JP7073758B2 - モルタル目地形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、モルタル目地形成方法に関する。

室炉式コークス炉においては、炭化室と燃焼室とが炉団長方向（炉幅方向）に交互に配置され、炭化室と燃焼室の上部には炉頂部、下部には蓄熱室が配列されている。燃焼室と蓄熱室との間の部分は蛇腹部ともいわれる。蓄熱室の下部にはソールフリューが配置されている。通常、炭化室の寸法は、炉高４～７．５ｍ余、炉幅３５０～５５０ｍｍ、炉長１３～１７ｍ程度である。燃焼室は炉長方向に配列された燃焼室フリュー列からなる。炭化室と燃焼室との隔壁および燃焼室フリュー同士の隔壁、炉頂部、蛇腹部、蓄熱室、ソールフリューは、いずれも耐火物煉瓦の煉瓦積み構造で形成される。例えば、炭化室を６４室有する室炉式コークス炉（以下単に「コークス炉」という。）においては、上記耐火物煉瓦を合計で２００万個用いて構成されている。

既存のコークス炉は、現在、全国的に、２０年～３０年の稼働期間を経て老朽化してきており、新たなコークス炉を建設する必要が迫ってきている。
コークス炉の建設は、従来、築炉工が耐火物煉瓦を手積みすることで行っている。手積みによる建設では、耐火物煉瓦の一つ一つにコテでモルタルを塗り、これを積み上げるという作業を繰り返し行う必要がある。さらに、コークス炉に使用される耐火物煉瓦は、一つあたり十数ｋｇの重さがあり、これを積み上げる作業は極めて重労働といえる。
また、コークス炉は、様々な形状、大きさの多種類の耐火物煉瓦を複雑に組み合わせる必要があり、据付精度については、±２ｍｍ以内に抑える必要がある。そのためには、熟練した築炉工が大人数必要であるが、熟練した築炉工は高齢化し、大人数で確保することが難しくなってきている。

このような事情に対し、工期短縮による必要な築炉工の人数削減を目的とし、予め、築炉現場から離れた作業しやすい広い場所で、複数の耐火物煉瓦を所定の大きさまで積み上げてモルタルにより一体化した大ブロックとし、この大ブロックを築炉現場で組み込んでコークス炉を積み上げる、プレハブ工法が公知である（特許文献１～３）。
また、耐火物煉瓦を大ブロック化するには、粒状の耐火物組成物に水を加えて混練し、型枠に流し込んで、乾燥させることで耐火物の大ブロックを形成する、プレキャスト工法も公知である（特許文献４）。
プレハブ工法、あるいは、プレキャスト工法は、一つあたりの耐火物のブロックが大ブロックになったことにより、築炉現場で積み上げるブロック数が減少し、狭い築炉現場での作業が短縮されるため、作業効率が良く、築炉期間が短くなるとされている。特に、プレキャスト工法は、積み上げるブロック数そのものが減少するため、作業効率がよい。

特開２０１５－０８１３００号公報 特開２０１６－２２３６４７号公報 特開２０１６－２２２７５８号公報 特開２０１６－２１０６４３号公報

従来、プレハブ工法、プレキャスト工法であっても、なくとも、築炉現場で耐火物煉瓦やブロック（以下代表して「ブロック」という。）を積み上げる際には、耐火物のブロックにモルタルを先に塗る。その後、耐火物のブロックを積み上げて、耐火物のブロックに塗られたモルタルが、耐火物のブロック同士の目地を形成する。すなわち、従来は、全てこのような、モルタル先塗り工法である。

しかしながら、モルタル先塗り工法では、炉高方向Ｚに所定の据付精度で築炉するために、必要な目地の厚さ通りに、均一にモルタルを塗布することが困難である。そのため、モルタル先塗り工法では、目地の厚さを所定の厚さに調整するため、揉み作業と呼ばれる作業が必要である。

揉み作業は、載置した耐火物のブロック上に、必要な目地の厚さと同じ厚さのスペーサを配置した上で、目標の目地の厚さよりもモルタルを厚めに塗布する。そして、別の耐火物のブロックをスペーサに当たるまで前後左右に往復させつつ（ぐりぐりと）押し込み、余分なモルタルを目地から押し出して排出する。

揉み作業は、耐火物のブロックを人手により動かすので、耐火物のブロックの一つあたりの大きさが最大１トンと大きい大ブロックとなったプレハブ工法やプレキャスト工法では、特に大人数が必要である。

