JP2001248164A - 混合物の吹き付け工法とその装置 - Google Patents
混合物の吹き付け工法とその装置Info
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Abstract
あるいは水平距離で遠方への混合物(モルタル・コンク
リート)の吹き付けが可能な工法と、その工法に用いて
好適な装置とを提供する。 【解決手段】 ノズル近傍に設置される可搬式混合装置
17の混合用筒体21に対して、それの一端側に混合物
(モルタル)1の圧送用ホース19を且つ他端側に骨材
(砂)8の圧送用ホース15を接続し、混合用筒体21
の内径Dを骨材圧送用ホース15の内径dと同径〜3倍
にして、この筒体21の骨材圧送用ホース15の接続部
近傍の筒壁21aに、セメントミルク13の圧送用ホー
ス16を接続し、かつ、筒体内に圧送される骨材8に対
してセメントミルク13を斜め後方から供給して、筒体
内に別々に圧送された骨材8とセメントミルク13とを
筒体内で混合し、その混合物1を吹付ノズル20から吐
出する。
Description
ルクとの混合物(即ち、砂などの細骨材とセメントミル
クとを混合したモルタル、又は、砕石などの粗骨材とセ
メントミルクとを混合したコンクリート)の吹き付け工
法と、その工法に用いる混合物の吹き付け装置とに関す
る。
付ける法面の緑化保護工法では、植生基材の流亡を防止
して安定に定着させるために、モルタルやコンクリート
の吹き付けによる法枠を法面に形成して、その法枠内に
緑化用の植生基材が吹き付けられる。
にネットを張設して、このネットを埋め込むように、モ
ルタルやコンクリートが吹き付けられ、高架鉄道や高速
道路、山岳トンネルなどの構築や補修などに際しても、
モルタルやコンクリートの吹き付けが行われる。
の吹き付けに際して、混合物をホースによって吹き付け
箇所に圧送する従来の吹き付け手段では、混合物とホー
ス内面との摩擦抵抗が大きいために、混合物の吹き付け
位置が高い場合は、十分な吐出圧を得難く、吹き付けの
水平距離にしても、ホース長さで100m程度が限度で
あった。
は、セメント配合比の低いモルタル材料(砂と若干量の
セメントとの空ねり物)またはコンクリート材料をホー
スを介して圧送し、その圧送過程の後段でモルタル材料
またはコンクリート材料にセメントミルクを注入した
後、この混合物を吹き付ける工法、即ち、モルタル材料
またはコンクリート材料とセメントミルクとを別々に圧
送して、これを混合して吹き付ける別圧送吹き付けの工
法を提案している(特公平6−102899号公報)。
ースで圧送するモルタル材料またはコンクリート材料の
セメント配合比を低くすることによって圧送抵抗を少な
くし、吐出量を大きくすることができ、そのセメント不
足量は圧送過程の後段でセメントミルクの注入によって
補填されるのであって、モルタルまたはコンクリートを
吹き付ける従来の工法では、法高60mまでが施工の限
度であったが、上記の工法によれば、法高300mまで
の施工が可能となる。
は、モルタル材料またはコンクリート材料を圧送するホ
ースにおける先端部よりも手前の部位に筒体を間装接続
し、この筒体にセメントミルクを注入するためのホース
を接続して、別々に圧送されたモルタル材料またはコン
クリート材料とセメントミルクとを筒体内で混合し、こ
の混合物をホース先端のノズルから吹き付けるようにし
ている。
て、筒体内で十分混合できるように、モルタル材料また
はコンクリート材料の圧送用ホースの内径に比較して、
筒体の外径を著しく大きくし、具体的な一例として、材
料圧送用ホースの内径42mmに対して、筒体の外径を
300mm(筒体の肉厚が3mmで内径が294mm)
と7倍(面積で49倍)もの大きさにし、モルタル材料
またはコンクリート材料とセメントミルクとを混合して
いた。
一定の速度で圧送されたモルタル材料またはコンクリー
ト材料は、筒体内に到達すると同時に、筒体径が大き過
ぎることに起因する急激な気圧の低下に伴って、その流
速を著しく減速させることとなり、その結果、後続のモ
ルタル材料またはコンクリート材料の進路を妨害して、
筒体内部で所謂詰まりが生じ、混合物の吹き付けが不能
になることがあった。
するため、圧送用ホースの内壁にセメント粒子が次第に
