JP4061173B2 - コンクリート打込み装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート打込み装置であって、特に、ダム現場、橋脚、シールド現場等、高所位置からコンクリートを打込む際に、材料分離を防止しながらコンクリートを打込むことができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高所位置からコンクリートを打込む際には、高所からコンクリートの打込み場所までシュートを設置し、このシュート内にコンクリートを自重落下させていた。しかし、コンクリートの落下経路が長くなると、落下途中にコンクリートの材料分離が生じるという問題点があった。そのため、コンクリートの落下経路であるシュートの途中に、内部にコンクリートを通過させて、コンクリートを混練する混練装置を設置し、分離したコンクリートを再び混練していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９６８２５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
しかし、高所から連続的にコンクリートを移動させると、コンクリートの落下速度は大きくなり、混練装置に投入される際の衝撃は大きなものとなる。そのため、混練装置が、コンクリートの落下時の衝撃により摩耗や破損を起こし、耐久性が低下する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、十分に混練された質の良いコンクリートをより安全に打込むと共に、混練装置の耐久性向上を図ったコンクリート打込み装置を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート打込み装置であり、上記技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【０００７】
すなわち、本発明のコンクリート打込み装置は、コンクリートを自重落下させコンクリート打込み場所まで移送する移送管と、この移送管の途中に接続され、内部を流下するコンクリートの断面形状を変化させて混練する変形通路を有するエレメントが複数接続されてなる混練ボックスと、この混練ボックスの上方に設置され、落下するコンクリートの速度を低減させる緩衝装置と、を備え、前記混練ボックスにより混練したコンクリートを移送管から吐出して打込むコンクリート打込み装置であって、
前記緩衝装置は、上方から落下してくるコンクリートが衝突する傾斜面を有するプレート材がコンクリートの通過路に複数配置され、これらのプレート材は、前記コンクリートの通過路の内壁に設けたブラケットにより支持されるように取り付けられ、
前記混練ボックスの各エレメント及び前記緩衝装置は、コンクリートの落下方向に直列に接続され、夫々を接続する端部には、前記各エレメント及び緩衝装置の夫々を着脱自在に連結するための連結金具が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、コンクリートは移送管内を自重落下し、その落下途中で混練ボックスを通過するため、落下途中に材料分離を生じた場合であっても、十分に混練されたコンクリートを打込むことができる。また、コンクリートは、緩衝装置を通過してから混練ボックスに流下するため、混練ボックス流下時のコンクリートの速度は低減され、コンクリートの落下による衝撃から混練ボックスを保護し、混練ボックスの耐久性を向上させることができる。
【０００９】
加えて、前記混練ボックスは、上下に接続された複数のエレメントからなり、各エレメントが夫々複数の前記変形通路を有し、各変形通路はその断面形状が入口部から出口部に向かって連続的に変化しており、それら各変形通路の出口部と入口部の接続部分に、変形通路内を流れるコンクリートの合流分割手段が設けられていることが望ましい。
【００１０】
前記構成により、コンクリートが変形通路内を通過することで、流下するコンクリートの断面形状を変化させ、各変形通路を流下したコンクリートを合流分割させて、コンクリートを混練、混合することができる。すなわち、比較的単純な構造で、コンクリートを連続的に効率良く、混練、混合してから打込むことができる。
【００１２】
前記構成により、コンクリートの落下による衝撃は、プレート材によって緩和され、混練ボックスを保護することができる。また、コンクリートの落下時の衝撃は、現場の状況によって異なるため、現場の状況に応じて、プレート材の設置数を変更しても良い。
【００１３】
加えて、本発明に係る緩衝装置は、自重落下するコンクリートの衝撃を緩和できる形状であれば良く、板状に限られない。また、緩衝装置の材質も、金属製に限られず、木製、コンクリート製であっても良い。
【００１４】
さらに、前記移送管は、移動自在な懸吊装置によって懸吊されており、前記コンクリートは大きな落差により、移送管内を自重落下するようにしても良い。
【００１５】
前記構成により、コンクリートの投入位置、及び、打込み位置を容易に移動させることができる。また、コンクリートが大きな高落差により自重落下することで、材料の分離、及び、落下による衝撃は顕著なものとなるため、前記混練ボックス、及び、緩衝装置を好適に利用することができる。
【００１６】
しかし、本発明に係るコンクリート打込み装置は、懸吊装置によって懸吊せず移送管を固定しても良い。移送管を固定した場合には、移送管の下方において吐出したコンクリートを運搬車両にて受けると、コンクリートの移送が容易となる。
【００１７】
加えて、前記混練ボックスの各エレメント、及び、緩衝装置は、コンクリートの落下方向に直列に接続されており、夫々を接続する端部には、夫々を着脱自在に連結するための連結金具が設けても良い。
【００１８】
前記構成により、混練ボックスの各エレメント、及び、緩衝装置を必要に応じて、選択的に利用することが可能となる。すなわち、現場の状況、及び、コンクリートの品質等に応じて、混練ボックスのエレメント数、または、混練ボックスと緩衝装置の位置を変更しても良い。
【００１９】
ここで、連結金具とは、混練ボックスの各エレメント、及び、緩衝装置を夫々着脱できるものであれば良く、例えば、夫々の端部にフランジを設けて、ボルトとナットを用いて連結しても良いし、ワンタッチ式ジョイントを設けて着脱自在としても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明に係るコンクリート打込み装置の実施の形態を図面に基づき説明する。図１、図２には、本実施の形態のコンクリート打込み作業の概略図が示されている。図１が側面図であり、図２が平面図である。本実施の形態は、高架橋の橋脚工事におけるコンクリート打込み作業である。
