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JP3641445B2 - Pressure-feed spraying method for wet materials - Google Patents
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JP3641445B2 - Pressure-feed spraying method for wet materials - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面,擁壁,トンネル,地下構造物等の構築,補修,補強に際して、モルタル又はコンクリートを主体とする湿式材料を圧送ポンプとエアを併用して吹付ける工法であって、特には従来不可能とされていたスランプ値が1〜8cm未満の低スランプの湿式材料を圧送ポンプを使用して圧送、吹付け可能とした湿式材料の圧送吹付け工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来からモルタル又はコンクリートを主体とする湿式材料を法面,擁壁,トンネル,地下構造物等の構築,補修,補強等の各種工事現場の施工場所に搬送して吹付ける工法として、全行程をエアで搬送する全エア搬送吹付け工法と、ポンプ圧送とエア搬送を併用するポンプ圧送+エア搬送吹付け工法が一般に採用されている。全エア搬送吹付け工法は、密閉回転ポケット式または密閉タンク式の吹付け機が用いられ、この密閉回転ポケット式吹付け機はトンネルなどのナトム工法に使用されており、材料排出口に内径50〜65mmで、10〜30mの長さの材料搬送ホースを接続し、吹付け機にエアを供給し、施工場所までエア搬送して吹付けを行う。そして、吹付けノズルの数メートル手前に粉体の急結剤用のホース接続口を設けて、急結剤を供給するようにしている。湿式材料としてのコンクリートはセメント:細骨材:粗骨材(15mm以下)の重量比が1:2〜3:1〜2を基本とし、スランプ値は8〜16cmである。このような軟らかい材料では、吹付け後の剥離の危険があり初期強度が必要な為、セメント重量比の5〜10%の粉体の急結剤が使用されているが、粉塵が多く発生し、現場環境が悪化し、しかもコスト高となる問題がある。
【0003】
他方の密閉タンク式吹付け機は法面工法に使用されており、材料排出口に内径38〜50mm、10〜100mの長さのポリホース又はゴムホースを接続し、ホース接続口からエアを供給して施工場所までエア搬送し、吹付けを行う工法である。湿式材料としてのモルタルはセメント:細骨材の重量比が1:4、コンクリートはセメント:細骨材:粗骨材(15mm以下)の重量比が1:4:1〜2を基本とし、スランプ値は0〜2cmである。この工法では材料のスランプ値が極小さく、吹付時のダレがなく、初期強度が重視されていないため、通常急結剤は使用していない。しかしスランプ値が0cmの場合、鉄筋の裏側や隙間の狭い部分では、材料が十分に充填されずに空洞が発生し、又リバウンドも多く発生するため、材料ロスも多く、しかも強度の低下を生じる問題がある。なお、スランプ値0〜2cmの流動性に乏しい湿式材料を搬送できるのはエアによって搬送しているため、搬送途中において湿式材料が圧密状態とならないためである。
【0004】
これらの全エア搬送吹付け工法の施工範囲は材料搬送ホースの長さと高さによって決まる。全延長部が長くなったり高さが増すと材料の搬送が困難になり、かつ、材料が分離しバラツキが生じて強度が低下する惧れがあるので、搬送長さは100m以内で垂直搬送高さは45m以内となっている。この範囲を超えるとエア搬送だけでは材料の品質が保てなくなり施工が困難となるため、吹付け機及び材料、その他の資材一式を移設しなければならない問題がある。
【0005】
そこで、搬送長さが100m又は垂直高さが45mを越えると、エアによる搬送が可能となる地点まで圧送配管を配管して圧送ポンプによる圧送を併用する必要がある。この圧送ポンプとエアを併用して法面、擁壁等の構築,補修,補強工事を行う例を図5に基づいて説明する。法面、擁壁を施工する場合はシリンダ内径100〜160mmのピストン式圧送ポンプ1を使用し、このピストン式圧送ポンプ1から吐出管18を介して導出された曲管2の他端部に絞り管3を取り付け、この絞り管3に2.5インチ(内径約70mm)または3インチ(内径約80mm)の鉄管又は高圧ホースからなる圧送配管4を必要本数だけ連結して、数メートル〜数百メートルの長さに及ぶ所定長さの圧送配管路を構築する。ピストン式圧送ポンプ1はピストンとシリンダを有する2基のプランジャポンプP,Mからなり、吸込み管17,17aから吸入した湿式材料をピストンの交互駆動によって吐出管18に連続的に送給可能となっている。
【0006】
絞り管3は曲管2に接続されて圧送方向に向けて口径を縮径するものであり、例えばピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径が100mmとすると、長さ500〜1500mmの間でこれを使用する圧送配管4と同径となる2.5インチ(内径約70mm)まで内径を縮径させるのである。これは、圧送配管の敷設は急峻な現場にて手作業を主として行う過酷な作業であるため、圧送配管4の内径を小さくして重量を軽減させて作業性を高める必要があるためである。この鉄管又は高圧ホースからなる圧送配管4の先端部にエア・急結剤合流管5が取り付けられ、該エア・急結剤合流管5にエアホース接続口6と急結剤ホース接続口7が設けてある。更に該エア・急結剤合流管5の先端部に内径38〜50mmのゴムホースまたはポリホース9が長さ5〜40メートル程度取付けられており、該ゴムホースまたはポリホース9の先端部に吹付けノズル10が取り付けられている。エア・急結剤合流管5はエアと合流直後に300〜1000mmの長さで2.5インチ(内径約70mm)又は3インチ(内径約80mm)から内径38〜50mmに絞られている。なお、急結剤ホース接続口7の配設位置は上記エア・急結剤合流管5に限定されず、吹付けノズル10又は該吹付けノズル10の数メートル手前に接続することもある。
【0007】
吸込み管17,17aから吸入する湿式材料としてのモルタルは、セメント:細骨材の重量比が1:1〜4、コンクリートはセメント:細骨材:粗骨材(15mm以下)の重量比が1:1〜4:1〜2を基本とし、スランプ値は8〜27cmである。吹付け作業は作業員が吹付けノズル10を保持した状態で行うため、吹付け量は時間当り1〜5m,エア量は2〜7Nm/min程度が一般的である。スランプ値を8〜27cmとしているのは、圧送ポンプ1を使用して圧送する場合はエア搬送と異なり、圧送配管内を湿式材料が圧密状態で圧送されるので、スランプの値が8cm未満となると安定した圧送ができず、閉塞してしまうことが多々あるため、流動性を高めたスランプ値8〜27cmのものしか圧送できないためである。
【0008】
この工法では、斜面を形成する施工面全体に湿式材料を吹付けるベタ吹き工法と、法枠内に湿式材料を吹付ける法枠工法があり、スランプ値が8〜27cmの湿式材料では、湿式材料のダレ及び枠内からの流出量が多くて材料ロスが多く発生する。また、吹付エア圧力により吹付けた材料が移動して均一な吹付けができないなどの問題があるため、急結剤ホース接続口7から液体の急結剤をセメント重量比の3〜8%供給し、吹付け時のスランプを1〜6cm程度にスランプダウンさせて吹付けを行っている。即ち、ポンプ圧送のためにスランプ値を大きくして流動性を高め、圧送終了時点において施工のために適した性状に戻すために急結剤を添加して、スランプ値を下げているのである。よって、本来はスランプ値8cm未満、更に好ましくは1〜6cmの湿式材料をそのままポンプ圧送できれば理想的である。しかしながら、従来は閉塞の問題を解決することができず、スランプ値8cm未満の湿式材料はポンプ圧送不可能なものとされてきた。
【0009】
一方、トンネル及び地下構造物を構築,補修,補強工事をする際の吹付け方法として、作業員が吹付けノズル10を保持しながら吹付けを行う方法と、吹付けロボットを利用して行う方法とがある。作業員が吹付けノズル10を保持しながら吹付けを行う方法の場合は、前記した図5に示す法面,擁壁の場合とほぼ同様の方法で行われている。
【0010】
一方、吹付けロボットを利用する場合の例を図6に基づいて説明する。なお、図5に示す構成と同一の構成部分には同一の符号を付してある。シリンダ内径120〜180mmのピストン式圧送ポンプ1を使用し、ピストン式圧送ポンプ1からエア合流管5aまでの数mの区間を鉄管又は高圧ホースからなる圧送配管4で配管し、圧送配管先端までに絞り管3を使用して3〜4インチ(内径約80〜100mm)まで絞り、圧送配管先端部にエア合流管5aを取り付け、そのエア合流管先端に内径65〜80mmのゴムホース9を10〜20m取り付け、その先端に吹付ノズル10を取付ている。エア合流管5aは、エアと合流管直後に300〜1000mmの長さで、3〜4インチ(内径約80mm〜約100mm)から内径65〜80mmに絞られている。エアホースはエアホース接続口6を介してエア合流管5aに接続し、吹付けノズル10の数メートル手前に急結剤ホース接続口7を設けてある。湿式材料のコンクリートはセメント:細骨材:粗骨材(15mm以下)の重量比が1:2〜3:1〜2を基本とし、スランプ値は8〜18cmである。材料の吹付け量は時間当り5〜25m、エア量は10〜20Nm/minが一般的である。このような軟らかい材料では、吹付け後の剥離の危険があり初期強度が必要な為、セメント重量比の5〜10%の粉体の急結剤を使用しているが、粉塵が多く発生し、現場環境が悪化し、しかもコスト高となる問題がある。
【0011】
この場合においてもポンプ圧送のためにスランプ値を大きくして流動性を高め、圧送終了時点において施工のために適した性状に戻すために急結剤を添加して、スランプ値を下げているのである。よって、本来は各種施工に適したスランプ値に近い湿式材料をそのままポンプ圧送できれば急結剤の使用量が減りコストが低減でき、しかも、作業環境も改善され理想的である。しかしながら、ポンプ圧送工程では従来は閉塞の問題を解決することができず、スランプ値8cm未満の湿式材料はポンプ圧送不可能なものとされてきた。
【0012】
上記スランプとは、フレッシュコンクリートの軟らかさの程度を示す指標であり、スランプコーンを引き上げた直後に測った頂部からの下がり長さ(cm)で表した値である。このスランプ値が小さいほどフレッシュコンクリートが固く、スランプ値が大きいほど軟らかいコンクリートであることが分かる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
湿式材料で、スランプ値が8cm以上のものをそのまま吹付けると、吹付時のダレ、リバウンドロス、枠内からの流出が多く、材料ロスが多く発生し、作業性が悪くコスト高となり、又吹付け時のエアー圧力により吹付けた材料が移動して均一な吹付けができないなどの問題があるため、その解決手段として一般的に急結剤を使用し、吹付け時のスランプ値を1〜6cm程度にスランプダウンさせ、ダレ、リバウンドロス、枠内からの流出を少なくすることにより、材料ロスを少なくでき、均一な吹付けを行えるようにしている。しかし、急結剤を使用することにより、粉塵が多く発生し、現場環境が悪化するばかりでなく、コスト高となる問題がある。
【0014】
また、湿式材料のダレ及び枠内からの流出量を少なくする手段としてその他に、湿式材料中に混和剤またはフライアッシュ,高炉スラグ微粉末,シリカヒューム,石灰石微粉末などを混入することによって材料の粘性を高くすることや、法枠の型枠材の開口率を少なくする手段が知られている。しかし、いずれもコスト高となり、粘性を高くするとエア搬送距離が短くなり、施工性が低下する問題がある。
【0015】
