【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はトンネルのライニングや斜面コンクリ
ートなどの吹き付けコンクリートおよび吹き付け
モルタルの施工方法に関するものである。
従来、トンネルの内巻や斜面コンクリートなど
の吹き付けコンクリートとしては、セメント、細
骨材、粗骨材およびコンクリート混和剤よりなる
セメントコンクリートあるいはセメント、細骨
材、およびコンクリート混和剤よりなるセメント
モルタルが使われていた。
しかし、一般のセメントコンクリートあるいは
セメントモルタルでは吹き付けに際し跳ね返りが
大きく、多くの材料が無駄になつたり、またトン
ネルの地山が悪い場合、硬化したコンクリートが
地山の圧力によつて割れ突然落下したり、横方向
からの圧力によつて崩れ落ちる場合があつた。吹
き付けによる跳ね返りを少なくするためにはコン
クリート混和剤として急結剤を加えたりしている
が、トンネル上方向の吹き付け時の跳ね返りは多
く、この効果は少ない。また地山の圧力からくる
割れによる突然の落下や横からの圧力によつて崩
れ落ちるのをさけるため金鋼をはり付けたり、ス
チールフアイバーを加えたりしているが、非常に
手間がかかり、また跳ね返えりによる吹き付け材
料の無駄が多く、特にスチールフアイバーが高価
なため非常に不経済であつた。さらに吹き付け工
法を用いる場合、コンクリートまたはモルタルの
スランプ値が低くなるのを防ぐことが必要であ
り、スランプ値が低下する場合には詰りを生じ作
業性が大きく低下することとなる。本発明はセメ
ント、細骨材、粗骨材、水、コンクリート混和剤
よりなるセメントコンクリート、あるいはセメン
ト、細骨材、水、コンクリート混和剤よりなるセ
メントモルタルに対して、ポリビニルアルコール
系モノフイラメントまたはポリビニルアルコール
系繊維集束体であつて、該モノフイラメントの場
合にはモノフイラメントデニールが100〜2000デ
ニールでアスペクト比が10〜200であり、該集束
体の場合には単繊維デニールが0.5〜50デニール
で集束体のトータルデニールが100〜5000デニー
ルで集束体としてのアスペクト比が10〜200であ
るポリビニルアルコール系短繊維（以下ビニロン
繊維という）を混合・分散したものを圧搾空気に
より吹きつけ構築する工法に関するもので、跳ね
返りが少なく、かつスランプ値の低下が少なく、
また硬化後のひび割れが少なく、もしコンクリー
トにひび割れが発生しても急にコンクリートが落
下したり、横からの圧力によつて割れたコンクリ
ート塊が飛び出したりする事のない吹き付けコン
クリートを構築する事を目的としたものである。
本発明におけるコンクリートあるいはモルタル
の組成はセメント150Kg／m3以上好ましくは200〜
600Kg／m3、細骨材400Kg／m3以上好ましくは500
〜1200Kg／m3、粗骨材400Kg／m3以上好ましくは
500〜1200Kg／m3、水100Kg／m3以上好ましくは
150〜250Kg／m3および適量のコンクリート混和剤
を混合したものあるいはセメント120Kg／m3以上
好ましくは160〜1200Kg／m3、細骨材700Kg／m3以
上好ましくは900〜1900Kg／m3、水140Kg／m3以上
好ましくは180〜370Kg／m3およびコンクリート混
和剤を混合したもので、これらのコンクリートあ
るいはセメントに対して、ビニロン繊維を0.5
Kg／m3〜13Kg／m3混合・分散したものである。
本発明に使用できるセメントはポルトランドセ
メント（普通、早強、超早強、中庸熱の４種があ
る）、シリカセメント、フライアツシユセメント、
高炉セメント、アルミナセメント、超速硬セメン
ト、耐硫酸塩セメントなどのセメントを含むが、
一般にはポルトランドセメントが使用される。こ
れらのセメントと共にセメントの急結剤、減水
剤、AE剤などを併用することもできる。
本発明に使用できる細骨材は通常の砂である
が、これには川砂、海砂、山砂のほかに硅砂、ガ
ラス砕砂、鉄砂、灰を焼結させた砂、水さい鋳物
砂などの人工砂がある。
本発明に使用できる粗骨材は、通常、レキ、砂
利、砕石、切込砕石、粒度調整砕石などであるが
スラグ、メサライトの如き人工骨材などでもよ
い。
本発明におけるビニロン繊維は、湿式紡糸法あ
るいは乾式紡糸法にて紡糸され延伸され、適宜長
さに切断されたものであるが、これらの繊維はモ
ノフイラメントあるいは多数本の集束体（好まし
くは一時的に結合されたもの）としてコンクリー
トあるいはモルタルに配合される。これらの繊維
はコンクリートあるいはモルタルへの分散を良く
しスランプの低下を少なくするためモノフイラメ
ントの場合は100〜2000デニール、集束体の場合
単繊維デニール0.5〜25デニールでトータル100〜
5000デニールの太さとし、数mmから数10mmの長さ
を有するものとすることが好ましい。特にこの繊
維のアスペクト比（長さ（mm）／太さ（mm））は
モノフイラメントあるいは集束体として10〜200
のものが分散性もよくまた補強効果も高い。集束
体からなる場合、この集束体は少なくとも一部が
混合時に単繊維に分離されるため、各単繊維のア
スペクト比はきわめて大きいものとなり、補強効
果が高い。ビニロン繊維は一般に高強力である
が、60Kg／mm2以上のものが補強効果の点で有利で
ある。
セメント、細骨材、粗骨材、水、急結剤等のコ
ンクリート混和剤適量および適当な長さに切断し
たビニロン繊維の混合はバグミルミキサ、セメン
トコンクリートミキサ、連続ミキサなどの混合機
を用いて行なわれる。材料のミキサへの添加順序
は規定されるものではなく、作業上便利なような
方法を取ればよい。
練り混ぜを完了したコンクリートあるいはモル
タルをベルトコンベア、バケツトあるいはコンク
リートポンプで吹き付け機に供給し、圧搾空気に
よつて吹き付けを行う。
また水やビニロン繊維、急結剤を除く他の材料
を混合し、圧送ホースのノズルの近くで水やビニ
ロン繊維、急結剤を加える方式を取ることもでき
る。
ビニロン繊維の添加量は0.5〜13Kg／m3とする
ことが必要であり、0.5Kg／m3以下では吹き付け
に際し跳ね返りが大きく、また硬化後もビニロン
繊維の補強効果を期待する事ができず、コンクリ
ートにひび割れが発生した時にコンクリートの塊
が落下したり、横からの圧力によつて崩れ落ちる
のを防止する事ができない。
反対にビニロン繊維が13Kg／m3以上では練り混
ぜに際しスランプが小さくなり均一な練り混ぜが
できない。
またスランプを得るために水を加えるとコンク
リートの強度が低くなり、かえつてビニロン繊維
を加える事によつて強度が低下する事になる。ま
た吹き付け作業時のポンプ圧送性を悪くし、スム
ーズな吹き付けを行う事ができない。
