JP4774535B2 - 合流・混合装置、及びモルタル吹付装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモルタルの吹付けに用いられる急結剤の添加装置として採用できる逆流防止機能を備えた合流・混合装置に関する。

例えば、ビル等の建築物やトンネル等の構築物に、セメントモルタルやポリマーセメントモルタル等を吹付けることが行われている。尚、吹付けられたモルタル層が流れ落ちないものとする為、モルタルには急結剤などの薬剤が添加されていることが多い。この種の吹付け工法の中、湿式吹付け工法では、例えば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、混練されたコンクリートをアジテータ車などの運搬手段によってトンネル切羽の後方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。

このような場合に用いられる急結剤としては、例えば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などを含有するものや、カルシウムナトリウムアルミネートからなるものや、カルシウムナトリウムアルミネートを主体としたアルカリアルミン酸塩やアルカリ炭酸塩などを含有するものや、カルシウムナトリウムアルミネート及び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。尚、これらの成分は、セメントの凝結を促進させる働きがある為、空気により圧送され、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ている。

又、防水施工においては、高濃度ポリマーエマルジョン（全固形分が６５重量％以上）を含有するポリマーセメントスラリに塩化カルシウム等の多価金属塩を混合し、防水層を形成することも行われている。又、多価金属塩を使用せず、アルキルスルホン酸塩重合樹脂、アルキルベンゼンスルホン酸塩、又はこれらを乳化したエマルジョン等を有機系凝固剤として使用し、セメントなどの水和反応物、超速硬セメント、アルミナセメントを事前混合して吹付ける方法も知られている。又、セメントを３８０〜１０００ｋｇ／ｍ³含むセメントモルタルと、硫酸アルミニウム水和物を主成分とし、跳ね返り防止・増結剤としてセルロース、アクリル、ＳＢＲ、クロロプレン又はスルフォネートメラミン化合物の高分子材料及び必要に応じコロイダルシリカ、シリカヒューム、シリカ微粉末、ベントナイト、被覆炭酸カルシウム又はメタカオリンの無機材料を含む、セメントに対して重量比率３〜１５％の非アルカリ液体急結剤とを含むモルタル等も知られている。

そして、上記モルタルを吹付ける装置として、例えば図６に示される如きの装置が提案（特開平１０−２１６６２８号公報）されている。すなわち、硫酸アルミニウム水和物を主成分とし、跳ね返り防止・増結剤としてセルロース、アクリル、ＳＢＲ、クロロプレン又はスルフォネートメラミン化合物の高分子材料及び必要に応じコロイダルシリカ、シリカヒューム、シリカ微粉末、ベントナイト、被覆炭酸カルシウム又はメタカオリンの無機材料を含む、セメントに対して重量比率１０〜３５％の非アルカリ液体急結剤を、ノズル５１へ圧送するための急結剤ポンプ５２と、セメント混和用高濃度ポリマーエマルジョンの固形分とセメントとの重量比率を１５０ 〜２３０％の範囲にて混連したポリマーセメントスラリーをノズル５１へ圧送するための主剤ポンプ５３と、急結剤ポンプ５２及び主剤ポンプ５３に連結され、非アルカリ液体急結剤とポリマーセメントスラリーとを混合し、これらを目的物に吹付けるノズル５１と、急結剤ポンプ５２と主剤ポンプ５３とノズル５１とに連通するコンプレッサ５４とよりなり、主剤ポンプ５３とノズル５１との間にフィルタ５５が設けられているセメントスラリーの吹付け防水用装置が提案されている。

又、図７及び図８に示される如く、圧送機６１に投入された材料を混練りすると共に、圧送機６１から延設されたコンクリート供給管６２を介して混練りコンクリートをノズル６３まで供給するコンクリート供給経路６４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コンクリート供給管経路６４まで導く急結剤供給経路６５と、急結剤供給経路６５とコンクリート供給経路６４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６６とを備えた吹付けシステムが提案（特開平１０−３１７６７１号公報）されている。

又、図９に示される如く、湾曲部８１ａを介して連続する導入部８１ｂと放射部８１ｃとを備えたＬ字状管８１と、先端部８２ａが湾曲部８１ａ内に突出し、その噴霧口が放射部８１ｃの放射口と対向している薬剤噴霧管８２とを備え、薬剤噴霧管８２は圧縮空気口８３と薬剤供給口８４とに連通しているフレッシュコンクリートの吹付ノズル装置が提案（特開平１１−２２３９１号公報）されている。

又、図１０に示される如く、ノズル通路９１の導入部９２から圧入されるフレッシュコンクリート材料又はフレッシュモルタル材料に薬剤を混合せしめて放射部９３の放射口から放出させるフレッシュコンクリートの吹付ノズル装置であって、ノズル通路９１の内方に向かって浮上用気体を噴射する材料浮上手段と、ノズル通路９１の放射部で前記材料の流れを湾曲させるノズル通路湾曲部９４と、放射部９３を通る前記材料内に薬剤を噴霧せしめる薬剤薬剤噴霧管９５とを備えており、ノズル通路９３は浮上用気体流路９６を介して対向する外管９３ａと内管９３ｂとからなり、外管９３ａの先端は内管９３ｂの先端より突出しているフレッシュコンクリートの吹付ノズル装置が提案（特開平１１−１０４５２８号公報）されている。

