JPH0544510B2 - - Google Patents

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
の地盤等の掘削工事における掘削壁、建築物の外
壁等の壁面をコンクリートまたはセメントモルタ
ルにより覆工する方法に関する。

（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
法の１つとして、前記セメントを急速に凝結させ
るための急結剤、水および前記覆工材を混合し、
その混合物を壁面に吹き付けるいわゆる吹付け工
法がある。

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
わちスラリーと、前記急結剤とを吹付けノズルで
合流させ、前記スラリーと前記急結剤との混合物
を前記ノズルから前記壁面に吹付ける湿式工法、
前記覆工材（セメントと骨材）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
させてスラリーを得、該スラリーと前記急結剤の
混合物を前記ノズルから前記壁面に吹付ける乾式
工法がある。

この種の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
のようなアルミン酸塩、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、従来の吹付け工法では、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。

このため、従来の吹付け工法では、遊離水の少
ない壁面と、遊離水の多い壁面とが交互に存在す
る壁面に覆工壁を設けるには、遊離水の多い壁面
に覆工壁を設ける際に、遊離水を一時的に遮断す
る処理をしなければならず、その作業が煩雑であ
り、作業能率が悪い。

（発明の目的） 本発明は、遊離水の処理をすることなく、覆工
壁を設けることができ、作業能率が高い壁面の覆
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、水と、ア
クリル酸塩およびメタクリル酸塩から選ばれる第
１の急結剤と、該第１の急結剤のための重合触媒
とを含む第１の覆工材料、または、前記覆工材
と、前記水と、前記第１の急結剤以外の急結剤か
ら選ばれる第２の急結剤とを含む第２の覆工材料
を壁面の遊離水の量に応じて選択して吹付けノズ
ルに供給し、前記覆工材料を前記ノズルから前記
壁面に吹き付けて該壁面に覆工壁を設ける壁面の
覆工方法であつて、前記壁面に遊離水が少ないと
きは前記ノズルへの前記第１の急結剤および重合
触媒の供給を中止し、該第１の急結剤および重合
触媒に代えて前記第２の急結剤を前記ノズルへ供
給し、前記壁面に遊離水が多いときは前記ノズル
への前記第２の急結剤の供給を中止し、該第２の
急結剤の代りに前記第１の急結剤および前記重合
触媒を前記ノズルへ供給する。

（発明の効果） 本発明によれば、覆工すべき壁面に遊離水が少
ないときは吹付けノズルへの第１の急結剤および
重合触媒の供給を中止し、該第１の急結剤および
重合触媒に代えて第２の急結剤を前記ノズルへ供
給するのに対し、前記壁面に遊離水が多いときは
前記ノズルへの前記第２の急結剤の供給を中止
し、該第２の急結剤の代りに前記第１の急結剤お
よび前記重合触媒を前記ノズルへ供給するため、
覆工途中において壁面の遊離水の量が変化したと
きはノズルへ供給する薬剤を切り換えるだけで覆
工壁を設けることができ、特に前記壁面の遊離水
が多くなつても該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、したがつて作業能率が向上し、廉価になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

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
各種のセメントを挙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。特にセメン
トは、骨材の有無に関わらず、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、粉状の混合物の形で用いる
と好適である。

第１の急結剤 第１の急結剤は、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
最も好ましい。

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、骨材に随伴する水を除いた溶液中の
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。

重合触媒 前記第１の急結剤すなわちアクリル酸塩または
メタクリル酸塩の重合のための触媒には、一般的
に酸化剤と還元剤から成る。

酸化剤は、前記アクリル酸塩またはメタクリル
酸塩の重合反応のための開始剤であり、水溶性で
あることが好ましい。このような酸化剤として
は、過酸化水素もしくは過酸化水素を生成する水
溶性の化合物がある。過酸化水素を生成する水溶
性化合物としては、過炭酸ソーダ、過ホウ酸ソー
ダ、過流酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫
酸ナトリウム等の過硫酸塩等がある。しかし、過
硫酸アンモニウムは、セメントの存在下でアンモ
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、酸化剤の水
溶液を第１の急結剤の水溶液またはノズルへ供給
する水と合流させた後ノズルへ供給することもで
きる。

還元剤は、アクリル酸塩またはメタクリル酸塩
の重合に酸化剤と組合せて用いられ、セメントも
同じ機能を有するので、かならずしも必要ではな
いが、酸化剤に併用すると好適である。

すなわち、酸化剤は、セメントが存在する場合
はそれ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
り短縮したい場合、作業現場の温度等により硬化
時間が長い場合には還元剤と併用する。還元剤も
水溶性であることが望ましい。