そこで、各種施工に適したスランプ値8cm未満、更に好ましくは1〜6cm以下の湿式材料をそのまま圧送し、吹付けが行えれば、上記各手段が必要なくなり、又急結剤も不要或いは減量することができて、作業環境も改善され、しかもコスト低減になる。しかし、スランプ値が8cm未満の湿式材料のポンプ圧送は、断面形状が変化する圧送ポンプの吐出管又は圧送配管の絞り管、曲管を使用すると流動性が乏しいため、吐出管又は絞り管、曲管の変形抵抗性の増大により管内圧力損失が増大し、圧送ポンプ内や圧送配管内での閉塞の頻度が多くなり、安定したポンプ圧送ができなくなるばかりではなく、湿式材料の分離によるスランプダウンにより性状変化が起こり、安定した品質が維持できない問題がある。よって、スランプ値が8cm未満の低スランプの湿式材料を圧送ポンプを使用して圧送、吹付けることは不可能とされてきた。
【0016】
近年、モルタル及びコンクリートの材料である細骨材(砂)、粗骨材(砂利)は何れも天然産は少なくなり、岩石をクラッシャーなどで粉砕して人工的に作った砕砂、砕石が多く使用されるようになってきている。このように人工的に作った砕砂、砕石は角ばっていて天然の砂及び砂利に比べて安定した圧送が行えず、又圧送配管の断面形状が変化し、変形抵抗性の大きい絞り管での閉塞が生じやすいため、水、セメントの微粉分、混和剤などを入れてスランプ値を大きくし、流動性を増加させたものでないとポンプ圧送には適さなくなってきており、従来の方法のままでは低スランプ材料は益々ポンプ圧送困難なものとなりつつある。特にポンプ圧送を併用した施工の場合、安定した圧送が行え、かつ、ポンプ内または配管内での閉塞の発生を防止することが重要である。
【0017】
モルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料が圧密状態で圧送される圧送ポンプの吐出管及び圧送配管を構成する絞り管及び曲管などの変形管における管内流動には、通常の直管内を流動する場合と異なって圧送材料の形状が変化することによって偶発的に発生する管内閉塞などの変形抵抗性を考慮する必要がある。管内閉塞の危険性に対する検討は、実際の施工条件に近い配管条件で試験圧送を実施し、変形管部での管内閉塞の有無を確認することが最も信頼性が高い。しかしながら、これらの現場実験は、費用、期間および現場の条件などの制約で必ずしも実施可能とはいえず、又管内閉塞の危険性を正確に予測する技術は確立されていないのが現状である。
【0018】
圧送ポンプ内または圧送配管内で閉塞を起こした場合は、閉塞場所の特定、解除作業、復旧作業、原因究明などを通常1時間以内で行わなければならない。復旧作業が長時間になると材料の品質が保てなくなるため、圧送配管および圧送ポンプ内の材料を全て排出してから再圧送しなければならないからである。また、復旧作業が長時間になった場合は、圧送配管および圧送ポンプ内の材料が硬化してしまうので、圧送配管を廃棄したり圧送配管をやり直さなくてはならないこととなり、多大なコストと労力及び時間が必要となる。なお、変形抵抗性の大きい曲管、絞り管において、曲管は曲率半径を大きくする事により、変形抵抗性を小さくする事ができるが、絞り管は長さを長くすれば管内閉塞の頻度と変形抵抗性は多少は減少する場合もあるが、根本的対策にはならない。
【0019】
本来、スランプ値は材料強度、耐久力、施工性、コストなどを重視して決定しなければならない。特に施工に適したスランプ値でポンプ圧送できれば、材料強度、施工性、コスト面で有効であり、耐久力のある構造物を構築することができる。また、圧送時の流動性を増すために単位水量を増すことは好ましくなく、水セメント比を大きくするとコンクリートの強度が低下するという問題が生じる。水セメント比を一定にして単位水量を増加させた場合でもセメント量の増加がコスト高となり、又ひび割れの増加に結びつくので耐久性に悪影響を与える。
【0020】
単位水量を減らすとスランプ値が低くなり、ポンプ圧送性は劣るが強度が増し、耐久力のある構造物ができる。また、単位水量を減らして、流動性を増大させてポンプ圧送性を改善する手段として、高性能減水剤やAE減水剤を使用することがあるが、材料コストが高くなるばかりでなく、急結剤または急硬剤の使用量も多くなって、さらにコスト高となり、かつ、粘性が増しエア搬送距離が短くなって施工性が低下するという問題がある。湿式材料は施工に適したスランプ値8cm未満、更に好ましくは1〜6cm以下の湿式材料を何も加えずにそのままの状態でポンプ圧送及び吹付けが行えるのが理想である。しかしながら、従来はポンプ圧送を安定して圧送するために湿式材料に混和剤や微粉末を入れてスランプ値及び粘性を増加させ、絞り管などを通過する際の変形抵抗性を小さくした材料をポンプ圧送し、施工面に吹付ける際にスランプ値を1〜6cmにスランプダウンさせるために、急結剤や急硬剤を使用しているのが実情である。
【0021】
そこで本発明は上記の問題点を解決して、従来圧送ポンプによる圧送が不可能とされていた法面、擁壁、トンネル、地下構造物等の構築,補修,補強等の各種施工に適したスランプ8cm未満、更に好ましくは1〜6cm以下の低スランプの湿式材料であっても、圧送ポンプ内または配管内で閉塞を起こさずにスムーズに圧送して吹付けることを可能とした湿式材料の圧送吹付け工法を提供することを目的とするものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、モルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料をエアによる搬送が可能となる地点まで圧送ポンプを使用して所定長さの圧送配管内を圧送し、圧送配管先端に接続した合流管を介してエアを合流させるとともに、該合流管の先端に吹付け作業に適した内径のホースを接続し、ホースの先端に取り付けた吹付けノズルから吹付けるようにした湿式材料の圧送吹付け工法であって、圧送ポンプとしてピストン式圧送ポンプを使用すると共に、該ピストン式圧送ポンプのシリンダ内径と概ね同径以上の内径を有し、かつ、圧送方向に向けて概ね縮径することのない吐出管及び圧送配管を使用することにより、スランプ値が1〜8cm未満、又はスランプ値が1〜6cm以下のモルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料を圧送可能とした湿式材料の圧送吹付け工法を提供する。
【0023】
そして、圧送配管先端又はエアを合流させた後において急結剤を添加して、湿式材料中にエアと急結剤を合流させて吹付けを行う手段、及びピストン式圧送ポンプのバルブ構造は、平行摺動式とした手段を提供する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明にかかる湿式材料の圧送吹付け工法の具体的な実施形態を説明する。図1は法面とか擁壁に本発明を適用したケースについて説明する概要図であり、1はシリンダ内径70mmのピストン式圧送ポンプであり、P,Mは該ピストン式圧送ポンプ1を構成するピストンとシリンダを有する2基のプランジャポンプである。このピストン式圧送ポンプ1は吸込み管17,17aから吸入したモルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料をピストンの交互駆動によって吐出管18に連続的に送給可能となっている。この吐出管18には、所定長さに配管された圧送配管11が連結されている。この圧送配管11は、2.5インチ(内径約70mm)又は3インチ(内径約80mm)で途中に曲げ半径500Rの曲管部分11aと曲管部分11bとを有している。本発明はこの吐出管18と圧送配管11としてはピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径と概ね同径以上の内径を有し、かつ、概ね圧送方向に向けて縮径することのない管を使用していること、圧送配管路において絞り管を使用しないことが特徴である。
【0025】
前記したようにエアを利用してモルタル又はコンクリートを主体とする湿式材料を法面,擁壁,トンネル,地下構造物等の構築,補修,補強等の各種工事現場の施工場所に吹付ける工法においては、エアによる搬送が可能となる地点まで圧送ポンプを使用して所定長さの圧送配管内を圧送する必要がある。この圧送配管を敷設する法面とか擁壁を構築する現場は急峻な場所が多く、そこに1本の長さが3〜6mの鉄管または高圧ホースからなる圧送配管11を手作業で運搬し、1本、1本接続していかなければならない大変過酷で危険性を伴う作業となるため、圧送配管11はなるべく軽くて小さいものであることが望まれる。そのため、前記したように従来は、吐出効率を高めるために内径の大きい圧送ポンプを使用すると共に、圧送配管路に絞り管を介在させることにより、径の小さい、即ち重量の軽い圧送配管を使用するようにしていた。ちなみに、通常使用される2.5インチ配管は肉厚2.8mmで長さ3mの直管で重量は一本当り16kg、長さ6mのもので31kgある。3インチ配管は肉厚3.2mmで長さ3mの直管で重量は一本当り21kg、長さ6mのもので41kgある。4インチ配管は肉厚3.2mmで長さ3mの直管で重量は一本当り24kg、長さ6mのもので47kgもある。配管と配管を接続するジョイントは、2.5インチ及び3インチ用は、1個当り3.4kg、4インチ用は、6.7kgもある。
【0026】
使用する圧送配管11の最小配管径は最大粗骨材径と圧送負荷により決定される。粗骨材は天然のものと人工的に造られた砕石とがあり、天然ものは丸みがあって圧送性が良いため、最大粗骨材径の3倍以上の配管径が必要であるが、砕石は角ばっていて圧送性が悪いため、最大粗骨材径の4倍以上の配管径が必要となる。
【0027】
湿式材料にコンクリートを使用する場合の最大粗骨材径は10〜15mmのものが多く使用されているので、最大粗骨材径から選定した最小配管径は60mm以上となるため、通常市販されている2.5インチ(内径70.7mm又は69.9mm)の配管を使用することが多い。長距離圧送及び高所圧送の場合は圧送負荷を低減するため、やむを得ず3インチ配管(内径82.7mm又は80.7mm)を使用する場合もある。なお、使用する配管は同じ外形寸法のものであっても、肉厚によって内径に微差を生じるため、前記したように内径に差異を生じる。
【0028】
よって、本発明ではピストン式圧送ポンプ1の吐出管18に連結された圧送配管11として最小配管径の2.5インチ直管(内径70.7mm)を主体として構成し、同様に2.5インチの管径を有し、曲げ半径500Rの曲管部分11aと曲管部分11bを使用して、所定長さの圧送配管路が構成される場合は、ピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径も吐出管18及び圧送配管11、更に曲管部分11a,11bと概ね同径のシリンダ内径として70mmのものを使用する。よって、圧送ポンプ1からエアを合流させる圧送配管先端までの管路が概ね同径以上であり、圧送方向に向けて概ね縮径することがない。なお、「概ね」は圧送配管11相互の接続や、曲管部分11a,11bとの接合時の数mm程度のズレは許容されることを示している。一般に市販されている配管は、外径寸法は同じものでも鋼管の肉厚により、その内径が異なってくる。また、曲管部分11a、11bは、直管を曲げ製作されているために、外側の肉厚は薄くなり、内側の肉厚は厚くなる。2.5インチ管を例にとると、外径寸法76.3mm、肉厚3.2mm、曲げ半径500Rのもので、外側の肉厚は元の肉厚の約93%で2.97mmとなる。曲げ半径を一定として、配管サイズが大きくなれば、肉厚の変化量も大きくなる。よって、耐圧力、磨耗を考慮すると、曲管は直管よりも肉厚の厚いものを使用することとなる。直管と曲管又は、吐出管の許容される段差は、通常圧送ポンプのシリンダ内径の3%以内であるが、低スランプ材料になる程その段差を小さくすることが望ましい。
【0029】
また、圧送配管11の端部に合流管としてのエア・急結剤合流管12が接続されており、該エア・急結剤合流管12の先端に吹付け作業に適した内径のエアホース接続口6を設けるとともに、急結剤ホース接続口7設けてある。上記エア・急結剤合流管12から施工現場近くまでは、内面に高分子ポリエチレン樹脂加工が施された摩擦係数及び搬送抵抗の少ない内径44mmのゴムホースもしくはポリホース9が長さ20〜80メートル接続されており、このポリホース9の先端部に内径42mm×38mm×250mm長さの吹付けノズル10が取り付けられている。尚、ポリホース9に曲げ半径を小さくできる内径42mmのゴムホースを5〜20メートル接続してから吹付けノズル10を取り付ける場合もある。エア・急結剤合流管12はエアと急結剤と合流された直後から長さ300〜1000mmの間で2.5インチ(内径約70mm)又は3インチ(内径約80mm)から内径38〜50mmに絞られている。なお、吹付けのためのエアを合流させた後は、エアによって圧密状態とならないため、ゴムホースもしくはポリホース9の内径は吹付け作業に適した内径にまで縮径させるものである。
