JPS589723B2 - 水硬性混練物による成形体製造法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水硬性混練物による成形体製造法に係り、各種
セメント又は石膏のような水硬性物質を用いた生コンク
リート又はモルタル或いはペースト夫々（アルミナセメ
ントを用いたキャスタブル耐火物を含む）のような混練
物を管路によって圧送し注入成形するに当ってその圧送
を脈動圧送機構で行い、しかも水分を分離し成形体の強
度を低下せしめることのない成形体を円滑に製造する方
法及び装置を得ようとするものである。

生コンクリートやモルタルのような水硬性物質混練物を
型内又はそれに準じた部体間の間隙のような成形域に対
しコンクリートポンプ又はモルタルポンプのような圧送
機構によって圧入し成形することについては従来から実
施されている。

ところでこのような圧送機構として一般的なピストン方
式、ロークリ一方式又はスクイーズ方式の如き脈動を以
って圧送するものとスクリュ方式のように非脈動式のも
のとがあるが、上記したような水硬性混練物の圧送によ
る注入成形の場合においてその流動注入に脈動が生じた
場合においては当該注入成形部及び注入管路内において
固形分の液体分との間の分離現象が発生し、このことは
特に粗骨材を成形域に予め充填して注入成形するプレパ
ツクド法のような場合において著しく顕われ、成形され
た成形体に充分な強度を得ることができず、又表面性状
その他も劣ったものとならざるを得な）。

又このような混練物を高圧条件下で圧送し吹付施工する
ようなことも今日においてはそれなりに実施されている
ところであるが、斯様な吹付施工において混線物の送給
に前記のような脈動があった場合、それが吹きつけのた
めの高圧空気の流れと合流されることによって拡大され
圧送管路全般に著しい振動ないし屈曲作動を与え、特に
吹付ノズル部分において強力な振動が発生することとな
り、数十ｍ式いは１００ｍを超える圧送管路全般の固定
化と吹付ノズルの抑止に相当の苦心を必要とし、吹付ノ
ズルを把持して目的施工位置に吹付操作するノズルマン
として常に複数人による操作が必要となり円滑な操作、
施工をなし得ないと共に職業病の大きな原因となり頻繁
な交替を必要とする。

更にその吹付方向を特定させようとしても常に変動し安
定した作業をなし得ないし、間歇的に変動した吹きつけ
となるので施工状態が好ましいものとならず、作業性に
劣る。

従ってこのような場合においては前記したスクリュ方式
のような脈動のない完全連続状態で圧大の得られる機構
を採用すべきものとされているが、斯様なスクリュ方式
の如きで前記したような混練物を圧入する場合において
はその負荷が犬であり、しかも混線物中の固形成分によ
る回転部材の摩耗が著しく、成程それなりに耐摩耗性を
有する素材を用いたとしても若干の駆動で損耗し、所期
するような圧大成形を行い得なくなる。

特に計算制御条件下でこの圧送注入を得ようとするよう
な場合においては斯様な圧送注入機構の回転数を以て注
入量に代替すべきところ、具体的な注入量は駆動によっ
て漸減しその計算制御を不能ならしめる。

本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであって、その実施態様を添附図面に示すもの
について説明すると、第１図に示すようにスクイズポン
プ又はピストン式ポンプのような脈動式圧送機構１によ
ってタンク２内に収容されたモルタル又は生コンクリー
ト成いはペーストのような水硬性混練物を管路３で圧送
し、成形域４に注入成形し成形体を得るに当り、該管路
３中における圧送ライン上方位置に密閉気室５を形成し
、上記混練物を一旦この密閉気室５中に圧入し、該密閉
気室５における気体圧作用条件下において前記成形域４
に圧入することを提案するものである。

即ち前記したような脈動式圧送機構１により圧送された
混練物は密閉気室５に圧入されることにより該密閉気室
５内の空気その他の気体を圧縮し該室５の上部において
その気体圧を上昇せしめ、斯うして昇圧された密閉気室
５の気体圧によって成形域に対して混練物を圧入又は吹
付けることとなるものであり、密閉気室５内における気
体圧は常に相当の範囲内において昇降するとは言え、該
密閉気室５より成形域４に導かれる管路は所定径のもの
であると共に混練物自体がそれなりの粘性を有するもの
であることからして成形域４に対する流動注入条件は略
一様なものとなり、脈動現象のない静穏な注入若くは吹
付けをなすことが可能となる。

