JPH0262205A - 水硬性資料と急結剤の連続混合装置およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンクリート、モルタル、不定形耐火物などの
水硬性資料と急結剤の連続混合装置およびその使用方法
に関するものである。

〔従来の技術とその技術的課題〕

トンネル、坑道、ケーブルダクトで代表される筒状閉鎖
断面をライニングする方法として、圧縮空気を搬送媒体
としてコンクリートやモルタルを吹付ける手法と、型枠
を用いて隙間を作り、その隙間にコンクリートやモルタ
ルをポンプ圧送して打設する手法が従来知られており、
ことに最近。

工期短縮の要請等から、急結剤を併用して施工すること
が多くなっている。

前者は、圧縮空気で高速気流搬送する関係から秒単位で
硬化する急結剤の添加は比較的容易であり、瞬時にライ
ニング層を固化させることができる。しかしながら１反
面、粉塵が多量に発生するため作業環境を悪化させ、ま
た、吐出された資料の１／３程度がリバウンドロスにな
るという点に致命的な問題がある。後者の方法はかかる
問題がない点で優れている。しかしながら、反面、資料
を濃密搬送する関係から、急結剤を硬化させることなく
水硬性資料と十分に分散混合することができないのがネ
ックとなっており、打設する前に硬化して撹拌機器や搬
送路に付着し通路を閉塞するトラブルが多発しやすい。

そのため、現実には急結剤を用いないことが多く、固化
するまでに長時間を要するという問題があった。

本発明は前記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、水硬性資料と急結
剤を効率良く連続撹拌混合・吐出させることができるコ
ンパクトな装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、粉塵やリバウンドを発生さ
せることなく初期強度の高いライニング層を容易に形成
できる方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、先端側に吐出口を設
けた筒状ケーシングに撹拌送り機能を有するスクリュー
を高速回転自在に内挿し、かつ、筒状ケーシングの軸線
と略直角方向部位には、外部の圧送ポンプと接続する水
硬性資料投入部を設けると共に、該水硬性資料投入部ま
たはその近傍に外部の急結剤供結手段と接続する急結剤
添加部を設けたものである。

前記撹拌送り機能を有するスクリューが、連続羽根と撹
拌羽根からなっている場合、それらの配設比率は、ピッ
チをパラメータとして、（２，５〜３．５）：４程度が
好適である。

前記吐出口は単なる開口でもよいし、吐出口下流側に回
転インペラを備えていてもよい。

また、本発明は、水硬性資料を打設するに当たり、前記
装置の吐出口を施工部位に望ませるように施工部材に取
付け、この状態でスクリューを１１００ｒｐ以上で回転
させつつ圧送ポンプから水硬性資料投入部にウェットミ
ックスの水硬性資料を圧入すると共に、急結剤供結手段
から粉状または液状の急結剤を注加することにより筒状
ケーシング内で混合資料を生成し、それを連続吐出する
ものである。

この場合、施工部材としては一般に型枠が用いられ、そ
の型枠が固定形式の場合には、型枠に設けた打設口に本
発明装置の吐出口部分を接続し、各ゾーンの打設ごとに
順次型枠に対する接続位置を変えるものである。

また、型枠が移動式の場合には、本発明装置を型枠に配
置し、型枠移動手段により型枠を移動させながら混合資
料を打設するものである。

さらに、吐出口の先端にインペラを設けた装置の場合に
は、吐出された混合資料をインペラにより加速して圧密
炭を高めるものであり、この方法も本発明に含まれる。

以下本発明を添付図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図は本発明による水硬性資料と急結剤
の連続混合装置を示しており、第４図ないし第７図はそ
の使用方法を示している。

第１図において、１は筒状ケーシングであり、鋼板など
の金属材料またはゴム等の可撓材料もしくは内面を可撓
性材料で内張すしてなり、この例では前端に吐出口１０
が設けられている。

２は前記筒状ケーシング１に内挿されたスクリューであ
り、筒状ケーシング１の後端フランジ１ｏＯに結合した
軸受ブロック２０にスクリュー軸２ａの後部が片持ち支
持されており、軸受ブロック２０には同軸上に高速駆動
モータ３と減速機３０が設けられ、減速機３０の出力軸
３００がカップリング３０１によりスクリュー軸２ａと
結合されている。

