JPH0414229B2

JPH0414229B2 -

Info

Publication number: JPH0414229B2
Application number: JP5956685A
Authority: JP
Inventors: Juko Takeuchi; Takeshi Myazawa
Original assignee: Toagosei Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1992-03-12
Also published as: JPS61122373A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、道路、水路、下水道、管渠等のトン
ネル築造工事における掘削壁、山岳、丘陵、一般
の地盤の掘削工事における掘削壁、建築物の外壁
等の壁面の覆工方法に関する。

（従来技術）掘削壁、外壁等の壁面をセメントを含む覆工材
により被覆して前記壁面に覆工壁を設ける覆工方
法としては、一般に、前記覆工材に前記セメント
を急速に凝結される急結剤および水を混合し、該
混合物を吹付けノズルから壁面へ向けて吹付ける
いわゆる吹付け工法が行なわれている。

このような吹付け工法には、特開昭58−27992
号、特開昭57−209366号、特開昭58−143098号等
の公報に記載のように、セメントおよび骨材から
成る覆工材を水により混合した液状の混合物すな
わちスラリと、前記急結剤の水溶液とを吹付けノ
ズルで合流させて吹付ける湿式工法、前記覆工材
（セメント、骨材）および急結剤から成る粉状の
混合物と、水とを吹付けノズルで合流させて吹付
ける乾式工法がある。このような吹付け工法に用
いられる急結剤としては、アルミン酸カルシウ
ム、アルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ等を主成
分とするものが汎用されている。

しかし、従来の吹付け工法は、湧水、流水等、
覆工すべき壁面から遊離したいわゆる遊離水のな
い壁面に覆工壁を設けることはできるが、前記遊
離水の多い壁面に覆工壁を設けることは困難であ
る。これは、従来の急結剤を用いた従来の吹付け
工法では、セメントの硬化時間が１分前後と長い
こと、壁面に対する覆工材の接着性が不十分であ
ることに起因している。

このため、従来の急結剤を用いる従来の吹付け
工法では、前記遊離水の多い壁面に覆工壁を設け
るためには、前記遊離水を一時的に遮断する処理
をした後に施行しなければならず、その作業が煩
雑である。また、たとえ前記処理をした後施行し
ても、濡れた壁面に対する接着性が不十分である
ため、従来の工法では、覆工材および急結剤が壁
面から剥落し易く、材料の歩留りが悪い。

アクリル酸塩またはメタクリル酸塩がセメント
スラリーの凝結時間の短縮に有用なこと、すなわ
ちセメントの急結剤として有用なことは公知であ
る。しかし、これらの薬剤はセメントを含む覆工
材の吹付け工法用の急結剤として実際に用いられ
た例はなく、特に特定の使用方法においてその工
法に適した急結剤になり得ることは全く知られて
いなかつた。

（発明の目的）本発明は、乾燥した壁面および遊離水が多量に
存在する壁面のいずれにも、これらの壁面に遊離
水のための前処理をすることなく、安定な覆工壁
を形成することができる覆工方法を提供すること
を目的とする。

（発明の構成）本発明は、セメントを含む覆工材と、アクリル
酸塩およびメタクリル酸塩から選ばれる急結剤
と、触媒である酸化剤とを吹付けノズルから壁面
へ向けて吹付けることにより前記壁面を被覆する
覆工方法であつて、前記酸化剤を前記覆工材およ
び急結剤の少なくとも一方に加え、前記覆工材お
よび急結剤を別々の経路を経て前記吹付けノズル
に供給し、前記覆工材、急結剤および酸化剤を前
記吹付けノズルから前記壁面へ向けて同時に吹付
けることを特徴とする。

本発明は、また、セメントを含む覆工材と、ア
クリル酸塩およびメタクリル酸塩から選ばれる急
結剤と、酸化剤と、還元剤とを吹付けノズルから
壁面へ向けて吹付けることにより前記壁面を被覆
する覆工方法であつて、前記酸化剤および還元剤
の一方を前記覆工材に他方を前記急結剤にそれぞ
れ加え、前記覆工材および急結剤を別々の経路を
経て前記吹付けノズルに供給し、前記覆工材、急
結剤、酸化剤および還元剤を前記吹付けノズルか
ら前記壁面へ向けて同時に吹付けることを特徴と
する。

