JP2023144924A - Spray nozzle and spray method - Google Patents

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JP2023144924A JP2022052142A JP2022052142A JP2023144924A JP 2023144924 A JP2023144924 A JP 2023144924A JP 2022052142 A JP2022052142 A JP 2022052142A JP 2022052142 A JP2022052142 A JP 2022052142A JP 2023144924 A JP2023144924 A JP 2023144924A
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重裕 安藤
Shigehiro Ando
智広 ▲高▼木
Tomohiro Takagi
匠 佐野
Takumi Sano
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Abstract

To provide a spray nozzle capable of efficiently spraying a spray material while uniformly controlling the concentration distribution of the spray material to be discharged, and a spray method.SOLUTION: A spray nozzle for spraying slurry spray material comprises a cylinder with a flow path formed inside, and a plurality of independent protrusions that protrude from the inner peripheral surface of the cylinder toward the inside of the cylinder. The plurality of protrusions are arranged spirally on the inner peripheral surface of the cylinder.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モルタル等の吹付材料をコンクリート構造物等の施工対象物に吹き付ける吹付工法、及び該吹付工法に使用される吹付ノズルに関する。 The present invention relates to a spraying method for spraying a spraying material such as mortar onto a construction target such as a concrete structure, and a spraying nozzle used in the spraying method.

コンクリート構造物の補修や補強工事等においては、モルタルなどの吹付材料を施工面に吹付ける吹付工法が実施される場合がある。モルタルの吹付工法においては、具体的には、セメント、骨材、水等で調製したモルタルをポンプ等で圧送し、ホース等の先端に設けた吹付ノズルから該モルタルを吐出させることにより、コンクリート構造物等の施工面にモルタルが吹付けられる(特許文献1)。 BACKGROUND ART When repairing or reinforcing concrete structures, etc., a spraying method in which a spraying material such as mortar is sprayed onto the construction surface is sometimes carried out. Specifically, in the mortar spraying method, mortar prepared with cement, aggregate, water, etc. is pumped, and the mortar is discharged from a spray nozzle installed at the end of a hose, etc., to form a concrete structure. Mortar is sprayed onto the construction surface of an object, etc. (Patent Document 1).

特開平5-98648号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-98648

このようなモルタルの吹付工法においてモルタルを施工面に厚付けするためには、モルタルの吐出速度を速くする必要があると考えられていた。しかし、従来の吹付ノズルにおいて、モルタルの吐出速度を速くするだけではノズルの中心付近から吐出されるモルタル量が、その周囲へ吐出される量よりも多くなり、モルタルの濃度分布がノズル中心付近に偏った円錐形状となってしまい、施工面に吹き付けられるモルタルの平坦性が低いものとなっていた。また、ノズルから吐出した材料が中心付近に偏っていると、中心付近から吐出される材料自身が施工面に付着した材料を吹き飛ばしてしまい、効率よく厚付けできないという問題があった。 In such a mortar spraying method, it has been thought that in order to thicken the mortar on the construction surface, it is necessary to increase the discharge speed of the mortar. However, with conventional spray nozzles, simply increasing the mortar discharge speed causes the amount of mortar discharged from around the center of the nozzle to be larger than the amount discharged around it, causing the mortar concentration distribution to shift around the center of the nozzle. This resulted in a lopsided conical shape, resulting in poor flatness of the mortar sprayed onto the construction surface. Further, if the material discharged from the nozzle is biased toward the center, the material itself discharged from the center will blow away the material attached to the construction surface, resulting in a problem that it is not possible to thicken the material efficiently.

本発明は、吐出される吹付材料の濃度分布をできるだけ均一に制御しつつ吹付材料を効率よく吹付けることが可能な吹付ノズル、及び吹付工法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a spray nozzle and a spraying method that can efficiently spray the spray material while controlling the concentration distribution of the spray material to be discharged as uniformly as possible.

本発明の一態様は、
スラリー状の吹付材料を吹き付けるための吹付ノズルであって、
内部に流路が形成された筒体と、
該筒体の内周面から該筒体の内側に向かって突出する複数の独立した突出部とを備え、
前記複数の突出部は、前記筒体の内周面上で螺旋に沿って配置されていることを特徴とする、吹付ノズルである。
One aspect of the present invention is
A spray nozzle for spraying slurry-like spray material,
A cylindrical body with a flow path formed inside;
a plurality of independent protrusions that protrude from the inner circumferential surface of the cylindrical body toward the inside of the cylindrical body;
The spray nozzle is characterized in that the plurality of protrusions are arranged spirally on the inner circumferential surface of the cylindrical body.

かかる構成の吹付ノズルによれば、圧送された吹付材料は、前記筒体を通過する際に前記複数の独立した突出部と衝突することによって流れる向きが変更され、中心付近とその周囲との速度差が低減された状態となり、該吹付ノズルから吐出された吹付材料は、濃度が均一化された状態となる。これにより、施工面に対して均一な厚みで吹付材料を吹き付けることが可能となる。 According to the spray nozzle having such a configuration, the flow direction of the sprayed material is changed by colliding with the plurality of independent protrusions when passing through the cylindrical body, and the velocity between the center and the surrounding area is changed. The difference is reduced, and the spray material discharged from the spray nozzle has a uniform concentration. This makes it possible to spray the spraying material to a uniform thickness on the construction surface.

