JPS6131573A - コンクリ−ト吹付装置並びにその急結剤混合管 - 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） 本発明は主としてトンネル内等の掘削面（吹付は面）に
コンクリートを吹き付ける吹付装置に関し、更に詳しく
言えば、比較的低圧で少ない量の圧縮空気を用い乍ら生
コンクリートをパイプ圧送し、圧送径路の途中で圧送コ
ンクリートの中心部に急結剤を混入した後パイプ（マテ
リアルホース）先端のノズルからこれを掘削面（吹付は
面）に吹付けるようにした湿式の吹付装置に関する。

（従来の技術） 従来の湿式のコンクリート吹付装置は第６図に示すよう
に専用の吹付機（Ｏｌ）とこれに生コンクリートを供給
する、　たとえばアジテータ−カー（コンクリートミキ
サー車）等の別個の運搬手段（０２）と更に急結剤混合
のための手段（ｏ８）とが−セットとなったシステムと
して開発されているが、多くのものが外国製であったシ
なんらかの技＃提携を結んでいた多しでいる。

２０　Ｍ’／＋ｍ、を用イ／Ｘ”１ｖ（０４）から生コ
ンクリートを、丁度霧吹きで水を吹き付けると同様の状
態の、霧状にして吹付けている。

更に急結剤は第７図に示すようにノズル近くに設けた内
外二重の混合管（０５）の外管（０６）内に送られ、そ
こからコンクリートの流れる内管（０７）周壁に管軸線
と直交する方向に穿った吹出し孔（０８）を介してコン
クリートに供給されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、以上の従来の手段は以下の如き欠点があ
る。

第１Ｋ純粋な国産品は少なく、専用吹付機の構造が複雑
なこともあってコスト高になル、故障も多いためたび九
び作業が中断し作業能率が非常に悪い上に高圧、多量の
圧縮空気を用いるから装置が大型化する上に多量のエネ
ルギーを消費する。

第２に急結剤が生コンクリート流れの外周からこれに供
給されるものであるから、急結剤は流れの外周に乗った
ま＼送り出されてしまい両者が充分に混合されず、掘削
面（吹付は面）に吹き付けられても生コンクリートは付
着固化せずに剥離落下してしまい、多量の生コンクリー
トと急結剤とが無為に廃棄されていた（ちなみにリバウ
ンド率は８０〜４５％程度で極めて高い比率を示してい
る）。　このことは単に材料費の無駄な出費に止まらず
、剥離落下した生コンクリートをトンネル内から取除い
て処理する作業にも多くの時間と労力そして経費を必要
とすることは言うまでもなく経済性はきわめて悪いもの
である。

しかも、急結剤として粉体を用いた場合には、これがコ
ンクリート微粒子と共に霧状にたｙよい（視界４〜５ｍ
という劣悪な状態にもなる）作業環境を悪化させ珪肺の
大きな原因となシ（ちなみにナトムエ法採用数の増加と
比例してこれに従事する作業者の珪肺発生率が増加して
いる。）、粉塵対策、衛生管理等も必要となる。

このような欠点は、生コンクリートを団塊状で吹付けて
はそれ自身の重みで容易に落下してしまうため出来得る
限シ小さな塊シにした方がよシ効率良く付着するであろ
うこと、又小さな塊シである方が固結反応も迅速に進行
するであろうこととの基本的な思想に立脚しているとと
に起因しているものと考えられ、その具体的な解決手段
が圧縮空気に生コンクリートを乗せて送る、つｔシ用の
流れで石を運ぶ如き現在の吹付機が生まれるに至ったも
のと考えられる。

