JP2019098723A

JP2019098723A - グラウト用エア抜き装置

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Publication number: JP2019098723A
Application number: JP2017236024A
Authority: JP
Inventors: 正朗小島; Masao Kojima; 靖宗原; Yasumune Hara; 嘉宣佐々; Yoshinobu Sasa; 信次畑; Shinji Hata; 本間　大輔; Daisuke Honma; 大輔本間
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: JP7280012B2

Abstract

【課題】水結合材比が比較的小さく、粘性が高いグラウト材料から練り混ぜ時の巻き込み空気量を減らすことを簡易な構成で実現可能なグラウト用エア抜き装置を提供する。【解決手段】導入口から排出口へ至るグラウト用流路２と、このグラウト用流路の導入口寄りに設置され、グラウトを排出口側へ圧送するように設けられた加圧部１２と、前記グラウト用流路の排出口寄りに設置され、加圧部で印可された流体圧を解放して、グラウト中の空気泡を流路の上側へ放出し、空気泡を除去したグラウトが排出口側へ流れるように構成した除泡部１４とを具備する。前記加圧部と除泡部との間の流路部分を密閉流路とするとともに、この密閉流路のうち前記除泡部に連続する部分である導入路８が横向き管部８ａを含む【選択図】図１

Description

本発明は、グラウト用エア抜き装置、具体的には、建築物や土木構造物等に用いる、モルタル、ペーストのグラウトの製造に使用されるグラウト用エア抜き装置に関する。

建築物や土木構造物等に用いるモルタルやペーストの通常の圧縮強度の範囲は２０〜５０N/mm² である。
これに対して、圧縮強度が８０〜４００N/mm² 程度の超高強度グラウトが必要とされる場合がある。例えば、高強度コンクリートであるプレキャスト部材とプレキャスト部材の接合部の鉄筋継手や部材間の目地部に充填する目的で使用されるものである。
モルタルグラウトの圧縮強度の高くするためには、水結合材比を低く、例えば２０％以下にしなければならない。
しかしながら、水結合材比が小さくなると、粘性が高くなり流動性が低下する傾向にある。化学混和剤などを使用して流動性を高めるようにしているが、圧縮強度が１５０N/mm² を上回るような強度範囲になってくると、１５％程度以下まで水結合材比を小さくする必要があり、結果、グラウトの粘性が高くなる。
グラウト材料の練り混ぜには、ハンドミキサを使用することができるが、グラウトの粘性が高い場合には、グラウト中に巻き込まれる外気（連行空気）により空気泡ができてしまう。空気泡が多いと、グラウトの圧縮強度が低くなってしまうことが懸念される。また、目地部やスリーブ部に充填後した後に空気泡が合一して、大きな空隙になることも懸念される。

グラウト中の連行空気を低減するために、次の技術が知られている。
（１）コンクリートミキサーのミキサーケースの上部に抜気管を、下部にコンクリート取り出し管を回転軸上に取り付け、ミキサーケースの適所に設けられた原料投入口から投入された原料をミックスしながら、抜気管よりエアを抜気する技術（特許文献１）。
（２）コンクリート系混合材料を貯蔵可能な容器と、この容器の下部から混合材料を取り出して外部の型枠へ打設するためのホースと、前記容器の内部に設置されたプロペラと、前記容器の内部を加減圧するための加圧装置及び減圧装置とを具備し、ミキサーで予め混練りした原料を容器に投入し、プロペラで材料を攪拌している途中で減圧装置によって容器内部を減圧するとともに、混合材料を型枠に打設する際に加圧装置により容器内容を昇圧する技術（特許文献２の段落０００９等参照）。
（３）グラウトを滞留するための滞留槽と、滞留槽内を減圧して真空状態とするための真空ポンプと、ミキサーにより練り混ぜられた材料を滞留槽に投入するための投入口と、滞留槽内のコンクリート材料を練り混ぜるための回転体と、対流槽内に配置された網目状の障壁と、滞留槽内のグラウトを排出するための排出ポンプとを備え、真空状態でミキサーにより練り混ぜられた材料に前記回転体による回転遠心作用を及ぼし、真空によりグラウト内の空気泡を膨張させながら破壊し、空気を除去する技術（特許文献３の請求項１・段落００１２〜００１３等参照）。

特開昭５３−１９６４４特開２００５−１６１７２４特開２０１４−２４０１９３

特許文献１の技術は、ミキシングの途中で抜気するものであり、通常の圧縮強度のグラウトを製造する場合には良いが、超高強度のグラウトを製造するためには、抜気の程度が不十分である。
特許文献２及び特許文献３の技術は、ミキサーにより予め混練りした材料を、減圧状態又は真空状態で回転させ、脱気するものであるが、減圧ポンプ（真空ポンプを含む）などの特別の設備が必要となり、かつそれを稼働するエネルギーが必要である。

