JPH10317671A - 吹付けコンクリートおよび吹付けシステム - Google Patents

吹付けコンクリートおよび吹付けシステム

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Publication number
JPH10317671A
JPH10317671A JP9129561A JP12956197A JPH10317671A JP H10317671 A JPH10317671 A JP H10317671A JP 9129561 A JP9129561 A JP 9129561A JP 12956197 A JP12956197 A JP 12956197A JP H10317671 A JPH10317671 A JP H10317671A
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JP
Japan
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quick
concrete
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weight
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Application number
JP9129561A
Other languages
English (en)
Inventor
Kensaku Ichikawa
健作 市川
Yasuo Kawabata
康夫 川端
Akinobu Hirama
昭信 平間
Keisuke Iwaki
圭介 岩城
Akitoshi Araki
昭俊 荒木
Kenkichi Hirano
健吉 平野
Isao Terajima
寺島  勲
Masahiro Iwasaki
昌浩 岩崎
Akira Watanabe
晃 渡辺
Kazuyuki Mizushima
一行 水島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Tobishima Corp
Original Assignee
Tobishima Corp
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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Priority to JP9129561A priority Critical patent/JPH10317671A/ja
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  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生粉塵が少なく、高い品質の吹付けコンク
リートを提供する。 【解決手段】 コンクリート供給管10内を圧送される
混練りコンクリートに、コンクリート供給管10の経路
中に設けられた混合攪拌部30でスラリー状急結剤を合
流混合させ、コンクリート供給管端のノズル40から所
定圧力で吐出させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吹付けコンクリー
トおよび吹付けシステムに係り、特に道路、鉄道、導水
路等のトンネル掘削における支保部材や劣化した覆工材
料のリニューアルを行う際の補修材等として施工される
急結剤を用いた吹付けコンクリート及び同コンクリート
を得るための吹付けシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、NATM等によるトンネル掘削等
においては、掘削後の地山の崩落を防止するためにトン
ネル覆工の主支保材として吹付けコンクリートライニン
グが用いられている。一般に吹付けコンクリートは早期
硬化させてアーチとしての支保効果を得るようになって
いるため、種々の急結剤を配合した吹付けコンクリート
工法の提案もなされている(特公昭60−4149号公
報参照)。
【0003】通常、この種の吹付けコンクリート工法の
うち湿式吹付けシステムでは、掘削を行うトンネル坑外
の現場敷地内に設けられたコンクリート製造用プラント
でコンクリートを混練りし、混練りされたコンクリート
をアジテータ車等の運搬手段によってトンネル切羽の後
方等に設置された吹付けコンクリートシステムまで運搬
し、コンクリートポンプ等の供給装置で配管内を圧送
し、配管途中に設けられた合流管で他方から圧送された
粉体急結剤と混合し、急結性の吹付けコンクリートとし
てノズル先端から所定の吹付け圧で吹付けコンクリート
を地山面に吹付け、一次覆工としてのコンクリートライ
ニングを形成している。また、乾式吹付けシステムの場
合にも、ドライミックスされた材料を吹付機に投入する
直前に粉体急結剤を添加するようになっている。
【0004】従来、吹付けコンクリートに添加されてい
る急結剤としては、カルシウムアルミネートからなるも
のや、カルシウムアルミネートを主体としアルカリアル
ミン酸塩やアルカリ炭酸塩を含有するものや、カルシウ
ムアルミネートを含まずアルカリアルミン酸塩、アルカ
リ炭酸塩等を成分とするもの等が知られている。(特開
昭64−51351号公報、特公昭56−27457号
公報、特開昭61−26538号公報、特開昭63−2
10050号公報) これらの成分はセメント凝結を促進させる働きがあるた
め、吹付けコンクリート製造時にセメントモルタルと混
合され、吹付けコンクリートに急結性を付与できる。な
お、本明細書では、骨材寸法の相違を考慮して厳密にモ
ルタルとコンクリートとの区別を行う必要がある場合を
除き、通常の配合からなる吹付けモルタルも吹付けコン
クリートの概念の一部として含んでいるものとして扱
う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように粉体急結剤
は粉体としての特性からコンクリートとの混合時に完全
混合されにくく、混合されなかった残余の急結剤は空気
