JP2004244845A - 繊維補強土工法および繊維補強土 - Google Patents

繊維補強土工法および繊維補強土 Download PDF

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洋司 菊地
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Abstract

【課題】砂に対して一定量の連続繊維を三次元的に混合することで、せん断強さを増加させ、より安定した強固な土構造物を構築する場合に、環境に優しく、しかも、糸切れ等のおそれがなく、強度も十分なものである。
【解決手段】砂を搬送する砂搬送装置と、複数本の繊維を連続的に供給する連続繊維供給装置とを備えた連続繊維補強土装置を用いて、砂搬送装置から搬送される砂に繊維供給装置から繰り出す繊維を絡ませて補強土とする繊維補強土工法において、繊維供給装置からの連続繊維は天然鉱物である玄武岩を溶触してこれを連続したバサルト繊維とする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面保護、擁壁築造、及び緑化工法に適用可能なものとして、連続した複数本の繊維と砂とを補強するべき施工個所に吹き付けることを内容とする連続繊維補強土工法および繊維補強土に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、土または土砂等に繊維類やセメント等の固結材を混合して、高圧空気の吐出圧やローラーやランマ等の輾圧により締め固めて密度の高い補強土として法面を覆い、土留や法面保護が行われている。
【0003】
【特許文献1】
特公平1一49661号公報
【0004】
前記特許文献1には、砂などの固体粒子と連続繊維をそれぞれ別系統のノズルで同時に吹き付け、3次元的に連続繊維を介在させることで疑似粘着力を持たせ、盛土や軟弱地盤を補強する補強土工法が開示されている。
【0005】
図2に示すように、土または土砂等41をエンドレスベルト42により調節された量ずつホッパー43内に導く。ノズル又はランス45により噴流44の形態で水をホッパー43内に導く。その結果、ホッパー43の下方に制御された形態及び速度で一定の水と土または土砂等41との混合流46が生じる。気圧吹付け用ガンであるエジェクタ47により混合流46の方向に糸巻49から糸48を引き出す。糸/砂の割合はこのようにして砂の流量と糸48の噴出速度とにより制御される。
【0006】
【特許文献2】
特開平1−310019号公報
【0007】
前記特許文献2には、連続的要素即ち連続繊維を泥状客土基材(植生基材)と共に吹き付け生育基盤を補強土する工法が開示されている。
【0008】
この工法は、図3に示すように、吹き付けノズル50の空気吸入口53においては、噴出口51よりの泥状化した緑化基盤材(泥状基材)Gの噴出により筒体2内に生じた減圧効果により、外部の空気Aが筒体52内に吸引されると共に、この空気吸入口53に外部から糸挿入ガイド環(連続繊維吸入口)54を経て挿入された糸状、ロープ状、テープ状の連続的要素Tも、空気Aと共に吹き付けノズル50の筒体52内に吸引・導入される。筒体52内では泥状化した緑化基盤材Gは連続的要素Tと混合し、連続的要素Tを引っ張るようにして吹き付けノズル50の先端部の吐出口57より外部に飛び出し、両者が絡み合った状態で施工面に付着する。
【0009】
また、吹き付けノズル50の筒体52内に疎水剤(凝集剤)Fを注入した場合には、疎水剤Fと泥状客土基材Mと空気Aとが筒体52内で混合攪拌されて、疎水剤Fの吸着架橋作用により粘土粒子が団粒化し、このときは、緑化基盤材Gが団粒化しているために、連続的要素Tと良く絡み合うと記述されている。
【0010】
これらに出願された建築材料は、土または土砂等の固体粒子のかたまり内にこのかたまりのほぼ全体に渡って細くかつ柔軟性を有する連続的線状要素を三次元的に分布させて、線状要素を多数の固体粒子に細かくからませることにより、固体粒子と線状要素とを、これらの間に本質的に接着剤を介在させることなく結合させて機械的強度を固体粒子のかたまりに持たせてなる透水性を有する建築材料である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献1や特許文献2での連続繊維は、ポリエステルの繊維が用いられ、例えば特許文献2ではポリエステル100%で、太さ:5デニール、混入本数:30本引きそろえ束にしたものを16本が用いられている。