出願人はこの問題を鋭意検討し、そしてグラウトの練り混ぜの過程で巻き込まれた空気泡は、グラウト材に圧力をかけて配管中を輸送すると、空気泡が配管面に集まり排出口から出てくるグラウトから放出される現象があることを発見した。この現象は特に上方の管壁から空気が抜ける特徴がある。
これらの理由は定かではないが、配管の中でグラウトの流れ方による特徴や圧力勾配が駆動力になって圧力の低い方向に空気泡が移動する現象のためと考えられる。すなわち、グラウトは配管中で管壁と滑りを伴ったせん断層流となっており、グラウトの流速の早い中心から流速の遅い管壁側に押し当てられるように流動している。管壁に押し当てられたグラウト中の空気泡は、管壁の付近に留まったまま滑りながら排出口に移動していると考えられる。また、このようにして円周方向の管壁に集まった空気泡は、重力の影響でより圧力の小さい配管断面の上方に移動してゆくため、排出口の上方から空気泡の抜けが多かったと考えられる。
本発明は、この現象を利用して、グラウト材に圧力を作用させ、圧力の低い側に空気泡を集め、複数の空気泡を合一させ成長したより大きな空気泡を、簡便に効率良く除去するものである。

本発明の第１の目的は、水結合材比が比較的小さく、粘性が高いグラウト材料から練り混ぜ時の巻き込み空気量を減らすことを簡易な構成で実現可能なグラウト用エア抜き装置を提供することである。
本発明の第２の目的は、より除泡効率のよいグラウト用エア抜き装置を提供することである。

第１の手段は、導入口から排出口へ至るグラウト用流路と、
このグラウト用流路の導入口寄りに設置され、グラウトを排出口側へ圧送するように設けられた加圧部と、
前記グラウト用流路の排出口寄りに設置され、グラウト中の空気泡を流路の上側へ放出するとともに、空気泡を除去したグラウトが排出口側へ流れるように構成した除泡部と、
を具備し、
前記加圧部と除泡部との間の流路部分を密閉流路とするとともに、
この密閉流路のうち前記除泡部側の部分である導入路を、除泡部に隣接する横向き管部で形成した

本手段では、図１又は図７に示すように、導入口４から導入路８へ至るグラウト用流路２の導入口寄りに加圧部１２を、排出口寄りに除泡部１４をそれぞれ設け、グラウト用流路のうちで少なくとも加圧部１２と除泡部１４との間の部分を密閉流路とし、この区間において除泡部１４への流体の導入路８を、除泡部１４に隣接する横向き管部８ａに形成している。
加圧部１２から密閉流路内へ圧送された微細な空気泡を含むグラウトの流れは、その圧力の作用によって、中心側の流速が大きく管壁付近の流速が小さいせん断流れとなり、グラウト内の空気泡が中心側から外側へ押し出される傾向を生ずる。
また前記横向き管部８ａ内では重力の作用により空気泡がグラウトとの密度差により上昇する傾向を生ずる。
この二つの作用により、横向き管部８ａ内において、グラウト中の微細な空気泡が横向き管部内の上側に集まり、相互に合一してより大きな空気泡に成長する。このため、横向き管部８ａの先端側では、管内の流れが泡を主とする流れとグラウトを主とする流れとに分かれ、この状態で除泡部１４に入ることで、泡が除泡される。これにより、泡を除去されたグラウトを取り出すことができる。

「除泡部」は、泡を除去できればどのような仕組みでもよいが、好適に一例として、グラウトとの密度差により空気泡を除去するもの、起泡とグラウトとに分離された流体を自由空間に曝して圧力を解放することにより空気泡を除去するものなどが考えられる。
「流路の上側」とは、流路を構成するバッファー容器の上側に貯めること、流路の一部を自由空間として外部へ放出することの双方を含む。
「グラウト中の空気泡を流路の上側へ放出する」とは、流路内の上側に空気溜め部分が存在し、当該部分へ空気泡を放出するのでもよく、また流路の外へ放出するのでもよい。
また「空気泡を除去したグラウトが排出口側へ流れる」とは、除泡部の下側に設けられた出口から重力の作用によりグラウトが流下すること、及び、ポンプなどの圧送手段を用いてグラウトを圧送することの双方を含む。
「導入路」とは、加圧部と除泡部との間の流路部分のうちで除泡部側に位置し、グラウト流体を除泡部に導入するための部分である。横向き管部内で泡を主とする流体とグラウトを主とする流体とに分離した流れの状態を乱さずに除泡部に導入することが好適である。
「横向き管部」とは、厳密に水平なものに限定されず、前述の重力作用により空気泡ｂをグラウトｇから分離できれば足りる。