前記スクリュー軸２ａは連続羽根２ｂ、２ｂと撹拌羽根
２ｃを有している。すなわち、スクリュー軸２ａの基端
側から少なくとも１ピッチ以上の連続羽根２ｂが間欠的
に形成され、これと間隔をあけて１ピツチ以下の最終連
続羽根２ｂが形成されている。そして、前記各連続羽根
２ｂ、２ｂの間には、軸線に対し所要角度の傾きを持っ
た複数の撹拌羽根２ｃが放射状に設けられている。前記
連続羽根２ｂ、２ｂと撹拌羽根２ｃの比率は、連続羽根
を全部合計したピッチとの関係において、（２、−５〜
３．５）：　１程度に設定することが、急結剤を固化さ
せることなく良好な撹拌と送り効果を実現する点から重
要である。

５は筒状の水硬性資料投入部であり、前記基端の連続羽
根２ｂ域に相当する筒状ケーシング１に開口され、後端
側は圧送配管（ホースを含む）５０に直結され、圧送ポ
ンプ６の吐出側に導かれている。圧送ポンプ６は、ピス
トンポンプ、スネークポンプ、スクイーズ、プランジャ
ポンプ、ギヤポンプなど形式は任意である。

７は急結剤添加部であり、前記水硬性資料投入部５の任
意部位に設けられ、供給ホース７０を介し６て急結剤供
給装置８に導かれている。急結剤添加部７は図示するも
のでは斜管であるが、リングノズル形式としてもよい。

また、場合によっては、直接筒状ケーシング１に接続し
てもよい。急結剤供給装置８は急結剤が液体である場合
には液送ポンプが用いられる。急結剤が粉体である場合
には加圧注入式一般には空気圧送形式のものが使用され
るが、撹拌効果およびエアによる吹き抜けを防止する点
から、濃密流圧送形式のものが好適である。

第４図はその一例を示しており、上部にホッパ８０を備
えたケーシング８１にユニバーサルジヨイント８３ａ、
８３ｂを介してスクリュー８２を回転自在に設け、スク
リュー８２の軸線方向には２条のらせん状溝を有するス
テータ８５と吐出ノズル８６を直列に設け、ステータ８
５中には一端をユニバーサルジヨイント８３ｂに偏心支
持させたスネーク状ロータ８７を内挿している。そして
。

ケーシング８１に数個所にエアレーション用エア添加部
８８を接続する一方、吐出ノズル８６には圧送用エア添
加部８９を接続している。

この装置を用いた場合、能動シャフト８４を駆動し、圧
縮エアを供給すれば、ホッパ８０からケーシング８１内
に装入された急結剤ａは、スクリュー８２により撹拌さ
れつつエアレーション用エア添加部８８から注入された
エアと混合されて高濃度の流動体となり、その前方でス
ネーク状ロータ８７がステータ８５の内面接触線を移動
しながら回転する。これによる自吸用作用でステータ８
５とスネーク状ロータ８７間のポケットに吸い込まれ、
スネーク状ロータ８７の運動により吐出ノズル８６に高
効率で脈動なく正確に連続吐出される。

急結剤ａは予めエアレーションにより流動化されている
ため、吐出ノズル８６部位で圧送用エア添加部８９から
のわずかな量の圧縮エアにより十分な搬送力が創成され
、高い濃度で急結剤添加部７から水硬性資料投入部５に
注加される６なお、筒状ケーシング１の吐出口１０は、
図示するものでは筒状ケーシング軸線方向にストレート
に開口し、外側に連結用フランジ１０１を設けているが
、これに限られるものではなく、側方あるいはエルボ状
に斜め下方もしくは軸線と直角方向に開口していてもよ
い。

また、吐出を自重落下式でなく、加速式としてもよい。

第３図はその好適な例を示しており、筒状ケーシング１
の吐出口１０の前方から下側をフード１３で覆うと共に
、フード１３と対峙するケーシング先端下側にブラケッ
ト１１を設け、このブラケット１１に複数の羽根からな
るインペラ１２を先端がフード１３に接近するように支
持させ。

ブラケットに固定したモータ１４により高速回転させる
ようにしている。この態様によれば、吐出口１０から吐
出された混合資料は、フード１３でガイドされて流下す
る途中でインペラ１２間のポケットに落ち込み、フード
１３の接線方向に加速、吐出され、混合資料の圧密度を
高めることができる。