本発明は、さらに、セメントを含む覆工材と、
アクリル酸塩およびメタクリル酸塩から選ばれる
急結剤と、酸化剤と、還元剤とを吹付けノズルか
ら壁面へ向けて吹付けることにより前記壁面を被
覆する覆工方法であつて、前記酸化剤および還元
剤のそれぞれを前記覆工材または前記急結剤にそ
れぞれ加え、前記覆工材および急結剤を別々の経
路を経て前記吹付けノズルに供給し、前記覆工
材、急結剤、酸化剤および還元剤を前記吹付けノ
ズルから前記壁面へ向けて同時に吹付けることを
特徴とする。

（発明の効果）本発明によれば、アクリル酸塩およびメタクリ
ル酸塩から選ばれる急結剤を用いるため、セメン
トの硬化時間が短く、また壁面に対する覆工材の
接着力が強く、さらに硬化後の覆工壁の強度が大
きい。したがつて、湧水、流水等の遊離水が豊富
な壁面に、前記遊離水のための処理をすることな
しに、強固かつ安定な覆工壁を設けることがで
き、作業能率が向上し、廉価になる。また、急結
剤と覆工材とを吹付けノズルに別々に供給し、該
吹付けノズルで両者を合流させるため、吹付け作
業が容易である。

遊離水の多い壁を本発明方法により覆工する
と、アクリル酸塩またはメタクリル酸塩は酸化剤
により重合してポリアクリル酸塩またはポリメタ
クリル酸塩となると同時にセメントを硬化させ、
さらに遊離水が壁面に多量に存在するにも関わら
ず、その壁面に付着して覆工壁を作成し、遊離水
の噴出を防止する。

（実施例）セメントセメントとしては、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、高炉セメント、白色セメント、
等各種のセメントを上げることができるが、入手
の容易性から一般的なポルトランドセメントが好
ましい。

覆工材セメントを含む覆工材は、セメントの外に、
砂、砂利等の骨材を含むことが多い。本発明にお
いては、骨材の有無に関わらず、セメントを含む
覆工材は、水と混合された液状の混合物すなわち
スラリーおよび粉状の混合物のいずれの形でも用
いることができる。しかし、セメントの硬化時
間、硬化物すなわち覆工壁の強度、壁面に対する
接着強度等の面から、覆工材、特にセメントは、
粉状の混合物の形で用いることが好ましい。

急結剤急結剤は、酸化剤が混入されることにより重合
してポリアクリル酸塩またはポリメタクリル酸塩
を形成するアクリル酸塩およびメタクリル酸塩の
いずれかである。これら薬剤中の塩としては、ア
ルカリ金属塩、アルカリ土金属塩、アルミニウム
塩等があり、本発明にはマグネシウム塩が好まし
い。

アクリル酸塩またはメタクリル酸塩は、水溶液
の形で用いることが好ましい。また、覆工壁のた
めの組成物中のアクリル酸塩またはメタクリル酸
塩の濃度は、セメント、骨材等の不溶解物質を除
いた溶液中の10〜50重量％であると好適であり、
特に15〜45重量％であるとより好適である。

前記溶液中のアクリル酸塩またはメタクリル酸
塩の濃度が10％より少ないと、壁面に対する接着
力が不十分であり、また硬化後の初期強度が弱く
なるため、得られた覆工壁がその機能を有さな
い。前記濃度が50％を越えると、粘度が大きくな
り、またアクリル酸塩またはメタクリル酸塩の結
晶が析出し、使用しにくくなるため、好ましくな
い。

酸化剤酸化剤は、前記アクリル酸塩またはメタクリル
酸塩のイオン交換反応のための重合触媒であり、
過酸化水素もしくは過酸化水素を生成する水溶性
の化合物である。過酸化水素を生成する化合物と
しては、過炭酸ソーダ、過ホー酸ソーダ、過酸化
ナトリウム、過酸化カルシウム、過酸化バリウ
ム、過酸化アンモニウム等の過酸化塩、過硫酸カ
リウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩等であ
る。しかし、過硫酸アンモニウムは、アンモニア
を副生するので、換気の悪い場所での使用は避け
ることが好ましい。

酸化剤は、アクリル酸塩またはメタクリル酸塩
の水溶液に添加しておいてもよいし、セメントを
含む覆工材に添加しておくこともできる。

酸化剤と還元剤の併用酸化剤は、単独でアクリル酸塩またはメタクリ
ル酸塩を重合させることが可能であるが、硬化時
間をより短縮した場合、作業現場の温度等により
硬化時間が長い場合等還元剤と併用することが望
ましい。

