JP3448634B2 - 吹付けコンクリート工の施工方法および施工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吹付けコンクリート
の施工方法および施工装置に係り、トンネル内面などに
用いられる吹付けコンクリートの品質を比較的低コスト
で有効に向上せしめ、またその強度特性を良好とし、施
工時におけるダストやリバウンドを適切に縮減させて上
記の目的をバラツキの少ない状態で有効に達成すること
のできるコンクリート工の施工方法および施工装置を提
供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートによって各種施工をなし、
また所要の製品を得ることは一般に古くから行われて来
たところであり、一方掘削されたトンネルの内面や地山
壁面などにコンクリートを吹付け施工した覆工を形成す
ることは従来から広く採用されて来たところであって、
吹付け直前に急結剤をコンクリートに添加して吹付ける
湿式工法、あるいは急結剤を予め添加した乾式ミックス
材に対し吹付けの直前に水を添加して吹付ける乾式工法
の何れにしても数秒程度の短時間内に付着硬化させるこ
とが行われている。

【０００３】また前記のような吹付け施工に当って平均
粒径が１μm 以下のようなシリカフュームをコンクリー
トに混和することにより得られる吹付けコンクリートの
強度を向上させ得ることが平成３年９月に土木学会の年
次学術講演会（第４６回年次学術講演会）などにおいて
発表されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来の吹付けコンクリートにおいては吹付け時におけ
るコンクリートのはね返りないし剥落（即ちリバウン
ド）が相当に発生し、また粉塵（ダスト）の発生が著し
いなどの不利があり、その作業性や作業環境が悪化し、
また効率が相当に劣る欠点を有している。

【０００５】前記したシリカフュームの添加は吹付けコ
ンクリートの強度を高めることから頗る有効と言える
が、上記したようなリバウンドや粉塵の発生を抑制する
ことはできず、特にこのシリカフュームは著しい微粉で
あることから乾式の場合にはダストの発生量がそれなり
に増大することとならざるを得ない。しかもこのシリカ
フュームは特殊技術によって上記のような微粉として得
られたものであることから相当の割高なコストを必要と
し、折角の強度向上が得られても経済的に必ずしも好ま
しいことにならず、更には施工条件の如何などにより歩
留りや品質的にはばらつきが大きいなどの不利がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解消することについて検討を重
ね、前記シリカフュームをセメントと、石灰石粉末（炭
酸カルシウム、CaCo₃粉末）と共に用い、しかも骨材
（特に細骨材）に対しそれらセメントないし石灰石粉末
との関係で分割練り混ぜ工法を採用することにより特定
の状態として利用することにより、セメントのような粉
体に対しても有効な造殻を形成し、比較的低コストに、
しかも跳ね返りや粉塵の発生を抑制した条件下で好まし
い品質をもった吹付けコンクリートを得ることに成功し
たものであって、以下の如くである。

【０００７】

【０００８】

【０００９】（１） セメント、細骨材、粗骨材と、シ
リカフューム微粉末および石灰石粉末を含有しそれら含
有物の吸着水膜を該含有物の実質的全周においてそれぞ
れ形成し、セメント、シリカフューム微粉末および石灰
石粉末がキャピラリー状態を維持し得る程度に制限され
た加水条件で１次混練してから吹付け施工に必要な流動
性を得るための２次水および減水剤を添加して２次混練
し、この２次混練物を吹付け施工することを特徴とした
吹付けコンクリート工の施工方法。

【００１０】（２） セメント、細骨材、粗骨材と、前
記細骨材量の１０〜１５％の石灰石粉末および前記セメ
ント量に対し３〜８％のシリカフューム微粉末を含有
し、該シリカフューム微粉末がセメントおよび石灰石粉
末の周面に優先的に分布した状態を形成して上記細骨
材、粗骨材の周面に分布された状態で水和反応され凝結
固化されることを特徴とする前記（１）の吹付けコンク
リート工の施工方法。

【００１１】（３） セメント、細骨材、粗骨材と、前
記細骨材量の３〜１０％の石灰石粉末および前記セメン
ト量に対し３〜６％のシリカフューム微粉末を含有し、
該シリカフューム微粉末がセメントおよび石灰石粉末の
周面に優先的に分布した状態を形成して上記細骨材、粗
骨材の周面に分布された状態で水和反応され凝結固化さ
れることを特徴とする前記（１）の吹付けコンクリート
工の施工方法。

【００１２】（４） 細骨材と１次水およびシリカフュ
ーム微粉末をミキサー内に投入して短時間の調整練りを
なしてからセメントおよび石灰石粉末を投入して１次練
りを行い、その後に粗骨材を投入して短時間の調整練り
を行ってから２次水および急結剤、減水剤の何れか一方
または双方を添加し２次練りをなすことを特徴とする前
記（１）〜（３）の何れか１つに記載した吹付けコンク
リート工の施工方法。