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の水
溶液を合流させ、覆工材に合流させる水に還元剤
の水溶液を合流させることが好ましい。

酸化剤と併用する還元剤には、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、
ロンガリツト等がある。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、還境、温
度等の条件により選択する。

第２の急結剤 第２の急結剤は、アクリル酸塩またはメタクリ
ル酸塩以外の急結剤であり、従来の乾式の吹付け
で用いられている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急
結剤を用いることができる。第２の急結剤も、水
溶性の薬剤であると好適である。

第２の急結剤は、これを含む水溶液を吹付けノ
ズルに供給する水と合流させて前記ノズルへ供給
すると好適である。

配合割合 第１の覆工材料は、セメントを含む覆工材と、
水と、アクリル酸塩およびメタクリル酸塩から選
ばれる第１の急結剤と、該第１の急結剤のための
重合触媒とを含む。また、第２の覆工材料は、前
記覆工材と、前記水と、前記第１の急結剤以外の
急結剤から選ばれる第２の急結剤とを含む。

セメントと骨材とから成る覆工材を粉末の状態
で使用することは、本発明においてはセメント含
有覆工材と第１の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。セメント含有覆工
材を粉末の状態で使用すると、セメント含有覆工
材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、付着水を除いた覆工材の粉末に
対する第１の急結剤の溶液と、重合触媒の溶液と
骨材付着水の和の比率は、小さくてよく、体積比
で0.05〜７、好ましくは0.1〜５、より好ましく
は0.1〜３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、重合した第１の急結剤（ポ
リアクリル酸塩またはポリメタクリル酸塩）のゲ
ルの性質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。

覆工壁の硬化時間は、特に遊離水のある壁面へ
の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
に設定し、供給することができる。前記硬化時間
は、作業現場の温度によつても左右される。

第２の急結剤は、従来の乾式吹付け工法による
場合と同様に用いることができる。

施工方法 覆工すべき壁面に存在する遊離水が多いとき
は、吹付けノズルへの第２の急結剤の供給を中止
し、十分に空練りした覆工材と、第１の急結剤お
よび酸化剤を含ませた水溶液と、水とを前記ノズ
ルで合流させ、これらを前記ノズルから壁面へ向
けて同時に吹付ける。還元剤を併用するときは、
該還元剤を前記水に含ませればよい。

覆工すべき壁面に存在する遊離水が少ないとき
は、吹付けノズルへの第１の急結剤および重合触
媒の供給を中止し、十分に空練りした覆工材と、
第２の急結剤を含ませた水溶液と、水とを前記ノ
ズルで合流させて該ノズルからへ壁面へ向けて同
時に吹付ける。第２の急結剤を含む水溶液は、前
記ノズルの手前で前記水と合流させることが好ま
しい。

本発明においては、覆工材および水は、覆工す
べき壁面に遊離水が多いか少ないかに関わらず前
記ノズルへ供給する。これに対し、急結剤は、前
記遊離水の量に応じて選択する。このため、第１
および第２の急結剤と重合触媒は、それを含む水
溶液の形で前記ノズルへ供給すれば、バルブによ
り前記ノズルへの該水溶液の供給を制御すること
ができ、前記ノズルへ供給する薬剤の切り換えを
容易に行なうことができる。

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
る乾式の吹付け機械を改良して使用することがで
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、複数回に分けて吹き付けるいわゆる重ね
吹付けをすることが好ましい。

覆工装置の実施例 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、セメントおよび骨材から成
り、混合機１４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３
０、タンク３２内の第２の急結剤３４、タンク３
６内の還元剤３８のそれぞれがブースターポンプ
４０，４２，４４によりパイプ４６，４８，５０
を経て送られ、またタンク５２内の急結剤５４お
よびタンク５６内の酸化剤５８がブースターポン
プ６０によりパイプ６２，６４，６６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６８を経て送られている。パイプ２
４，４６，４８，５０，６６，６８には、バルブ
７０，７２，７４，７６，７８，８０が設けられ
ている。

覆工装置１０の動作時、覆工すべき壁面８２に
流水が多いときは、バルブ７４が閉じられるのに
対し、他の全てのバルブが開かれる。このため、
覆工材１２、水２８、還元剤３８、急結剤５４お
よび酸化剤５８は、吹付けノズル１６において合
流された後、吹付けノズル１６から壁面８２へ向
けて同時に吹き付けられ、これにより壁面８２に
覆工壁８４が形成される。