【0030】
吸込み管17,17aから吸入する湿式材料の材料配合例を説明すると、湿式材料がモルタルの場合には、セメント量が400〜460kg/m,水セメント比が50〜60%,スランプ値が1〜8cm未満とした。湿式材料がコンクリートの場合には、セメント量が360〜400kg/m,水セメント比が50〜60%,粗骨材(15mm以下)は360〜750kg/m,スランプ値が1〜8cm未満、更に好ましくは1〜6cm以下とした。
【0031】
法面,擁壁,トンネル,地下構造物等の構築,補修,補強に適したスランプ値について付言しておく。施工に適したスランプとは、法面、擁壁においては、ダレ、法枠からの流出を防ぎ、吹付け時のエア圧力により、吹付けた材料が移動しない程度のスランプ値となり、通常1〜6cmが好ましい。一方トンネル、地下構造物の場合は、側面及び天井面への吹付けとなり、吹付けた材料が剥離し落下する恐れがあり、大変危険であるため、吹付けた瞬間から強度が必要となり、急結剤を使用する。粉体の急結剤を使用する場合、あまり低スランプとなると、逆にリバウンドロス及び粉塵が多くなる場合もあり、通常スランプ値3〜8cm位が好ましい。液体の急結剤を使用する場合は、粉塵も少なくなるため、スランプ値1〜5cm位が好ましい。そこで本発明はスランプ値1〜8cm未満、更に好ましくは1〜6cm以下の低スランプのモルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料を圧送可能とした新規な湿式材料の圧送吹付け工法を提供するものである。
【0032】
ピストン式圧送ポンプ1のバルブ構造は、平行摺動式のポンプを使用する。ピストン式圧送ポンプ1の具体的な構成に関しては本願出願人が提案した実公平6−17003号公報に記載されているように、生コンクリートを投入するホッパが連結された吸込み管及び該生コンクリートの吐出管とが並列接続された固定板と、該固定板に摺動可能に装備され、かつ、シリンダとピストンからなるプランジャポンプが直交して接続された摺動板と、該摺動板と上記プランジャポンプとを一体として前記固定板と平行な方向へ往復動作可能とした油圧シリンダと、取付台上に固定されて前記摺動板をガイドする案内台とを備えており、2基のプランジャポンプを摺動板に平行に接続して該摺動板をプランジャポンプと同期して固定板上を水平方向に往復摺動運動することにより、何れか一方のシリンダと吸込み管とを連通させてシリンダ内に生コンクリートを吸入する間に、他方のシリンダが吐出管を連通してシリンダ内に吸入された生コンクリートを押出し、この吸入と押出し動作を交互に行うことによって生コンクリートを連続的に圧送する。
【0033】
その構成を具体的に示すと、この圧送ポンプ1は、図3,図4に示すように、生コンクリートを吸入し吐出するシリンダ14,14aとそれに係合するピストン19,19aと、それらのピストンロッド21,21aの他端部に設けたピストン20,20aを係合する油圧シリンダ27,27aからなる2本のプランジャポンプP,Mを、摺動板(二穴面板)15に穿設した開口部と接続して並列せしめる一方、固定板(三穴面板)30の吐出管接続孔を生コンクリートの吐出管18に、又吸込み管接続孔を吸込み管17,17aと並列接続して摺動板15と摺動可能に対面せしめ、かつ、摺動板15は油圧シリンダ23によりプランジャポンプP,Mと同期して固定板30に摺接して水平方向に往復運動するように構成されている。固定板30の中央部開口に接続した吐出管18に生コンクリートの圧送用配管(図示略)を連結する一方、吸込み管17,17aをホッパに連結した構成となっている。
【0034】
そこで、図3に示すように、シリンダ14と生コンクリートの吸込み管17とを連通させて該シリンダ14内に生コンクリートを吸入している間に、他方のシリンダ14aを吐出管18と連通させて該シリンダ14a内に吸入した生コンクリートを押し出す。また、図4に示すように、シリンダ14aと生コンクリートの吸込み管17aとを連通させて該シリンダ14a内に生コンクリートを吸入している間に、他方のシリンダ14を吐出管18と連通させて該シリンダ14内に吸入した生コンクリートを押し出す。上記の操作を繰り返すことによって切換弁等の複雑な構成を要することなく、かつ、切り換え部における流路抵抗を増大させることなくホッパ内に投入された生コンクリートを固定板30に連結された吐出管18に連続的に圧送できるようにしたものである。この平行摺動式のピストン式圧送ポンプ1は切換弁などの複雑な弁構成が不必要であり、構成が簡易で生コンクリート等の湿式材料をスムーズに連続圧送することができる。
【0035】
以下に本発明にかかる湿式材料の圧送吹付け工法の具体的な実施例及び従来例を説明する。
[実施例1及び従来例1]
ピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径を実施例1として80mm,従来例1として100mmの2種類を用意した。ストローク長さは両方とも550mmとし、バルブ構造は平行摺動式、モルタル配合はセメント量420kg/m、海砂824kg/m、川砂828kg/m、FM(砂の粗粒率)は2.7、水234kg/mで、スランプ値は1.7cmとなった。実施例1に係るシリンダ内径が80mmのものはピストン式圧送ポンプ1の吐出口18に、シリンダ内径と概ね同径の3インチ曲管部分11a(内径80.7mm×500R×90°)を接続し、その先に同様にシリンダ内径と概ね同径の3インチ圧送配管11(内径82.7mm×6m)を5本接続し、配管長さを30mとした。従来例1に係る内径100mmのものはピストン式圧送ポンプ1の吐出口に4インチ曲管(内径105.7mm×500R×90°)を接続し、その先に絞り管(内径105.7mm×82.7mm×1m)を接続し、その先に3インチ直管(内径82.7mm×6m)を5本接続し、配管長さを31mとして2台のピストン式圧送ポンプ1を同時に駆動した。
【0036】
ピストン式圧送ポンプ1の理論吐出量は両方とも時間当り6mの圧送速度であり、吐出効率の違いを測定した結果、実施例1に係るシリンダ内径が80mmの場合は93%、従来例1に係るシリンダ内径が100mmの場合は91%であった。尚、シリンダ内径が100mmの場合は圧送中絞り管で閉塞ぎみで圧送圧力が不安定となるので逆送運転を繰り返し行わなければならず、安定した圧送が行えなかった。一方、シリンダ内径が80mmの場合は一度も不安定とならず、安定した圧送が行えた。
【0037】
[実施例2及び従来例2]
ピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径を実施例2として80mmのものを、従来例2として100mmの2種類を用意し、ストローク長さは両方とも550mmとした。バルブ構造は平行摺動式、モルタル配合はセメント量420kg/m、海砂488kg/m、砕砂1166kg/m、FM(砂の粗粒率)は2.59、水241kg/mで、スランプ値は7.3cmとなった。モルタルはミキサー車内に放置してスランプダウンの経過をみた。約30分後スランプ値は4cmになり、更に約25分後には1.2cmまでスランプダウンした。このスランプダウンしたモルタルを用いて圧送を行った。圧送配管は実施例1と同じ条件とし、2台のピストン式圧送ポンプ1を同時に駆動した。
【0038】
ピストン式圧送ポンプ1の理論吐出量は両方とも時間当り6mの圧送速度であり、吐出効率の違いを測定した結果、実施例2に係るシリンダ内径が80mmの場合は71%、従来例2に係るシリンダ内径が100mmの場合は80%であった。従来例2に係るシリンダ内径が100mmの場合は圧送を一次中断してから再圧送する際に絞り管で閉塞ぎみで圧送圧力が不安定となり、更に圧送不能となり、逆送運転を繰り返し行っても閉塞が解除できなかった。これに対して実施例2に係るシリンダ内径が80mmの場合一度も不安定とならず、安定した圧送が行えた。
【0039】
[実施例3及び従来例3]
ピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径が実施例3として70mmのものを、従来例3として100mmの2種類を用意し、ストローク長さは両方とも550mmとした。バルブ構造は平行摺動式、モルタル配合はセメント量420kg/m、海砂673kg/m、川砂1032kg/m、FM(砂の粗粒率)は2.6、水210kg/mで、スランプ値は1.7cmとなった。実施例3に係るシリンダ内径が70mmのものはピストン式圧送ポンプ1の吐出口に圧送ポンプシリンダ内径と概ね同径の2.5インチ曲管部分11a(内径69.9mm×500R×90°と30°)を接続し、その先に圧送ポンプシリンダ内径と概ね同径の2.5インチ圧送配管11(70.7mm×6m)を17本接続し、配管長さを102mとした。従来例3に係るシリンダ内径100mmのものはピストン式圧送ポンプ1の吐出口を長さ450mmの間で内径100mmから80.7mmに絞り、その先に3インチ曲管(80.7mm×500R×90°と30°)を接続し、その先に絞り管(内径80.7mm×69.9mm×1m)を接続し、その先に2.5インチ直管(内径69.9mm×6m)を17本接続し、配管長さを103mとして2台のピストン式圧送ポンプ1を同時に駆動した。
【0040】
ピストン式圧送ポンプ1の理論吐出量は両方とも時間当り6mの圧送速度であり、吐出効率の違いを測定した結果、実施例3に係るシリンダ内径が70mmの場合は77%、従来例3に係るシリンダ内径が100mmの場合は78%であった。尚、従来例3に係るシリンダ内径が100mmの場合は圧送を一次中断してから再圧送する際の圧送圧力が不安定となったが、閉塞までには至らずに圧送可能であった。実施例3に係るシリンダ内径が70mmの場合は一度も不安定とならず、安定した圧送が行えた。
【0041】
[実施例4]
実施例3で行った湿式材料の配合で圧送配管も同じ条件で、シリンダ内径70mmの圧送ポンプを使用し、圧送配管先端にエア・急結剤合流管を接続しエアを合流させる様にして、その先に内径44mmのポリホースを40m接続し、その先に内径42mmのゴムホースを20m接続し、その先に吹付けノズルを接続してエア搬送距離を60mとし、吹付け面は約80°の傾斜角度にし、1m角の区間を10cm厚さで吹付けを行った。圧送ポンプの理論吐出量は、時間当り6mの圧送速度で行い、急結剤は使用せず、エア量は1分間当り5Nmの量を合流させ、エアの元圧力は0.3〜0.35Maであった。吹付け材料のダレ及びエア圧力による移動もなく均一な仕上がりとなり、脈動も少なく、安定した圧送吹付けが行えた。
【0042】
以上説明した実施例1〜4及び従来例1〜3より、ピストン式圧送ポンプ1の吐出効率(吸込効率)は理論吐出量、セメント量が同じでスランプ値もほぼ同じものでも、海砂と川砂によっても吐出効率(吸込効率)が違ってくることが判明した。また、シリンダ内径の違いによる吐出効率(吸込効率)はスランプ値が1.7cmではほぼ同じ値であった。しかし、スランプ値が1.2cmまで低下した状態ではシリンダ内径の小さい実施例に係る80mmの場合は、従来例に係る内径100mmのものに比べて9%低下した。同じスランプ値でも吐出効率(吸込効率)のバラツキが生じるのは材料の粘性の違いによるものと考えられる。
【0043】
実施例1では海砂と川砂のFM(砂の粗粒率)=2.7であり、微粉分が少なく粘性が低い材料であったため吐出効率(吸込効率)は高かった。このような材料は、エア搬送距離も長くできる傾向になる。実施例2,3の砂は海砂と砕砂でFM(砂の粗粒率)は両方とも約2.6であり、実施例1のものに比べると全体に細砂で、微粉分が多く含まれている砕砂の割合が砂全体の60〜70%と多かったため、実施例1のものに比べると粘性が高い材料となって吐出効率(吸込効率)は低下した。このような材料はエア搬送距離が短くなる傾向にある。また、絞り管を設けた配管の方は閉塞または圧送が不安定になる傾向がある。絞り管の無い配管にすると一度の閉塞もなく、安定した圧送を行うことができる。