【００２１】
本実施の形態１に係るコンクリート打込み装置は、斜面に設けられた架設作業場上に配置されたクローラークレーン１と、このクローラークレーン１に懸吊された移送管２と、この移送管２の下方に接続された緩衝装置３と、この緩衝装置の下部に接続された混練ボックス４とからなる。また、前記クローラークレーン１と隣接してトラックミキサー車５、及び、コンクリートポンプ車６が配置されている。
【００２２】
ここで、クローラークレーンとは、陸上を移動する移動式クレーンの一種であり、クローラ−（覆帯）を巻いた台車の上にクレーン装置を架装したものある。下部走行体がクローラーであり接地面積が広いため、安定性に優れ、不整地や軟弱な地盤でも走行できるという特徴がある。そのため、土木現場では、頻繁に用いられるクレーンである。
【００２３】
次いで、図３には、本発明に係るコンクリート打込み装置の下方部分の側面図が示されている。上方から連結された移送管２と、この移送管２の下部と接続された緩衝装置３と、この緩衝装置３の下部と接続された混練ボックス４と、この混練ボックス４の下部と接続されたコンクリート吐出口を有する移送管２が示されている。
【００２４】
前記移送管２の断面形状は、内部をコンクリートが自重落下するため、円形、楕円形、あるいは四角形などの筒状が望ましく、本実施の形態では、円筒状に形成されている。また、緩衝装置３、及び、混練ボックス４も、内部には空洞部を有しており、この空洞部をコンクリートが流下する。
【００２５】
そして、夫々の接続部分には、外周に亘ってフランジ２１、３１、４１が形成されている。このフランジ２１、３１、４１には複数のボルト穴２１ａ、３１ａ、４１ａが形成され、隣接する混練ボックス４のエレメント、緩衝装置３、及び、移送管２はこのボルト穴２１ａ、３１ａ、４１ａを利用して端部同士がボルト締めされて接続される。従って、本実施の形態では、混練ボックス４を構成するエレメントは、三つであるが、必要に応じてその数を容易に変更しても良い。
【００２６】
また、前記緩衝装置３は、自重落下してきたコンクリートを衝突させて、落下による衝撃を緩和させるプレート材３２が、上下二枚設けられている。上方に設けられた上プレート３２ａから流下するコンクリートが降下する位置に下プレート３２ｂが配置されている。このプレート材３２は、緩衝装置の筒状の内壁に設けられたブラケット３３に取り付けられているが、コンクリートの大きな落下衝撃を受けるため、このブラケット３３が取り付けられている緩衝装置の側面には補強板３４が設けられている。
【００２７】
さらに、混練ボックス４の下部に接続された移送管２の吐出口は、弾力性をもつ素材で形成されており、自身の弾性力で開口の大きさを可変にする絞りを設けた構成となっている。そうすることで、混練ボックス４内にコンクリートが充満するため、混練効率をより高めることができ大変好適である。
【００２８】
次いで、コンクリートを混練する混練ボックスの詳細について説明する。図４は、本実施の形態に係るコンクリート打込み装置の混練ボックスのエレメントを示す斜視図である。混練ボックス４は、縦に接続された複数のエレメントを主体としており、二種類のエレメントを計三つ交互に接続して構成している。図４は、説明の便宜上、この二種類のエレメントを接続した状態で示している。
【００２９】
ここで、各エレメントの具体的な構成について説明する。最初に一方の種類のエレメント（第一エレメント）４ａは、正方形状の両端部を備え、これら両端部には当該エレメントを相互に接続するためのフランジ４１が設けられている。加えて、このエレメント４ａは、同じ方向に並んで配置された二つの変形通路４２、４３を備えている。このエレメント４ａの一方の端部には、縦長の開口を左右に形成するように中央に仕切り壁４４が設けられている。
【００３０】
この縦長の左右の開口が二つの変形通路４２、４３の各入口部４２ａ、４３ａとなる。エレメント４ａの他方の端部には、横長の開口を上下に形成するように中央に仕切り壁４５が設けられている。この横長の上下の開口が二つの変形通路４２、４３の各出入口部４２ｂ、４３ｂとなる。すなわち、エレメント４ａの入口側端部における仕切り壁４４と出口側端部における仕切り壁４５とは互いに９０度方向を異にして配置されている。
【００３１】
従って、変形通路４２、４３の二つの入口部４２ａ、４３ａの配列パターンは、長方形状の開口が左右に並んで形成され、また二つの出口部４２ｂ、４３ｂの配列パターンは、長方形状の開口が上下に並んで形成されている。変形通路４２、４３の具体的形状について説明すると、各変形通路４２、４３は、その断面形状が入口部４２ａ、４３ａから出口部４２ｂ、４３ｂに向かって連続的に変化している。
【００３２】
その変化の態様については、各変形通路４２、４３とも、任意の位置での断面積は入口部４２ａ、４３ａから出口部４２ｂ、４３ｂまで同じであり、断面の形状のみが連続的に変化している。つまり、入口部４２ａ、４３ａはＸ方向に長い長方形であり、入口部４２ａ、４３ａと出口部４２ｂ、４３ｂの中間部においてはその断面形状が正方形となり、出口部４２ｂ、４３ｂにおいてはＸ方向に対して直交するＹ方向に長い長方形になるように形成されている。そして、変形通路４２、４３の長さは同じである。
【００３３】
従って、各変形通路４２、４３を通るコンクリートは、その断面形状がＸ方向に長い長方形から徐々に正方形に変化させられ、そこから更にＹ方向に長い長方形に徐々に変化させられることになる。このエレメント４ａでは、図４でみて、左側に位置する入口部４２ａと上方に位置する出口部４２ｂが変形通路４２で連通し、右側に位置する入口部４３ａと下方に位置する出口部４３ｂとが変形通路４３で連通している。
【００３４】
次いで、もう一つの種類のエレメント（第二エレメント）４ｂは、基本的には前述したエレメント４ａと同じであるが、このエレメント４ｂでは、図４で見て左側に位置する入口部４６ａと下方に位置する出口部４６ｂとが変形通路４６で連通し、右側に位置する入口部４７ａと上方に位置する出口部４７ｂとが変形通路４７で連通している。すなわち、このエレメント４ｂは、エレメント４ａと各変形通路の各入口部と各出口部との連通態様を異にしている。
【００３５】