必然的にこれは高圧で且つ多量の圧縮空気を必要とする
ものであり、且つ又急結剤と生コンクリートとの混合率
も低くなってしまうのである。

そこで木簡−発明の技術的課題は、簡素な構造で低出力
少量の圧縮空気を用い乍らも充分機能する装置を得る点
にあシ、又木簡ニ発明の技術的課題は低出力、少量の圧
縮空気を用い乍らも急結剤と生コンクリートとの混合率
を大きく高められる急結剤混合管を得る点にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は上述した技術的課題を達成するべく、長年に
わたって、この従来装置を個々に検討した結果、上述し
た如き機能、経済性の両面で共に問題が生じる最大のネ
ックが吹付機にあるとの新知見に基いて、この吹付機の
改良を試みたが、結局は徒労に終シ満足するものを得ら
れず、一度は開発を断念せざるを得なかった。

しかるにある日トンネルアーチのコンクリート打設現場
において、コンクリート輸送車が打設工事を行っている
のを見ていたところ、コンクリート輸送車から１５０ｍ
も離れた打設ポイントへ圧送パイプを介して生コンクリ
ートが送られ、先端ノズμよシ勢い良く吐出されている
事実を見出した。　そこで、これを本発明者は所期する
技術に応用すべく、この輸送車の圧送管に吹付機に接続
されるマテリアルホースヲ接続し、且つ途中に急結剤混
合管を介装して吹付を行ったところ、はｙ満足する解決
策が得られた。

即ち、木簡−発明のコンクリート吹付装置は槽（２）内
の生コンクリートを圧縮空気にょシ槽吐出管（ｌ＠へ送
り出す輸送車＋１＋と、吐出管（１２１に接続されるテ
ーパー管６５１を後端に備えると共に先端に吐出ノズ／
ｌ／Ｑηを備えた圧送管（ｌφと、吐出ノズ々αηの近
くの圧送管（！時に介装した急結剤混合管６〜と、との
急結剤混合管（１６）に急結剤を空気圧送する急結剤供
給装置２０）とから構成されるもので（２）内の生コン
クリートを該槽内に供給する圧縮空気により槽下部の流
出口（＋１）から吐出管ｔＪ喝へ送り出す輸送車ｆｌ］
と、吐出管α乃先端に接続されるテーパー管（！υを後
端に備えると共に先端に吐出ノズｌｖ（＋乃を備えた圧
送管Ｈと、吐出ノズ／Ｌ１０ηの近くの圧送管α時に介
装した急結剤混合管（資）と、この急結剤混合管儲ηに
急結剤を空気圧送する急結剤供給装置（２０）とを備え
、急結剤混合管−は、その軸芯部に吐出口−を位置させ
た急結剤供給ノス１ｖ（３８１が設けられていて生コン
クリート汁れの中心部に急結剤を圧入できるようにした
ものである。

（作　用） 輸送車槽内の生コンクリートは槽内に供給される比較的
低圧、かつ少量の圧縮空気により吐出管Ｈを介して連続
して圧送管−内に送られて更に先端側へ圧送されて混合
管θ四に至るが、流速が比較的遅いため急結剤が生コン
クリート流れの内方にまでよく混入して行き両者の混合
率が高まる。　そしてこの状態で先端の吐出ノズル（Ｉ
ηから吐出され掘削面（吹付は面）　（Ａ）に付着固化
すること！なる。　又混合管国内では生コンクリート流
れの中心部に急結剤が供給されるが、この混合管内に突
入されている供給ノズμ（ハ）のコンクリート流れ下手
側に渦流が生じること＼、吐出口ｃ！９）から圧縮空気
により勢い良く生コンクリート内に供給される急結剤の
流れとコンクリートの流れとの相対的な速度差によって
生じる渦流との相乗作用により吐出口（２））下手側に
は大きな乱流が生じ、生コンクリートと急結剤との混合
が効率良く促進される。　従って生コンクリートは吐出
ノズ／Ｌ／（１１先端から掘削面（吹付は面）（Ａ）に
吹付けられて付着するのとほとんど時を移さずに固結し
てしまい剥離落下がほとんど生じない。