この揉み作業のため、プレハブ工法やプレキャスト工法で、一つあたりの耐火物のブロックを大ブロックとすることにより、築炉現場で積み上げるブロック数を減少させても、必ずしも、築炉現場で必要な築炉工の人数を減らすことができなかった。

そこで本発明者は、モルタルの手塗りと手揉み作業を行わず、モルタルを圧入して目地を形成することを試みた。
具体的には、スペーサ３を配置して必要な厚さの目地４を形成できる間隔を大ブロック１Ｂ同士の間に設け、積み上げる大ブロック１Ｂをスペーサ３上の所定の位置に配置し（図１～３）、シール材であるテープ５Ａ（大ブロック１Ｂの外周面の目地４の開口部をシールするテープ５Ａａ、大ブロック１Ｂの大径孔１０Ｃの内側面の目地４の開口部をシールするテープ５Ａｂ）の貼り付け等により目地４の開口部にモルタル漏れ防止処理を施し（図４（Ａ））、大ブロック１Ｂに設けた所定の圧入口６よりモルタルを圧入し、モルタルの流れ７を目地４内に行き渡らせる（図４（Ｂ））ことによりモルタルを充填した目地４を形成した。
その結果、モルタルの手塗りと手揉み作業を行わず、圧入してモルタルを充填した目地４を形成することができた。
なお、以後、特段、用途を限定しない概念としての大ブロックを大ブロック１、コークス炉の蛇腹部構成用の大ブロックを大ブロック１Ａ、燃焼室構成用の大ブロックを大ブロック１Ｂという。

ところで、上記目地４の開口部のモルタル漏れ防止処理は、モルタルの圧入流路を形成し、モルタルの流れ７を制御するために行われる。このモルタルの流れ７の制御は、モルタルを目地４にまんべんなく行き渡るように、且つ、モルタルの使用量を必要な量のみに抑制するように行われる。

モルタル先塗り工法でモルタルを手塗りする場合は、モルタルを厚めに塗っていても、総量を規定できるので、モルタル漏れ防止処理を施さなくとも、目地４の開口部からはみ出すモルタル量を抑えることができる。しかしながら、モルタルを圧入する場合、モルタル漏れ防止処理を施さないと、際限なく目地４の開口部からモルタルが漏れ出すことになる。また、モルタル漏れ防止処理を適切に施さないと、モルタルが流れやすい圧入流路が広い場所にはモルタルが行き渡るが、モルタルが流れにくい圧入流路が狭い場所などでは、モルタルが行き渡らないことがある。

モルタル漏れ防止処理は、上記のように、確実にモルタル漏れを防止してモルタルを目地４に行き渡らせる都合上、シール力が大きいシール材を使用することが望まれる。しかしながら、シール力が大きいシール材は、１．施工に特殊治具が必要である、２．モルタル圧入後のシール材の除去等の後処理に時間がかかる、３．高価である等の欠点も多い。
そのため、目地４の開口部にかかるモルタルの圧力が小さい開口部では、むしろ、シール力が小さく、施工しやすいシール材によりモルタル漏れを防止すれば、シール材の施工、除去の時間が短縮できる。

また、目地４の開口部の形状や、コークス炉の各部の形状の都合上、モルタル漏れ防止処理を施すことが困難となる場所もあり、このような場所にシール材を施工するには時間がかかる場合もある。
モルタル圧入が終わらないと次の大ブロック１の配置や据付ができないので、モルタル漏れ防止処理の施工や後処理に時間がかかると、コークス炉の建設工期全体が長くなる。

以上のように、シール材を最適化してモルタル漏れ防止処理の施工時間を短縮することは、圧入によるモルタル目地形成を高効率化して工期を短縮する上で重要な問題である。

本発明は、上記のようなことをかんがみ、大ブロック１を積み上げてコークス炉等の建築物を建設する際のモルタル目地形成方法において、モルタルを圧入して目地４を形成する際のモルタル漏れ防止処理に使用するシール材を最適化し、モルタル漏れを確実に防止しつつモルタル施工の時間を短縮して高効率化するモルタル目地形成方法を提供することを目的とする。