第５図は本発明による施工法の一例を示している。この
実施例では固定型枠９が用いられており、固定型枠９は
複数の型枠部体９ａ、９ｂ、９ｃ・・・により両側部と
アーチ部が画成され、施工すべき掘削面すとの間に所要
の空隙Ｃを形成しており、各型枠部体９ａ、９ｂ、９ｃ
・・・には空隙Ｃに通じる打設口９０が付設されている
。

施工に当たっては、本発明袋２ＺＡをたとえば側壁の型
枠部体９ａに連結する。これは第１図の構造であれば、
先端のフランジ１０１をボルトあるいはクイックジヨイ
ントで打設口９０のフランジと連結すればよく、これで
本発明装置Ａはトンネル内に突出するかたちで型枠部体
９ａに保持される。施工する型枠部体９ａには吸着取０
け式などのバイブレータ９１を設置して振動を与える。

この状態で高遠叩動モータ３によりスクリュー２を少な
くとも１１００ｒｐで回転するとともに、圧送ポンプ６
および急結剤供給装置８を作動させる。圧送ポンプ６か
ら吐出されたウェットミックスの水硬性資料Ｃは圧送ホ
ース５０を介して濃密搬送され、そのまま筒状ケーシン
グ１の軸線と交差する方向に設けられている水硬性資料
投入部５から筒状ケーシング１内に圧入される。

これにより水硬性資料Ｃは、筒状ケーシング１に押し込
まれ、一方、このとき急結剤供給装置８からは急結剤ａ
が圧送されており、該急結剤ａは、実施例においては、
細径の供給ホース７０を通って水硬性資料投入部５に分
岐接続されている急結剤添加部７に到り、筒状ケーシン
グ１内に圧入される寸前の水硬性資料Ｃに添加される。

このとき、筒状ケーシング１内ではスクリュー２が前記
のように１１００ｒｐ以上の回転数で高速回転している
。このため、水硬性資料投入部５から圧入された水硬性
資料Ｃと急結剤ａは、第１段の連続羽根２ｂにより急速
に前送され、次いで連続羽根２ｂが終ったゾーンで速度
を幾分低下されながら高速回転する撹拌羽根２ｃの剪断
作用により激しく撹拌され、次いで中間の連続羽根２ｂ
に達したところで再び加速前送され、この中間の連続羽
根２ｂの終端から再度高速回転する撹拌羽根２ｃの剪断
作用により激しく撹拌される。

前記したような（２，５〜３．５）：　１の配設比率の
連続羽根２ｂと撹拌羽根２ｃとで交互に送り速度の変化
と撹拌を加え、しかも全体として高速送りを行うため、
秒単位で硬化反応が開始する急結剤ａはケーシングや羽
根への付着が生じず、水硬性資料Ｃと完全な混合状態と
することができる。

混合資料は、最終の連続羽根２ｂにより加速され、吐出
口１０から打設口９０を通して空隙Ｃに急速充填され、
バイブレータ９１による流動促進作用により空隙Ｃを埋
め、ライニング層を形成する。

このようにして型枠部体９ａへの打設が完了した後は、
本発明装置Ａを固定型枠９ａから取外し、次の型枠部体
たとえば９ｂの打設口９０に付は直して、前記と同じ操
作を行うもので、以下順次型枠部体９Ｇ・・・毎に前記
操作を繰り返すことでｒＡ鎖断面全体にライニング層が
形成される。

第６図と第７図は本発明による施工法の別の態様を示し
ている。この実施例においては、移動型枠９′が用いら
れ、移動装置１５により掘削面すと任意の間隔を設定保
持して単位面積のライニングを行い、移動型枠９′を掘
削面周方向に順次移置させることでライニング層を拡大
して行くものである。

移動装置１５の形式は任意であり、たとえば主機１５ａ
に対し揺動自在な主ブーム１５ｂの伸縮ロンド１５０を
移動型枠９′の背面下側に枢着し、主ブーム１５ｂのケ
ーシング側に連結した副ブーム１５ｃの伸縮ロンド１５
１を移動型枠９′の背面上側に枢着するような構成をと
ればよい。

移動型枠９′は第７図のように幅方向端部（トンネル長
手方向）に水硬性資料と剥離性のよい材質からなる幅板
９２が設けられており、また、背面上側には支持台９３
が固設され、この支持台９３に本発明装置Ａが搭載され
ている。