次に本発明の効果を要約すると次の通りであ
る。
(1) 吹き付けに際し、跳ね返りが少ない。
いままでの吹き付け工法では、練り混ぜ水の
添加方法によつても多少異なるが、トンネルで
は上向きに吹き付けを行うと40％〜50％程度跳
ね返るが、ビニロン繊維を混入する事によつて
跳ね返り率を従来より10％〜20％程度少なくす
る事ができる。これはビニロン繊維が親水性
で、セメントに対する親和性が高いためであ
る。これに対してスチールフアイバーを添加し
ても跳ね返りはほとんど少なくできない。
(2) スチールフアイバーに比べ少ない添加量で補
強効果を上げる事ができる。
スチールフアイバーによつてコンクリートの
補強効果をあげるためには容積比で1.0〜2.0％
（重量では70Kg／m3〜160Kg／m3）の添加が必要
であるが、ビニロン繊維では容積％で0.05％〜
１％（重量では0.5Kg／m3〜13Kg／m3）の添加
量でコンクリートの落下や横方向圧力によるコ
ンクリートの崩壊を防止する事ができる。
これは他の繊維に比べてビニロン繊維が優れ
た強力あるいは弾性率等の繊維物性と関連して
上記効果を発揮したものと考えられる。さらに
この繊維は水との親和性が高く、繊維表面に無
数のひだを有していることによりセメント水和
物との付着性がよく、また、ビニロン繊維は耐
アルカリ性であり、耐久性に富んでいること
も、セメント製品の補強材として優れている。
(3) 作業時の安全性が高い。
コンクリートを補強する繊維状材料としては
アスベスト、スチールフアイバーがあるが、ア
スベストは形状が針状をしているため発癌性が
あるとされトンネル等の吹き付け作業に使用す
る事はむつかしい。
またスチールフアイバーは細く硬いため、ま
た針状のため扱いにくく作業しにくいが、ビニ
ロン繊維は柔らかく安全である。
The present invention relates to a method for constructing shotcrete and shotcrete mortar for tunnel lining and slope concrete. Conventionally, as shotcrete for tunnel inner walls and slope concrete, cement concrete made of cement, fine aggregate, coarse aggregate, and concrete admixtures, or cement mortar made of cement, fine aggregate, and concrete admixtures are used. I was worried. However, with ordinary cement concrete or cement mortar, there is a large amount of rebound when spraying, resulting in a lot of wasted material.Also, if the ground of the tunnel is poor, the hardened concrete may crack and suddenly fall due to the pressure of the ground. In some cases, the structure collapsed due to lateral pressure. In order to reduce splashback caused by spraying, quick-setting agents are added as concrete admixtures, but there is a lot of bounceback when spraying upwards in tunnels, so this effect is small. In addition, in order to prevent sudden falls due to cracks caused by the pressure of the ground or collapse due to lateral pressure, gold steel is pasted or steel fibers are added, but this is very time-consuming and prevents it from falling. There is a lot of waste of sprayed material due to burrs, and it is extremely uneconomical, especially since steel fiber is expensive. Furthermore, when using the spraying method, it is necessary to prevent the slump value of the concrete or mortar from decreasing, and if the slump value decreases, clogging will occur and workability will be greatly reduced. The present invention applies polyvinyl alcohol monofilament or polyvinyl An alcohol-based fiber bundle, in which the monofilament has a monofilament denier of 100 to 2000 deniers and an aspect ratio of 10 to 200; in the case of the bundle, the monofilament denier has a monofilament denier of 0.5 to 50 deniers Relates to a construction method in which a mixture and dispersion of polyvinyl alcohol short fibers (hereinafter referred to as vinylon fibers) having a total denier of 100 to 5,000 deniers and an aspect ratio of 10 to 200 as a bundle is sprayed with compressed air. , with less bounce and less decrease in slump value.