本発明の課題を解決するための要旨は以下のとおりである。
（１）一つあたり３０ｋｇ以上の耐火物の大ブロックを積み上げてコークス炉の建築物を建設する際のモルタル目地形成方法において、
前記大ブロックを、必要な厚さの目地を形成できる間隔を設けて、所定の位置に配置し、
前記目地の各開口部に応じて、それぞれ、テープ、ロープ、フーセンのいずれか１つをシール材として選択し、前記目地の各開口部に前記シール材によりモルタル漏れ防止処理を施し、
前記大ブロックに設けた所定の圧入口より前記目地にモルタルを圧入する
ことを特徴とするモルタル目地形成方法。
（２）前記目地の各開口部の形状に応じて、テープ、ロープ、フーセンのいずれか１つを選択することを特徴とする（１）に記載のモルタル目地形成方法。

本発明によれば、モルタル漏れ防止処理を最適化し、モルタル漏れを確実に防止しつつモルタル施工の時間を短縮して高効率化することができる。そのため、工期全体を短縮することができる。

大ブロック１Ｂを所定の位置に配置する工程を説明する斜視図である。 大ブロック１Ｂを所定の位置に配置する工程について、炉幅方向Ｘの側面図である。 （Ａ）配置された大ブロック１Ｂの上面図である。（Ｂ）配置された大ブロックの側面図である。 （Ａ）配置された大ブロック１Ｂの大径孔１０Ｃの内側および外周面の目地４の開口部をシールしたことを示す概念図である。（Ｂ）配置された大ブロック１Ｂの間の目地４に流れるモルタルの流れ７を示した概念図である。 （Ａ）蛇腹部構成用の大ブロック１Ａに、燃焼室構成用の大ブロック１Ｂを積み上げる場合を示す斜視図である。（Ｂ）（Ａ）のＤ－Ｄ矢視部分断面図である。 （Ａ）蛇腹部構成用の大ブロック１Ａに、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａを積み上げる場合を示す斜視図である。（Ｂ）円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂ内にモルタル漏れ防止処理を施さない場合の（Ａ）のＥ－Ｅ矢視部分断面図である。 （Ａ）円形孔１０Ａ内にシール材としてフーセン５Ｃを導入していることを示す、図６（Ａ）のＥ－Ｅ矢視部分断面図である。（Ｂ）導入した円形孔１０Ａ内でフーセン５Ｃを膨らませて目地４の開口部をシールしていることを示す、図６（Ａ）のＥ－Ｅ矢視部分断面図である。 蛇腹部構成用の大ブロック１Ａ上に、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａを所定の位置に配置する工程を説明する斜視図である。 （Ａ）蛇腹部構成用の大ブロック１Ａ上に、蛇腹部構成用の１Ａを所定の位置に配置する工程について、炉幅方向Ｘの側面図である。（Ｂ）蛇腹部構成用の大ブロック１Ａ上に、１Ａを所定の位置に配置する工程について、炉長方向Ｙの側面図である。 （Ａ）配置された蛇腹部構成用の大ブロック１Ａの上面図である。（Ｂ）円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂ内の目地４の開口部に、モルタル漏れ防止処理を施した状態の（Ａ）のＦ－Ｆ矢視部分断面図である。 （Ａ）配置された蛇腹部構成用の大ブロック１Ａ、１Ａ間の外周面の目地４の開口部をテープ５Ａによりシールしたことを示す側面図である。（Ｂ）配置された蛇腹部構成用の大ブロック１Ａ、１Ａ間の目地４に流れるモルタルの流れ７を示した概念図である。 配置された大ブロック１の目地４の開口部をシールし、大ブロック１にバイブレータ９を設置したことを示す概念図である。

以下、コークス炉を建設する場合のモルタル目地形成を例に説明するが、本発明は、以下の例や、コークス炉の建設に限定されるものではない。

本発明の大きな特徴は、大ブロック１を積み上げて建築物を建設すること、この大ブロック１の目地４を形成するために、目地４にモルタルを圧入すること、そして、目地の各開口部に応じて、それぞれ、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃのいずれか１つをシール材として選択したことである。

最初に、シール材の使用方法について説明する。
モルタル漏れ防止処理には、シール力が大きいシール材を使用すれば、モルタルは漏れることなくモルタルの圧入作業はスムーズになるが、圧入後にシール材を撤去する作業負担が増加する。また、シール力の大きいシール材は高価となる。そのため、最低必要なシール力を確保した上で、作業性とコスト面を確保する。
具体的には、本発明では、目地４の各開口部に応じて、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃのいずれか１つ以上をシール材として選択し、このシール材によりモルタル漏れ防止処理を施すことを特徴とする。