付着して、最後にはホースを閉塞し、砂とセメントとを
定量供給することが困難になることがしばしばあった。
いては、セメントと砂との配合比を1:4に設定するの
が一般的であるが、最終強度が確保できれば、この配合
比にする必要はなく、所望する強度が得られる配合比に
設定できればよい。
メントを配合していることから、この分のセメント量と
セメントミルクによるセメントの補填量との合計量から
セメントの配合比が決定されるが、モルタル材料に予め
配合されているセメント量を勘案して、セメントミルク
の供給量を制御することは非常に困難であった。
のであって、上記した別圧送吹き付けの工法に比較し
て、更なる高所への混合物の吹き付け、或いは、水平距
離での遠方への吹き付けが可能で、しかも、圧送用ホー
スはもとより筒体内での詰まりが解消される混合物の吹
き付け工法と、その工法に用いて好適な混合物の吹き付
け装置とを提供することを目的としている。
ルクとの混合物の吹き付け工法として、本発明では、混
合物の吹付ノズルを先端に備えたホースを、ノズル近傍
に設置される可搬式混合装置の混合用筒体に対して、そ
れの一端側に同芯状に接続すると共に、この混合用筒体
の他端側に骨材圧送用のホースを同芯状に接続し、か
つ、混合用筒体の内径を骨材圧送用ホースの同径〜3倍
にして、この筒体の骨材圧送用ホースの接続部近傍の筒
壁にセメントミルクの圧送用ホースを接続すると共に、
筒体内に圧送される骨材に対してセメントミルクを斜め
後方から供給するように、セメントミルクの吐出方向を
筒体軸線に対して傾斜させて、筒体内に別々に圧送され
た骨材とセメントミルクとを筒体内で混合し、その混合
物をノズルから吐出する点に特徴がある(請求項1)。
クの供給量を制御するだけで(請求項2)、骨材とセメ
ントミルクとの配合比を簡単に変更することができる。
る吹き付け工法によれば、混合用筒体の内径を骨材圧送
用ホースの内径と同径〜3倍にしたことで、筒体の内径
が大き過ぎることに起因する骨材の急激な流速の低下が
生じなくなり、これによって骨材の詰まりを回避するこ
とが可能となる。
となく、筒体内で所謂負圧作用を発生させることが可能
となるため、セメントミルクは、筒体内で加速されて筒
体の内壁に繰り返し衝突し拡散する。
るセメントを配合せずに圧送することから、従来のよう
にセメントの付着による圧送用ホースの閉塞は生じず、
骨材はプラズマ状態になって筒体内に導入され、かつ、
これに加えて、セメントミルクを骨材に対して斜め後方
から交差させるように供給することで、筒体内では、プ
ラズマ状態の骨材と加速・拡散したセメントミルクとが
瞬時に効率良く混合するようになり、混合物として、こ
れを極めて均一な高品質のものにして吹き付け可能とな
る。
く、かつ、骨材にしても、これにセメントを配合してい
ないことから、これの圧送抵抗も小さく、更に、上記し
たようにホースの閉塞が生じないことから、既に提案し
ている別圧送吹き付けの工法に比較して、更なる高所へ
の混合物の吹き付け、或いは、水平距離での遠方への吹
き付けが可能となる。
の繊維の少なくとも一つを、骨材とセメントミルクの少
なくとも一方に添加することであって(請求項3)、こ
の繊維の添加によって、モルタルまたはコンクリートの
強度アップが達成される。
け装置として、先端に混合物の吹付ノズルを備えた混合
物圧送用のホースと骨材圧送用のホースとを、ノズル近
傍に設置される可搬式混合装置の混合用筒体に対して、
それの両端部に同芯状に接続すると共に、混合用筒体の
内径を骨材圧送用ホースの内径と同径〜3倍にして、こ
の筒体の骨材圧送用ホースの接続部近傍の筒壁にセメン
トミルク圧送用のホースを接続し、かつ、このホースに
よるセメントミルクの吐出方向を筒体軸線に対して傾斜
させて、筒体内に圧送される骨材に対してセメントミル
クを斜め後方から供給するように構成することで、請求
項1記載の工法に用いて好適な混合物の吹き付け装置が
提供される(請求項4)。
口部に、セメントミルク拡散手段を備えれば(請求項
5)、筒体内にセメントミルクが膜状に供給されて、骨
材は確実にセメントミルクと接触し、両者の混合が効率
的に行われることで、更なる均一な高品質の混合物を得
ることができる。
に基づいて説明する。図1は骨材とセメントミルクとの
