JPH0432911B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主としてコンクリート類の湿式吹付け
工法に関するものである。

（従来の技術とその問題点） コンクリートやモルタルなどの水硬性資料の施
工法として乾式および湿式の吹付け工法があり、
特に後者は近年実績の多くなつているNATMを
始めとして、空洞、法面などのライニング工法と
して広く利用されている。

この湿式吹付け工法は、セメントと骨材と水の
混練物をポンプから吹付けノズルまでホースによ
り濃密状態で圧送し、吹付けノズル付近で圧縮エ
アを添付して噴射する方法など各種手法がある。

しかし、いずれにしても、吹付け工法は、実施
条件として、材料の種類、配合、吹付け用機械の
種類、圧縮エアの量、圧力、配管やノズルの構
造、寸法、吹付面との距離、吹付角度など非常に
多岐にわたる複雑な要因を含み、かつそれらが運
転中にも変動する。

そのため、容易に良好な施工を行えず、特に、
吹付けノズルから発生する粉塵、施工面からのは
ね返り、吹付層の品質、面性状などが大きな問題
となつている。

この対策として従来では、ほとんど実効のある
方法が見出されておらず、専ら、高度に熟練した
作業員の経験により前記各種要因のいくつかを適
宜選択して調整していたにすぎなかつた。

（問題を解決するための手段） 本発明は前記のような問題点を解決するために
創案されたもので、その目的とするところは、高
度の熟練や経験を要さずに常に最適な吹付け状態
を保持することができ、粉塵およびはね返り少な
く、品質性状の良好、安定した吹付層を形成する
ことができる湿式吹付工法を提供することにあ
る。

この目的を達成するため、本発明者等は種々吹
付け実験を行つた。その結果、従来のようにポン
プからホースに資料を濃密搬送して、吹付ノズル
部位でエアを添加する方法は、前記した粉塵、は
ね返りの問題のほか、詰りの発生、付着力の点な
どから好ましくなく、本出願人の一名が出願した
特願昭59−149066号（特開昭61−28670号公報）
のようにポンプから一定の距離までパイプで濃密
搬送し、これの終端位置で圧縮エアを添加し、そ
れ以降吹付ノズルまでホースで気流搬送して噴射
する工法が基本的に好適であることがわかつた。

そして、この吹付け工法の実施において、前記
要因の中でも特に消費エア量との間に強い相関性
を有し、具体的には、消費エア量と粉塵濃度が、
一般に第４図のような関係に立つことを知見し
た。

本発明はこれに着目し、流量定値性御弁を用い
て消費エア量を目標値に自動制御するようにした
ものである。

すなわち、本発明の特徴とするところは、資料
をポンプから所定距離まで剛性管路で圧送し、こ
の剛性管路の終端位置で圧送用エアを添加し、吹
付ノズルまで可とう管路で気流搬送して吹付ける
に際し、前記圧送用エアの回路の開閉弁より上流
側に流量定値制御弁を設けておき、該流量定値制
御弁により湿状資料および混和剤に浮力を与えて
気流搬送するに十分で且つ粉塵濃度を低く保たせ
る吹付けエア量を設定し、供給源の吐出圧の変動
に応じて前記吹付けエア量を一定に保つように制
御しながら吹き付けることにある。

従来の吹付けにおいては前記した先行出願の場
合も含めてエア圧をパラメータとして圧力計を見
ながら開閉弁の開度を調整して吹付け状態の制御
を行つていたが、この方法では、コンプレツサ側
の圧力、吹付け材料の状態（負荷）、圧力計の回
路中での位置などにより実際の供給エア量が変化
し、バルブの開閉度も操作者の経験や勘に頼るた
め一定とならず、大きくバラツキが生ずる。そし
て、吹付け時の圧力変化に対応するためには、作
業員を常時張付ける必要があつた。

本発明によれば、これらの難点がすべて解消さ
れ、予め所望の値を設定しておくだけで、圧力変
動いかんにかかわらず、常に最適の吹付状態を保
持することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明す
る。

第１図ないし第３図は本発明による湿式吹付け
工法の実施例を示すもので、１は湿状資料の圧送
用ポンプ、２は圧送用ポンプ１に接続された剛性
管路で、スチールパイプあるいはこれに滑面材を
内張りしたものなどからなる剛性管２ａ，２ａを
ビクトリツクジヨイントのごとき継手３により多
段接続してなる。

