JP2000119056A

JP2000119056A - 鉄道軌道用急硬性注入材とその製造方法

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Publication number: JP2000119056A
Application number: JP29211198A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Tottori; 誠一鳥取; Toshiyuki Saeki; 俊之佐伯; Hideaki Sakurai; 秀昭桜井; Katsumi Kobayashi; 克己小林; Takeyoshi Tonuma; 毅好渡沼; Katsutoshi Sato; 勝俊佐藤; Takahiro Yamamoto; 孝洋山本; Katsuhiko Nakagaki; 克彦中垣; Kazuhiro Miyazawa; 和裕宮沢
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Nichireki Co Ltd; Onoda Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Nichireki Co Ltd; Onoda Co Ltd
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JP4606526B2

Abstract

(57)【要約】【課題】浸透性並びに初期強度の発現に優れた鉄道軌
道用急硬性注入材とその製造方法を提供することを課題
とする。【解決手段】セメント１００重量部に対し、急硬性セ
メント混和材４０〜１２０重量部、膨張材５〜２５重量
部、アスファルト乳剤１２０〜３００重量部、フィラー
１５０〜２５０重量部、及び、添加水１００〜３００重
量部を含む鉄道軌道用急硬性注入材、並びに、所定量の
セメント、急硬性セメント混和材、膨張材、アスファル
ト乳剤、フィラー、及び、添加水と、必要に応じて、所
定量の保水剤、減水剤、発泡剤、凝結調整剤を混合する
工程を含む鉄道軌道用急硬性注入材の製造方法を提供す
ることによって上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バラスト軌道やス
ラブ軌道等の鉄道軌道用急硬性注入材とその製造方法に
関し、更に詳しくは、道床バラストの空隙部に充填して
道床バラストを安定化したり、軌道スラブとてん充層と
の間に発生する微細な空隙やてん充層内に発生するひび
割れ等の微細な空隙に充填して軌道を補修・安定化する
のに使用される、浸透性と初期強度の発現性に優れた鉄
道軌道用急硬性注入材とその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】これまで、バラスト軌道やスラブ軌道等
の鉄道軌道用の注入材としては、セメントアスファルト
グラウトが使用されてきた。セメントアスファルトグラ
ウトは、セメントとアスファルト乳剤を主成分とする混
合物であって、セメントによってもたらされる硬さとア
スファルトによってもたらされる弾性との両方の性質を
兼ね備え、例えば、スラブ軌道における軌道スラブとコ
ンクリート路盤との間に注入されて粘弾性を備えたてん
充層を形成し、列車走行時の荷重、衝撃、振動等を有効
に吸収する。

【０００３】しかしながら、そのようにして構築された
スラブ軌道も、経年変化と共に、てん充層を構成するセ
メントアスファルトグラウトの硬化物の体積変化などが
原因で、軌道スラブとてん充層との間に空隙を生じた
り、てん充層自体にひび割れが発生したりして新たな注
入・補修を必要とするようになる。ところが、これらの
軌道スラブとてん充層間に発生する空隙やてん充層自体
のひび割れは、一般に、その間隙幅が１〜３ｍｍ程度と
極めて狭く、従来のセメントアスファルトグラウトで
は、浸透性に劣り、自然流下方式でこのような極少幅の
間隙に良好な注入・補修を行うのは困難であった。

【０００４】また、補修作業は、一般に、列車などの運
行ダイヤを変更せずに維持したまま行う必要があり、最
終列車から始発列車までの間の極めて限られた短時間内
に完了して、補修された軌道を列車の通行に供しなけれ
ばならず、使用される注入材には短時間で所定の初期強
度を発現することが要求されるが、従来のセメントアス
ファルトグラウトでは、初期強度の発現に時間を要し、
補修用注入材として使用するのには問題があった。

【０００５】

【発明の解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決するためになされたものであって、浸
透性並びに初期強度の発現に優れた鉄道軌道用急硬性注
入材とその製造方法を提供することを課題とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、セメント
とアスファルト乳剤を主成分とするセメントアスファル
ト注入材の組成と浸透性並びに初期強度の発現性との関
係について研究を重ねた結果、少なくとも、セメント、
急硬性セメント混和材、膨張材、アスファルト乳剤、フ
ィラー、及び、添加水を適正に配合、混合することによ
って、浸透性並びに初期強度の発現に優れた鉄道軌道用
急硬性注入材が得られることを見出して本発明を完成し
た。