（実施例） 次に本第１発明の実施例を図面に基いて詳述する。

第１図は本第１発明に係るコンクリート吹付装置の要部
を示す全体システム図で、ｆｌ、ｌはコンクリート輸送
車で、横型円筒形の攪拌槽（２）と、原動ｍ（３１並び
に変速装置（４）を備えている。　更に具体的には第３
図に示すように、攪拌槽（２）の上部にはコンクリート
投入口（６）を有していて蓋（６）が内面よシ押圧げら
れ気密を保つように形成されているとともに、内部には
中心部に横方向回転軸（７）が架設され、この回転軸（
７）には複数個の生コンクリート攪拌用の翼（８）・・
を有し、且つ回転軸（７）の端は変速装置（４）を介し
て原動機（３）に接続されている。　この攪拌槽（２）
にはパルプ（９）を有する空気供給管（ｌＯ）が設けら
れている。

（１１）はこの攪拌槽（２）の下部に設けられた生コン
クリートの流出口で、外端には先端はど小径にした異径
の屈曲された吐出管（ｌｆｉが接続されていると共に、
該吐出管θカ先端近くにはロータリーバルブ０梼が設け
られていて、該バルブＯｊヲハンド／ｌ１０４Ｉで操作
することにより開閉し、攪拌槽（２）内の牛コンクリー
トの噴出及び流出を防止する。

又吐出管Ｈの背面には圧縮空気の噴畝管（１２ａ　）÷
・接続されていて、コンクリートの進行速度を調整出来
るようにしである。

Ｈは吐出管０２１の先端に着脱自在に接続されるテーパ
ー管、（１４Ｇはテーパー管Ｏ→の先端に着脱自在に接
続される圧送管で、その先端には吐出ノズＡ／Ｑ乃が着
脱自在に接続されているとともに、この先端ノズｌｖ（
＋？）からや＼テーパー管寄りの位置には圧送管（１１
内を空気圧送されて来る生コンクリートに急結剤を供給
するための急結剤混合管α樽が圧送管ＵＫ対して着脱自
在に介装されている。

デーパ−管０＠は吐出管０（２）先端径と圧送管θ呻径
とに夫々合致させるべく後端はと大径にした異径管に形
成されていると共に中間には内部にコンクリート圧送を
よシ円滑にするための圧縮空気を送り込む噴出管−が一
体的に接続されている。

−は急結剤供給装置で、台車１２１．ｈに急結剤収納容
器■と該客器■内の急結剤を混合管６１１Ｇに送ル出す
プランジャーポンプ■と、このプランジャーポンプのか
ら導出された供給ホース（財）に接続されたブースタ管
（２）とを備えている。　又このブースタ管（ハ）には
プランジャーポンプにょる急結剤圧送をよル円滑にする
ための圧縮空気を送り込む噴出管（２）が一体的に接続
されている。

鰭はブースタ管■と混合管端とを接続する急結剤圧送ホ
ースである。

次に運搬車（１）の纜拌ｇ　（２１、吐出管峻、ブース
タ管（ハ）に圧縮空気を送るための具体構造を述べると
、以下の通シである。

第４図に示すように、■は坑内に設けられた圧縮空気送
気用の配管で、この配管Ｇに空気ホース（ロ）が接続さ
れる。　この空気ホース（ロ）には主操作バｌＶｆ国が
設けられていて、吹付装置全体への圧縮空気の供給・遮
断を司どる。　このパルプーの下手に二つの空気清浄器
（Ｙ型ヌトレーナー）　ＧＨＩ　、　＠１）が直列に接
続されると共に更にその下手に減圧弁（（財）が接続さ
れ、この減圧弁（ロ）で坑内配管艶からの圧縮空気を８
．５ｋｔｉ／ｄ　〜４榛−にまで圧力低下させてエアー
チャンバー■に供給されるようにしである。　又空気清
浄器０１）とこのエアーチンバー陣との闇には予備の減
圧弁（８２’）が並列接続されている。　攪拌槽（２）
の空気供給管（１０）、吐出管Ｈの噴出管（１２＠）そ
してデーパ管Ｏ叫の噴出管Ｑ９１には、夫々とのエアー
チャン／＜　＋　０２から圧縮空気が供給されるべく互
いにホース（財）・・で接続されている。