４は可とう管路で、ゴムホースなどからなつて
おり、先端には吹付けノズル５が接続されてい
る。６は剛性管路２と可とう管路４の境界部位に
介在接続された圧縮エア添加部であり、この添加
部６は、湿状資料の分離を防止する点から、一般
に、吹付けノズルから後方約20ｍの位置までとす
ることが好ましい。

圧縮エア添加部６はエアコンプレツサなどのエ
ア供給源８とエア管路７により接続され、このエ
ア管路７には、圧力計１２と開閉弁１１が組込ま
れている。

本発明は、前記開閉弁１１より手前のエア管路
７に流量定値制御弁９を接続するもので、該流量
定値制御弁９の構造に任意であるが、本実施例で
は、第３図に例示するようなものを用いている。
すなわち、２次側ボテイに、ダイヤフラム３４を
取付けた弁板２９とこれを牽引するスプリング３
０とを備えた圧力補償弁３１が配され、一次側ボ
デイに可変絞り構造からなる流量設定弁２８が配
され、手動またはモータ等による操作部２８０の
回動で所望の流量値が設定されるようになつてい
る。

スプリング３０を内蔵した筒室には置換タンク
３２が連通し、該置換タンク３２の上部空所には
流量設定弁２８の出口側に通じる送気管３３が連
通している。

流量定値制御弁９の入口側のエア管路には、好
ましくはエア供給源８の元圧の変動を吸収し常に
一定圧の圧縮エアが流量定値制御弁９に作用する
ようにするため、調圧弁１０が介在される。この
調圧弁１０に代え、２基のコンプレツサを直列に
使用してもよい。

第２図は本発明の別の実施態様を示すもので、
前記流量定値制御弁９の出口側たとえば圧力計１
２の近傍に圧力センサー１３を組込み、この圧力
センサー１３で圧力エア添加部６の圧力変動を検
出し、変換器１４を介して流量定値制御弁９の流
量設定弁操作部２８０を増量側または減少側に作
動させ、設定流量を自動的に制御するようにした
ものである。

前記圧送用ポンプ１は湿状資料を濃密吐出し得
るものであれば種々のタイプのものを用いること
ができる。すなわち、スクイーズ式のもの、スク
リユータイプのもの、ピストンタイプのものなど
任意である。

図示するものでは、吐出口１８を前壁１８に設
けた有底ホツパ１９と、この有底ホツパ１９の背
壁側に設けた２本のピストンシリンダ２０，２
０′と、一端を吐出口背方に常時連通させ他端を
ピストンシリンダ２０，２０の開口部２１，２
１′と交互に接続するように揺動アーム２３で支
架された筒状切換えバルブ２２とからなるダブル
ピストン型の圧送ポンプを用いている。

なお、本実施例では、吹付けノズル５またはそ
の近傍（通常の場合、最大で約４ｍの位置まで）
に、混和剤の添加ノズル１５を取付けており、こ
の混和剤添加ノズル１５は供給ホース１６により
混和剤供給装置１７と接続され、圧縮エアにより
混和剤すなわち通常の場合急結剤を気送するよう
になつている。

混和剤供給装置１７は、混和剤が液体の場合に
には、ポンプが用いられ、供給ホース１６に接続
した圧縮エア供給源８′からの圧縮エアにより添
加ノズル１５に気送される。

図示するものでは、混和剤として粉体を用いて
いるため、混和剤供給装置１７は、混和剤混和剤
を収容するタンク２４と、このタンク内底部に回
転自在に設けられ周部にポケツト２５０を間隔的
に配設したロータ２５と、このロータ２５の一側
においてポケツト２５０と通じるように設けられ
た吐出部２６と、この吐出部２６の近傍に配され
たエア吹込ノズル２７とからなる定量切出し方式
のものを用いている。

前記エア吹込みノズル２７はエア供給源８′と
エア管路７′で結ばれる。このエア管路７′にも好
ましくは、第１図に示すごとく、前記湿状資料へ
のエア管路７と同様、流量定値制御弁９′あるい
はさらに調圧弁１０′が組込まれる。第２図の回
路構成を採用してもよいことは言うまでもない。

