JP5620043B2 - Air mortar placing method - Google Patents

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Description

エアモルタルはトンネル内の充填材や、盛土工事における軽量盛土などに使用されている。本発明は、エアモルタルを打設するための工法に関する。   Air mortar is used for filling materials in tunnels and lightweight embankments in embankment work. The present invention relates to a construction method for placing air mortar.

本明細書でいう「エアモルタル」は、特に断らない限り打設前の混練物の状態のものを意味する。エアモルタル中には気泡が存在しており、硬化後には気泡に由来する空隙を内部に有する硬化体が形成される。「ベースモルタル」はエアモルタルを作るための素材モルタルの混練物であり、界面活性剤を含んだ起泡剤の溶液に空気を吹き込むことによって形成された気泡と、ベースモルタルとを混合することによってエアモルタルが得られる。   The “air mortar” in the present specification means a kneaded product before placing unless otherwise specified. Air bubbles are present in the air mortar, and after curing, a cured body having voids derived from the bubbles inside is formed. “Base mortar” is a kneaded mixture of raw material mortar for making air mortar. By mixing air bubbles into a foaming agent solution containing surfactant, base mortar is mixed. Air mortar is obtained.

エアモルタルの代表的な用途として、シールド工法や推進工法、山岳工法で構築されたトンネル内にガス管などの配管を埋設する場合の、配管とトンネルの空隙を埋めるための充填材料用途が挙げられる。従来、このような用途ではトンネルの坑口にプラントを設置してエアモルタルを作製し、これを坑内に圧送して打設するのが一般的である。ただし、エアモルタルを圧送すると内部の気泡が潰れたり材料分離が生じたりしやすいことから、１００ｍを超えるような距離を圧送するエアモルタルでは、空気含有率（発泡率あるいは気泡率と呼ばれることもある）は６０体積％程度までしか上げられないのが通常である。ガス埋設管の充填材などでは優れた透気性を確保する必要性から、より高い空気含有率（例えば６５体積％以上）のエアモルタルを適用することが望まれている。   Typical applications for air mortar include filling materials for filling the gap between the pipe and tunnel when pipes such as gas pipes are buried in tunnels constructed by the shield method, propulsion method, and mountain method. . Conventionally, in such an application, it is common to install a plant at a tunnel wellhead to produce an air mortar, which is pumped and driven into the tunnel. However, when air mortar is pumped, the internal bubbles are easily crushed or material separation occurs. Therefore, in the air mortar that pumps a distance exceeding 100 m, the air content (sometimes referred to as the foaming rate or the bubble rate). ) Is usually raised to about 60% by volume. From the necessity of ensuring excellent air permeability in a filling material for a gas buried pipe, it is desired to apply an air mortar having a higher air content (for example, 65% by volume or more).

最近では安定性の高い気泡が得られる起泡剤が開発され、７０体積％程度の高い空気含有率を有するエアモルタルを圧送することが可能になってきた。しかし、エアモルタルは本来粘性が高く、圧縮性の材料であることから、空気含有率の高いエアモルタルについて１ｋｍを超えるような長距離の圧送を行うことは非常に困難である。   Recently, foaming agents capable of obtaining highly stable bubbles have been developed, and it has become possible to pump air mortar having a high air content of about 70% by volume. However, since air mortar is inherently high in viscosity and is a compressible material, it is very difficult to perform long-distance pumping exceeding 1 km for air mortar having a high air content.

特開平９−２３５１５１号公報JP-A-9-235151 特開２００４−１３１９３２号公報JP 2004-131932 A 特開２００４−３５３２７６号公報JP 2004-353276 A

本発明は、空気含有率の高いエアモルタルでも、モルタル混練物の製造プラントから例えば１ｋｍを超えるような遠方の打設現場において、連続的に安定して打設することが可能な技術を提供すること、更にその打設に際してエアモルタルの品質を一定に保つことを容易にする技術を提供することを目的とする。   The present invention provides a technique capable of continuously and stably placing even an air mortar having a high air content at a distant placement site exceeding 1 km, for example, from a mortar kneaded production plant. In addition, an object of the present invention is to provide a technique that facilitates keeping the quality of the air mortar constant during the placement.

上記目的を達成すべく本発明者らは、ベースモルタルを打設現場近くまで長距離圧送した後、気泡と混合して連続的にエアモルタルを形成させ、これを打設する工法を採用することを種々試みた。しかしながら、ベースモルタルの長距離圧送を継続しながら、そのライン延長上で連続的に気泡を均一に混合させることは容易でないことがわかった。その大きな要因として混合時に生じる圧力損失（圧損）が考えられた。   In order to achieve the above object, the present inventors adopt a construction method in which the base mortar is pumped for a long distance to the vicinity of the placement site, and then mixed with bubbles to continuously form air mortar, which is then placed. Various attempts were made. However, it has been found that it is not easy to continuously mix the bubbles uniformly over the line extension while continuing the long-distance pumping of the base mortar. As a major factor, pressure loss (pressure loss) generated during mixing was considered.