【０００７】すなわち、本発明は、セメント１００重量
部に対し、急硬性セメント混和材４０〜１２０重量部、
膨張材５〜２５重量部、アスファルト乳剤１２０〜３０
０重量部、フィラー１５０〜２５０重量部、及び、添加
水１００〜３００重量部を含む鉄道軌道用急硬性注入材
を提供することにより上記課題を解決するものである。
本発明の鉄道軌道用急硬性注入材には、更に、必要に応
じて、保水剤、減水剤、発泡剤、凝結調整剤などから選
ばれる１又は２以上の所定量を添加することができる。

【０００８】本発明の鉄道軌道用急硬性注入材において
は、必要な各種成分が、それぞれ適正量配合されている
ので、浸透性に優れ、自然流下方式で、間隙幅が３ｍｍ
以下の微少間隙にも良く浸透し、また、施工後、極めて
短時間で必要とされる初期強度を発現するので、施工現
場を速やかに列車の運行に供することができる。

【０００９】本発明は、また、所定量のセメント、急硬
性セメント混和材、膨張材、アスファルト乳剤、フィラ
ー、及び、添加水と、必要に応じて、保水剤、減水剤、
発泡剤、凝結調整剤等を混合する工程を含む鉄道軌道用
急硬性注入材の製造方法を提供することによって上記課
題を解決するものでもある。各種成分は、施工現場にお
いてそれぞれを混合しても良いし、各種成分を幾つかの
グループに分けて、それぞれのグループ毎に予め工場等
で混合しておき、施工現場で最終的に混合するようにし
ても良い。特に、セメント、急硬性セメント混和材、膨
張材、フィラー、及び、必要に応じて、減水剤、発泡
剤、保水剤などの固体成分のみを予め所定の配合割合で
工場等において混合しておくと、施工現場に搬入する材
料点数が減り、しかも、施工現場における混合作業も簡
単化され、作業効率が向上する。

【００１０】本発明の鉄道軌道用急硬性注入材は、浸透
性に優れ、かつ初期強度の発現性にも優れているので、
スラブ軌道における軌道スラブとてん充層間の空隙充填
や、てん充層のひび割れ部の注入、充填に特に効果的に
使用されるが、本発明の鉄道軌道用急硬性注入材の用途
は、スラブ軌道の間隙補修に限らず、その他の空隙部の
補修、充填や、スラブ軌道の新設時におけるてん充層の
構築に使用できることは勿論であり、バラスト軌道にお
ける道床バラストの空隙部に充填して道床バラストを安
定化したり、その他、新設、既設を問わず、鉄道軌道に
おけるあらゆる注入、充填材として使用することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明で使用するセメントとしては、普通
ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、白
色ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメン
ト、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント、シ
リカセメント、低発熱セメント等が使用可能であるが、
急硬性セメント混和材との水和反応性に優れること、お
よび、長期強度の確保に優れることから、普通ポルトラ
ンドセメントが好ましい。

【００１３】本発明で使用する急硬性セメント混和材と
しては、アルミン酸塩と無水石膏とを、重量比で、アル
ミン酸塩：無水石膏＝（２．１〜４．１）：１の割合で
混合して得られる混合物を使用するのが好ましく、アル
ミン酸塩と無水石膏とを上記のような割合で混合して得
られる急硬性セメント混和材は、セメントに急硬性を付
与し、本発明の注入材が早期に所定の強度を発現するこ
とを可能にする。アルミン酸塩の無水石膏に対する重量
比が２．１未満では、急硬性が鈍く、また、４．１を越
えると、可使時間の調整が困難となる。なお、本発明で
使用する無水石膏としては、強度発現性に優れたII型無
水石膏が好ましい。また、アルミン酸塩とは、アルミン
酸カルシウム、サルホアルミン酸カルシウム等をいい、
Ｃａ０をＣ、Ａｌ_２Ｏ_３をＡで表すものとして、ＣＡ、
Ｃ_３Ａ_３・ＣａＳＯ_４、Ｃ_３Ａ、Ｃ_１２Ａ_７、ＣＡ_２、
などであり、中でも、ＣＡ、Ｃ_３Ａ_３・ＣａＳＯ_４、Ｃ
_１ _２Ａ_７を用いるのが好ましい。