このような二種類のエレメント４ａ、４ｂを交互に接続した状態を示すのが図４である。すなわち、前述した二種類のエレメント４ａ、４ｂは、一方のエレメント４ａの出口側端部に他方のエレメント４ｂの入口側端部を当接し、フランジ４１同士を密着させてボルトで接続される。
【００３６】
従って、二種類のエレメント４ａ、４ｂの接続部では、一方のエレメント４ａにおける変形通路４２の出口部４２ｂが、他方のエレメント４ｂにおける変形通路４６の入口部４６ａの半分と、この変形通路４６に隣接する変形通路４７の入口部４７ａの半分と連通し、また一方のエレメント４ａにおける変形通路４３の出口部４３ｂは、他方のエレメント４ｂにおける変形通路４６の入口部４６ａの半分と、この変形通路４６に隣接する変形通路４７の入口部４７ａの半分と連通することになる。
【００３７】
そのため、一方のエレメント４ａにおける各変形通路４２、４３を通過したコンクリートの半分づつが、他方のエレメント４ｂのそれぞれの変形通路４６、４７内に入ることにより実質的に合流することになり、しかし一つの変形通路を通ったコンクリートについて見ると二つのエレメントの接続部で半分づつに分割されることになる。
【００３８】
従って、二つのエレメント４ａ、４ｂの接続部である出口側端部と入口側端部とに形成されている各変形通路の各出口部と各入口部とがコンクリートの合流分割手段を構成することになる。このようなエレメント４ａ、４ｂを交互に接続すれば、それぞれの接続部にコンクリートの合流分割手段が構成されることになる。
【００３９】
このように構成したコンクリート打込み装置におけるコンクリートの流れについて、以下に説明する。
【００４０】
前記トラックミキサー５で混練されたコンクリートは、コンクリートポンプ車６のブームの筒先を挿入して移送管２に打込まれる。このとき、移送管２は、移動自在なクローラークレーン１に懸吊されているため、クローラークレーン１を操作して、コンクリートポンプ車がコンクリートを打込むことができる位置まで移送管２を移動すると良い。また、同様にクローラークレーン１を操作することで、移送管２からのコンクリートの打込み位置を移動することも容易にできる。
【００４１】
そして、移送管２に投入されたコンクリートは、移送管２内を自重にて落下する。このコンクリートは、移送管２を落下する途中に移送管に接続された緩衝装置３を通過する。コンクリートが緩衝装置３内のプレート材３２に衝突することより、コンクリートの落下速度が低減されて、混練ボックス４に流下する。混練ボックス４を流下する際に、コンクリートは、混練ボックス４の最初のエレメント４ａにおける２つの入口部４２ａ、４３ａから各変形通路４２、４３に入り、混練ボックス４内を自重で流下しつつ混練される。
【００４２】
次に、この混練ボックスを流下するコンクリートの混練過程について、その工程図を示す図５を参照しながら以下に説明する。尚、この工程図は、エレメント４ａ、４ｂを４ａを上方として接続した場合におけるコンクリートの変化態様を、各エレメント４ａ、４ｂの入口側端部、中間部、出口側端部の領域についてモデル図的に示している。
【００４３】
この図５から理解できるように、移送管２に投入されたコンクリートは、一段目のエレメント４ａにおける入口側端部で２つの変形通路４２、４３に入り、その流れは結果的にＡ、Ｂの二つに分割される。この分割されたコンクリートの各流状体断面形状は共にＸ方向に長い長方形である。
【００４４】
次に、この一段目の中間部においては、コンクリートＡ、Ｂの流状体断面形状は共に正方形に変形し、さらに１段目の出口側端部においては、共に入口側の長手方向Ｘとは９０度異にするＹ方向に長い長方形に変化する。従って、コンクリートＡ、Ｂの各流状体断面形状は、Ｘ方向に長い長方形→正方形→Ｙ方向に長い長方形、と変化する。
【００４５】
この変化する過程において、各変形通路４２、４３の内壁面によって連続的な圧縮作用（圧縮力と剪断力）を受けることになる。その結果、コンクリートの流体状自体に、特に断面の径方向についての連続的な対流現象が発生し、これにより第一次の混練作用が行われる。
【００４６】
次に、二段目のエレメント４ｂの入口側端部における仕切り壁４８は、一段目のエレメント４ａの出口側端部の仕切り壁４５と直交に交差しているため、一段目のエレメント４ａの出口端部から出たコンクリートＡ、Ｂは、図５に示されるようにそれぞれ左右に分割されてＡ／Ｂと、Ａ／Ｂとに分けられる。
【００４７】
そして、各変形通路４６、４７のそれぞれについて、コンクリートＡ／Ｂが流れることになる。すなわち、二段目のエレメント４ｂの入口側端部では、コンクリートＡ、Ｂの一部がそれぞれ各変形通路４６、４７内で合流し、各通路内のコンクリートにおける流状体断面形状は共にＸ方向に長い長方形となる。
【００４８】
次に、二段目の中間部においては、コンクリートＡ／Ｂの流状体断面形状が全体として正方形状に変化させられ、そして、出口側端部においては共にＹ方向に長い長方形に変化させられる。この二段目においても、コンクリートＡ／Ｂは、Ｘ方向に長い長方形→正方形→Ｙ方向に長い長方形、と変化する。
【００４９】
そして、その変化過程において、各変形通路４６、４７の内壁面によって連続的な圧縮作用（圧縮力と剪断力）を受けることになる。その結果、コンクリートの流状体自体に、特に断面の径方向についての連続的な対流現象が発生し、これにより第二次の混練作用が行われる。
【００５０】
三段目については、特に図示していないが、三段目の入口側端部では、図５に示される二段目の出口側端部における最終のコンクリートに、仮想線Ｘ１を加えて示すように左右に分割され、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂのように合流する。以降は、一段目、二段目と同様にして混練される。このような工程により、コンクリートは再混練される。
【００５１】
こうして、コンクリートには圧縮力と剪断力が作用し、その作用力で材料を圧延し、重ね、再度その材料に圧縮力と剪断力を作用させ、圧縮、重ねを繰り返すことにより再混練される。
【００５２】
本実施の形態では、下端に配置された移送管２の吐出口に絞りが設けられていること、及び、移送管２内を流下するコンクリートの重量に基づく加圧作用等により、混練ボックス４内のコンクリートは加圧された状態で流下する。その結果、コンクリートには上述した圧縮力や剪断力が効果的に作用する。
【００５３】