そこで詳細な検討の結果、以下のような手法によりこの問題は大幅に軽減されることがわかった。すなわち本発明では、
管路内を圧送されてくるベースモルタルと、気泡を「混合器」によって混合して連続的にエアモルタルを生成させ、これを管路によって打設箇所に供給するに際し、
前記混合器として、圧送されてくるベースモルタルの流れの中に、その流動方向への流動力を付加するように二重管構造の内管から気泡を吐出させてベースモルタルと合流させる「合流機構」と、合流した流動物を撹拌混合する「撹拌機構」を有するものを使用し、当該混合器での圧損をゼロあるいはマイナスとするエアモルタル打設工法が提供される。 As a result of detailed examination, it was found that this problem can be greatly reduced by the following method. That is, in the present invention,
When the base mortar pumped in the pipeline and the bubbles are mixed by a “mixer” to continuously generate air mortar, and this is supplied to the placement site by the pipeline,
As the mixer, a “merging mechanism for discharging bubbles from the inner pipe of the double pipe structure to join the base mortar so as to add a flow force in the flow direction to the flow of the base mortar being pumped. And an air mortar placing method in which the pressure loss in the mixer is zero or minus is used.

前記混合器の合流機構は、ベースモルタルが流れる管路の内部に、周囲をベースモルタルが流れるように配置した管の開口端から流動方向へ気泡を吐出して流動力を付加するものである。また、前記混合器の撹拌機構は、流動物をせん断する障害部材を有し、前記合流機構で流動力が付加された流動物の流動力を利用して前記障害部材によって当該流動物を撹拌混合するものである。 Merging Organization of the mixer, the inside of the conduit base mortar flow, in which to discharge bubbles from the open end of the tube arranged to flow is based mortar around the flow direction to add flow force . Further, a stirrer structure of the mixer has an obstruction member to shear the fluids, stirred the flow animals by the baffle member by using the flow force of the fluid product flow force is added by the joint mechanism it is intended to be mixed.

また、連続的に生成させるエアモルタルの空気含有率を許容範囲に安定して維持するために有効な手法として、上記のエアモルタル打設工法において、少なくとも、管路内を流れるエアモルタルの流量Ｑ0およびゲージ圧Ｐ0を測定し、これらの測定値を用いて打設箇所に供給されるエアモルタルの空気含有率（体積％）を推定し、空気含有率の前記推定値が設定目標範囲を外れる場合に、その目標範囲となるように混合器に導入されるベースモルタル流量Ｑｂと気泡流量の比率を調整する操作を行う手法が提供される。 In addition, as an effective technique for stably maintaining the air content of the air mortar to be continuously generated within an allowable range, at least the flow rate Q of the air mortar flowing in the pipe line in the air mortar placing method described above. 0 and gauge pressure P 0 are measured, and using these measured values, the air content (volume%) of the air mortar supplied to the placement site is estimated, and the estimated value of the air content satisfies the set target range. In the case of deviation, there is provided a technique for performing an operation of adjusting the ratio between the base mortar flow rate Qb introduced into the mixer and the bubble flow rate so as to be within the target range.

特にエアモルタルの空気含有率を精度良くコントロールするために有効な手法として、上記のエアモルタル打設工法において、起泡剤溶液と空気を混合して気泡を発生させる「発泡器」を前記混合器の前段に配置し、少なくとも、管路内を流れるエアモルタルの流量Ｑ0およびゲージ圧Ｐ0、混合器に導入されるベースモルタルの流量Ｑｂの３項目あるいはさらに発泡器に導入される起泡剤溶液の流量Ｑｋを含めた４項目をモニターして、これらの測定値を用いて打設箇所に供給されるエアモルタルの空気含有率（体積％）を推定し、空気含有率の前記推定値が目標値に近づくように、少なくとも発泡器に送り込む空気の流量Ｑａを調整する自動制御をリアルタイムで行う手法が提供される。 In particular, as an effective technique for accurately controlling the air content of air mortar, in the above-mentioned air mortar placing method, a “foamer” that generates bubbles by mixing a foaming agent solution and air is used as the mixer. And at least three items of air mortar flow rate Q 0 and gauge pressure P 0 flowing in the pipe line, base mortar flow rate Qb introduced into the mixer, and further a foaming agent introduced into the foamer 4 items including the flow rate Qk of the solution are monitored, and using these measured values, the air content (volume%) of the air mortar supplied to the placement site is estimated, and the estimated value of the air content is There is provided a technique of performing automatic control in real time to adjust at least the flow rate Qa of air fed into the foamer so as to approach the target value.

本発明によれば、長距離を圧送してきたベースモルタルを用いて打設現場近くでエアモルタルを連続的に製造することが可能であり、以下のようなメリットが得られる。
（１）ベースモルタルの状態で長距離圧送するので、従来は困難であったモルタルプラントから数ｋｍあるいは１０ｋｍ以上と非常に離れた位置での打設が可能となる。
（２）エアモルタルとしての圧送距離を短くすることができるので、エアモルタルの材料劣化が大幅に軽減される。このため空気含有率が例えば６５％以上と高いエアモルタルでも長大トンネルの打設現場に適用できる。
（３）エアモルタルの空気含有率の変動が小さくなるようにコントロールすることが可能であり、ベースモルタル圧送開始初期の脈動や、温度等による圧送中の圧損変動が生じた場合でも、より品質の安定したエアモルタルを打設することができる。
（４）本発明に規定される混合器を用いると、混合性が向上し、気泡の均質性の面でも品質が向上する。 According to the present invention, it is possible to continuously manufacture air mortar near the placement site using the base mortar that has been pumped over a long distance, and the following advantages are obtained.
(1) Since long-distance pumping is performed in the state of base mortar, it is possible to place at a position very far from a mortar plant, which is difficult in the past, such as several km or 10 km or more.
(2) Since the pumping distance as an air mortar can be shortened, material deterioration of the air mortar is greatly reduced. For this reason, even air mortar with an air content as high as 65% or more can be applied to the construction site of a long tunnel.
(3) It is possible to control the fluctuation of the air content of the air mortar so that the quality can be improved even when the pulsation at the beginning of the base mortar pumping or the pressure loss fluctuation during the pumping due to the temperature occurs. Stable air mortar can be placed.
(4) When the mixer specified in the present invention is used, the mixing property is improved and the quality is improved in terms of the homogeneity of the bubbles.