【0044】
ピストン式圧送ポンプで、シリンダ内径を小さくし、従来と同じ様な時間当りの吐出量を必要とした場合、そのぶんピストンスピードを速くしなければならない。しかも、従来ピストン式圧送ポンプでは圧送が不可能とされていた8cm未満の極低スランプ値の材料を使用することは、材料の吸い込み効率が大幅に低下して、安定した圧送が出来ないのではないかと懸念されたが、実施例及び従来例1から3で行った結果、ほとんど差はみられないことが証明された。ちなみに、理論吐出量時間当り6mの圧送速度でピストンスピードを比較すると、シリンダ内径100mmのものは秒速0.24m、シリンダ内径70mmのものは秒速0.57mである。よって、本発明は、施工に必要な最小配管径のものに、圧送ポンプのシリンダ内径を合わせた状態で、かつ、施工に必要される圧送量を確保でき、従来不可能とされてきた領域のスランプ値8cm未満の圧送吹付けを可能とした。
【0045】
次に、図2に基づいてトンネルとか地下構造物に本発明を適用したケースについて説明する。作業時に作業員が吹付けノズル10を保持しながら吹付けを行う場合には、前記図1に示す法面、擁壁の場合とほぼ同様の方法で行い、吹付けロボットで行う場合には、吐出量は最大時間当り25mと大きくなり、圧送ポンプのシリンダ径も大きくしなければならない。吸い込み効率を考慮すると、ピストン式圧送ポンプ1のピストンスピードは0.6m/sec以内が望ましい。このピストンスピードにするとシリンダ内径は160mmとなり、圧送配管の配管径は6インチ管(内径160.2mm又は、155.2mm)を使用する。圧送配管は、数mの長さの配管でロボット台車に固定しているため、配管径は多少大きくても作業性は変わらない。
【0046】
図2はその概要図であり、基本的な構成は図1に示した法面とか擁壁に適用したケースとほぼ一致しており、同一の構成部分に同一の符号を付して表示してある。ピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径は160mm,圧送配管11は6インチ直管、曲管(曲げ半径500R)を使用し、先端にエア合流管5aを接続し、このエア合流管5aにエアホース接続口6を設けてある。エア合流管5aの先端に内径65mmのゴムホース9を7〜15m接続し、ゴムホース9の先端に粉体又は液体の急結剤合流管13を接続し、その先に内径65mmのゴムホース9を接続して該ゴムホース9の先端部に内径65mm×50mm×1m長さの吹付けノズル10を取り付けてある。吸込み管17,17aから吸入する湿式材料の材料配合例は法面とか擁壁に本発明を適用したケースの配合例と同一である。
【0047】
[実施例5]
ピストン式圧送ポンプ1のシリンダ内径を160mm、ストローク長さを550mmとし、バルブ構造は平行摺動式、モルタル配合は、セメント量420kg/m、海砂824kg/m、川砂828kg/m、水234kg/mで、スランプ値は3.3cmとなった。圧送配管は圧送ポンプシリンダ内径と概ね同径の6インチ管(内径160.6mm)の直管を32m接続し、その途中に圧送ポンプシリンダ内径と概ね同径の6インチ曲管(内径155.2mm×500R×90°)を5本接続した。圧送ポンプの理論吐出量を時間当り20mの圧送速度で行い、吐出効率は76.4%で安定した圧送が行えた。
【0048】
[実施例6]
実施例5と同じ条件で、コンクリート圧送を行った。コンクリート配合は、セメント量360kg/m、海砂715kg/m、川砂718kg/m、15mm以下の粗骨材360kg/m、水204kg/mで、スランプ値は2.9cmとなった。圧送ポンプの理論吐出量を時間当り20mの圧送速度で行い、吐出効率は94%で安定した圧送が行えた。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば各種施工に適したスランプ値が1〜8cm未満、更に好ましくは1〜6cm以下の湿式材料を、ピストン式圧送ポンプから該ピストン式圧送ポンプのシリンダ内径と概ね同径以上の圧送配管を使用して圧送して吹付けノズルから吹付けるようにしたことにより、法面とか擁壁の施工において時間当りの吹付量を4〜5m確保できる速度で湿式材料を圧送した場合、スランプ値が1.2〜1.7cmのものでも71〜93%であり、スランプ値が2〜6cmのものであれば吐出効率は80%以上を安定して確保できて、吹付け時の脈動が少なく安定した吹付けを行うことができる。
【0050】
トンネルとか地下構造物の施工でコンクリートを時間当りの吹付量15〜20m確保できる速度で湿式材料を圧送した場合、スランプ値が3cmのものでも吐出効率は94%であり、スランプ値が2〜6cmのものであれば吐出効率は80%以上を安定して確保できて、湿式材料の脈動が少なく安定した吹付けを行うことができ、急結剤の使用量を少なくでき、作業環境を改善し、コストを低減できる。
【0051】
本発明で開示したようにスランプ値が1〜8cm未満で粘性と流動性の少ない湿式材料を用いてポンプ圧送吹付け施工を行うことにより、エア搬送距離を長くとることができるとともに圧送配管の段取り替えが少なくてすみ、各種工事における施工性を高めることができる。
【0052】
また、吹付け材料のエア圧力による移動が少なくなって仕上げ易く、材料の脈動も少なくて作業員による吹付け操作が容易になる。法枠などの枠の材料は開口率の大きいクリンプ金網でも使用可能であり、枠の設置が容易となる。更に急結剤又は急硬剤を使用しなくても施工できる工事が大幅に多くなり、又急峻な場所や湧水している所でも急結剤や急硬剤の使用量を少なくすることができる。
【0053】
法枠などの場合には枠内からの流出及びリバウンドロスを少なくし、更には材料ロスを少なくすることによって湿式材料の使用効率を高めることができる。また、従来から水セメント比を確保して流動性と圧縮強度を高めるには、セメント量または減水剤を必要以上に増加しなければならないのに対して、本発明ではスランプ値を1〜8cm未満としたことにより、セメント量及び減水剤の使用量を少なくでき、コストの低廉化をはかることができる。また、従来は岩石を粉砕して人工的に作った砕砂、砕石が天然の砂及び砂利に比べてポンプ圧送性が著しく劣るため、水、セメントの微粉分、混和剤などを入れてスランプ値を大きくして流動性を増加させているが、本発明によればそのような低スランプ材料であっても安定した圧送ができ、かつ、ポンプ内または配管内での閉塞を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる湿式材料の圧送吹付け工法を法面とか擁壁に適用した概要図。
【図2】本発明にかかる湿式材料の圧送吹付け工法をトンネルとか地下構造物に適用した概要図。
【図3】本発明に使用する圧送ポンプの構造を示す説明図。
【図4】本発明に使用する圧送ポンプの構造を示す説明図。
【図5】従来の圧送ポンプとエアを併用した圧送吹付け工法を法面、擁壁に適用した概要図。
【図6】従来の圧送ポンプとエアを併用した圧送吹付け工法をトンネル、地下構造物に適用した概要図。
【符号の説明】
1…(ピストン式)圧送ポンプ
6…エアホース接続口
7…急結剤ホース接続口
9…ゴムホース又はポリホース
10…吹付けノズル
11…圧送配管
11a…曲管部分
12…エア・急結剤合流管
13…急結剤合流管
17,17a…吸込み管
18…吐出管
整理番号 P3300
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a method of spraying a wet material mainly composed of mortar or concrete using a pumping pump and air when constructing, repairing, or reinforcing a slope, a retaining wall, a tunnel, or an underground structure. The present invention relates to a wet-feeding and spraying method for a wet material, in which a low-slump wet material having a slump value of less than 1 to 8 cm, which has conventionally been impossible, can be pumped and sprayed using a pump.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of transporting and spraying wet materials mainly composed of mortar or concrete to construction sites of various construction sites such as slopes, retaining walls, tunnels, underground structures, etc., repair, reinforcement, etc. In general, an all-air transport spraying method for transporting by air and a pump pressurization + air transport spraying method for using both pump pumping and air transport are generally employed. The all-air transport spraying method uses a sealed rotating pocket type or closed tank type spraying machine, and this sealed rotating pocket type spraying machine is used in a tunnel construction or other natom construction method. A material transfer hose with a length of ˜65 mm and a length of 10 to 30 m is connected, air is supplied to the sprayer, and air is transported to the construction site for spraying. A hose connection port for a quick setting agent for powder is provided a few meters before the spray nozzle so as to supply the quick setting agent. Concrete as a wet material has a weight ratio of cement: fine aggregate: coarse aggregate (15 mm or less) of 1: 2 to 3: 1 to 2 and a slump value of 8 to 16 cm. In such a soft material, there is a risk of peeling after spraying and an initial strength is required, so a powder quick-setting agent of 5 to 10% of the cement weight ratio is used, but a lot of dust is generated. There is a problem that the on-site environment deteriorates and the cost is high.
