）のセメントと、膨潤力が２０である２０（ｋｇ／ｍ³）のベントナイトと、２０（ｋｇ／ｍ³）の炭酸ナトリウムとを混合して製造される。従って、充填材Ｆを製造する際に使用するベントナイトの量は、充填材Ａ〜充填材Ｅを製造する際に使用するベントナイトの量の半分以下である。
充填材Ｆの１時間後のブリージング率は、１％である。充填材Ｆの３時間後のブリージング率は、１％である。
充填材Ｆは、４５分後は、流動性を有しており、ゲル化していない。充填材Ｆは、約１時間後にゲル化した。

【0079】

以上、図１８を参照して説明したように、充填材Ｆの方が、充填材Ａよりもブリージング率が低い。従って、充填材Ｆは、ブリージング率を効果的に低減させることができる。
また、充填材Ｆを製造する際に使用するベントナイトの量は、充填材Ａを製造する際に使用するベントナイトの量よりも少ない。本実施形態では、充填材Ｆを製造する際に使用するベントナイトの量は、充填材Ａを製造する際に使用するベントナイトの量の半分以下である。従って、充填材Ｆは、充填材Ａに比べ、低コストで製造することができる。また、充填材Ｆを使用して地盤を埋め戻すことで、地盤の埋め戻しにかかるコストを低減することができる。

【0080】

以上、図面（図１〜図１８）を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0081】

（１）本実施形態では、引抜装置２００が引き抜く対象は、杭１０である。しかし、本発明はこれに限定されない。引抜装置２００が引き抜く対象は、地盤に埋まっている物体であればよい。引抜装置２００が引き抜く対象は、例えば、地盤に埋まっている岩でもよい。その結果、引抜装置２００は、物体を引き抜きながら、物体跡を充填材Ａで埋め戻すことができる。

【0082】

（２）本実施形態では、吐出部６はケーシング１１の先端部に設置される。しかし、本発明はこれに限定されない。吐出部６は、杭１０の引き抜き時に、杭跡に対し充填材Ａを供給可能な位置に設置されればよい。吐出部６は、例えば、チャック爪１３に設置されてもよい。この場合、チャック爪１３が杭１０の下端部を支持している状態で、吐出部６が充填材Ａを吐出する。従って、吐出部６は、杭１０の真下から充填材Ａを吐出する。従って、吐出部６は、杭跡に対し、充填材Ａをより精度よく充填することができる。

【0083】

（３）引抜装置２００において、油圧ジャッキ１６とロッド１５との間に振動付与装置を介装してもよい。振動付与装置は、例えば、油圧ブレーカである。振動付与装置は、ロッド１５と共にチャック爪１３を振動させる。その結果、チャック爪１３を退避位置から突出位置へスムーズに移動させることができる。

【0084】

（４）引抜装置２００において、油圧ジャッキ１６とロッド１５との間に振動付与装置を介装し、さらに、振動付与装置とロッド１５との間に弾性部材を介装してもよい。弾性部材は、例えば、コイルバネである。弾性部材は、ロッド１５の延びる方向に沿って弾性変形する。その結果、ロッド１５に掛かる負荷を、弾性部材が弾性変形して吸収することができる。その結果、ロッド１５に過度な負荷がかかることを抑制することができる。

【0085】

（５）本実施形態では、充填材Ａを地盤に供給し、地盤を埋め戻す方法を記載した。しかし、充填材Ａに代えて充填材Ｆを地盤に供給し、地盤を埋め戻してもよい。例えば、充填材Ａに代えて充填材Ｆを、地盤に形成された穴、地盤に形成された空隙、又は、物体跡に供給し、地盤を埋め戻してもよい。その結果、ブリージング率を効果的に低減させることができる。また、地盤の埋め戻しにかかるコストを低減することができる。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本発明は、充填材の製造方法、及び充填材の充填方法を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0087】

１ 支持部
２ 動作部
６ 吐出部
１０ 杭（物体）
１００ 充填材の製造装置
Ａ、Ｆ 充填材

【要約】

【課題】ブリージングを低減させることができる充填材の製造方法、充填材の充填方法を提供する。
【解決手段】充填材の製造方法は、水と、ベントナイトとを混合し、前記水と前記ベントナイトとが混合した第１混合物を生成する工程と、前記第１混合物とセメントとを混合し、前記第１混合物と前記セメントとが混合した第２混合物を生成する工程と、前記第２混合物と炭酸ナトリウムとを混合する工程とを備える。充填材Ａの重量に対し、５０重量％以上９０重量％以下の水と、１重量％以上１０重量％以下のベントナイトと、１０重量％以上４０重量％以下のセメントと、０．５重量％以上３重量％以下の炭酸ナトリウムとが混合される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】