図１に、本発明の工法を適用する場合の代表的なライン構成を例示する。ラインは大きくＡ〜Ｄの４つのセクションに分けることができる。
セクションＡは、打設箇所から離れた位置でベースモルタルを作り、送り出す部分である。ベースモルタルプラント１１でセメント、骨材、水等の原料を調合してベースモルタルの混練物を作り、それをポンプ１２によってベースモルタル管路１３の中へ送り出す。打設箇所がトンネル内である場合、セクションＡは通常、トンネルの坑口付近に設けられる。 FIG. 1 illustrates a typical line configuration when the method of the present invention is applied. The line can be roughly divided into four sections A to D.
Section A is a part where a base mortar is made and delivered at a position away from the placement site. In the base mortar plant 11, raw materials such as cement, aggregate, and water are prepared to make a kneaded base mortar, which is fed into the base mortar line 13 by the pump 12. When the placement site is in a tunnel, section A is usually provided near the tunnel wellhead.

セクションＢは、セクションでＡから送り出されたベースモルタルを打設箇所の近くまで圧送するパイプラインの役割を担う。そのパイプラインはベースモルタル管路１３を主体とするが、パイプライン延長が例えば数１００ｍ以上と長い場合は、途中にベースモルタルを撹拌するアジテータ１４、再度圧送力を付与する中継ポンプ１５が、１組または２組以上設けられる。長距離圧送性に特に優れた組成のベースモルタルを使用すれば、セクションＢのパイプライン長は数ｋｍ以上あるいは１０ｋｍ以上にも延長することが可能である。   Section B plays the role of a pipeline that pumps the base mortar delivered from A in the section close to the placement site. The pipeline is mainly composed of the base mortar pipe line 13, but when the pipeline extension is long, for example, several hundred meters or more, an agitator 14 that stirs the base mortar in the middle and a relay pump 15 that gives a pumping force again are 1 Two or more sets are provided. If a base mortar having a composition that is particularly excellent in long-distance pumpability is used, the pipeline length of section B can be extended to several km or more or 10 km or more.

セクションＣは、打設箇所の近くにおいて、圧送されてきたベースモルタルと気泡を混合して連続的にエアモルタルを生成させるところである。発泡器２４と混合器１７を備えている。発泡器２４は起泡剤溶液に空気を吹き込んで気泡を生成させるものである。起泡剤溶液は起泡剤（界面活性剤主体の原液）を水で稀釈したものであり、起泡剤溶液タンク２１から添加ポンプ２２によって発泡器２４に送られる。空気はエアコンプレッサ２５で作った圧縮空気を空気流量調整弁２８により適度に減圧したのち、発泡器２４に送られる。発泡器２４によって作られた気泡は気泡管路２９を通り混合器１７に連続的に導入される。一方、圧送されてきたベースモルタルも混合器１７に連続的に導入され、ベースモルタルと気泡が混合される。このようにして得られたエアモルタルは、連続的にエアモルタル管路２０の中へ圧送される。   Section C is a place where air mortar is continuously generated by mixing the base mortar that has been pumped and air bubbles in the vicinity of the placement site. A foamer 24 and a mixer 17 are provided. The foaming device 24 generates air bubbles by blowing air into the foaming agent solution. The foaming agent solution is obtained by diluting a foaming agent (a surfactant-based stock solution) with water, and is sent from the foaming agent solution tank 21 to the foaming device 24 by the addition pump 22. The compressed air produced by the air compressor 25 is appropriately depressurized by the air flow rate adjusting valve 28 and then sent to the foamer 24. Bubbles created by the foamer 24 are continuously introduced into the mixer 17 through the bubble line 29. On the other hand, the pumped base mortar is also continuously introduced into the mixer 17, and the base mortar and bubbles are mixed. The air mortar thus obtained is continuously pumped into the air mortar line 20.

セクションＤは、打設箇所である。混合器１７を打設箇所５０の近くに設置しているので、エアモルタル管路２０のライン長は概ね１００ｍ以内と短くすることができる。このため圧送中に気泡が潰れにくく、品質の良いエアモルタルが打設箇所に連続的に供給される。   Section D is a placement location. Since the mixer 17 is installed near the placement location 50, the line length of the air mortar pipe line 20 can be reduced to approximately 100 m or less. For this reason, bubbles are not easily crushed during pumping, and high-quality air mortar is continuously supplied to the placement site.