第２の手段は、第１の手段を有し、
前記導入路は、滑らかな内面を有する層流管で形成した。

本手段では、前記導入路８を、滑らかな内面を有する層流管で形成している。これにより横向き管部内での層流条件が整い易くなり、管壁内の上側に集まった空気泡の塊が乱流により攪乱されることが起こりにくいので、より効果的に空気泡を除去できる。

第３の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、
前記除泡部は、前記密閉管路の流路面積より大きい横断面を有し、かつ内容積の一部を空気溜め部とするバッファー容器とし、
このバッファー容器の側壁に前記横向き管部の先端を接続し、この横向き管部から導入されたグラウト流体及び空気泡の密度差から空気泡を分離できるように構成した。

本手段では、図１に示す如く、除泡部１４を、前記密閉管路の流路面積より大きい横断面を有し、かつ内容積の一部を空気溜め部とするバッファー容器とすることを提案している。前記横向き管部内で微小な泡が合一して粒径の大きい空気泡となっており、この空気泡を含む流体が導入路８からバッファー容器内へ導入されると、当該空気泡は、グラウトとの密度差により上昇し、バッファー容器の上部に溜まる。従って、空気泡が除去されたグラウトを外部に取り出せばよい。本手段においては、前記導入路８を形成する横向き管部８ａをバッファー容器の側壁に直接接続している。

第４の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、
前記導入路は、前記除泡部に隣接する横向き管部に代えて、横向き管部の先端から起立して除泡部に隣接する縦向き管部を起立してなるＬ字形流路に形成するとともに、
前記除泡部は、前記密閉管路の流路面積より大きい横断面を有し、かつ内容積の一部を空気溜め部とするバッファー容器とし、
このバッファー容器の底壁に前記縦向き管部の先端を接続し、この縦向き管部から導入されたグラウト流体及び空気泡の密度差から空気泡を分離できるように構成した。

本手段は、先の手段の変形例であり、図６に示す如く、前記除泡部１４へのグラウト流体の導入路８を、先の手段の如く除泡部１４と隣接する横向き管部８ａで形成する代わりに、横向き管部８ａの先端から除泡部１４に隣接する縦向き管部８ｂを起立してなるＬ字形流路に形成している。この構成では、横向き管部８ａの上側に集まった空気泡ｂは、Ｌ字形流路のエルボーＥの内側を通り、縦向き管部８ｂ内へ入り、エルボーＥの部位で滞留しにくいので、空気泡の分離・除去機能が妨げられない。

第５の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、
前記除泡部は、流体が外部に曝され、前記加圧部で加えられた流体圧が解放される除圧部に形成された。

本手段では、図７に示すように、除泡部１４を、流体が外部に曝され、前記加圧部で加えられた流体圧が解放される除圧部としている。流体が外部に曝されるから、空気泡の排出がより円滑になる。
図示例の除圧部は、前記横向き管部から圧力解放状態で放出されるグラウト流体が通過する自由空間と、自由空間を通過するグラウト流体を受ける受部４２とで構成しているが、必ずしもこうした構成でなくてもよい。例えば横向き管部の下流の流路を、密閉流路のような暗渠型の構成に代えて、上側が開放された開渠型の流路としてもよい。

第６の手段は、第１の手段から第５の手段のいずれかを有し、
除泡部の下流に形成した分岐点から加圧部の上流側へ至る循環用戻り流路を有し、
前記分岐路付近に流路切り替え手段を設けるとともに、
前記除泡部を、グラウト用流路の出口寄りの箇所に代えて、加圧部及び分岐点の間のグラウト用流路部分、或いは、循環用流路に設けている。

本手段では、図９に示すように除泡部１４の下流の分岐点から戻り流路５０を介して加圧部１２の上流側の合流点に戻すようにしている。これにより空気泡を除去する工程を連続して繰り返すことができる。また分岐点付近に流路切替手段を設けている。

第１の手段に係る発明によれば、グラウト用流路のうちの加圧部と除泡部との間の部分を、密閉流路とするとともに、この密閉流路のうち前記除泡部に連続する部分である導入路を除泡部に隣接する横向き管部で形成したから、横向き管部に作用する重力を利用してグラウト内の連行空気を効率的に分離し、除去することができる。
第２の手段に係る発明によれば、導入路は滑らかな内面を有する層流管で形成したから、導入路中の横向き管部内での空気の分離が乱流流れにより妨げられることを回避し易い。
第３の手段及び第４の手段に係る発明によれば、密閉管路の流路面積より大きい横断面を有し、内容積の一部を空気溜め部とするバッファー容器内でエア抜きを行うから、より安定してガス抜きの効果が得られる。
なお、第４の手段に係る発明では、導入路を、除泡部に隣接する横向き管部に代えて、前記横向き管部の先端から起立して除泡部に隣接する縦向き管部を起立してなるＬ字形流路に形成しているが、この態様でも横向き管部に作用する重力を利用してグラウト内の連行空気を効率的に分離し、除去することができる。
第５の手段に係る発明によれば、除泡部は、横向き管部から放出されるグラウト流体が通過する自由空間と、自由空間を通過するグラウト流体を受ける受け部とで構成されるから、簡易な構成で効果的に連行空気の除去が可能となる。
第６の手段に係る発明によれば、除泡部の下流に形成した分岐点から加圧部の上流側へ至る循環用戻り流路を有し、前記分岐路付近に流路切り替え手段を設けたから、ガス抜き工程を繰り返すことによりガス抜きの効果を向上できる。