コークス炉は、設備単位(ソールフリュー、ピラーウォール、蛇腹、燃焼室、炉頂)、大ブロック１単位(大ブロック１外表面、大ブロック１に形成したガスダクト)により、目地４の各開口部の形状、構造が異なる。また、必要なシール力も異なる。
テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃをシール材とした際のシール力は各々異なり、各々の施工の容易性も異なる。そのため、種々の目地４の開口部に応じて、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃのいずれかをシール材として選択することで、モルタル漏れを防止しつつ、モルタル漏れ防止処理の施工と後処理の工期を短縮することができる。

より好ましくは、種々の目地４の開口部の形状、構造に対応し、モルタル漏れを防止しつつ、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃのいずれかをシール材として選択する。最も好ましくは、種々の目地４の開口部の形状、構造に対応し、モルタル漏れを防止しつつ、シール力が必要最小限になるように、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃのいずれか一つをシール材として選択する。

また、一般に施工の容易な順は、フーセン５Ｃ、ロープ５Ｂ、テープ５Ａである。そのため、フーセン５Ｃが使用しやすい場所は、フーセン５Ｃをシール材として使用し、フーセン５Ｃが使用しにくい場所で、ロープ５Ｂを使用しやすい場所は、ロープ５Ｂをシール材として使用し、テープ５Ａが最も使用しやすい場所のみ、テープ５Ａをシール材として使用することが好ましい。
特に、コークス炉のように複雑な構造を有し、複雑な形状の目地４の開口部を有する場合は、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃは、各々最低１箇所ずつはシール材として使用することが好ましい。

さらに具体的に、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃの各々について、シール材として好ましい使用方法について述べる。

〔テープ５Ａ〕
図４（Ａ）に示したように、燃焼室構成用の大径孔１０Ｃを有する同じ大ブロック１Ｂを上下に積み上げた場合、大径孔１０Ｃ内の目地４の開口部に、シール材としてテープ５Ａｂを、目地４の外周面に、シール材としてテープ５Ａａを使用することによりモルタル漏れ防止処理を施すことができる。なお、図４（Ａ）において、左側は、大径孔１０Ｃ内を確認できるよう断面を図示しており、右側は、大ブロック１Ｂの外周面の側面を図示している。
テープ５Ａ（５Ａａ、５Ａｂ）をシール材とすることは、モルタル漏れを防止する際に、最も汎用性が高く、確実である。そのため、施工の手間を考えなければ、最も好ましい。しかしながら、後述するフーセン５Ｃ、ロープ５Ｂをシール材とすることに比較して、施工と後処理に時間がかかるので、テープ５Ａの施工が容易な単純な目地４の開口部のみに使用することが好ましい。具体的には、図４（Ａ）のように、大ブロック１Ｂを積み上げた際の目地４の外周面について、テープ５Ａをシール材として使用することが好ましい。

テープ５Ａとして好ましいのは、接着力は１２Ｎ／ｃｍ以上、製品名はスリーエムジャパン製の４４２２Ｗ、である。

〔ロープ５Ｂ〕
テープ５Ａをシール材とすることは有用であるが、すべての開口部に使用することは難しいことがある。特に、コークス炉は、様々な形状、大きさの多種類の耐火物のブロックを複雑に組み合わせる必要がある。例えば、コークス炉の蛇腹部には、炉高方向Ｚに蛇腹部を貫通する最大径５０ｍｍ以下のガスダクト（エアダクト、ミックスガスダクト、コークスガスダクト等）用の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂが形成され、その上に蛇腹部の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂが接続する燃焼室が構成される。ガスダクト用の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂは、説明の便宜上、水平面に対し垂直に上下に貫通する孔として図示しているが、必ずしも水平面に対し垂直な孔でなくともよく、ある角度で傾いていてもよい。
このように、蛇腹部上に燃焼室を構成するために、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａに燃焼室構成用の大ブロック１Ｂを積み上げる場合（図５（Ａ））、燃焼室構成用の大ブロック１Ｂの大径孔１０Ｃは、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａの円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂと同じ断面形状で接続しない。そのため、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａと燃焼室構成用の大ブロック１Ｂの間の目地４の開口部の両側をシールする面がフラットにならず、図５（Ｂ）のように、組み合わせの角部４１に目地４の開口部がくる場合がある。