【００１４】急硬性セメント混和材の使用量は、通常、
セメント１００重量部に対して、４０〜１２０重量部の
範囲が好ましい。急硬性セメント混和材の使用量がセメ
ント１００重量部に対して４０重量部未満では、急硬性
が十分に発揮され難く、また、逆に、１２０重量部を越
えると、急硬性が強くなりすぎて可使時間の確保が困難
となる。

【００１５】本発明で使用する膨張材としては、Ｃａ０
を主成分とする石灰系膨脹材を使用するのが好ましい。
石灰系膨張材を使用すると、主成分であるＣａ０の水和
反応による体積膨張が初期段階に起こり、本発明の注入
材の乾燥収縮を低減し、ひび割れを防止する効果があ
る。また、特に、後述する発泡剤としてのアルミニウム
粉末と併用することによって、本発明の注入材の初期の
硬化収縮と乾燥収縮を顕著に低減する効果がある。

【００１６】膨張材の使用量は、通常、セメント１００
重量部に対して、５〜２５重量部の範囲が好ましい。使
用量が５重量部未満では、乾燥収縮の低減効果が少な
く、ひび割れが発生する危険性がある。一方、膨張材の
使用量が２５重量部を越えると、逆に、膨張が大きくな
りすぎて、やはりひび割れが発生する危険性がある。

【００１７】本発明においては、アスファルト乳剤とし
ては、ノニオン系アスファルト乳剤を使用するのが好ま
しい。ノニオン系アスファルト乳剤に使用するアスファ
ルトとしては、例えば、天然アスファルト、ストレート
アスファルト、ブローンアスファルト、セミブローンア
スファルト、溶剤脱瀝アスファルトなどが挙げられる。
これらのアスファルトは、単独または２種以上を組み合
わせて使用しても良い。なお、これらアスファルトは、
アスファルト乳剤の分解、硬化後の特性を考慮して、針
入度（２５℃）が４０〜３００程度のものを使用するの
が好ましい。

【００１８】本発明において使用するノニオン系アスフ
ァルト乳剤は、通常の方法で製造することができる。例
えば、前記アスファルトの１種または２種以上を加熱溶
融し、それに、ノニオン系界面活性剤、分散剤、安定剤
などを使用して調製した乳化剤を加え、コロイドミル、
ホモジナイザーなどの乳化機によって乳化して製造する
ことができる。

【００１９】アスファルト乳剤中の固形分の含有量は、
５０〜７０重量％の範囲が好ましい。固形分の含有量が
５０重量％未満では、本発明の急硬性注入材に所定の粘
弾性を付与することが困難となるのに対し、固形分の含
有量が７０重量％を越えると、急硬性注入材の粘性が増
大して、良好な浸透性を得ることが困難となる。

【００２０】本発明で使用するアスファルト乳剤には、
スチレンブタジエン共重合体エマルジョン（以下、「Ｓ
ＢＲエマルジョン」という）を添加することができる。
ＳＢＲエマルジョンとは、スチレンとブタジエンの共重
合によって得られた合成ゴム微粒子が水中に乳液状に分
散したものである。ＳＢＲエマルジョンは弱アルカリ性
で、セメント及びノニオン系アスファルト乳剤との混合
性が良好である。ＳＢＲエマルジョン中の固形分の含有
量は、通常、５０重量％程度が好ましい。アスファルト
乳剤に対するＳＢＲエマルジョンの配合割合は、重量比
で、アスファルト乳剤：ＳＢＲエマルジョン＝（９５〜
７５）：（５〜２５）の範囲が好ましい。ＳＢＲエマル
ジョンを添加することによって、本発明の急硬性注入材
の繰り返し荷重に対する耐久性を向上させることができ
る。

【００２１】また、本発明で使用されるアスファルト乳
剤には、瀝青物にゴムの他に下記ポリマーを添加して改
質アスファルトとし、これを乳化してアスファルト乳剤
としたものも含まれる。すなわち、添加されるポリマー
としては、エチレン酢酸ビニール共重合体、ポリエチル
アクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリアクリル
酸、ポリ塩化ビニールなどの合成高分子重合樹脂、クマ
ロン樹脂、石炭酸樹脂、キシレン樹脂、尿素ホルマリン
樹脂、アルキッド樹脂などの合成樹脂、ロジン、テルペ
ン樹脂などの天然樹脂などが挙げられる。