又ブースタ管のへの圧縮空気の供給は、空気清浄器（３
１）・・と減圧弁−との空気ホースｉからまで圧力低下
させて、これをこの減圧弁（２）とブースタ管（至）の
噴出管■とを接続する空気ホース（８４’）を介して供
給されるようにしである。

前記主操作パルプー１空気清浄器り１１　、　Ｈ１減圧
弁ｔ３２　、　（８２つ、ブースタ管（ハ）の噴出管（
社）に対する減圧弁■そしてエアーチャンバー−はすべ
て運搬車ｆｉｌに装備されている。

次にこの第１発明の実施例構造の作用を説明する。

生コンクリートを満載した運搬車ｆｉ＋を坑内所要の吹
付現場に自走あるいは索引にて走行させた後、坑内配管
（支）に空気ホース翰を接続すると共に、運搬車下部の
吐出管（１２）にデーパ−管ｔＪ＠を接続し、更にエア
ーチャンバー−とテーパー管０１の噴出管（ＩＩ並びに
ブースタ管（２）の噴出管■との後に吐出管−先端近く
のジ−タリーバルブα場を開放すると同時に主操作パル
プ−も開放すれば、坑内配管（支）からの圧縮空気は空
気清浄器の１１　。

鉋）で塵埃や配管内のサビが除去されて清浄となって減
圧弁（社）、（至）に至り、と！で８．５婚−〜４皓−
まで減圧されて夫々所要の箇所へ噴流気あるいは加圧気
として供給される。

一方攪拌槽（２）内の生コンクリートはエアチャンバー
陣を介して空気供給管（至）から送り込まれる圧縮空気
の加圧力によって流出口（１１）から吐出管（！ηへ送
り込まれると共に噴出管（１２ｍ）からの噴出エアーに
助けられてデーバー管Ｑ＠に至シ、更にここでも噴出管
（１１からの噴出エアーに助けられ圧送管（１１内を吐
出ノズ／Ｌ／（ｌη側へ圧送される。

そして混合管端に至るとこ〜で、急結剤収納容器＠内か
らプランジャーポンプのにょシ送り出され更にブースタ
管（ハ）で噴出管のからの噴出エアーの助けもかシてホ
ーヌ匈内を圧送されて該混合管（１１に至った急結剤が
混入され、引続き）ズμαη先端から吐出されるのであ
る。

ところで生コンクリ−１の圧送及び急結剤の空気圧送に
は各噴出管（１２ａ）　、θ９）、（ロ）そして空気供
給管（１（２）より夫々空気圧力４＃／ｃｄり気澗−影
量０、４　Ｍ”７’ｍで実施したところ、ノズルαη先
端からは、従来のように生コンクリートはラッパの青光
状に大きく扇形に広がること力＜、又霧状にもならず、
しかも掘削面に付着すると同時にほとんどの生コンクリ
ートがそのま覧付着して固化した。　又空気消費量を０
　、１　Ｍ”７ｍで圧力を８　、５１４／ａｄに夫々お
として行った場合もはｙ同様の結果を得るに至った。　
ちなみにリバウンド率は約１５％で従来に較べて格段に
低減されることが判明した。　又圧縮空気も圧力は従来
の約２０〜８５％も低減でき、消費量に至っては従来の
約１１分の１〜５０分の１という驚異的な数値を得たの
である。　尚、ブースタ管（社）の噴出管部からの噴流
気の圧は他のものよりも少し高めにした方が一層効果請
勉合が行われることも判明した。

次に本第二発明の急結剤混合管の実施例を説明する。

第２図において、（財）は混合管で、前後の中央部が外
方へ張り出した中扉み状に形成され、その最大径部分に
管軸線と直角に交わるようにして急結剤供給ノズ／ｖ（
３Ｉ１９が一体的に取付けられて角度で折り曲げられて
いて、先端の急結剤吐出口（３９）は生コンクリートの
流れ下手に向って開口されている。　又他端は管（３７
）壁より外方に突出させ、こ＼にジヨイント鴎を介して
急結剤圧送ホース（２７）が接続されている。　Ｑ６ｊ
は生コンクリート圧送管で、図中右側はテーパー管Ｏ荀
に接続され、左側は先端のノズ１ｖ０７）に接続される
。