前記複数の突出部は、前記筒体の中心線方向からみて前記筒体の内周面に等間隔に配置されていてもよく、好ましくは前記筒体の中心線方向からみて前記筒体の内周面に120°の間隔で配置された3個の突出部を含む。 The plurality of protrusions may be arranged at equal intervals on the inner peripheral surface of the cylindrical body when viewed from the center line direction of the cylindrical body, and preferably, the plurality of protrusions are arranged at equal intervals on the inner peripheral surface of the cylindrical body when viewed from the center line direction of the cylindrical body. It includes three protrusions arranged at 120° intervals on the circumference.

かかる構成により、施工面に対してより一層均一な厚みで吹付材料を吹き付けることが可能となる。 With this configuration, it becomes possible to spray the spraying material with a more uniform thickness onto the construction surface.

前記筒体の内径Dに対する前記突出部の高さr2の比率(r2/D)は、0.3以上0.55以下とすることができる。 A ratio (r2/D) of the height r2 of the protrusion to the inner diameter D of the cylindrical body may be 0.3 or more and 0.55 or less.

かかる構成により、施工面に対してより一層均一な厚みで吹付材料を吹き付けることが可能となる。 With this configuration, it becomes possible to spray the spraying material with a more uniform thickness onto the construction surface.

前記突出部の各々は、好ましくは、前記流路の下流側へ向かうにつれて断面積が大きくなる傾斜部を有する。 Each of the protruding parts preferably has an inclined part whose cross-sectional area increases toward the downstream side of the flow path.

かかる構成により、前記筒体の軸方向に向かって流れてきた吹付材料が複数の突出部に衝突する際、より少ない抵抗で吹付材料の流れ方向が変更され、濃度の均一化がより一層効果的なものとなる。 With this configuration, when the sprayed material flowing in the axial direction of the cylinder collides with the plurality of protrusions, the flow direction of the sprayed material is changed with less resistance, and the concentration is made even more effective. Become something.

前記傾斜部は、好ましくは円錐形状をなし、該円錐形状の中心線は前記円筒の中心と略平行となるように配置されている。 The inclined portion preferably has a conical shape, and the center line of the conical shape is arranged substantially parallel to the center of the cylinder.

かかる構成により、前記筒体の軸方向に向かって流れてきた吹付材料が複数の突出部に衝突する際、より少ない抵抗で流れ方向が変更され、濃度の均一化がより一層効果的なものとなる。 With this configuration, when the sprayed material flowing in the axial direction of the cylindrical body collides with the plurality of protrusions, the flow direction is changed with less resistance, making concentration uniformity even more effective. Become.

また、本発明の一態様としての吹付工法は、上記何れかの吹付ノズルを用いて吹付材料を吹き付けるものである。 Moreover, a spraying method as one aspect of the present invention is one in which a spraying material is sprayed using any of the above-mentioned spray nozzles.

かかる構成の吹付工法によれば、吹付材料を施工面に対して均一に吹付けることが可能となる。 According to the spraying method having such a configuration, it becomes possible to uniformly spray the spraying material onto the construction surface.

以上のように、本発明によれば、施工面に対して均一な厚みで効率よく吹付材料を吹付けることが可能な吹付ノズル及び吹付工法が提供される。 As described above, the present invention provides a spray nozzle and a spray construction method that can efficiently spray a spray material to a construction surface with a uniform thickness.

図1は、一実施形態の吹付ノズルを示す一部断面の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view, partially in section, showing a spray nozzle of one embodiment. 図2は、一実施形態の吹付ノズルを示す軸方向断面図である。FIG. 2 is an axial cross-sectional view showing a spray nozzle of one embodiment. 図3は、図2の吹付ノズルを軸方向上流側から見た側面図である。FIG. 3 is a side view of the spray nozzle of FIG. 2 viewed from the upstream side in the axial direction. 図4は、他実施形態の吹付ノズルを示す軸方向断面図である。FIG. 4 is an axial cross-sectional view showing a spray nozzle of another embodiment. 図5は、他実施形態の吹付ノズルを示す軸方向断面図である。FIG. 5 is an axial cross-sectional view showing a spray nozzle of another embodiment. 図6は、シミュレーションに用いた一実施形態の吹付ノズルを示す軸方向断面図である。FIG. 6 is an axial cross-sectional view showing an embodiment of the spray nozzle used in the simulation. 図7は、実施例5の吹付ノズルを用いたシミュレーション結果を示すものであり、ノズル出口から所定の距離における吹付材料の分布状態を示すグラフである。FIG. 7 shows simulation results using the spray nozzle of Example 5, and is a graph showing the distribution state of the spray material at a predetermined distance from the nozzle outlet. 図8は、実施例10の吹付ノズルを用いたシミュレーション結果を示すものであり、ノズル出口から所定の距離における吹付材料の分布状態を示すグラフである。FIG. 8 shows simulation results using the spray nozzle of Example 10, and is a graph showing the distribution state of the spray material at a predetermined distance from the nozzle outlet. 図9は、実施例11の吹付ノズルを用いたシミュレーション結果を示すものであり、ノズル出口から所定の距離における吹付材料の分布状態を示すグラフである。FIG. 9 shows simulation results using the spray nozzle of Example 11, and is a graph showing the distribution state of the spray material at a predetermined distance from the nozzle outlet. 図10は、比較例の吹付ノズルを用いたシミュレーション結果を示すものであり、ノズル出口から所定の距離における吹付材料の分布状態を示すグラフである。FIG. 10 shows simulation results using the spray nozzle of the comparative example, and is a graph showing the distribution state of the spray material at a predetermined distance from the nozzle outlet.

