JP7058005B2

JP7058005B2 - 乾式吹付け工法

Info

Publication number: JP7058005B2
Application number: JP2018069408A
Authority: JP
Inventors: 泰子持田; 篤志鹿島; 雅総森; 勉田中; 一雄関野
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019178583A

Description

本発明は、セメント組成物と水とを含む吹付け材を気体と共に対象物に吹き付ける乾式吹付け工法に関する。

従来、セメントと水とを含む吹付け材を対象物（以下、吹付け対象物とも記す）に吹き付けることで、吹付け対象物の表面に吹付け材を施工する方法が知られている。例えば、掘削したトンネルや地下空間などの建設工事では，掘削面に速硬性を有するセメント組成物（具体的には、コンクリート）を吹付け材として吹き付けることで、掘削面の崩落が防止されている。

吹付け材を対象物に吹き付ける方法としては、一般的に、吹付け用ノズルから吹付け材を気体と共に噴射して対象物に吹き付ける方法が知られている。具体的には、セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを別々に吹付け用ノズルに供給する。そして、該吹付け用ノズル内で粉体材料と液体材料とを混合して吹付け材を形成しつつ、該吹付け材を気体と共に噴射して対象物に吹き付ける方法（所謂、乾式吹付け工法）が知られている。

ところで、上記のように、吹付け材を吹付け用ノズルから噴射して吹付け対象物に吹き付けた場合、吹き付けに伴う衝撃によって、吹付け材の一部がはね返り、吹付け対象物の周囲に飛散し、作業環境の悪化を招く要因となる。

そこで、はね返りを抑制する方法として、吹付け材の成分の一部に、液状の急結剤を使用する方法や（特許文献１，２参照）、粉状の急結剤と液状の急結剤とを併用する方法（特許文献３，４参照）が提案されている。

特表２００１－５０９１２４号公報特開平１０－０８７３５８号公報特開２００２－２２０２７０号公報特開２００７－０５５８３１号公報

しかしながら、上記のような各方法とは別に、はね返りを抑制する他の方法が要望されている。

そこで、本発明は、対象物への吹き付けを行った際に生じるはね返りを抑制することができる乾式吹付け工法を提供することを課題とする。

本発明に係る乾式吹付け工法は、セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混合しつつ気体と共に対象物に吹き付ける乾式吹付け工法であって、粉体材料と液体材料とが混合されて形成される第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けて下地層を形成する第一工程と、粉体材料と液体材料とが混合されて形成される第二吹付け材を下地層に吹き付ける第二工程とを備えており、第一吹付け材は、第二吹付け材よりも水分の含有率が高くなるように構成される。

斯かる構成によれば、第一吹付け材は、第二吹付け材よりも水分の含有率が高くなるように構成されるため、粉体材料を構成する材料の一部が第一吹付け材から分離し難い状態になると共に、対象物及び第二吹付け材に対する付着性が良好になる。このため、第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けて下地層を形成する際に（第一工程）、第一吹付け材を構成する粉体材料の一部がはね返るのを抑制することができる。また、下地層に第二吹付け材を吹き付けた際にも（第二工程）、第二吹付け材を構成する粉体材料の一部がはね返るのを抑制することができる。

第一吹付け材の液／粉体比は、第二吹付け材の液／粉体比に対して、１０３％以上１１３％以下であることが好ましい。

斯かる構成によれば、第一吹付け材の液／粉体比は、第二吹付け材の液／粉体比に対して、上記の範囲であることで、第一工程で第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けた際にはね返りが生じるのをより効果的に抑制することができると共に、第一吹付け材が硬化した際の圧縮強度と第二吹付け材が硬化した際の圧縮強度との差を少なくすることができる。

下地層の厚みは、１ｃｍ以上であることが好ましい。

斯かる構成によれば、下地層の厚みが上記の範囲であることで、下地層に第二吹付け材を吹き付けた際に（第二工程）、第二吹付け材を構成する粉体材料の一部が下地層に食い込むことになる。このため、第二吹付け材を構成する粉体材料の一部が第二工程においてはね返るのを抑制することができる。

第二工程は、第二吹付け材を１ｃｍ以上の厚みになるように対象物に吹き付けてもよい。

斯かる構成によれば、第二工程において第二吹付け材を１ｃｍ以上吹き付ける場合であっても、上述のように下地層が存在することで、第二吹付け材の吹き付けによるはね返りを抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、対象物への吹き付けを行った際に生じるはね返りを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明に係る乾式吹付け工法は、セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混合して吹付け材を形成しつつ該吹付け材を気体と共に対象物に吹き付けるものである。

粉体材料に含まれるセメントとしては、特に限定されるものではなく、市場で入手できる種々のセメントを用いることができる。具体的には、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、アルミナセメント、及び、カルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォアルミネート系、カルシウムフルオロアルミネート系等の超速硬セメント等からなる群から選択される一つを用いてもよく、複数を混合して用いてもよい。