【００１３】（５） 平均粒径が７〜１５μm の石灰石
粉末と平均粒径0.０５〜１μm のシリカフューム微粉末
とを用いることを特徴とした前記（１）〜（４）の何れ
か１つに記載した吹付けコンクリート工の施工方法。

【００１４】（６） 結合材であるセメントとシリカフ
ューム微粉末の添加量は３６０〜４２０kg／m³ 程度と
し、しかも前記シリカフューム微粉末は該結合材量の４
〜７％（１４〜３０kg／m³ ）とすることを特徴とした
前記（１）〜（５）の何れか１つに記載した吹付けコン
クリート工の施工方法。

【００１５】（７） 0.１５mm以下の細骨材を石灰石粉
末量と合算してその量を細骨材量の１０〜１５％配合す
ることを特徴とした前記（１）〜（６）の何れか１つに
記載した吹付けコンクリート工の施工方法。

【００１６】（８） ミキサーに対し粗骨材、細骨材、
セメント、シリカフュームおよび石灰石粉末と減水剤お
よび混練水の各添加手段が配設され、これらの各添加手
段にはそれぞれ計量手段が配設され、前記した混練水添
加手段は１次水および２次水に区分され、しかも前述し
た各添加手段に設けられた制御部に対するプログラムと
を入力できるコントロールパネルが設けられたことを特
徴とし、前記ミキサーによる混練物をコンクリート運搬
ミキサー車により施工現場の吹付機構へ運搬して施工す
ることを特徴とする吹付けコンクリート工の施工装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】上記したような本発明によるもの
の具体的な実施態様を適宜に添付図面に示すところを参
照して説明すると、本発明者等は上述したようなコンク
リートおよび吹付けコンクリートの品質向上、施工性、
経済化などを目指した高品質吹付けコンクリートの開発
を目的として各地における実地施工試験を重ねた結果以
下のような新しい知見を得た。 （１） コンクリートの強度および吹付けコンクリート
の施工性（リバウンド、粉塵、実吹付け量）は、適切な
微粉体（例えば石粉、石灰石微粉末、シリカフューム）
混入により粘性の増加をはかり、粉体の造殻を形成する
ことで、改善可能である。 （２） 細骨材および粗骨材の形状的、粒度分布または
組織ないし構造的低品位性は前記微粉体の混入覆着によ
り改善可能である。 （３） 上記（１）（２）により吹付けられた硬化体
は、より緻密化して強度、耐久性、水密性が向上する。 （４） これらの効果により、一般コンクリートにおい
ても強度や耐久性を適切に向上し、特に従来の吹付け工
法に比較して充分な経済化が図れることとなり、トンネ
ル建設などのコストダウン、高品質化を図ることが可能
となる。

【００１８】このような技術構想に基いて本発明者等が
具体的に採用した材料について説明すると、先ずセメン
トとしては三菱マテリアル社製造に係る普通ポルトラン
ドセメントであって、眞比重が3.１６、比表面積は空気
透過法で３２７０cm² ／ｇ、ＢＥＴ法で１１７００cm²
／ｇであり、平均粒径は１6.４９μm 、嵩密度は0.９１
３ｇ／cm³ で、このセメント単味について水を添加した
混合物のトルク試験結果は図１に示す如くで水粉体比２
４％においてトルク（負荷電流値）の最大点を有するも
のであって、斯様な加水混練時のトルク最大点はセメン
ト粒子の表面に附着した水が吸着状態となって離脱し難
くなり混練時の抵抗が高くなった状態であるから吸着水
率とすることができる。

【００１９】またシリカフュームとしては眞比重が2.２
０で、比表面積がブレーン法では測定不能で、ＢＥＴ法
では２４３４７５cm² ／ｇであり、平均粒径は0.７６μ
m であって、このシリカフューム単味について水を添加
した混合物のトルク試験結果は図２に示す如くで、トル
ク最大点は水粉体比が３９％として求められるものであ
り、このようなトルク最大点は前記シリカフュームの吸
着水率であることはセメントの場合と同様である。

【００２０】更に石灰石粉末としては眞比重2.７０で、
比表面積が空気透過法で４２７０cm² ／ｇ、ＢＥＴ法で
１０７９０cm² ／ｇ、平均粒径が１0.８０μm （２００
メッシュ）、嵩密度0.８２ｇ／cm³ のもので、このもの
についての図１、２と同様な水を添加した混合物のトル
ク試験結果は図３の如くであり平均最大トルクが水粉体
比１９％として求められ、これが前記石灰石粉末の吸着
水率と理解される。

【００２１】然して上記した図１に示したようなセメン
トに対し、図２に示したシリカフューム微粉末５％およ
び図３に示したような石灰石粉末１５％の割合で配合し
た混合粉末についてのトルク試験結果は図４に示す如く
で、平均最大水粉体比が２２％として求められ、この値
が前記のような割合に配合された混合粉末の吸着水率で
ある。