【００２２】アスファルト乳剤の使用量は、セメント１
００重量部に対して、１２０〜３００重量部の範囲が好
ましい。アスファルト乳剤の使用量が１２０重量部未満
では、本発明の急硬性注入材に所期の粘弾性を付与する
ことが困難であり、繰り返し載荷に対する十分な耐久性
が発揮されない恐れがある。また、逆に、アスファルト
乳剤の使用量が３００重量部を越えると、十分な初期強
度が発現されず、粘性も増大して浸透性が悪化する。

【００２３】本発明で使用するフィラーとしては、高炉
スラグ、分級フライアッシュ、石灰石粉、珪石粉、ベン
トナイトなどを使用することができる。本発明で使用す
るフィラーは、比表面積で４０００〜１５０００ｃｍ^２
／ｇ、好ましくは、６０００〜１５０００ｃｍ^２／ｇの
粉末度を有し、平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは５
μｍ以下のものが好ましい。比表面積が４０００ｃｍ^２
／ｇ未満又は平均粒径が１０μｍ超では、本発明の急硬
性注入材に所定の浸透性を与えることが困難となり、逆
に比表面積が１５０００ｃｍ^２／ｇを越えると、本発明
の急硬性注入材が所定の初期強度を発現することが困難
となる。

【００２４】フィラーの使用量は、セメント１００重量
部に対して、１５０〜２５０重量部の範囲が好ましい。
フィラーの使用量が１５０重量部未満では得られる急硬
性注入材の硬化収縮や乾燥収縮が大きくなり、逆に、２
５０重量部超では得られる急硬性注入材の初期強度の発
現性が悪くなる。

【００２５】本発明で使用する添加水としては、通常淡
水が用いられ、例えば、水道水、工業用水、地下水、河
川水などを使用することができる。添加水の使用量は、
セメント１００重量部に対して１００〜３００重量部の
範囲が好ましく、添加水の使用量が１００重量部未満で
は、本発明の急硬性注入材に所定の浸透性を付与するこ
とができず、また、３００重量部を越えると、本発明の
急硬性注入材が所定の初期強度を発現することが困難と
なる。

【００２６】本発明の急硬性注入材には、必要に応じ
て、保水剤を添加するのが好ましい。保水剤としては、
例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル、カゼイン、ゼラチン、動物蛋白などを使用すること
ができる。これらの保水剤は、本発明の急硬性注入材に
優れた保水性を付与し、水分の逸散による硬化不良やひ
び割れの発生を防止する。保水剤の使用量は、通常、セ
メント１００重量部に対して、０．００１〜１．０重量
部の範囲が好ましく、保水剤の使用量が０．００１重量
部未満では十分な保水性を発揮することができず、１．
０重量部超では、急硬性注入材の硬化が遅延するだけで
なく、コスト的にも不経済である。

【００２７】本発明の急硬性注入材には、必要に応じ
て、減水剤を添加するのが好ましい。減水剤としては、
例えば、ポリアルキルアリルスルホン酸ナトリウム、ポ
リアルキルアリルスルホン酸カルシウム、ポリアルキル
ナフタリンスルホン酸ナトリウムなどから選ばれる１種
又は２種以上を使用することができる。これら減水剤に
は、本発明の急硬性注入材の流動性を改善し、優れた浸
透性を付与する効果がある。減水剤の使用量は、通常、
セメント１００重量部に対して、０〜３．０重量部の範
囲が好ましい。減水剤を３．０重量部を超えて使用して
も、それほど効果に差が見られず、コスト的にも不経済
である。

【００２８】本発明の急硬性注入材には、更に、必要に
応じて、発泡剤を使用することができる。発泡剤として
は、アルミニウム粉末、マグネシウム粉末、亜鉛粉末、
珪素合金粉末等の金属粉末、および、これらをステアリ
ン酸等の有機酸で表面処理したものを使用することがで
きる。発泡剤は、急硬性注入材の硬化収縮を低減し、急
硬性注入材を空隙一杯に充填した状態で硬化させる機能
がある。なお、これら発泡剤の中でもアルミニウム粉末
には、上述したように石灰系の膨張材と併用することに
よって本発明の急硬性注入材の初期の硬化収縮と乾燥収
縮を顕著に低減する効果があるので、特に好ましい。発
泡剤の使用量は、通常、セメント１００重量部に対し
て、０．０１〜０．０３重量部の範囲が好ましい。発泡
剤の使用量が０．０１重量部未満では十分な発泡効果を
発揮することができず、０．０３重量部超では、発泡性
が強くなり過ぎて、急硬性注入材の緻密な組織を形成さ
せることが困難となり、強度低下を招く危険性がある。