混和剤として液体を用いた場合にも、これの圧
送用エア回路に、図示の流量定値制御弁９′類が
組込まれる。

なお、圧縮エア添加部６はリングノズルなど構
成は問わない。図示するものでは、直筒とテーパ
筒を連設した本体６０と、本体６０を囲む環状管
６１と、環状管６１から本体６０のテーパ部境界
位置に接続された複数の斜状吹込管６２からなる
ものを用い、混和剤を本体接線方向から旋回流と
して吹込むようにしている。

本発明により、吹付けを行うに当つては、第１
図の実施例では、エア回路７，７′の流量定値制
御弁９，９′に施工条件に最適なエア量をセツト
する。このエア量は、湿状資料および混和剤に浮
力を与え気流搬送するのに充分でかつその条件を
満す範囲で粉塵濃度が低く保たれる値であり、具
体的には、4.5Nm³／min〜7Nm³／minの範囲か
ら選定する。

この状態で混練した湿状資料を圧送ポンプ１に
投入し所定の圧力で開始するとともに、エア回路
７，７′の開閉弁１１，１１′を開き圧縮エアを供
給源８，８′からエア回路に送出する。

湿状資料は圧送路が剛性管であるためスランプ
値が小さいものでもスムーズに濃密搬送される。
この濃密搬送が吹付けノズル５から所定後方位置
まで行われたところで、圧縮エア添加部６から圧
縮エアが定量添加される。これにより湿状資料に
は浮力が与えられ、可とう性管路４を高速で気流
搬送される。そして、吹付けノズル５またはその
近傍位置で、エア搬送された混和剤が添加ノズル
１５から気流搬送中の湿状資料に添加され、混合
かくはん状態となつて吹付けノズルから施工面に
吹付けられる。

本発明の場合、さきのように、エア回路７，
７′の流量定値制御弁９，９′にエア量を設定し、
この弁により自動的に施工に最適なエア量で圧送
用エアの添加が行われるので、粉塵、リバウンド
が少なく、またエア量のバラツキに起因する資料
の分離が生じず、単位エア量当りに含まれる資料
量が正確に管理されるため、層厚のバラツキも少
なく、表面性状も良好となる。

単にエア回路７，７′の圧力計１２，１２′と開
閉１１，１１′で制御を行うだけでは、供給源８，
８′の吐出圧が変動した場合に実質的なエア量が
大きく変動し、安定した吹付けを行えない。

本発明においては、流量定値制御弁９，９′に
予め最適エア量を設定しておけば、供給源８，
８′の吐出圧の変動等により、流量が設定値より
も増加しあるいは減少する傾向となつたときに
は、たとえば、流量設定弁２８の前後の圧力差の
増大により、圧力補償弁３１のダイヤフラム３４
を介して弁板２９が上昇または下降し、これによ
り通路断面積を減少または増大させて流量を設定
値に戻す。したがつて、圧縮エア添加部６および
添加ノズル１５に常に設定量のエアが正確に供給
される。

そして、流量定値制御弁９，９′の入口側に調
圧弁１０，１０′を組込んでおくときには、流量
定値制御弁９，９′に常に一定圧のエアを供給で
きるため、流量制御をより安定して精度よく行わ
しめることができるとともに、流量定値制御弁
９，９′の故障を防止できる。

また、第２図の回路構成としたときには、剛性
管路２や可とう管路４を通過する資料のスランプ
値等の変動や圧送ポンプ１からの湿状資料圧送量
の変動により管路内圧が変化したときにも、圧力
センサー１３がこれを検知し、変換器１４により
流量定値制御弁９，９′の操作部２８０の流量設
定を補正するため、最適エア量が自動的に設定、
制御され、常に最良の吹付け状態を持続すること
ができる。

次に本発明により実地に吹付けを行つた結果を
示す。

直径10ｍのトンネル切羽にコンクリート吹付け
を行つた。配合はセメント360Kg／m³、Ｓ／ａ：
60％、Ｗ／ｃ：53％、Ad：0.9％、Sl：８±２
cm、最大骨材15ｍ／ｍ、FM：2.85とした。上記
資料をダブルピストン式ポンプにより吐出量８
m³／ｈ、吐出圧60〜80Kg／cm²で圧送した。