この場合、平面状のままのテープ５Ａを貼ることができず、テープ５Ａを立体状になるよう複雑に折り曲げなければならない。しかしながら、テープ５Ａを複雑に折り曲げて貼ることは困難であり、十分なシール力を得られないこともある。

そこで、このような角部４１では、図５（Ａ）（Ｂ）に示したように、ゴムなどのロープ５Ｂをシール材とし、モルタルが漏れてはならない領域を囲うことで、モルタル漏れ防止処理を施すことが好ましい。
また、モルタル漏れ防止処理を施さなければならない目地４の開口部の形状が、複雑、あるいは、図６、８に示した方形孔１０Ｂのように曲りが多い角ばった形状の場合や、孔の径が小さかったり、孔の口から遠いため、目地４の開口部へのアクセスが困難な場合、目地４の開口部の長さが長い場合に特に好ましく、ロープ５Ｂをシール材として使用できる。なお、図５において、スペーサ３の図示は省略している。

本発明におけるロープ５Ｂとは、ゴムパッキング、Ｏリング、ある程度の幅の帯等を含むものであり、大ブロック１同士（図５においては大ブロック１Ａと大ブロック１Ｂ）の間の目地４に挟み込むことによって、モルタル漏れを防止するシール材のことであり、形状は、必ずしも紐状に限定されるものではない。また、目地４の開口部からのモルタル漏れを防止でき、必要な場所までモルタルが行き渡れば、必ずしもロープ５Ｂは開口部付近に配置されなくてもよく、目地４の内部に配置されてもよい。
さらに、ロープ５Ｂの断面は、円形状、半円状、山形状、楕円状、四角等の角形状、目地４の開口部からのモルタル漏れを防止できるものであれば、様々な形状とすることができる。

また、一般に、大ブロック１の寸法精度の問題で、目地４の開口部の幅は、場所によって多少、広がったり狭まったりすることがある。あるいは、モルタルを圧入すると、モルタル圧により、やや、大ブロック１が持ち上がり、目地４の開口部が広がることもある。このような場合にも、ロープ５Ｂは、目地４の両側の大ブロック１の双方（図５においては大ブロック１Ａと大ブロック１Ｂ）に常に追従して密着し続けなければならない。そのため、ロープ５Ｂは、大ブロック１間の目地４の間隔の変動に対して追従性の良い、ゴム等の弾力性のある部材が好ましい。
具体的にロープ５Ｂの材質として好ましいのは、エチレンプロピレンジエンゴム、製品名はイノアック製のＳＦＭである。好ましい形状は、厚み１０ｍｍ、幅２０ｍｍ、直方体である。

一方で、ロープ５Ｂは、図５に示したように、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａと燃焼室構成用の大ブロック１Ｂの間に挟まれており、目地４の開口部に詰め込まれているので、モルタルを圧入した後に、物理的に除去することは難しい。そこで、ロープ５Ｂの除去は、コークス炉の建設後、炉の加熱昇温によって、ロープ５Ｂを焼失させることにより行う。

ロープ５Ｂを焼失させると、その部分は焼け代（隙間）となりモルタルが行き渡らない。そのため、ロープ５Ｂを使用する際は、この焼け代が、小さくなるよう、目地４の内部方向のロープ５Ｂの太さが細いことが好ましい。
逆に、ロープ５Ｂを使用する目地４の開口部は、焼け代があったとしても、モルタルが行き渡る目地４の開口部から目地４の内部方向への幅４２が十分に長い場所であることが好ましい。

〔フーセン５Ｃ〕
コークス炉は、各部の形状も複雑なため、大ブロック１の形状も複雑となり、場所によっては、テープ５Ａを貼るために当該開口部にアクセスすることが困難な構造となっている場所もある。