以下、本発明の第一実施形態に係る吹付ノズルについて、添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a spray nozzle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施形態に係る吹付ノズルは、吹付材料としてモルタルを用いた吹付工法において好適に使用されるものである。具体的には、セメント、骨材、水等を混合してモルタルを調製した後、該モルタルをポンプ等で加圧してホースを介して圧送し、コンクリート構造物等の施工面に吹付ける、いわゆる湿式モルタル吹付け工法において、例えば前記ホースの先端部分に取り付けて使用される。 The spray nozzle according to this embodiment is suitably used in a spray construction method using mortar as a spray material. Specifically, after preparing mortar by mixing cement, aggregate, water, etc., the mortar is pressurized with a pump, etc., and is forced through a hose and sprayed onto the construction surface of a concrete structure, etc. In the wet mortar spraying method, it is used, for example, by being attached to the tip of the hose.

本実施形態に係る吹付ノズル1は、図1及び図2に示すように、モルタル流れ方向上流側から順に、モルタルが圧送されるホースの先端部分(図示せず)と接合される連結部10と、該連結部10の下流側に延設された突起設置部(筒体)20と、該突起設置部20の下流側に延設されたテーパ部30と、該テーパ部の下流側に延設された先端部40とを備える。モルタルは、連結部に接続されたホース等の先端部を介して吹付ノズル1に流入し、突起設置部20、テーパ部30および先端部40を通過した後、先端部40の先端開口部から施工面に向けて吐出される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the spray nozzle 1 according to the present embodiment includes, in order from the upstream side in the mortar flow direction, a connecting portion 10 that is joined to a distal end portion (not shown) of a hose through which mortar is pumped. , a protrusion installation part (cylindrical body) 20 extending downstream of the connecting part 10, a tapered part 30 extending downstream of the protrusion installation part 20, and a tapered part 30 extending downstream of the tapered part. and a distal end portion 40. The mortar flows into the spray nozzle 1 through the tip of a hose or the like connected to the connecting part, passes through the protrusion installation part 20, the tapered part 30, and the tip 40, and then is applied from the opening at the tip of the tip 40. It is discharged towards the surface.

本実施形態に係る吹付ノズル1は、連結部10、突起設置部20、テーパ部30、および先端部40が、それぞれ円筒形状に形成されるとともに内部にモルタルを流通させうる流路を有している。該流路は、後述する突出部の備えられた領域を除き、軸方向と直交する断面が円形である。なお、連結部10に関しては、該連結部の内側にホースの先端に取り付けた連結用治具が挿入可能に構成され、該ホースの先端部分の流路と突起設置部20の流路とが滑らかに連続するように構成されている。 In the spray nozzle 1 according to the present embodiment, the connecting portion 10, the protrusion installation portion 20, the tapered portion 30, and the tip portion 40 are each formed into a cylindrical shape and have a flow path through which mortar can flow. There is. The flow path has a circular cross section perpendicular to the axial direction, except for a region provided with a protrusion described later. The connecting part 10 is configured such that a connecting jig attached to the tip of the hose can be inserted into the inside of the connecting part, so that the flow path of the hose tip and the flow path of the protrusion installation part 20 are smooth. It is configured to be continuous.

以下の説明においては、吹付ノズルの中心を通る仮想的な中心線に沿った方向を軸方向、該軸方向から見た平面視において前記中心線と交差する方向を径方向、前記平面視において前記中心線を中心として周回する方向を周方向と称することとする。また、モルタルの流れ方向における上流側を単に上流側、モルタルの流れ方向における下流側(吐出側)を単に下流側と称する場合がある。 In the following description, the direction along a virtual center line passing through the center of the spray nozzle is referred to as the axial direction, the direction intersecting the center line in a plan view from the axial direction is the radial direction, and the direction in the plan view is referred to as the radial direction. The direction of rotation around the center line will be referred to as the circumferential direction. Further, the upstream side in the flow direction of mortar may be simply referred to as the upstream side, and the downstream side (discharge side) in the flow direction of mortar may be simply referred to as the downstream side.