混合物(砂などの細骨材とセメントミルクとを混合した
モルタル、又は、砕石などの粗骨材とセメントミルクと
を混合したコンクリートであり、通常は配合比がセメン
ト1:砂4:水0.5のモルタルが用いられるもので、
以下、モルタルと言う。)1の吹き付けによる法枠2の
成形状況ならびに植生基材3の吹き付けによる法面Nの
緑化保護状況を示している。
を張設すると共に、このネット4上に鉄筋5を格子状に
配置して、この格子状の鉄筋5による空間部に養生シー
ト6を配置する一方、格子状の鉄筋5を覆うようにモル
タル1を吹き付けて、格子状の法枠2を形成し、その
後、養生シート6を剥がし、かつ、植物種子や肥料を含
んだ植生基材3を法枠2内に吹き付けて、法面Nの緑化
保護を図るようにしている。
ての砂8の圧送機9と、この圧送機9に接続されたエア
コンプレッサー10と、セメント11と水12との配合
比が1:0.5のセメントミルク13の圧送用ポンプ1
4と、ホース15,16を介して砂8とセメントミルク
13とを導入し、これらを混合してモルタル1として吐
出する可搬式の混合装置17と、この可搬式混合装置1
7のモルタル吐出口(図2を参照)18に接続のモルタ
ル圧送用のホース19、及び、このホース19の先端に
備えたモルタル吹付ノズル20とから成る。
トミルク13の供給量は、ポンプ14が備える吐出量ゲ
ージによって設定変更されるもので、事前に測定した骨
材(砂)8の圧送量に応じてポンプ14によるセメント
ミルク13の吐出量を調整することで、砂8とセメント
ミルク13との配合比を任意に制御できるようになって
いる。
搬式混合装置17を中心にしてモルタル1の吹き付け範
囲を3〜20m程度の吹き付け半径にするように、ノズ
ル20を含む長さを3〜20m程度に設定しており、こ
のノズル20の近傍に設置されるところの可搬式の混合
装置17は、砂8とセメントミルク13とを混合するた
めの混合用筒体21を主体に構成されている。
すように、その内径Dが砂圧送用ホース15の内径dよ
りもやゝ大径(後述するように、同径〜3倍でよい。)
であって、一端側(モルタル吐出口18側)を順次絞り
気味にして、その吐出口18の外周面部に、モルタル圧
送用ホース19を同芯状に接続するための雄ねじ部22
を形成する一方、他端側にも、砂圧送用ホース15を同
芯状に接続するための雄ねじ部23を形成し、かつ、こ
の筒体21の砂圧送用ホース15の接続部近傍の筒壁2
1aに、セメントミルク13の注入コック24を接続す
るための雌ねじ部25を形成して、このコック24にセ
メントミルク圧送用のホース16を接続するようにして
いる。
延長軸線Pを、筒体軸線Qを通す状態で且つ筒体軸線Q
に対して例えば40度の角度θで傾斜させて、筒体21
内に圧送される砂8に対してセメントミルク13を斜め
後方から供給するように構成する一方、雌ねじ部25に
よる筒体21内へのセメントミルク13の注入口部を筒
体21の軸線方向で絞って、この絞り口部によってセメ
ントミルク13を膜状に拡散させるための拡散手段26
を構成している。
ば、混合用筒体21の内径Dを砂圧送用ホース15の内
径dよりもやゝ大径にしたことで、一定の速度で筒体2
1内に圧送される砂8の急激な流速の低下が生じなくな
り、筒体21内での砂8の詰まりが確実に回避される。
となく、筒体21内で所謂負圧作用が発生することで、
セメントミルク拡散手段26を通して筒体21内に加速
導入されたセメントミルク13は、瞬時に濃密な膜状の
セメントミルク13と化し、一方、砂8については、従
来のように、粘性を高めるセメントを配合せずに圧送す
ることから、砂8はプラズマ状態になって筒体21内に
導入されることとなり、これに加えて、セメントミルク
13を砂8に対して斜め後方から交差させるように供給
することで、筒体21内では、濃密な膜状のセメントミ
ルク13と砂8とが瞬時に効率良く混合されるのであっ
て、これに上記した砂8の詰まりが回避されることが相
乗することで、モルタル1を極めて均一な高品質のもの
にして、これをノズル20から法面Nに吹き付けること
ができる。
機械的に撹拌して、モルタルそのものをホースで圧送す
る吹き付け工法に比較して、上記構成のモルタル吹き付
け装置では、機械式の不均一な撹拌に頼ることがないの
で、混合斑の少ない極めて高品質のモルタル1を容易に