【００２２】上記したような図１〜図４の結果について
検討すると一般的に粉体の平均粒径を代表径とする単一
粒度の球形粉体において、その表面積はＢＥＴ法で計測
された面積とすると以下の如く理解することができる。 (a) 上記のような混合粉体の表面積で吸着水量を除算
して得られる平均吸着水膜の厚さは粒子径に依存してい
る。 (b) セメントおよびセメントと同等な粒度を有する石
灰石粉末１５wt％にシリカフュームを５wt％を配合した
前記図４の場合にセメントおよび石灰石粉末の表面をシ
リカフューム微粉末が覆う割合は３０％程度である。 (c) セメントおよび石灰石粉末の吸着水膜厚は0.２μm
程度と推定され、このような吸着水膜においてシリカ
フューム微粉末の粒子を安定に添着した状態とする。 然して前記した吸着水膜を形成すべく制限された加水条
件で１次混練し、その後に吹付け施工に必要な水を添加
して２次混練し、目的の混練物とする。

【００２３】前記したような１次混練において投入され
る１次水量は的確に決定しておくことが必要であって、
そうした１次水量は使用するセメント等粉体のキャピラ
リー状態に必要な水粉体比および細骨材の拘束水率から
以下の式により求められる。

【００２４】

【数１】

【００２５】

【数２】

【００２６】ところで上記したようにセメント、石灰石
粉末にシリカフューム微粉末を添加混合したものの吸着
水はそれぞれの粉体における吸着水の和に達せず、しか
もシリカフューム微粉末が上記した５％以下のように少
量のときにおいてはセメントの吸着水率よりも小さな値
となることが実験的に確認された。

【００２７】即ち、上記したような混合粉体における吸
着水率がセメント単味の吸着水率より減少する結果につ
いて言うならば、セメントの吸着水膜中にシリカフュー
ム微粉末が混入した状態を形成し、この場合においてシ
リカフューム微粉末単独で有する吸着水率３９％ではな
い状態の吸着水率となるものとすることにより略適切に
理解することができる。即ちセメント単味の場合の吸着
水率２４％に相当した容積中に上述したように分布する
シリカフューム微粉末の容積分を扣除すると図４におい
て上記した２２％のものと実質的に近いものと認めら
れ、シリカフュームが単独で有している吸着水は実質的
に求められないものと考え得る。

【００２８】なお上記したような図４の結果に対して、
本発明における吹付けコンクリート施工に当って不可欠
的に採用されている減水剤（ＡＥ剤を添加した場合は別
に図５として示す如くであって、全般的なトルク変化状
態は図４の場合と同様であるが、この減水剤を0.５％添
加した条件下においては前述したような平均最大水粉体
比が１９％として求められ、しかもそのピーク状態がよ
り急峻化して求められることが確認された。

【００２９】然して本発明者等は上記したような本発明
の技術構想を的確に実現すべく安定な吸着水膜を形成す
る手法としては上記したような吸着水膜を形成すべく制
限された加水条件によって１次混練し、その後に吹付け
ないし圧送や成型施工に必要な水量とすべき添加水を与
えて第２次の混練をなし分割練り方式で目的の混練物と
することを施工法として提案する。

【００３０】つまり、このような分割練りをなすことに
よって細骨材などの粒子とセメント、石灰石粉末、シリ
カフューム微粉末より成る粉粒材に対する吸着水膜の形
成状態が適切に安定化することが確認され、これらの結
果は図６に要約して示す如くである。即ち、このような
混練物に関して５００Ｇまでの遠心力を作用させた後の
保水率を測定した結果を示すものであるが、遠心力が大
となるに従って保水率が低下し、一括練りの場合におい
てプレーンモルタルの保水率は４５０Ｇ程度で３０％に
近いものとなり、減水剤入りの場合においては４３％程
度であるが分割練りのものは何れの条件においても一括
練りより高い保水率であることが確認され、粉粒体が水
と充分に混和吸着されたものと理解される。

【００３１】上述したように制限された水量による１次
混練によれば添加された水は著しく微粉であるシリカフ
ューム以外の各粉粒材の表面に図１１に示すような吸着
水膜１５を有効に形成する程度の制限されたものとして
覆着するものと推定され、前記シリカフューム微粉体１
４はそうした吸着水膜１５において優先的に吸着捕集さ
れる。この吸着水膜１５はセメント粉末の場合に厚さが
0.２〜0.３μm 程度の状態において各粉粒表面に安定状
態に覆着形成され、その状態は図１１と図１３において
代表的に示されている如くであり、相対的に大きいこと
の明かな細骨材（および粗骨材）１１の周面にセメント
１２、石灰石粉末１３が吸着状に接着して位置するが、
それらの材料１１〜１３の周面には何れも前記吸着水膜
１５が形成され、しかもそれら吸着水膜１５においてシ
リカフューム微粉末１４が優先的に吸着された粉体の造
殻状態となる。