これに対し、混練ボックス４内を単に落下させる混練方法では、混練ボックス４内をコンクリートが充満しない状態で流下する場合も想定されるので、混練に必要な圧縮力や、剪断力がコンクリートに作用しにくい。
【００５４】
そして、再度混練されたコンクリートは、混練ボックス４の下端と接続された移送管２に流下し、この移送管２の吐出口から吐出され、目的とする場所に打込みされる。打込みされたコンクリートは混練直後であるため、材料分離がなく、十分に混練されており、流動性の均一なコンクリートである。
【００５５】
従って、コンクリート打込み現場での締め固め作業も容易になり、その分、作業性が向上する。また、この本実施の形態に係るコンクリート打込み装置のように、コンクリートの落下経路が数十メートルに及ぶ場合においては、落下途中に材料分離現象が生じても、直前に再混練してから打込むことができるので、コンクリートの強度の向上を図る上でも極めて効果的である。
【００５６】
また、コンクリート打込み時の自重落下に際し、移送管の下方に、緩衝装置と混練ボックスが接続されているため、移送管の吐出口におけるコンクリートの落下速度は低減される。その結果、移送管から吐出されるコンクリートの飛散も効果的に防止される。
【００５７】
通常、移送管内は自由落下に近い状態となるため、移送管の下端をコンクリート打込み面に近づけても落下速度は実質的に変わらず、飛散防止効果はそれほど得られない。それに対し、本実施の形態では、緩衝装置と混練ボックスを移送管の下方に接続したため、飛散防止効果を得ることができた。
【００５８】
さらに、緩衝装置を接続したことにより、移送管内を自由落下するコンクリートの速度を低減させた状態で混練ボックスに流下することができるため、混練ボックスをコンクリートの落下による衝撃から保護することができ、混練ボックスの耐久性を向上させることができた。
【００５９】
また、例えば、混練ボックスを保護するために、混練ボックスの個数を多く設けて、最上部にある混練ボックスでコンクリートの落下衝撃を受けることも可能である。しかし、緩衝装置は、混練ボックスよりも簡易な構造であり、安価にできるものである。そのため、緩衝装置により混練ボックスを保護することにより経済性も向上させることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、シールド現場におけるコンクリート打込み作業である。この実施態様では、実施の形態１と異なり移送管は固定されている。立て抗の上部から下部に移送管を配設し、この移送管の最下端付近に緩衝装置、及び、混練ボックスを備えている。立て抗の上部付近には、トラックミキサー車が配置されており、移送管の最下端に設けられたコンクリート吐出口の下方には、スクリュークリートが配置されている。
【００６１】
次いで、本実施の形態に係るコンクリート打込み装置のコンクリートの流れについて説明する。前記トラックミキサーで混練されたコンクリートは、トラックミキサー車から直接移送管に打ち込まれる。そして、移送管に投入されたコンクリートは、移送管内を自重にて落下する。このコンクリートは、移送管を落下する途中に移送管の最下端付近に接続された緩衝装置及び混練ボックスを通過し、再混練される。そして、移送管の下端から吐出されたコンクリートは、スクリュークリートに積み込まる。このスクリュークリートが坑内を移送し、コンクリートを所定の位置まで運搬する。
【００６２】
尚、本実施の形態２に係るコンクリート打込み装置における緩衝装置、及び、混練ボックスの、構造及び作用は実施の形態１に係るコンクリート打込み装置と同様であり、説明は省略する。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、自重落下するコンクリートを混練ボックスに流下させて、打込み直前にコンクリートを混練することにより、十分に混練された質の良いコンクリートを打込むことができる。また、移送管の途中に混練ボックスを設けたことにより、コンクリートの自由落下高さを小さくすることができる。これにより、コンクリートの分離防止、飛散防止を図ることができる。
【００６４】
また、緩衝装置を設けたことにより、自重落下するコンクリートの衝撃を緩和し、落下速度を低減できるため、混練ボックスをコンクリートの落下による衝撃から保護し、混練ボックスの耐久性を向上させることが可能となる。
【００６５】
加えて、本発明に係るコンクリート打込み装置は、軟練りコンクリート、硬練りコンクリート等コンクリートの性質、及び、骨材の最大寸法等、コンクリートの材質に関わりなく用いることができる。そのため、各種コンクリートに適用可能であり、種々の現場で好適に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のコンクリート打込み作業の概略側面図である。
【図２】実施の形態のコンクリート打込み作業の概略平面図である。
【図３】コンクリート打込み装置の下方部分の概略側面図である。
【図４】混練ボックスのエレメントを示す斜視図である。
【図５】コンクリートの断面形状の変化を示す工程図である。
【符号の説明】
１ クローラークレーン
２ 移送管
３ 緩衝装置
４ 混練ボックス
４ａ エレメント
４ｂ エレメント
５ トラックミキサー車
６ コンクリートポンプ車
２１ フランジ
２１ａ ボルト穴
３１ フランジ
３１ａ ボルト穴
３２ プレート材
３２ａ 上プレート
３２ｂ 下プレート
３３ ブラケット
３４ 補強板
４１ フランジ
４１ａ ボルト穴
４２ 変形通路
４２ａ 入口部
４２ｂ 出口部
４３ 変形通路
４３ａ 入口部
４３ｂ 出口部
４４ 仕切り壁
４５ 仕切り壁
４６ 変形通路
４６ａ 入口部
４６ｂ 出口部
４７ 変形通路
４７ａ 入口部
４７ｂ 出口部
４８ 仕切り壁
４９ 仕切り壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート打込み装置であって、特に、ダム現場、橋脚、シールド現場等、高所位置からコンクリートを打込む際に、材料分離を防止しながらコンクリートを打込むことができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高所位置からコンクリートを打込む際には、高所からコンクリートの打込み場所までシュートを設置し、このシュート内にコンクリートを自重落下させていた。しかし、コンクリートの落下経路が長くなると、落下途中にコンクリートの材料分離が生じるという問題点があった。そのため、コンクリートの落下経路であるシュートの途中に、内部にコンクリートを通過させて、コンクリートを混練する混練装置を設置し、分離したコンクリートを再び混練していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９６８２５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