図面において６は成形域４の直前位置に設けられた圧力
計であり、又７は成形域４において注入管路３に対向し
た位置に設けられたオーバフロータンクであって成形域
４より上方にセットされることは密閉気室５と同様であ
り、このオーバフロータンク７に対しては真空ポンプ又
は真空タンクのような減圧機構に連結された減圧管路８
が連結されていて該タンク７内及び成形域４内を減圧し
得るように成っている。

９はバルブで成形域４の前後並びに減圧管路８の如きに
設けられ、又１０はオーバフロータンク７に設けられた
大気開放口であってバルブをも含む。

なお密閉気室５は分割型式に形成され、その内部を適宜
に洗滌し、又場合によってはダイヤフラムを介装し得る
ように成っている。

脈動式圧送機構１の１例として図示されたスクイズポン
プはその半円域に亘ってゴム質のような可撓性管路１１
とこれを受ける受板１２が設けられ、このような可撓性
管路１１の中心位置で軸支回転される回転部材１３の両
端に設けられた転子１４が順次に可撓性管路１１を成形
域４の方向に向けて圧扁しつつ回動ずることによって該
管路１１内の流体を圧送することは一般に知られている
通りである。

又この図示した実施態様では密閉型である成形域４に対
して適用した場合を示すが、本発明によるものは前記し
たような吹付け工法に適用して著しい特質を得しめる。

即ち第２図においては斯かる場合の態様が示され、上記
のような圧送機構１からの管路３に対し更に高圧空気が
その配管１８により機側ノズル１５部分に圧送される混
練物の周側を包囲する状態で供給され、ホース管路１６
を介して吹付ノズル１７から吹付けられるように構成さ
れている。

蓋しこの第２図のように構成することにより既述のよう
に脈動のない流れとして混練物が機側ノズル１５から安
定した一定量が連続供給されることとなり、これを高圧
空気の流れで包囲し且つ高圧空気の流れに乗せて吹付け
ることとなるものであり、高圧空気の体積が圧力条件如
何によりそれなりに変動するものであるとしても著しい
振動やホース１６の暴れのない条件下において安定した
完全連続状態の吹付けをなすことができる。

勿論本発明によるものは嚢込め施工の如きにもそのまま
利用され、この態様は第３図に示されている通りである
。

即ち掘削されたトンネル１９内の如きにセグメント２０
を配設した条件下において該支保工２０と掘削面との間
にセメント系その他の混練物を注入してその空隙部２１
を嚢込めするような工法は従来から種々に実施されてい
るさころであるが、前記したような管路３の端部をセグ
メント２０の一部から空隙部２１に向けて挿入すること
により安定した混練物の供給がなされ、的確な施工をな
し得る。

前記した密閉気室５の具体的構成に関しては第４図以下
に示されている。

即ち第４図に示すものは前記したような管路３中に設け
られた基体２２の一側に蓋体２３が枢着２５され、シー
ル材２６を介装して緊締具２４で締着されるように成っ
ているものであり、前記蓋体２３の上面には圧力計３１
を設けて内部における気体圧力条件を表示し得るように
成っているが、又斯かる蓋体２３の頂部内面には環状の
清浄機構２７が設けられ、即ちそのノズル２８は蓋体２
３の内面に向けて開口されていると共に圧力水給水管２
９がバルブ３０を介して連結されていて圧送作業終了後
の如きにおいて適宜に密閉気室５内を清掃し得るように
成っている。

密閉気室５の更に好ましい態様は別に第５〜８図に示さ
れている。

蓋し前記した第４図のものにおいて、蓋体２３部分に関
してはその構成が第５〜７図のものにおいても同様であ
るが、この第５〜７図のものにおいては基体２２に関し
て特に第７図に示すように管路３の連結部分を中心とし
て両側に対称的な傾斜壁３２の対設されたものであり、
従ってその上部における蓋体２３部分には充分な空間を
形成して昇圧化された気体圧による圧送作用を有効に得
しめるが、底部での混練物は常に管路３の部分に集中せ
しめられて上部空気等が管路中に混入する可能性をなか
らしめ、又混練物の密閉気室５での附着調留を僅少化し
、更に前記したような清浄機構２７による水洗清掃効果
も効率的に得られ、しかもその洗滌水の排出をも有効に
図るように成っているものである。

