JPH0314979B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトンネル掘削面などに層着する吹付け
コンクリートの施工方法に関するものである。

（従来技術とその問題点） 近年、トンネル工事においては、従来から行わ
れている鋼アーチ支保工に代わつて、或いはこれ
と併用して吹付けコンクリートにより周辺地山の
崩壊を防止することが行われている。

この吹付けコンクリートの役割は、掘削直後に
施工して周辺地盤の表面の凹凸を平滑にすること
により応力集中の発生を防止すること、及び岩盤
表面が外気に触れて風化するのを防止すること、
さらに支保工部材の一部として地山の崩壊を防止
すると共に地圧に対して抵抗力を持たせること等
である。

又、トンネル内での吹付けコンクリート工法の
望ましい条件としては、吹付けに伴う粉塵が作業
員の健康や労働意欲に影響を与えない程度である
こと、吹付け作業の施工性が容易であること、そ
の他、特に吹付け後のコンクリートの品質が確保
されること等が要求される。

従来から採用されている吹付けコンクリート工
法としては、乾式工法や湿式工法があるが、乾式
工法の場合はセメントと骨材と、湿式工法の場合
はこれらに水を混練して圧縮空気を利用した吹付
け機によりマテリアルホースを通して先端ノズル
からトンネル壁面に吹付けている。

このような材料を壁面に吹付けにまでの径路に
おいて、未だ固まらないコンクリートに増粘剤や
急結剤を添加し、壁面に吹付けて付着、固結させ
るようにしている。

この増粘剤として、セルロース樹脂、ポリビニ
ルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリ酸化エチレンなどの水溶性の高
分子粘稠剤を使用しているが、これらは粘度が高
くてマテリアルホース内に流動中の吹付けコンク
リートに混合すると、その粘度のために材料が該
マテリアルホースの内壁に付着し、ホースを閉塞
させたりホース内で脈動が生じたり、さらにはノ
ズルから間欠的に固まりとして吐出されることが
生じると共に増粘剤を供給するポンプがその粘度
のために作動不良となる場合が発生し、又、急結
剤を水に溶かし、増粘剤と同時にホース内に供給
すると、該ホース内で反応物が析出してホースが
閉塞する場合がある。

さらに、この種の増粘剤を使用するとコンクリ
ートの強度が出ないという問題点があつた。

（発明の目的） 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
ので、ホース内の閉塞や脈動を生じさせることな
く常にホース内を円滑に流動すると共にノズルか
らの吐出状態を良好にし、さらに、壁面に対する
確実且つ仕上げの良い付着を可能にすると共に粉
塵等の発生防止効果の大なる吹付けコンクリート
の施工方法を提供するものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明における吹
付けコンクリートの施工方法は、吹付け機からマ
テリアルホースを通じて圧送中のドライミツクス
コンクリート材料又は湿潤コンクリート材料にマ
テリアルホースの適所からカルボン酸含有アクリ
ル共重合体エマルジヨンを適宜量添加するととも
に、前記ドライミツクスコンクリート材料の場合
には該ドライミツクスコンクリート材料に急結剤
を混合したのちマテリアルホースの先端部におい
て水を添加するか又は該マテリアルホースの先端
側において急結剤を溶解した水溶液を添加し、前
記湿潤コンクリート材料の場合にはマテリアルホ
ースの先端側で急結剤の溶液を添加してマテリア
ルホースの先端に取付けたノズルから吐出させる
ことを特徴とするもので、カルボン酸含有アクリ
ル共重合体エマルジヨンがセメントや急結剤の水
溶液等のアルカリ性物質に反応した時にのみ粘度
が増大する性質を利用したものである。

（実施例の説明） 本発明の実施例を図面について説明すると、乾
式工法によるコンクリートの吹付けは、第１図に
示すように、細骨材Ｓと粗骨材Ｇ及びセメントＣ
とをミキサー１でドライミツクスし、このドライ
ミツクス材料をアジテーターカーやベルトコンベ
ア等によつて吹付け機２に供給し、しかるのち、
コンプレツサー３から圧縮空気を吹付け機２に導
入することにより、吹付け機２に連結、連通した
マテリアルホース４内にドライミツクス材料を圧
送し、その途上でマテリアルホース４の適所から
カルボン酸含有共重合体のエマルジヨン５を供給
すると共にマテリアルホース４の先端に装着した
ノズル６に、或いは該ノズル近傍部のマテリアル
ホース先端部に、ノズルマンの操作によつて水７
を添加しながらノズル６から吐出させるものであ
る。