且つ瞬時に得ることができるのであり、かつ、従来必要
とした3割ものリバウンドロスを大幅に低減させること
も可能となり、砂8の使用量を大幅に削減することが可
能となる。
さく、砂8にしても、これにセメントを配合していない
ことから、これの圧送抵抗も小さく、これらを別々に圧
送することに加えて、これらをモルタル1にして圧送す
るラインも短いことから、高所へのモルタル1の吹き付
け、或いは、水平距離での遠方へのモルタル1の吹き付
けが可能となり、モルタル吹き付け能力の大幅な改善が
達成される。
2mmにして、砂8を200Kg/バッチ/1.5分で
筒体21内に圧送し、セメントミルク圧送用ホース16
の内径d1を25mmにして、セメントミルク13を7
5Kg/1.5分で筒体21内に拡散圧送し、これらを
混合する筒体21の全長を1000mm、内径Dを94
mmとし、かつ、モルタル圧送用ホース19の内径d2
を42mmにして、モルタル1をモルタル吐出口18か
らノズル20に圧送した実施の形態では、水平距離で4
00m以上にわたるモルタル1の吹き付け確認が成され
ている。
用いて、この砂8とセメントミルク13とを混合したモ
ルタル1の吹き付けについて説明したが、砂8に代えて
砕石を用いて、この砕石とセメントミルク13との混合
によるコンクリートの吹き付けも可能である。
または砕石と、セメント11と、水12とを用意すれ
ば、場所と時間とに制約されることなく、随時にモルタ
ル1あるいはコンクリートの吹き付けが可能であって、
現在問題となっているトンネル内のコンクリート剥落事
故等に繋がる問題、即ち、打設の時間的な制約や、過剰
な水セメント比に起因する生コンの不良施工を回避でき
るのであり、本発明の吹き付け工法によれば、モルタル
あるいはコンクリート構造物の品質低下を来す虞れが殆
どないのである。
ルおよびコンクリートの28日圧縮強度を測定したとこ
ろ、従来工法の15N/mm2 に比較して、平均30N
/mm2 以上と大幅に向上できることが判明したのであ
り、これによって、例えば法枠による法面の保護工法に
おいては、従来と同等強度の法枠を小型の法枠でも得る
ことができるなど、工事の大幅なコスト低減が達成され
る。
内径Dを、砂圧送用ホース15の内径dの2.2倍(面
積で4.8倍)に設定しているが、内径Dの異なる複数
本の筒体21を用意して、モルタルの吹き付け実験を繰
り返し行ったところ、筒体内径Dがホース内径dの3.
0倍(面積で9倍)までの筒体21では、砂8の詰まり
は一切生じず、筒体内径Dがホース内径dの4.0倍以
上の筒体21では、砂8の詰まりがしばしば生じ、この
間の筒体21では、ごく稀に砂8の詰まりが生じたので
あり、逆に、混合用筒体21の内径Dをホース内径dよ
りも小さくしても、砂8の詰まりが生じたのであって、
このことから、混合用筒体21の内径Dは、砂圧送用ホ
ース15の内径dの1.0倍〜3.0倍(面積で9.0
倍)の範囲に設定することが肝要である。
ことは必須の要件ではなく、即ち、図4(A),(B)
に示すように、雌ねじ部25による注入口部を絞ること
なく、雌ねじ部25を筒体21に対して単純に連設して
もよいのであり、この構成では、セメントミルク13は
拡散を伴って筒体21内に棒状に圧送されて、筒体21
の内壁に繰り返し衝突し、砂8と混合するようになる。
ように、口部の絞りによるセメントミルク拡散手段26
を備えた際は、散水ホースの口部を潰して吐水するとき
のように、セメントミルク13は扇形の膜状と化して、
この膜状のセメントミルク13が筒体21内を斜めに横
断するように、筒体21内に圧送されて、筒体21の内
壁に繰り返し衝突するのであって、セメントミルク13
が膜状に拡散して、砂との接触効率が格段と高くなるこ
とから、セメントミルク拡散手段26を備えることは極
めて好適である。
付けに際して、金属製、ガラス製、合成樹脂製の繊維の
少なくとも一つを、骨材とセメントミルクの少なくとも
一方に添加し、吹き付けるようにすれば、従来必要とし
た鉄筋を使用することなく、極めて圧縮強度および引っ
張り強度の高いモルタル又はコンクリート構造物を作成
することができる利点がある。
な鉄筋を運搬する必要がなくなるため、非常に容易にし
かも安全に施工することが可能となる。
定長さに切断した繊維の何れでも用いることができ、ま