本実施形態に係る吹付ノズル1は、図1及び図2に示すように、前記流路の前記突起設置部20に対応する位置において、3つの突出部21を備えており、具体的には、上流側から順に第一突出部21a、第二突出部21b、及び第三突出部21cを備える。各突出部21は、モルタルの流路を構成する筒状の突起設置部20の内周面から径方向内側へ突出した形状を有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the spray nozzle 1 according to the present embodiment includes three protrusions 21 at positions corresponding to the protrusion installation portions 20 of the flow path, and specifically, A first protrusion 21a, a second protrusion 21b, and a third protrusion 21c are provided in order from the upstream side. Each protrusion 21 has a shape that protrudes radially inward from the inner circumferential surface of the cylindrical protrusion installation part 20 that constitutes a mortar flow path.

本実施形態における3つの突出部21は互いに独立しており、言い換えると、各突出部21の周縁は突起設置部20の内周面に達しており、突出部21同士は離間している。本実施形態における3つの突出部21は、筒状の突起設置部(筒体)20の内周面上で螺旋に沿って配置されている。即ち、3つの突出部21は、軸方向に離間するとともに周方向にも離間した位置に配置されている。具体的には、3つの突出部21は、図3に示すように、軸方向上流側から見た際に吹付ノズルの中心線を中心として120°ずつ、周方向にずれた位置に配置されている。すなわち、最も上流側に位置する第一突出部21aは、吹付ノズルの中心線を基準に2時の方向(図3において右上)に配置され、第一突出部21aの下流側の隣に配された第二突出部21bは、同じく6時の方向(図3において下方)に配置され、第二突出部21bの下流側の隣に配された第三突出部21cは、同じく10時の方向(図3において左上)に配置されている。 The three protrusions 21 in this embodiment are independent of each other, in other words, the peripheral edge of each protrusion 21 reaches the inner circumferential surface of the protrusion installation part 20, and the protrusions 21 are spaced apart from each other. The three protrusions 21 in this embodiment are arranged spirally on the inner peripheral surface of the cylindrical protrusion installation part (cylindrical body) 20. That is, the three protrusions 21 are arranged at positions spaced apart in the axial direction and also spaced apart in the circumferential direction. Specifically, as shown in FIG. 3, the three protrusions 21 are arranged at positions shifted in the circumferential direction by 120 degrees around the center line of the spray nozzle when viewed from the axial upstream side. There is. That is, the first protrusion 21a located on the most upstream side is arranged in the 2 o'clock direction (top right in FIG. 3) with respect to the center line of the spray nozzle, and is arranged next to the first protrusion 21a on the downstream side. The second protrusion 21b is also arranged in the 6 o'clock direction (downward in FIG. 3), and the third protrusion 21c arranged downstream next to the second protrusion 21b is also arranged in the 10 o'clock direction (downward in FIG. 3). (upper left in FIG. 3).

各突出部21は、図2に示すように、上流側に向いた第一傾斜面211と下流側に向いた第二傾斜面212とを有している。本実施形態における第一傾斜面211及び第二傾斜面212は、それぞれ中心線が突起設置部20の軸方向と略平行な円錐形であり、それぞれの中心線が突起設置部20の内周面上に位置している。言い換えると、各突出部21の第一傾斜面211及び第二傾斜面212は、円錐の一部が突起設置部20の内周面より内側に突出して流路の一部を塞いた状態となっている。
即ち、本実施形態においては、第一傾斜面211が、流路の下流側へ向かうにつれて断面積が大きくなる傾斜部として機能する。なお、ここでいう断面積とは、突出部の径方向断面における外側の輪郭線と内周面の延長線(円弧)とで囲まれた領域の面積を意味し、断面の内部(突出部の内部)が中空であってもその面積に含まれるものとする。
As shown in FIG. 2, each protrusion 21 has a first slope 211 facing upstream and a second slope 212 facing downstream. The first inclined surface 211 and the second inclined surface 212 in this embodiment each have a conical shape whose center line is substantially parallel to the axial direction of the protrusion installation part 20, and whose center line is the inner circumferential surface of the protrusion installation part 20. It is located above. In other words, the first inclined surface 211 and the second inclined surface 212 of each protrusion 21 are in a state where a part of the cone protrudes inward from the inner peripheral surface of the protrusion installation part 20 and blocks a part of the flow path. ing.
That is, in this embodiment, the first inclined surface 211 functions as an inclined portion whose cross-sectional area increases toward the downstream side of the flow path. Note that the cross-sectional area here means the area of the area surrounded by the outer contour line and the extension line (arc) of the inner peripheral surface in the radial cross section of the protrusion, and the area inside the cross section (the area of the protrusion). Even if the inside is hollow, it is included in the area.

上記構成に伴い、各突出部21の上流側部分(第一傾斜面211に対応する部分)では、該突出部21の径方向断面積が、下流側へ向かうにつれて大きくなるように構成されている。反対に、各突出部21の下流側部分(第二傾斜面212に対応する部分)では、該突出部21の径方向断面積が、下流側へ向かうにつれて小さくなるように構成されている。 With the above configuration, the radial cross-sectional area of each protrusion 21 is configured to increase toward the downstream side in the upstream portion (the portion corresponding to the first inclined surface 211) of the protrusion 21. . On the contrary, in the downstream portion of each protrusion 21 (the portion corresponding to the second inclined surface 212), the radial cross-sectional area of the protrusion 21 is configured to become smaller toward the downstream side.