本発明の第１実施形態に係るグラウト用エア抜き装置の全体図である。図１の装置の要部の縦断面図である。図１の装置の要部の横断面図である。図１の装置の要部の作用説明図である。図２の要部の変形例を示す図であり、同図（Ａ）は要部の横断面図、同図（Ｂ）は要部の縦断面図である。本発明の第２実施形態に係るグラウト用エア抜き装置の要部を示す図であり、同図（Ａ）は要部の縦断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の一部の拡大図である。本発明の第３実施形態に係るグラウト用エア抜き装置の全体図である。図７の装置の一部の縦断面図である。本発明の第４実施形態に係るグラウト用エア抜き装置の全体図である。本発明の実験例１の結果である加振及び圧力の影響を示す。図１０の実験の結果である圧送及び養生方法の影響を示す。本発明の実験例２の結果であるポンプ圧送前後のフローを示す。図１２の実験の結果であるポンプ圧送前後のグラウト中の空気量を示す。

図１から図５は、本発明の第１実施形態に係るグラウト用エア抜き装置１を示している。
この装置は、グラウト用流路２と、加圧部１２と、除泡部１４とを含む。
グラウト用流路２は、導入口４から排出口６まで連続している。このグラウト用流路２の導入口４寄りに加圧部１２が、また、グラウト用流路２の導入路８寄りに除泡部１４がそれぞれ設置されている。図示例では、グラウトを注ぎ込むためのテーパ状の第１ホッパー１０の上端面に導入口４を開口している。この第１ホッパー１０の直下に加圧部１２が配置されている。グラウト用流路２のうちで加圧部１２及び除泡部１４の間の部分を第１流路２ａとし、除泡部１４及び排出口６の間の部分を第２流路２ｂとする。
グラウト用流路２のうち、少なくとも加圧部１２に連続する第１流路２ａは密閉流路として、加圧部１２により印加された圧力が除泡部１４まで作用するように形成されている。前記密閉流路は、例えばホース或いは配管として形成することができる。前記第１流路２ａのうちで除泡部１４側の部分は、除泡部１４へのグラウト流体の導入路８である。本実施形態においては、導入路８は、横向き管部８ａのみで形成される直線的な流路である。

前記第１流路２ａのうち少なくとも横向き管部８ａは滑らかな内面を有する層流管で形成されている。例えば塩化ビニール管で形成することができる。層流管は流体を層流として導くために適する。本実施形態においては、第１流路２ａ全体を層流管で形成している。横向き管部８ａの長さＬは、少なくとも３０ｍｍ程度以上、好ましくは５０ｍｍ程度以上とすると良い。

前記第２流路２ｂには、流路を開閉するためのコック３０と、本グラウト用エア抜き装置から外部へ流体を送り出すための第２ポンプ３２とが配置されている。

加圧部１２は、グラウト流体を除泡部１４側へ圧送するための流体ポンプ（第１ポンプ）として構成されている。加圧部により印加される流体圧力は０．０５ＭＰa以上とするとよい。図示例では、前記流体ポンプは、従来公知のスタンドＳにより吸込口を上側にして保持されており、その吸込口に前記第１ホッパー１０の下端を接続している。もっともこれらの構成は適宜変更することができる。
除泡部１４は、本実施形態では、バッファー容器１６として形成されている。図示のバッファー容器は、図２に示す如く、底壁１８の外周から筒状（図示例では円筒状）の側壁２０を立ち上げてなる本体と、この本体の上部に取り付けた蓋部２４とで形成している。前記側壁の上端部に付設された鍔部２２の上に蓋部２４の外周部が載置されており、これら鍔部及び外周部を貫通する孔に固定具Ｆを挿入している。もっともこの構成は適宜変更することができる。図示例の蓋部２４の中央部には空気孔２６が穿設されている。しかしバッファー容器１６を密閉容器としても構わない。
前記バッファー容器１６は、内容積の少なくとも上部を空気溜めとして利用できる程度に一定の高さを有する。
またバッファー容器１６の下部には、前記第１流路２ａを接続するための第１接続口（入口）Ｉ及び前記第２流路２ｂに接続するための第２接続口（出口）Ｏが設けられている。これら第１接続口Ｉ及び第２接続口Ｏは、相互に離して、例えば径方向の反対側に配置するとよい。好適な図１の実施例では、前記側壁２０の下部の径方向反対側に第１接続口Ｉ及び第２接続口Ｏを開口させている。
第１接続口Ｉは、図示例では、図２に示す如く、底壁１８の近傍（側壁の下端部を含む）に設けている。
第２接続口Ｏも、底壁１８の近傍（側壁の下端部を含む）に設けることが好適である。バッファー容器１６内のグラウト流体を残らず、取り出すことができるようにするためである。