中に粉塵として飛散しやすく、トンネル等の閉塞空間で
は作業環境が著しく悪化する。また、十分に混合されな
いので、添加量を増やしても初期強度(材令1〜24時
間)を向上させにくいという問題があった。また、永久
支保工として使用した場合、長期的な強度が得られにく
いという問題もある。
【0006】このような粉体急結剤の不具合を軽減する
ために、液体急結剤も開発されている。しかし、液体急
結剤は一般に強アルカリ性を示すため、混合時の取扱い
に注意を要する。また、急結力が弱く、過添加するとコ
ンクリートの長期強度が低下するおそれがある。
【0007】発明者は上記問題点を種々検討した結果、
粉体急結剤をスラリー化し、さらに付加的に添加する材
料の選定を行うことにより、粉塵発生を抑え、十分な長
期強度を確保した吹付けコンクリート及びその吹付けシ
ステムを用いることで、上述した問題点を解決できる知
見を得て本発明を完成するに至った。本発明の目的は上
述した従来の技術が有する問題点を解消し、吹付けコン
クリートおよび吹付けシステムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】コンクリート供給管内を
圧送される混練りコンクリートに、前記コンクリート供
給管経路中に設けられた混合攪拌部で急結剤スラリーを
合流混合させ、前記コンクリート供給管経路端のノズル
から所定の圧力で吐出させるようにしたことを特徴とす
る。
【0009】このとき前記急結剤スラリーはスラリー圧
送装置内で粉体急結剤と水とを混合して得られ、急結剤
供給管から前記混合攪拌部に送られるようにすることが
好ましい。
【0010】あるいは前記急結剤スラリーは粉体供給管
内を空気搬送された粉体急結剤が前記混合攪拌部の近傍
で加水混合して得られ、前記混合攪拌部に送られるよう
にすることが好ましい。このとき前記混合攪拌部の近傍
で加えられる水は高圧霧状をなして前記粉体急結剤に噴
霧されるようにすることが好ましい。
【0011】上述した吹付けコンクリートを製造するた
めに、圧送機に投入された材料を混練りするとともに、
該圧送機から延設されたコンクリート供給管を介して混
練りコンクリートをノズルまで供給するコンクリート供
給経路と、投入された粉体急結剤に所定量の水を混合し
て攪拌して急結剤スラリーとし、該急結剤スラリーを前
記コンクリート供給管経路まで導く急結剤供給経路と、
該急結剤供給経路と前記コンクリート供給経路との連結
位置に設けられ、前記急結剤スラリーを前記混練りコン
クリートと混合攪拌させる混合攪拌部とを備えたことを
特徴とする。
【0012】また、圧送機に投入された材料を混練りす
るとともに、該圧送機から延設されたコンクリート供給
管を介して混練りコンクリートをノズルまで供給するコ
ンクリート供給経路と、投入された粉体急結剤を前記コ
ンクリート供給管経路まで搬送する急結剤供給経路と、
該急結剤供給経路中の前記コンクリート供給経路との連
結位置近傍に設けられ、前記粉体急結剤に所定量の水を
混合して攪拌して急結剤スラリーとする合流ノズルと、
該急結剤スラリーを前記混練りコンクリートと混合攪拌
させる混合攪拌部とを備えたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の吹付けコンクリー
トおよび吹付けシステムの一実施の形態における数種の
実施例について添付図面を参照して説明する。図1、図
2は本発明の吹付けシステムの概略構成を示したシステ
ム構成図である。図1の吹付けシステム1は大きくコン
クリート供給経路10と急結剤供給経路20Aの2系統
配管からなり、この2系統配管を混合攪拌部30で合流
混合させ、ノズル40の先端から所定の吹付け圧の吹付
けコンクリートを供給するようになっている。コンクリ
ート供給経路10中には公知の湿式コンクリートの混練
り機構を有する圧送機11が設けられている。この圧送
機11はホッパ12から投入された材料(セメント、
水、骨材、混和材、混和剤)を攪拌するミキサ本体13
と、混練りされたコンクリートをノズルまで所定の吐出
圧で配管から送り出す圧送機構(図示せず)とを備えて
いる。
【0014】急結剤供給経路20A中にはスラリー圧送
装置21が設けられている。このスラリー圧送装置21
は粉体急結剤を投入するホッパを有する装置本体22
と、この装置本体22内に投入された粉体急結剤に所定
量の水を添加するための給水装置23とから構成されて
いる。給水装置23は水タンク24と水タンク24内の
貯留水を装置本体内に散水する給水ポンプ25とを有す
る。また、急結剤スラリーを圧送する圧送装置28が設
けられている。圧送装置28としてはコンプレッサやポ
ンプが好適である。
【0015】スラリー圧送装置21の装置本体22には
連続練りミキサ(図示せず)が収容されており、投入さ
れた粉体急結剤と、粉体急結剤に対して一定水比で添加
された水とを混練りすることにより、一定の流動性を有
する急結剤スラリーが製造される。このとき粉体急結剤
が水と混合された場合に瞬結して管が閉塞しないよう
に、ある一定のゲルタイムが確保されている。
【0016】混合攪拌部30は基本的には2叉の分岐管
形状からなり、図3(a)、(b)に示したようにY字
形、S字形の配管形状の2系統配管を吐出管に合流させ
る構成からなっている。
【0017】図3(a)はY字形配管からなる混合攪拌
部30を示している。主管31に対して枝管32が所定
の交差角をなして連結されている。主管31にはコンク
リート供給経路10の配管が連結され、流入口31aか
らコンクリート(C)が供給されるようになっている。
一方、枝管32には急結剤供給経路20Aの配管が連結
され、圧縮空気(Air)と圧送された急結剤スラリー
(S)とが供給される。この混合攪拌部30によってコ
ンクリートと急結剤スラリー(S)とが十分に混合され
たコンクリート(C+S)として、排出口31bから図
示しない筒先に圧送される。図3(b)はS字形配管か
らなる混合攪拌部30を示している。S字形をなす主管
31に対して湾曲外側部分に細い枝管32が主管31の
排出口31b側の軸線33と枝管32の軸線34が一致
するように連結されている。このような形状にすること