[0003]
The other closed tank type sprayer is used in the slope construction method. Connect a polyhose or rubber hose with an inner diameter of 38 to 50 mm and a length of 10 to 100 m to the material discharge port, and supply air from the hose connection port. It is a construction method in which air is conveyed to the construction site and sprayed. The mortar as a wet material has a cement: fine aggregate weight ratio of 1: 4, and the concrete has a cement: fine aggregate: coarse aggregate (15 mm or less) weight ratio of 1: 4: 1-2, and slump. The value is 0-2 cm. In this construction method, since the slump value of the material is extremely small, there is no sag at the time of spraying, and the initial strength is not emphasized, usually no quick setting agent is used. However, when the slump value is 0 cm, the material is not sufficiently filled in the back side of the reinforcing bars or in the narrow gaps, and cavities are generated and many rebounds occur, resulting in a large material loss and a decrease in strength. There's a problem. Note that the wet material having a slump value of 0 to 2 cm, which is poor in fluidity, can be transferred because it is transferred by air, so that the wet material does not become a consolidated state during transfer.
[0004]
The construction range of these all-air conveyance spraying methods is determined by the length and height of the material conveyance hose. If the entire extension becomes longer or the height is increased, it becomes difficult to transport the material, and the material may be separated to cause variation, resulting in a decrease in strength. The length is within 45m. If this range is exceeded, the quality of the material cannot be maintained by air transportation alone and the construction becomes difficult, so there is a problem that the spraying machine, the material, and other materials must be relocated.
[0005]
Therefore, when the transport length exceeds 100 m or the vertical height exceeds 45 m, it is necessary to use a pressure feed pipe to the point where the transfer by air is possible and use the pressure feed by the pressure feed pump together. An example of constructing, repairing, and reinforcing a slope, a retaining wall, etc. using this pressure pump and air will be described with reference to FIG. When constructing the slope and retaining wall, a piston type pressure pump 1 having a cylinder inner diameter of 100 to 160 mm is used, and the other end of the curved pipe 2 led out from the piston type pressure pump 1 through the discharge pipe 18 is throttled. A pipe 3 is attached, and a necessary number of pressure feed pipes 4 made of iron pipes or high-pressure hoses of 2.5 inches (inner diameter of about 70 mm) or 3 inches (inner diameter of about 80 mm) or high pressure hoses are connected to the throttle pipe 3, and several meters to several hundreds Construct a pressure-feeding pipeline with a predetermined length that spans a meter. The piston-type pressure pump 1 includes two plunger pumps P and M each having a piston and a cylinder. The wet material sucked from the suction pipes 17 and 17a can be continuously fed to the discharge pipe 18 by alternately driving the pistons. ing.
[0006]
The throttle pipe 3 is connected to the curved pipe 2 and has a diameter reduced toward the pressure feeding direction. For example, when the cylinder inner diameter of the piston type pressure feeding pump 1 is 100 mm, this is used within a length of 500 to 1500 mm. The inner diameter is reduced to 2.5 inches (the inner diameter is about 70 mm) which is the same diameter as the pressure feeding pipe 4 to be performed. This is because the laying of the pressure feed pipe is a harsh work that is mainly performed manually in a steep field, and therefore it is necessary to reduce the weight by reducing the inner diameter of the pressure feed pipe 4 to improve workability. An air / quick binding agent joining pipe 5 is attached to the tip of the pressure feed pipe 4 made of this iron pipe or high pressure hose, and the air / quick joining agent joining pipe 5 is provided with an air hose connection port 6 and a quick setting agent hose connection port 7. It is. Further, a rubber hose or polyhose 9 having an inner diameter of 38 to 50 mm is attached to the tip of the air / quickening agent merging pipe 5 in a length of about 5 to 40 meters, and a spray nozzle 10 is attached to the tip of the rubber hose or polyhose 9. It is attached. The air / quickening agent merging pipe 5 has a length of 300 to 1000 mm immediately after merging with air, and is narrowed from 2.5 inches (inner diameter: about 70 mm) or 3 inches (inner diameter: about 80 mm) to an inner diameter of 38 to 50 mm. The arrangement position of the quick setting agent hose connection port 7 is not limited to the air / quick setting agent merging pipe 5 but may be connected to the spray nozzle 10 or several meters before the spray nozzle 10.
[0007]
The mortar as the wet material sucked from the suction pipes 17 and 17a has a cement: fine aggregate weight ratio of 1: 1 to 4, and the concrete has a cement: fine aggregate: coarse aggregate (15 mm or less) weight ratio of 1. : 1-4: 1 to 2 is basically used, and the slump value is 8 to 27 cm. Since the spraying work is performed with the worker holding the spray nozzle 10, the spray amount is 1 to 5 m per hour. 3 , Air volume is 2-7Nm 3 Generally about / min. The slump value is set to 8 to 27 cm. Unlike the air conveyance, when the pressure pump 1 is used for pressure feeding, the wet material is compressed in the pressure feeding pipe, so that the slump value is less than 8 cm. This is because stable pumping cannot be performed and there are many cases where blockage occurs, so that only a slump value having a fluidity of 8 to 27 cm can be pumped.
[0008]
In this construction method, there are a solid blowing method in which a wet material is sprayed over the entire construction surface forming the slope, and a method frame method in which a wet material is sprayed into the method frame. For wet materials with a slump value of 8 to 27 cm, a wet material is used. There is a large amount of material loss due to a large amount of sag and outflow from the frame. In addition, there is a problem that the sprayed material moves due to the spraying air pressure and uniform spraying cannot be performed, so the liquid quick setting agent is supplied from 3 to 8% of the cement weight ratio from the quick setting agent hose connection port 7. And the slump at the time of spraying is slumped down to about 1-6 cm and spraying is performed. That is, the slump value is increased for pumping to increase the fluidity, and a quick setting agent is added to return to a property suitable for construction at the end of the pumping to lower the slump value. Therefore, it is ideal if a wet material having a slump value of less than 8 cm, more preferably 1 to 6 cm can be pumped as it is. However, conventionally, the problem of clogging cannot be solved, and wet materials having a slump value of less than 8 cm have been considered impossible to pump.
[0009]
On the other hand, as a spraying method when constructing, repairing, or reinforcing a tunnel and an underground structure, a method in which an operator sprays while holding the spray nozzle 10 and a method in which a spray robot is used. There is. In the case of a method in which an operator performs spraying while holding the spray nozzle 10, the method is almost the same as in the case of the slope and retaining wall shown in FIG. 5 described above.
[0010]
On the other hand, an example of using a spraying robot will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure shown in FIG. Piston type pumping pump 1 with a cylinder inner diameter of 120 to 180 mm is used, and a section of several meters from the piston type pumping pump 1 to the air merging pipe 5a is piped with a pressure feeding pipe 4 made of an iron pipe or a high pressure hose, and the tip of the pressure feeding pipe is reached. The throttle pipe 3 is used to throttle to 3 to 4 inches (inner diameter of about 80 to 100 mm), an air merging pipe 5a is attached to the tip of the pressure feeding pipe, and a rubber hose 9 having an inner diameter of 65 to 80 mm is attached to the tip of the air merging pipe. The spray nozzle 10 is attached to the tip of the attachment. The air merging pipe 5a has a length of 300 to 1000 mm immediately after the air and the merging pipe, and is narrowed from 3 to 4 inches (an inner diameter of about 80 mm to about 100 mm) to an inner diameter of 65 to 80 mm. The air hose is connected to the air merging pipe 5 a via the air hose connection port 6, and the quick setting agent hose connection port 7 is provided several meters before the spray nozzle 10. The wet material concrete has a weight ratio of cement: fine aggregate: coarse aggregate (15 mm or less) of 1: 2 to 3: 1 to 2 and a slump value of 8 to 18 cm. The amount of material sprayed is 5-25m per hour 3 Air quantity is 10-20Nm 3 / Min is common. In such soft materials, there is a risk of peeling after spraying and an initial strength is required, so a powder quick-setting agent of 5 to 10% of the cement weight ratio is used, but a lot of dust is generated. There is a problem that the on-site environment deteriorates and the cost is high.
[0011]
Even in this case, the slump value is increased for pump pumping to increase fluidity, and a quick setting agent is added to return to a suitable property for construction at the end of pumping, so the slump value is lowered. is there. Therefore, if the wet material close to the slump value suitable for various constructions can be pumped as it is, the amount of the quick setting agent can be reduced, the cost can be reduced, and the working environment is improved, which is ideal. However, the pumping process cannot conventionally solve the problem of clogging, and a wet material having a slump value of less than 8 cm has been considered impossible to pump.
[0012]
The slump is an index indicating the degree of softness of the fresh concrete, and is a value represented by a length (cm) of a drop from the top measured immediately after pulling up the slump cone. It can be seen that the smaller the slump value, the harder the fresh concrete, and the larger the slump value, the softer the concrete.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
If a wet material with a slump value of 8 cm or more is sprayed as it is, dripping at the time of spraying, rebound loss, and outflow from the inside of the frame will often occur, resulting in a lot of material loss, poor workability and high cost. Because there is a problem that the sprayed material moves due to the air pressure at the time of application and uniform spraying is not possible, generally a quick setting agent is used as a solution, and the slump value at the time of spraying is 1 to By slumping down to about 6 cm and reducing dripping, rebound loss, and outflow from the frame, material loss can be reduced and uniform spraying can be performed. However, the use of the quick setting agent causes a problem that not only the dust is generated and the on-site environment is deteriorated, but also the cost is increased.
[0014]
In addition, as a means of reducing the amount of wet material sag and outflow from the frame, the admixture or fly ash, fine powder of blast furnace slag, silica fume, fine powder of limestone, etc. are mixed in the wet material. Means for increasing the viscosity and decreasing the aperture ratio of the frame material of the method frame are known. However, in any case, there is a problem that the cost is high, and when the viscosity is increased, the air conveyance distance is shortened and the workability is lowered.
[0015]
Therefore, if a wet material having a slump value of less than 8 cm, more preferably 1 to 6 cm or less suitable for various constructions is pumped and sprayed as it is, the above means are not necessary, and the quick setting agent is unnecessary or reduced. In addition, the working environment is improved and the cost is reduced. However, pumping wet materials with a slump value of less than 8 cm has poor fluidity when using a discharge pipe of a pump or a throttle pipe or a curved pipe of a pumping pipe whose cross-sectional shape changes. The increase in deformation resistance of the pipe increases the pressure loss in the pipe, the frequency of clogging in the pumping pump and the piping is increased, and not only stable pumping is not possible, but also due to slump down due to separation of wet material There is a problem that properties change and stable quality cannot be maintained. Therefore, it has been impossible to pump and spray a low slump wet material having a slump value of less than 8 cm using a pump.
[0016]
In recent years, both fine aggregates (sand) and coarse aggregates (gravel), which are mortar and concrete materials, are less naturally produced, and many crushed sand and crushed stones are artificially produced by crushing rocks with crushers. It has come to be. The artificially made crushed sand and crushed stone are square and cannot be stably pumped compared to natural sand and gravel. Since clogging is likely to occur, the slump value is increased by adding water, cement fine powder, admixture, etc., and it is not suitable for pumping unless the fluidity is increased. Low slump materials are becoming increasingly difficult to pump. In particular, in the case of construction using pump pumping together, it is important to perform stable pumping and to prevent the occurrence of blockage in the pump or pipe.