前記構成において、まず本発明の装置の使用方法の概略を説明すると、コック３０を閉じた状態で、既にコンクリートミキサーなどにより混練りされたグラウトを前記導入口４に投入し、かつ加圧部１２を作動させる。そうすると、加圧部１２から、密閉流路である第１流路２ａ内へグラウトが圧入される。
第１流路２ａから圧送されたグラウト流体は、除泡部１４であるバッファー容器内に入り、バッファー容器内に蓄積されるとともに、内包していたエアを当該容器の内容積の上部である空気溜りに放出する。図４に示す如く、バッファー容器１６内のグラウト流体の液位が第２接続口Ｏを超えた段階でコック３０を開き、第２ポンプ３２を作動させる。液位が第２接続口Ｏより低い位置にある段階で第２ポンプ３２を作動させると、第２接続口Ｏからグラウト流体とともにバッファー容器１６内の空気を吸い込み、第２ポンプのエア噛みを生ずるからである。第２ポンプ３２の作動によって、エアが除去されたグラウト流体が外部へ取り出される。これにより、モルタルが滑らかになり、流動性が上がる。これとともに、空気量が減るため、硬化後の圧縮強度が高くなり、超高強度グラウトを製造することができる。

前記加圧部１２から除泡部１４へ流体を圧送する段階において、第１流路内の流れは、配管中で管壁との間に滑りを伴う、せん断層流となる。せん断流れの速度分布は、中心部の流速が大きくかつ管壁に近づくほど流速が小さくなる。この流れの中で流速の大きい中心側の部分が流速の小さい外側の流れの部分を管壁側へ押し付けるように流れる。これにより、グラウト流体中に含まれる微小な泡も、せん断変形を繰り返す流体の中で周辺側（管壁側）へ向かう傾向がある。
グラウト流体が除泡部１４への導入路８である横向き管部８ａ内に入ると、前述の周辺側へ向かう傾向と重力の作用とが相まって、グラウト流体内の微小な泡は横向き管部８ａの上部内側に集まり、ここで微小な泡同士が合一して次第に径の大きな空気泡へ成長する。その結果として、横向き管部８ａの先端部（除泡部側の端部）近くの管内流れは、空気泡を主とする流れと、空気の含有量が少ないグラウト流体の流れとに分かれる。
こうしてバッファー容器１６内に入った流体のうちで径の大きな空気泡は、周囲のグラウトとの密度差により、流体中を上昇して、前記空気溜り中に入る。これにより、空気泡とグラウトとを分離することができ、残されたグラウト流体の空気含有量が低下する。

図５は、本実施形態の除泡部１４の変形例を示している。この変形例では、図５（ａ）に示す如く、グラウト用流路２の方向に長い長方形状の底壁１８の外周部か角筒状の側壁２０を起立させてなる。この構成により、バッファー容器１６の形態をコンパクトにすることができ、グラウト流体からの脱気作業を効率的に行うことができる。
この変形例では、前記側壁のうち長方形の短辺に相当する部分の下部に第１接続口Ｉを設けている。
また前記底壁１８のうちで長方形の反対側の短辺に近い部位に第２接続口Ｏを形成するとともに、バッファー容器１６の内容積の下部を長方形の長手方向に２分割する仕切り板２８を設けている。
この仕切り板２８の下端は、図５（ｂ）に示す如く、前記バッファー容器の底壁１８に、仕切り板２８の両端部は、図５（ａ）に示す如く、側壁２０のうち長方形の長辺に相当する両壁部にそれぞれ連結されている。また仕切り板２８の高さは、側壁２０の高さより小さい。
前記第１接続口Ｉからバッファー容器内に入ったグラウト流体は、側壁２０と仕切り板２８とで囲まれた空間内に溜まり、空気泡が放出されるとともに、液位が仕切り板２８の高さを超えると、仕切り板２８を乗り越えて、仕切り板２８の表面及び底壁１８の上面を図５（ｂ）に示す如く伝わって、第２接続口Ｏから外部へ排出される。
以下、本発明の他の実施形態について説明する。これらの説明において、第１実施形態と同じ構造については解説を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態に係るグラウト用エア抜き装置１を示している。本実施形態は、前記除泡部１４へのグラウト流体の導入路８の形態を変更したものである。
本実施形態の導入路８は、Ｌ字形流路であり、横向き管部８ａと、この横向き管部８ａの先端側からエルボーＥを介して起立された縦向き管部８ｂとで形成している。
この構成では、第１実施形態と同じ作用により横向き管部８ａの上側に大径の空気泡ｂが集まり、この空気泡を主とする流れがＬ字形流路のエルボーＥの内側を通り、残りのグラウトｇの流れがエルボーＥの外側を通る。この際に外側の流れが内側の流れを上内方へ押し付けながら流れるため、空気泡がエルボーＥの部位で滞留しにくい。空気泡の分離・除去機能が妨げられない。