により湾曲部で搬送方向が偏向されたセメントコンクリ
ートと急結剤スラリーとが主管31c部分で確実に混合
攪拌される。なお、コンクリートに代えてモルタルとし
てもよいことは言うまでもない。
【0018】図4(a)は、一実施の形態としての混合
攪拌部30とノズル先端40との間の中間位置に装備さ
せる混合促進部35を示している。この混合促進部35
は入口側35aの直径の方が排出側35bの直径より大
きく設定された形状からなり、その筒状部分の外側面に
は螺旋状の空気供給ライン37が形成されている。空気
供給ライン37は筒状部分の外側面に固着された断面が
半円状の空気流路である。また、空気供給ライン37で
覆われた筒状部分の外側面には所定の間隔をあけて空気
噴射孔38が形成されている。この空気噴射孔38から
渦巻状に圧送されているコンクリート(C+S)に向け
て高圧空気を噴射することで、コンクリートの流れに乱
流を生じさせ、コンクリートの筒内での閉塞を防止する
とともに、コンクリートと急結剤スラリーの混合を促進
することができる。
【0019】混合促進部35が設けられる部分、すなわ
ち混合攪拌部30とノズル先端40の配管距離は10m
以下に設定されている。この距離は切羽後方の機器配置
にもよるが、吹付けコンクリートの品質上、5m程度ま
でとすることが好ましい。また、ノズル先端40付近に
は合流管45が設けられている。この合流管45から吹
付けコンクリートに瞬結性を付与する補助剤としての液
体急結剤が添加される。瞬結性が要求される例としては
部分的に湧水が多い箇所等がある。この液体急結剤は液
体急結剤供給装置46から供給される。
【0020】図2は他の吹付けシステム1の構成例を示
したシステム構成図である。この吹付けシステム1も大
きくコンクリート供給経路10と粉体急結剤供給経路2
0Bの2系統配管からなる。粉体急結剤供給経路20B
には粉体急結剤圧送装置26が設けられている。粉体急
結剤圧送装置26内に投入された粉体急結剤はコンプレ
ッサ28の動作により経路20B中をコンクリート供給
経路10の混合攪拌部30に向かって粉体搬送されるよ
うになっている。また、混合攪拌部30近傍の経路20
B中には粉体急結剤に所定量の水を添加するための合流
ノズル27が設けられている。
【0021】図5(a)〜図5(f)は複数種の合流ノ
ズル27の構成を示した部分断面図、横断面図である。
同図(a)、(b)に示した合流ノズル27では粉体急
結剤(Ac)が粉体搬送される粉体急結剤供給経路20
Bの所定位置に円筒形状をなすリング状貯留部50が一
体的に設けられている。さらにこのリング状貯留部50
で覆われた粉体急結剤供給経路20Bの外周面には本実
施の形態では、4個の微細孔52が形成されている。こ
の微細孔52からリング状貯留部50の外周面に設けら
れた水供給ノズル51から水あるいは凝結遅延剤を混ぜ
た水溶液(W)を圧縮空気(Air)とともに粉体急結
剤供給経路20Bの配管内に高圧霧状(ミスト状)にし
て噴射して、配管内を搬送される粉体急結剤(Ac)と
万遍なく混合させるようになっている。
【0022】図5(c)、(d)は円錐台形状をなすリ
ング状貯留部53が粉体急結剤供給経路20Bの配管の
先端位置に固着されたもので、円錐台の最小径部分と粉
体急結剤供給経路20Bの配管先端とのリング状の微小
な隙間から水あるいは凝結遅延剤を混ぜた水溶液(W)
を圧縮空気(Air)とともに配管内に高圧霧状(ミス
ト状)にして噴射して、配管内を搬送される粉体急結剤
(Ac)と万遍なく混合させるようになっている。
【0023】図5(e)、(f)は粉体急結剤供給経路
20Bの配管に小径湾曲管55を連結し、その先端を粉
体急結剤の流れ方向に向けるようにしたものである。こ
のような小径湾曲管55の場合、水あるいは凝結遅延剤
を混ぜた水溶液(W)を所定の水圧で配管内に噴射する
だけで高圧霧状(ミスト状)になるので、水と配管内を
搬送される粉体急結剤(Ac)とは万遍なく混合され
る。
【0024】このように合流ノズル27は粉体急結剤の
供給配管中に位置し、水は経路中で供給される圧縮空気
によって合流ノズル通過時に高圧霧状(ミスト状)にな
って配管中に噴射される。したがって、配管内をコンプ
レッサ28の動作により高速粉体搬送されている粉体急
結剤に、高圧霧状の水(W)がほとんど瞬間的に万遍な
く混合され、急結剤は確実にスラリー化する。さらにス
ラリー状となった急結剤は混合攪拌部30で他系統から
供給される混練りコンクリートと合流混合され、ノズル
先端40から所定の吹付圧の吹付けコンクリートとして
吐出される。コンクリート供給経路10中の圧送機11
は図1に示したものと同等である。
【0025】合流ノズル27に添加水を送る給水装置2
3は図1に示したものと同様の構成からなり、水タンク
24内の貯留水を合流ノズル27から噴出させる給水ポ
ンプ25を有している。また、図2には図示しないが、
図1に示した場合と同様に、液体急結剤供給装置46を
設け、液体急結剤を付与するための合流管45を経路内
に設けるようにしてもよい。
【0026】このように、上述したシステムにおいては
凝結促進剤は通常、急結剤スラリー側において混合する
ことが好ましい。凝結遅延剤、減水剤、増粘剤、繊維状
補強材、及び超微粉はコンクリート側と急結剤スラリー
側のどちら側にも混合でき、片側のみに使用してもよ
く、両側に併用してもよいが、強度向上、リバウンド防
止、及び凝結コントロールの点で、コンクリート側に添
加することが好ましい。また、急結剤スラリーの凝結時
間を延長しなければならない場合には、急結剤スラリー
側へ凝結遅延剤を混合することも好ましい。
【0027】粉体急結剤を搬送する圧縮空気圧はコンク
リートが急結剤スラリーの圧送配管内に侵入した時に管
内が閉塞しないようにコンクリートの圧送圧力と同じ
か、コンクリートの圧送圧力より0.1〜3kg/cm
2程度大きく設定することが好ましい。また、急結性吹
付けコンクリートの吹付能力は4〜20m3 /hが好ま
しい。
【0028】次に、以上に示した2種類の吹付けシステ
ムを用いて吹付けコンクリートに混和する各材料による
吹付けコンクリート品質の向上について後述する実施例