カルボン酸含有共重合体エマルジヨン５の供給
は、マテリアルホース４内をドライミツクス材料
が高速で且つ希薄流となつて流動している部分に
該ホース４の外周から噴霧状或いは滴状でホース
４内に供給するものである。

又、コンクリートを急速に固化させるために急
結剤８をドライミツクス材料中に混入させるが、
その方法としては、第１図に示すように、急結剤
８を水７に溶解して水と共に前記マテリアルホー
ス先端側に供給する方法や、第２図に示すよう
に、吹付け機２にドライミツクス材料を供給する
際に粉末の急結剤を供給する方法が採用される。

なお、ドライミツクス材料としては、粗骨材を
用いなくてもよく、又、少量の水を添加しても、
性状としてドライミツクスと同じであればよい。

次ぎに、湿式工法によるコンクリートの吹付け
は、第３図に示すように、細骨材Ｓと粗骨材Ｇ及
びセメントＣ、水７をミキサー１で混練し、この
混練したコンクリートをアジテーターカーやコン
クリートポンプ１０等によつてパイプ１１を介し
て吹付け場所近傍に設置した吹付け機２に送り、
しかるのち、コンプレツサー３から圧縮空気を吹
付け機２に導入して該圧縮空気により前記混練コ
ンクリートを希薄流として吹付け機２に連結、連
通したマテリアルホース４に圧送する。さらに、
このマテリアルホース４内で希薄流となつている
コンクリートに、マテリアルホース４の適所から
カルボン酸含有共重合体エマルジヨン５を供給、
添加すると共にマテリアルホース４の先端ノズル
６内に、或いは該ノズル６近傍部のマテリアルホ
ース先端部に急結剤８の溶液を添加しながら、ノ
ズル６から吐出させるものである。

上記方法において使用するカルボン酸アクリル
共重合体としては、例えばメタクリ酸と（メタ）
アクリル酸のアルキル（アルキル基の炭素数１〜
４）エステルとの重合体がある。

この重合体のエマルジヨンは、上記２種の単量
体と水とを乳化剤（例えば、硫酸エステル塩）を
用いて混合し、乳化または分散させて重合させる
ことにより得ることができ、重合体の固形分濃度
が20〜30％である重合体エマルジヨンの粘度は、
通常、３〜20cps（30℃、Ｂ型粘度計を使用して毎
分12回転で測定）である。

この重合体エマルジヨンは酸性（PH1.5〜3.5）
を呈し、これをカセイソーダで中和すると粘性、
曳糸性が発現し、第４図に示すように、例えば、
重合体の純分0.25％のカルボン酸アクリル共重合
体の場合、約1cpsから約40cpsまで増粘し、PH８
近傍で最大の粘度を示す。そして、重合体の純分
が増加するにしたがつて中性域での粘度と指数関
数的に増加する。

又、セメントＣとしては、普通ポルトランドセ
メント、高炉セメント、早強セメント等を使用す
ると共にこのセメントの急結剤８としては、アル
ミン酸カリウム、カルシウムアルミネート等が適
宜使用される。

これらのセメントや急結剤の水溶液はアルカリ
性を呈し、これらが前記カルボン酸含有アクリル
共重合体エマルジヨンと混合すると中和反応して
重合体は粘度を増大させるものである。

本発明の吹付け方法は、このようにカルボン酸
含有アクリル共重合体エマルジヨンがアルカリ性
溶液と反応した時にのみ粘度が大きくなる性質を
利用したもので、上記吹付け方法によつてマテリ
アルホース内を希薄流となつて流動するドライミ
ツクス材料又は湿潤コンクリートのセメントと、
カルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨンと
が常に混合するようにしたものである。

而して、このエマルジヨンと液体の急結剤とが
混合しても、該エマルジヨンの粘度が増大する
が、急結剤はこのエマルジヨンと反応すると急結
剤としての凝結作用が減少するので、セメントと
反応させるようにしたものであり、セメントは中
性化されても凝固が可能であるからである。

又、上記ドライミツクスの材料に粉末の急結剤
を添加する場合は、吹付け機にドライミツクス材
料を供給するまえに急結剤を添加し、しかるのち
マテリアルホース中に流動する材料の希薄流にカ
ルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨンを添
加しても、セメントの量が急結剤よりも多いので
重合体エマルジヨンの中和のためにほとんどセメ
ントが作用し、急結剤の作用を低下させることは
ない。

さらに、マテリアルホース内にカルボン酸含有
共重合体エマルジヨンを添加する位置は、セメン
トと中和反応して増粘する位置をなるべくノズル
近傍にするために、ノズルから吹付け機側に10〜
20ｍ離れたマテリアルホース部分とすることが望
ましい。

