JPS6131265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンクリート吹付施工方法の創案に係
り、径５〜15mmの粗骨材を用いたコンクリート資
料の適切な搬送を図ると共に水セメント比の小さ
なコンクリートの好ましい吹付施工を可能にし、
又跳ね返り量や粉塵発生量の縮減を得しめて強度
的に優れた吹付コンクリートを形成する特許第
1299968号（特公昭60−22153号公報）の改良に係
り、この原発明における特質性を具備すると共に
この種吹付コンクリートにおける配合粗骨材量を
高めることによりセメント量を相対的に縮減し、
更には吹付資料の調整を容易にすると共にスラリ
ー状生混練物と乾式配合物との混合状態を均一化
して適切且つ経済的な吹付コンクリートの施工を
得しめようとするものである。

コンクリート施工法の１つとして吹付工法は既
に知られており、この吹付方法によれば型枠なし
で壁面や法面にコンクリート施工し得るので短時
間施工を経済的に実施し得る大きなメリツトがあ
り、各種土木工事等において次第に普及されつつ
ある。然してこのコンクリート吹付工法として従
来一般的に採用されているものに乾式、湿式及び
セミ湿式の３者があり、これらのものは夫々にメ
リツトを有するとしても、又夫々に不利、欠点を
有している。即ち湿式工法に吹付けるコンクリー
トの構成素材全体を混合した生混練物をパイプ又
はホースのような管路においてポンプ圧送で搬送
し且つノズルから噴射して吹付けるものであつ
て、セメント等がよく湿潤化され得られた吹付コ
ンクリートの強度も乾式より高く得られる利点が
あるが、圧送管路内における摩擦抵抗が大きく、
従つて圧送のための管路、機構が夫々に充分な耐
圧性を有することが必要で必然的に大型且つ強固
なものとならざるを得ず、しかもその粗骨材の大
きさや形状に制限を加え且つその管路、圧送機構
に特段の考慮を払つたとしてもその搬送距離が限
定され、せいぜい50〜60ｍ程度が限度であつて各
種施工現場における実情に充分即応し難い欠点が
あり、加うるに上記有利点である強度の関係にお
いても最適強度を得る水セメント比に従つたもの
は粘性等が最高状態となることから水セメント比
を大として圧送吹付性を確保するようなことが実
地的には必要であると共に垂直状面ないし天井面
に対する吹付けに当つては急結剤の如きを相当量
配合することが不可欠となり、それらの何れの事
情からしても該強度、特に長期強度を理想的に得
ることが事実上困難で好ましいそのメリツトを発
揮し難く、又吹付面からの剥落量の如きもそれな
りに多くなり、更にはだれその他によつて吹付層
厚にも限度がある等の不利がある。これに対し乾
式法は高圧空気で圧送するものであるから管路等
における摩擦抵抗が少で、比較的簡易且つコンパ
クトな機構と管路により好ましい搬送距離を自由
に得しめることができるので例えば土中深く堀ら
れた坑内において目的の施工位置から充分に離れ
た位置から圧送でき、この意味からは現場に即し
た自在な利用をなし得るが、粉塵発生量が大であ
つて、坑内の如きにあつては短時間毎に作業を中
断しなければ目的の施工状態を確認できないよう
なことにすらなり、その作業環境を著しく害うと
共にセメント等が水と充分に接触しないことから
して得られる吹付層の強度が湿式法の場合の半分
程度にしかならない決定的な不利があり、垂直状
面や天井面に対する吹付けにおいて急結剤を用い
ることが不可避であることは湿式法以上であり、
しかも跳ね返り量の如きも更にそれなりに大きく
なる欠点がある。然してこれらの中間的施工法と
されるセミ湿式工法において乾式工法における注
水位置をノズル部分からずらせてパイプ、ホース
のような管路の中間部で加水する方法であるが、
この加水位置としては圧送系の末端部において摩
擦抵抗の大きい部分が形成されることからしてノ
ズル部より５〜６ｍ程度が限度であつてこれより
加水位置を大きくするとパイプ又はホースの内面
にペースト等が附着して管路を閉塞することとな
り、乾式の場合の圧送距離を大ならしめ得る利点
を充分に利用しようとしても管路末端部の圧力の
低下した部分に大きな抵抗部が形成されるもので
あるから乾式法において予期しないような高性能
の圧送又は管路機構を必要とし、しかも湿式法に
おけるようなセメント等と水の充分な遭遇混練を
得ることができない。なおこの場合においても生
混練物の附着を良好にし、跳ね返りや剥落量を減
少するために硅酸ソーダ、塩化カルシウム、アル
ミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの急結、
瞬結剤を多量に必要とすることは同じであつて、
このような急結、瞬結剤は吹付コンクリートの長
期強度を甚だしく低下することは公知の通りであ
る。