前記粉体材料は、骨材を含むものであってもよい。

前記骨材としては、粗骨材、及び、細骨材を用いてもよく、細骨材のみを用いてもよい。つまり、骨材として粗骨材、及び、細骨材を用いる場合には、吹付け材は、コンクリートを構成するものとなり、骨材として細骨材のみを用いる場合には、吹付け材は、モルタルを構成するものとなる。

粗骨材は、５ｍｍのふるい目を通過しないものが８５質量％以上となるサイズのものを用いることができる。具体的には、粗骨材としては、砂岩砕石、玉砂利（川砂利）、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。粗骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、セメントに対して１８０質量％以上２１０質量％以下であってもよく、１９０質量％以上２００質量％以下であってもよい。

細骨材は、１０ｍｍのふるい目をすべて通過し、５ｍｍのふるい目を通過するものが８５質量％以上となるサイズのものを用いることができる。具体的には、細骨材としては、山砂、川砂、陸砂、及び、海砂等の天然砂や、砂岩，石灰岩等を人工的に破砕して形成された砕砂（より詳しくは、石灰砕砂等）が挙げられる。細骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、セメントに対して２２０質量％以上２８５質量％以下であってもよく、２３０質量％以上２７５質量％以下であってもよい。

なお、上記の粗骨材及び細骨材のサイズは、ＪＩＳＡ１１０２に従う骨材のふるい分け試験方法によって測定されるもので、ＪＩＳＺ８８０１－１の試験用ふるい目を表したものである。

また、粉体材料は、セメント以外の材料を含むものであってもよい。例えば、粉体材料は、繊維材（ガラス繊維、鋼繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、炭素繊維等）、混和材（高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、膨張材等）、混和剤（減水剤、増粘剤、消泡剤等）等を含むものであってもよい。

前記液体材料に含まれる水としては、特に限定されるものではなく、一般的な上水道水を用いることができる。また、液体材料は、水以外の材料を含むものであってもよい。例えば、液体材料は、モルタルやコンクリートを混練する際に使用する減水剤等の混和剤、ポリマーディスパージョン液、収縮低減剤、凝結調整剤等を含むものであってもよい。

また、粉体材料及び液体材料の少なくとも一方に、背景技術で例示した各種の急結剤が含まれてもよい。

本発明に係る乾式吹付け工法では、上記のような吹付け材を対象物（例えば、掘削によって形成された壁面等）に吹き付ける際には、乾式吹付け用ノズルを用いることができる。該乾式吹付け用ノズルは、粉体材料と液体材料とが別々に供給され、粉体材料と液体材料とを混合して吹付け材を形成しつつ該吹付け材を気体（例えば、粉体材料を圧送する気体）と共に噴射されるように構成される。

本発明に係る乾式吹付け工法は、粉体材料と液体材料とが混合されて形成される第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けて下地層を形成する第一工程と、粉体材料と液体材料とが混合されて形成される第二吹付け材を下地層に吹き付ける第二工程とを備える。下地層の厚みとしては、特に限定されるものではなく。例えば、１ｃｍ以上であることが好ましく、１ｃｍ以上２ｃｍ以下であってもよい。また、下地層に吹き付けられた第二吹付け材の厚みとしては、特に限定されるものではなく、例えば、１ｃｍ以上であることが好ましく、１ｃｍ以上２０ｃｍ以下であってもよい。

第一吹付け材は、粉体材料に対する液体材料の質量割合（液／粉体比）が１３質量％以上１７質量％以下となるように形成されることが好ましく、１４質量％以上１６質量％以下となるように形成されることがより好ましい。また、第一吹付け材が硬化した際の圧縮強度は、３０Ｎ／ｍｍ^２以上となることが好ましく、３３Ｎ／ｍｍ^２以上となることがより好ましい。

また、第一吹付け材は、第二吹付け材よりも水分の含有率（即ち、液／粉体比）が高くなるように構成される。具体的には、第一吹付け材の液／粉体比は、第二吹付け材の液／粉体比に対して１０３％以上１１３％以下であることが好ましく、１０５％以上１１０％以下であることがより好ましい。また、第一吹付け材が硬化した際の圧縮強度は、第二吹付け材が硬化した際の圧縮強度に対して９０％以上１２０％以下であることが好ましい。

第二吹付け材は、粉体材料に対する液体材料の質量割合（液／粉体比）が１３質量％以上１７質量％以下となるように形成されることが好ましく、１４質量％以上１６質量％以下となるように形成されることがより好ましい。また、第二吹付け材が硬化した際の圧縮強度は、３３Ｎ／ｍｍ^２以上となることが好ましく、４０Ｎ／ｍｍ^２以上となることがより好ましい。

