JP2007132172A

JP2007132172A - 専用吹付け材料を用いた合流圧送吹付け装置

Info

Publication number: JP2007132172A
Application number: JP2005351202A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Furuya; 静夫古屋
Original assignee: Fuji Forest Kk
Current assignee: Fuji Forest Kk
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】のり面などの保護工に使用する吹付け材料、及び長距離圧送吹付けを行える合流圧送管装置を備え、安定連続した低圧力で強度の向上した吹付が行える攪拌搬送吹付け装置を提供する。
【解決手段】
吹付け材料の配合がセメント対細骨材の重量比１：３〜１：４未満の配合材であって、これに混ぜ合わす水の配合を試験練りにより定め、フロー値１１０〜１３０ｍｍの範囲とし、この吹付けを目的とした材料を工場より製品化し、ミキサー車２により吹付け現場まで運搬し、これを攪拌圧送装置により圧送圧力０．３〜０．６Ｍｐａ／ｍｍ^２搬送距離６０〜３００ｍ、吹付面圧力０．０１〜０．１Ｍｐａ／ｍｍ^２で吹付けを行うことを特徴とする吹付け専用材料による合流圧送吹付け装置。
【選択図】図２

Description

この発明は、モルタル、コンクリートを長距離低圧力圧送吹付けを行なう専用吹付材料及び短繊維を混合した吹付け材料を使用した合流圧送吹付け装置に関する。

法面安定工法などで吹付け用ガン機による現場製造材料で、セメント、細骨材の重量比１：４〜１：５、水セメントの重量比４５％程度、フロー値１００ｍｍ以下での吹付材料による吹付け施工が行われている。

一方、圧送圧力は搬送管路の延長が６０ｍを超えた場合、０．６Ｍｐａ／ｍｍ^２以上となり、更に、延長１００ｍでは、７．５Ｍｐａ／ｍｍ^２以上となることが多く材料圧送に困難が多い。

特願２００５−２２３３９０「圧送吹付け装置及びその装置に使用する吹付け充填材料」

特公平６−１０２８９９「コンクリートまたはモルタル吹付け方法およびその装置」

従来ではホースへの粘着などにより特許文献２などの方法をとるなどその多くは貧配合にすることで圧送性を向上させた。また、施工機材の少機材化、分離跳ね返り物を減らすことによる省資源化、環境性、ライフサイクルの向上に伴う高品質化など課題が多く、特に交通障害の緩和などの理由により当該施工場所より離れた長距離圧送を余儀なく求められる事列が多く、更に高強度、富配合による粘性の高さから圧送性に困難があり、これらを解決する課題がある。

吹付ける材料としては、従来ではセメント対細骨材の重量比１：４〜１：５と配合強度に乏しく、これに混合するセメント対水の重量比４５％、いわゆるフロー試験においてゼロフロー値で見た目がバサバサの流動性の低い材料でなくては搬送ホース内への付着など圧送性の問題から貧配合な材料吹付けを強いる事が多く、これ等に伴う吹付け分離物の大量発生、配合材料のバラツキ、分離物の挟み込み、強度不足など多くの課題がある。

吹付け施工に当っては、圧送された材料をノズルで吹付ける圧力により締め固めを行う特異性があり、搬送延長６０ｍを超えた圧送延長では、０．７５Ｍｐａ／ｍｍ^２、これを越え１００ｍ程度になると０．８Ｍｐａ／ｍｍ^２と高圧力搬送を行うため吹付けに及ぼす悪影響などと共に、団魂状の搬送吐出しによる間欠的な圧送圧力変動による施設物への影響、また、大量発生する分離物を挟み込む課題がある。

吹付け材料の流動性の低さから岩盤などの隙間への充填性、補強鉄筋背後の充填性、更には貧配合でゼロフロー値のモルタル、コンクリートでは、岩盤などの接着性に乏しく剥離となり、浮き上り現象が発生し施工１５年〜２０年で補強補修となり、施設物の長寿命化など吹付ける材料の特性、更には、粘性の向上した富配合の吹付材料を安定圧送を行わなくてはならない課題がある。

