JPH0718236B2 - 繊維補強複合材料の吹付方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維補強複合材料の吹付方法であって、補強繊
維を均一に混合分散した繊維補強複合材料の吹付方法に
関するものである。

［従来の技術］ 土木，建築分野ではセメント等の無機質水硬性材料，骨
材等に、金属繊維またはガラス繊維等の繊維を補強材と
して混入し、吹付ける方法が広く行なわれている。

しかし、金属繊維混入セメントは壁面に吹付けた際金属
繊維の重量が重いため、壁面からのハネ返りが多く、吹
付け当初は金属繊維のきわめて少ないセメント層を形成
し、金属繊維の不均一なセメント層を形成するという欠
点がある。また、セメントで完全に被覆されていない金
属繊維は大気中で腐蝕し、セメントで完全に被覆された
としても海砂や飛来塩分によって腐蝕する可能性があ
り、補強材として充分な役割を果し得ないというおそれ
もある。

他方、セメント等の無機質水硬性材料にガラス繊維（チ
ョップドストランド）を混入することも知られている。

一般に補強材としての繊維をセメント等に混入すること
は困難であり、そのため従来オムニミキサー等のごとく
特殊な専用機械を使用している。

しかし、オムニミキサー等の特殊専用機械は、土木，建
築現場での適用性，汎用性を著しく欠くことのほかに、
オムニミキサーによる混合攪拌またはエア圧送の場合、
チョップドストランドが解繊または破損し、その結果表
面積の大きい短繊維に対する水分吸収現象を起こし、補
強効果の指標であるタフネスがなく、しかもガラス繊維
が層状に配向したものとなり、従ってガラス繊維の分散
性に劣るとともにセメント中のアルカリと容易に反応
し、硬化後の繊維補強材料の補強効果を充分に発揮でき
ないという欠点がある。

かかる従来法の欠点を改善するため本出願人は、ガラス
繊維その他有機質または無機質繊維の短繊維をセメント
等の無機質水硬性材料，骨材および水等の混合物からな
る繊維補強複合材料を吹付けるに当り、セメント等の無
機質水硬性材料，骨材を圧搾空気により吹付ノズルに圧
送供給するとともに、吹付ノズルを含む混合域で前記短
繊維を前記無機質水硬性材料，骨材に乾式で混合した後
これに水を供給し、吹付ノズル内で混合攪拌しつつ前記
圧搾空気の圧力で吹付ける繊維補強複合材料の吹付方法
およびその装置を提案した（特願昭61-179366号参照。
以下先行技術という）。

前述の方法は、短繊維の解繊，切断が殆どなく高品質の
繊維補強複合材料を得ることができるため、たとえば短
繊維で補強したセメントモルタルのごとき吹付けにおい
ては、かなりの薄層でも十分な補強効果を発揮でき、そ
の有効性は明確である反面、混合域におけるメインホー
スの中央部に短繊維供給用の導入パイプが存在するた
め、セメントコンクリートの吹付けが不充分であるとと
もに以下のような問題点を有する。

すなわち、短繊維を吹付ノズルを含む混合域で無機質水
硬性材料，骨材等に混合するため、無機質水硬性材料等
の圧送と別個に短繊維圧送用のエア配管を必要とし、両
者の圧力バランスを採るため、圧力管理が複雑である。

また、前記の装置は吹付ノズルを含む混合域で短繊維を
供給するため、無機質水硬性材料等を供給するメインホ
ースに短繊維供給用のホース、さらに給水パイプが取付
けられているため、ノズル部が重く、嵩ばり、現場施工
上問題がある。

さらに、短繊維供給部と無機質水硬性材料等の供給部と
が離れているため、各部所ごとに作業員を必要とする。

また、前述の方法は、短繊維供給用ホースが細いため、
施工能力が小さいことと、短繊維を大量に添加する場合
には、短繊維供給用ホースが閉塞したりまたは該短繊維
供給用ホースが負圧となって短繊維が逆流するというお
それもある。