[0017]
In the case of flowing in a normal straight pipe, the flow in a deformed pipe such as a throttle pipe and a curved pipe constituting a discharge pipe of a pressure feed pump and a pressure feed pipe in which a wet material mainly composed of mortar or concrete is pumped in a compacted state In contrast to this, it is necessary to consider deformation resistance such as in-tube blockage that occurs accidentally when the shape of the pumping material changes. Examination of the risk of blockage in the pipe is most reliable by carrying out test pumping under piping conditions close to the actual construction conditions and confirming the presence or absence of blockage in the pipe. However, these field experiments are not always feasible due to constraints such as cost, duration, and field conditions, and the present situation is that a technique for accurately predicting the risk of intravascular blockage has not been established.
[0018]
When a blockage occurs in a pressure pump or piping, the location of the blockage, removal work, recovery work, investigation of the cause, etc. must usually be performed within 1 hour. This is because, since the quality of the material cannot be maintained if the restoration work takes a long time, it is necessary to discharge all the material in the pressure feeding pipe and the pressure feeding pump and then re-pressure feed. In addition, if the restoration work takes a long time, the materials in the pumping pipe and pumping pump will be hardened, so the pumping pipe must be discarded or the pumping pipe must be reworked. And time is required. In curved pipes and throttle pipes with large deformation resistance, the curved pipe can be reduced in deformation resistance by increasing the radius of curvature, but if the length of the throttle pipe is increased, the frequency of blockage in the pipe is increased. Deformation resistance may decrease somewhat, but it is not a fundamental measure.
[0019]
Originally, the slump value must be determined with emphasis on material strength, durability, workability, cost, and the like. In particular, if pumping can be performed with a slump value suitable for construction, it is effective in terms of material strength, workability, and cost, and a durable structure can be constructed. In addition, it is not preferable to increase the unit water amount in order to increase the fluidity at the time of pumping, and if the water-cement ratio is increased, there arises a problem that the strength of the concrete decreases. Even when the unit water volume is increased with the water-cement ratio kept constant, the increase in the cement volume increases the cost and also leads to an increase in cracks, which adversely affects durability.
[0020]
When the unit water volume is reduced, the slump value is lowered and the pumpability is inferior, but the strength is increased and a durable structure can be obtained. In addition, high-performance water reducing agents and AE water reducing agents are sometimes used as a means of reducing the unit water volume and increasing the fluidity to improve the pumpability. There is a problem that the amount of the agent or the hardener used is increased, the cost is further increased, the viscosity is increased, the air conveyance distance is shortened, and the workability is lowered. It is ideal that the wet material can be pumped and sprayed as it is without adding any wet material having a slump value of less than 8 cm, more preferably 1 to 6 cm, suitable for construction. However, in the past, in order to pump the pump stably, the admixture or fine powder is added to the wet material to increase the slump value and viscosity, and the material with reduced deformation resistance when passing through the throttle tube is pumped. The fact is that a quick setting agent or a hardener is used in order to reduce the slump value to 1 to 6 cm when pumped and sprayed onto the construction surface.
[0021]
Therefore, the present invention solves the above problems and is suitable for various constructions such as construction, repair and reinforcement of slopes, retaining walls, tunnels, underground structures, etc., which have been impossible to pump by conventional pumps. Pumping of wet material that enables smooth pumping and spraying of low-slump wet material with a slump of less than 8 cm, more preferably 1 to 6 cm or less, without causing clogging in the pump or piping. The purpose is to provide a spraying method.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a wet material mainly composed of mortar or concrete. To the point where transportation by air is possible A pressure feed pump is used to pump the inside of the specified length of the pressure feed pipe and to the tip of the pressure feed pipe. Via connected junction Combine the air At the same time, a hose with an inner diameter suitable for spraying work was connected to the tip of the merging pipe and attached to the tip of the hose. Pressure-feed spraying method for wet materials sprayed from spray nozzles Because A discharge pump and a pressure feed pump that use a piston pressure feed pump as the pressure feed pump and that have an inner diameter that is substantially equal to or larger than the cylinder inner diameter of the piston pressure feed pump and that do not substantially shrink in the pressure feed direction. By using piping, the wet spraying method of wet material which makes it possible to pump wet materials mainly composed of mortar or concrete having a slump value of less than 1 to 8 cm or a slump value of 1 to 6 cm or less is provided.
[0023]
And the means for adding the quick setting agent after the front end of the pressure feed pipe or the air is merged, and joining the wet material with the air and the quick set agent, and the valve structure of the piston type pressure feed pump, A parallel sliding means is provided.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the wet material pressure blowing method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a case in which the present invention is applied to a slope or a retaining wall, wherein 1 is a piston type pressure feed pump having a cylinder inner diameter of 70 mm, and P and M are pistons constituting the piston type pressure feed pump 1. And two plunger pumps having cylinders. The piston-type pump 1 can continuously feed a wet material mainly composed of mortar or concrete sucked from the suction pipes 17 and 17a to the discharge pipe 18 by alternately driving the pistons. The discharge pipe 18 is connected to a pressure feed pipe 11 having a predetermined length. The pressure-feeding pipe 11 has a bent pipe portion 11a and a bent pipe portion 11b having a bending radius of 500R and a length of 2.5 inches (inner diameter: about 70 mm) or 3 inches (inner diameter: about 80 mm). In the present invention, as the discharge pipe 18 and the pressure feed pipe 11, a pipe having an inner diameter substantially equal to or larger than the cylinder inner diameter of the piston type pressure feed pump 1 and having a diameter which is not substantially reduced in the pressure feed direction is used. It is the feature that a throttle pipe is not used in a pressure-feeding pipeline.
[0025]
As mentioned above, in the construction method that uses air to spray wet materials mainly composed of mortar or concrete to the construction sites of various construction sites such as construction, repair, reinforcement, etc. of slopes, retaining walls, tunnels, underground structures, etc. Needs to be pumped through a predetermined length of pressure-feed piping using a pressure-feed pump to a point at which conveyance by air is possible. Lay this pressure feed pipe There are many steep places where slopes and retaining walls are built, and one pipe is connected to one by one by manually transporting a pressure feed pipe 11 consisting of an iron pipe or a high-pressure hose with a length of 3 to 6 m. Since this is a very harsh and dangerous operation that must be performed, it is desirable that the pressure feeding pipe 11 be as light and small as possible. Therefore, as described above, conventionally, in order to increase the discharge efficiency, a pumping pump having a large inner diameter is used, and a throttle pipe is interposed in the pumping pipe line to use a pumping pipe having a small diameter, that is, a light weight. It was like that. By the way, the 2.5-inch pipe that is usually used is a straight pipe with a wall thickness of 2.8 mm and a length of 3 m, and the weight is 16 kg per pipe, and the weight is 6 kg and is 31 kg. The 3-inch pipe is a straight pipe with a wall thickness of 3.2 mm and a length of 3 m, and the weight is 21 kg per pipe and the length of 6 m is 41 kg. The 4-inch pipe is a straight pipe with a wall thickness of 3.2 mm and a length of 3 m. The weight is 24 kg per pipe, and the weight is 6 m and the weight is 47 kg. The joints connecting the pipes are 3.4 kg for 2.5 inches and 3 inches, and 6.7 kg for 4 inches.
[0026]
The minimum pipe diameter of the pressure feed pipe 11 to be used is determined by the maximum coarse aggregate diameter and the pressure feed load. Coarse aggregates are natural and artificially crushed stones, and natural ones are round and have good pumpability, so the pipe diameter is three times larger than the maximum coarse aggregate diameter. Since crushed stones are angular and poor in pumpability, a pipe diameter that is at least four times the maximum coarse aggregate diameter is required.
[0027]
Since the maximum coarse aggregate diameter of 10 to 15 mm is often used when using concrete as the wet material, the minimum pipe diameter selected from the maximum coarse aggregate diameter is 60 mm or more. Often 2.5 inch (70.7 mm or 69.9 mm ID) tubing is used. In the case of long-distance pumping and high-pressure pumping, a 3-inch pipe (inner diameter: 82.7 mm or 80.7 mm) may be unavoidably used to reduce the pumping load. Even if the pipes to be used have the same outer dimensions, a slight difference is caused in the inner diameter depending on the wall thickness, so that the inner diameter is different as described above.
[0028]
Therefore, in the present invention, the pressure feed pipe 11 connected to the discharge pipe 18 of the piston type pressure feed pump 1 is mainly composed of a 2.5 inch straight pipe (inner diameter 70.7 mm) having a minimum pipe diameter, and similarly 2.5 inches. In the case where a pressure-feed pipe line having a predetermined length is configured using the bent pipe portion 11a and the bent pipe portion 11b having a bending radius of 500R, the cylinder inner diameter of the piston-type pressure feed pump 1 is also a discharge pipe. 18 and the pressure-feeding pipe 11, and the inner diameter of the cylinder having the same diameter as that of the curved pipe portions 11a and 11b is 70 mm. Therefore, the pipe line from the pressure feed pump 1 to the tip of the pressure feed pipe where the air is merged is approximately equal to or larger than the diameter, and the diameter is not generally reduced in the pressure feed direction. Note that “substantially” indicates that a displacement of several millimeters at the time of connection between the pressure feeding pipes 11 and joining with the curved pipe portions 11a and 11b is allowed. In general, commercially available pipes have different inner diameters depending on the thickness of the steel pipe even if they have the same outer diameter. Further, since the bent pipe portions 11a and 11b are manufactured by bending a straight pipe, the outer wall thickness is reduced and the inner wall thickness is increased. Taking a 2.5 inch tube as an example, the outer diameter is 76.3 mm, the wall thickness is 3.2 mm, the bending radius is 500 R, and the outer wall thickness is 2.97 mm, which is about 93% of the original wall thickness. . If the bending radius is constant and the pipe size is increased, the amount of change in wall thickness is also increased. Therefore, in consideration of pressure resistance and wear, the curved pipe is thicker than the straight pipe. The allowable step between the straight pipe and the curved pipe or the discharge pipe is usually within 3% of the inner diameter of the cylinder of the pump. However, it is desirable to make the step smaller as the slump material becomes lower.
[0029]
Also, the pressure feed pipe 11 Ahead At the end As a junction The air / quickening agent joining pipe 12 is connected, and the air / quickening agent joining pipe 12 is connected. The inner diameter is suitable for spraying Air hose connection 6 And providing Quick setting agent hose connection port 7 The It is provided. A rubber hose or polyhose 9 having an inner diameter of 44 mm with a low coefficient of friction and a low transport resistance is connected to the length of 20 to 80 meters from the air / quickening agent merging pipe 12 to the vicinity of the construction site. A spray nozzle 10 having an inner diameter of 42 mm × 38 mm × 250 mm is attached to the tip of the polyhose 9. In some cases, the spray nozzle 10 may be attached after a rubber hose having an inner diameter of 42 mm capable of reducing the bending radius is connected to the polyhose 9 for 5 to 20 meters. The air / quick-setting agent joining pipe 12 has a length of 300 to 1000 mm from 2.5 inches (inner diameter of about 70 mm) or 3 inches (inner diameter of about 80 mm) to an inner diameter of 38 to 50 mm immediately after joining the air and the quick-setting agent. It is narrowed down to. In addition, after the air for spraying is merged, since it does not become a compacted state by air, the inner diameter of the rubber hose or the polyhose 9 is reduced to an inner diameter suitable for the spraying operation.