【００３２】各粒子ないし粉粒１１〜１３の間には吸着
水膜１５内において形成された隙間部に若干の自由水域
１６が保持されるが何れにしても吸着水膜１５において
シリカフューム微粉１４を優先的且つ安定的に捕集した
キヤピラリー状態を形成し、比較的僅少なシリカフュー
ム微粉１４であっても吸着水膜１５においては比較的高
い濃度分布をもったシリカフューム微粉の吸着による造
殻状態が形成される。

【００３３】前記した図１１〜図１３のように構成され
た混練物が経時的に水和反応が進行しその吸着水膜１５
が消失して水和反応によって生成した結晶などに変化し
た反応生成物となり、このような反応生成物によって強
固に結合された製品（硬化体）となるが全般的な各粉粒
体１１〜１３の位置関係は水和反応前における状態と同
じに維持されることは当然である。

【００３４】上記したような本発明の手法によって調整
され、図１１〜図１３に示したように吸着水膜１５にお
いてシリカフューム微粉１４を優先的高濃度分布の状態
に吸着されたセメント粉１２ないし骨材１１をもった混
練物は常法によって型内ないし現場施工域に打設、注入
されることにより一般的に知られている打設、注入法で
目的のモルタルないしコンクリート施工を的確に実施す
ることができ、しかもこの場合においてセメント粉１２
や骨材１１の周面における吸着水膜１５ではシリカフュ
ーム微粉１４が図１１〜図１３に示した状態のままで水
和反応が進行せしめられることは前記の如くである。

【００３５】このような一般的な打設、注入法によるも
のに対し、本発明の吹付け施工を実施する手法に従った
施工のための設備の概要は図７〜図１０に示す如くであ
る。即ち図７に示したものは本発明における混練調整過
程を示すもので、２軸攪拌機構をミキサー１として採用
した場合を示すものであって、該ミキサー１の上部には
粗骨材装入系３と細骨材装入系２およびセメントおよび
石灰石粉末の装入系４および混練水添加系５が配設され
ている。前記ミキサー１の側方には供給塔６が設けら
れ、該供給塔６にセットされたセメントサイロ６１およ
び石灰石サイロ６２に対しては路面走行車輌１７からの
セメントまたは石灰石の如きを適宜に圧送するダクト６
０が導かれ、また上記したようなサイロ６１、６２の底
部に設けられたスクリュフィーダー６３、６４は前記し
たセメントおよび石灰石粉末装入系４にそれらの資料を
装入するように構成されている。

【００３６】前記した細骨材装入系２と粗骨材装入系３
に対しては地上に形成された素材ストックヤード７にお
いて、トラックのような車輌１７で運搬された粗骨材３
ａまたは細骨材２ａが天井走行クレーン８から垂下され
たバケット８ａによって掬い取られてホッパー２ｂ、３
ｂに移され、それらのホッパー底部に設けられたコンベ
ヤーによって各装入系２、３のサイロ２２、２３に落し
込まれ、ミキサー１に装入される。

【００３７】なお、ミキサー１に設けられた混練水添加
系５は１次水タンク５１と２次水タンク５２とを有し、
それらのタンク５１、５２に設けられたバルブのような
制御手段５３、５３の開閉によってミキサー１に所定の
水を添加するが、また２次水タンク５２には混和剤タン
ク９、９ａからの混和剤が適宜に添加されるように成っ
ており、上述したようなサイロ６１、石灰石サイロ６
２、素材サイロ２ｂ、３ｂ、水タンク５１、５２にはそ
れぞれ計量手段５４が設けられ、それらの計量手段５４
および制御手段５３はコントロール機構１０に連結され
て本発明による混練プログラムに従って制御操作を行わ
せる。即ち１次２次の混練プログラム、セメント量と１
次水の自動設定、表面水の補正などをコントロール機構
１０において自動的に制御するように成っている。

【００３８】前記図７の設備において混練操作時間を２
分間とした具体的な混練操作のフローチャートは図８に
示す如くであって、砂と砂利および１次水をミキサー１
内に投入して１５秒間の混練をなしてからセメントとシ
リカフュームおよび石灰石粉末を投入して３０秒間の１
次混合操作をなし、次いでシリカフュームおよび２次水
を投入して４５秒間の２次混練を行い、その後の３０秒
間において積込みをなすものであり、そのフローチャー
トはこの図８に示す如くで前記のようなミキサー１に粗
骨材Ｇと砂Ｓおよびシリカフュームと１次水を投入して
混練することにより粗骨材がボールミル的に作用して混
練効果を高め、その後セメント、石灰石粉末を添加して
３０秒の混練をなし、更に混和剤と２次水を添加して混
練し目的の混練物とする。