1〜実施例13に示した実験に使用した材料について説
明する。
【0029】本発明で使用するセメントとしては、通常
市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強等の各
種ポルトランドセメント、これらのポルトランドセメン
トにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合
セメント、並びに、フルオロカルシウムアルミネートを
含有するフルオロセメント等が挙げられ、これらを微粉
末化して使用してもよい。これらの中では、コンクリー
トを練り置いた後のポンプ圧送性が良好な点で、普通ポ
ルトランドセメントが好ましい。
【0030】本発明で使用する急結剤スラリーとは、粉
末状急結剤と、水あるいは水に凝結遅延剤を加えた水溶
液とを混合してスラリーとしたものである。
【0031】粉末状急結剤とは、初期にコンクリートの
凝結を起こさせるものをいう。粉末状急結剤としては、
初期の凝結や強度発現性が向上する点で、カルシウムア
ルミネートが好ましい。本発明で使用するカルシウムア
ルミネートとは、CaO原料やAl23 原料等を混合し
たものを、キルンで焼成したり、電気炉で溶融したりす
る等の熱処理をして得られるものをいい、初期にコンク
リートの凝結を起こさせる急結成分である。カルシウム
アルミネートの鉱物成分としては、CaOをC、Al2
3 をAとすると、C3 A、C127 、CA、及びCA2
等で示されるカルシウムアルミネート熱処理物を粉砕し
たもの等が挙げられ、これらの一種または二種以上を併
用してもよい。さらに、その他の鉱物成分として、ナト
リウム、カリウム、及びリチウム等のアルカリ金属が一
部固溶したカルシウムアルミネート等が使用できる。こ
れらの中では、反応活性の点で、C127 組成に対応す
る熱処理物を急冷した非晶質カルシウムアルミネートが
好ましい。また、SiO2 を含有するアルミノケイ酸カ
ルシウム、C127 の1つのCaOをCaF2 等のハロ
ゲン化物で置き換えたC117 ・ CaX2 (Xはフッ素
等のハロゲン)、SO3 成分を含むC43 ・ SO3
カルシウムアルミネートと同様に使用できる。さらに、
アルミナセメントも同様に使用できる。カルシウムアル
ミネートの粒度は、急結性や初期強度発現性の点で、ブ
レーン値で3000cm2/g 以上が好ましく、4000cm
2/g 以上がより好ましい。3000cm2/g 未満だと急結
性や初期強度発現性が低下するおそれがある。カルシウ
ムアルミネートの使用量は、セメント100重量部に対
して、2〜20重量部が好ましく、5〜15重量部がよ
り好ましく、7〜10重量部が最も好ましい。2重量部
未満だと初期凝結を促進しにくく、20重量部を越える
と長期強度発現性を阻害するおそれがある。
【0032】本発明ではコンクリートの物性を改良する
ために、さらに、凝結促進剤、凝結遅延剤、減水剤、増
粘剤、繊維状補強材、及び超微粉からなる群より選ばれ
る一種又は二種以上の混和材を使用してもよい。本発明
で使用する凝結促進剤とは、コンクリートの凝結を促進
するものをいう。粉末状急結剤には、カルシウムアルミ
ネートの他に、初期の凝結や強度発現性が向上する点
で、さらに、凝結促進剤を併用することが好ましい。凝
結促進剤としては、アルカリ金属アルミン酸塩、硫酸
塩、アルカリ金属炭酸塩、及び水酸化物、が挙げられ
る。アルカリ金属アルミン酸塩はセメントの初期凝結を
促進するものである。アルカリ金属アルミン酸塩として
は、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、及び
アルミン酸カリウム等が挙げられ、これらの一種または
二種以上を併用してもよい。これらの中では初期凝結促
進の点でアルミン酸ナトリウムが好ましい。硫酸塩はセ
メントの初期凝結を促進するものである。硫酸塩として
は特に制限はないが、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、
硫酸マグネシウム、及び硫酸アルミニウム等の硫酸塩、
並びに、みょうばん等の複塩が好ましいものとして挙げ
られ、これらの一種または二種以上を併用してもよい。
これらの中では凝結力向上と強度発現性の点で硫酸アル
ミニウムが好ましい。アルカリ金属炭酸塩はセメントの
初期凝結や初期強度発現性を促進するものである。アル
カリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素
カリウム等が挙げられ、これらの一種または二種以上を
併用してもよい。これらの中では、初期強度発現性の点
で、炭酸ナトリウムが好ましい。なお、アルカリ金属ア
ルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩を併用すると初期凝結
が促進し、初期強度発現性がより向上する。水酸化物は
セメントの初期凝結を促進するものである。水酸化物と
しては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、及び水酸化カルシウム等が挙げられ、これらの
一種または二種以上を併用してもよい。これらの中で
は、初期凝結促進の点で、水酸化カルシウムが好まし
い。凝結促進剤の中では、初期凝結や初期強度発現性を
促進する点で、アルカリ金属アルミン酸塩及び/または
アルカリ金属炭酸塩が好ましい。凝結促進剤の使用量
は、カルシウムアルミネート100重量部に対して、
0.5〜20重量部が好ましく、1〜10重量部がより
好ましい。0.5重量部未満では効果がなく、20重量
部を越えると長期強度発現性が小さくなるおそれがあ
る。これらの粉末状急結剤の使用量は、セメント100
重量部に対して、2〜20重量部が好ましく、5〜15
重量部がより好ましく、7〜15重量部が最も好まし
い。2重量部未満だと初期凝結を促進しにくく、20重
量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれがあ
る。
【0033】本発明で使用する急結剤スラリーとは、粉