【0012】
しかし、ポリエステルのごときナイロン(合成樹脂繊維)では、腐食して土に戻ることもなく、環境的な問題がある。また、ポリエステルの連続繊維は引っ張りには強いが摩擦に弱いものであり、熱とか砂と糸が積み重なって糸がある程度引っ張られると砂の突起で切れてしまうおそれもある。
【0013】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、砂に対して一定量の連続繊維を三次元的に混合することで、せん断強さを増加させ、より安定した強固な土構造物を構築する場合に、環境に優しく、しかも、糸切れ等のおそれがなく、強度も十分な繊維補強土工法および繊維補強土を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、繊維補強土工法としては、砂を搬送する砂搬送装置と、複数本の繊維を連続的に供給する連続繊維供給装置とを備えた連続繊維補強土装置を用いて、砂搬送装置から搬送される砂に繊維供給装置から繰り出す繊維を絡ませて補強土とする繊維補強土工法において、繊維供給装置からの連続繊維は天然鉱物である玄武岩を溶触してこれを連続したバサルト繊維とすることを要旨とするものである。
【0015】
また、繊維補強土としては、砂噴射と天然鉱物である玄武岩を溶触してこれを連続したバサルト繊維の噴射を衝突または混合させて、砂とバサルト繊維とを三次元的に混合したことを要旨とするものである。
【0016】
請求項1および請求項2記載の本発明によれば、使用する連続繊維はポリエステル等の合成繊維ではなく、天然鉱物である玄武岩を溶触してこれを連続したバサルト繊維でなり、いわゆる鉱物資源なので、人間の健康や環境に被害をおよぼすような化学反応を起こすおそれもなく、環境に優しいものとなる。また、熱安全性に優れ、砂とも馴染みがよく、しかも、強度が高いので、これを砂質土に3次元的に混入することにより、疑似粘着力を付与し、変形抵抗の大きい補強土を造ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の繊維補強土工法および繊維補強土の1実施形態を示す説明図で、本発明は、砂を搬送する砂搬送装置と、複数本の繊維を連続的に供給する連続繊維供給装置とを備えた連続繊維補強土装置を用いて、砂搬送装置から搬送される砂に繊維供給装置から繰り出す繊維を絡ませて補強土とするものである。
【0018】
連続繊維供給装置は、連続繊維の糸4の糸巻1を格納する糸の供給装置3と、この糸の供給装置3から繰り出される糸4を高圧水を利用して噴射ノズル5から噴射するエジェクタ6とからなる。
【0019】
糸の供給装置3の構成として、複数(図示の例では4個)の糸巻1からの糸4を絡ませて送り出す1本のガイドステー2を有する可搬式のボビンケース29を1台単位とし、これを複数台(図示の例では4台)単独で配設した。
【0020】
このボビンケース29は、ベース30に支持枠31を組み合わせ、また、ベース30にロードセル32を設置して、これで糸巻1を支承して糸4を計量するもので、前記支持枠31は上部を円弧状に湾曲させた4本の枠体の下部を前記ベース30の4隅から立ち上げてケース全体を鳥籠状に形成し、カバーで覆う。
【0021】
糸の供給装置3から繰り出される糸4を水タンク7から高圧ポンプ8を介して供給管9で送られる高圧水を利用して噴射ノズル5から噴射する。
【0022】
砂の供給装置25は、従来周知のように、ベルトコンベア10でホッパー26に連結した計量器15と、該計量器15にベルトコンベア10を介して連結する吹付機12とで構成される。図中27は砂山から砂を搬送するトラクターショベル、13は吹付機12に圧縮空気を供給するコンプレッサーを示す。また、14は計量器15などの電源となる発電機、17は分電盤、33は計量装置である。
【0023】
前記糸4には、天然鉱物である玄武岩もしくは玄武岩のグループ(玄武岩、玄武安山岩、安山岩、斑れい岩、その他)の天然材料を溶触してこれを連続(溶融紡糸)したバサルト繊維を用いる。バサルト繊維としては、例えばSiO:42〜48重量%、Al:9〜14重量%、TiO:1〜3重量%、Fe:11〜14重量%、MgO:10〜14重量%、CaO:10〜14重量%、NaO:2〜4重量%、KO:1〜3重量%という組成のものが挙げられる。