前記突出部21の高さr2、即ち突起設置部20の軸方向断面における内周面から突出部21の径方向における高さは、突起設置部20における流路半径と略同一となるように構成される。具体的には、前記突出部21の高さr2の、流路の内径Dに対する比率(r2/D)は、0.35以上0.55以下であることが好ましい。かかる構成により、該突出部21による効果がより一層発揮されやすくなる。本実施形態では、突出部21の高さは、第一傾斜面211および前記第二傾斜面212を構成する円錐の底面の半径となっている。 The height r2 of the protrusion 21, that is, the height in the radial direction of the protrusion 21 from the inner circumferential surface in the axial cross section of the protrusion installation part 20 is configured to be approximately the same as the flow path radius in the protrusion installation part 20. be done. Specifically, the ratio (r2/D) of the height r2 of the protrusion 21 to the inner diameter D of the flow path is preferably 0.35 or more and 0.55 or less. With this configuration, the effect of the protrusion 21 can be more easily exerted. In this embodiment, the height of the protrusion 21 is equal to the radius of the bottom surface of the cone forming the first inclined surface 211 and the second inclined surface 212.

また、図2に示すように、該突出部21の中心を通る軸方向断面で見た場合、該突出部21の上流側先端から下流側先端までの軸方向長さd1に対する該突出部21の高さr2の比(r2/d1)は、0.4以上2.5以下であることが好ましい。かかる構成により、突出部21を設置することによる効果がより一層発揮されやすくなる。 Further, as shown in FIG. 2, when viewed in an axial cross section passing through the center of the protrusion 21, the length of the protrusion 21 relative to the axial length d1 from the upstream tip to the downstream tip of the protrusion 21 is The ratio of height r2 (r2/d1) is preferably 0.4 or more and 2.5 or less. With this configuration, the effect of installing the protrusion 21 can be more easily exerted.

さらに、隣り合う前記突出部21同士の距離y、例えば、第一突出部21aの上流側端部から隣接する第二突出部21bの上流側端部までの距離yの、突出部21の内周面からの高さr2に対する比(y/r2)は、1以上3.5以下であることが好ましい。かかる構成により、突出部21を設置することによる効果がより一層発揮されやすくなる。 Furthermore, the inner periphery of the protruding part 21 has a distance y between the adjacent protruding parts 21, for example, a distance y from the upstream end of the first protruding part 21a to the upstream end of the adjacent second protruding part 21b. The ratio (y/r2) to the height r2 from the surface is preferably 1 or more and 3.5 or less. With this configuration, the effect of installing the protrusion 21 can be more easily exerted.

本実施形態における突出部21の具体的形状は、前記第一傾斜面211を構成する円錐の頂角が、前記第二傾斜面212を構成する円錐の頂角よりも小さいものである。言い換えると、上流側の傾斜が下流側の傾斜よりも緩やかな形状となっている。また、前記第一傾斜面211と前記第二傾斜面212との間には、軸方向に沿って径方向断面が同一である円柱の一部をなす形状として構成されている。 The specific shape of the protrusion 21 in this embodiment is such that the apex angle of the cone forming the first inclined surface 211 is smaller than the apex angle of the cone forming the second inclined surface 212. In other words, the slope on the upstream side is gentler than the slope on the downstream side. Moreover, the space between the first inclined surface 211 and the second inclined surface 212 is configured as a part of a cylinder whose radial cross section is the same along the axial direction.

かかる構成の突起設置部20を備えることにより、モルタルが該突起設置部20を通過する際には、該モルタルは先ず第一突出部21aと衝突することとなる。第一突出部21aと衝突したモルタルは、前記第一傾斜面211によって流れ方向が変えられ、具体的には、軸方向から見て前記第一傾斜面211から放射状に広がる方向に向かう速度成分を有するものとなる。 By providing the protrusion installation part 20 having such a configuration, when mortar passes through the protrusion installation part 20, the mortar first collides with the first protrusion part 21a. The flow direction of the mortar that has collided with the first protrusion 21a is changed by the first inclined surface 211, and specifically, the mortar has a velocity component that extends radially from the first inclined surface 211 when viewed from the axial direction. Become what you have.

第一突出部21aを通過したモルタルは、その後第二突出部21bおよび第三突出部21cと順次衝突し、第一突出部と同様の作用を各突出部から受けながら突起設置部20を通過することとなる。上述のように、第一突出部21a、第二突出部21bおよび第三突出部21cが、互いに突起設置部20の内周面において螺旋に沿って配置されているため、該突起設置部20を通過したモルタルは、全体としては螺旋方向の速度成分をも有するものとなる。 The mortar that has passed through the first protrusion 21a then sequentially collides with the second protrusion 21b and the third protrusion 21c, and passes through the protrusion installation part 20 while receiving the same action from each protrusion as the first protrusion. That will happen. As described above, since the first protrusion 21a, the second protrusion 21b, and the third protrusion 21c are arranged spirally on the inner peripheral surface of the protrusion installation part 20, the protrusion installation part 20 can be The mortar that has passed also has a velocity component in the helical direction as a whole.