剛性管路は管径80mmφのスチールパイプを多段
継ぎした全長60ｍのものとし、この端部に圧縮エ
ア添加部を接続し、該添加部の前端からホース径
62.5mmφ、長さ10ｍのゴムホースで可とう管路を
作り、これの端にＹ状管からなる混和剤添加ノズ
ルを接続し、該ノズルから2.5ｍの位置に吹付け
ノズルを接続した。

圧縮エア添加部は、全長600mm（直筒部200mm、
テーパ部400mm）で、斜状吹込管は４本とし、そ
れぞれ直筒部に対し30度、中心線に対する傾き15
度とした。

エア回路は第１図の構成とし、圧縮エア添加部
側の流量定値制御弁に5Nm³／minを設定し、急
結剤側の流量定値制御弁に2Nm³／minを設定し、
前記流量定値制御弁に対応する各エア回路の調圧
弁をそれぞれ５Kg／cm²、４Kg／cm²に設定した。

この状態で連続0.5時間の施工を行つた結果、
さきのように低スランプであるにもかかわらず、
粉塵量は常時切羽直近で７cm²／m³以下、切羽から
10ｍの位置で４mg／m³以下、切羽より20ｍの位置
で４mg／m³以下ときわめて少なく、リバウンド量
も、常時アーチ部で23％以下、側壁部で12％以下
と非常に少なく、強度ならびに付着性のよいライ
ニング層が得られた。

比較のため、流量定値制御弁を設けず圧力計と
開閉バルブにより圧縮エア添加部の圧力3.5Kg／
cm²、添加ノズルの圧力４Kg／cm²となるように制御
して吹付けを行つたところ、４名の要員を張付け
ているにもかかわらず、粉塵量は切羽直近で14
mg／m³以上、切羽から10ｍの位置で10mg／m³以
上、切羽より20ｍの位置でも８mg／m³以上と非常
に多く、またバラツキも大であり、リバウンド量
もアーチ部で約27％、側壁部で約17％と多く、吹
付け厚も大きくバラツキがあつた。

（発明の効果） 以上説明した本発明によるときには、資料をポ
ンプから所定距離まで剛性管路で圧送し、この剛
性管路の終端位置で圧送用エアを添加し、吹付ノ
ズルまで可とう管路で気流搬送して吹付けるに際
し、前記圧送用エアの回路の開閉弁より上流側に
流量定値制御弁を設けておき、該流量定値制御弁
により湿状資料および混和剤に浮力を与えて気流
搬送するに十分で且つ粉塵濃度を低く保たせる吹
付けエア量を設定し、供給源の吐出圧の変動に応
じて前記吹付けエア量を一定に保つように制御し
ながら吹き付けるようにしたので、自動的に施工
に最適なエア量のもとで圧送用エアの添加が行わ
れる。このため、粉塵、リバウンドが少なく、ま
たエア量のバラツキに起因する資料の分離現象が
防止されて単位エア量当たりに含まれる資料の量
が正確に管理されるため層厚のバラツキも少なく
することができる。また、熟練や経験を要せずに
最適な吹付け状態を形成しそれを安定に維持でき
るため、吹付け作業が非常に簡単になり、要員の
数も少なくすることができ、かつまた不必要に大
量のエアを消費しないで済むため、施工コストを
低減できるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す説明図、第２
図は本発明に用いる他のエア回路を示す回路図、
第３図は本発明に用られる流量定値制御弁の１例
を示す断面図、第４図はエア消費量と粉塵濃度の
相関を示すグラフである。 １……圧送用ポンプ、２……剛性管路、４……
可とう管路、５……吹付けノズル、６……圧縮エ
ア添加部、７，７′……エア回路、８，８′……圧
縮エアの供給源、９，９′……流量定値制御弁、
１０，１０′……調圧弁、１３……圧力センサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 資料をポンプから所定距離まで剛性管路で圧
   送し、この剛性管路の終端位置で圧送用エアを添
   加し、吹付ノズルまで可とう管路で気流搬送して
   吹付つけるに際し、前記圧送用エアの回路の開閉
   弁より上流側に流量定値制御弁を設けておき、該
   流量定値制御弁により湿状資料および混和剤に浮
   力を与えて気流搬送するに十分で且つ粉塵濃度を
   低く保たせる吹付けエア量を設定し、供給源の吐
   出圧の変動に応じて前記吹付けエア量を一定に保
   つように制御しながら吹き付けることを特徴とす
   る湿式吹付け工法。