[0030]
Explaining the material composition example of the wet material sucked from the suction pipes 17 and 17a, when the wet material is mortar, the cement amount is 400 to 460 kg / m. 3 The water-cement ratio was 50-60% and the slump value was less than 1-8 cm. When the wet material is concrete, the cement amount is 360 to 400 kg / m. 3 , Water-cement ratio is 50-60%, coarse aggregate (15mm or less) is 360-750kg / m 3 The slump value is less than 1-8 cm, more preferably 1-6 cm or less.
[0031]
I will add some slump values suitable for construction, repair, and reinforcement of slopes, retaining walls, tunnels, and underground structures. A slump suitable for construction is a slump value on the slope and retaining wall that prevents dripping and outflow from the frame, and the slump value is such that the sprayed material does not move due to the air pressure at the time of spraying. 6 cm is preferred. On the other hand, in the case of tunnels and underground structures, spraying is applied to the side and ceiling surfaces, and the sprayed material may peel off and fall, which is very dangerous. Use a binder. When a powder quick setting agent is used, if the slump is too low, rebound loss and dust may increase, and usually a slump value of about 3 to 8 cm is preferable. When a liquid quick setting agent is used, since the dust is also reduced, a slump value of about 1 to 5 cm is preferable. Therefore, the present invention provides a novel wet-pumping method for wet materials that enables the pumping of low-slump mortar or concrete-based wet materials having a slump value of less than 1-8 cm, more preferably 1-6 cm or less. is there.
[0032]
The valve structure of the piston-type pump 1 uses a parallel sliding pump. As for the specific configuration of the piston-type pressure feed pump 1, as described in Japanese Utility Model Publication No. 6-17003 proposed by the applicant of the present application, a suction pipe to which a hopper for charging ready-mixed concrete is connected, and A fixed plate in which a discharge pipe is connected in parallel; a sliding plate that is slidably mounted on the fixed plate and in which a plunger pump composed of a cylinder and a piston is connected orthogonally; the sliding plate and the above Two plunger pumps, each having a hydraulic cylinder integrated with a plunger pump and capable of reciprocating in a direction parallel to the fixed plate, and a guide table fixed on a mounting base and guiding the sliding plate Is connected in parallel to the sliding plate and the sliding plate is reciprocated in the horizontal direction on the fixed plate in synchronism with the plunger pump, so that either one of the cylinders and the suction pipe communicate with each other. While the ready-mixed concrete is sucked into the cylinder, the other cylinder communicates the discharge pipe to push the ready-mixed concrete sucked into the cylinder, and the ready-mixed concrete is continuously produced by alternately performing the suction and the pushing operation. Pump.
[0033]
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the pressure pump 1 includes cylinders 14 and 14 a for sucking and discharging fresh concrete, pistons 19 and 19 a engaged with the cylinders 14 and 14 a, and pistons thereof. An opening in which two plunger pumps P and M, each consisting of a hydraulic cylinder 27 and 27a engaging with pistons 20 and 20a provided at the other ends of the rods 21 and 21a, are formed in a sliding plate (two-hole face plate) 15. The discharge pipe connection hole of the fixed plate (three-hole face plate) 30 is connected to the ready-mixed concrete discharge pipe 18 and the suction pipe connection hole is connected to the suction pipes 17 and 17a in parallel. The sliding plate 15 is configured to slidably face 15 and to slide in the horizontal direction in sliding contact with the fixed plate 30 in synchronism with the plunger pumps P and M by a hydraulic cylinder 23. The discharge pipe 18 connected to the central opening of the fixed plate 30 is connected to a raw concrete pumping pipe (not shown), and the suction pipes 17 and 17a are connected to a hopper.
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 3, while the cylinder 14 and the ready-mixed concrete suction pipe 17 are connected to each other and the ready-mixed concrete is sucked into the cylinder 14, the other cylinder 14a is connected to the discharge pipe 18. The fresh concrete sucked into the cylinder 14a is pushed out. Further, as shown in FIG. 4, while the cylinder 14a and the ready-mixed concrete suction pipe 17a are connected to each other and the ready-mixed concrete is sucked into the cylinder 14a, the other cylinder 14 is connected to the discharge pipe 18. The fresh concrete sucked into the cylinder 14 is pushed out. By repeating the above operation, a discharge pipe in which the ready-mixed concrete put into the hopper is connected to the fixed plate 30 without requiring a complicated configuration such as a switching valve or the like and without increasing the flow resistance in the switching portion. 18 can be continuously pumped. This parallel-sliding piston-type pressure pump 1 does not require a complicated valve configuration such as a switching valve, and has a simple configuration and can smoothly and continuously feed wet materials such as ready-mixed concrete.
[0035]
Specific examples and conventional examples of the wet feeding method for spraying wet materials according to the present invention will be described below.
[Example 1 and Conventional Example 1]
Two types of the cylinder inner diameter of the piston-type pump 1 were prepared, 80 mm as Example 1 and 100 mm as Conventional Example 1. Both stroke lengths are 550 mm, the valve structure is a parallel sliding type, and the mortar composition is cement amount 420 kg / m 3 , 824kg / m of sea sand 3 , River sand 828kg / m 3 , FM (rough particle ratio of sand) is 2.7, water 234kg / m 3 Thus, the slump value was 1.7 cm. For the cylinder having an inner diameter of 80 mm according to the first embodiment, a 3 inch curved pipe portion 11a (inner diameter 80.7 mm × 500 R × 90 °) having the same diameter as the cylinder inner diameter is connected to the discharge port 18 of the piston-type pump 1. Similarly, five 3-inch pressure-feeding pipes 11 (inner diameter 82.7 mm × 6 m) having the same diameter as the cylinder inner diameter were similarly connected, and the pipe length was set to 30 m. In the conventional example 1 having an inner diameter of 100 mm, a 4-inch curved pipe (inner diameter 105.7 mm × 500 R × 90 °) is connected to the discharge port of the piston type pump 1, and a throttle tube (inner diameter 105.7 mm × 82) is connected to the tip. 7 mm × 1 m) and five 3 inch straight pipes (inner diameter 82.7 mm × 6 m) were connected to the tip of the pipe, and the two piston-type pumps 1 were driven simultaneously with a pipe length of 31 m.
[0036]
The theoretical discharge of the piston pump 1 is 6m per hour 3 As a result of measuring the difference in discharge efficiency, it was 93% when the cylinder inner diameter according to Example 1 was 80 mm, and 91% when the cylinder inner diameter according to Conventional Example 1 was 100 mm. When the cylinder inner diameter was 100 mm, the pumping pressure became unstable due to blockage of the throttle pipe during pumping, so the reverse feed operation had to be repeated, and stable pumping could not be performed. On the other hand, when the cylinder inner diameter was 80 mm, it was never unstable and stable pumping was possible.
[0037]
[Example 2 and Conventional Example 2]
Two types of piston type pumping pump 1 having an inner diameter of 80 mm as Example 2 and 100 mm as Conventional Example 2 were prepared, and both stroke lengths were 550 mm. The valve structure is a parallel sliding type, and the mortar composition is cement amount 420kg / m 3 , 488kg / m of sea sand 3 , Crushed sand 1166kg / m 3 , FM (rough particle ratio of sand) is 2.59, water 241kg / m 3 Thus, the slump value was 7.3 cm. The mortar was left in the mixer truck and the progress of the slump was observed. After about 30 minutes, the slump value became 4 cm, and after about 25 minutes, it slumped down to 1.2 cm. The slump-down mortar was used for pressure feeding. The pressure feed piping was the same as in Example 1, and two piston type pressure feed pumps 1 were driven simultaneously.
[0038]
The theoretical discharge of the piston pump 1 is 6m per hour 3 As a result of measuring the difference in discharge efficiency, it was 71% when the cylinder inner diameter according to Example 2 was 80 mm and 80% when the cylinder inner diameter according to Conventional Example 2 was 100 mm. When the cylinder inner diameter according to Conventional Example 2 is 100 mm, when the pressure feeding is temporarily interrupted and then re-pressure feeding, the pressure feeding pressure becomes unstable due to clogging with the throttle tube, and further pressure feeding becomes impossible. The blockage could not be released. On the other hand, when the cylinder inner diameter according to Example 2 was 80 mm, it was never unstable and stable pumping could be performed.
[0039]
[Example 3 and Conventional Example 3]
Two types of piston type pressure feed pump 1 with a cylinder inner diameter of 70 mm as Example 3 and 100 mm as Conventional Example 3 were prepared, and both stroke lengths were 550 mm. The valve structure is a parallel sliding type, and the mortar composition is cement amount 420kg / m 3 673kg / m of sea sand 3 , River sand 1032kg / m 3 , FM (roughness ratio of sand) is 2.6, water is 210kg / m 3 Thus, the slump value was 1.7 cm. When the cylinder inner diameter according to the third embodiment is 70 mm, the 2.5-inch curved pipe portion 11 a (inner diameter 69.9 mm × 500 R × 90 ° and 30 mm) having the same diameter as the inner diameter of the pressure pump cylinder is provided at the discharge port of the piston type pump 1. °) was connected, and 17 2.5 inch pressure feed pipes 11 (70.7 mm × 6 m) having the same diameter as the inside diameter of the pressure feed pump cylinder were connected to the tip, and the pipe length was set to 102 m. In the cylinder having an inner diameter of 100 mm according to the conventional example 3, the discharge port of the piston type pump 1 is throttled from an inner diameter of 100 mm to 80.7 mm with a length of 450 mm, followed by a 3 inch curved pipe (80.7 mm × 500R × 90 30 °) and a throttle tube (inner diameter 80.7 mm × 69.9 mm × 1 m) connected to the tip, and 17 2.5 inch straight tubes (inner diameter 69.9 mm × 6 m) connected to the tip. The two piston-type pumps 1 were simultaneously driven with the pipe length of 103 m.
[0040]
The theoretical discharge of the piston pump 1 is 6m per hour 3 As a result of measuring the difference in discharge efficiency, it was 77% when the cylinder inner diameter according to Example 3 was 70 mm, and 78% when the cylinder inner diameter according to Conventional Example 3 was 100 mm. When the cylinder inner diameter according to Conventional Example 3 was 100 mm, the pumping pressure when the pumping was temporarily interrupted and then pumped again was unstable, but the pumping was possible without reaching the blockage. When the inner diameter of the cylinder according to Example 3 was 70 mm, it was never unstable and stable pumping could be performed.
[0041]
[Example 4]
Under the same conditions as in the wet material blending performed in Example 3, using a pressure feed pump with a cylinder inner diameter of 70 mm, and connecting the air / quick agent merging pipe to the tip of the pressure feed pipe to join the air, Connect a polyhose with an inner diameter of 44 mm to the end of it, connect a rubber hose with an inner diameter of 42 mm to the end of 20 m, connect a spray nozzle to the end of the hose, set the air conveyance distance to 60 m, and the spray surface is inclined at about 80 ° An angle was set and a section of 1 m square was sprayed with a thickness of 10 cm. The theoretical discharge rate of the pressure pump is 6m per hour 3 The pumping speed is set to, no quick setting agent is used, and the air volume is 5 Nm per minute. 3 The original pressure of air is 0.3-0.35M P a. There was no sag of the spray material and no movement due to air pressure, resulting in a uniform finish, less pulsation, and stable pressure spraying.