In addition, it is possible to construct shotcrete with fewer cracks after hardening, and even if cracks occur in the concrete, the concrete will not suddenly fall or cracked concrete chunks will not pop out due to lateral pressure. This is the purpose. The composition of concrete or mortar in the present invention is cement 150Kg/ m3 or more, preferably 200~
600Kg/m 3 , fine aggregate 400Kg/m 3 or more preferably 500
~1200Kg/m 3 , coarse aggregate 400Kg/m 3 or more preferably
500-1200Kg/m 3 , preferably 100Kg/m 3 or more of water
150-250Kg/m 3 mixed with an appropriate amount of concrete admixture or cement 120Kg/m 3 or more preferably 160-1200Kg/m 3 , fine aggregate 700Kg/m 3 or more preferably 900-1900Kg/m 3 , water A mixture of 140Kg/m3 or more , preferably 180 to 370Kg/ m3 , and a concrete admixture.
Kg/ m3 to 13Kg/ m3 mixed and dispersed. Cement that can be used in the present invention is Portland cement (there are four types: normal, early strength, super early strength, and moderate heat), silica cement, fly ash cement,
Contains cement such as blast furnace cement, alumina cement, super fast hardening cement, and sulfate resistant cement.
Portland cement is commonly used. Cement quick setting agents, water reducing agents, AE agents, etc. can also be used together with these cements. The fine aggregate that can be used in the present invention is ordinary sand, including river sand, sea sand, mountain sand, silica sand, crushed glass sand, iron sand, sand made by sintering ash, sand foundry sand, etc. There is artificial sand. Coarse aggregates that can be used in the present invention are generally sandstone, gravel, crushed stone, cut crushed stone, crushed stone with adjusted particle size, etc., but may also be artificial aggregates such as slag and mesalite. The vinylon fibers used in the present invention are spun and drawn using a wet spinning method or a dry spinning method, and are cut into appropriate lengths. mixed into concrete or mortar. These fibers have a denier of 100 to 2000 in the case of monofilament and 0.5 to 25 denier for a total of 100 to 200 in the case of a bundle, in order to improve dispersion in concrete or mortar and reduce the drop in slump.
It is preferable to have a thickness of 5000 denier and a length of several mm to several tens of mm. In particular, the aspect ratio (length (mm)/thickness (mm)) of this fiber is 10 to 200 as a monofilament or bundle.