また、第二吹付け材は、第一吹付け材よりも水分の含有率（即ち、液／粉体比）が低くなるように構成される。具体的には、第二吹付け材の液／粉体比は、第一吹付け材の液／粉体比に対して８８％以上９７％以下であることが好ましく、９０％以上９５質量％以下であることがより好ましい。また、第二吹付け材が硬化した際の圧縮強度は、第一吹付け材が硬化した際の圧縮強度に対して９０％以上１２０％以下であることが好ましい。

なお、第一吹付け材、及び、第二吹付け材の圧縮強度は、下記の実施例に記載した方法で測定されるものである。

以上のように、本発明に係る乾式吹付け工法によれば、対象物への吹き付けを行った際に生じるはね返りを抑制することができる。

即ち、第一吹付け材は、第二吹付け材よりも水分の含有率が高くなるように構成されるため、粉体材料を構成する材料の一部が第一吹付け材から分離し難い状態になると共に、対象物及び第二吹付け材に対する付着性が良好になる。このため、第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けて下地層を形成する際に（第一工程）、第一吹付け材を構成する粉体材料の一部がはね返るのを抑制することができる。また、下地層に第二吹付け材を吹き付けた際にも（第二工程）、第二吹付け材を構成する粉体材料の一部がはね返るのを抑制することができる。

第一吹付け材は、第二吹付け材に対して水分の含有率が上記の範囲であることで、第一工程で第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けた際にはね返りが生じるのをより効果的に抑制することができると共に、第一吹付け材が硬化した際の圧縮強度と第二吹付け材が硬化した際の圧縮強度との差を少なくすることができる。

下地層の厚みが上記の範囲であることで、下地層に第二吹付け材を吹き付けた際に（第二工程）、第二吹付け材を構成する粉体材料の一部が下地層に食い込むことになる。このため、第二吹付け材を構成する粉体材料の一部が第二工程においてはね返るのを抑制することができる。

第二工程において第二吹付け材を１ｃｍ以上吹き付ける場合であっても、上述のように下地層が存在することで、第二吹付け材の吹き付けによるはね返りを抑制することができる。

なお、本発明に係る乾式吹付け工法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、更に、他の各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

以下、実施例、及び、比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜使用材料＞
・セメント：早強ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）
・ポリマー：ライオンボンドＡ（住友大阪セメント社製）
・硅砂１号（ＪＩＳＲ５２０１に規定する標準砂）
・硅砂２号（ＪＩＳＲ５２０１に規定する標準砂）
・硅砂７号（ＪＩＳＲ５２０１に規定する標準砂）
・水

＜粉体材料、及び、液体材料の配合＞
粉体材料、及び、液体材料の配合は、下記表１の通りである。
なお、第一配合で吹き付けを行う際の粉体材料の流量は、２１．７ｋｇ／ｍｉｎであり、液体材料の流量は、３．５ｋｇ／ｍｉｎであった。
また、第二配合で吹き付けを行う際の粉体材料の流量は、２１．７ｋｇ／ｍｉｎであり、液体材料の流量は、３．１ｋｇ／ｍｉｎであった。
また、第三配合で吹き付けを行う際の粉体材料の流量は、２１．７ｋｇ／ｍｉｎであり、液体材料の流量は、３．３ｋｇ／ｍｉｎであった。

＜圧縮強度＞
上記表１の各配合で混練物を作製し、ＪＩＳＡ１１７１に基づいて材齢２８の圧縮強度を測定した。圧縮強度の測定結果は、下記表２に示す。

＜リバウンド率の測定＞
１．実施例１
ＪＳＣＥ－Ｆ５６３に基づいて、はね返り率の試験を行った。具体的には、吹付けの対象物として、１００ｃｍ×１００ｃｍの底面を有する型枠を使用し、該型枠の質量（以下、当初型枠質量とも記す）を測定した。そして、下記表３の第一工程における第一吹付け材の液／粉体比となるように（即ち、上記の第一配合で）粉体材料と液体材料とを乾式吹付け用ノズルに供給し、第一吹付け材を対象物に吹き付けて、下地層（厚さ１ｃｍ）を形成した（第一工程）。そして、型枠（以下、第一工程後型枠質量とも記す）の質量、及び、はね返った質量（はね返り量）を測定した。次に、下記表３の第二工程における第二吹付け材の液／粉体比となるように（即ち、上記の第二配合で）粉体材料と液体材料とを乾式吹付け用ノズルに供給し、第二吹付け材を下地層に吹き付けた（厚さ４ｃｍ）（第二工程）。そして、型枠（以下、第二工程後型枠質量とも記す）の質量、及び、はね返った質量（はね返り量）を測定した。