【００３９】図９には本発明による吹付施工に関して図
７と同様な混練調整過程が示されており、ミキサー１と
して自転しながら公転する攪拌機構２１を採用した場合
が示され、素材ストックヤード７においてトラックのよ
うな車輌１７で搬入された粗骨材３ａまたは細骨材２ａ
が天井走行クレーン８から垂下されたバケット８ａによ
ってすくい取られ、ホッパー２ｂ、３ｂから計量コンベ
ア２ｃ、３ｃによって計量ホッパー２２、２３を経て計
量されたものがミキサー２１に投入されるように成って
いる。

【００４０】一方タンクローリ車１９の如きで運ばれた
セメントないし石灰石粉末はそれぞれのサイロ３１、３
２に受入れられ、それらのサイロ３１、３２は定量切出
し機構３３、３３、スクリュフィーダー３４、３５を介
して計量ホッパー３６、３６に装入され、計量された定
量宛がミキサー２１に装入される。またこのようなミキ
サー２１には別にシリカフュームの粉体またはスラリー
添加系３７と、１次水および２次水の添加系３８および
高性能減水剤供給のための添加系３９が別に設けられて
おり、水槽４０および攪拌手段４１を有する別の水槽４
２から計量ポンプ４３を介して圧送された水が添加剤タ
ンク４４を介して前記添加系３８とは別の高性能減水剤
添加系３９により上述ミキサー２１に導入されている。

【００４１】上記したような図９に示したものに関する
混練時間を２分とした混練操作のフローチャートは図１
０に示す如くで、砂と１次水およびシリカフュームをミ
キサー２１内に装入して１５秒間の１次混練をなし、次
いでセメントと石灰石粉末を装入添加した混練を行って
から砂とシリカフュームおよび２次水を添加した４５秒
間の混練を行うもので、その後の３０秒間に積込みをな
すことは図９の場合と同じであるが、粗骨材Ｇは２次混
練水と共に添加され４５秒間の混練後に排出される。

【００４２】上述したような設備およびフローチャート
によって混練されたモルタルまたはコンクリートはミキ
サー１または２１から直ちにまたは適当な時間後に打設
または型内に装入成形されるが、吹付施工の場合は前記
ミキサー１または２１からコンクリート運搬ミキサー車
２５に受入れられて目的の施工現場まで搬送されて吹付
施工される。即ち図７および図９にそれぞれ示されてい
るようにミキサー１または２１にはシュート２４が設け
られていて放出される混練コンクリートをミキサー車４
０の回転ミキサー４１に受入れ、混練しながら図１４に
示される如く施工現場に位置している吹付機構４５の受
入部４６に投入される。

【００４３】吹付機構４５は運転室４３における運転者
の操作で適宜に走行して施工位置に到達するが、操作ア
ーム４７の端部には吹付ノズル４８が設けられ、該吹付
ノズル４８にはコンクリート圧送パイプ４２および吹付
気体の圧送手段４４が連結されていて目的の施工部位に
対し照明手段４９などの照明条件下で的確に吹付施工さ
れる。

【００４４】上記したような本発明による混練物に関し
て、砂、セメント、石灰石粉末に対する吸着水膜の形成
状態およびシリカフューム微粉末の分布状態は前記した
図１１〜図１３に示す如くであり、平均粒径が0.２〜１
μm と明かに微粉であるシリカフュームは混練水に分布
され、またはセメントまたは石灰石粉末などのその他の
粉末と共に粉体として使用されるが、特に１次混練と２
次混練を採用する方式に従い、その１次混練における加
水条件を混練物含有物の実質的全周において吸着水膜を
それぞれ形成維持し得る程度に制限されたものとするこ
とにより、これら図１１〜図１３に示すような吸着水膜
およびシリカフュームの分布状態とすることができる。
即ち上記のように制限された１次混練水に混入されたシ
リカフューム微粉１４が分散された状態で砂１１、セメ
ント１２、石灰石粉末１３の周面に吸着されることによ
りシリカフューム微粉１４は集中的にそれら粉粒１１〜
１３の周面に吸着されたものとなり、粉体に対する造殻
が形成される。

【００４５】セメント粉１２に対する前記したような吸
着水膜１５の厚さは0.２μm 前後であり、石灰石粉末１
３における吸着水膜も略これに準ずるが、砂１１におけ
る吸着水膜の厚さはより大であり、シリカフューム微粉
１４は平均粒径で0.２〜0.８μm 程度であって、このよ
うなシリカフューム微粉は上記のような吸着水膜から図
１１および図１２のように突出するものと図１３のよう
に吸着水膜厚内にほぼ没する状態となり、勿論シリカフ
ューム微粉１４に対しても吸着水膜が形成されることか
ら実質的に吸着水膜１５に没入した状態となることは図
示の如くである。比較的微細なシリカフューム微粉１４
はセメントなどの吸着水膜１５によって覆われることは
図１１〜図１３に示す如くであり、セメント粉粒などは
上記のような吸着水膜を介してシリカフューム微粉によ
る的確且つ均一化されしかも安定な被覆（即ち粉体の造
殻）がなされる。