It has good dispersibility and a high reinforcing effect. In the case of a bundle, at least a portion of the bundle is separated into single fibers during mixing, so the aspect ratio of each single fiber is extremely large, resulting in a high reinforcing effect. Vinylon fibers generally have high strength, but those of 60 kg/mm 2 or more are advantageous in terms of reinforcing effect. Mixing of appropriate amounts of concrete admixtures such as cement, fine aggregate, coarse aggregate, water, quick-setting agent, etc. and vinylon fibers cut into appropriate lengths is done using a mixer such as a bag mill mixer, cement concrete mixer, or continuous mixer. It will be done. The order in which the materials are added to the mixer is not limited, and may be any method convenient for the work. Mixed concrete or mortar is supplied to a spraying machine using a belt conveyor, bucket, or concrete pump, and spraying is performed using compressed air. It is also possible to mix other materials except water, vinylon fibers, and quick-setting agent, and then add the water, vinylon fibers, and quick-setting agent near the nozzle of the pressure hose. It is necessary to add vinylon fiber in an amount of 0.5 to 13Kg/m 3 .If it is less than 0.5Kg/m 3 , there will be a large rebound when spraying, and even after curing, the reinforcing effect of vinylon fiber cannot be expected. When cracks occur in concrete, it is impossible to prevent concrete blocks from falling or collapsing due to lateral pressure. On the other hand, if the vinylon fiber is 13 kg/m 3 or more, the slump will be small during kneading and mixing will not be uniform. Also, adding water to obtain slump lowers the strength of concrete, and adding vinylon fibers reduces the strength. It also impairs the pumping performance during spraying work, making it impossible to perform smooth spraying. Next, the effects of the present invention are summarized as follows. (1) Less bounce back when spraying. With conventional spraying methods, when spraying upwards in a tunnel, the rebound is approximately 40% to 50%, although this varies somewhat depending on the method of adding mixing water, but by mixing vinylon fiber, the rebound rate can be reduced. It can be reduced by about 10% to 20% compared to conventional methods. This is because vinylon fibers are hydrophilic and have a high affinity for cement. On the other hand, even if steel fibers are added, the rebound can hardly be reduced. (2) The reinforcing effect can be increased with a smaller amount added than steel fiber. In order to increase the reinforcement effect of concrete with steel fibers, the volume ratio is 1.0 to 2.0%.
(70Kg/m 3 to 160Kg/m 3 by weight), but for vinylon fibers, it is necessary to add 0.05% to 160Kg/m 3 by volume.
Addition of 1% (0.5Kg/m 3 to 13Kg/m 3 by weight) can prevent concrete from falling or from collapsing due to lateral pressure. This is considered to be due to the fact that vinylon fiber exerts the above effect in relation to its superior fiber properties such as strength and elastic modulus compared to other fibers. Furthermore, this fiber has a high affinity with water and has numerous folds on the fiber surface, which allows it to adhere well to cement hydrate.In addition, vinylon fiber is alkali-resistant and highly durable. It is also an excellent reinforcing material for cement products. (3) High safety during work. Fibrous materials for reinforcing concrete include asbestos and steel fiber, but asbestos has a needle-like shape and is considered carcinogenic, making it difficult to use for spraying work such as tunnels. In addition, steel fiber is thin and hard, and its needle-like shape makes it difficult to handle and work with, but vinylon fiber is soft and safe.
【特許請求の範囲】[Claims]
１ 尿素―ホルムアルデヒド樹脂又はメラミン―
ホルムアルデヒド樹脂を配合してなるバーミキユ
ライトラメラの水性懸濁物。
２ 樹脂の配合量が懸濁物中のバーミキユライト
の重量に基づいて２〜10重量％である特許請求の
範囲第１項記載の水性懸濁物。
３ 主割合のバーミキユライトラメラが50ミクロ
ン以下の寸法をもつものである特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の水性懸濁物。
４ 粘度調整剤を含有する特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれかに記載の水性懸濁物。
５ 粘度調整剤がピロ燐酸ナトリウムである特許
請求の範囲第４項記載の水性懸濁物。
６ 充填剤を含有する特許請求の範囲第１項ない
し第５項のいずれかに記載の水性懸濁物。
７ 尿素―ホルムアルデヒド樹脂又はメラミン―
ホルムアルデヒド樹脂を配合したバーミキユライ
トラメラの水性懸濁物を付形し、付形した懸濁物
から水を除去しそして懸濁物からの水の除去中及
び／又は水の除去後にかく付形された組成物を硬
化させることからなる水中で安定な固体バーミキ
ユライト生成物の製造法。
８ 懸濁物を60℃までの温度に加熱することによ
つて付形された組成物の認め得る硬化を生起させ
1 Urea - formaldehyde resin or melamine -
An aqueous suspension of vermiculite lamellae mixed with formaldehyde resin. 2. The aqueous suspension according to claim 1, wherein the amount of resin blended is 2 to 10% by weight based on the weight of vermiculite in the suspension. 3. The aqueous suspension according to claim 1 or 2, wherein the main proportion of vermiculite lamellae has a size of 50 microns or less. 4. The aqueous suspension according to any one of claims 1 to 3, which contains a viscosity modifier. 5. The aqueous suspension according to claim 4, wherein the viscosity modifier is sodium pyrophosphate. 6. The aqueous suspension according to any one of claims 1 to 5, which contains a filler. 7 Urea - formaldehyde resin or melamine -
Shaping an aqueous suspension of vermiculite lamellae formulated with formaldehyde resin, removing water from the shaped suspension, and shaping during and/or after the removal of water from the suspension. 1. A process for producing a solid vermiculite product stable in water, comprising curing a composition of the same composition. 8. Producing appreciable hardening of the shaped composition by heating the suspension to a temperature of up to 60°C.