【0024】
バサルト繊維の比重は、通常380〜420g/dmである。具体的には、SiO:48重量%、Al:10重量%、TiO:3重量%、Fe:11重量%、MgO:12重量%、CaO:12重量%、NaO:3重量%、KO:1重量%のものが挙げられる。
【0025】
バサルト繊維の繊維長は、特に制限されないが0.1〜10mm、好ましくは1〜5mmである。バサルト繊維は、シランカップリング剤でその表面を被覆したものがあるが、本発明ではそのまま用いてもよい。
【0026】
なお、シランカップリング剤としては、例えばアミノシラン、アクリルシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、メタアクリルシラン、アミルシラン、メルカプトシラン等がある。バサルト繊維のシランカップリング剤処理は、公知慣用のいずれの処理方法によってもよいが、例えば溶融玄武岩よりバサルト繊維を紡糸した直後に、シランカップリング剤をそれに塗布乾燥してやるのがよい。
【0027】
この場合0.2〜2重量%シランカップリング剤水溶液を噴霧し、瞬時にしてバサルト繊維表面の被覆を行われる。
【0028】
エジェクタ6では噴射ノズル5にバサルト繊維による糸4が挿通され、この噴射ノズル5から圧水が吐出されるとそれにつられて糸4も噴射ノズル5から噴射される。一方、砂はベルトコンベア10とマテリアルホース11により前記糸4の噴出先まで搬送し、糸4と直接噴射・混合させる。
【0029】
このように使用する砂の0.15〜0.2%(乾燥重量比)程度の連続繊維(マルチフィラメント無撚糸)をジェット水と一緒に噴射、砂と三次元的に混合することで、せん断強さを増加させ、より安定した強固な土構造物を構築することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の繊維補強土工法および繊維補強土は、連続繊維の糸を糸の供給装置に格納された糸巻から繰り出し、この繰り出された糸を高圧水または圧縮空気を利用してエジェクタの噴射ノズルから噴射し、一方、砂を前記繊維の噴射先まで搬送し、前記糸と直接噴射・混合させる連続繊維による補強土工法において、砂に対して一定量の連続繊維を三次元的に混合することで、せん断強さを増加させ、より安定した強固な土構造物を構築する場合に、環境に優しく、しかも、糸切れ等のおそれがなく、強度も十分なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の繊維補強土工法および繊維補強土の1実施形態を示す説明図である。
【図2】従来例を示す概略実態図である。
【図3】他の従来例を示す一部切り欠いた正面図である。
【符号の説明】
1…糸巻 2…ガイドステー
3…糸の供給装置 4…糸
5…噴射ノズル 6…エジェクタ
7…水タンク 8…高圧ポンプ
9…供給管 10…ベルトコンベア
11…マテリアルホース 12…吹付機
13…コンプレッサー 14…発電機
15…計量器 16…電動式ホールリール
17…分電盤 18…台車
19…伸縮カバー 20…ロードセル
21…ヘッダー 22…二股
23…ガイドリング 24…支柱
25…砂の供給装置 26…ホッパー
27…トラクターショベル 28…砂山
29…ボビンケース 30…ベース
31…支持枠 32…ロードセル
33…計量装置
41…土または土砂等 42…エンドレスベルト
43…ホツパー 44…噴流
45…ノズル又はランス 46…混合流
47…エジェクタ 48…糸
49…糸巻 50…吹き付けノズル
51…噴出口 52…筒体
53…空気吸入口 54…糸挿入ガイド環
57…吐出口

Claims (2)

  1. 砂を搬送する砂搬送装置と、複数本の繊維を連続的に供給する連続繊維供給装置とを備えた連続繊維補強土装置を用いて、砂搬送装置から搬送される砂に繊維供給装置から繰り出す繊維を絡ませて補強土とする繊維補強土工法において、繊維供給装置からの連続繊維は天然鉱物である玄武岩を溶触してこれを連続したバサルト繊維とすることを特徴とした繊維補強土工法。
  2. 砂噴射と天然鉱物である玄武岩を溶触してこれを連続したバサルト繊維の噴射を衝突または混合させて、砂とバサルト繊維とを三次元的に混合したことを特徴とする繊維補強土。
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