【００４６】

【基準的実施例】上記したような本発明によるものの具
体的な調整施工例について説明すると、基準的実施例と
しては次の表１に示すような最大寸法が１５mmとされた
粗骨材と骨材中細骨材率を６４％程度とされた川砂によ
る細骨材および平均粒径１6.５μm の比表面積が３２７
０cm² ／ｇで、比重が3.１６のポルトランドセメント、
平均粒径が１0.８μm で比表面積がＢＥＴ法で４２７０
cm² ／ｇの石灰石粉末および平均粒径が0.７６μm で比
表面積がＢＥＴ法で２４３４７５cm² ／ｇであるシリカ
フューム微粉および減水剤、急結剤を用い、後述の表２
に示すように単位セメント量（シリカフューム微粉：石
灰石粉末を含む）を３６０kg／m³、細骨材１１３７kg／
m³、粗骨材６４４kg／m³、水２０８kg／m³を基準とし、
減水剤を配合してから急結剤を混合してコンクリートを
調整した。

【００４７】

【表１】

【００４８】なお、前記表１における骨材（細骨材およ
び粗骨材）についての合成粒度分布は図１６に示す如く
であって、ａ−ａ、ｄ−ｄ、ｅ−ｅのものはフルイ目2.
５mm〜１０mmの範囲で粒度調整し、ｄ−ｄは最大寸法５
mmと全体に細かく、ｅ−ｅは最大寸法１０mmと幾分粗い
が全般において略平均した粒度分布を有しており、コン
クリートを製造した場合に密実な安定した組成を形成す
るもので好ましい骨材といえる。一方、ｂ−ｂ、ｃ−ｃ
はフルイ目2.５mm〜１０mmの範囲において粒度曲線は乱
れ下に凸状をなしており、粒度の欠落を示している。こ
のような粒度分布においては骨材の単位容積あたりの真
比重に対する質量比である実積率も小さく、骨材として
は劣った粒度分布といえる。上記した表１における骨材
としては図１６の良好な領域にある中位部分のａ−ａを
採用した。なお、ｂ−ｂ、ｃ−ｃの骨材においても、例
えば、0.１５mm以下の細骨材を石灰石微粉末と合算して
その量を細骨材の１０〜１５％配合し、あるいは、0.０
７５mm以下の細骨材を上記範囲において適宜に併用して
分割練混ぜによりコンクリートを製造することにより好
ましい略平均化した粒度分布のものに近い安定した結果
を得ることができた。

【００４９】

【表２】

【００５０】即ち、表２においては比較例でが本
発明例であるが、この本発明例における混練操作の好
ましい仔細は代表的に図１５に示す如くで、ミキサーに
対し細骨材と１次水およびシリカフューム微粉末を投入
して５〜１０秒程度の調整練りをなし、次いでセメント
および石灰石粉末を投入して２５〜３０秒あるいは３０
秒以上の１次練りを行い、その後粗骨材を装入して５〜
１０秒程度の調整練りをなしてから２次水および急結
剤、減水剤の投入を行って３０秒あるいはそれ以上の２
次練りをなしてから排出するものである。

【００５１】上記のようにして調整された吹付用混練物
〜を用い、半径4.５〜５ｍ程度の掘削トンネル内面
に吹付け施工した場合についてそのはね返り率（％）、
粉塵発生量（mg／m³）、実吹付け量（m³／ｈ）およびそ
うした吹付けによって得られた吹付工の強度は次の表３
に示す如くであった。

【００５２】

【表３】

【００５３】即ち、本発明によるのものははね返り率
が従来法および比較例の何れよりも低減して従来法
に対しては半減状態であり、また粉塵発生量は括弧内
に示された換気条件下において従来法の４分の１以下、
比較例に対しても２分の１以下であって、実吹付け量も
相当に増加している。更に得られた吹付工の強度はプル
アウト法による初期およびコア採取による長期強度の何
れにおいても充分に高められ、初期強度においては従来
法の２倍以上を得しめていることが確認された。

【００５４】なお、このような吹付施工の外に直径５c
m、高さ１０cmの円柱型枠を６個準備し、前記混練物
〜をそれぞれそれらの２個宛の型内に単に折込み成形
し、前記した表３の場合と同様に成形体として得られた
造形体の材令２８日の一軸圧縮強度を測定した結果は次
の表４の如くであって、何れも吹付工の場合より強度的
には優れていることが知られたが、本発明によるものは
４５〜４７Ｎ／mm² と相当に高強度であることが知られ
た。