本発明の打設工法は特にセクションＣでの「混合」に特徴がある。具体的には混合器の構成、さらには気泡含有率のコントロールに特徴がある。以下これらについて説明する。   The placement method of the present invention is particularly characterized by “mixing” in Section C. Specifically, it is characterized by the configuration of the mixer and further by the control of the bubble content. These will be described below.

〔混合器〕
本発明で適用する混合器１７は、前段にベースモルタルと気泡を合流させる「合流機構」を有し、そのすぐ後段に合流した流動物を撹拌混合する「撹拌機構」を有するものである。 [Mixer]
The mixer 17 applied in the present invention has a “merging mechanism” that joins the base mortar and bubbles in the previous stage, and a “stirring mechanism” that stirs and mixes the fluid that has joined the latter stage.

合流機構は、圧送されてくるベースモルタルの流れの中に、その流動方向への流動力を付加するように気泡を吐出させる構造になっている。この付加された流動力（推進力）によって、気泡が混合されたことに起因する新たな圧損、すなわち、エアモルタルとベースモルタルの流動抵抗の差による圧損と、後段の撹拌機構で必然的に生じる圧損を相殺する。 The merging mechanism has a structure in which bubbles are discharged so as to add a flow force in the flow direction to the flow of the base mortar being pumped. Due to the added fluid force (propulsive force), a new pressure loss due to the mixing of bubbles, that is, a pressure loss due to the difference in flow resistance between the air mortar and the base mortar, and inevitably occurs in the subsequent stirring mechanism. to offset the pressure loss.

このような合流機構の構造としては、ベースモルタルが流れる管路の内部に、周囲をベースモルタルが流れるように配置した管の開口端から気泡を吐出するタイプのものが好適である。つまり、ベースモルタルが流れる管の壁面に設けられた吐出口からではなく、ベースモルタルが流れる管の内部にある別の管の開口端を吐出口として、ベースモルタルの流れにほぼ一致する方向に気泡を吹き込むことが望ましい。そうすることにより、気泡の吹き込みによる加圧力がベースモルタルに効率良く伝達され、合流した流動物（まだ十分に混合されていない状態のベースモルタル＋気泡）としての流動力増大に大きく寄与する。より具体的には、二重管構造とすることができる。   As a structure of such a merging mechanism, a structure in which bubbles are discharged from an open end of a pipe disposed so that the base mortar flows inside the pipe line through which the base mortar flows is suitable. In other words, it is not from the discharge port provided on the wall surface of the tube through which the base mortar flows, but the opening end of another tube inside the tube through which the base mortar flows is used as the discharge port, and the bubbles are in a direction substantially matching the flow of the base mortar It is desirable to blow in. By doing so, the pressure applied by blowing bubbles is efficiently transmitted to the base mortar, which greatly contributes to an increase in the fluid force as a combined fluid (base mortar not yet sufficiently mixed + bubbles). More specifically, a double tube structure can be used.

次に撹拌機構の構造としては、上記合流した流動物をせん断する障害部材を管路内に有し、合流した流動物の「流動力」を利用して前記障害部材によって当該流動物を撹拌混合する構造が好適に採用できる。障害部材は例えばフィン状の邪魔板などであり、これを管路の流路方向に複数設置することによって流動物が流れる間に撹拌混合されるようにする。障害部材自体を回転等させても構わないが、その場合は機構が複雑になる。そこで、障害部材は固定しておき、流動物の流動力（圧送されてきたベースモルタルの推進力＋合流機構で吹き込まれた気泡による推進力）を利用して、流動物を障害部材によってせん断し、ベースモルタルと気泡を均一化することが望ましい。前段の合流機構で流動力が付与されているので、障害部材であるフィンの数を増やすなど、流動抵抗の大きい構造を採用することも容易となる。すなわち、撹拌機構の設計自由度が拡大することによって、より均一性の高いエアモルタルを得ることができる。   Next, as the structure of the stirring mechanism, there is an obstacle member that shears the joined fluid in the pipe line, and the fluid is stirred and mixed by the obstacle member using the “flow force” of the joined fluid. Such a structure can be suitably employed. The obstruction member is, for example, a fin-shaped baffle plate, and a plurality of the obstruction members are installed in the flow path direction of the pipeline so that the fluid is stirred and mixed while flowing. The obstacle member itself may be rotated, but in that case, the mechanism becomes complicated. Therefore, the obstacle member is fixed, and the fluid is sheared by the obstacle member using the fluid force of the fluid (the propulsive force of the pumped base mortar + the propulsive force of the bubbles blown by the confluence mechanism). It is desirable to make the base mortar and bubbles uniform. Since the fluid force is applied by the upstream merging mechanism, it is easy to adopt a structure having a large fluid resistance, such as increasing the number of fins that are obstacle members. That is, air mortar with higher uniformity can be obtained by expanding the design freedom of the stirring mechanism.