次にこの実施例の作用を説明する。

図中右側、つまりテーパー管Ｑ５）から圧送されて来て
混合管１３７）に至った生コンクリートは、その一部は
流れに直交する方向に突入されている急結剤供給ノズ／
Ｉ／□□□に衝突して流れの方向を変えられるに至りこ
＼において生コンクリート流れに渦流が生じると共に急
結剤供給ノズ／Ｌ’（ト）の生コンクリート流れ方向の
下手はデッドスペースとなってこ！忙も渦流が生じる。

　又このノズ／Ｖ（ハ）の吐出口０９）から吐出される
急結剤と生コンクリートの流れとの間にも相対速度差に
よる渦流が生じる。　従ってこれらの渦流の相乗によっ
て混合管（３７）内の生コンクリートの流れは大きな乱
流となり、急結剤との混合が迅速に且つ効率良く行われ
る。　又生コンクリートに対する流れに抵抗を与える部
位で管径を大きくすることで、流れの滞留が生じにく＼
円滑に圧送される。

第１実施例の装置にこの混合管のηを採用して実施した
結果ではリバウンド率はさらに約１２％にまで低減され
ることが判明した。

尚、上記の急結剤供給ノズ／Ｌ／（３Ｐｉは円筒パイプ
を採用しているが、第５図（イ）に示すように、このノ
ズｌｖ關の上手に断面三角形状の生コンクリート付着防
止用の案内具（４１）を取付けるようにしても良く、又
同図（→のようにこの案内具（４１）の頂部（４１ａ）
を生コンクリートの流れに対して左右いずれかに少し振
って取付けたりあるいは同図（ハ）のように三角形の左
右一方の辺をや〜外方へ膨出させ他方は肉厚内方へや＼
凹入させるような形状にすることによって、渦流の発生
を促進させ急結剤と生コンクリートとの混合率を一層向
上させることができる。　又同図に）に示すように断面
ラグビーボール状、つまり楕円状とし、長軸方向をコン
クリート流れ方向に沿わせるようにしても良く、更に同
図（ホ）に示すように全体管形は楕円を呈するが吐出ロ
イ９）をタテ長の長楕円、具体的にはその長軸方向の管
径（Ｌ）をタテ管部（８８ａ）の長軸方向管径（功の約
２倍にし又短軸方向の管径（Ｌｚ）をタテ管部（８８ａ
　）の長軸方向の管径（功の約１／２とする、に形成し
、この長楕円の吐出口（ト）の上下中央部を混合管（３
７）の軸芯部分に合致させるようにしても良く、これに
よって急結剤の混合率を一段と向上できる。

（効　果） 以上詳述したところからも明らかなように、本発明によ
るコンクリート吹付装置では、製造コストはいうまでも
なく使用途中に多発する故障に基因する作業能率の低下
、更には外国製品をそのま一導入するという要因の積重
なりで非常に高価となり、加えて６＃肩もの高い圧力で
１８〜２ｏｉの多量の圧縮空気を必要とする専用の吹付
機を排し、構造的に極めて簡素なコンクリート輸送車で
吹付は作業までもまかなうものであるために、製造コス
トは廉価となり故障の発生もガく、しかも８．５゛〜４
ゆ個という低い圧力でしかも全使用量が０．４〜１．６
Ｍ廟という格段に少々い消費量で所期の目的が達成され
るためにコンプレッサー等の圧縮空気供給源の諸装置又
それらに付随する諸器具も大幅に小型化でき、エネルギ
ーの消費量も非常に少なく省エネルギーの面でも優れた
装置である。