しかし、高所から連続的にコンクリートを移動させると、コンクリートの落下速度は大きくなり、混練装置に投入される際の衝撃は大きなものとなる。そのため、混練装置が、コンクリートの落下時の衝撃により摩耗や破損を起こし、耐久性が低下する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、十分に混練された質の良いコンクリートをより安全に打込むと共に、混練装置の耐久性向上を図ったコンクリート打込み装置を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート打込み装置であり、上記技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【０００７】
すなわち、本発明のコンクリート打込み装置は、コンクリートを自重落下させコンクリート打込み場所まで移送する移送管と、この移送管の途中に接続され、内部を流下するコンクリートの断面形状を変化させて混練する変形通路を有するエレメントが複数接続されてなる混練ボックスと、この混練ボックスの上方に設置され、落下するコンクリートの速度を低減させる緩衝装置と、を備え、前記混練ボックスにより混練したコンクリートを移送管から吐出して打込むコンクリート打込み装置であって、
前記緩衝装置は、上方から落下してくるコンクリートが衝突する傾斜面を有するプレート材がコンクリートの通過路に複数配置され、これらのプレート材は、前記コンクリートの通過路の内壁に設けたブラケットにより支持されるように取り付けられ、
前記混練ボックスの各エレメント及び前記緩衝装置は、コンクリートの落下方向に直列に接続され、夫々を接続する端部には、前記各エレメント及び緩衝装置の夫々を着脱自在に連結するための連結金具が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、コンクリートは移送管内を自重落下し、その落下途中で混練ボックスを通過するため、落下途中に材料分離を生じた場合であっても、十分に混練されたコンクリートを打込むことができる。また、コンクリートは、緩衝装置を通過してから混練ボックスに流下するため、混練ボックス流下時のコンクリートの速度は低減され、コンクリートの落下による衝撃から混練ボックスを保護し、混練ボックスの耐久性を向上させることができる。
【０００９】
加えて、前記混練ボックスは、上下に接続された複数のエレメントからなり、各エレメントが夫々複数の前記変形通路を有し、各変形通路はその断面形状が入口部から出口部に向かって連続的に変化しており、それら各変形通路の出口部と入口部の接続部分に、変形通路内を流れるコンクリートの合流分割手段が設けられていることが望ましい。
【００１０】
前記構成により、コンクリートが変形通路内を通過することで、流下するコンクリートの断面形状を変化させ、各変形通路を流下したコンクリートを合流分割させて、コンクリートを混練、混合することができる。すなわち、比較的単純な構造で、コンクリートを連続的に効率良く、混練、混合してから打込むことができる。
【００１２】
前記構成により、コンクリートの落下による衝撃は、プレート材によって緩和され、混練ボックスを保護することができる。また、コンクリートの落下時の衝撃は、現場の状況によって異なるため、現場の状況に応じて、プレート材の設置数を変更しても良い。
【００１３】
加えて、本発明に係る緩衝装置は、自重落下するコンクリートの衝撃を緩和できる形状であれば良く、板状に限られない。また、緩衝装置の材質も、金属製に限られず、木製、コンクリート製であっても良い。
【００１４】
さらに、前記移送管は、移動自在な懸吊装置によって懸吊されており、前記コンクリートは大きな落差により、移送管内を自重落下するようにしても良い。
【００１５】
前記構成により、コンクリートの投入位置、及び、打込み位置を容易に移動させることができる。また、コンクリートが大きな高落差により自重落下することで、材料の分離、及び、落下による衝撃は顕著なものとなるため、前記混練ボックス、及び、緩衝装置を好適に利用することができる。
【００１６】
しかし、本発明に係るコンクリート打込み装置は、懸吊装置によって懸吊せず移送管を固定しても良い。移送管を固定した場合には、移送管の下方において吐出したコンクリートを運搬車両にて受けると、コンクリートの移送が容易となる。
【００１７】
加えて、前記混練ボックスの各エレメント、及び、緩衝装置は、コンクリートの落下方向に直列に接続されており、夫々を接続する端部には、夫々を着脱自在に連結するための連結金具が設けても良い。
【００１８】
前記構成により、混練ボックスの各エレメント、及び、緩衝装置を必要に応じて、選択的に利用することが可能となる。すなわち、現場の状況、及び、コンクリートの品質等に応じて、混練ボックスのエレメント数、または、混練ボックスと緩衝装置の位置を変更しても良い。
【００１９】
ここで、連結金具とは、混練ボックスの各エレメント、及び、緩衝装置を夫々着脱できるものであれば良く、例えば、夫々の端部にフランジを設けて、ボルトとナットを用いて連結しても良いし、ワンタッチ式ジョイントを設けて着脱自在としても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明に係るコンクリート打込み装置の実施の形態を図面に基づき説明する。図１、図２には、本実施の形態のコンクリート打込み作業の概略図が示されている。図１が側面図であり、図２が平面図である。本実施の形態は、高架橋の橋脚工事におけるコンクリート打込み作業である。
【００２１】
本実施の形態１に係るコンクリート打込み装置は、斜面に設けられた架設作業場上に配置されたクローラークレーン１と、このクローラークレーン１に懸吊された移送管２と、この移送管２の下方に接続された緩衝装置３と、この緩衝装置の下部に接続された混練ボックス４とからなる。また、前記クローラークレーン１と隣接してトラックミキサー車５、及び、コンクリートポンプ車６が配置されている。
【００２２】