すなわち突起設置部20を通過したモルタルは、流路内での流速分布が均一化されたものとなり、しかも螺旋方向の速度成分を有したものとなる。これにより、本実施形態に係る吹付ノズルより吐出したモルタルは、中心から外側にかけてモルタル濃度が均一となり、施工面に均一な厚みのモルタルを塗布することが可能となる。 That is, the mortar that has passed through the protrusion installation part 20 has a uniform flow velocity distribution within the flow path, and has a velocity component in a spiral direction. As a result, the mortar discharged from the spray nozzle according to this embodiment has a uniform mortar concentration from the center to the outside, making it possible to apply mortar with a uniform thickness to the construction surface.

また、前記各突出部21は下流側へ向かうにつれて断面積が大きくなる傾斜部を有しているため、突起設置部20を通過するモルタルに作用する抵抗が小さく、モルタルの圧力損失が増大しにくいという効果がある。 Moreover, since each of the protrusions 21 has an inclined part whose cross-sectional area increases toward the downstream side, the resistance acting on the mortar passing through the protrusion installation part 20 is small, and the pressure loss of the mortar is unlikely to increase. There is an effect.

突起設置部20の下流側に配置されたテーパ部30は、前記突起設置部20と連続し且つ下流側に向かって流路断面積が小さくなるテーパ形状を有している。具体的には、図2に示す軸方向断面において、対向する内周面同士がなす角度は、5~15°が好ましい。 The tapered portion 30 disposed on the downstream side of the protrusion installation portion 20 has a tapered shape that is continuous with the protrusion installation portion 20 and has a flow passage cross-sectional area that decreases toward the downstream side. Specifically, in the axial cross section shown in FIG. 2, the angle between the opposing inner circumferential surfaces is preferably 5 to 15 degrees.

また、本実施形態における吹付ノズルでは、テーパ部30の下流側に流路内径が軸方向に沿って一定である先端部40が備えられている。該先端部40の内径は、前記突起設置部20の内径に対して0.5~0.7の範囲が好ましい。また、該先端部40の先端は吹付材料が吐出される吐出口となる。最下流に設けられた前記突出部21から該吐出口までの距離xは、突起設置部20の流路内径Dに対する比(x/D)が5以上、10以下となる範囲が好ましい。 Further, the spray nozzle in this embodiment is provided with a distal end portion 40 on the downstream side of the tapered portion 30, the inner diameter of the flow path being constant along the axial direction. The inner diameter of the tip portion 40 is preferably in the range of 0.5 to 0.7 with respect to the inner diameter of the protrusion installation portion 20. Further, the tip of the tip portion 40 serves as a discharge port through which the spraying material is discharged. The distance x from the protrusion 21 provided at the most downstream position to the discharge port is preferably in a range where the ratio (x/D) to the channel inner diameter D of the protrusion installation part 20 is 5 or more and 10 or less.

なお、突出部の形状は上記実施形態のような形状に限定されず、任意の形状とすることができる。具体的には、球体、回転楕円体(長球)、角錐、円錐、又はこれらと近似する任意の形状のうち、その一部または複数を組み合わせたものを採用することができる。 Note that the shape of the protrusion is not limited to the shape of the above embodiment, but can be any shape. Specifically, a sphere, a spheroid (long sphere), a pyramid, a cone, or any shape similar to these may be used, and a combination of some or more of these may be used.

例えば、図4に示すように、本発明における突出部は、回転楕円体の形状(概ね球体であって軸方向の直径がやや短い形状)を有するものとすることができる。また、図5に示すように、本発明における突出部は、底面が下流方向に向き、頂点が上流方向に向いた三角錐の形状を有するものとすることができる。 For example, as shown in FIG. 4, the protrusion in the present invention may have a spheroidal shape (roughly spherical with a slightly shorter diameter in the axial direction). Further, as shown in FIG. 5, the protrusion in the present invention may have a triangular pyramid shape with the bottom facing downstream and the apex facing upstream.

一実施形態としての吹付工法は、上記構成の吹付ノズルを用いて吹付材料を施工対象物の施工面に吹き付ける工法である。具体的には、吹付材料を調製する材料調製工程と、調製された吹付材料をポンプ等で加圧してホース等の圧送経路を介して施工場所まで圧送する圧送工程と、圧送経路の先端に取り付けた上記構成の吹付ノズルを介して吹付材料を吐出させ、例えばコンクリート構造物のような施工対象物の施工面に吹き付ける吹付工程と、を備えた、いわゆる湿式吹付工法を採用することができる。 The spraying construction method as one embodiment is a construction method in which a spraying material is sprayed onto the construction surface of a construction target using a spraying nozzle having the above configuration. Specifically, there is a material preparation process in which the spraying material is prepared, a pressure feeding process in which the prepared spraying material is pressurized with a pump, etc., and sent to the construction site via a pressure feeding route such as a hose, and a material is attached to the tip of the pressure feeding route. A so-called wet spraying construction method can be adopted, which includes a spraying step of discharging a spraying material through a spraying nozzle having the above configuration and spraying it onto the construction surface of an object to be constructed, such as a concrete structure.

