JPS5938400B2 - 要素をさく孔に固着するために用いるカ−トリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はさく孔に種々の要素を固着するためのカートリ
ッジに関し、特に本発明を用いることにより活性化結合
剤混合物で要素をさく孔に強固に固着し得るものであっ
て、該活性化結合剤混合物を収納するケーシングに剛性
化部材を具えたカートリッジに関するものである。

トンネル工事や採鉱現場で補強ボルトのような要素を埋
設固着するには主として二つの方法がとられている。

第一の方法は機械的固着法であって、固着作業中に要素
の一部分が種々の方向に膨張する特徴を有する。

主たる要素の固着に関連して膨張するか或いは主たる要
素の固着とは無関係に膨張する特殊要素（主たる要素は
種々の手段で膨張する特殊要素に固着されている）を使
用する方法もこの範躊に含まれる。

機械的固着法においては、特殊要素または主たる要素の
部分がさく孔を形成する岩盤等の周囲物質を押圧し、主
たる要素または特殊要素と周囲物質とのあいだの摩擦力
で当接部位に固着保持される。

上記の目的に供される他の手段は化学的定着法と称する
ものである。

この固着法においては多少の粘性か可塑性を有する化学
物質が種々の状態で要素のさく孔挿入部をほぼ完全に満
して包囲するようになされる。

この化学物質が化学反応によって固化するので、周囲物
質とこの周囲物質中に挿入した要素とのあいだに硬化体
が形成され、これによって要素が保持される。

そして、要素を保持するために能動的に寄与する化学物
質の接着力が化学物質と要素とのあいだと、化学物質と
周囲物質とのあいだとに形成される。

この場合でも二種類の方法に区別することができる。

その一方のものは形成された化学物質が無機物質からな
る結合剤を含有する方法であり、他方のものは有機物質
からなる結合剤を含有する方法である。

また、機械的要素固着法においても化学的固着方法と組
合せて行なわれることがあり、特にセメントモルタルを
注入する場合は機械的固着法に化学的固着法が併用され
る。

従来からさく孔に要素を機械的に埋設定着する場合は、
要素と周囲物質とのあいだに発生する摩擦力に関しては
その信頼性が極めて低いことが知られている。

この種の埋設方法は大きい応力や長時間の応力またはこ
れら双方を同時に受けたとき要素が漸伸（ｃｒｅｅｐ）
する危険性がある。

このような欠点を除去するため機械的固着法は化学的固
着法と組合わせて用いる。

斯かる場合は一般的にセメントモルタルの注入手段を用
いるものである。

この注入手段では使用されるモルタルが比較的低い粘着
性を有するものを用いなければならない。

しかし、それにも拘わらず、さく孔に挿入する要素のど
の程度の量が実際に埋込まれたかを確認しながら挿入す
ることはできない。

上述の如き課題を克服しようという試みは完全に化学的
方法に依拠することによってなされた。

しかしながら、該化学的方法に関連する手段は注入方法
以外のものが用いられている。

即ち、結合剤物質がカートリッジに収納されてさく孔に
導入されていた。

無機結合剤物質に関しては幾つかの方法が開発されてい
るが、その方法によれば工事現場において、無機結合剤
と充填剤とに活性化液（通常は水を含ませて形成したモ
ルタルをカートリッジに満たし、このカートリッジをさ
く孔に挿入し、次に要素をさく孔に挿入する。