末状急結剤と、水あるいは凝結遅延剤を加えた水溶液と
を混合したものをいい、コンクリートと混合して使用す
る。急結剤スラリーにおける水の使用量は、特に限定さ
れるものではないが、粉末状急結剤100重量部に対し
て、5〜300重量部が好ましく、10〜200重量部
がより好ましい。5重量部未満だと粉塵量低減の効果が
なく、300重量部を越えるとコンクリートに対する水
の量が多くなり、強度発現性に支障を来すおそれがあ
る。急結剤スラリーの使用量は、セメント100重量部
に対して、固形分換算で2〜20重量部が好ましく、5
〜20重量部がより好ましく、7〜15重量部が最も好
ましい。2重量部未満だと初期凝結を促進しにくく、2
0重量部を越えると長期強度発現性を阻害するおそれが
ある。
【0034】本発明で使用する凝結遅延剤とは、セメン
トの凝結始発を遅延させる混和剤をさすものとする。凝
結遅延剤としては、有機酸類、アルカリ炭酸塩、及びリ
ン酸塩等が挙げられる。有機酸類としては、クエン酸、
酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸、及び乳酸またはこれら
のナトリウム塩やカリウム塩等が挙げられ、これらの一
種または二種以上を併用してもよい。これらの中では強
度発現性を阻害しにくい点でクエン酸が好ましい。リン
酸塩としては、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウ
ム、リン酸三ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、
ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、
及びテトラポリリン酸ナトリウム等が挙げられ、これら
の一種または二種以上を併用してもよい。また、ナトリ
ウム塩の代わりにカリウム塩を使用してもよい。これら
の中では強度発現性を阻害しにくい点でトリポリリン酸
ナトリウムが好ましい。凝結遅延剤の中では、遅延後の
強度発現性が良好な点で、有機酸類とアルカリ炭酸塩の
混合物が好ましい。この場合の有機酸類とアルカリ炭酸
塩の混合割合は、アルカリ炭酸塩100重量部に対し
て、有機酸類10〜700重量部が好ましく、20〜5
00重量部がより好ましい。10重量部未満では効果が
なく、700重量部を越えると硬化が遅延しすぎて硬化
不良となるおそれがある。凝結遅延剤の使用量は、セメ
ント100重量部に対して、0.01〜5重量部が好ま
しく、0.05〜3重量部がより好ましい。0.01重
量部未満だとセメントの凝結を抑制しにくく、5重量部
を越えると強度発現性を阻害するおそれがある。本発明
で使用する減水剤とは、セメントコンクリートの流動性
や急結剤スラリーの分散安定性を改善するために使用す
るものをいい、液状や粉状のものいずれも使用できる。
減水剤としては、ポリオール誘導体、リグニンスルホン
酸塩やその誘導体、及び高性能減水剤等が挙げられ、こ
れらの一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中
では、高強度発現性や分散安定性の点で、高性能減水剤
が好ましい。本発明で使用する減水剤とは、セメントコ
ンクリートの流動性や急結剤スラリーの分散安定性を改
善するために使用するものをいい、液状や粉状のものい
ずれも使用できる。減水剤としては、ポリオール誘導
体、リグニンスルホン酸塩やその誘導体、及び高性能減
水剤等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用し
てもよい。これらの中では、高強度発現性や分散安定性
の点で、高性能減水剤が好ましい。高性能減水剤によ
り、急結剤の使用量、粉塵の発生量、及びリバウンド率
が極めて少なくできる。高性能減水剤としては、アルキ
ルアリルスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ナフタレン
スルホン酸塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸
塩のホルマリン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化
合物等が挙げられ、液状や粉状のものいずれも使用で
き、これらの一種又は二種以上を併用してもよい。これ
らの中では、効果が大きい点で、ナフタレンスルホン酸
塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩のホルマ
リン縮合物、及びポリカルボン酸系高分子化合物が好ま
しい。高性能減水剤の使用量は、固形分換算でセメント
100重量部に対して、0.05〜5重量部が好まし
く、0.1〜3重量部がより好ましい。0.05重量部
未満では効果がなく、5重量部を越えると強度発現性を
阻害するおそれがある。本発明で使用する増粘剤とは、
セメントコンクリートに粘性を与え、吹付直後のダレを
防止し、リバウンド率を小さくし、粉塵発生を抑制する
ものをいう。増粘剤としては、メチルセルロース、エチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びヒド
ロキシエチルエチルセルロース等のセルロース類、アル
ギン酸、アルギン酸ナトリウム、β−1,3グルカン、
プルラン、グアガム、カゼイン、及びウェランガム等の
多糖類、酢酸ビニル、エチレン、塩化ビニル、メタクリ
ル酸、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、及び不飽和
カルボン酸等のビニル重合体やこれらの共重合体、並び
に、酢酸ビニル重合体やその共重合体をケン化しポリビ
ニルアルコール骨格に変性したもの等のエマルジョン類
等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を併用しても
よい。これらの中では、初期凝結を阻害しにくい点で、
セルロース類が好ましい。増粘剤の使用量は、セメント
100重量部に対して、0.005〜0.5重量部が好
ましく、0.05〜0.1重量部がより好ましい。0.