また、他の実施形態としては、水以外の材料を混合して粉体材料を調製する粉体材料調製工程と、該粉体材料をホース等の圧送経路を介して施工場所まで圧送する粉体材料圧送工程と、前記粉体材料とは別の圧送経路を介して水を施工場所まで圧送する水圧送工程と、吹付ノズルの手前で粉体材料と水とを混合する混合工程と、混合された吹付材料を上記構成の吹付ノズルを介して施工面に吹き付ける吹付工程と、を備えた、いわゆる乾式吹付工法を採用することもできる。 In addition, other embodiments include a powder material preparation step in which a powder material is prepared by mixing materials other than water, and a powder material preparation step in which the powder material is pumped to a construction site via a pumping route such as a hose. A material pumping step, a water pumping step of pumping water to the construction site via a pumping route separate from the powder material, and a mixing step of mixing the powder material and water before the spray nozzle. It is also possible to adopt a so-called dry spraying method, which includes a spraying step of spraying a spraying material onto a construction surface through a spraying nozzle having the above-mentioned configuration.

前記吹付材料としては、各種セメント、石膏、細骨材、粗骨材等の無機材料、又は繊維、木質材料、ポリマー等の有機材料などを含むスラリー状の吹付材料を好適に使用でき、特に、モルタルを好適に使用し得る。 As the spraying material, slurry spraying materials containing inorganic materials such as various cements, gypsum, fine aggregates, coarse aggregates, etc., or organic materials such as fibers, wood materials, polymers, etc. can be suitably used, and in particular, Mortar can be suitably used.

なお、上記吹付工法における各工程で使用される機器については吹付ノズルを除いていずれもこの分野において公知の機器を採用することができ、具体的な説明は省略する。 It should be noted that as for the equipment used in each step in the above-mentioned spraying method, any equipment known in this field can be employed, except for the spray nozzle, and a detailed explanation thereof will be omitted.

次に、シミュレーションを用いて本発明の実施形態に係る吹付ノズルの吹付性能を評価した結果について説明する。シミュレーションの対象とした吹付ノズルは、上述したような図1~3に示した形状(以下、コマ型ともいう)の突出部を有するものと、図4に示した楕円体形状の突出部を備えたものと、図5に示した三角錐形状の突出部を備えたものである。コマ型の突出部を備えた吹付ノズルについては、図6に示す各部分の寸法について、下記表1に示す値を採用したものを実施例1~9として評価を行った。
一方、比較例としては、図1~3に示した本実施形態の吹付ノズルから、突出部を全て削除した吹付ノズルを用い、その評価を行った。
Next, the results of evaluating the spray performance of the spray nozzle according to the embodiment of the present invention using simulation will be described. The spray nozzles that were subjected to the simulation were those having a protrusion in the shape shown in Figs. 1 to 3 (hereinafter also referred to as a top shape) as described above, and one having an ellipsoidal protrusion as shown in Fig. 4. and one with the triangular pyramid-shaped protrusion shown in FIG. Regarding spray nozzles equipped with a top-shaped protrusion, evaluations were conducted in Examples 1 to 9 using the values shown in Table 1 below for the dimensions of each part shown in FIG.
On the other hand, as a comparative example, a spray nozzle in which all the protrusions were removed from the spray nozzle of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 was used and evaluated.

シミュレーションの結果は、上記表1に示された通りである。該シミュレーションの結果によると、実施例1~9の何れの吹付ノズルについても、突出部を備えない比較例の吹付ノズルと比較してノズル出口の平均粒子速度が低下していることが分かる。 The simulation results are shown in Table 1 above. According to the results of the simulation, it can be seen that the average particle velocity at the nozzle exit of any of the spray nozzles of Examples 1 to 9 is lower than that of the spray nozzle of the comparative example that does not have a protrusion.

また、実施例5(コマ型)、実施例10(楕円体)、実施例11(三角錐)及び比較例(突出部なし)の吹付ノズルについて、それぞれノズル出口から0.2m、0.4mおよび0.6mにおける軸方向と直交する平面内での粒子分布を計算した結果を図7~図10に示す。実施例5、実施例10、実施例11の吹付ノズルでは、図7、図8及び図9に示すように、ノズル出口から吐出した粒子が軸方向と直交する平面内に均一に分布するように広がっていることがわかる。これに対し、突出部を設けていない比較例の吹付ノズルでは、図10に示すように、ノズル出口から吐出した粒子が中央部に偏って分布していることがわかる。 In addition, for the spray nozzles of Example 5 (top type), Example 10 (ellipsoid), Example 11 (triangular pyramid), and Comparative Example (no protrusion), 0.2 m, 0.4 m from the nozzle outlet, and 0.4 m from the nozzle exit, respectively. The results of calculating the particle distribution in a plane perpendicular to the axial direction at 0.6 m are shown in FIGS. 7 to 10. In the spray nozzles of Examples 5, 10, and 11, as shown in FIGS. 7, 8, and 9, the particles discharged from the nozzle outlet were distributed uniformly in a plane perpendicular to the axial direction. You can see that it is spreading. On the other hand, in the spray nozzle of the comparative example in which no protrusion was provided, as shown in FIG. 10, it can be seen that the particles discharged from the nozzle outlet were distributed biased toward the center.