【００５５】

【表４】

【００５６】

【変形実施例】前記したような基準的実施例に対する変
形実施例としては、前記表１に示したところと同じ材料
を採用したが、それらの各材料の配合関係を次の表５の
ように変更した本発明例〜と比較例〜とした。
即ち、セメントは３０５〜３６０kg／m³であり、細骨材
は１０３９〜１１３７kg／m³で、粗骨材は６４４kg／m³
と一定で、石灰石粉末は９８kg／m³または４１kg／m³、
シリカフューム微粉末は本発明例で１１〜２９kg／m³で
あるのに対し比較例３、４では３６〜５４kg／m³と相当
に高く、減水剤は本発明例では1.８kg／m³であるのに対
し比較例は3.６kg／m³であり、急結剤は２5.２kg／
m³と一定である。

【００５７】

【表５】

【００５８】ところで、上記のようにして準備された各
吹付用混練物は前記した基準的実施例の場合と同様に吹
付施工した結果についての吹付作業状況および吹付工の
強度を前記した表３の場合と同様に求めた結果は次の表
５の如くであった。

【００５９】

【表６】

【００６０】即ち、リバウンド率において本発明例〜
のものは１４〜２１％であるのに対し比較例（比１〜
比４）のものは２０〜３０％であって、前記した基準的
実施例に関する表３の場合と同様に３分の１程度低減さ
れており、粉塵発生量や吹付施工量も同様に好ましい作
業結果が得られていることは明らかである。更に得られ
た吹付工の強度についても前記した表３の場合に準じ本
発明例〜のものが好ましい結果を得しめていること
を確認することができた。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
トンネル内面などに用いられる吹付けコンクリートの品
質を比較的低コストで有効に向上せしめ、しかもその施
工時におけるダストやリバウンドを適切に縮減せしめて
上記したような有利性をバラツキの少ない状態で有利に
達成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１】本発明における基本的資料たるセメントに対し
て水を添加し混練した場合のミキサー負荷電流（トル
ク）測定結果を要約し平均最大水粉体比を求めた結果を
示した図表である。

【図２】本発明におけるもう１つの資料であるシリカフ
ュームについて図１と同様に平均最大水粉体比を求めた
結果を示す図表である。

【図３】本発明において更に別の資料である石灰石粉末
についての図１、２と同様な平均最大水粉体比を求めた
結果を示す図表である。

【図４】図１〜図３に示したような３種の資料について
の混合体に関し、上述同様に平均最大粉体比を求めた結
果を示す図表である。

【図５】図４に示したような３種の資料に対し更に減水
剤を添加した混合体について同様に最大粉体比を求めた
結果を示す図表である。

【図６】図５に示したような混合物について一括練りと
分割練りを行った夫々の混練物について遠心力作用条件
下での保水率を検討した結果の図表である。

【図７】本発明による混練物を調整する設備の１例を示
した説明図である。

【図８】図７に示した設備によるコンクリート調整造殻
行程を示したフローチャートである。

【図９】本発明による混練物を調整する設備のもう１つ
の例を示した図７と同様な説明図である。

【図１０】図９に示した設備によるコンクリート調整造
殻行程のフローチャート説明図である。

【図１１】本発明による混練調整物についてその砂、セ
メント、石灰石粉末に対する吸着水膜の形成状態および
シリカフューム微粉末の分布状態を示した断面的説明図
である。