005重量部未満ではセメントコンクリートの粘性が小
さく吹付けたときにダレが生じたり、リバウンド率が大
きくなったりし、0.5重量部を越えるとセメントコン
クリートの粘性が大きくなり、セメントコンクリートの
圧送性に支障を生じるおそれがある。本発明で使用する
繊維状補強材はセメントコンクリートの耐衝撃性や弾性
を向上させる効果があり、無機質や有機質いずれも使用
できる。無機質の繊維状補強材としては、ガラス繊維、
炭素繊維、ロックウール、石綿、セラミック繊維、及び
金属繊維等が挙げられ、有機質の繊維状補強材として
は、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン
繊維、ポリアクリル繊維、セルロース繊維、ポリビニル
アルコール繊維、ポリアミド繊維、パルプ、麻、木毛、
及び木片等が挙げられる。これらの中では経済性の点
で、金属繊維やビニロン繊維が好ましい。繊維状補強材
の長さは圧送性や混合性等の点で、50mm以下が好ま
しく、30mm以下がより好ましい。50mmを越える
と圧送中に圧送管が閉塞するおそれがある。繊維状補強
材の使用量は、セメント100重量部に対して、0.5
〜10重量部が好ましく、1〜5重量部がより好まし
い。0.5重量部未満では効果がなく、10重量部を越
えると強度発現性を阻害し、効果がなくなるおそれがあ
る。本発明で使用する超微粉とは、平均粒径10μm以
下のものをいい、セメントの単位量、粉塵量、及びリバ
ウンド率を少なくし、セメントコンクリートの圧送性を
向上するものである。超微粉としては、微粉スラグ、微
粉フライアッシュ、ベントナイト、カオリン、微粉炭酸
カルシウム、及びシリカフューム等が挙げられ、これら
の一種又は二種以上を併用してもよい。これらの中で
は、強度発現性の点でシリカフュームが好ましい。超微
粉の使用量は、セメント100重量部に対して、1〜5
0重量部が好ましく、2〜50重量部がより好ましい。
1重量部未満では効果がなく、100重量部を越えると
凝結や硬化が遅れるおそれがある。本発明で使用する細
骨材や粗骨材といった骨材は吸水率が低くて、骨材強度
が高いものが好ましいが、特に制限されるものではな
い。粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等
が挙げられる。細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、
及び珪砂等が挙げられる。細骨材率は70%以上が好ま
しく、70〜85%がより好ましい。70%未満だとリ
バウンド率や粉塵量が多くなり、85%を越えるとセメ
ントコンクリートが圧送管に付着し、圧送性が低下する
おそれがある。骨材の最大寸法は、10mm以下が好ま
しい。10mmを越えるとリバウンド率が大きくなるお
それがある。又、AE剤や発泡剤を添加して空気泡を混
入させ、粉塵量を低減させてもよい。
【0035】コンクリートにおける水の使用量は、セメ
ント100重量部に対して、35〜65重量部が好まし
く、40〜55重量部がより好ましい。35重量部未満
だとコンクリートと急結剤スラリーとの混合が十分でな
く、65重量部を越えると強度発現性が小さく、急結剤
スラリーの使用量が多くなるおそれがある。本発明で使
用する吹付工法では、要求される物性、経済性、及び施
工性からコンクリートとして吹き付けることができる。
吹付工法としては、セメントコンクリートと急結剤スラ
リーを別々に圧送し、合流混合させた急結性吹付セメン
トコンクリートを吹付ける吹付工法が好ましく、乾式吹
付法や湿式吹付法が使用できる。中でも粉塵の発生量が
少ない点で湿式吹付法が好ましい。
【0036】
【実施例】以下、実施例1〜実施例13として示した各
実験を通じて本発明の内容を詳細に説明する。
【0037】[実施例1]各材料の単位量をセメント4
00kg/m3 、水200kg/m3、細骨材1406
kg/m3 、粗骨材357kg/m3 として吹付けコン
クリートとし、吹付速度4m3 /h、吹付圧力4kg/
cm2 の条件下で、コンクリート圧送機「アリバ−28
0」で圧送した。この吹付けコンクリートに、カルシウ
ムアルミネート100重量部、凝結促進剤5.0重量
部、及び表1に示す量の水を予め混合して調製した急結
剤スラリーを、セメント100重量部に対して、固形分
換算で10重量部になるように、途中に設けたY字形を
なす混合攪拌部の一方の経路よりプツマイスター社商品
名「アンコマットポンプ」で連続的に混練りした急結剤
スラリーを圧縮空気を吹き込んで空気圧送して急結性吹
付けコンクリートとした。この急結性吹付けコンクリー
トについて評価した。結果を表1に示す。なお、比較例
では急結剤添加装置「ナトムクリート」を使用し、スラ
リーとせずに粉末状急結剤として吹付けコンクリートと
混合させた。 (使用材料) セメント:普通ポルトランドセメント、市販品、ブレー
ン値3200cm2 /g、比重3.16 細骨材:新潟県姫川産川砂、表面水率4.0%、比重
2.61 粗骨材:新潟県姫川産川砂利、表乾状態、比重2.6
5、最大寸法10mm カルシウムアルミネートA:主成分C12A7 、非晶質、
ブレーン値6000cm 2 /g 凝結促進剤:市販アルミン酸ナトリウム (測定方法) 粉塵量:急結性吹付けコンクリートを4m3/hの吹付速度
で30分間、鋼板をアーチ状に曲げ加工して製作した高
さ3.5m、幅2.5mの模擬トンネルの壁面に吹付け
た。10分毎に吹付場所より3mの定位置で粉塵量を測
定し、得られた測定値の平均値を示した。
【0038】
【表1】
【0039】[実施例2]セメント400kg/m3
水200kg/m3 、細骨材1406kg/m3、粗骨
材357kg/m3 として吹付けコンクリートとし、吹
付速度4m3 /h、吹付圧力4kg/cm2 の条件下
で、コンクリート圧送機「アリバ−280」を用いて空
気圧送した。一方、セメント100重量部に対して、表
2に示す量のカルシウムアルミネートからなる粉末状急
結剤100重量部に対して、スラリー化する水を50重
量部になるようにプツマイスター社商品名「アンコマッ
トポンプ」で連続的に混練りして急結剤スラリーを調製
した。この急結剤スラリーをポンプ圧送したのち、次い
で吹付圧力5kg/cm2 の圧送空気を吹き込んで急結
剤スラリーを空気圧送した。そして、途中に混合攪拌部
を設け、混合攪拌部の一方から急結剤スラリーを、吹付
けコンクリートと合流混合して急結性吹付けコンクリー
トとした。この急結性吹付けコンクリートについて評価
した。結果を表2に示す。 (使用材料) カルシウムアルミネートB:アルミノケイ酸ナトリウ