［本発明が解決しようとする問題点］ 本発明は先の出願に係る発明の問題点を改善し、ガラス
繊維その他補強に供される短繊維の解繊または損傷を少
なくし、かつ現場施工時の取扱いが容易であるととも
に、圧力管理の容易な繊維補強材料の吹付方法を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ガラス繊維その他有機質繊維または無機質繊
維の短繊維とセメント等の無機質水硬性材料，骨材およ
び水等の混合物からなる繊維補強複合材料を吹付けるに
当り、圧送空気により前記短繊維を圧送供給し、該短繊
維が保持されている圧送空気に、セメント等の無機質水
硬性材料，骨材等を供給して短繊維と混合した後、さら
に水を供給し、前記圧送空気で短繊維，無機質水硬性材
料および水との混合物を吹付ける繊維補強複合材料の吹
付方法である。

［作用］ 本発明は以上のごとき構成のものからなり、吹付装置の
コンプレッサーに接続しているメインホースの圧送方向
に沿って順次短繊維供給部セメント等の無機質水硬性材
料，骨材供給部および給水部が配設されている。

繊維補強複合材料を吹付けるには、コンプレッサーを稼
働させるとともに、メインホースに配設されている短繊
維供給部から所定量の短繊維をメインホースの圧送空気
に供給する。ここに短繊維とはガラス繊維のほかアラミ
ド繊維，炭素繊維，金属繊維等の補強に供される有機
質，無機質等各種の短繊維が含まれる。

短繊維が供給された圧送空気は、短繊維を保持しつつメ
インホース中を圧送され、セメント等の無機質水硬性材
料，骨材供給部へ送られる。

該無機質水硬性材料供給部では、メインホースが直接該
無機質水硬性材料供給部に接続されており、無機質水硬
性材料供給部に送られた圧送空気に無機質水硬性材料が
供給され、ここで短繊維と無機質水硬性材料とが混合さ
れるものである。

すなわち、本発明は、単一のコンプレッサー、すなわち
一系統の圧力系のみによって補強用短繊維および無機質
水硬性材料，骨材等を圧送供給する。

従って短繊維を圧送供給する際の圧力調整および無機質
水硬性材料等の圧力調整等の圧力管理が簡単であり、ま
た短繊維供給部から供給される短繊維が直接メインホー
スに接続されているため、大量の短繊維を供給しても短
繊維による閉塞または逆流現象は皆無であり、従って大
量施工ができる。例えば短繊維を一定割合に配合した繊
維補強複合材料を大量に吹付けることは勿論、短繊維の
配合割合を適宜増減した繊維補強複合材料を大量に吹付
ける等必要に応じて任意に採択できる。

本発明は、先行技術と異なり短繊維は無機質水硬性材料
等を圧送する前に、予め圧送空気に供給し、ついでこの
圧送空気を直接無機質水硬性材料供給部に送り込んで無
機質水硬性材料を圧送空気に供給するため、短繊維は圧
送工程中で無機質水硬性材料と乾式で均一に混合でき
る。

従って、無機質水硬性材料等に配合される短繊維は解繊
または損傷はきわめて少ない。例えば先行技術では短繊
維の解繊，損傷はほとんどみられないが、本発明では短
繊維の解繊，損傷は10％以下であり、最終製品の品質上
問題は少ない。

さらに、本発明は短繊維の圧送と、無機質水硬性材料の
圧送とが一系統の圧力系で施工できるため、圧力管理が
簡単であることに加え、短繊維供給部と無機質水硬性材
料供給部とを隣接して配置することができるため、圧力
調整に要する工数も僅かで足りる。

また、本発明は短繊維供給部が吹付ノズルを含む混合域
になく、従来と同様吹付ノズル部には給水パイプのみで
あるから、吹付ノズル部は軽量で、かつ嵩ばらないた
め、現場施工時の取扱いも簡単であり、作業性が大幅に
改善できる。

なお、本発明は先行技術の場合と同様に短繊維を配合す
る場合または短繊維を配合しない単なる無機質水硬性材
料等の吹付けのいずれの場合にも有効であるが、本発明
は短繊維を配合しない場合特に有利である。