又低圧で少量の圧縮空気でまかなわれるために、ノズル
から吐出される生コンクリートが霧状にならず、かつ急
結剤との混合率も非常に高くなるためにリバウンド率を
格段に低減できて経済性を一層高めることができる上に
快適な作業環境が得られ珪肺等の発生防止にはきわめて
効果的に対処できるもので、その産業利用上の価値は多
大である。

又本発明による急結剤混合管はコンクリート流れに大き
な乱流を発生させ、その流れの中心急結剤を供給するも
ので、両者の混合率を、リバウンド率が１２％であるこ
とを見ても、飛躍的に向上できるもので、生コンクリー
ト、急結剤も少量で効率の良い覆工が可能となり、又人
的、時間的、経済的な各面においての無駄も少くなり経
済性に優れる利点がある。

更に生コンクリートと急結剤との混合率の向上により、
混合管からノズｌしまでの間の相対間隔を可及的に短縮
できるので５、急結剤混入と同時に固化をはじめること
に基因するパイプの詰り等のトラブルもなくなり作業能
率の向上に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は木簡飄発明の要部を示す構成図、第２図は本第
二発明の急結剤混合管を示す一部切欠き断面図、第８図
は生コンクリート輸送車の構成図、第４図は圧縮空気の
供給回路図、第５図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）、（
へ）は混合管の変形例を示す要部の断面図と斜視図、第
６図は従来の吹付装置の構成図、第７図は従来の混合管
の断面図である。 符号説明 ＋１）・・・・・・生コンクリート輸送車、（２）・・
・・・・槽、（１０）・・・・・・空気供給管、（川・
・・・・・流出口、（１２１・・・・・・吐出口、（１
■・・・・・・ロータリーパルプ、（＋５）・・・・・
・テーパー管、（ＩＳ）・・・・・・圧送管、θ′７）
・・・・・・吐出ノズル、（ｌ→・・・・・・混合管、
（１９）　、　（２６）・・・・・・噴出管、（財）・
・・・・・急結剤供給装置、シト−・・・・台車、シフ
・・・・・・急結剤収納容器、（５））・・・・・・プ
ランジャーポンプ、■・・・・・・ブースタ管、しη・
・・・・・急結剤圧送ホース、翰・・・・・・坑内配管
、■・・・・・・空気ホース、■・・・・・・主操作パ
ルプ、（３り、Ｍ・・・・・・減圧弁、瞥・・・・・・
エアーチャンバー、（財）、　（８４’）・・・・・・
ホース、のη・・・・・・混合管、（ハ）・・・・・・
急結剤混合ノズル、（３９）・・・・・・吐出口、（４
）・・・・・・掘削面（吹付は面）。 出　願　人　鶴島建機株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）槽（２）内の生コンクリートを圧縮空気により槽
   吐出管（１２）へ送り出す輸送車（１）と、吐出管（１
   ２）に接続されるテーパー管（１５）を後端に備えると
   共に先端に吐出ノズル（１７）を備えた圧送管（１６）
   と、吐出ノズル（１７）の近くの圧送管（１６）に介装
   した急結剤混合管（１８）と、この急結剤混合管（１８
   ）に急結剤を空気圧送する急結剤供給装置（２０）とか
   ら構成されるコンクリート吹付装置。
2. （２）槽（２）内の生コンクリートを該槽内に供給する
   圧縮空気により槽下部の流出口（１１）から吐出管（１
   ２）へ送り出す輸送車（１）と、吐出管（１２）先端に
   接続されるテーパー管（１５）を後端に備えると共に先
   端に吐出ノズル（１７）を備えた圧送管（１６）と、吐
   出ノズル（１７）の近くの圧送管（１６）に介装した急
   結剤混合管（３７）と、この急結剤混合管（３７）に急
   結剤を空気圧送する急結剤供給装置（２０）とを備え、
   急結剤混合管（３７）は、その軸芯部に吐出口（３９）
   を位置させた急結剤供給ノズル（３８）が設けられてい
   て生コンクリート流の中心部に急結剤を圧入するように
   構成したコンクリート吹付装置の急結剤混合管。