ここで、クローラークレーンとは、陸上を移動する移動式クレーンの一種であり、クローラ−（覆帯）を巻いた台車の上にクレーン装置を架装したものある。下部走行体がクローラーであり接地面積が広いため、安定性に優れ、不整地や軟弱な地盤でも走行できるという特徴がある。そのため、土木現場では、頻繁に用いられるクレーンである。
【００２３】
次いで、図３には、本発明に係るコンクリート打込み装置の下方部分の側面図が示されている。上方から連結された移送管２と、この移送管２の下部と接続された緩衝装置３と、この緩衝装置３の下部と接続された混練ボックス４と、この混練ボックス４の下部と接続されたコンクリート吐出口を有する移送管２が示されている。
【００２４】
前記移送管２の断面形状は、内部をコンクリートが自重落下するため、円形、楕円形、あるいは四角形などの筒状が望ましく、本実施の形態では、円筒状に形成されている。また、緩衝装置３、及び、混練ボックス４も、内部には空洞部を有しており、この空洞部をコンクリートが流下する。
【００２５】
そして、夫々の接続部分には、外周に亘ってフランジ２１、３１、４１が形成されている。このフランジ２１、３１、４１には複数のボルト穴２１ａ、３１ａ、４１ａが形成され、隣接する混練ボックス４のエレメント、緩衝装置３、及び、移送管２はこのボルト穴２１ａ、３１ａ、４１ａを利用して端部同士がボルト締めされて接続される。従って、本実施の形態では、混練ボックス４を構成するエレメントは、三つであるが、必要に応じてその数を容易に変更しても良い。
【００２６】
また、前記緩衝装置３は、自重落下してきたコンクリートを衝突させて、落下による衝撃を緩和させるプレート材３２が、上下二枚設けられている。上方に設けられた上プレート３２ａから流下するコンクリートが降下する位置に下プレート３２ｂが配置されている。このプレート材３２は、緩衝装置の筒状の内壁に設けられたブラケット３３に取り付けられているが、コンクリートの大きな落下衝撃を受けるため、このブラケット３３が取り付けられている緩衝装置の側面には補強板３４が設けられている。
【００２７】
さらに、混練ボックス４の下部に接続された移送管２の吐出口は、弾力性をもつ素材で形成されており、自身の弾性力で開口の大きさを可変にする絞りを設けた構成となっている。そうすることで、混練ボックス４内にコンクリートが充満するため、混練効率をより高めることができ大変好適である。
【００２８】
次いで、コンクリートを混練する混練ボックスの詳細について説明する。図４は、本実施の形態に係るコンクリート打込み装置の混練ボックスのエレメントを示す斜視図である。混練ボックス４は、縦に接続された複数のエレメントを主体としており、二種類のエレメントを計三つ交互に接続して構成している。図４は、説明の便宜上、この二種類のエレメントを接続した状態で示している。
【００２９】
ここで、各エレメントの具体的な構成について説明する。最初に一方の種類のエレメント（第一エレメント）４ａは、正方形状の両端部を備え、これら両端部には当該エレメントを相互に接続するためのフランジ４１が設けられている。加えて、このエレメント４ａは、同じ方向に並んで配置された二つの変形通路４２、４３を備えている。このエレメント４ａの一方の端部には、縦長の開口を左右に形成するように中央に仕切り壁４４が設けられている。
【００３０】
この縦長の左右の開口が二つの変形通路４２、４３の各入口部４２ａ、４３ａとなる。エレメント４ａの他方の端部には、横長の開口を上下に形成するように中央に仕切り壁４５が設けられている。この横長の上下の開口が二つの変形通路４２、４３の各出入口部４２ｂ、４３ｂとなる。すなわち、エレメント４ａの入口側端部における仕切り壁４４と出口側端部における仕切り壁４５とは互いに９０度方向を異にして配置されている。
【００３１】
従って、変形通路４２、４３の二つの入口部４２ａ、４３ａの配列パターンは、長方形状の開口が左右に並んで形成され、また二つの出口部４２ｂ、４３ｂの配列パターンは、長方形状の開口が上下に並んで形成されている。変形通路４２、４３の具体的形状について説明すると、各変形通路４２、４３は、その断面形状が入口部４２ａ、４３ａから出口部４２ｂ、４３ｂに向かって連続的に変化している。
【００３２】
その変化の態様については、各変形通路４２、４３とも、任意の位置での断面積は入口部４２ａ、４３ａから出口部４２ｂ、４３ｂまで同じであり、断面の形状のみが連続的に変化している。つまり、入口部４２ａ、４３ａはＸ方向に長い長方形であり、入口部４２ａ、４３ａと出口部４２ｂ、４３ｂの中間部においてはその断面形状が正方形となり、出口部４２ｂ、４３ｂにおいてはＸ方向に対して直交するＹ方向に長い長方形になるように形成されている。そして、変形通路４２、４３の長さは同じである。
【００３３】
従って、各変形通路４２、４３を通るコンクリートは、その断面形状がＸ方向に長い長方形から徐々に正方形に変化させられ、そこから更にＹ方向に長い長方形に徐々に変化させられることになる。このエレメント４ａでは、図４でみて、左側に位置する入口部４２ａと上方に位置する出口部４２ｂが変形通路４２で連通し、右側に位置する入口部４３ａと下方に位置する出口部４３ｂとが変形通路４３で連通している。
【００３４】
次いで、もう一つの種類のエレメント（第二エレメント）４ｂは、基本的には前述したエレメント４ａと同じであるが、このエレメント４ｂでは、図４で見て左側に位置する入口部４６ａと下方に位置する出口部４６ｂとが変形通路４６で連通し、右側に位置する入口部４７ａと上方に位置する出口部４７ｂとが変形通路４７で連通している。すなわち、このエレメント４ｂは、エレメント４ａと各変形通路の各入口部と各出口部との連通態様を異にしている。
【００３５】
このような二種類のエレメント４ａ、４ｂを交互に接続した状態を示すのが図４である。すなわち、前述した二種類のエレメント４ａ、４ｂは、一方のエレメント４ａの出口側端部に他方のエレメント４ｂの入口側端部を当接し、フランジ４１同士を密着させてボルトで接続される。
【００３６】
従って、二種類のエレメント４ａ、４ｂの接続部では、一方のエレメント４ａにおける変形通路４２の出口部４２ｂが、他方のエレメント４ｂにおける変形通路４６の入口部４６ａの半分と、この変形通路４６に隣接する変形通路４７の入口部４７ａの半分と連通し、また一方のエレメント４ａにおける変形通路４３の出口部４３ｂは、他方のエレメント４ｂにおける変形通路４６の入口部４６ａの半分と、この変形通路４６に隣接する変形通路４７の入口部４７ａの半分と連通することになる。
【００３７】