[0042]
From Examples 1 to 4 and Conventional Examples 1 to 3 described above, the discharge efficiency (suction efficiency) of the piston-type pump 1 is the same as the theoretical discharge amount, cement amount, and slump value. It became clear that the discharge efficiency (suction efficiency) also differed depending on the type. Further, the discharge efficiency (suction efficiency) due to the difference in cylinder inner diameter was almost the same value when the slump value was 1.7 cm. However, in the state where the slump value is reduced to 1.2 cm, in the case of 80 mm according to the embodiment having a small cylinder inner diameter, it is 9% lower than that of the conventional example having an inner diameter of 100 mm. The variation in discharge efficiency (suction efficiency) even with the same slump value is considered to be due to the difference in material viscosity.
[0043]
In Example 1, FM (sand coarse particle ratio) of sea sand and river sand was 2.7, and the discharge efficiency (suction efficiency) was high because the material had a small amount of fine powder and low viscosity. Such a material tends to increase the air conveyance distance. The sand of Examples 2 and 3 is sea sand and crushed sand, and both FM (roughness ratio of sand) is about 2.6. Compared to that of Example 1, it is fine sand and contains a lot of fine powder. Since the ratio of the crushed sand was as high as 60 to 70% of the total sand, it became a material having higher viscosity than that of Example 1, and the discharge efficiency (suction efficiency) was lowered. Such materials tend to shorten the air transport distance. In addition, a pipe provided with a throttle pipe tends to be blocked or pumped unstable. When piping without a throttle pipe is used, stable pumping can be performed without a single blockage.
[0044]
If you use a piston-type pump to reduce the cylinder inner diameter and require the same amount of discharge per hour as before, the piston speed must be increased. In addition, using a material with an extremely low slump value of less than 8 cm, which was impossible to pump with a conventional piston-type pump, is that the suction efficiency of the material is greatly reduced and stable pumping cannot be performed. However, as a result of conducting the test in Examples and Conventional Examples 1 to 3, it was proved that almost no difference was observed. By the way, 6m per theoretical discharge volume time 3 When the piston speed is compared at a pumping speed of 100 mm, the cylinder having an inner diameter of 100 mm has a speed of 0.24 m / s and the cylinder having an inner diameter of 70 mm has a speed of 0.57 m / s. Therefore, the present invention can secure the amount of pumping required for construction in a state where the cylinder inner diameter of the pumping pump is matched with that of the minimum pipe diameter necessary for construction, The pumping spray with a slump value of less than 8 cm was made possible.
[0045]
Next, a case where the present invention is applied to a tunnel or an underground structure will be described with reference to FIG. When a worker performs spraying while holding the spray nozzle 10 during work, it is performed in the same manner as in the case of the slope and retaining wall shown in FIG. Discharge rate is 25m per maximum time 3 The cylinder diameter of the pressure pump must also be increased. Considering the suction efficiency, it is desirable that the piston speed of the piston type pump 1 is within 0.6 m / sec. At this piston speed, the cylinder inner diameter is 160 mm, and a 6-inch pipe (inner diameter 160.2 mm or 155.2 mm) is used as the pipe diameter. Since the pressure feeding pipe is fixed to the robot carriage by a pipe having a length of several meters, the workability does not change even if the pipe diameter is somewhat large.
[0046]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the basic configuration. The basic configuration is substantially the same as the case shown in FIG. 1 applied to the slope or retaining wall, and the same components are indicated by the same reference numerals. is there. The cylinder inner diameter of the piston-type pressure feed pump 1 is 160 mm, the pressure feed pipe 11 is a 6-inch straight pipe and a curved pipe (bending radius 500R), an air junction pipe 5a is connected to the tip, and an air hose connection port is connected to the air junction pipe 5a. 6 is provided. 7 to 15 m of a rubber hose 9 having an inner diameter of 65 mm is connected to the tip of the air merging pipe 5a, a powder or liquid quick-connecting agent merging pipe 13 is connected to the tip of the rubber hose 9, and a rubber hose 9 having an inner diameter of 65 mm is connected to the tip. A spray nozzle 10 having an inner diameter of 65 mm × 50 mm × 1 m is attached to the tip of the rubber hose 9. The material composition example of the wet material sucked from the suction pipes 17 and 17a is the same as the composition example of the case where the present invention is applied to the slope or the retaining wall.
[0047]
[Example 5]
The cylinder inner diameter of the piston type pump 1 is 160 mm, the stroke length is 550 mm, the valve structure is a parallel sliding type, and the mortar composition is a cement amount of 420 kg / m. 3 , 824kg / m of sea sand 3 , River sand 828kg / m 3 , 234kg / m of water 3 Thus, the slump value was 3.3 cm. The pressure feed pipe is a 6-inch pipe (inner diameter 160.6 mm) straight pipe with a diameter of about 32 m connected to the inner diameter of the pressure-feed pump cylinder, and a 6-inch curved pipe (inner diameter 155.2 mm) with the same diameter as the pressure-feed pump cylinder inner diameter. 5 × 500R × 90 °) were connected. The theoretical discharge rate of the pressure pump is 20m per hour 3 Stable pumping was possible with a discharge efficiency of 76.4%.
[0048]
[Example 6]
Concrete pumping was performed under the same conditions as in Example 5. Concrete mix, cement amount 360kg / m 3 , 715kg / m of sea sand 3 , River sand 718kg / m 3 Coarse aggregate of 15 mm or less 360 kg / m 3 , 204kg / m of water 3 The slump value was 2.9 cm. The theoretical discharge rate of the pressure pump is 20m per hour 3 Stable pumping was possible with a discharge efficiency of 94%.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, a wet material having a slump value suitable for various constructions of less than 1 to 8 cm, more preferably 1 to 6 cm or less is pumped from a piston-type pump to approximately the same diameter as the cylinder inner diameter of the piston-type pump. By using pipes to pump and spray from the spray nozzle, the amount of spray per hour in the construction of slopes or retaining walls is 4-5m. 3 When the wet material is pumped at a speed that can be secured, even if the slump value is 1.2 to 1.7 cm, it is 71 to 93%, and if the slump value is 2 to 6 cm, the discharge efficiency is stable at 80% or more. Therefore, stable blasting can be performed with less pulsation during spraying.
[0050]
15-20m of sprayed concrete per hour in the construction of tunnels and underground structures 3 When the wet material is pumped at a speed that can be secured, even if the slump value is 3 cm, the discharge efficiency is 94%, and if the slump value is 2 to 6 cm, the discharge efficiency can be stably secured at 80% or more. It is possible to perform stable spraying with less pulsation of the wet material, to reduce the amount of the quick setting agent used, to improve the working environment, and to reduce the cost.
[0051]
As disclosed in the present invention, by performing pump pressure spraying using a wet material having a slump value of less than 1 to 8 cm and less viscosity and fluidity, it is possible to increase the air transport distance and to increase the stage of the pressure piping. It requires less replacement and can improve workability in various constructions.
[0052]
Further, the movement of the spray material due to the air pressure is reduced and finishing is easy, and the pulsation of the material is also small, and the spray operation by the worker is facilitated. A frame material such as a legal frame can be used even in a crimped wire mesh having a large aperture ratio, and the frame can be easily installed. In addition, the number of constructions that can be performed without using quick setting agents or hardeners will be greatly increased, and the amount of quick setting agents or hardeners used may be reduced even in steep or springy locations. it can.
[0053]
In the case of a legal frame or the like, the outflow and rebound loss from within the frame can be reduced, and further the use efficiency of the wet material can be increased by reducing the material loss. Further, conventionally, in order to secure the water cement ratio and increase fluidity and compressive strength, the amount of cement or water reducing agent has to be increased more than necessary, whereas in the present invention, the slump value is less than 1 to 8 cm. As a result, the amount of cement and the amount of water reducing agent used can be reduced, and the cost can be reduced. Conventionally, crushed sand made by crushing rocks, and crushed stones are significantly inferior in pumpability compared to natural sand and gravel. Although the fluidity is increased by increasing it, according to the present invention, even such a low slump material can be stably pumped, and blockage in the pump or pipe can be prevented.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a wet material pressure spraying method according to the present invention applied to a slope or a retaining wall.
FIG. 2 is a schematic diagram in which the wet material pressure blowing method according to the present invention is applied to a tunnel or an underground structure.
FIG. 3 is an explanatory view showing the structure of a pressure pump used in the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing the structure of a pressure pump used in the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram in which a conventional pressure feeding method using a pressure pump and air is applied to a slope and a retaining wall.
FIG. 6 is a schematic diagram in which a conventional pressure pumping method using a pressure pump and air is applied to tunnels and underground structures.
[Explanation of symbols]
1 ... (Piston type) pump
6 ... Air hose connection port
7 ... Quick set hose connection port
9 ... Rubber hose or polyhose
10 ... Blowing nozzle
11 ... Pressure feeding piping
11a ... curved pipe part
12 ... Air / quick combination tube
13 ... Quick setting agent merge pipe
17, 17a ... suction pipe
18 ... discharge pipe
Reference number P3300

Claims (4)

モルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料をエアによる搬送が可能となる地点まで圧送ポンプを使用して所定長さの圧送配管内を圧送し、圧送配管先端に接続した合流管を介してエアを合流させるとともに、該合流管の先端に吹付け作業に適した内径のホースを接続し、ホースの先端に取り付けた吹付けノズルから吹付けるようにした湿式材料の圧送吹付け工法であって
圧送ポンプとしてピストン式圧送ポンプを使用すると共に、該ピストン式圧送ポンプのシリンダ内径と概ね同径以上の内径を有し、かつ、圧送方向に向けて概ね縮径することのない吐出管及び圧送配管を使用することにより、スランプ値が1〜8cm未満のモルタル又はコンクリートを主体とした湿式材料を圧送可能としたことを特徴とする湿式材料の圧送吹付け工法。
Use a pressure pump to pump a wet material, mainly mortar or concrete, to the point where it can be conveyed by air , and pump the inside of the pressure feed pipe of a specified length, and then join the air through a junction pipe connected to the tip of the pressure feed pipe. is allowed Rutotomoni, connect the internal diameter of the hose that is suitable for spraying operations to the distal end of the merging pipe, a pumping spraying method of wet material as blown from the spray nozzle mounted to the distal end of the hose,
A discharge pipe and a pressure feed pipe that use a piston type pressure feed pump as the pressure feed pump, have an inner diameter that is approximately equal to or larger than the cylinder inner diameter of the piston type pressure feed pump, and that do not substantially shrink in the pressure feed direction. A wet spraying method for wet materials, characterized in that a wet material mainly composed of mortar or concrete having a slump value of less than 1 to 8 cm can be pumped.
スランプ値が1〜6cm以下である請求項1に記載の湿式材料の圧送吹付け工法。  The slump value is 1-6 cm or less, The pressure-feed spraying method of the wet material of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 圧送配管先端又はエアを合流させた後において急結剤を添加して、湿式材料中にエアと急結剤を合流させて吹付けを行う請求項1又は2に記載の湿式材料の圧送吹付け工法。  3. The wet spraying of the wet material according to claim 1 or 2, wherein a quick setting agent is added after the leading end of the pressure feeding pipe or air is joined, and the wet material is sprayed by joining the air and the quick setting agent. Construction method. ピストン式圧送ポンプのバルブ構造を平行摺動式とした請求項1,2又は3に記載の湿式材料の圧送吹付け工法。  The wet-type material pressure spraying method according to claim 1, 2 or 3, wherein the valve structure of the piston pressure pump is a parallel sliding type.
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