図７及び図８は、本発明の第３実施形態に係るグラウト用エア抜き装置１を示している。この実施形態は、主として除泡部１４の形態を変更したものである。
本実施形態の除泡部１４は、前記加圧部１２において印加された圧力を解除する除圧部として構成されている。このために密閉流路である第１流路２ａから除圧部へ入った流体の全部又は一部が外気に曝されるように構成している。
図示例では、横向き管部８ａである導入路８の先端から自由空間４０へ液体が放出され、放出された液体を受部４２で受けて第２流路２ｂへ導くように構成している。前述の自由空間４０と前記受部４２とで図示例の除泡部１４を構成している。図示の受部４２は、テーパ状の第２ホッパーで形成しているが、導入路８から自由空間４０へ放出されたグラウト流体の殆どを受けることができれば、どのような形状でも構わない。
図示の装置は、受部４２に入ったグラウト流体を第２流路２ｂ側へ圧送するための第２ポンプ３２を備える。この第２ポンプ３２は、従来公知のスタンドＳにより吸込口を上側にして保持されており、その吸込口に前記受部４２である第２ホッパーの下端を接続している。
また図示の装置は、横向き管部８ａから放出されたグラウト流体の全てを前記受部４２で受け取ることができるようにするために、受部４２に対する位置関係を一定に保って前記横向き管部８ａを保持する保持具４４を有する。図示の保持具４４は、受部４２側から延びるＬ字形の支持棒４４ａの先端に横向きの保持パイプ４４ｂを設け、この保持パイプ４４ｂ内に横向き管部８ａを嵌挿することが可能に構成している。

前記構成によれば、第１実施形態と同様の作用により横向き管部８ａの管壁の上側内面に集まった空気泡は、グラウト流体とともに自由空間４０に吐出され、この状態で加圧部１２で印加された圧力が開放されるので、グラウト流体から分離して外気中へ放出される。そして空気が除去されたグラウト流体のみが受部４２内に入り、第２ポンプ３２により第２流路２ｂを経て導入路８から排出される。

図９は、本発明の第３実施形態に係るグラウト用エア抜き装置１を示している。この装置は、加圧部１２の下流の流路部分に設けた分岐点Ｐｄから導入口４へ流体を戻す戻り流路５０を設け、この戻り流路５０の末端部に横向き管部８ａを設けて、流体を循環させるように設けたものである。前記横向き管部８ａは第１、第２実施形態の横向き管部８ａと同じ構成を有し、微細な泡を管壁上部裏側に集め、合一させて大きな粒径の空気泡とするという作用を有する。従って流体を循環させることでグラウト流体内の空気を除去する作用を繰り返すことができる。
第２実施形態の装置と比較すると、第１ポンプ（加圧部１２）と第２ポンプ３２とを兼用し、また導入口４と受部４２とを兼用している。図示例では、第１ホッパー１０の上側の導入口４は戻り流路５０の合流点Ｐｃを兼ねている。また横向き管部８ａと第１ホッパー１０との間の空間は自由空間４０に相当する。従って自由空間と第１ホッパー１０とで除泡部１４を構成している。もっともこの構成は適宜変更することができる。例えば自由空間と第１ポッパーとからなる除泡部に代えて、バッファー容器を設けてもよい。また除泡部１４を、戻り流路５０に代えて、加圧部１２と分岐点Ｐｄとの間の流路部分に配置してもよい。
グラウト用流路と戻り流路５０との分岐点Ｐｄには図示しない流路切替手段を設け、流体が装置内を循環している状態と、装置より外部へ放出する状態との切替を可能としている。