た、繊維の太さも素材によって任意のものが使用でき
る。
は、骨材やセメントミルクに予め混合して圧送すればよ
く、繊維長が長いものは、可搬式の混合装置17やノズ
ル20の適宜箇所に、繊維を風圧で送るホースを接続し
て、骨材とセメントミルクの混合物に添加するようにす
ればよい。
ス等が用いられるが、錆を生じにくい性質のものが好ま
しい。合成樹脂製繊維の原料としては、アラミド等が用
いられ、引っ張り強度が高いものが好ましい。
ンクリートに対して、通常、体積比0.01〜3.0%
程度の割合で使用するが、必要とする強度に応じて増減
可能である。
明によれば、モルタル等の強度に最も影響を及ぼすセメ
ント分のバラツキを生じさせることなく、骨材と均一に
混合された高品質の混合物を、従来に比べて更に高所に
或いは水平距離で遠方に吹き付け可能で、しかも、筒体
内での詰まりが効果的に解消される混合物の吹き付け工
法が提供される。
ば、骨材とセメントミルクとの配合比が容易に制御可能
な混合物の吹き付け工法が提供され、請求項3記載の発
明によれば、従来必要とした重量が大きな鉄筋を使用す
ることなく、極めて圧縮強度および引っ張り強度が高く
て、耐用年数の長いモルタルまたはコンクリートの構造
物を構築できる混合物の吹き付け工法が提供される。
求項1〜3記載の工法に用いて好適な混合物の吹き付け
装置が提供され、これに加えて、請求項5記載の発明に
よれば、骨材とセメントミルクとの混合が効率的に行わ
れる高品質混合物の吹き付け装置が提供される。
よる法面の緑化保護状況を示す形態図である。
見た端面図である。
備えない構成での筒体内へのセメントミルクの圧送説明
図である。
備えた構成での筒体内へのセメントミルクの圧送説明図
である。
ントミルク、15…骨材圧送用ホース、16…セメント
ミルク圧送用ホース、17…可搬式混合装置、19…混
合物圧送用ホース、20…混合物の吹付ノズル、21…
混合用筒体、21a…筒壁、24…注入量調整用のコッ
ク、26…セメントミルク拡散手段、d,D…内径。
Claims (5)
- 【請求項1】 骨材とセメントミルクとの混合物の吹き
付け工法であって、混合物の吹付ノズルを先端に備えた
ホースを、ノズル近傍に設置される可搬式混合装置の混
合用筒体に対して、それの一端側に同芯状に接続すると
共に、この混合用筒体の他端側に骨材圧送用のホースを
同芯状に接続し、かつ、混合用筒体の内径を骨材圧送用
ホースの内径と同径〜3倍にして、この筒体の骨材圧送
用ホースの接続部近傍の筒壁にセメントミルクの圧送用
ホースを接続すると共に、筒体内に圧送される骨材に対
してセメントミルクを斜め後方から供給するように、セ
メントミルクの吐出方向を筒体軸線に対して傾斜させ
て、筒体内に別々に圧送された骨材とセメントミルクと
を筒体内で混合し、その混合物をノズルから吐出するこ
とを特徴とする混合物の吹き付け工法。 - 【請求項2】 可搬式混合装置へのセメントミルクの供
給量を制御して、骨材とセメントミルクとの配合比を変
更することを特徴とする請求項1に記載された混合物の
吹き付け工法。 - 【請求項3】 金属製、ガラス製、合成樹脂製の繊維の
少なくとも一つを、骨材とセメントミルクの少なくとも
一方に添加することを特徴とする請求項1または2に記
載された混合物の吹き付け工法。 - 【請求項4】 骨材とセメントミルクとの混合物の吹き
付け装置であって、先端に混合物の吹付ノズルを備えた
混合物圧送用のホースと骨材圧送用のホースとを、ノズ
ル近傍に設置される可搬式混合装置の混合用筒体に対し
て、それの両端部に同芯状に接続すると共に、混合用筒
体の内径を骨材圧送用ホースの内径と同径〜3倍にし
て、この筒体の骨材圧送用ホースの接続部近傍の筒壁に
セメントミルク圧送用のホースを接続し、かつ、このホ
ースによるセメントミルクの吐出方向を筒体軸線に対し
て傾斜させて、筒体内に圧送される骨材に対してセメン
トミルクを斜め後方から供給するように構成して成るこ
とを特徴とする混合物の吹き付け装置。 - 【請求項5】 セメントミルクの筒体内への注入口部
に、セメントミルク拡散手段を備えて成る請求項4に記
載された混合物の吹き付け装置。
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