その搭載形式は、第５図の場合と同様に打設口に吐出口
を直結する方式でもよいが、より好ましくは支持台幅方
向に沿って移動自在とする。その方法は任意であるが、
図示するものでは、支持台幅方向にボールねじ等のガイ
ドバー９４を横架し、横送りモータ９５により回転自在
にするとともに、ガイドバー９４にスライドテーブル９
６を係合させ、そのスライドテーブル９６に筒状ケーシ
ング１を据付固定しており、充填効果を高めるため。

筒状ケーシング１の両側のスライドテーブル９６先端に
アームを介して棒状バイブレータ９７，９７を吊持して
いる。

この装置構成を用いた場合には、第６図のように移動装
置１５により移動型枠９′を掘削面すと所定の間隔を設
定し、その状態で前記のようにスクリュー２を高速回転
し、圧送ポンプ６および急結剤供給装置８を作動させ、
さらに、棒状バイブレータ９７．９７と横送りモータ９
５を作動させる。水硬性資料Ｃと急結剤ａは前述したよ
うに連続羽根２ｂと撹拌羽根２ｃにより急速搬送・急速
混合されて吐出口１ｏから移動型枠９′内に吐出充填さ
れ、しかもその吐出位置が型枠幅方向で変化し、充填さ
れた混合資料が棒状バイブレータ９７．９７の振動によ
り流動させられるため、ごく短時間で空隙Ｃに急速硬化
のライニング層が形成される。そこで、このライニング
層の硬化とともに移動装置１５の主ビーム１５ｂ等を所
定速度で掘削面周方向に移動させるものであり、これに
よリライニング層が閉鎖断面状に成長する。

第５図の方法および第６図と第７図の方法のいずれにお
いても、圧縮エアによる吹付けでなく。

ポンプ圧送の濃密資料に急結剤を添加して筒内で急速送
りとミキシングを行って打設する方式であるため、粉塵
は発生せず、リバウンドロスも生じない。しかも、急結
剤ａが水硬性資料Ｃに効率良く均一に分散混合されるた
め、少ない急結剤量で目標初期強度のライニング層を創
成することができる。なお、上記方法は、第３図のよう
なインペラ付設形式の装置も使用できることはいうまで
もなく、インペラ１２で混合資料が加速され、掘削面す
およびコンクリート打設面に圧密されるため、より密着
性のよいライニング層を得ることができる。

〔実　施　例〕

次に本発明の実施例を示す。

筒状ケーシング１を鋼板製、長さ６００ｍｍ、内径１５
０ｍｍφとし、内部にスクリューを片持ち状に内挿した
。スクリューの仕様は、外径４’　Ｏｍｍ、φの軸に１
．５ピツチの連続羽根３つを中間に０゜５ピツチの途切
れ形成するように設け、各途切れ部位に４枚で１組の撹
拌羽根をそれぞれ設けた。

第１の連続羽根の中間位置に相当する筒状ケーシングに
１００ｍｍφの短管を接続して水硬性資料投入部を形成
し、これをホースによりピストン式コンクリートポンプ
の吐出部に接続した。短管の中間に斜めに２０ｍｍφの
管を接続し、これをホースにより急結剤供給装置の吐出
部と接続した。急結剤供給装置は液体ポンプと第４図の
粉体供給装置（ロータ径３０ｍｍφ）を用いた。

コンクリートの配合は、セメント３６０ｋｇ／ｒｒ１′
、ｓ／ａ　　６５％、Ｗ／Ｃ５８％、スランプ１０ａ＋
＋とじ、これを４　ｒｎ’　／　ｈで圧送し、スクリュ
ーを１５Ｏｒｐｍで回転させた。急結剤は、粉体、液体
ともに前記配合にセメント量の３％、５％、７％添加し
、筒状ケーシングの先端の吐出口から混合資料として型
枠内に吐出させた。粉体の場合には、吐出ノズル部位に
０　、５　Ｑ７ｍｉｎ、ケーシングエアレーション部に
０．５１２／ｆｆ１ｉｎの圧縮エアを導入した。

以上の結果、急結剤がいずれの添加量の場合も、また液
体、粉体のいずれの場合も、連続羽根、撹拌羽根に資料
が付着、固化することなく全部打設でき、粉体急結剤の
場合でも粉塵は皆無であった。