［実験例１］
図７及び図８に示す第３実施形態の態様で行った試験（フレッシュ試験及び圧縮強度試験結果）について説明する。
（１）フレッシュ試験
ポンプ圧送に先立ってグラウト材料を練り込み、フレッシュ試験を行った。具体的な手順としては、容器に全量の水・混和剤を入れ、段階的にプレミックスモルタル粉体を投入して練り混ぜ、全てのプレミックスモルタルを投入後、１８０秒間の練り混ぜ作業を行った。なお、使用したグラウト材料の調合を表１に示す。同表中のシリカフュームセメントは、セメント及びシリカフュームの合計量（ｘ）に対するシリカフュームの質量（ａ）の割合が１０％になるようにシリカフュームを予め添加したものである。このシリカフュームセメントに質量（ｂ）の粗粉シリカ及び質量（ｃ）の微粉シリカを添加して重量Ｂ（＝ｘ＋ｂ＋ｃ）の結合材を得た。また結合材中のシリカフュームの合計量をＳ（＝ａ＋ｂ＋ｃ）で、結合材の合計に対するシリカフュームの合計の割合を（１００Ｓ／Ｂ）でそれぞれ表している。

フレッシュ試験結果を表２に示す。グラウトのフローは220mm 程度であった。練上り後、巻き込み空気が多い傾向であったため、バイブレータ（φ30mm）を挿入し、脱泡した。バイブレーターで加振後には空気量は若干減少（0.6%）したが、フローも若干低下した。

ポンプ圧送後は、圧送前よりも空気量が2〜3%減少し、フロー値も若干増大した。空気量が大きく減った理由は定かではないが、ポンプ圧送時にモルタルホッパーから空気が抜ける現象がみられた。流動性が向上した理由は、ホース内で高圧になった状態でセメント粒子がせん断流動することで撹拌され粒子の分散状態が良好になったことなどが理由として考えられる。圧送後のモルタルは、圧送前よりも明らかに滑らかな状態になっていた。

（２）圧縮強度試験結果
圧縮強度試験とその他の硬化物性を表３に、圧縮強度と空気量に及ぼす加振と圧送の影響を図１０に、圧送前後と養生方法の比較を図１１に示す。なお、密度、圧縮強度、ヤング係数はそれぞれ３本の試験体の試験結果の平均値である。

加振および圧送により空気量が減少するとともに、圧縮強度増大することがわかる。圧送した場合の強度増進効果は大きく、90℃蒸気養生では50N/mm²以上増大したバッチもあった。継手には圧送後のグラウトが充填されることから、品質管理も含め、圧送後のグラウトの強度で評価すると良いといえる。
圧縮強度は、90℃蒸気養生を行った場合には260〜288N/mm²、90℃蒸気養生後に180℃加熱養生した場合には360N/mm²の圧縮強度が得られた。前者の養生方法でFc250を十分に満足しており、後者の養生方法でFc300を十分に満足する圧縮強度が得られている。強度的に若干の余裕があることから、所要の強度が得られる範囲で水量を若干増やして流動性を高めるよう改良できる可能性があることが確認できた。

圧縮強度100から500N/mm² クラスの圧縮強度の高いグラウト材を効率的に製造することができるようになる。また、グラウト材を充填した部分に空気溜りを発生することを抑制することができるようになる。超高強度コンクリートを用いたプレキャスト部材の接合部の品質をより一層高めることができる。

［実験例２］
さらに第３実施形態の態様で行った試験であって、ポンプの吐出量を変えて、少なくとも一回或いは複数回の圧送を実行したものの結果を示す。
ポンプ圧送に先立って、シリカフューム（ＳＦ）を含む結合材料を用いてフレッシュ試験を行った。具体的な手順としては、容器に全量の水・混和剤を入れ、段階的にプレミックスモルタル粉体を投入して練り混ぜ、全てのプレミックスモルタルを投入後、１８０秒間の練り混ぜ作業を行った。
なお、使用した材料の調合を表４に示す。ＳＦはシリカフュームであり、具体的には密度２．２０ｇ／ｃｍ^３の粗粉ＳＦ及び密度２．２０ｇ／ｃｍ^３の微粉ＳＦを使用した。ＳＦＣはシリカフュームセメントである。シリカフュームセメントは密度３．０８ｇ／ｃｍ^３のものを、また細骨材は密度２．６０ｇ／ｃｍ^３の珪砂をそれぞれ使用した。
高性能減水剤の配合量は、結合材１００質量部に対して５．０質量部であり、消泡剤の配合量は、結合材１００質量部に対して０．０３質量部である。