又、流動性のあるコンクリートと該流動性のあるコンクリート用の薬液が含まれる圧縮空気との混合物を所定方向に供給する薬液ボアヘッドと、この薬液ボアヘッドの前記混合物を供給方向の反対側端部に着脱可能に取り付けられて前記混合物の混合室を形成すると共に、中心部に前記コンクリートの導入用開口部を有し、この導入用開口部の周囲に前記薬液含有圧縮空気を送るための複数個のノズルを形成したノズルプレートと、前記ノズルプレートの前記混合室の反対側であって前記導入用開口部に着脱可能に保持され、前記コンクリートを前記混合室に導入する導入管と、前記ノズルプレートの前記混合室の反対側であって前記導入管の外側の位置に固定され、前記ノズルプレートと前記導入管の周囲との間に、前記薬液含有圧縮空気が循環する循環室を形成すると共に、前記圧縮空気が導入されるエアボアヘッドとを有することを特徴とするコンクリート吐出装置が提案（特開２００１−９６２０５号公報）されている。
特開平１０−２１６６２８号公報 特開平１０−３１７６７１号公報 特開平１１−２２３９１号公報 特開平１１−１０４５２８号公報 特開２００１−９６２０５号公報

ところで、上記提案されている技術を応用した装置を用いて、急結剤をモルタルに添加し、モルタルの吹付けを試みた。

しかしながら、急結剤と圧送空気との合流点において、圧送空気により急結剤が急結剤供給管側に押し戻され（逆流させられ）、急結剤をモルタルに上手く添加するのが困難であった。

そこで、本発明者によって、急結剤と圧送空気との合流点において、圧送空気により急結剤が元に押し戻されないようにする為、図４や図５に示される如くの逆流防止装置（合流・混合装置）を考えた。

図４に示されるものは、急結剤輸送管３１と圧送空気輸送管３２との交差角αを鋭角（例えば、３０°）で構成し、圧送空気が急結剤輸送管３１の側には回り込み難いものとなるようにしたのである。又、急結剤輸送管と圧送空気輸送管との交差点における圧送空気輸送管をＳ字状に曲げたりすることも試みた。

しかしながら、この種の手法によっては、圧送空気によりる急結剤の逆流防止効果は満足できるものでなかった。

又、図５に示される如く、急結剤輸送管４１と圧送空気輸送管４２との交差部において、案内板（逆流防止板）４３を設けたものを試作した。この案内板４３を設けたものは、逆流防止には効果的であったものの、その製作が大変で、コストが高く付くものであった。又、案内板４３が損傷した場合、その交換作業は大変で、コストが高く付くものであった。

従って、本発明が解決しようとする第１の課題は、例えば急結剤の輸送が良好に行われるよう、即ち、逆流防止に効果的な技術を提供することである。

本発明が解決しようとする第２の課題は、逆流防止に効果的な技術を低廉なコストで提供でき、実施が簡単な技術を提供することである。

前記の課題は、
第２の筒体部が第１の筒体部に交差・結合された略Ｔ字状筒体部を具備してなり、
前記第２の筒体部の交差・結合位置に対応して前記第１の筒体部の内壁には凹部が形成されてなり、
前記凹部内には、前記第２の筒体部の前記第１の筒体部への結合開口部が閉塞されるよう、かつ、該凹部によって規制を受けて位置ズレが起きないように弾性筒体が嵌め込まれてなり、
前記第１の筒体部側に向けて前記第２の筒体部内に流体が供給された場合、前記供給された流体の圧力によって前記弾性筒体の一部が前記第１の筒体部の内壁から離間する如く変形し、該変形により生じた隙間を介して前記供給流体が前記第２の筒体部から前記第１の筒体部内に流れ込むことが出来るよう構成されてなる
ことを特徴とする合流・混合装置によって解決される。

前記の課題は、
前記の合流・混合装置と、
急結剤供給装置と、
空気圧送コンプレッサと、
モルタル吹付ノズルと、
前記モルタル吹付ノズルにモルタルを供給するモルタル供給装置
とを具備してなるモルタル吹付装置であって、
前記合流・混合装置における略Ｔ字状筒体部の第２の筒体部が前記急結剤供給装置に接続されてなり、
前記合流・混合装置における前記略Ｔ字状筒体部の第１の筒体部の一端側が前記空気圧送コンプレッサに接続されてなり、
前記合流・混合装置における前記略Ｔ字状筒体部の第１の筒体部の他端側が前記モルタル吹付ノズルに接続されてなる
ことを特徴とするモルタル吹付装置によって解決される。