更に、圧縮空気による攪拌搬送を行うモルタルガン機においては、圧送管路圧力に対し攪拌タンク内に０．０５Ｍｐａ／ｍｍ^２程度の圧力差を生じさせることで材料の流入調整を行い圧送吹付けを行うが、圧送延長搬送質量、配合粘性により圧送管路の内圧が０．４Ｍｐａ／ｍｍ^２を越えた圧送条件になると流入圧力の飽和現象が発生し、攪拌タンク内圧が上昇し、圧力タンクとなり大量流入による団粒魂となった状態で圧送され、この材料が沈下し静止搬送材となりこの前後において細骨材のみを吐出す分離現象が繰り返えされる。圧送材料の沈下付着物を吐出すのに延長によって０．７５〜０．８Ｍｐａ／ｍｍ^２の圧送圧力が必要となり、間隔をおいた圧縮空気鉄砲と類似した圧送状態が連続する。これらを回避するため、従来では極度な貧配合材料で付着性を低くし、粘性においてはゼロフロー値以下の見た目がバサバサ感の材料で圧送性を確保する方法を行う課題がある。

本発明の先願発明による特願「２００５−２２３３９０」において、その多くの課題は解決できるが、コンクリート吹付けなど粗度が大きくなった粗骨材を配合した場合、揺動攪拌ホッパー内で粗骨材材がジャンカ状になる。あるいは、吹付けに使用するスランプでは、粗度による流動性の低下からポンプ圧送チューブ内で合流圧力により閉塞する課題があった。

吹付けに使用する吹付け材料の配合比が、セメント対細骨材の重量比１：３〜１：４未満の配合材であって、従来では圧送性の関係から重量比１：４〜１：５、圧縮強度２２〜２７Ｎ／ｍｍ^２であったものを、重量比１：３〜１：４未満、圧縮強度２７〜３２Ｎ／ｍｍ^２と大幅に強度を改善できる吹付け材料を長距離、高揚程に圧送できる吹付け圧送装置により実施できる。

前記配合に混ぜ合わす水の配合は、試験練りにより定め，フロー値１１０〜１３０ｍｍの範囲とし、この吹付けを目的とした材料を工場により製品化するに当り細骨材の粗粒率、表面水率による配合水の変位を試験練りにより最的フロー値を求め製品化した材料を吹付けに使用することによりバラツキの減少、吹付け流動性の向上、分離、リバウンド物の減少が行え強度の安定した施設物を提供することができる。

吹付け製品材料をミキサー車により吹付け現場まで運搬し、これを攪拌圧送装置に投入し空気圧送を行うことにより、現場での袋セメント、配合用水の現場補正、製造重機などの省機材化が行えると共に、バラツキのない吹付け材料を得ることができる。しかし、ミキサー車での材料運搬途上において、ゼロフロー値の混合材では、細骨材とセメント、微粉物が分離結合してボール状となる。また、フロー値１３０ｍｍ以上では圧送ホースへの付着、また、余剰水の免散による収縮、亀裂の発生が多くなる課題があり、フロー値１３０ｍｍ以下の材料でこれらの課題は解決できる。

攪拌圧送装置の吐出し口に取付ける多枝状の合流圧送管の材料流入口を圧送管路の圧送質量に合わせ、絞り込んだテーパー状流入口にすることで攪拌タンク内への逆流圧抑制効果と同時に流入質量の制限を行うことで拡散圧送質量に合った流量を得ることができる。

合流する圧縮空気の高速かつ安定推進力を得る第１テーパー管の作用により材料が合流する気圧低下と分散が行え、合流圧力が低減できると共に、初期の安定推進力と流動物に高い慣性力を発現させることができ、その下流に設ける拡散小団粒噴化作用を行う第２テーパー管を設けそのテーパー管内面に環状突起を複数設けた合流管であり、この第２テーパー管の拡散作用により拡散噴化した材料は質量が半減軽量化し、安定した推進形態を構成しつつ、その圧送気流により慣性力を増幅し吐出し口まで浮動圧送されることで流速は早いが低圧力の質量が安定した吹付けを行うことができる。