ム、市販品、ブレーン値5900cm2 /g (測定方法) 圧縮強度:調製した急結性吹付けコンクリートを吹付け
した。材齢1時間は幅25cm×長さ25cmのプルア
ウト型枠供試体を使用し、プルアウト型枠表面からピン
を急結性吹付けコンクリートで被覆し、型枠の裏側より
ピンを引き抜き、その時の引き抜き強度を求め、式1か
ら (圧縮強度)=(引き抜き強度)×4/(供試体接触面積)…(式1) 圧縮強度を算出した。材齢1日経過後は幅50cm×長
さ50cm×厚さ20cmの型枠から採取した直径5c
m×長さ10cmの供試体を20トン耐圧機で測定し、
圧縮強度を求めた。
【0040】
【表2】
【0041】[実施例3]カルシウムアルミネートA1
00重量部と表3に示す量の凝結促進剤からなる粉末状
急結剤を、セメント100重量部に対して、10重量部
使用し、スラリー化する水を、粉末状急結剤100重量
部に対して50重量部混合して急結性吹付けコンクリー
トとしたこと以外は、実施例2と同様に行った。結果を
表3に示す。 (使用材料) 凝結促進剤:市販硫酸アルミニウム 凝結促進剤:市販炭酸ナトリウム 凝結促進剤:市販水酸化ナトリウム 凝結促進剤:市販消石灰
【0042】
【表3】
【0043】[実施例4]カルシウムアルミネートA1
00重量部と凝結促進剤5.0重量部からなる粉末状
急結剤を、セメント100重量部に対して、10重量部
使用し、スラリー化する水の量を、粉末状急結剤100
重量部に対して、表4に示す量を混合して急結性吹付け
コンクリートとしたこと以外は、実施例2と同様に行っ
た。結果を表4に示す。
【0044】
【表4】
【0045】[実施例5]カルシウムアルミネートA1
00重量部と凝結促進剤5.0重量部からなる粉末状
急結剤を、セメント100重量部に対して、表5に示す
量を使用し、スラリー化する水を、粉末状急結剤100
重量部に対して50重量部混合して急結性吹付けコンク
リートとしたこと以外は、実施例2と同様に行った。結
果を表5に示す。
【0046】
【表5】
【0047】[実施例6]セメント100重量部に対し
て、表6に示す量の凝結遅延剤を混合して吹付けコンク
リートとし、カルシウムアルミネートA100重量部と
凝結促進剤5.0重量部からなる粉末状急結剤を、セ
メント100重量部に対して、10重量部使用し、スラ
リー化する水を、粉末状急結剤100重量部に対して5
0重量部混合して急結性吹付けコンクリートとしたこと
以外は、実施例2と同様に行った。結果を表6に示す。 (使用材料) 凝結遅延剤:クエン酸と炭酸カリウムの重量比で1:
1の混合物 凝結遅延剤:市販クエン酸 凝結遅延剤:市販トリポリリン酸ナトリウム
【0048】
【表6】
【0049】[実施例7]セメント100重量部に対し
て、表7に示す量の減水剤を混合して吹付けコンクリー
トとし、カルシウムアルミネートA100重量部と凝結
促進剤5.0重量部からなる粉末状急結剤を、セメン
ト100重量部に対して、10重量部使用し、スラリー
化する水を、粉末状急結剤100重量部に対して50重
量部混合して急結性吹付けコンクリートとしたこと以外
は実施例2と同様に行った。結果を表7に示す。 (使用材料) 減水剤ア:市販ポリカルボン酸系高分子化合物 減水剤イ:市販ナフタレンスルホン酸塩系ホルマリン縮
合物 (測定方法) スランプ:JIS A 1101に準じた。
【0050】
【表7】
【0051】[実施例8]セメント100重量部に対し
て、表8に示す量の増粘剤を混合して吹付けコンクリー
トとし、カルシウムアルミネートA100重量部と凝結
促進剤5.0重量部からなる粉末状急結剤を、セメン
ト100重量部に対して、10重量部使用し、スラリー
化する水を、粉末状急結剤100重量部に対して50重
量部混合して急結性吹付けコンクリートとしたこと以外
は実施例2と同様に行った。結果を表8に示す。 (使用材料) 増粘剤:メチルセルロース (測定方法) ダレ:急結性吹付けコンクリートを4m3 /hの吹付速
度で1分間、高さ3.5m、幅2.5mの模擬トンネル
に吹付け、吹付直後にダレなければ◎、ダレが少し見ら
れたら○、ダレが相当見られたら×とした。
【0052】
【表8】
【0053】[実施例9]セメント100重量部に対し
て、表9に示す量の繊維状補強材を混合して吹付けコン
クリートとし、カルシウムアルミネートA100重量部
と凝結促進剤5.0重量部からなる粉末状急結剤を、
セメント100重量部に対して、10重量部使用し、ス
ラリー化する水を、粉末状急結剤100重量部に対して
50重量部混合して急結性吹付けコンクリートとしたこ
と以外は実施例2と同様に行った。結果を表9に示す。 (使用材料) 繊維状補強材a:ビニロン繊維(繊維長10mm) 繊維状補強材b:スチール繊維(繊維長30mm) (評価方法) 耐衝撃性:材齢1時間後の急結性吹付けコンクリートを
幅20cm、長さ20cm、厚さ1cmの型枠に吹付け
し、底面を取り外し、平らにならした標準砂の上に置
き、重さ100gの鋼球を50cmの高さから落下させ
た。落下回数が5回以内でひびが入って破壊したら×、
ひびは入ったが破壊しなかったら○、ひびが入らなかっ
たら◎とした。
【0054】
【表9】
【0055】[実施例10]セメント100重量部に対
して、表10に示す量の超微粉を混合して吹付けコンク
リートとし、カルシウムアルミネートA100重量部と
凝結促進剤5.0重量部からなる粉末状急結剤を、セ
メント100重量部に対して、10重量部使用し、スラ
リー化する水を、粉末状急結剤100重量部に対して5
0重量部混合して急結性吹付けコンクリートとしたこと
以外は実施例2と同様に行った。結果を表10に示す。 (使用材料) 超微粉α:市販シリカフューム、平均粒径10μm以下 超微粉β:市販メタカオリン、平均粒径10μm以下 (測定方法)
【0056】
【表10】
【0057】[実施例11]セメントと水の量を一定と
し、表11に示す量の細骨材率として吹付けコンクリー
トとし、カルシウムアルミネートA100重量部と凝結
促進剤5.0重量部からなる粉末状急結剤を、セメン
ト100重量部に対して、10重量部使用し、スラリー
化する水を、粉末状急結剤100重量部に対して50重
量部混合して急結性吹付けコンクリートとしたこと以外
は実施例2と同様に行った。結果を表11に示す。 (測定方法) 圧送性:急結性吹付けコンクリートを4m3 /hの吹付
速度、4kg/cm2 の圧送圧力で、30分間圧送管を
用いて吹付け、圧送管内の圧力を測定した。圧送管内の
圧力が4.0〜5.5kg/cm2 である場合を◎、圧
送管内が閉塞しやすくなる6.0kg/cm2 以上にな
っても、圧送管に衝撃を与えることにより4.0〜5.