例えば、上記のように、コークス炉の蛇腹部には、炉高方向Ｚに蛇腹部を貫通する最大径５０ｍｍ以下のガスダクト（エアダクト、ミックスガスダクト、コークスガスダクト等）用の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂが形成される。このガスダクトを有する蛇腹部を構成するには、図６（Ａ）（Ｂ）に示したように、同じ形状の蛇腹部構成用の大ブロック１Ａａ上に大ブロック１Ａｂを積み上げるが、大ブロック１Ａａ、１Ａｂの各々に形成したガスダクト用の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂの位置同士をあわせて配置する。その後、モルタルを圧入するには、ガスダクト用の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂの内側の目地４の開口部にもモルタル漏れ防止処理を施さなければならない。モルタル漏れ防止処理を施さないと、図６（Ｂ）に示したようなモルタルの流れ７により、際限なくモルタルが円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂ内に漏れ出し、これらを閉塞させてしまう。

しかしながら、ガスダクト用の円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂの径が小さいため、テープ５Ａを貼ろうとしても手が入らない場合がある。また、仮に手が入ったとしても、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａが大型であるため円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂの口からその内側に位置する目地４の開口部まで手が届かず、テープ５Ａを貼ることが困難な場合がある。

たとえば、このような場合、内側の目地４の開口部のモルタル漏れ防止処理ができるように、蛇腹部構成用の大ブロック１Ａを積み上げた後に、図７（Ａ）に示したように、しぼんだ状態でフーセン５Ｃを、円形孔１０Ａの内側の目地４の開口部に導入する。その後、図７（Ｂ）に示したように、エアを導入し、フーセン５Ｃを膨らませて、円形孔１０Ａの内の目地４の開口部を内側から抑え、目地４をシールする。図７では、円形孔１０Ａにフーセン５Ｃを使用した場合を図示しているが、方形孔１０Ｂにフーセン５Ｃを使用してもよい。なお、図６、７において、スペーサ３の図示は省略している。

このように、フーセン５Ｃをシール材として使用することは、円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂにフーセン５Ｃを導入し、コンプレッサー等でエアを送り込めばよいので、施工が簡便である。
一方で、フーセン５Ｃは、円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂの内側の目地４の開口部のように、目地４の開口部が内側からシールできるリング状でなければ使用することが困難である。また、フーセン５Ｃは、目地４の開口部の形状に対する追従性が悪いため、方形孔１０Ｂのように、目地４の開口部が四角等の角形形状では不向きであり、目地４の開口部の形状が、円形状、楕円状の部分に使用することが好ましい。方形孔１０をシールするには、前述のロープ５Ｂを使用することが好ましい。またフーセン５Ｃは、径の大きさが大きいものよりも、直径５０ｍｍ以下の場合に使用することが好ましい。
具体的にフーセン５Ｃの材質としては、ゴム等の伸縮可能な材料が使用できる。

次に、シール材以外の本発明の構成、および実施形態の一例について、詳細に説明する。
本発明は、大ブロック１を積み上げる発明であることが前提である。大ブロック１とは、一つの単位が３０ｋｇ以上にまとまった耐火物のブロックをいう。より好ましくは一つの単位が２００ｋｇ以上、さらに好ましくは８００ｋｇ以上の大ブロック１とすることである。この大ブロック１は、プレハブ工法により、複数の耐火物のブロックをモルタルにより結合させ一体化したものでもよいし、プレキャスト工法により大型の耐火物の大ブロック１を直接製造したものでもよい。大ブロック１とすることにより築炉現場での作業負担が軽減されるため、効率よく築炉を行うことができる。
積み上げる一つ一つの耐火物のブロックが、大ブロック１となったことにより、一つあたりの重量が大きくなるので、従来のように、手積みでこの大ブロック１を積み上げることが難しくなる。また、大ブロック１の目地４を形成するモルタルを手塗りしたり、モルタルの手揉み作業を行うことや、据付精度を高めることも難しい。
そこで、本発明では、モルタルの手塗りと手揉み作業を行わず、モルタルを圧入して目地４を形成する。

具体的な手順の一例について、以下に詳細に説明する。
図８は、炉高方向Ｚに円形孔１０Ａ、方形孔１０Ｂを有するコークス炉の蛇腹部構成用の大ブロック１Ａａを、既に配置した別の大ブロック１Ａｂ上の所定の位置に配置しようとする図であり、図９は、その側面図、図１０（Ａ）は、所定の位置に配置した大ブロック１Ａｂを上面から見た上面図、図１０（Ｂ）は、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃを使用し、モルタル漏れ防止処理を施した状態の図１０（Ａ）のＦ－Ｆ矢視部分断面図である。

大ブロック１Ａｂに限らず大ブロック１は重量が大きいので、クレーン等の重機により、積み上げることになる。重機を使用するので、築炉工が手積みしなければならない負担が減り、必要な築炉工の人数を減らすことができる。