図２に、本発明に適用できる混合器の内部構造を模式的に例示する。混合器１は合流機構２の直後に撹拌機構３を有している。合流機構２は、ベースモルタル管路１３の延長上にある外管８の内部に、気泡管路２９から繋がる内管４を内蔵した「二重管構造」になっている。内管４の周囲には、ベースモルタル管路１３から導入されるベースモルタル１０１が流れている。内管４は開口端５を有しており、開口端５から気泡１０２がベースモルタル１０１の流れの方向に勢いよく吐出される。これにより、ベースモルタル１０１に流動力が付与される。   FIG. 2 schematically illustrates the internal structure of a mixer applicable to the present invention. The mixer 1 has a stirring mechanism 3 immediately after the merging mechanism 2. The merging mechanism 2 has a “double tube structure” in which an inner tube 4 connected from a bubble channel 29 is built in an outer tube 8 on an extension of the base mortar channel 13. A base mortar 101 introduced from a base mortar conduit 13 flows around the inner pipe 4. The inner tube 4 has an open end 5, and bubbles 102 are expelled from the open end 5 in the direction of the flow of the base mortar 101. Thereby, a fluid force is applied to the base mortar 101.

撹拌機構３は、軸棒６に取り付けられた複数のフィン状の障害部材７有している。軸棒６は管体９に固定されており、障害部材７自体は動かない。この混合器は前記合流機構２のすぐ後段に撹拌機構が設けられていることに特徴がある。前記合流機構２で合流して流動力が付与された流動物が、高い流動力を有した状態のまま撹拌機構３に導入される。流動物は、その流動力を利用して複数の障害部材に順次せん断されながら管体９内を進行する過程で撹拌され、ベースモルタル１０１と気泡１０２は均一性の高い状態に混合される。このようにしてエアモルタル１０３が連続的に作られ、エアモルタル管路２０の中へ圧送される。   The stirring mechanism 3 has a plurality of fin-like obstacle members 7 attached to a shaft rod 6. The shaft 6 is fixed to the tube body 9, and the obstacle member 7 itself does not move. This mixer is characterized in that a stirring mechanism is provided immediately after the merging mechanism 2. The fluid that has been joined by the joining mechanism 2 and has been given a fluid force is introduced into the stirring mechanism 3 while having a high fluid force. The fluid is agitated in the course of traveling through the tube body 9 while being sequentially sheared by a plurality of obstacle members using the fluid force, and the base mortar 101 and the bubbles 102 are mixed in a highly uniform state. In this way, the air mortar 103 is continuously made and pumped into the air mortar line 20.

図３には、ベースモルタルと気泡を連続的に混合する場合に用いられている従来一般的な構造の合流機構を備え、その直後に図２と同様の撹拌機構を有するタイプの混合器の内部構造を模式的に示す。発明者らはこのようなタイプの混合器と、図２のタイプの混合器を用いてエアモルタルの作製実験を種々行ってきた。その結果、例えば、混合器１の管体９の内径を２.５インチ、混合器１につながるベースモルタル管路１３とエアモルタル管路２０の内径をともに２インチ、気泡管路２９の内径を１インチとし、ベースモルタルを１５０Ｌ／ｍｉｎの流量でベースモルタル管路１３から導入し、空気含有率６５体積％のエアモルタルを連続的に作る条件において、混合器１の前後における圧力の差、すなわち混合器１での圧損を調べたところ、図３のタイプ（比較例）では圧損が３ｋｇ／ｃｍ2程度生じた。これに対し図２に示すタイプ（本発明例）では、圧損はほとんどゼロか、あるいはマイナス側となった。 FIG. 3 shows the inside of a mixer of the type having a conventional general merging mechanism used for continuously mixing base mortar and bubbles, and having a stirring mechanism similar to that shown in FIG. The structure is shown schematically. The inventors have conducted various air mortar production experiments using this type of mixer and the type of mixer shown in FIG. As a result, for example, the inner diameter of the tube body 9 of the mixer 1 is 2.5 inches, the inner diameter of the base mortar line 13 and the air mortar line 20 connected to the mixer 1 are both 2 inches, and the inner diameter of the bubble line 29 is 1 inch, base mortar is introduced from the base mortar line 13 at a flow rate of 150 L / min, and under the condition that air mortar having an air content of 65% by volume is continuously produced, When the pressure loss in the mixer 1 was examined, a pressure loss of about 3 kg / cm 2 occurred in the type shown in FIG. 3 (comparative example). On the other hand, in the type shown in FIG. 2 (example of the present invention), the pressure loss was almost zero or negative.

このように、ベースモルタルの流動方向へ流動力を付加するように気泡を吐出させる構造の「合流機構」と、その直後に配置された「撹拌機構」との組合せによって、圧損をほとんど生じさせずにエアモルタルを連続生成させることができる。このような混合器を採用したことによって初めて、打設現場近傍において、長距離を圧送してきたベースモルタルの流動力を利用して高品質のエアモルタルを生成させることが可能になる。   In this way, almost no pressure loss is caused by the combination of the “merging mechanism” that discharges bubbles so as to apply a flow force in the flow direction of the base mortar and the “stirring mechanism” that is arranged immediately after that. Air mortar can be continuously produced. Only when such a mixer is employed can high-quality air mortar be generated in the vicinity of the placement site by utilizing the fluidity of the base mortar that has been pumped over a long distance.