然して本発明者等は上記したような従来一搬法
によるものの不利、欠点を解消するように研究
し、又水セメント比の小さい生コンクリートによ
る吹付層により好ましい強度増大を図り、しかも
搬送距離を充分に大きく採ると共に跳ね返りや粉
塵発生の少い施工をなすことについて特許第
1299968号（特公昭60−22153号公報）を提案し
た。即ちこの方法は本発明者等が加水されてから
未だ凝結しないこの種生混練物のレオロジー特
性、流動特性の実態、粗骨材等不活性骨材とペー
スト又はモルタルとの間における界面附着作用、
固体表面における吸着作用の如きに関し従来知ら
れていない幾多の新しい事実を発見し、又このよ
うな発見に基いて夫々漸新な技術手法を提案し
（特願昭51−157452号、同147180号、特願昭52−
126323号）、これらの技術を利用すると共に前記
した吹付施工に即応せしめてスラリー状生混練物
と実質的に乾式の粗骨材などの粉粒状配合物を各
別に圧送し、これら各別の圧送物を合体させて吹
付け施工するものであつて、斯かる方法によれば
前記したような特質性を適切に得しめ有利な吹付
施工をなすことができる。

ところが、この先願方法を具体的に実地施工し
検討を重ねた結果によると前記したような有利性
を有するとしてもなお砂利のような粗骨材（吹付
用粗骨材としては径５〜15mmであることは公知の
通り）の配合量を充分に得ることが困難であるこ
と、吹付施工資料の混合を上記した如く各別に行
わなければならないので混合調整に相当の工数を
必要とすること、各別に圧送される両資料の一方
にのみ粗骨材を配合することから合体して吹付け
るに当つての混合状態が必ずしも好ましくない傾
向が残る等の不利が認められる。本発明はこれら
の点をも改善して真に好ましい有利な吹付施工を
得しめるようにしたものである。

即ち本発明においても前記原発明と同様に斯か
るセメント混練物のような塑性流体についての流
動特性把握を相対的な定量測定値によつて行い、
又セメント粒子等の加水後における物性変化を勘
案し、更には斯様な混練物における流動圧送に好
ましい条件と吸着水共有による大きな吸着力を利
用した結着関係とを共に満足させるべく生混練物
と乾式の粉粒状配合物とを各別に圧送せしめ、然
して練り置き時間、２次混練、セメントのような
水硬性物粉末によるまぶしなどの手法を適宜に併
用して実施するものであるけれども、上記のよう
なスラリー状生混練物中にも適量の砂利その他の
径５〜15mmの粗骨材を配合し、このものを別に送
られて来る乾式条件下の粗骨材、細骨材等に合体
させて吹付けることを提案するものである。この
ようにすることは砂利等の径５〜15mmの粗骨材が
生混練物及び乾式粉粒物の双方に配合され、しか
も斯かる粗骨材が一般に混練操作を困難化する傾
向を有するものであることから一見煩雑となるよ
うであるけれども前記した先願原発明においても
触れられている如く生混練物の調整に当つて砂や
砂利又はセメントのような固形分を予め混合する
ことが好ましいようなこの技術体系においては両
圧送物を一緒に混合しておき、その一方のみに加
水して生混練物とすることが可能であつて実質的
に圧送資料の調整を簡易化する。又生混練物中に
上記のように粗骨材を配合することは該生混練物
の量を大となし、一定量の生混練物に含有される
べきセメント量を縮減し得ることとなるから吹付
層全体における必要セメント量を減少して経済的
な施工をなすことができ、一方において生混練物
及び乾式圧送配合物の何れにも砂を配合すること
を実際とする先願方法に比して径５〜15mmの粗骨
材配合量を適当に増大した吹付施工を可能にし、
必然的に安定した強度の高い吹付層を提供するこ
とができる。更に双方に粗骨材を帯有した両圧送
物はその質量が近似することとなつて流動圧送条
件下での合体混合が比較的容易でこの点からして
も均質で有利な吹付層を得しめ、垂直状壁面の如
きに対する吹付けに当つて急結、瞬結剤を必要と
せず、少くともその添加量を大幅に低下して吹付
層の長期強度を充分に得しめる。