それによってカートリッジ中のモルタルはカートリッジ
から押し出され要素と周囲物質との間の空間に充満する
。

この方法は全く異論のない方法であるという訳ではない
できあがったモルタルをカートリッジに入れる行程が難
かしいという欠点がある。

しかしながら、従来、提案された方法によると、脆い材
料で形成されたアンプル状容器によりこの問題を解決し
ている。

即ち、水を入れたアンプル状容器を結合剤と充填剤とが
満たされたカートリッジ内に挿入しておくものである。

そして、カートリッジをさく孔に挿入し、その後、固着
する要素をカートリッジに挿入すると、水を入れた容器
部材は押しつぶされ、カートリッジも押しつぶされる。

かくして放出された結合剤混合物と水とは回転しながら
押し込まれた要素により混合される。

しかし、この方法には大きな欠陥がある。

即ち、要素を周囲物質に接着させるモルタルを適切に混
合調整することができない。

混合作用が充分でないと結合剤の一部には全く水が供給
されず、一方、残りの部分には水が過大に供給されるこ
とになる。

結合剤の一部分が全く利用されなければ、意図した要素
の固着強度が低下すると共に反応したモルタルも余分に
水を受けて強度が低下することになる。

その他の方法によれば、一部に有機物質例えば合成樹脂
を結合剤として用いたものが提案されている。

この方法においても、固着しようとする要素の侵入する
部分によってカートリッジが押しつぶされるまで接着物
質が内部に保持されるようなカートリッジが使用されて
いる。

この種の方法は結合剤物質を入れておくカートリッジの
構成において本質的に異なったものである。

一般的に合成樹脂を結合剤として用いるときは、硬化剤
を接着剤に加える必要がある。

これに対する他の提案によれば、硬化剤を主物質に隣り
合わせてカートリッジの中央部に配置するか、或いは硬
化剤で接着剤を包囲するように配置される。

また、ある方法によれば、硬化剤と結合剤とはある種の
膜で離隔配設されている。

別の方法によると、硬化剤と結合剤とは両物質の界面で
相互に反応するようにされている。

カートリッジが如何なる差異のある構成とされていても
、さく孔に要素を回動しながら挿入することによって硬
化剤と合成樹脂が混合されることにかわりはない。

そして、この方法においても、硬化剤と結合剤の混合物
の質を意図した最適の固着強度に調整制御することはで
きない。

更にこのようなカートリッジは高価であり、加えて、貯
蔵可能時間が相対的に短いものである。

このことは、合成樹脂と硬化剤とのあいだに特殊な膜を
配設していないカートリッジの場合には特に短いもので
あるということができる。

本発明はさく孔を構成する周囲物質に要素を意図した目
的に沿うよう埋設固着する方法に関し、埋設する操作が
簡単であってし°かも強力な固着力を発生せしめるよう
な信頼性のある埋設方法によるものである。

本発明は従来提案された方法に有する多くの欠陥を除去
すると共に従来の方法では得られなかった方法、即ち、
固着操作手順に融通性と適応性を有する方法のものであ
る。

本発明は岩盤、コンクリート、コンクリート構築物に意
図した目的に沿った種々の要素を埋設固着するためのカ
ートリッジに関するものであり、このカートリッジを用
いて要素を固着する操作は極めて簡単であり且つ常に信
頼性のある強力な固着が得られるものである。

更に本発明は従来提案された機械的構造体や方法に有す
る多（の個有な欠陥を除去すると共に固着操作手順が従
来物では得られなかった融通性と適応性を有するカート
リッジに関するものである。

本発明カートリッジは、必要に応じて、細粒砂、シリカ
灰、フライアッシュから選ばれた充填剤を含む結合剤混
合物を収納したケーシングが形成される。

該ケーシングは両端部が封止されていて円筒形状に形成
されたものが好ましい。

前記結合剤混合物はポルトランドセメント、アルミナセ
メント、キーンズセメントのうちの一種以上の加水硬化
性のものからなるが、他の種類の結合剤を用いてもよく
、また後述する種々の結合剤の混合物からなるものでも
よい。