〔気泡含有率のコントロール〕
打設箇所に供給されるエアモルタルの空気含有率は、混合器１７に導入されるベースモルタル流量Ｑｂと気泡流量の比率を調整することによってコントロールすることができる。図１に示されるように、ベースモルタル流量Ｑｂは、例えばベースモルタル管路１３の途中に設けた流量計１６によって把握することができる。ただし、このベースモルタル流量Ｑｂを変動させるにはポンプ１２や中継ポンプ１５の出力を変化させる必要があり、そのような操作を頻繁に行うと特に長距離圧送では脈動が生じやすくなる。このため、ベースモルタル流量Ｑｂは定常状態を保つようにして、気泡管路２９から混合器１７に導入される気泡の流量の方を変化させることによって、ベースモルタル流量Ｑｂと気泡流量の比率を調整する方が制御は容易である。具体的には、空気流量調整弁２８で発泡器２４に送る空気量を調整することにより気泡導入量を変化させることができる。 [Control of bubble content]
The air content of the air mortar supplied to the placement site can be controlled by adjusting the ratio between the base mortar flow rate Qb introduced into the mixer 17 and the bubble flow rate. As shown in FIG. 1, the base mortar flow rate Qb can be grasped by, for example, a flow meter 16 provided in the middle of the base mortar conduit 13. However, in order to change the base mortar flow rate Qb, it is necessary to change the outputs of the pump 12 and the relay pump 15. If such an operation is frequently performed, pulsation is likely to occur particularly in long-distance pumping. For this reason, the ratio of the base mortar flow rate Qb and the bubble flow rate is adjusted by changing the flow rate of the bubbles introduced from the bubble line 29 to the mixer 17 while maintaining the base mortar flow rate Qb in a steady state. It is easier to control. Specifically, the amount of air bubbles introduced can be changed by adjusting the amount of air sent to the foamer 24 by the air flow rate adjustment valve 28.

エアモルタルの空気含有率を適正範囲にコントロールするには、エアモルタル管路２０の中を流れるエアモルタルの流量Ｑ0およびゲージ圧Ｐ0を測定することが極めて有効である。これらの値は図１に例示した流量計１８および圧力計１９によって計測される。予め、実際に使用するシステム（セクションＡ〜Ｄの構成）について、エアモルタルの流量Ｑ0、ゲージ圧Ｐ0、ポンプ１２あるいは中継ポンプ１５の出力、空気流量調整弁２８の弁開度と、エアモルタル中の空気含有率の相関関係（マップ）を求めておくことにより、エアモルタルの流量Ｑ0およびゲージ圧Ｐ0の測定値を用いて打設箇所に供給されるエアモルタルの空気含有率を推定することができる。そして、空気含有率の前記推定値が設定目標範囲を外れる場合に、その目標範囲となるように混合器１７に導入される定常状態のベースモルタル流量Ｑｂと気泡流量の比率を調整する操作を行うことで、エアモルタルの空気含有率をコントロールできる。この場合、オペレーターによる弁開度の手動調整も可能であるが、マップに基づいた弁開度の指示値を出力する自動制御とすることもできる。なお、「エアモルタル中の空気含有率を推定する」とは、空気含有率の値そのものを算出することは必須要件ではなく、空気含有率に対応するパラメータを使用して空気含有率の適否を判断する場合を含む。 In order to control the air content of the air mortar within an appropriate range, it is extremely effective to measure the flow rate Q 0 and the gauge pressure P 0 of the air mortar flowing through the air mortar pipe line 20. These values are measured by the flow meter 18 and the pressure gauge 19 illustrated in FIG. Regarding the system actually used (configuration of sections A to D), the flow rate Q 0 of the air mortar, the gauge pressure P 0 , the output of the pump 12 or the relay pump 15, the valve opening degree of the air flow rate adjustment valve 28, the air By determining the correlation (map) of the air content in the mortar, the air content of the air mortar supplied to the placement site using the measured values of the flow rate Q 0 and the gauge pressure P 0 of the air mortar Can be estimated. Then, when the estimated value of the air content rate is out of the set target range, an operation of adjusting the ratio of the steady-state base mortar flow rate Qb and the bubble flow rate introduced into the mixer 17 so as to be within the target range is performed. Thus, the air content of the air mortar can be controlled. In this case, manual adjustment of the valve opening by the operator is possible, but automatic control for outputting an instruction value of the valve opening based on the map can also be adopted. Note that “estimating the air content in the air mortar” is not an essential requirement to calculate the air content value itself, but using the parameters corresponding to the air content to determine whether the air content is appropriate. Including judgment.

エアモルタルの空気含有率をより精度良くコントロールするためには、前記のエアモルタル流量Ｑ0、ゲージ圧Ｐ0に加え、実際に混合器１７に導入されているベースモルタル流量Ｑｂを測定することが好ましい。これにより、ベースモルタル流量Ｑｂに応じて、気泡流量を調整することが可能になり、ベースモルタル流量が定常状態でない場合、例えばベースモルタル圧送開始初期に脈動が生じている場合や、温度等による圧送中の圧損変動が生じた場合でも、エアモルタルの空気含有率をコントロールすることが可能になる。 In order to control the air content of the air mortar more accurately, in addition to the air mortar flow rate Q 0 and the gauge pressure P 0 , the base mortar flow rate Qb actually introduced into the mixer 17 can be measured. preferable. As a result, the bubble flow rate can be adjusted in accordance with the base mortar flow rate Qb, and when the base mortar flow rate is not in a steady state, for example, when pulsation occurs at the beginning of the base mortar pumping start, Even when the pressure loss fluctuation occurs, the air content of the air mortar can be controlled.