すなわち、先行技術では短繊維を配合しない場合でも常
に短繊維供給用パイプに空気を供給しなければ、無機質
水硬性材料等が短繊維供給用パイプ等に逆流する可能性
を有しているが、本発明では単に短繊維の供給のみを停
止すれば足り、切換が簡単で現場施工時に有利である。

また、本発明は、従来の吹付方法にも採用することが簡
単であり、これによって短繊維の解繊，損傷のきわめて
少ない高品質の繊維補強複合材料を簡単に吹付けること
ができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示したものであるが、次に
図示例に基づいて本発明を説明する。

コンプレッサー１で圧送された空気はメインホース2aを
介して短繊維供給部３に圧送され、該短繊維供給部３で
短繊維をメインホース2aから圧送された空気中に供給
し、該空気はさらにメインホース2bを介して無機質水硬
性材料供給部４へ供給する。

前記無機質水硬性材料供給部４は、メインホース2bから
圧送された短繊維を保持している空気中に無機質水硬性
材料を供給し、予め空気中に保持されている短繊維と混
合され、メインホース2cを介して圧送される間に乾式で
混合されつつ吹付ノズル５に圧送される。

前記吹付ノズル５の基部には給水パイプ６が取り付けら
れており、空気で圧送された短繊維と無機質水硬性材料
との混合物に給水しつつ吹付ノズル５から繊維補強複合
材料を吹付ける。

すなわち、本発明は第１図に示す通りコンプレッサー１
に接続するメインホース2a〜2cに圧送方向に沿って順次
短繊維，無機質水硬性材料および水を供給するもので、
短繊維および無機質水硬性材料の圧送は単一のコンプレ
ッサー１のみで足りる。

また、短繊維は無機質水硬性材料を圧送するに先だちメ
インホース2aに予め供給し、次いで空気に無機質水硬性
材料を圧送し、吹付ノズル５に圧送される間に乾式で両
者が均一に混合されるため、短繊維の解繊，損傷のきわ
めて少なく、従って高品質の繊維補強複合材料を吹付け
ることができる。

第２図は短繊維供給部３で使用する装置の一例を示した
ものであるが、該装置７は下部中央部の中心軸に沿って
シャフト８が取り付けられ、その回りにエア入口９およ
びエア出口10とを順次連通できる複数のパイプ11が配置
されている。

他方、前記装置７上部で、かつシャフト８を挟んでエア
入口９と反対側にカッター12を有する短繊維供給パイプ
13が取り付けられており、シャフト８を回転して複数の
パイプ11をシャフト８の回りに回転させると同時に、ロ
ービングＲをカッター12で所定の長さの短繊維に切断し
て短繊維供給パイプ13からシャフト８の回りを回転して
いるパイプ11の１つに供給し、該パイプ11がエア入口９
およびエア出口10と連通したとき、圧送される空気に短
繊維が供給されて圧送される。

前記短繊維供給装置７は、短繊維が連続的に圧送される
圧送空気中に偏折せず、常に所定量を圧送される空気に
均一に供給できるとともに、補強用繊維が現場において
必要とされる長さを任意選択できるため有利である。

第３図は、無機質水硬性材料供給部４で使用する装置の
一例を示したものであるが、該装置14は、セメント等の
無機質水硬性材料の吹付けに一般に使用されている装置
であって、ホッパー15の下部中央部の中心軸に沿ってシ
ャフト16が取り付けられ、その回りに複数の椀状のフィ
ードボール17が配置されている。なお、第３図中符号Ｆ
は攪拌翼、Ｖはバイブレータである。

また、前記ホッパー15の底部に供給筒18が取り付けら
れ、前記複数の椀状のフィードボール17がシャフト16の
回転によって順次供給筒18の下側に位置し、ホッパー15
から供給される無機質水硬性材料を得た後、第３図中矢
印に示すようにエア入口19から空気（短繊維を保持して
いる空気）を圧送してフィードボール17中の無機質水硬
性材料を空気中に取り込んでエア出口20から圧送取出さ
れる。