第８図にはより好ましい別の密閉気室が示されている。

即ち密閉気室５の形状、構成自体としては前記した第４
図から第７図に示したものと同様であるが、この第８図
に示すものにおいてはその蓋体２３内に気嚢体３３を用
いるものであり、従って環状清浄機構２７ａはこの気嚢
体３３の下方に取付けられて上述の場合と同様に清掃効
果を得しめることとなるが、同時に又上記気嚢体３３に
対する支持機能を有していて蓋体２３内に適切に保持す
る。

気嚢体３３はバルブ部３４を有しており、球技用ボール
における空気注入バルブと同様に針状の高圧空気源に連
結された注入管３５を半球状に膨出させ且つ内側のみに
切割３６を有するバルブ部３４に挿入して空気を注入し
、又単なる中空パイプを注入管３５に代えて挿入するこ
とにより空気の放出が得られることは球技用ボールと同
じであり、このような気嚢体３３を採用することにより
予め所定の空気圧を該部分に形成し、又蓋体２３内面の
汚損を完全に防止することができる。

上記したような装置を用い具体的に本発明者等の実施し
た実施例に関し、若干を示すと以下の通りである。

実施例 １ プレパツクドによる型枠内注入成形の場合前記した第１
図に示したように構成された装置を用い、その成形域４
としては２００Ｘ１００Ｘ１５ｃｒの内容積を有する密
閉型枠を採用し、斯かる密閉型枠内に予め４号砕石を充
填せしめ、該充填砕石間にモルタルを注入せしめた。

砕石を充填後上部型板はシール材を介して気密にセット
され、次いでオーバフロータンク７を介した減圧系の作
動によって型枠内を−６０ｃｒＨｇまで減圧し、又この
ような減圧条件を注入成形過程においても維持せしめて
実施した。

タンク２には砂セメント比が１：１で水セメント比が４
０％に調合されたモルタルを収容し、このモルタルを上
記したようなスクイズポンプを用いて圧送せしめ、又密
閉気室５としては直径５００ｍｍ，高さ２４０ｍｍのも
のを準備し、管路３の内径は約５ｍｍのビニールホース
を用いた。

上記したような構成条件において圧送機構１の圧送速度
を種々に変え、又密閉気室５におけるダイヤフラム弁を
用い（グループＩ）、このダイヤフラム弁の上方に０．
１ｋｇ／ｃｍ２の背圧を作用せしめ（グループ■）、更
にこのダイヤフラム弁を取外した条件下（グループ■）
で夫々注入を行い、型枠上面におけるアクリル樹脂板（
透視可能）を介してその注入状況を検討し、又密閉気室
５内の圧力変動及び型枠直前に設けられた圧力計による
圧力値ないしその変動状況を測定した結果を要約して示
すと次の第１表に示す通りであって、型枠直前の圧力計
における指示は何れの場合も略一定で注入作業中殆んど
変動がなく、又型枠内においては何れも脈動のない静か
な注入が得られた。

なお注入速度１は、１１０ｌ／ｍｉｎであり、注入速度
２は６０１／ｎｉｙで、注入速度３は２３１／ｍｉｙで
ある。

然してこのような注入成形によって得られた成形体の１
週後強度は何れも５６２〜６０３ｋｇ／ｃｍ２であり、
又４週後強度は６２８〜６９５ｋｇ／ｃＩ？であり、そ
の表面性状は何れも平滑であった。

これらに対し、密閉気室５を使用しないものは上記した
注入速度１によって実施しても型枠直前の圧力計におい
てその圧力変動が計測不能であり、又得られた製品の２
８日後における強度は各部において、５２８〜６３２ｋ
ｇ／ｃｍ２のような大きな範囲でばらつき、表面性状も
好ましいものでなかった。

実施例 ２ 吹付施工の場合 実施例１におけると同じ装置によりモルタルに代えて上
記配合のモルタルに対し更に５〜１０ｍｍの川砂利を粗
骨材としてセメント量の３５０ｋｇ／ｍ３の割合で配合
された生コンクリートを用い、又型枠に代えて機側ノズ
ル１５を管路３の先端に取付けると共に第２図のような
吹付機構を形成し、圧送機構における圧送速度を４７ｋ
ｇ／Ｓｅｃとすると共に前記機側ノズルに対し６ｋｇ／
ｃｙｔの高圧空気を供給し、ノズル中心部に順次送出さ
れる生コンクリートの周側を高田空気の流れで包囲した
状態として吹付用ホース内を圧送させ、この吹付用ホー
ス先端に設けられた吹付ノズルにより垂直壁面に対して
吹付施工した。