合流圧送管の一連の相互作用により圧送圧力０．３〜０．６Ｍｐａ／ｍｍ^２において、圧送距離６０〜３００ｍ、吹付面圧力０．０１〜０．１Ｍｐａ／ｍｍ^２で吹付けを行うことができ、密度、曲げ強度、圧縮強度において最も理想な状態で吹付け施設物を構築することを特徴とする圧縮空気による合流圧送吹付装置となる。

攪拌圧送装置においては、その攪拌性によりコンクリート材料がジャンカ状になることはなく、更に、発明の合流圧送装置による最も初期の合流質量、分散推進特性、拡散による一連の作用により粗骨材をバランス良く圧送できる特性が発現し、その特質を維持した状態で慣性力を増幅しつつ圧送空気により一様にして３００ｍの圧送管路を流下することが可能な圧送装置となる。

本発明によれば、概略以下のような効果を奏する。
セメント比対細骨材の重量比１：３〜１：４未満の配合材であって、フロー値１１０〜１３０ｍｍの吹付材を従来比と比較し、最大０．６Ｍｐａ／ｍｍ^２の圧送圧力において６０〜３００ｍの圧送が可能となり、長距離、高揚程圧送吹付けは元より吹付け施設物の指標となる吹付け面圧力の安定確保が行える。

第１テーパー管及び第２テーパー管の拡散圧送推進作用により圧送する質量は半減し、軽くなり浮き上がった状態での搬送により流速は約２〜３倍となるため、時間３．５ｍ^３程度の圧送が可能となり、長距離圧送においても低圧力で連続した圧送が行えるため、工程への影響が最小で実施できる。

攪拌装置からの流入質量を圧送管路の質量に合わせ絞り込むことで断続的に発生する大量流入を抑制でき無理のない安定した流動流速が得られ質量調整が確実となることで天井部、垂直法面、湧水法面への吹付け盛上げにおける肌落ち、崩落を防ぐ急結吹付けにおいて合流圧送管上流部の圧送エアに急結剤を添加することが可能となり、圧送途上の管路内で塑性する凝結エア圧送が行え、その急結剤添加量は２％程度で吐出した瞬間は流動するが、瞬時にゼロスランプとなり、吹付材料の浮き上り、崩落を抑制することが可能となる。

更に、本発明によると単純な概略比率において、以下のような効果を奏する。従来技術によるとセメント対細骨材の重量比１：４ないし１：５、フロー値１１０ｍｍ以下の硬練り材料において最大圧送延長が６０〜１２０ｍとなり、その材料圧送圧力は６〜８Ｍｐａ／ｍｍ^２であった条件を、発明の合流圧送装置では、セメント対細骨材の重量比１：３ないし１：４未満、フロー値１１０〜１３０ｍｍの吹付け材料において最大圧送延長が６０〜３００ｍとなり、材料圧送圧力は０．３〜０．６Ｍｐａ／ｍｍ^２で吐出し、強度を期待した富配合材料において低圧力圧送が行え、更に、コンクリート吹付け材料などの圧送延長においても、約５倍の向上した圧送吹付けが可能となり、確実な長距離、高揚程施工が行える。

吐出し施工性において、前記配合の材料を従来では圧送延長６０〜１２０ｍ、時間当り２〜３ｍ^３程度の間欠空気鉄砲的な静摩擦圧送を、発明では拡散化し質量を減らし、搬送流速を安定化することでその圧送流速は約２〜３倍となり、圧送延長距離３００ｍ先の吐出し吹付けにおいての密度、曲げ強度、圧縮強度が向上した圧密圧接吹付けを行うことで凍結融解性の向上、岩盤などへの風化防止におけるモルタル本来の接着性を得ることができる。

圧縮強度において従来実施してきた前記配合の材料において、平均強度２２Ｎ／ｍｍ^２及び２７Ｎ／ｍｍ^２の室内養生強度であったものを富配合施工が可能となることで平均強度２７Ｎ／ｍｍ^２及び３２Ｎ／ｍｍ^２以上の強度の向上した施設物の構築が可能となる。