前記無機質水硬性材料供給装置14は連続的に圧送される
空気中に均一に無機質水硬性材料を供給できるととも
に、連続的に圧送される空気に小分けした無機質水硬性
材料と短繊維が自動的に混合圧送できるため、両者の混
合割合も均一ならしめることができる。

第４図は、ガラス繊維複合材料の撓みに対する曲げ荷重
のグラフであって、従来法，先行技術法および方向によ
って得られた結果の比較である。なお、この場合の試験
条件はいずれも水／セメント＝50％，セメント／砂＝1/
3,Vf（全容積％）＝1.5％および材令１日であり、セメ
ントは超速硬セメント、また供試体寸法は15×15×53cm
である。

第４図から明らかなように、本発明の方法で得られる繊
維補強複合材料は、従来法と比較すると曲げ強度および
タフネスの双方とも大幅に改善できることが明らかで、
また、先行技術との比較においては、曲げ強度で同等も
しくは若干上まっており、タフネスは先行技術よりいく
らか劣るものの実用上の問題は少なく、前記施工上の利
点と考え合わせ、先行技術と用途別に使い分けることが
できる。

第５図は、本発明による吹付方法をセメントコンクリー
トにおける繊維補強複合材料に適用した場合の撓みに対
する曲げ荷重の１例のグラフを示したものである。

第５図から明らかなように本発明は、セメントコンクリ
ートへも適用できることが明らかである。

なお、本試験に用いた吹付けコンクリート供試体は、母
型から切り取った10×10×40cmの梁供試体で、用いた繊
維はガラス繊維、またコンクリートの配合は、水／セメ
ント＝50％、砂／骨材＝75％、単位セメント量および水
量は繊維混入率によって変化させた。セメントは普通ポ
ルトランドセメントで、急結剤を併用し、試験材令は７
日である。

［発明の効果］ 以上のごとく本発明は繊維補強複合材料を吹付けるに当
り、圧送空気に予め短繊維を供給し、ついでこれに無機
質水硬性材料を供給し、乾式で、かつ圧送工程中で短繊
維と無機質水硬性材料とを均一に混合できるため、短繊
維の解繊，損傷はきわめて少なく、短繊維の配合割合の
高い高品質の繊維複合材料の吹付けができ、また施工能
率も向上できる。

また、短繊維と無機質水硬性材料とを単一の圧力系統で
圧送できるため、圧力管理が容易であるばかりでなく、
両者を近接して配置できるため僅かな作業員で足りると
ともに、吹付ノズルは僅かに給水パイプが取り付けられ
ているため、軽量であって、嵩ばらず現場施工の作業性
を大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は短繊維供
給装置の一例の断面図、第３図は無機質水硬性材料供給
装置の一例の断面図、第４図はガラス繊維複合材料の撓
みに対する曲げ荷重のグラフ、第５図は本発明で得られ
たセメントコンクリートの撓みに対する曲げ荷重の一例
のグラフである。 1:コンプレッサー、2a,2b,2c:メインホース、3:短繊維
供給部、4:無機質水硬性材料供給部、5:吹付ノズル、6:
給水パイプ、7:短繊維供給装置、8,16:シャフト、9,19:
エア入口、10,20:エア出口、11:パイプ、12:カッター、
13:短繊維供給パイプ、14:無機質水硬性材料供給装置、
15:ホッパー、17:フィードボール、18:供給筒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峰松 敏和 千葉県習志野市津田沼３の７の２，103 (72)発明者 田中 喜樹 東京都江戸川区南葛西１−１，１−411 (56)参考文献 特開 昭63−39655（ＪＰ，Ａ) 実願 昭57−199664号（実開 昭63− 15493号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス繊維その他有機質繊維または無機質
   繊維の短繊維とセメント等の無機質水硬性材料，骨材お
   よび水等の混合物からなる繊維補強複合材料を吹付ける
   に当り、圧送空気により前記短繊維を圧送供給し、該短
   繊維が保持されている圧送空気に、セメント等の無機質
   水硬性材料，骨材等を供給して短繊維と混合した後、さ
   らに水を供給し、前記圧送空気で吹付けることを特徴と
   する繊維補強複合材料の吹付方法。