得られたライニング層（厚さ１５０ｍｍ）の初期強度と
急結剤の添加量の関係を第８図に示す。また、比較のた
め、従来の湿式吹付は方式による場合を併記する。吹付
は方式の配合は本発明と同じで。

圧縮エアは８０００Ｑ／ｌ１ｉｎ、急結剤は吹付はノズ
ルの手前３．５ｍの位置で添加した。

この第８図から本発明によれば、吹付は工法に較べて少
ない急結剤量で同等の効果が得られることがわかる。こ
れは、水硬性資料と急結剤を完全に分散混合することが
できたことによるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の第１項によるときには、極めてコ
ンパクトで簡単な構造により水硬性資料と急結剤とを高
速で効率良く、完全に混合ししかもそれを連続して吐出
することができるというすぐれた効果が得られる。

また本発明の第３項によれば、上記に加え、混合資料を
加速して圧密炭を高めることができるため、より初期強
度が高く、かつ密着性にすぐれたライニングを形成でき
るというすぐれた効果が得られる。

本発明の第４項によるときには、吹付は方式の場合に問
題となる粉塵やリバウンドを完全に解消し、少ない急結
剤使用量で良好な強度のライニング層や充填層を能率よ
く形成できるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水硬性資料と急結剤の連続混合打
設装置の一実施例を示す部分切欠側面図、第２図Ｃま第
１図■−■線に沿う断面図、第３図と第４図は本発明の
他の実施例とその使用状況を示す側面図、第５図と第６
図は本発明による使用方法を例示する側面図、第７図は
第６図の部分的平面図、第８図は本発明による急結剤使
用量とコンクリート強度の関係を従来の湿式吹付は工法
と比較して示すグラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端側に吐出口を設けた筒状ケーシングに撹拌送
   り機能を有するスクリューを高速回転自在に内挿し、か
   つ、筒状ケーシングの軸線と略直角方向部位には、外部
   の圧送ポンプと接続する水硬性資料投入部を設けると共
   に、該水硬性資料投入部またはその近傍に外部の急結剤
   供結手段と接続する急結剤添加部を設けたことを特徴と
   する水硬性資料と急結剤の連続混合装置。
2. （２）前記撹拌送り機能を有するスクリューが、連続羽
   根と撹拌羽根から構成され、それらの配設比率が（２．
   ５〜３．５）：１である特許請求の範囲第１項記載の水
   硬性資料と急結剤の連続混合装置。
3. （３）急結剤供給手段が粉体急結剤を濃密搬送し得る機
   能を有しているものを含む特許請求の範囲第１項記載の
   水硬性資料と急結剤の連続混合装置。
4. （４）吐出口の下流側に高速回転自在なインペラを備え
   ているものを含む特許請求の範囲第１項記載の水硬性資
   料と急結剤の連続混合装置。
5. （５）水硬性資料を打設するに当たり、先端側に吐出口
   を設けた筒状ケーシングに撹拌送り機能を有するスクリ
   ューを高速回転自在に内挿し、かつ、筒状ケーシングの
   軸線と略直角方向部位には、外部の圧送ポンプと接続す
   る水硬性資料投入部を設けると共に、該水硬性資料投入
   部またはその近傍に外部の急結剤供給手段と接続する急
   結剤添加部を設けた装置を用い、筒状ケーシングの吐出
   口を施工部位に望ませた状態で、スクリューを１００ｒ
   ｐｍ以上で回転させつつ圧送ポンプから水硬性資料投入
   部にウェットミックスの水硬性資料を圧入し、急結剤供
   給手段から粉状または液状の急結剤を注加することによ
   り筒状ケーシング中で混合資料を生成しそれを施工部位
   に連続吐出することを特徴とする水硬性資料と急結剤の
   連続混合打設方法。
6. （６）施工面との間に所要の空隙を有せしめるように固
   定型枠を設け、固定型枠に設けた打設口に吐出口を接続
   して行う特許請求の範囲第５項記載の水硬性資料と急結
   剤の連続混合打設方法。
7. （７）連続混合装置が型枠に支持され、その型枠を移動
   手段により施工面と対峙移動させ、連続混合装置を作動
   する過程を繰り返す特許請求の範囲第５項記載の水硬性
   資料と急結剤の連続混合打設方法。