そのため、一方のエレメント４ａにおける各変形通路４２、４３を通過したコンクリートの半分づつが、他方のエレメント４ｂのそれぞれの変形通路４６、４７内に入ることにより実質的に合流することになり、しかし一つの変形通路を通ったコンクリートについて見ると二つのエレメントの接続部で半分づつに分割されることになる。
【００３８】
従って、二つのエレメント４ａ、４ｂの接続部である出口側端部と入口側端部とに形成されている各変形通路の各出口部と各入口部とがコンクリートの合流分割手段を構成することになる。このようなエレメント４ａ、４ｂを交互に接続すれば、それぞれの接続部にコンクリートの合流分割手段が構成されることになる。
【００３９】
このように構成したコンクリート打込み装置におけるコンクリートの流れについて、以下に説明する。
【００４０】
前記トラックミキサー５で混練されたコンクリートは、コンクリートポンプ車６のブームの筒先を挿入して移送管２に打込まれる。このとき、移送管２は、移動自在なクローラークレーン１に懸吊されているため、クローラークレーン１を操作して、コンクリートポンプ車がコンクリートを打込むことができる位置まで移送管２を移動すると良い。また、同様にクローラークレーン１を操作することで、移送管２からのコンクリートの打込み位置を移動することも容易にできる。
【００４１】
そして、移送管２に投入されたコンクリートは、移送管２内を自重にて落下する。このコンクリートは、移送管２を落下する途中に移送管に接続された緩衝装置３を通過する。コンクリートが緩衝装置３内のプレート材３２に衝突することより、コンクリートの落下速度が低減されて、混練ボックス４に流下する。混練ボックス４を流下する際に、コンクリートは、混練ボックス４の最初のエレメント４ａにおける２つの入口部４２ａ、４３ａから各変形通路４２、４３に入り、混練ボックス４内を自重で流下しつつ混練される。
【００４２】
次に、この混練ボックスを流下するコンクリートの混練過程について、その工程図を示す図５を参照しながら以下に説明する。尚、この工程図は、エレメント４ａ、４ｂを４ａを上方として接続した場合におけるコンクリートの変化態様を、各エレメント４ａ、４ｂの入口側端部、中間部、出口側端部の領域についてモデル図的に示している。
【００４３】
この図５から理解できるように、移送管２に投入されたコンクリートは、一段目のエレメント４ａにおける入口側端部で２つの変形通路４２、４３に入り、その流れは結果的にＡ、Ｂの二つに分割される。この分割されたコンクリートの各流状体断面形状は共にＸ方向に長い長方形である。
【００４４】
次に、この一段目の中間部においては、コンクリートＡ、Ｂの流状体断面形状は共に正方形に変形し、さらに１段目の出口側端部においては、共に入口側の長手方向Ｘとは９０度異にするＹ方向に長い長方形に変化する。従って、コンクリートＡ、Ｂの各流状体断面形状は、Ｘ方向に長い長方形→正方形→Ｙ方向に長い長方形、と変化する。
【００４５】
この変化する過程において、各変形通路４２、４３の内壁面によって連続的な圧縮作用（圧縮力と剪断力）を受けることになる。その結果、コンクリートの流体状自体に、特に断面の径方向についての連続的な対流現象が発生し、これにより第一次の混練作用が行われる。
【００４６】
次に、二段目のエレメント４ｂの入口側端部における仕切り壁４８は、一段目のエレメント４ａの出口側端部の仕切り壁４５と直交に交差しているため、一段目のエレメント４ａの出口端部から出たコンクリートＡ、Ｂは、図５に示されるようにそれぞれ左右に分割されてＡ／Ｂと、Ａ／Ｂとに分けられる。
【００４７】
そして、各変形通路４６、４７のそれぞれについて、コンクリートＡ／Ｂが流れることになる。すなわち、二段目のエレメント４ｂの入口側端部では、コンクリートＡ、Ｂの一部がそれぞれ各変形通路４６、４７内で合流し、各通路内のコンクリートにおける流状体断面形状は共にＸ方向に長い長方形となる。
【００４８】
次に、二段目の中間部においては、コンクリートＡ／Ｂの流状体断面形状が全体として正方形状に変化させられ、そして、出口側端部においては共にＹ方向に長い長方形に変化させられる。この二段目においても、コンクリートＡ／Ｂは、Ｘ方向に長い長方形→正方形→Ｙ方向に長い長方形、と変化する。
【００４９】
そして、その変化過程において、各変形通路４６、４７の内壁面によって連続的な圧縮作用（圧縮力と剪断力）を受けることになる。その結果、コンクリートの流状体自体に、特に断面の径方向についての連続的な対流現象が発生し、これにより第二次の混練作用が行われる。
【００５０】
三段目については、特に図示していないが、三段目の入口側端部では、図５に示される二段目の出口側端部における最終のコンクリートに、仮想線Ｘ１を加えて示すように左右に分割され、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂのように合流する。以降は、一段目、二段目と同様にして混練される。このような工程により、コンクリートは再混練される。
【００５１】
こうして、コンクリートには圧縮力と剪断力が作用し、その作用力で材料を圧延し、重ね、再度その材料に圧縮力と剪断力を作用させ、圧縮、重ねを繰り返すことにより再混練される。
【００５２】
本実施の形態では、下端に配置された移送管２の吐出口に絞りが設けられていること、及び、移送管２内を流下するコンクリートの重量に基づく加圧作用等により、混練ボックス４内のコンクリートは加圧された状態で流下する。その結果、コンクリートには上述した圧縮力や剪断力が効果的に作用する。
【００５３】
これに対し、混練ボックス４内を単に落下させる混練方法では、混練ボックス４内をコンクリートが充満しない状態で流下する場合も想定されるので、混練に必要な圧縮力や、剪断力がコンクリートに作用しにくい。
【００５４】
そして、再度混練されたコンクリートは、混練ボックス４の下端と接続された移送管２に流下し、この移送管２の吐出口から吐出され、目的とする場所に打込みされる。打込みされたコンクリートは混練直後であるため、材料分離がなく、十分に混練されており、流動性の均一なコンクリートである。
【００５５】
従って、コンクリート打込み現場での締め固め作業も容易になり、その分、作業性が向上する。また、この本実施の形態に係るコンクリート打込み装置のように、コンクリートの落下経路が数十メートルに及ぶ場合においては、落下途中に材料分離現象が生じても、直前に再混練してから打込むことができるので、コンクリートの強度の向上を図る上でも極めて効果的である。