前記カートリッジの構成部材であるケーシングは液体を
透過し得る材料、例えば、耐湿紙、ミシン目を設けた多
孔プラスチックシート、または同種の材料で形成される
。

このような材料はケーシング内の結合剤混合物が透過し
得ないものである。

更にカートリッジはこれを活性液に浸漬中やさく孔に挿
入中も取扱い操作を容易にするため剛性化すべきである
。

このことは剛体であって脆い材料で形成した剛性化部材
をカートリッジに設けることによって達成される。

このような剛性化部材は、例えば、非軟質スチレン樹脂
のような合成樹脂材やガラスのように剛性と脆性を有す
る材料で形成すべきである。

斯かる材料からなる剛性化部材は該材料で網目状に織る
か、鋳造して筒形に成形する。

更に前記材料の環を編んで接続することにより縦に長い
棒状のものとしてもよい。

このようにして得た剛性化部材は前記ケーシングの外周
の全面か一部を包囲するように配設することができる。

或いは剛性化部材をケーシングの内側に配設してもよい
。

ケーシングの内側に配設する場合は剛性化部材を種々の
異なった構造と形状とに形成して配設することも可能で
ある。

例えば剛性化部材で結合剤混合物を包囲するように配設
するか、剛性化部材を結合剤混合物内に埋込むように配
設することもできる。

このような場合は筒状とする必要はなく、断面が円弧状
であって縦に長いものとすることもできる。

他の配設方法としては剛性化部材をケーシングと一体的
にしてもよい。

このような場合は剛性化部材がケーシングの一部を構成
するか、ケーシング自体を剛性化部材としてもよい。

上記の如き構成としたカートリッジは前述した目的に沿
って要素を埋設するときに用いられる。

該カートリッジはこれに収納された前記結合体が加水硬
化性の接着混合物より成る場合は活性化液即ち水中に３
０秒間以上浸漬する。

この浸漬しているあいだに、活性化液はカートリッジの
結合剤混合物内に吸収される。

浸漬時間終了後、カートリッジを活性化液から取出す。

このように処理した所望の数のカートリッジをさく孔内
に挿入する。

それから、要素をさく孔に挿入するとき、活性化した結
合剤混合物は剛性化部材を破壊又は降伏させながら、こ
れと共にケーシングを破断してカートリッジから押出さ
れる。

カートリッジから押出された結合剤混合物は敢えて攪拌
混合する必要がない。

これは接合のために必要で充分な活性化液がカートリッ
ジのあらゆる部分に吸収されて存在するからである。

従って、従来の如く結合剤物質と活性化液とを混合する
ために要素をさく孔内に挿入、しながら回転しなければ
ならないようなことはない。

このように回転させなくても、さく孔に挿入した要素は
完全且つ充分なる接合力を有する活性化した結合剤物質
で包囲されている。

結合剤混合物は急結剤（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ）、
緩結剤（Ｒｅｔａｒｄｉｎｇ）、腐蝕防止剤、凍結防止
剤、或いはこれ等の混合したものを適宜包含する。

また成る場合には結合剤混合物はカルシウム・スルホア
ルミネイトの如き膨張剤か、ガスを発生して結合剤混合
物を膨張させ得るアルミニウム粉末の如き膨張剤を包含
し、さらに強力且つ安定性のある要素の固着が行われる
。

前記急結剤、緩結剤、腐蝕防止剤、凍結防止剤は活性化
液と共に結合剤混合物に吸収させてもよい。

このような場合、前記各剤が必要に応じて活性化液に包
含せしめると効果的である。

成る特定の目的のために特定の結合剤混合物を用いる場
合は、疎水性物質か可塑性物質を包含せしめる。

本発明はさく孔を構成する岩石、コンクリート、構築物
の周囲物質中に要素を挿入して固着する簡単な方法を提
供するものである。

該方法は従来の方法に有する固着力の弱さを解消した簡
単で信頼性のある要素の固着方法である。

更に、本発明の方法によれば操作や処理時間について従
来提案された方法によっては得られなかった融通性が得
られるものである。

要素を挿入固着するとき若しあとで要素に荷重を負荷す
るのであれば、即ち、要素を単に埋込むだけであれば、
僅かな硬化時間で固着するカートリッジをその目的のた
めに使用される。

一方、硬化時間が普通か長い時間を要するカートリッジ
は主たる固着用に使用し得る。

要素が固着されたのち直ちに荷重を負荷するのであれば
、急結剤を一滴かそれ以上添加することにより充分な固
着強度がすばやく得られる。

ある場合においては、大きな固着強度が急速に得られる
ようにする一方で初期的接着時間をのばすようにするこ
とも価値がある。

このような場合は急結剤と緩結剤との配合比を調整すれ
ばよい。

更にまた、多数の各種添加剤を活性化液と共に結合剤に
吸収させることができるので、建設現場で発生する様々
な必要性を満たすために要求されるカートリッジの種類
と数を可及的に少なくすることができる。