酸化剤と還元剤とを併用する際には、アクリル
酸塩またはメタクリル酸塩の水溶液に酸化剤を添
加し、セメントを含む覆工材に還元剤を添加する
ことが好ましいが、その逆であつてもよく、また
酸化剤および還元剤の両者を覆工材または急結剤
の一方のみに加えておいてもよい。覆工材に酸化
剤または還元剤を添加するときは、それらと覆工
材とを混合しておくと好適であり、特に覆工材を
粉末の状態で用いる場合は両者を十分に空練りし
ておくと好適である。

還元剤酸化剤と併用する還元剤は、水溶性であるもの
が好ましく、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ジ
エチルアミノプロピオニトリル、ジメチルアミノ
エタノール、ジメチルアミノプロパノール、ピペ
ラジン、モルホリン等のアミン類やその塩、第１
鉄塩、亜硫酸アルカリ、チオ硫酸塩、チオ尿素、
エリソルビン酸ナトリウム、ロンガリツト等の１
種以上を用いる。酸化剤と還元剤との組み合せお
よびそれらの使用量は、覆工壁の硬化時間、壁面
に対する覆工壁の接着強度、覆工壁の強度等に影
響するため、作業現場の地質、環境、温度等の条
件により選択する。

配合割合セメントと急結剤の好ましい配合割合は、セメ
ントを粉末の状態で使用する（乾式工法）か、ス
ラリーの状態で使用する（湿気工法）かにより異
なる。

セメントを粉末の状態で使用することは、本発
明においてはセメントと急結剤とを吹付けノズル
で合流させるため、特に好適である。セメントを
粉末の状態で使用すると、セメントおよび急結剤
の混合物の流動性は、問題にならない。このた
め、セメントの粉末に対する急結剤の溶液の比率
は、小さくてよく、体積比で0.05〜７、好ましく
は0.1〜５である。前記体積比が0.05より小さい
と、セメントや骨材の表面を濡らすことができな
いため、強固な覆工壁を得ることができず、また
得られた覆工壁に空隙が多く、止水性に乏しく、
さらに岩盤や地盤に対する接着力が弱くなる恐れ
がある。前記体積比が７を越えると、止水性、接
着性の問題はないが、重合した急結剤（ポリメタ
アクリル酸塩またはポリメタクリル酸塩）がゲル
化する傾向が顕著に表われるため、弾力性に富む
覆工壁を得ることはできるが、強固な覆工壁を得
ることができなくなる恐れがある。

セメントをスラリーの状態で使用する場合は、
セメントおよび骨材、必要に応じて還元剤等の混
合物に水を加えて流動性を有するスラリーとし、
該スラリーと急結剤（アクリル酸塩またはメタク
リル酸塩）の水溶液とを吹付けノズルで合流させ
る。このため、セメントをスラリーの状態で使用
する場合の固体部分に対する液体部分の比率の下
限は、乾式工法よりも大きくなり、固体部分に対
する液体部分の比率は、体積比で１〜７、好まし
くは１〜５である。前記体積比が１より小さい
と、スラリーと急結剤の水溶液との混合が不十分
になるため、均質な覆工壁を得ることができな
い。前記体積比が７を越えると、強固な覆工壁を
得ることができない。

覆工壁の硬化時間は、吹付け工法においては、
一般に、30秒以下、好ましくは10秒以下であるこ
とが望まれているため、酸化剤および還元剤の種
類およびそれらの量（濃度）を調整することによ
り、約１秒まで自由に設定することができる。前
記硬化時間は、作業現場の温度によつても左右さ
れる。

施工方法本発明においては、覆工材と急結剤とを吹付け
ノズルに別々に供給して該吹付けノズルで両者を
合流させる。

セメントを粉状の状態で使用するときは、前記
セメントを含む覆工材および急結剤の水溶液の一
方に酸化剤を含ませ、覆工材を十分に空練りし、
該覆工材と急結剤の水溶液とを吹付けノズルで合
流させて壁面へ向けて同時に吹付ける。この場
合、水を前記吹付けノズルに供給して合流させる
と好適である、還元剤を併用するときは、覆工材
または急結剤の一方に酸化剤を、他方に還元剤を
加えればよい。

セメントをスラリーの状態で使用するときは、
セメントを含む覆工材に水を加えて十分に混練
し、混練した覆工材と急結剤の水溶液とを吹付け
ノズルで合流させて壁面に向けて同時に吹付けれ
ばよい。この場合も酸化剤は、覆工材または急結
剤の水溶液のいずれかに含ませる。