【００２９】本発明の急硬性注入材には、更に、必要に
応じて、凝結調整剤を使用することができる。凝結調整
剤としては、例えば、クエン酸、クエン酸ナトリウム、
クエン酸カルシウム、Ｃ_５オレフィン・マレイン酸アン
モニウム共重合体、酒石酸、硫酸ナトリウム、炭酸ナト
リウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどから
選ばれる１種又は２種以上を使用することができる。凝
結調整剤は、急硬性注入材の可使時間の調節に有効であ
る。凝結調整剤の使用量は、通常、セメント１００重量
部に対して、０．１〜２．５重量部の範囲が好ましい。
凝結調整剤の使用量が０．１重量部未満では十分な凝結
調整効果を期待することができず、２．５重量部超で
は、急硬性注入材の早期の強度発現を阻害し、好ましく
ない。

【００３０】以上のような保水剤、減水剤、発泡剤、及
び、凝結調整剤は、それぞれを単独で本発明の急硬性注
入材に混合するようにしても良いし、それらの内の２以
上を併用して本発明の急硬性注入材に混合するようにし
ても良い。

【００３１】本発明の鉄道軌道用急硬性注入材は、例え
ば、以下のようにして製造することができる。即ち、ま
ず粉体混合装置にセメント、急硬性セメント混和材、膨
張材、及び、必要に応じて、減水剤、発泡剤及び保水
剤、更にフィラーを、この順に、所定量ずつ投入し、攪
拌混合して混合物Ａを調製する。次に、急硬性注入材用
ミキサに所定量のアスファルト乳剤と、必要に応じてＳ
ＢＲエマルジョンとを投入し添加水を加え、更に、凝結
調整剤などを適宜加えて攪拌混合して混合物Ｂを調製す
る。次いで、調製された混合物Ｂが存在する急硬性注入
材用ミキサ中に所定量の混合物Ａを投入して、約１００
０回転／分の高速攪拌で３分間攪拌混合して練り上げ、
本発明の急硬性注入材を製造する。これらの混合工程
は、全て施工現場で行っても良いし、上記混合物Ａを構
成する材料のみを予め工場等で所定量ずつ計量混合し
て、混合物Ａとして袋詰しておき、施工現場において混
合物Ｂを調製する際に既に混合済みの混合物Ａを投入し
て、本発明の急硬性注入材を得るようにしても良い。こ
のように、使用材料の一部を予め混合しておくことによ
り、施工現場での混合作業が単純化されるため、施工効
率が上がるメリットがある。なお、予め混合しておく材
料の組み合わせは、上に述べたものに限られず、相互に
反応して施工現場における混合作業に支障のない限り、
どのように組み合わせて混合しておいても良い。

【００３２】以下、実験及び実施例に基づいて、本発明
を更に詳しく説明するが、本発明がこれら実施例に限定
されるわけではないことは勿論である。

【００３３】〈実験１〉本発明の注入材及び対照として
従来のセメントアスファルト乳剤注入材を製造し、微細
間隙への浸透性試験を行った。製造した本発明の注入材
の配合、及び、製造した従来のセメントアスファルト乳
剤注入材の配合を以下に示す。

【００３４】本発明の注入材１）セメント：普通ポルトランドセメント（秩父小野田(株)製）・・・１００重量部２）急硬性セメント混和材：ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナセメント（ラファージュ社製）とII型無水石膏（セントラル硝子(株)製）とを、重量比、２．６：１で混合したもの・・・５７重量部３）膨張材：小野田エクスパン（石灰系膨張材）（(株)小野田製）・・・１１重量部４）フィラー：高炉スラグ（比表面積６０００ｃｍ^２／ｇ、平均粒径５μｍ、住金鹿島鉱化(株)製）・・・１６９重量部５）減水剤：マイティー１００（(株)花王製）・・・１．１重量部６）発泡剤：アルミニウム粉末Ｃ−２５０（中島金属箔粉工業(株)製）・・・０．０２重量部７）保水剤：メチルセルロース（信越化学(株)製）・・・０．０１重量部８）アスファルト乳剤：ＰＭＨ乳剤（ノニオン系アスファルト乳剤：ＳＢＲエマルジョン＝８７．５：１２．５、蒸発残留分６１．１重量％、針入度８１）（ニチレキ(株)製）・・・２０３重量部９）凝結調整剤：ＡＰＨＰセッター（(株)小野田製）・・・０．５０重量部 10）添加水：水道水・・・１６８重量部