発明者らはさらに安定した制御を行うために種々検討したところ、エアモルタルの流量Ｑ0、ゲージ圧Ｐ0、ベースモルタル流量Ｑｂの３項目に加え、発泡器１７に導入される起泡剤溶液流量Ｑｋを測定することが極めて有利であることを見出した。すなわち、この４項目の実測データを使うと、下記（１）式により直接、エアモルタル中の空気含有率を算出することができ、システム毎に固有の相関関係を求めておくことは必ずしも必要ではなく、極めて汎用性の高い制御が可能になる。
空気含有率（Ｖｏｌ.％）＝［｛Ｑ0−（Ｑｂ＋Ｑｋ）｝×（１＋Ｐ0）］／｛Ｑ0（１＋Ｐ0）−（Ｑｂ＋Ｑｋ）Ｐ0｝×１００ ……（１）
ここで、
Ｑ0： エアモルタル管路２０を流れるエアモルタルの流量（Ｌ／ｍｉｎ）
Ｑｂ： 混合器１７に導入されるベースモルタル流量（Ｌ／ｍｉｎ）
Ｑｋ： 発泡器２４に導入される起泡剤溶液流量（Ｌ／ｍｉｎ）
Ｐ0： エアモルタル管路２０を流れるエアモルタルのゲージ圧（ａｔｍ） The inventors have made various studies to perform more stable control. As a result, in addition to the three items of air mortar flow rate Q 0 , gauge pressure P 0 , and base mortar flow rate Qb, the foaming agent solution introduced into the foaming device 17. It has been found that it is very advantageous to measure the flow rate Qk. In other words, using the measured data of these four items, the air content in the air mortar can be directly calculated by the following equation (1), and it is not always necessary to obtain a specific correlation for each system. And extremely versatile control is possible.
Air content (Vol.%) = [{Q 0 − (Qb + Qk)} × (1 + P 0 )] / {Q 0 (1 + P 0 ) − (Qb + Qk) P 0 } × 100 (1)
here,
Q 0 : Flow rate of air mortar flowing through the air mortar pipe line 20 (L / min)
Qb: Base mortar flow rate (L / min) introduced into the mixer 17
Qk: Flow rate of foaming agent solution introduced into the foaming device 24 (L / min)
P 0 : Gauge pressure (atm) of air mortar flowing through the air mortar pipe line 20

上記（１）式により、打設箇所に供給されるエアモルタル中の空気含有率を精度良く推定することができる。この推定値が目標値より低い場合には発泡器２４に送る空気の流量を調整する空気流量調整弁２８の開度を大きくし、逆に上記推定値が目標値より高い場合には空気流量調整弁２８の開度を小さくする、という操作を加えることにより、リアルタイムでエアモルタル中の空気含有率を精度良くコントロールすることができる。   From the above equation (1), it is possible to accurately estimate the air content in the air mortar supplied to the placement site. When the estimated value is lower than the target value, the opening degree of the air flow rate adjusting valve 28 for adjusting the flow rate of the air sent to the foamer 24 is increased. Conversely, when the estimated value is higher than the target value, the air flow rate adjustment is performed. By adding the operation of reducing the opening of the valve 28, the air content in the air mortar can be accurately controlled in real time.

実際には、空気流量調整弁２８に比例弁を用いて、自動制御化することが望ましい。その場合、図１に例示されるように、セクションＣに制御盤４０を設け、Ｑ0、Ｑｂ、ＱｋおよびＰ0をそれぞれ流量計１８、流量計１６、流量計２３および圧力計１９により連続的または定期的に測定し、それらの測定値を制御盤４０でモニターし、制御盤４０に内蔵される演算装置で（１）式に基づいてエアモルタル中の空気含有率を推定する。そして、その推定値が目標値に近づくように空気流量調整弁２８の開度を自動制御によりリアルタイムで調整する。なお、「エアモルタル中の空気含有率を推定する」とは、必ずしも（１）式等により空気含有率の値そのものを算出することは必須要件ではなく、空気含有率に対応するパラメータを使用して演算処理しても構わない。 Actually, it is desirable to automatically control the air flow rate adjusting valve 28 using a proportional valve. In that case, as illustrated in FIG. 1, a control panel 40 is provided in section C, and Q 0 , Qb, Qk and P 0 are continuously transmitted by a flow meter 18, a flow meter 16, a flow meter 23 and a pressure gauge 19, respectively. Or it measures regularly, those measured values are monitored with the control board 40, and the air content rate in an air mortar is estimated based on (1) Formula with the arithmetic unit incorporated in the control board 40. FIG. Then, the opening of the air flow rate adjustment valve 28 is adjusted in real time by automatic control so that the estimated value approaches the target value. Note that “estimating the air content in the air mortar” is not necessarily an essential requirement to calculate the value of the air content itself according to the equation (1) or the like, but using a parameter corresponding to the air content. It is also possible to perform arithmetic processing.