【００５６】
また、コンクリート打込み時の自重落下に際し、移送管の下方に、緩衝装置と混練ボックスが接続されているため、移送管の吐出口におけるコンクリートの落下速度は低減される。その結果、移送管から吐出されるコンクリートの飛散も効果的に防止される。
【００５７】
通常、移送管内は自由落下に近い状態となるため、移送管の下端をコンクリート打込み面に近づけても落下速度は実質的に変わらず、飛散防止効果はそれほど得られない。それに対し、本実施の形態では、緩衝装置と混練ボックスを移送管の下方に接続したため、飛散防止効果を得ることができた。
【００５８】
さらに、緩衝装置を接続したことにより、移送管内を自由落下するコンクリートの速度を低減させた状態で混練ボックスに流下することができるため、混練ボックスをコンクリートの落下による衝撃から保護することができ、混練ボックスの耐久性を向上させることができた。
【００５９】
また、例えば、混練ボックスを保護するために、混練ボックスの個数を多く設けて、最上部にある混練ボックスでコンクリートの落下衝撃を受けることも可能である。しかし、緩衝装置は、混練ボックスよりも簡易な構造であり、安価にできるものである。そのため、緩衝装置により混練ボックスを保護することにより経済性も向上させることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、シールド現場におけるコンクリート打込み作業である。この実施態様では、実施の形態１と異なり移送管は固定されている。立て抗の上部から下部に移送管を配設し、この移送管の最下端付近に緩衝装置、及び、混練ボックスを備えている。立て抗の上部付近には、トラックミキサー車が配置されており、移送管の最下端に設けられたコンクリート吐出口の下方には、スクリュークリートが配置されている。
【００６１】
次いで、本実施の形態に係るコンクリート打込み装置のコンクリートの流れについて説明する。前記トラックミキサーで混練されたコンクリートは、トラックミキサー車から直接移送管に打ち込まれる。そして、移送管に投入されたコンクリートは、移送管内を自重にて落下する。このコンクリートは、移送管を落下する途中に移送管の最下端付近に接続された緩衝装置及び混練ボックスを通過し、再混練される。そして、移送管の下端から吐出されたコンクリートは、スクリュークリートに積み込まる。このスクリュークリートが坑内を移送し、コンクリートを所定の位置まで運搬する。
【００６２】
尚、本実施の形態２に係るコンクリート打込み装置における緩衝装置、及び、混練ボックスの、構造及び作用は実施の形態１に係るコンクリート打込み装置と同様であり、説明は省略する。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、自重落下するコンクリートを混練ボックスに流下させて、打込み直前にコンクリートを混練することにより、十分に混練された質の良いコンクリートを打込むことができる。また、移送管の途中に混練ボックスを設けたことにより、コンクリートの自由落下高さを小さくすることができる。これにより、コンクリートの分離防止、飛散防止を図ることができる。
【００６４】
また、緩衝装置を設けたことにより、自重落下するコンクリートの衝撃を緩和し、落下速度を低減できるため、混練ボックスをコンクリートの落下による衝撃から保護し、混練ボックスの耐久性を向上させることが可能となる。
【００６５】
加えて、本発明に係るコンクリート打込み装置は、軟練りコンクリート、硬練りコンクリート等コンクリートの性質、及び、骨材の最大寸法等、コンクリートの材質に関わりなく用いることができる。そのため、各種コンクリートに適用可能であり、種々の現場で好適に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のコンクリート打込み作業の概略側面図である。
【図２】実施の形態のコンクリート打込み作業の概略平面図である。
【図３】コンクリート打込み装置の下方部分の概略側面図である。
【図４】混練ボックスのエレメントを示す斜視図である。
【図５】コンクリートの断面形状の変化を示す工程図である。
【符号の説明】
１ クローラークレーン
２ 移送管
３ 緩衝装置
４ 混練ボックス
４ａ エレメント
４ｂ エレメント
５ トラックミキサー車
６ コンクリートポンプ車
２１ フランジ
２１ａ ボルト穴
３１ フランジ
３１ａ ボルト穴
３２ プレート材
３２ａ 上プレート
３２ｂ 下プレート
３３ ブラケット
３４ 補強板
４１ フランジ
４１ａ ボルト穴
４２ 変形通路
４２ａ 入口部
４２ｂ 出口部
４３ 変形通路
４３ａ 入口部
４３ｂ 出口部
４４ 仕切り壁
４５ 仕切り壁
４６ 変形通路
４６ａ 入口部
４６ｂ 出口部
４７ 変形通路
４７ａ 入口部
４７ｂ 出口部
４８ 仕切り壁
４９ 仕切り壁
Claims (2)
- コンクリートを自重落下させコンクリート打込み場所まで移送する移送管と、この移送管の途中に接続され、内部を流下するコンクリートの断面形状を変化させて混練する変形通路を有するエレメントが複数接続されてなる混練ボックスと、この混練ボックスの上方に設置され、落下するコンクリートの速度を低減させる緩衝装置と、を備え、前記混練ボックスにより混練したコンクリートを移送管から吐出して打込むコンクリート打込み装置であって、
前記緩衝装置は、上方から落下してくるコンクリートが衝突する傾斜面を有するプレート材がコンクリートの通過路に複数配置され、これらのプレート材は、前記コンクリートの通過路の内壁に設けたブラケットにより支持されるように取り付けられ、
前記混練ボックスの各エレメント及び前記緩衝装置は、コンクリートの落下方向に直列に接続され、夫々を接続する端部には、前記各エレメント及び緩衝装置の夫々を着脱自在に連結するための連結金具が設けられていることを特徴とするコンクリート打込み装置。 - 前記混練ボックスは、上下に接続された複数のエレメントからなり、各エレメントが夫々複数の前記変形通路を有し、各変形通路はその断面形状が入口部から出口部に向かって連続的に変化し、前記各変形通路の出口部と入口部の接続部分に、変形通路内を流れるコンクリートの合流分割手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート打込み装置。
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