なお本発明方法を実施するに当つてそのスラリ
ー状生コンクリートは一般的に抵抗体をホース又
はパイプとした相対流体流動性を次の（）式に
よつて求められる圧力△Ｐで圧送されることは原
発明と同様である。

但しLmaxは注入可能最大距離であつて、 Lmax＝ＵｆＴ／ε＝Ｘ／Ｕｆεであり、 Ｌ＝Ｕｆｔ／εである。

又定速度注入でＬ（cm）をＰ（ｇ/cm²）で注入
するための速度Ufは次の式で与えられる。

但し△Ｐ＝Ｐ−ρｈ 更に定速度流動で、Ｌ（cm）流動させ得る最大
速度Ufmaxは次の式で求められる。

Ufmax＝Ｘ／Ｌ・ε ………（） 而して一定速度Uf（cm/sec）でＬ（cm）注入
したときの最終圧力、即ちオーバフローしたとき
の注入口での圧力Pnは次の式で求められる。

なお上記したような（）〜（）式におい
て、 F₀（ｇ/cm³）：相対剪断応力降伏値 λ（ｇ・sec/cm³・cm）：相対流動粘度係数 Uf（cm/sec）：空塔速度 ρ（ｇ/cm³）：塑性流体の単位容積重量 Ｌ（cm）：骨材層の長さ ε：骨材空隙索 Ｘ：単位時間で注入される容積 Ｔ（sec）：最大注入可能時間 であつて、前記した特願昭51−157452号の技術手
法によるものである。

本発明方法によるものの具体的な実施例につい
て説明すると以下の如くである。

なおこれらの実施例及びその比較例において用
いた粗骨材としては径５〜15mmの何れも坂出市産
出の砂利（５〜10mm：42.4％、10〜13mm：47.9
％、13〜15mm：9.7％）であり、吹付面は何れも
垂直状面を対称として実施した。更に粉塵発生量
については吹付開始後10分から11分の間における
発生量を測定した。

実施例 １ セメント１部、砂１部、水0.38部、混和剤
0.007部の割合に配合されたモルタルに対し更に
径５〜15mmの砂利を１部混合して調整されたスラ
リー状生混練物のスランプ値はか24cmであつて上
記のように砂利を混入してもなおスラリー状混練
物としての挙動を示すものであつた。これに対し
骨材として2.5mmの砂の表面水を８％に調節した
もの3.8部に対してセメント１部を添加して川砂
粒子の表面にまぶしその表面を見掛上乾状態とし
たものを準備、これに５〜15mmの砂利を3.9部添
加したものを高圧空気によつてそれぞれ60ｍの距
離を圧送せしめ、このような送風圧送骨材に対し
ノズル近傍で上記したスラリー状混練物と混合し
て垂直壁面に対し吹付け施工した。吹付施工の水
量は157.5Kg/m³である。

即ちスラリー状生混練物と送風圧送骨材との配
合割合は概ね１：1.2であり、吹付施工時におけ
る跳れ返り率は15.6％であり、又粉塵発生量は７
mg/m³であつて何れも良好であり、形成された吹
付コンクリートの組成を分析した結果は大略セメ
ント１に対して砂1.81、砂利1.93、水0.33（157.5
Kg/m³）の混和剤0.003の割合のものであつて、セ
メント量は443Kg/m³であり、斯うして形成された
吹付コンクリートの仕上り面は良好で、又その最
大剪断力は273ｇ/cm²であつて、吹付３日後の圧縮
強度は343Kg/cm²、７日後で536Kg/cm²、28日後で
642Kg/cm²であつた。