得られた測定結果を用いて、下記（１）式により、第一工程におけるはね返り率を算出した。また、下記（２）式により、第二工程におけるはね返り率を算出した。また、下記（３）式により、実施例１の全体のはね返り率を算出した。各はね返り率については下記表２に示す。なお、下記（１）における「第一施工量」とは、第一工程後型枠質量と当初型枠質量との差である。下記（２）における「第二施工量」とは、第一工程後型枠質量と第二工程後型枠質量との差である。下記（３）における「全はね返り量」とは、第一工程のはね返り量と第二工程のはね返り量との合計であり、「全施工量」とは、第一施工量と第二施工量との合計である。

・はね返り率（第一工程）
＝はね返り量÷（第一施工量＋はね返り量）×１００・・・（１）
・はね返り率（第二工程）
＝はね返り量÷（第二施工量＋はね返り量）×１００・・・（２）
・はね返り率（全体）
＝全はね返り量÷（全施工量＋全はね返り量）×１００・・・（３）

２．実施例２
第一工程における第一吹付け材の液／粉体比が下記表３の液／粉体比となるように（即ち、上記の第三配合で）第一工程を行ったこと以外は、実施例１と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

３．比較例１
第一工程における第一吹付け材の液／粉体比が下記表３の液／粉体比となるように（即ち、上記の第二配合で）第一工程を行ったこと以外は、実施例１と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

４．比較例２
第二工程における第二吹付け材の吹き付け厚みが異なること以外は、比較例１と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

５．比較例３
第一工程における第一吹付け材及び第二工程における第二吹付け材のそれぞれの液／粉体比が第三配合の液／粉体比となるように第一工程及び第二工程を行ったこと以外は、比較例２と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

６．比較例４
第一工程における第一吹付け材及び第二工程における第二吹付け材のそれぞれの液／粉体比が第一配合の液／粉体比となるように第一工程及び第二工程を行ったこと以外は、比較例２と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

７．参考例１
第二工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

８．参考例２
第二工程を行わなかったこと以外は、実施例２と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

９．参考例３
第二工程を行わなかったこと以外は、比較例１と同一条件で試験を行って各はね返り率を得た。

＜まとめ＞
表２を見ると、第一配合～第三配合の圧縮強度に大きな差が無いことが認められる。つまり、第一吹付け材で下地層を形成し、該下地層に第二吹付け材を吹き付ける工法（本願発明の乾式吹付け工法）であっても、第一吹付け材のみ又は第二吹付け材のみを対象物の表面に吹き付ける工法であっても、対象物の表面に形成される硬化体の圧縮強度に大きな差がないことが認められる。

また、表３を見ると、各実施例は、各比較例よりも全体のはね返り率が低いことが認められる。換言すれば、第一吹付け材として、液／粉体比の高い（即ち、含水率が高い）ものを用い、第二吹付け材として、第一吹付け材よりも液／粉体比が低い（即ち、含水率が低い）ものを用いた各実施例の方が全体のはね返り率が低くなることが認められる。つまり、第二吹付け材よりも水分の含有率が高い第一吹付け材を用いて下地層を形成し、その後、下地層に第二吹付け材を吹き付けるように構成することで、乾式吹付け作業を行う際のはね返りを効果的に抑制することができる。

また、実施例１，２は、比較例２～４よりも全体の施工量が多いにもかかわらず、全体のはね返り率が低いことが認められる。つまり、第二吹付け材よりも水分の含有率が高い第一吹付け材を用いて下地層を形成し、その後、下地層に第二吹付け材を吹き付けるように構成することで、乾式吹付け作業を行う際のはね返りを効果的に抑制することができる。

なお、参考例１～３を比較すると、液／粉体比が高い（即ち、含水率が高い）方がはね返り率が低いことが認められる。つまり、第一工程において液／粉体比が高い（即ち、含水率が高い）第一吹付け材を用いることで、乾式吹付け作業を行う際のはね返りを効果的に抑制することができる。

Claims

セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混合しつつ気体と共に対象物に吹き付ける乾式吹付け工法であって、
粉体材料と液体材料とが混合されて形成される第一吹付け材を対象物の表面に吹き付けて下地層を形成する第一工程と、粉体材料と液体材料とが混合されて形成される第二吹付け材を下地層に吹き付ける第二工程とを備えており、
第一吹付け材は、第二吹付け材よりも水分の含有率が高くなるように構成され、
第一吹付け材及び第二吹付け材は、モルタルである乾式吹付け工法。
第一吹付け材の液／粉体比は、第二吹付け材の液／粉体比に対して１０３％以上１１３％以下である請求項１に記載の乾式吹付け工法。
下地層の厚みは、１ｃｍ以上である請求項１又は２に記載の乾式吹付け工法。
第二工程は、第二吹付け材を１ｃｍ以上の厚みになるように対象物に吹き付ける請求項１乃至３の何れか一項に記載の乾式吹付け工法。