実施例 加水硬化性結合剤、細粒砂、急速結合剤の混合物と、耐
湿紙の液透過性ケーシングを有するカートリッジが製作
された。

該カートリッジは剛性であるが脆い合成樹脂材料製の網
状剛性化部材でなるカバーをそなえ、前記カートリッジ
は直径が約２８朋、長さが２０ ＯＮ−重量は１８０〜
２００ｔのものである。

直径２０ｍｍのカム鋼材を埋設するため直径３２ｍ１１
Ｌの孔が穿設された。

５個のカートリッジを活性化液（この場合は水）に３０
〜４５秒間全体を浸漬したのち、前記さく孔内に挿入し
た。

その後カム鋼材をさく孔に挿入したとき加水硬化性結合
剤混合物と活性化液とで形成されたモルタルが、カート
リッジのケーシングを破壊して該カートリッジから押し
出された。

このモルタルによって、さく孔壁面とカム鋼材とのあい
だのスペースが充填された。

埋設長さは約９００ｍｍであった。２．３時間後に、カ
ム鋼材が折れるまで引張力を順次増大しながら加えられ
た。

カム鋼材が折れたときの引張力は１３．５）ンであった
。

これは埋設したボルトの約１．５トン／ｍの破壊負荷に
対応するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 岩石、コンクリートに形成したさく孔に結合剤混合
   物を介して要素の一部を埋設固着すべく、該結合剤混合
   物を包含するカートリッジを、予め活性化液に浸漬した
   後、前記さく孔内に導入し、次いで前記要素をさく孔に
   挿入することにより前記要素をさく孔に固着するために
   用いるカートリッジであって、活性化液は透過するが、
   前記結合剤混合物は透過しない材料で形成された前記結
   合剤混合物を収納するケーシングと、前記ケーシングの
   内部または外部に位置するか、若しくは該ケーシングと
   一体化され、以って該ケーシングの形状を実質的に維持
   せしめ得るとともに前記要素をさく孔内に挿入するとき
   、弾性的に変形することなく、破壊若しくは降伏する剛
   性化部材とで形成されていることを特徴とする要素をさ
   く孔に固着するために用いるカートリッジ。 ２ 前記ケーシングは耐湿紙または有孔プラスチックで
   形成していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の要素をさく孔に固着するために用いるカートリッジ
   。 ３ 前記剛性化部材が活性化液の透過を許容する筒状体
   で形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の要素をさく孔に固着するために用いるカートリ
   ッジ。 ４ 前記剛性化部材は前記ケーシングの内部に位置する
   縦長の断面円弧状体で形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の要素をさく孔に固着するた
   めに用いるカートリッジ。 ５ 前記結合剤混合物はポルトランドセメント、アルミ
   ナセメント、キーンズセメントのうち一種、または二種
   以上の水性接着剤よりなり、細粒砂、シリカ灰、フライ
   アッシュの中から選択した充填剤を含んでいることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の要素をさく孔に固
   着するために用いるカートリッジ。 ６ 前記結合剤混合物は急結剤、緩結剤、凍結防止剤、
   不塑化剤、疎水化剤、膨張剤のうち、一種または二種以
   上の添加物を含んでいることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の要素をさく孔に固着するために用いるカ
   ートリッジ。 ７ 前記結合剤混合物は、その硬化中に始まる収縮を補
   って膨潤させ得る程度の前記膨張剤を含んでいることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項記載の要素をさく孔に
   固着するために用いるカートリッジ。 ８ 前記膨張剤はカルシウム・スルホアルミネートであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の要素を
   さく孔に固着するために用いるカートリッジ。 ９ 前記結合剤混合物はガスを発生し且つ結合剤混合物
   を膨張させるアルミニウム粉末を含んでいることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の要素をさく孔に固着
   するために用いるカートリツジ。