【００３５】従来のセメントアスファルト乳剤注入材（対照）１）セメント：普通ポルトランドセメント（秩父小野田(株)製）・・・１００重量部２）急硬性セメント混和材：ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナセメント（ラファージュ社製）とII型無水石膏（セントラル硝子(株)製）とを、重量比、０．０５：１で混合したもの・・・４１重量部３）膨張材：使用しない４）細骨材：６号珪砂（粗粒率１．５、平均粒径０．６〜０．３ｍｍ、宇部サンド工業(株)製）・・・１４２重量部５）減水剤：マイティー１００（(株)花王製）・・・１．１重量部６）発泡剤：アルミニウム粉末Ｃ−２５０（中島金属箔粉工業(株)製）・・・０．０２重量部７）保水剤：使用しない８）アスファルト乳剤：ＰＭＳ乳剤（ノニオン系アスファルト乳剤：ＳＢＲエマルジョン＝８７．５：１２．５、蒸発残留分６１．３重量％、針入度８５）（ニチレキ(株)製）・・・１７０重量部９）凝結調整剤：ＡＰＳセッター（(株)小野田製）・・・０．４１重量部 10）添加水：水道水・・・４６．５重量部

【００３６】微細間隙への浸透性試験は、次のようにし
て行った。即ち、５ｍｍ×４５０ｍｍ×６００ｍｍの半
透明アクリル板２枚を２ｍｍの間隙を開けて水平に対向
させ、長さ６００ｍｍの長辺側の両端及び短辺側の一端
をスペーサーで塞いで、幅約４５０ｍｍ、長さ６００ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍで水平に広がる間隙を作成した。この間
隙の幅約４５０ｍｍのスペーサーで塞いだ方の短辺側の
中央部に、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒状の注
入口を立設し、この円筒状の注入口の上端まで注入材を
注入して、注入材が自然流下によって、２枚の半透明ア
クリル板間に形成された厚さ２ｍｍの間隙にどこまで浸
透するかを試験した。注入材の浸透が止まると、円筒状
の注入口の上端まで再度注入材を注入し、間隙内への注
入材の浸透を再開させ、この作業を繰り返して、円筒状
の注入口の上端まで注入材を注入しても、それ以上注入
材が浸透しなくなるか、或いは、注入材が長さ６００ｍ
ｍの間隙を通過してアクリル板の他端から流出した時点
をもって、浸透終了と判断した。最初の浸透開始から浸
透終了までの時間、浸透終了時の注入材の浸透距離、間
隙内に浸透した注入材の容積を間隙内容積で除した充填
率を測定した。同様の試験を、本発明の注入材と従来の
セメントアスファルト乳剤注入材とについて行い、結果
を比較した。試験した注入材の物性、並びに、浸透性試
験結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の結果から明らかなように、本発明の
注入材は浸透開始からわずか２分半で、厚さ２ｍｍ、長
さ６００ｍｍの間隙内を通り抜け、反対側から流出した
のに対し、従来のセメントアスファルト乳剤注入材は、
浸透開始後３０分で、浸透を停止し、厚さ２ｍｍ、長さ
６００ｍｍの間隙内に４５０ｍｍしか浸透しなかった。
この結果から、本発明の注入材が浸透性に優れているこ
とが分かる。また、本発明の注入材は、製造後、約１５
分の間、５〜７秒のフロータイム（Ｊ_１０フロータイ
ム）を維持し、実際の施工上何ら問題のない十分な可使
時間を有していた。

【００３９】〈実験２〉実験１で製造した本発明の注入
材及び対照注入材から供試体を作成し、養生時間を変え
て、各々の養生時間におけるマーシャル一軸圧縮強度を
求めた。供試体は各３個作成し、得られた結果は算術平
均した。結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２の結果から明らかなように、本発明の
注入材は養生僅か１時間で、０．６２ＭＰａの早期圧縮
強度を発現し、従来のセメントアスファルト乳剤注入材
が養生１時間では０．３ＭＰａの圧縮強度しかないのに
比べて、顕著に優れた初期圧縮強度を発現することが分
かる。また、養生時間の経過に伴う圧縮強度の増加率に
おいても、本発明の注入材は従来のものに比べて遙かに
優れている。