吹付けに用いられた空気量は重量比で吹付モルタル量の
１０％前後であり、吹付作業状況は吹付ノズル部分その
他において脈動が殆んどなく、ホース１６の暴れも少く
安全に吹付けることができ、又空気と生コンクリートの
配合関係も安定した円滑な吹付けをなすことができた。

実施例 ３ 裏込めの場合 第３図に示すように掘削されたトンネル内に支保工たる
シールドセグメントを施工した後に該セグメントと掘削
面との間の間隙にセメン｝２００ｋｇ／ｍ３、砂７６０
ｋｇ／ｍ３、フライアツシュ１００ｋｇ／ｍ３、ベント
ナイト５０ｋｇ／ｍ３及び水４００ｋｇ／ｍ３の割合い
で混合されたモルタルを注入圧１．５ｋｇ／ｆｆ２で注
入成形させた。

注入の全過程において圧送ラインを形成する管路に脈動
が殆んどなく、又前記したシールドセグメントに偏圧の
生じない状態で円滑に注入することができ、好ましい裏
込め施工を順次に形成することができた。

実施例 ４ 高さが２０ｍ前後で脈動式圧送機構１からの水平距離が
略６０ｍの位置にあるビルの工事現場に生コンクリート
を圧送し施工した。

この圧送に用いられた管路３は内径１００ｍｍのもので
あり、圧送した生コンクリートはＷ／Ｃが５５％、スラ
ンプ値が２１Ｃｔで５ｍｍの川砂と２５ｍｍの砂利を用
い、その配合割合は単位セメント量３６９ｋｇ／ｍ３、
砂量８２４ｋｇ／ｍ３、砂利９１８ｋｇ／ｍ３、水量２
０３ｋｇ／ｍ３であった。

この圧送をなすに当り本発明によらないで単なる管路で
圧送するときの圧送機構１と連結された部分での内圧を
測定したところ、その脈動最高圧力は２３．４ｋｇ／ｃ
ｍ２であった。

これに対し本発明による前記したような密閉気室５を採
用した場合において該室５内の圧力を６ｋｇ／ｆｆ２程
度として圧送したときには殆んど静流状態で圧送され、
その圧送圧は略１５ｋｇ／Ｃｍ２の一定状態のものであ
った。

又このときのノズルに筒先部で採取した試料についてブ
リージング量は本発明によらないものが０．０４％であ
ったのに対し本発明の場合は０．０１９％であり、更に
得られた施工部についての材令２８日の圧縮強度は本発
明によるものが３４８ｋｇ／ｃｍ２であったのに対して
比較例のものは３２５ｋｇ／ｃｍ２であって、本発明に
よるものがより優れたものであることを知った。

実施例 ５ セメント１部に対しフライアツシュ２部、ベントナイト
０．５部、川砂１．５部、水０．４部を混合して調整さ
れた裏込め用モルタルの径２０ｍｍ硝子玉を用いた本発
明者等の提案になる流動性の試験測定結果はＦｏが５ｇ
／ｃｍ２，ΔＦｏが０．０５９／ｃｒ４、λが５ｇ／ｃ
ｎ４であり、このモルタルを実施例１におけると同じス
クイズ式の圧送機構１を用い、掘削トンネル内面とシー
ルドセグメントとの間に形成された間隙に注入した。

上紀したような密閉気室５を用い、又その管路３の内径
は１吋であってこの場合の注入圧は略８ｋｇ／ｃｙ２の
一定圧であり円滑な注入をなすことができた。

これに対し密閉気室５を用いることなく管路３を直接ジ
ョイントして注入した場合は相当の脈動を生じ、即ち管
路内において５〜１５ｋｇ／ｃｍ２の範囲での圧力変動
が繰返され、その注入が不安定であって、注入モルタル
におけるブリージング水も多いものとなった。