これに対し、壁面８２に流水が少ないときは、
バルブ７６，７８が閉じられ、他の全てのバルブ
が開かれる。このため、還元剤３８、急結剤５４
および酸化剤５８の代りに第２の急結剤３４が覆
工材１２および水３０と共に吹付けノズル１６へ
供給され、これらが該ノズル１６において合流さ
れた後、吹付けノズル１６から壁面８２へ向けて
同時に吹き付けられ、これにより壁面８２に覆工
壁８４が形成される。

施工例 覆工材１２として、単位セメント量360Kg／m³、
細骨材率70％、細骨材1180Kg（表面水率４％）お
よび粗骨材510Kg／m³を空練りして成る乾燥した
混合物、急結剤５４としてアクリル酸マグネシウ
ムの35％水溶液、56／m³および酸化剤５８とし
て過硫酸ナトリウムの20％水溶液14／m³の混合
水溶液、還元剤３８としてエリソルビン酸ナトリ
ウムの10％水溶液15／m³および第２の急結剤３
４としてアルミン酸カリウムの45％水溶液をそれ
ぞれ用い、先ず、バルブ７４以外のバルブを開
け、覆工材１２、急結剤５４酸化剤５８および還
元剤３８を圧縮空気と共にノズル１６に供給し、
それらを該ノズルから、１m²当り100／分の湧
水のある第１の壁面に吹き付け、該第１の壁面を
覆工した。次いで、バルブ７６，７８を閉じ、そ
の代りにバルブ７４を開け、前記ノズルへ覆工材
１２、水３０および第２の急結剤３４を圧縮空気
と共にノズル１６に供給し、それらを該ノズルか
ら、１m²当り10／分の湧水がありかつ第１の壁
面に続く第２の壁面に吹き付け、該壁面を覆工し
た。

この結果、第１および第２の壁面に強固な覆工
壁を設けることができた。

比較例 施工例と同一の装置および材料を用い、バルブ
７６，７８以外のバルブを開け、覆工材１２、水
３０および第２の急結剤３４を圧縮空気と共にノ
ズル１６に供給し、それらを該ノズルから、先
ず、１m²当り100／分の湧水のある第１の壁面
に吹き付け、次いで、１m²当り10／分の湧水が
ありかつ第１の壁面に続く第２の壁面に吹き付け
て、両壁面を覆工した。

この結果、第２の壁面には強固な覆工壁を設け
ることができたが、第１の壁面には覆工壁を設け
ることができなかつた。

【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、３４：第２の
急結剤、３８：還元剤、５４：第１の急結剤、５
８：酸化剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメントを含む覆工材と、水と、アクリル酸
   塩およびメタクリル酸塩から選ばれる第１の急結
   剤と、該第１の急結剤のための重合触媒とを含む
   第１の覆工材料、または、前記覆工材と、前記水
   と、前記第１の急結剤以外の急結剤から選ばれる
   第２の急結剤とを含む第２の覆工材料を壁面の遊
   離水の量に応じて選択して吹付けノズルに供給
   し、前記覆工材料を前記ノズルから前記壁面に吹
   き付けて該壁面に覆工壁を設ける壁面の覆工方法
   であつて、前記壁面に遊離水が少ないときは前記
   ノズルへの前記第１の急結剤および重合触媒の供
   給を中止し、該第１の急結剤および重合触媒に代
   えて前記第２の急結剤を前記ノズルへ供給し、前
   記壁面に遊離水が多いときは前記ノズルへの前記
   第２の急結剤の供給を中止し、該第２の急結剤の
   代りに前記第１の急結剤および前記重合触媒を前
   記ノズルへ供給することを特徴とする壁面の覆工
   方法。 ２ 前記覆工材に、前記水を合流させた後、前記
   第１の急結剤の水溶液および重合触媒の水溶液を
   合流させる、特許請求の範囲第１項に記載の壁面
   の覆工方法。 ３ 前記重合触媒は重合開始剤であり、該重合開
   始剤の水溶液を前記第１の急結剤の水溶液に合流
   させた後、前記ノズルに供給する、特許請求の範
   囲第２項に記載の壁面の覆工方法。 ４ 前記重合触媒は酸化剤の水溶液または該水溶
   液と還元剤の水溶液から成り、該酸化剤の水溶液
   は前記第１の急結剤の水溶液に合流させた後前記
   ノズルに供給し、前記還元剤の水溶液は前記水に
   合流させた後前記ノズルに供給する、特許請求の
   範囲第２項に記載の壁面の覆工方法。 ５ 前記第２の急結剤は水溶性アルミン酸塩であ
   り、その水溶液を前記水に合流させた後前記ノズ
   ルへ供給する、特許請求の範囲第１項に記載の壁
   面の覆工方法。