ポンプ圧送試験の試験項目は、フロー、グラウト中の空気量、単位容積質量、温度（環境温度ＡＴ及びコンクリート温度ＣＴ）、グラウト吐出量及びグラウト吐出圧である。
ポンプ圧送試験の第１〜第５回目では、Ｗ／Ｂ値＝１０．５と設定し、まず第１回目でポンプを作動しない状態で各項目を測定し、第２回目では吐出量を実質的に零とし、第３回目では吐出量を５０とし、第４回目では吐出量１００とし、第５回目では吐出量を１００とするとともに図９に示すような循環経路を用いてポンプ圧送を５回繰り返して、それぞれ異なる条件の下で各項目を測定した。なお、吐出量５０及び１００は吐出量（容量）の相互の相対的な数値を表す。
さらにポンプ圧送試験の第６〜第８回目では、Ｗ／Ｂ値＝１１と設定し、まず第６回目でポンプを作動しない状態で各項目を測定し、第７回目では吐出量を実質的に零とし、第８回目では吐出量を５０として、それぞれの項目を測定した。
なお、第一回目及び第６回目を除いて、前記フロー、グラウト中の空気量、単位容積質量、温度（ＣＴ及びＡＴ）に関しては、ポンプ圧送の前後に、またグラウト吐出量及びグラウト吐出圧に関しては、ポンプ圧送時に測定を行った。
下記の表５に試験の結果を示す。

この表５の実験結果から、第２〜第５回及び第７〜８回目の全てに関してポンプ圧送前に比べてポンプ圧送後において空気量が低くなったことが分かる。換言すれば、ポンプ吐出量の大小に関係なく脱泡効果がある。
また圧送工程を５回繰り返した第５回目では、圧送工程を一回だけ行った第２〜第４回及び第５〜６回に比べて空気量の低下の割合が顕著である。すなわち、圧送工程を繰り返すことにより脱泡作用が向上することが分かる。
以上の結果を図１３に図示している。
また表５のフローの数値から、ポンプの圧送の前後でフローが１０ｍｍ程度増加すること、ポンプの下流から上流へ還流させるとフロー値が大きいことが分かる。この結果を図１２に図示している。

以上の解説は、本発明の好適な実施形態を説明したに過ぎず、さらに本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは無論である。

１…グラウト用エア抜き装置
２…グラウト用流路２ａ…第１流路２ｂ…第２流路
４…導入口６…排出口８…導入路８ａ…横向き管部８ｂ…縦向き管部
１０…第１ホッパー１２…加圧部（第１ポンプ）１４…除泡部
１６…バッファー容器
１８…底壁２０…側壁２２…鍔部２４…蓋部２６…空気孔
２８…仕切り板３０…コック３２…第２ポンプ
４０…自由空間４２…受部（第２ホッパー）
４４…保持具４４ａ…支持棒４４ｂ…保持パイプ
５０…戻り流路
ｂ…空気泡Ｅ…エルボーＦ…固定具ｇ…グラウト
Ｉ…第１接続口Ｏ…第２接続口
Ｐｃ…合流点Ｐｄ…分岐点Ｓ…スタンド

Claims

導入口から排出口へ至るグラウト用流路と、
このグラウト用流路の導入口寄りに設置され、グラウトを排出口側へ圧送するように設けられた加圧部と、
前記グラウト用流路の排出口寄りに設置され、グラウト中の空気泡を流路の上側へ放出するとともに、空気泡を除去したグラウトが排出口側へ流れるように構成した除泡部と、
を具備し、
前記加圧部と除泡部との間の流路部分を密閉流路とするとともに、
この密閉流路のうち前記除泡部側の部分である導入路を、除泡部に隣接する横向き管部で形成したことを特徴とする、グラウト用エア抜き装置。
前記導入路は、滑らかな内面を有する層流管で形成したことを特徴とする、請求項１に記載のグラウト用エア抜き装置。
前記除泡部は、前記密閉管路の流路面積より大きい横断面を有し、かつ内容積の一部を空気溜め部とするバッファー容器とし、
このバッファー容器の側壁に前記横向き管部の先端を接続し、この横向き管部から導入されたグラウト流体及び空気泡の密度差から空気泡を分離できるように構成したとしたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のグラウト用エア抜き装置。
前記導入路は、前記除泡部に隣接する横向き管部に代えて、横向き管部の先端から起立して除泡部に隣接する縦向き管部を起立してなるＬ字形流路に形成するとともに、
前記除泡部は、前記密閉管路の流路面積より大きい横断面を有し、かつ内容積の一部を空気溜め部とするバッファー容器とし、
このバッファー容器の底壁に前記縦向き管部の先端を接続し、この縦向き管部から導入されたグラウト流体及び空気泡の密度差から空気泡を分離できるように構成したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のグラウト用エア抜き装置。
前記除泡部は、流体が外部に曝され、前記加圧部で加えられた流体圧が解放される除圧部に形成されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のグラウト用エア抜き装置。
除泡部の下流に形成した分岐点から加圧部の上流側へ至る循環用戻り流路を有し、
前記分岐路付近に流路切り替え手段を設けるとともに、
前記除泡部を、グラウト用流路の出口寄りの箇所に代えて、加圧部及び分岐点の間のグラウト用流路部分、或いは、循環用流路に設けた
ことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載のグラウト用エア抜き装置。