【００４２】〈実験３〉実験１において本発明の注入材
を製造するのに使用したのと同じ材料を同じ配合割合で
用い、ただ、フィラーの粉末度を種々に変化させて、実
験１と同様の浸透試験を行った。使用したフィラーの粉
末度、及び、試験結果を表３に示す。

【００４３】

【表３】

【００４４】表３の結果から明らかなように、本発明の
注入材は、フィラーの粉末度が４０００ｃｍ^２／ｇ以上
で、優れた浸透性が得られ、粉末度が６０００ｃｍ^２／
ｇを越えると、浸透時間が短くなり、更に優れた浸透性
が得られることが分かる。

【００４５】〈実施例〉構内に試験的に敷設したスラブ
軌道において、てん充層と軌道スラブとの間に間隙幅約
１〜３ｍｍ（平均２ｍｍ）の間隙を設け、軌道スラブ中
央に設けた注入孔から本発明の急硬性注入材を、高さ５
０ｃｍの注入ロートを用いて自然流下によって注入し
た。軌道スラブの一方の側面には漏れ止め用の木枠を密
着して設置すると共に、スラブ側面から約２０ｍｍの距
離をおいて片側に３箇所ずつ空気抜きと注入材の確認の
ための開口（１０×１５０ｍｍ）を設けた。開口部の位
置は軌道スラブ中央の端部と、中央から１５００ｍｍ間
隔とした。注入開始から約２０分で、開口部に注入した
注入材の流出が見られたので、注入を終了した。

【００４６】使用した材料と配合は以下の通りである。１）セメント：普通ポルトランドセメント（秩父小野田(株)製）・・・１００重量部２）急硬性セメント混和材：ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナセメント（ラファージュ社製）とII型無水石膏（セントラル硝子(株)製）とを、重量比、３．８：１で混合したもの・・・５７重量部３）膨張材：小野田エクスパン（石灰系膨張材）（(株)小野田製）・・・１１重量部４）フィラー：高炉スラグ（比表面積６０００ｃｍ^２／ｇ、平均粒径５μｍ、住金鹿島鉱化(株)製）・・・１６９重量部５）減水剤：マイティー１００（(株)花王製）・・・１．１重量部６）発泡剤：アルミニウム粉末Ｃ−２５０（中島金属箔粉工業(株)製）・・・０．０２重量部７）アスファルト乳剤：ＰＭＨ乳剤（ノニオン系アスファルト乳剤：ＳＢＲエマルジョン＝８７．５：１２．５、蒸発残留分６１．１重量％、針入度８１）（ニチレキ(株)製）・・・２０３重量部８）凝結調整剤：ＡＰＨＰセッター（(株)小野田製）・・・０．５重量部９）添加水：水道水・・・１６８重量部

【００４７】上記の材料を使用し、セメント、急硬性セ
メント混和材、膨張材、フィラー、減水剤、及び発泡剤
を、それぞれ所定量混合した混合物を予め調製してお
き、これとは別に、アスファルト乳剤と添加水及び凝結
調整剤をそれぞれ所定量攪拌混合して混合液とし、この
混合液に予め調製しておいた混合物を投入して、１００
０回転／分の速度で３分間攪拌混合して、本発明の急硬
性注入材を製造した。製造された注入材の土木学会Ｊ
_１０ロート法によって測定したフロータイムは６秒であ
った。

【００４８】注入に必要な注入材の量は、軌道スラブ１
枚当たり、４９５ｃｍ×２３４ｃｍ×［（０．３ｃｍ＋０．１ｃｍ）÷２］＝２３．１６（ｌ）と計算される。一方、実際の注入に要した注入材の量は
２５．５（ｌ）であったので、ほぼ完全な充填が為され
たものと考えられる。

【００４９】施工２ヶ月後に、てん充層と軌道スラブの
境界部を目視観察したが間隙は完全に充填されたまま保
持されており、かつ、ひび割れや剥離等は全く認められ
なかった。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の鉄道軌道用
急硬性注入材は、浸透性に優れた注入材であり、スラブ
軌道のてん充層と軌道スラブ間に発生する微少な間隙
や、てん充層自体に発生するひび割れ等にも自然流下に
よって滑らかに浸透し、空隙をほぼ完全に充填する。し
かも、本発明の鉄道軌道用急硬性注入材は、初期強度の
発現性にも優れ、施工後短時間で所期の強度を発現し、
補修ないしは新設された鉄道軌道を早期に列車の通行に
供することを可能にするものである。