このように、本実施形態の吹付ノズルでは、ノズルから吐出される吹付材料の平均粒子速度が低下するとともに、施工面に均一に広がるような濃度分布で吐出されることとなる。したがって、吹付けた材料を吹き飛ばすことなく、施工面に効率的に厚付けすることが可能となる。 In this manner, in the spray nozzle of this embodiment, the average particle velocity of the spray material discharged from the nozzle is reduced, and the material is discharged with a concentration distribution that spreads uniformly over the construction surface. Therefore, it is possible to efficiently apply a thick layer to the construction surface without blowing away the sprayed material.

尚、本発明に係る吹付ノズルおよび吹付工法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the spray nozzle and spray construction method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態の吹付ノズルは、連結部10、突起設置部20、テーパ部30、および先端部40が連続する一の部材で一体的に形成された場合について説明したが、本発明はかかる構成に限定されず、複数の部材を組み合わせて上記構成の吹付ノズルとすることも可能である。 For example, in the spray nozzle of the above embodiment, a case has been described in which the connecting portion 10, the protrusion installation portion 20, the tapered portion 30, and the tip portion 40 are integrally formed as one continuous member. The structure is not limited, and it is also possible to combine a plurality of members to form a spray nozzle having the above structure.

また、上記実施形態では、3つの突出部を備えた吹付ノズルについて説明したが、本発明はかかる構成に限定されず、突出部を4つ以上備えていてもよい。 Further, in the above embodiment, a spray nozzle including three protrusions has been described, but the present invention is not limited to such a configuration, and may include four or more protrusions.

1…吹付ノズル、10…連結部、20…突起設置部、30…テーパ部、40…先端部、21…突出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Spray nozzle, 10... Connection part, 20... Protrusion installation part, 30... Taper part, 40... Tip part, 21... Protrusion part

Claims (7)

スラリー状の吹付材料を吹き付けるための吹付ノズルであって、
内部に流路が形成された筒体と、
該筒体の内周面から該筒体の内側に向かって突出する複数の独立した突出部とを備え、
前記複数の突出部は、前記筒体の内周面上で螺旋に沿って配置されていることを特徴とする、吹付ノズル。
A spray nozzle for spraying slurry-like spray material,
A cylindrical body with a flow path formed inside;
a plurality of independent protrusions that protrude from the inner circumferential surface of the cylindrical body toward the inside of the cylindrical body;
The spray nozzle is characterized in that the plurality of protrusions are arranged spirally on the inner peripheral surface of the cylindrical body.
前記複数の突出部は、前記筒体の中心線方向からみて前記筒体の内周面に等間隔に配置されている、請求項1記載の吹付ノズル。 The spray nozzle according to claim 1, wherein the plurality of protrusions are arranged at equal intervals on the inner peripheral surface of the cylindrical body when viewed from the center line direction of the cylindrical body. 前記複数の突出部は、前記筒体の中心線方向からみて前記筒体の内周面に120°の間隔で配置された3個の突出部を含む請求項1記載の吹付ノズル。 The spray nozzle according to claim 1, wherein the plurality of protrusions include three protrusions arranged at an interval of 120 degrees on the inner circumferential surface of the cylindrical body when viewed from the center line direction of the cylindrical body. 前記筒体の内径Dに対する前記突出部の高さr2の比率(r2/D)が、0.3以上0.55以下である請求項1~3の何れかに記載の吹付ノズル。 The spray nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio (r2/D) of the height r2 of the protrusion to the inner diameter D of the cylindrical body is 0.3 or more and 0.55 or less. 前記突出部の各々は、前記流路の下流側へ向かうにつれて断面積が大きくなる傾斜部を有している請求項1~4の何れかに記載の吹付ノズル。 The spray nozzle according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the protruding parts has an inclined part whose cross-sectional area increases toward the downstream side of the flow path. 前記傾斜部は円錐形状をなし、該円錐形状の中心線は前記円筒の中心線と略平行となるように配置されている、請求項5に記載の吹付ノズル。 The spray nozzle according to claim 5, wherein the inclined portion has a conical shape, and a center line of the conical shape is arranged substantially parallel to a center line of the cylinder. 請求項1~6の何れかに記載の吹付ノズルを用いて吹付材料を吹き付けることを特徴とする吹付工法。 A spraying method characterized by spraying a spraying material using the spraying nozzle according to any one of claims 1 to 6.
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