空気流量調整弁２８の開度を調整するだけではなく、さらに添加ポンプ２２の出力を調整することにより発泡器２４に送られる起泡剤溶液の流量Ｑｋを変化させる動作を自動制御に加えてもよい。この場合は、例えば流量計２６による空気流量Ｑａおよび圧力計２７によるゲージ圧Ｐａをモニターし、これらを空気流量調整弁２８の開度調整に反映させることが有効である。さらには、制御盤４０とポンプ１２、アジテータ１４、中継ポンプ１５をつないでこれらの出力を調整することによりベースモルタル流量Ｑｂを変化させる動作を自動制御に加えてもよい。制御手法としては、ＰＩＤ等のフィードバック制御が利用できる。予め得られているマップ（マトリックス）を参照して指示値を出力する制御と、適宜組み合わせることもできる。   In addition to adjusting the opening degree of the air flow rate adjusting valve 28, the operation of changing the flow rate Qk of the foaming agent solution sent to the foaming device 24 by adjusting the output of the addition pump 22 may be added to the automatic control. Good. In this case, for example, it is effective to monitor the air flow rate Qa by the flow meter 26 and the gauge pressure Pa by the pressure gauge 27 and reflect them in the opening degree adjustment of the air flow rate adjustment valve 28. Further, an operation of changing the base mortar flow rate Qb by connecting the control panel 40 to the pump 12, the agitator 14, and the relay pump 15 and adjusting the output thereof may be added to the automatic control. As a control method, feedback control such as PID can be used. It is also possible to appropriately combine the control for outputting the instruction value with reference to a map (matrix) obtained in advance.

〔ベースモルタル〕
ベースモルタルとしては、長距離圧送性に優れた公知の各種モルタルが使用できる。
〔起泡剤〕
起泡剤としては、従来のエアモルタルに使用されている種々のものが適用可能であるが、空気含有率が例えば６５体積％以上と高いエアモルタルを作製する場合は、気泡安定性に優れた界面活性剤を含むタイプの起泡剤を使用することが望まれる。例えば、アミンオキサイド型界面活性剤、フッ素系界面活性剤の一方または双方を配合する起泡剤が挙げられる。なかでもアミンオキサイド型ノニオン系界面活性剤を成分とする起泡剤が好適である。起泡剤は、水で稀釈して起泡剤溶液とし、この溶液に空気を吹き込んで気泡を形成させる。 [Base mortar]
As the base mortar, various known mortars excellent in long-distance pumpability can be used.
(Foaming agent)
Various foaming agents that are used in conventional air mortars can be applied. However, when producing an air mortar with a high air content of, for example, 65% by volume or more, the foam stability is excellent. It is desirable to use a type of foaming agent that includes a surfactant. For example, the foaming agent which mix | blends one or both of an amine oxide type surfactant and a fluorochemical surfactant is mentioned. Among these, a foaming agent containing an amine oxide type nonionic surfactant as a component is preferable. The foaming agent is diluted with water to form a foaming agent solution, and air is blown into this solution to form bubbles.

本発明の工法を適用する場合の代表的なライン構成を例示した図。The figure which illustrated the typical line structure in the case of applying the construction method of this invention. 本発明に適用できる混合器の内部構造を模式的に例示した図。The figure which illustrated typically the internal structure of the mixer which can be applied to this invention. 合流機構に一般的な手法を採用した混合器の内部構造を模式的に例示した図。The figure which illustrated typically the internal structure of the mixer which employ | adopted the general method for the confluence | merging mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

１ 混合器
２ 合流機構
３ 撹拌機構
４ 内管
５ 開口端
６ 軸棒
７ 障害部材
８ 外管
９ 管体
１０１ ベースモルタル
１０２ 気泡
１０３ エアモルタル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mixer 2 Merge mechanism 3 Stirring mechanism 4 Inner pipe 5 Open end 6 Shaft bar 7 Obstacle member 8 Outer pipe 9 Tubing body 101 Base mortar 102 Bubble 103 Air mortar

Claims (1)

管路内を圧送されてくるベースモルタルと、気泡とを「混合器」によって混合して連続的にエアモルタルを生成させ、これを管路によって打設箇所に供給するに際し、
前記混合器として、圧送されてくるベースモルタルの流れの中に、その流動方向への流動力を付加するように気泡を吐出させてベースモルタルと合流させる「合流機構」と、合流した流動物を撹拌混合する「撹拌機構」を有するものを使用し、
前記合流機構は二重管構造を有し、ベースモルタルが流れる管路の内部に、周囲をベースモルタルが流れるように配置した内管の開口端から流動方向へ気泡を吐出して流動力を付加するものであり、
前記撹拌機構は、流動物をせん断する障害部材を有し、前記合流機構で流動力が付加された流動物の流動力を利用して前記障害部材によって当該流動物を撹拌混合するものであり、
当該混合器での圧損をゼロあるいはマイナスとするエアモルタル打設工法。 When the base mortar pumped in the pipeline and the bubbles are mixed by a “mixer” to continuously generate air mortar, and this is supplied to the placement site by the pipeline,
As the mixer, in the flow of the base mortar that is being pumped, a “merging mechanism” that discharges bubbles to join the base mortar so as to add a flow force in the flow direction, and the joined fluid Use what has "stirring mechanism" to stir and mix,
The merging mechanism has a double-pipe structure, and the flow force is applied by discharging bubbles in the flow direction from the open end of the inner pipe that is arranged so that the base mortar flows inside the pipe line through which the base mortar flows. Is what
The stirring mechanism has an obstacle member that shears the fluid, and stirs and mixes the fluid by the obstacle member using the fluid force of the fluid to which the fluid force is added by the merging mechanism,
An air mortar placement method in which the pressure loss in the mixer is zero or negative.
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