本発明を実施するための装置としては、
NATM（New Austrian Tunneling Method）
と称されているトンネル築造工法に用いられてい
る乾式または湿式の吹き付け機械を使用すること
ができる。

覆工すべき壁面の状況によつては、ロツクボル
トの設置する補助作業、補強用の鉄筋または金網
の設置する補助作業を行なうこともできる。

吹付けの厚さすなわち覆工壁の厚さは、工事の
目的により異なる。前記厚さが２〜３cmを越える
場合は、複数回に分けて吹付けるいわゆる重ね吹
付けをすることが好ましい。

施工例１アクリル酸マグネシウム34％および過硫酸ナト
リウム３％を含む水溶液10L（12Kg）と、ポルト
ランドセメント17Kgおよびエリソルビン酸ナトリ
ウム0.02Kgを8Lの水により混練して成るセメント
スラリーとを吹付けノズルで合流させて流水のあ
る壁面に吹付け、覆工壁を得た。このとき、吹付
けられた組成物の硬化時間は、約1.2秒（24度
Ｃ）、硬化物の圧縮強さは、硬化１時間後で15Kg
ｆ／cm²であり、モルタル壁上で硬化した組成物
は、前記モルタル壁に強固に付着し、容易には剥
落しなかつた。

なお、吹付けられた組成物の固体部分に対する
溶液部分の体積比は、3.3である。ただし、セメ
ントの比重は3.1である。

施工例２アクリル酸マグネシウム25％、アクリル酸カル
シウム９％、過硫酸ナトリウム３％を含む水溶液
10L（12Kg）と、ポルトランドセメント17Kg、川
砂17Kgおよびエリソルビン酸ナトリウム0.02Kgを
11Lの水により混練して成るセメントスラリーと
を吹付けノズルで合流させて流水のある壁面に吹
付け、覆工壁を得た。このとき、吹付けられた組
成物の硬化時間は、約1.3秒（25度Ｃ）、硬化物の
圧縮強さは、硬化１時間後で10Kgｆ／cm²であり、
モルタル壁上で硬化した組成物は、前記モルタル
壁に強固に付着し、容易には剥落しなかつた。

なお、吹付けられた組成物の固体部分に対する
溶液部分の体積比は、1.8である。ただし、砂の
比重は2.6である。

施工例３アクリル酸マグネシウム25％および過硫酸ナト
リウム３％を含む水溶液33L（40Kg）と、ポルト
ランドセメント67Kg、川砂67Kg、１〜５mmの砕石
130Kgおよびエリソルビン酸ナトリウム0.07Kgを
空練りして成る混合物とを吹付けノズルで合流さ
せて流水のある掘削岩盤面に吹付け、覆工壁を得
た。このとき、吹付けられた組成物の硬化時間
は、１秒以下（20度Ｃ）、硬化物の圧縮強さは、
硬化１時間後で72Kgｆ／cm²であり、岩盤上で硬化
した組成物は、前記岩盤に強固に付着し、容易に
は剥落しなかつた。

なお、吹付けられた組成物の固体部分に対する
溶液部分の体積比は、0.3である。

施工例４アクリル酸マグネシウム20％および過硫酸アン
モニウム３％を含む水溶液34L（40Kg）と、ポル
トランドセメント100Kgおよびフライアツシユ22
Kgを空練りして成る混合物とを吹付けノズルで合
流させて湿つた掘削岩盤面へ吹付け、覆工壁を得
た。このとき、吹付けられた組成物の硬化時間
は、13秒以下（24度Ｃ）、硬化物の圧縮強さは、
硬化１時間後で64Kgｆ／cm²であり、岩盤上で硬化
した組成物は、前記岩盤に強固に付着し、容易に
は剥落しなかつた。

なお、吹付けられた組成物の固体部分に対する
溶液部分の体積比は、0.8である。ただし、フラ
イアツシユの比重は、2.6である。

比較例１セメント10Kg、川砂30Kg、市販の粉末状急結剤
0.5Kgを空練りし、これを吹付けノズルで7.1Kgの
水と合流させて流水のあるモルタル壁へ吹付け
た。

吹付けられた組成物は、硬化開始時間が1.5〜
２分のため、前記流水により流され、覆工壁を得
ることができなかつた。

覆工装置の実施例第１図に示す覆工装置１０は、覆工材１２を空
練りするための混合機１４と、吹付けノズル１６
とを含む。覆工材１２は、セメント、骨材および
還元剤から成り、混合機１２により混合され、ベ
ルトコンベア１８により吹付け機２０へ移され
る。