【図１２】図１１に示したものの一部についての部分的
な拡大による断面的説明図である。

【図１３】比較的細かいシリカフューム微粉末を用いた
場合についての図１１と同様な部分的拡大による断面的
説明図である。

【図１４】本発明による施工をなすための吹付機構の１
例を示した側面図である。

【図１５】本発明による好ましい混練操作の仔細を示し
た工程説明図である。

【図１６】本発明の実施例において用いられた骨材の合
成粒度分布を示した図表である。

【符号の説明】

１ ミキサー ２ 細骨材装入系 ２ａ 細骨材 ２ｂ ホッパー ２ｃ 計量コンベア ３ 粗骨材装入系 ３ａ 粗骨材 ３ｂ ホッパー ３ｃ 計量コンベア ４ 石灰石粉末装入系 ５ 混練水添加系 ６ 供給塔 ７ 素材ヤード ８ 天井クレーン ８ａ バケット ９ 混和剤タンク ９ａ 混和剤タンク １０ コントロール機構 １１ 骨材（細骨材） １２ セメント １３ 石灰石粉末 １４ シリカフューム微粉 １５ 吸着水膜 １６ 自由水域 １７ 車輌 １８ ミキサートラック ２１ ミキサー ２２ サイロ（装入系（２）の） ２３ サイロ（装入系（３）の） ２４ シュート ３１ セメントサイロ ３２ 石灰石サイロ ３３ 定量切出し機構 ３４ スクリュフィーダー ３５ スクリュフィーダー ３６ 計量ホッパー ３７ シリカフュームの粉体またはスラリー添加系 ３８ １次および２次水添加系 ３９ 高性能減水剤添加系 ４０ コンクリート運搬ミキサー車 ４１ 回転ミキサー ４２ コンクリート圧送パイプ ４３ 運転室 ４４ 吹付気体圧送手段 ４５ 吹付機構 ４６ 受入部 ４７ 操作アーム ４８ 吹付ノズル ４９ 照明手段 ５０ 水槽 ５１ １次水タンク ５２ ２次水タンク ５３ 制御手段 ５４ 計量手段 ５５ 攪拌手段 ５６ 別の水槽 ５７ 計量ポンプ ５８ 添加剤タンク ６０ ダクト ６１ セメントサイロ ６２ 石灰石サイロ ６３ スクリュフィーダー ６４ スクリュフィーダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 14:28 Ｃ０４Ｂ 22:06 Ａ 22:06） (72)発明者 田村 忠昭 東京都中央区京橋２丁目２番15号 リブ コンエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 門倉 智 東京都中央区京橋２丁目２番15号 リブ コンエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−42526（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−87360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 2/00 - 32/02 C04B 40/00 - 40/06 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメント、細骨材、粗骨材と、シリカフ
   ューム微粉末および石灰石粉末を含有しそれら含有物の
   吸着水膜を該含有物の実質的全周においてそれぞれ形成
   し、セメント、シリカフューム微粉末および石灰石粉末
   がキャピラリー状態を維持し得る程度に制限された加水
   条件で１次混練してから吹付け施工に必要な流動性を得
   るための２次水および減水剤を添加して２次混練し、こ
   の２次混練物を吹付け施工することを特徴とした吹付け
   コンクリート工の施工方法。
2. 【請求項２】 セメント、細骨材、粗骨材と、前記細骨
   材量の１０〜１５％の石灰石粉末および前記セメント量
   に対し３〜８％のシリカフューム微粉末を含有し、該シ
   リカフューム微粉末がセメントおよび石灰石粉末の周面
   に優先的に分布した状態を形成して上記細骨材、粗骨材
   の周面に分布された状態で水和反応され凝結固化される
   ことを特徴とした請求項１に記載の吹付けコンクリート
   工の施工方法。
3. 【請求項３】 セメント、細骨材、粗骨材と、前記細骨
   材量の３〜１０％の石灰石粉末および前記セメント量に
   対し３〜６％のシリカフューム微粉末を含有し、該シリ
   カフューム微粉末がセメントおよび石灰石粉末の周面に
   優先的に分布した状態を形成して上記細骨材、粗骨材の
   周面に分布された状態で水和反応され凝結固化されるこ
   とを特徴とした請求項１に記載の吹付けコンクリート工
   の施工方法。
4. 【請求項４】 細骨材と１次水およびシリカフューム微
   粉末をミキサー内に投入して短時間の調整練りをなして
   からセメントおよび石灰石粉末を投入して１次練りを行
   い、その後に粗骨材を投入して短時間の調整練りを行っ
   てから２次水および急結剤、減水剤の何れか一方または
   双方を添加し２次練りをなすことを特徴とする請求項１
   〜３の何れか１つに記載の吹付けコンクリート工の施工
   方法。
5. 【請求項５】 平均粒径が７〜１５μm の石灰石粉末と
   平均粒径0.０５〜１μmのシリカフューム微粉末とを用
   いることを特徴とした請求項１〜４の何れか１つに記載
   の吹付けコンクリート工の施工方法。
6. 【請求項６】 結合材であるセメントとシリカフューム
   微粉末の添加量は３６０〜４２０kg／m³ 程度とし、し
   かも前記シリカフューム微粉末は該結合材量の４〜７％
   （１４〜３０kg／m³ ）とすることを特徴とした請求項
   １〜５の何れか１つに記載した吹付けコンクリート工の
   施工方法。
7. 【請求項７】 0.１５mm以下の細骨材を石灰石粉末量と
   合算してその量を細骨材量の１０〜１５％配合すること
   を特徴とした請求項１〜６の何れか１つに記載した吹付
   けコンクリート工の施工方法。
8. 【請求項８】 ミキサーに対し粗骨材、細骨材、セメン
   ト、シリカフュームおよび石灰石粉末と減水剤および混
   練水の各添加手段が配設され、これらの各添加手段には
   それぞれ計量手段が配設され、前記した混練水添加手段
   は１次水および２次水に区分され、しかも前述した各添
   加手段に設けられた制御部に対するプログラムとを入力
   できるコントロールパネルが設けられたことを特徴と
   し、前記ミキサーによる混練物をコンクリート運搬ミキ
   サー車により施工現場の吹付機構へ運搬して施工するこ
   とを特徴とする吹付けコンクリート工の施工装置。