従来工法では、分離物、跳ね返り、製造ロスを含めた総合ロス率は約２４％以上となり、これらの背景には圧送性の困難な面もあり、貧配合を余儀なく選択する課題があり、発明の前記配合と材料圧送装置及び工場による製品生産物を専用とすることで、ロス率は３％程度と非常に低く抑えることができ、省資源化ができると共に、高圧力、間欠吐出しを無くすことでノズル作業員の吹跳ばされる危険性を除去でき、安全作業を得ることができる。

二他の複合材短繊維など混合した吹付け材、又は、コンクリートなど粗骨材混合材を圧送するにあたり圧送圧力の飽和状態から発生する団粒魂流入により、搬送管路内で閉塞感的搬送状態となり配合を極度に減らすなどの手段により実施したが、流入制限及び圧送初期の高度な拡散圧送を行うことで閉塞感は抑制でき安定流速となり更には、短繊維混合モルタルにおける安定低圧力吐出しにより、短繊維などの二次元ランダムな吹付組織を増幅することが可能となる。

本発明の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。

図１において、１は吹付材料製造工場、２は吹付材料搬送ミキサー車、３は攪拌吹付装置、４は空気圧縮機、５は合流圧送管、６は吹付け材料圧送管、７は吹付けノズル、８は法面、９は法面構築物である。

次に合流圧送管５に基づいて図２に示す合流圧送管の詳細な説明を行う。
合流圧送管５１の上流側で空気圧縮機４と連続された５〜６ｍ^３分流量分の圧縮空気を円錐状の第１テーパー管５２で安定高速エアに絞り込み推進力を助勢させ、その下流側において攪拌装置５６に加圧され流入する流入口５３を設ける。この流入口が圧送管路の流動質量に合わせ絞り込んだテーパー状流入口であり、拡散圧送質量に合わすことができる。更に、下流側に設けた円錐状の第２テーパー管５４の内面に、側面視波型形状からなる５５の環状突起物を設け拡散性の向上を行い、安定推進力による浮動圧送とその慣性力により、安定連続した噴化材料を６０〜３００ｍ下流の吐出しノズルまで空気に乗せて一様に低圧力圧送することができる。更に、急結剤を圧縮エアにより分散添加混合を行うことのできる５７からなる合流圧送管となる。

この発明の実施形態を示す説明図である。同じくこの発明の吹付装置で使用する合流圧送管の平面図である。

符号の説明

１モルタル、コンクリート製造工場
２吹付け材料搬送ミキサー車
３攪拌吹付け装置
４空気圧縮機
５合流圧送管
６吹付け材料圧送管
７吐出しノズル
８法面
９法面施設物
５１空気圧縮機接続部
５２第１テーパ管
５３加圧流入口
５４第２テーパー管
５５波形環状突起
５６攪拌装置
５７急結剤添加バルブ

Claims

吹付けに使用する吹付け材の配合比がセメント対細骨材の重量比１：３〜１：４未満の配合材であって、これに混ぜ合わす水の配合は試験練により定め、フロー値１１０ｍｍ〜１３０ｍｍの範囲とし、吹付けを目的とした材料を工場により製品化し、ミキサー車により吹付け現場まで運搬し、その前記材料を攪拌圧送装置に投入し、圧送を行う該攪拌装置の吐出し口に取付ける多枝状の合流圧送管の材料流入口を圧送圧力逆流抑制と同時に拡散圧送質量に合わせて絞り込んだテーパー状流入口と、合流する圧縮空気の高速かつ安定推進力を得る第１テーパー管と、その下流側に設ける拡散小団粒噴化作用を行なう第２テーパー管とを設け、そのテーパー管内面に環状突起を複数設けた合流圧送管であって、圧送圧力０．３〜０．６Ｍｐａ／ｍｍ^２、圧送距離６０〜３００ｍ、吹付面圧力０．０１〜０．１Ｍｐａ／ｍｍ^２で吹付けを行なうことを特徴とする専用の吹付材料を用いた合流圧送吹付装置。