【００５１】また、本発明の鉄道軌道用急硬性注入材
は、必要な材料を取り揃えて、施工現場で簡単に混合、
製造することが可能で、特に、反応する恐れのない複数
の材料の所定量を予め工場等で攪拌混合して袋詰等して
おくことにより、施工現場での混合作業を簡単化するこ
とができ、効率良く注入充填作業を行うことを可能にす
るものである。本発明の鉄道軌道用急硬性注入材は、ス
ラブ軌道に限らず、既存のバラスト軌道における道床バ
ラストの安定化等、新設、既設を問わず、あらゆる鉄道
軌道における間隙部の充填に使用することができ、しか
も安価であって、その当技術分野に与える影響には計り
知れないものがある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 22:06 24:36） (72)発明者鳥取誠一東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者佐伯俊之千葉県千葉市美浜区真砂１丁目11番６− 403号 (72)発明者桜井秀昭群馬県安中市原市3523番 (72)発明者小林克己千葉県船橋市習志野台４丁目83番10−206 号 (72)発明者渡沼毅好埼玉県加須市大門町４番11号 (72)発明者佐藤勝俊栃木県宇都宮市さつき２丁目７番８号 (72)発明者山本孝洋栃木県下都賀郡国分寺町大字小金井110番地２ニチレキ小金井寮Ｂ201号 (72)発明者中垣克彦埼玉県蕨市中央１丁目17番地30 ルネ蕨２ −808号 (72)発明者宮沢和裕栃木県小山市稲葉郷143−４グランドハイツ城北101号Ｆターム(参考） 2D057 BA31 CA08 4G012 MB13 PA06 PA11 PA27 PA29 PB05 PB11 PB26 PB38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント１００重量部に対し、急硬性セ
メント混和材４０〜１２０重量部、膨張材５〜２５重量
部、アスファルト乳剤１２０〜３００重量部、フィラー
１５０〜２５０重量部、及び、添加水１００〜３００重
量部を含む鉄道軌道用急硬性注入材。
【請求項２】急硬性セメント混和材が、アルミン酸塩
と無水石膏とを、重量比で、（２．１〜４．１）：１の
割合で含むものである請求項１記載の鉄道軌道用急硬性
注入材。
【請求項３】膨張材が、Ｃａ０を主成分とする石灰系
膨張材である請求項１又は２記載の鉄道軌道用急硬性注
入材。
【請求項４】アスファルト乳剤がノニオン系アスファ
ルト乳剤である請求項１、２又は３記載の鉄道軌道用急
硬性注入材。
【請求項５】アスファルト乳剤が、５〜２５重量％の
スチレンブタジエン共重合体エマルジョンを含む請求項
４記載の鉄道軌道用急硬性注入材。
【請求項６】フィラーが、比表面積で４０００〜１５
０００ｃｍ^２／ｇの粉末度を有し、平均粒径が１０μｍ
以下である請求項１、２、３、４または５記載の鉄道軌
道用急硬性注入材。
【請求項７】更に、必要に応じて、保水剤、減水剤、
発泡剤、又は、凝結調整剤から選ばれるいずれか１又は
２以上を含む請求項１、２、３、４、５または６記載の
鉄道軌道用急硬性注入材。
【請求項８】発泡剤がアルミニウム粉末である請求項
７記載の鉄道軌道用急硬性注入材。
【請求項９】所定量のセメント、急硬性セメント混和
材、膨張材、アスファルト乳剤、フィラー、及び添加水
と、必要に応じて、保水剤、減水剤、発泡剤、又は、凝
結調整剤から選ばれるいずれか１又は２以上の所定量を
混合する工程を含む請求項１、２、３、４、５、６、７
または８記載の鉄道軌道用急硬性注入材の製造方法。
【請求項１０】セメント、急硬性セメント混和材、膨
張材、フィラー、及び、必要に応じて、保水剤、減水
剤、又は、発泡剤から選ばれるいずれか１又は２以上
を、予め混合しておく請求項９記載の鉄道軌道用急硬性
注入材の製造方法。