マテリアルホース４に対する該エマルジヨンの
供給は、第５図、第６図に示すように、マテリア
ルホース４に周方向に適宜小間隔毎に供給孔１
２，１２…を設け、これらの供給孔１２を通して
全周から霧状に供給することが好ましい。

以上に述べたコンクリート吹付け方法は、トン
ネルの覆工だけではなく、地下構造物やその他の
湧水面、湿潤面への吹付けにも応用できる。

（発明の効果） 以上のように本発明における吹付けコンクリー
トの施工方法によれば、吹付け機からマテリアル
ホースを通じて圧送中のドライミツクスコンクリ
ート材料又は湿潤コンクリート材料にマテリアル
ホースの適所からカルボン酸含有アクリル共重合
体エマルジヨンを適宜量添加するとともに、前記
ドライミツクスコンクリート材料の場合には該ド
ライミツクスコンクリート材料に急結剤を混合し
たのちマテリアルホースの先端側において水を添
加するか又は該マテリアルホースの先端側におい
て急結剤を溶解した水溶液を添加し、前記湿潤コ
ンクリート材料の場合にはマテリアルホースの先
端側で急結剤の溶液を添加してマテリアルホース
の先端に取付けたノズルから吐出させるものであ
るから、次に列記するような効果を奏することが
できる。

カルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨ
ンそのものの粘度は水と同程度に小さいので、
送給ポンプを作動不良にすることなく、且つマ
テリアルホース内に詰ることもなく、施工性が
良い。

マテリアルホース内を流動するドライミツク
スコンクリート材料又は湿潤コンクリート材料
にカルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨ
ンを添加するため、全材料に対して均一な添加
ができ、しかも、マテリアルホース内で高速で
撹拌されながらエマルジヨンとセメントが反応
して増粘するので、吹付け材料に部分的な粘稠
性をもつた固まりを形成することがない。

カルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨ
ンは、マテリアルホースの適所から該ホース内
に供給されるので、吹付けコンクリート材料を
ノズル部で粘性化させることができ、従つて、
ホース内に閉塞や脈動の発生をなくすることが
できる。

カルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨ
ンは、セメントと反応してセメント材料に大き
な粘性を与えるので、壁面に吹付けた際に粉塵
となることがなく、従つて、粉塵の発生を防止
できると共に吹付けによるリバウンド量もすく
なく、確実な壁面付着が可能となる。

カルボン酸含有アクリル共重合体はコンクリ
ート強度を高める優れた効果を奏する。

急結剤を添加するので、吹付けたコンクリー
トが剥落するのをなくして漏水を防止すること
ができる。

カルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨ
ンの添加系統が水等の添加系統と別であるため
に、水や液体急結剤の添加ラインでのゲル化や
急結剤中の固形分の析出などによるホースの閉
塞が生じない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図及
び第２図は乾式工法によるコンクリート吹付けの
工程図、第３図は湿式工法によるコンクリート吹
付けの工程図、第４図はカルボン酸含有アクリル
共重合体エマルジヨンのPH−粘度線図、第５図は
エマルジヨン供給部のマテリアルホースの簡略縦
断側面図、第６図はその縦断正面図である。 １……ミキサー、２……吹付け機、３……コン
プレツサー、４……マテリアルホース、５……カ
ルボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨン、６
……ノズル、７……水、８……急結剤、Ｓ……細
骨材、Ｇ……粗骨剤、Ｃ……セメント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吹付け機からマテリアルホースを通じて圧送
   中のドライミツクスコンクリート材料にマテリア
   ルホースの適所からカルボン酸含有アクリル共重
   合体エマルジヨンを適宜量添加するとともに前記
   マテリアルホースの先端に取付けたノズル近傍部
   から急結剤を溶解した水溶液を添加して前記ノズ
   ルから吐出させることを特徴とする吹付けコンク
   リートの施工方法。 ２ 吹付け機からマテリアルホースを通じて圧送
   中の粉末急結剤の混合されたドライミツクスコン
   クリート材料にマテリアルホースの適所からカル
   ボン酸含有アクリル共重合体エマルジヨンを適宜
   量添加するとともに前記マテリアルホースの先端
   に取付けたノズル近傍部から水を添加して前記ノ
   ズルから吐出させることを特徴とする吹付けコン
   クリートの施工方法。 ３ 吹付け機からマテリアルホースを通じて圧送
   中の湿潤コンクリート材料にマテリアルホースの
   適所からカルボン酸含有アクリル共重合体エマル
   ジヨンを適宜量添加するとともに前記マテリアル
   ホースの先端に取付けたノズル近傍部から急結剤
   の溶液を添加して前記ノズルから吐出させること
   を特徴とする吹付けコンクリートの施工方法。