重機により、安全に精度良く所定の位置に大ブロック１Ａｂを配置するために、図８、９に示したガイド機構２と、図８～１１に示したスペーサ３を配置することができる。ガイド機構２は、大ブロック１Ａｂを配置する際に、水平方向、すなわち、炉幅方向Ｘおよび炉長方向Ｙの所定の位置を合わせ、スペーサ３は、垂直方向、すなわち、炉高方向Ｚの位置を所定の位置に合わせる。このガイド機構２とスペーサ３の配置後、大ブロック１Ａｂを重機により所定位置に配置する。ここで、所定の大ブロック１Ａｂを配置する前であれば、ガイド機構２とスペーサ３を配置する順序については特に限定されない。

ガイド機構２を配置することにより、据付精度の低い重機で大ブロック１Ａｂを配置しても、炉幅方向Ｘおよび炉長方向Ｙについて、概ね所定の位置に配置することができる。さらに、人手による±２ｍｍまでの精密な据付精度とするための再調整の負担が軽減できる。また、クレーンで吊り下げた状態の大ブロック１Ａｂの下で人が作業する必要がなく、安全に大ブロック１Ａｂを配置できる。

このガイド機構２は、例えば、図８、９に示したように、下方から上方（炉高方向Ｚ）に向けて斜めに開いた板状とすることができる。このような斜めに開いた板状とすれば、この開いた板の面を大ブロック１Ａｂがすべり降りることにより、水平方向位置を所定の位置、すなわち、所定の炉幅方向Ｘおよび炉長方向Ｙの位置に大ブロック１Ａｂを収めることができる。この下方から上方に向けて斜めに開いた面は、一つのガイド機構２において、炉幅方向Ｘおよび炉長方向Ｙについてそれぞれに形成してもよい。また、炉幅方向Ｘを合わせるガイド機構２と、炉長方向Ｙを合わせるガイド機構２の二種類を各々配置してもよい。

一方、垂直方向位置を所定の位置、すなわち、炉高方向Ｚの所定の位置に合わせることは、図１０に示したように、大ブロック１Ａａ、１Ａｂの間にスペーサ３を所定の位置に配置して行うことができる。スペーサ３は、炉高方向Ｚの目地４の厚さを所定の厚さに調整する役目も有する。なお、スペーサ３は、目地４を形成した後も目地４の中に残留する。そのため、スペーサ３は、目地を形成するモルタルと同じ材質となるように、モルタルを固めて製造することが好ましい。
また、図８、９に示したように、方形孔１０Ｂの内側の目地４の開口部について、ロープ５Ｂによりモルタル漏れ防止処理を施すならば、積み上げる大ブロック１Ａｂ配置する前に、方形孔１０Ｂを囲うように、ロープ５Ｂを配置しておく。

図９のように、大ブロック１Ａｂを所定の位置に配置したら、ガイド機構２は取り除く。ガイド機構２を取り除かないと、モルタルを圧入することができない。配置された大ブロック１Ａｂは、スペーサ３の上に載置されており、ガイド機構２上には載っていないので、大ブロック１Ａｂ配置後にガイド機構２を取り除くことができる。

モルタル圧入前には、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）に示したように、目地４の開口部に、テープ５Ａ、ロープ５Ｂ、フーセン５Ｃによりモルタル漏れ防止処理を施す。水平方向の目地４のみでなく、垂直方向の目地４の開口部にもシールし、垂直方向の目地４にもモルタルが圧入できるようにする。その後、大ブロック１Ａｂに設けた所定の圧入口６よりモルタルを圧入する。圧入口６より圧入されたモルタルは、図１１（Ｂ）に示したように、モルタルの流れ７として大ブロック１Ａａと大ブロック１Ａｂの間、および、１Ａａと隣接する大ブロック１との間の目地４内に行き渡り、目地４にモルタルを充填できる。コークス炉を建設する場合、目地４の厚さは、２～６ｍｍが好ましく、より好ましくは、４ｍｍである。