即ち本発明による密閉気室を用いた場合のブリージング
水量は５％未満であるのに対し、密閉気室を用いない比
較例の場合のブリージング水量はＩＯ％前後であった。

然してこのようにして形成された裏込め注入層について
の施工後２８日を経た強度は本発明法によるものが１０
ｋｇ／ｆｆ２程度であったのに対し比較例の場合は４ｋ
ｇ／ｅｒ２程度であって、本発明によるものの強度が比
較例に対し相当優れたものであることを確認した。

以上説明したような本発明によるときは脈動圧送機構を
用いた水硬性混練物の圧送ラインを採用して脈動のない
注入供給を得しめ液体分と固体分を分離せしめ、或いは
高圧空気との添加比閏係を変動せしめることなしに安定
した注入成形又は吹付施工を実現し得るものであり、こ
のようにして水硬性混練物の圧送に脈動圧送機構を採用
させることにより該圧送機構の耐用性を充分に高め、又
その圧送機能に変動を来たすことのない安定した作業を
円滑に遂行せしめ得、更には工業的量産的な操業を有利
に実施して高品質の製品又は施工を提供し得るものであ
るから工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施態様を示すものであって、第１図は
本発明を実施する装置の概要を型枠内注入の場合につい
て示した説明図、第２図はその吹付け施工状態の説明図
、第３図は裏込め施工状態の説明図、第４図はその密閉
気室の１例についての断面図、第５図はその平面図、第
６図は密閉気室の別の実施態様に関する側面図、第７図
はその管路連結方向より見た正面図、第８図は更に別の
密閉気室についての管路方向にそった切断側面図である
。 然してこれらの図面において、１は脈動式圧送機構、２
はタンク、３は管路、４は成形域、５は密閉気室、６は
圧力計、７はオーバフロータンク、８は減王管路、９は
バルブ、１０は大気開放口、１１は可撓性管路、１２は
受板、１３は回転部材、１４は転子、１５は機側ノズル
、１６はホース管路、１７は吹付ノズル、１９はトンネ
ル、２０はセグメント、２１は空隙部、２２は基体、２
３は蓋体、２６はシール材、２７は清浄機構、２８はそ
のノズル、２９は圧力水給水管、３０はバルブ、３１は
圧力計、３２は傾斜壁、３３は気青体、３４はバルブ部
、３５は注入管を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生コンクリート又はモルタル或いはペーストのよう
   な水硬性混練物を脈動圧送機構によって圧送し、この脈
   動圧送流をその圧送ラインより上方に空間を形成した密
   閉気室に送り込んで該密閉気室内の気体圧を昇圧せしめ
   、この昇圧した気体圧によって前記水硬性混練物を成形
   域に供給し成形することを特徴とする水硬性混練物によ
   る成形体製造法。 ２ 成形域に粕骨材をフレパツクドし、該成形域にモル
   タルを密閉気室からの管路によって注入する特許請求の
   範囲第１項に記載の水硬性混練物による成形体製造法。 ３ 密閉気室に連結された管路に、高圧空気を供給する
   ようにされたノズルを連結し、壁面に対して形成された
   成形域に前記高圧空気を利用した吹付け状態で水硬性混
   練物を供給する特許請求の範囲第１項に記載の水硬性混
   練物による成形体製造法。 ４ 掘削壁面に対し所要の間隙を採ってシールドセグメ
   ントを設け、前記間隙に対し混練物を注入する特許請求
   の範囲第１項に記載の水硬性混練物による成形体製造法
   。 ５ 生コンクリート又はモルタル或いはペーストのよう
   な水硬性混練物受入機構と成形域との間に脈動式王送機
   構を絹込んだ管路を形成し、しかも該管路における前記
   圧送機構と成形域との間にこの管路圧送ラインより上方
   に空間を形成した密閉気室を設けたこ吉を特徴とする水
   硬性混練物による成形体製造装置。 ６ 頂而内側に清浄機構を備えた密閉気室を用いる特許
   請求の範囲第５項に記載の水硬性混練物による成形体製
   造装置。 ７ 密閉気室に管路による圧送ラインに対して傾斜壁を
   形成した特許請求の範囲第５項に記載の水硬性混練物に
   よる成形体製造装置。 ８ 密閉気室を基体と蓋体によって構成し、これらをシ
   ーリング材を介装して緊締すると共に上記蓋体内に気嚢
   体を内装し、バルブを介して該気嚢体内に空気を圧入す
   るようにした特許請求の範囲第５項に記載の水硬性混練
   物による成形体製造装置。