これに対し原発明に従いセメント・砂および水
が上記と同じで砂利を配合せず、混和剤を0.005
部として配合したモルタルは、F₀が3.5ｇ/cm³、△
F₀は0.04ｇ/cm⁴、λは４ｇ・sec/cm⁴であり、この
モルタルに対し上記したところと全く同じ配合の
送風圧送骨材を同じくモルタルと送風圧送骨材と
の比が１：1.2となるように添加混合して吹付け
施工したものの吹付コンクリートの組成は、セメ
ント１に対し砂1.63、砂利1.0、水0.35、混和剤
0.004であつて、砂利が上記した場合の半分程度
であると共に砂もそれなりに少いもの（従つて相
対的にセメント量が577Kg/m³と相当に多いことに
なる）である。然して吹付時の跳ね返り率は12％
で、粉塵発生量は９mg/m³であつて、何れも好ま
しく、又このコンクリートの最大剪断応力は205
ｇ/cm²、３日後の圧縮強度は332Kg/cm²、７日後で
515Kg/cm²、28日後で615Kg/cm²であつた。

これらの本発明及び原発明によるものに対し従
来の湿式法に従い、水以外を本発明の実施例に準
じた配合：圧送吹付を可能とするための水の増加
に伴い、セメント以外は相対的に低減したもの
（セメント443Kg/m³、砂735Kg/m³、砂利788Kg/
m³、混和剤2.11Kg/m³）で水を208Kg/m³とし、更
に吹付け時の安定化を図るために急結剤を５％添
加したものは漸く圧送が可能な程度のものであつ
て、圧送距離は40ｍが最大限状態であり、このも
ので40ｍ圧送し吹き付け施工したときの粉塵発生
量は10mg/m³で略好ましいとしても跳ね返り率は
35％前後であつて著しく大きいものであり、その
吹付施工後28日の圧縮強度は315Kg/cm²程度と著し
く低いものであつた。更に従来の乾式法に従つて
上記した本発明実施例による配合のものに急結剤
を５％添加したものを圧送し吹付直前にその水を
添加して施工したものは粉塵発生量が21mg/m³で
著しく高く、しかも跳ね返り率も42％と湿式の場
合以上に高く、粉塵発生の高いことから適切な吹
付作業をなし得ないものであり、４週強度も220
Kg/cm²程度の甚だしく劣つたものであつた。

実施例 ２ セメント１Kgに対し表面水10％の砂２Kg、砂利
２Kgの割合で配合した資料を混合してセメントを
砂および砂利に対してよくまぶした状態としたも
のを準備し、このものを２分して１部と1.25部の
割合に区分し、その１部のものに対して更にセメ
ント0.2部と水0.1部および混和剤0.003部を添加し
てスラリー状生混練物としたところスランプ値23
cmのものが得られ、これをポンプによつて80ｍ圧
送し、これにもう１つの上記した1.25部のものを
高圧空気によつて圧送し吹付ノズル近傍で混合し
て吹付け施工した。

この吹付施工における水量は169.6/m³であ
り、吹付け時における跳ね返り率は19％であり、
又粉塵発生は７mg/m³であつて好ましい施工をな
すことができた。

形成された吹付コンクリートの組成はセメント
１に対して砂及び砂利が夫々1.4であつて水が
0.31程度（混和剤0.006）のものであつて、その
最大剪断応力は213ｇ/cm²、３日後強度は285Kg/
cm²、７日後では421Kg/cm²、28日後には623Kg/cm²を
示し好ましい吹付層を得ることができた。

即ちこの実施例によるならば全体の資料が乾式
条件下ではあるが先ず混合されてから２分し、そ
の一方にのみ更に水とセメントを添加混合してス
ラリー状混練物としたわけであつて混練設備が簡
易化され、殊に混練に先行した各資料を夫々秤量
して投入する秤量投入系が少くとも砂と砂利に関
しては１系統で足りることとなるので設備的及び
混合操作上の何れからしても頗る有利であり、し
かも好ましい吹付層を形成し得るものであること
が確認された。