5kg/cm2 になる場合を○、圧送管が閉塞し、圧送
管に衝撃を与えても4.0〜5.5kg/cm2 となら
ない場合を×とした。
【0058】
【表11】
【0059】[実施例12]表12に示す最大寸法の粗
骨材を使用して吹付けコンクリートとし、カルシウムア
ルミネートA100重量部と凝結促進剤5.0重量部
からなる粉末状急結剤を、セメント100重量部に対し
て、10重量部使用し、スラリー化する水を、粉末状急
結剤100重量部に対して50重量部混合して急結性吹
付けコンクリートとしたこと以外は実施例2と同様に行
った。結果を表12に示す。
【0060】
【表12】
【0061】[実施例13]セメント400kg/m
3 、細骨材率80%、及び、水の量を、セメント100
重量部に対して、表13に示す量とし、セメント100
重量部に対して、減水剤ア0.5重量部を混合して吹付
けコンクリートとし、カルシウムアルミネートA100
重量部と凝結促進剤5.0重量部からなる粉末状急結
剤を、セメント100重量部に対して、10重量部使用
し、スラリー化する水を、粉末状急結剤100重量部に
対して50重量部混合して急結性吹付けコンクリートと
したこと以外は実施例2と同様に行った。結果を表13
に示す。
【0062】
【表13】
【0063】
【発明の効果】以上の説明で述べたように本発明の吹付
け工法を行うことで、従来から行われていた急結剤の粉
体添加方式より粉塵の発生量を少なくすることが可能と
なる。そのため、吹付施工時の作業環境を大幅に改善す
ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による吹付けシステムの一実施の態様を
示した模式システム構成図。
【図2】本発明による吹付けシステムの一実施の態様を
示した模式システム構成図。
【図3】吹付けシステムの混合攪拌部の構成を示した概
略構成図。
【図4】混合促進部の形状の一例を示した概略形状図。
【図5】合流ノズルの構成を示した部分断面図。
【符号の説明】
10 コンクリート供給経路 20 急結剤供給経路 27 合流ノズル 30 混合攪拌部 40 ノズル先端
フロントページの続き (72)発明者 平間 昭信 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 岩城 圭介 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 荒木 昭俊 新潟県西頚城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 平野 健吉 新潟県西頚城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 寺島 勲 新潟県西頚城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 岩崎 昌浩 新潟県西頚城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 渡辺 晃 新潟県西頚城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内 (72)発明者 水島 一行 新潟県西頚城郡青海町大字青海2209番地 電気化学工業株式会社青海工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンクリート供給管内を圧送される混練り
    コンクリートに、前記コンクリート供給管の経路中に設
    けられた混合攪拌部で急結剤スラリーを合流混合させ、
    前記コンクリート供給管端のノズルから所定圧力で吐出
    させるようにしたことを特徴とする吹付けコンクリー
    ト。
  2. 【請求項2】前記急結剤スラリーはスラリー圧送装置内
    で粉体急結剤と水とを混合して得られ、急結剤供給管か
    ら前記混合攪拌部に送られるようにしたことを特徴とす
    る請求項1記載の吹付けコンクリート。
  3. 【請求項3】前記急結剤スラリーは粉体供給管内を空気
    搬送された粉体急結剤を前記混合攪拌部の近傍で加水混
    合して得られ、前記混合攪拌部に送られるようにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の吹付けコンクリート。
  4. 【請求項4】前記混合攪拌部の近傍で加えられる水は高
    圧霧状をなして前記粉体急結剤に噴霧されるようにした
    ことを特徴とする請求項3記載の吹付けコンクリート。
  5. 【請求項5】圧送機に投入された材料を混練りするとと
    もに、該圧送機から延設されたコンクリート供給管を介
    して混練りコンクリートをノズルまで供給するコンクリ
    ート供給経路と、投入された粉体急結剤に所定量の水を
    混合して攪拌して急結剤スラリーとし、該急結剤スラリ
    ーを前記コンクリート供給管経路まで導く急結剤供給経
    路と、該急結剤供給経路と前記コンクリート供給経路と
    の連結位置に設けられ、前記急結剤スラリーを前記混練
    りコンクリートと混合攪拌させる混合攪拌部とを備えた
    ことを特徴とする吹付けシステム。
  6. 【請求項6】圧送機に投入された材料を混練りするとと
    もに、該圧送機から延設されたコンクリート供給管を介
    して混練りコンクリートをノズルまで供給するコンクリ
    ート供給経路と、投入された粉体急結剤を前記コンクリ
    ート供給管経路まで空気搬送する急結剤供給経路と、該
    急結剤供給経路中の前記コンクリート供給経路との連結
    位置近傍に設けられ、前記粉体急結剤に所定量の水を混
    合して攪拌して急結剤スラリーとする合流ノズルと、該
    急結剤スラリーを前記混練りコンクリートと混合攪拌さ
    せる混合攪拌部とを備えたことを特徴とする吹付けシス
    テム。
  7. 【請求項7】前記合流ノズルは、前記水を高圧霧状に前
    記粉体急結剤に噴霧させるようにしたことを特徴とする
    請求項6記載の吹付けシステム。
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