なお、目地４の厚さが薄く、形状が複雑な場合、目地４内にモルタルが十分に圧入されない場合がある。その場合、モルタルを圧入する圧力を高圧にすることや、圧入するモルタルの水分量を増やし、モルタルを流れやすくすることが考えられる。あるいは、圧入口の数を増やしてモルタルの流れる距離を短くすることが考えられる。
しかしながら、圧入するモルタルの圧力を高圧にし過ぎると、モルタルの圧力で大ブロック１が浮き上がって、所定の位置からずれてしまい、据付精度が悪くなる場合がある。また、目地４の開口部に施したモルタル漏れ防止のためのシールが破れて、モルタルが漏れ出す場合もある。
モルタルの水分量を増やすと、モルタルが固まるまでの時間が長くなり、また、モルタルがるが固まった後も、水分量が少ないモルタルを使用した場合に比べて強度が低下する。
圧入口の数を増やすと、大ブロックの形状がさらに複雑化するため製造コストが上昇し、また、モルタルの圧入に時間がかかる。
このような問題を防止するため、モルタルを圧入する際には、図１２に示したように、設置金具８によって大ブロック１に設置したバイブレータ９により大ブロック１を振動させることが好ましい。モルタルはキチソトロピー（せん断応力を受けると粘性が低下する特性）を有するので、大ブロック１を振動させることによりモルタルの粘性が低下すると推定できる。モルタルの粘度が低下すれば、圧入口６より圧入されたモルタルは、厚さが薄く、複雑な形状の目地４内にスムーズに行き渡り、目地４を形成する。ここで、振動の周波数や振幅は、大ブロック１の大きさや、目地４の長さや形状により決定すればよいが、たとえば、周波数１０～６０Ｈｚ、振動のエネルギー１００～２５０ｋＮであることが好ましい。また、モルタルに振動を与えられれば、バイブレータ９を設置する場所は特に限定されない。振動を加えるひとつの目安として、目地内圧が８ｋＰａを超える圧入条件であれば加振することが好ましい。
振動を付与することにより、圧入の圧力を高圧化せず、モルタルの水分量を増やさずに、モルタルを圧入する距離が長く、目地４の厚さが薄く、複雑な形状のモルタル目地を形成するためのモルタル圧入を行えるモルタル目地４を形成できる。

このように、本発明では、モルタル施工を大ブロック１の配置後に圧入により行うことで、モルタルの手塗りおよびモルタルの揉み作業を不要とできる。そのため、築炉工は、大ブロック１を配置するために重機を操作する機械工の監督を行えばよいので、必要な築炉工の人数を大幅に削減できる。さらに、モルタル漏れ防止処理に使用するシール材を目地４の開口部に応じて最適化しているので、モルタル漏れを確実に防止しつつモルタル施工の時間を短縮して高効率化することができる。

以上のように、本発明により、耐火物のブロックの積み上げ作業を、大ブロック化し、機械化し、モルタル漏れ防止処理を高効率化してモルタルを圧入するのでモルタルの施工効率が向上し、築炉工等の煉瓦職人の労力を低減でき、大ブロック１を積み上げた建築物の建設を安価で、短い工期で行うことができる。

１…大ブロック、１Ａ、１Ａａ、１Ａｂ…蛇腹部構成用の大ブロック、１Ｂ…燃焼室構成用の大ブロック、２…ガイド機構、３…スペーサ、４…目地、４１…角部、５Ａ、５Ａａ、５Ａｂ…テープ、５Ｂ…ロープ、５Ｃ…フーセン、６…圧入口、７…モルタルの流れ、８…設置金具、９…バイブレータ、１０Ａ…円形孔、１０Ｂ…方形孔、１０Ｃ…大径孔、Ｘ…炉幅方向、Ｙ…炉長方向、Ｚ…炉高方向

Claims (2)

1. 一つあたり３０ｋｇ以上の耐火物の大ブロックを積み上げてコークス炉の建築物を建設する際のモルタル目地形成方法において、
   前記大ブロックを、必要な厚さの目地を形成できる間隔を設けて、所定の位置に配置し、
   前記目地の各開口部に応じて、それぞれ、テープ、ロープ、フーセンのいずれか１つをシール材として選択し、前記目地の各開口部に前記シール材によりモルタル漏れ防止処理を施し、
   前記大ブロックに設けた所定の圧入口より前記目地にモルタルを圧入する
   ことを特徴とするモルタル目地形成方法。
2. 前記目地の各開口部の形状に応じて、テープ、ロープ、フーセンのいずれか１つを選択することを特徴とする請求項１に記載のモルタル目地形成方法。

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