吹付け機２０にはコンプレツサー２２からパイ
プ２４を経て圧縮空気が送られており、吹付け機
２０に移された覆工材１２は吹付け機２０により
パイプ２６を経て吹付けノズル１６へ送られる。

吹付けノズル１６には、タンク２８内の水３０
がブースターポンプ３２によりパイプ３４を経て
送られ、またタンク３６内の急結剤３８およびタ
ンク４０内の酸化剤４２がブースターポンプ４４
によりパイプ４６を経て送られており、さらに圧
縮空気がコンプレツサー２２からパイプ４８を経
て送られている。

このため、覆工材１２、水２８、急結剤３８お
よび酸化剤４２は吹付けノズル１６において合流
した後、吹付けノズル１６から覆工すべき壁面５
０へ向けて同時に吹付けられ、これにより壁面５
０に覆工壁５２が形成される。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の実施に用いて好適な覆工
装置の概略を示す図である。１０：覆工装置、１２：覆工材、１４：混合
機、１６：吹付けノズル、２０：吹付け機、２
２：コンプレツサー、３０：水、３８：急結剤、
４２：酸化剤、５０：覆工すべき壁面、５２：覆
工壁。

Claims

【特許請求の範囲】１セメントを含む覆工材と、アクリル酸塩およ
びメタクリル酸塩から選ばれる急結剤と、触媒で
ある酸化剤とを吹付けノズルから壁面へ向けて吹
付けることにより前記壁面を被覆する覆工方法で
あつて、前記酸化剤を前記覆工材または急結剤の
少なくとも一方に加え、前記覆工材および急結剤
を別々の経路を経て前記吹付けノズルに供給し、
前記覆工材、急結剤および酸化剤を前記吹付けノ
ズルから前記壁面へ向けて同時に吹付ける、壁面
の覆工方法。２前記覆工材は粉状の混合物であり、該混合
物、前記急結剤および水を前記吹付けノズルで合
流させて吹付ける、特許請求の範囲第１項に記載
の覆工方法。３前記覆工材は液状の混合物であり、該液状混
合物および前記急結剤を前記吹付けノズルで合流
させて吹付ける、特許請求の範囲第１項に記載の
覆工方法。４前記急結剤は水溶液である、特許請求の範囲
第１項、第２項または第３項に記載の覆工方法。５前記急結剤の水溶液と前記酸化剤の水溶液と
を混合し、その混合水溶液を前記吹付けノズルに
供給する、特許請求の範囲第１項、第２項または
第３項に記載の覆工方法。６前記混合水溶液を圧縮空気と共に前記吹付け
ノズルに供給する、特許請求の範囲第５項に記載
の覆工方法。７前記酸化剤を前記覆工材に混合する、特許請
求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の覆
工方法。８セメントを含む覆工材と、アクリル酸塩およ
びメタクリル酸塩から選ばれる急結剤と、酸化剤
と、還元剤とを吹付けノズルから壁面へ向けて吹
付けることにより前記壁面を被覆する覆工方法で
あつて、前記酸化剤および還元剤の一方を前記覆
工材に他方を前記急結剤にそれぞれ加え、前記覆
工材および急結剤を別々の経路を経て前記吹付け
ノズルに供給し、前記覆工材、急結剤、酸化剤お
よび還元剤を前記吹付けノズルから前記壁面へ向
けて同時に吹付ける、壁面の覆工方法。９前記覆工材は粉状の混合物であり、前記急結
剤の水溶液と前記酸化剤の水溶液とを混合してそ
の混合水溶液、前記混合物および水を前記吹付け
ノズルで合流させて吹付ける、特許請求の範囲第
８項に記載の覆工方法。１０前記覆工材は液状の混合物であり、前記急
結剤の水溶液と前記酸化剤の水溶液とを混合し、
その混合水溶液と前記スラリを前記吹付けノズル
で合流させて吹付ける、特許請求の範囲第８項に
記載の覆工方法。１１セメントを含む覆工材と、アクリル酸塩お
よびメタクリル酸塩から選ばれる急結剤と、酸化
剤と、還元剤とを吹付けノズルから壁面へ向けて
吹付けることにより前記壁面を被覆する覆工方法
であつて、前記酸化剤および還元剤のそれぞれを
前記覆工材または前記急結剤にそれぞれ加え、前
記覆工材および急結剤を別々の経路を経て前記吹
付けノズルに供給し、前記覆工材、急結剤、酸化
剤および還元剤を前記吹付けノズルから前記壁面
へ向けて同時に吹付ける、壁面の覆工方法。