これに対し湿式法によるものとして配合水量を
257/m³とした外は前記実施例に準じた配合組成
（但し水量増大に伴いセメント量以外はm³単位と
しては相対的に低下し、砂および砂利が共に656
Kg/m³）のものに急結剤を５％添加したものは40
ｍの湿式圧送が可能で、即ち40ｍ圧送して吹付施
工した結果は、粉塵発生が11mg/m³であり、又は
ね返り率は25％程度であつて、４週後の圧縮強度
は平均365Kg/cm²であつたが、具体的には各部にお
いて100Kg/cm²以上の甚だしい強度のばらつきを有
していた。

又前記実施例と同じ配合組成で、急結剤を５％
添加したものを乾式法によつて吹付施工した結果
は、粉塵発生が16mg/m³と相当に多くなり、しか
もはね返り量も45％前後であり、又４週強度は平
均303Kg/cm²で、ばらつきの大きいことは前記湿式
の場合以上であり、何れの面からしても湿式の場
合以上に劣つたものであつた（但し圧送性につい
ては100ｍを超えて圧送することが可能）。

以上説明したような本発明によるときは一方の
資料に関してスラリー状態での略好ましい流動条
件下での圧送を可能ならしめ、又他方の資料に関
しては乾式条件下での圧送を可能にし相当の遠距
離に亘る圧送を比較的簡易な設備と圧力条件によ
つて行わしめ、しかもこれらを合体して配合水量
の少いキヤピラリー域の如きにおける有効な吹付
施工を図らしめて効率的な吹付施工を得しめ、更
に垂直面の如きに対し急結剤を使用せず、少くと
もその添加量を大幅に低減して吹付施工せしめる
のみならず、該吹付施工に使用されるセメント量
を縮減せしめ、又吹付資料の調整を容易にし、ス
ラリー状生混練物と乾式配合物との混合状態を均
一且つ安定化し、それらの点においても有利な吹
付施工を行わしめ得、上記のように急結剤を本質
的に必要としないことから吹付層の長期強度を有
効に得しめるものであるから工業的にその効果の
大きい発明である。

追加の関係 本発明は特許第1299968号（特公昭60−22153号
公報）（以下原発明）の改良に係るものであつ
て、セメント類又は石膏などの水硬性物質に水を
添加したペースト又はこれに砂若くはこれに準じ
た細粒材を配合したスラリー状生練物と、砂利な
どの径５〜15mmの粗骨材又は該粗骨材に砂その他
の細骨材或いは粉状物の１種又は２種以上を実質
的に乾式状態で混合した粉粒状配合物とを各別の
管路によつて圧送し、これら各別の圧送物を合体
させて吹付施工することは前記した原発明と同様
であるが、本発明において上記したスラリー状混
練物に対して更に砂利その他の径５〜15mmの粗骨
材を配合したスラリー状生コンクリートとして採
用し、このようにすることによつて吹付時におけ
る粉塵発生の低減とはね返り量の縮減を図りつつ
吹付工における粗骨材の配合量を増大して自由に
選ばしめると共にセメント等の水硬性物質の配合
量を減少して経済的な施工をなし、又強度的に好
ましい吹付施工を行わしめ、しかも前記スラリー
状生混練物と乾式状態の粉粒状配合物との混合状
態を均一且つ安定化し、この点においても優質の
吹付施工を得しめるものであるから本発明は前記
原発明の改良に係るものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント類又は石膏などの水硬性物質粉末に
   水を添加したペースト又はこれに砂又はこれに準
   じた細粒材と共に砂利その他の径５〜15mmの粗骨
   材を配合したスラリー状生コンクリートと、砂利
   などの径５〜15mmの粗骨材又は該粗骨材に砂その
   他の細骨材或いは粉状物の１種又は２種以上を実
   質的に乾式状態で混合した乾式粉粒状配合物とを
   各別の管路によつて圧送し、これら各別の圧送物
   を合体させて吹付施工することを特徴とするコン
   クリート吹付施工法。 ２ 水硬性物質粉末と細粒材および粗骨材による
   混合物を準備しておき、これを分取して一方をス
   ラリー状生コンクリートとすると共に他方を乾式
   粉粒状配合物として使用する特許請求の範囲第１
   項に記載のコンクリート吹付施工方法。