本発明において、特に、前記弾性筒体の内側には該弾性筒体の変形を規制する部材が無いものである。

本発明において、特に、前記弾性筒体の外表面が前記凹部内表面に密着して設けられてなる。本発明において、特に、前記弾性筒体はシリコンゴム製筒体である。

そして、本発明における第４の筒体は、特に、弾性体で構成されている。

第２の筒体部が第１の筒体部に交差・結合された略Ｔ字状筒体部を具備してなり、前記第２の筒体部の交差・結合位置に対応して前記第１の筒体部の内壁には凹部が形成されてなり、前記凹部内には、前記第２の筒体部の前記第１の筒体部への結合開口部が閉塞されるよう、かつ、該凹部によって規制を受けて位置ズレが起きないように弾性筒体が嵌め込まれてなり、前記第１の筒体部側に向けて前記第２の筒体部内に流体が供給された場合、前記供給された流体の圧力によって前記弾性筒体の一部が前記第１の筒体部の内壁から離間する如く変形し、該変形により生じた隙間を介して前記供給流体が前記第２の筒体部から前記第１の筒体部内に流れ込むことが出来るよう構成されてなるから、前記供給流体を押し戻す（逆流させる）ような事態は起きない。

しかも、このような逆流防止機能は、前記凹部内に、前記第２の筒体部の前記第１の筒体部への結合開口部が閉塞されるよう、かつ、該凹部によって規制を受けて位置ズレが起きないように弾性筒体を嵌め込むことで達成できるから、面倒な作業は不要であり、極めて簡単に実施できる。例えば、弾性筒体を挿入するのみの簡単な作業で実施できる。この時、弾性筒体の外径が第１の筒体部の入口部での内径や第１の筒体部の出口部での内径より大きくても、変形は可能であり、よって弾性筒体の挿入作業は容易である。しかも、弾性筒体の外径を第１の筒体部の入口部での内径や第１の筒体部の出口部での内径より大きくしていると、弾性筒体はその範囲内で位置規制を受け、弾性筒体が圧送力で押し流されると言った事態は起き難い。尚、弾性筒体を、単に、ゴムの如きの弾性体で構成と言うだけではなく、シリコンゴムのように剥離性に富む弾性体で構成しておけば、流動する剤が付着し難い。

又、前記弾性筒体の外表面と前記凹部内表面とが密着するよう構成していると、第２の流体が第２の筒体部内に押し戻される恐れが無いので好ましい。前記弾性筒体の外表面と前記凹部内表面とが密着するよう構成するには、例えば第１の筒体部の内壁と弾性筒体の外壁とを略同じ形状・大きさにすることにより密着させる、第１の筒体部の内径よりやや大きな外径の弾性体で構成している弾性筒体を第１の筒体部内に挿入することにより密着させる、又は第１の筒体部の内壁と弾性筒体の外壁との間に弾性体のリングを一つ又は二つ以上設ける等の方法が有る。

図１は本発明になる逆流防止機能を奏する合流・混合装置を備えたモルタル吹付装置の全体概略図、図２は本発明の逆流防止機能を備えた合流・混合装置の要部の概略図、図３は本発明の逆流防止機能を備えた合流・混合装置の要部の断面図である。

各図中、１は、セメントや水などの所望の材が混練され、この混練モルタルを吹付ノズル２に供給するモルタル供給装置である。３は、急結剤などの薬剤を吹付ノズル２に供給する薬剤供給装置である。４は、薬剤供給装置３からの薬剤を吹付ノズル２に圧送する為のコンプレッサである。５，６，７，８は、各々、輸送用のパイプである。尚、これ等の部分は、従来からのモルタル吹付装置に採用されている技術を用いることも出来るので、詳細な説明を省略する。

９はＴ字パイプである。このＴ字パイプ９の各端部９ａ，９ｂ，９ｃの内面にはネジが形成されている。そして、Ｔ字パイプ９の端部９ａはパイプ５と螺合によって連結されており、Ｔ字パイプ９の端部９ｂはパイプ６と螺合によって連結されており、Ｔ字パイプ９の端部９ｃはパイプ７と螺合によって連結されている。従って、コンプレッサ４からのエアは、パイプ５→Ｔ字パイプ９の端部９ａ→Ｔ字パイプ９→Ｔ字パイプ９の端部９ｃ→パイプ７の経路を通り、吹付ノズル２の側に流れて行く。又、薬剤供給装置３からの薬剤は、パイプ６→Ｔ字パイプ９の端部９ｂ→Ｔ字パイプ９→Ｔ字パイプ９の端部９ｃ→パイプ７の経路を通り、吹付ノズル２の側に流れて行く。尚、薬剤供給装置３からの薬剤とコンプレッサ４からのエアとは、Ｔ字パイプ９の端部９ｃ、即ち、Ｔ字パイプ９とパイプ７との螺合部近傍にて合流・混合されることになる。

Ｔ字パイプ９の端部９ａや端部９ｃにおける内径は、図３からも明瞭な通り、中央部９ｄにおける内径よりも小さい。すなわち、Ｔ字パイプ９の端部９ａや端部９ｃには段部１０ａ，１０ｃが設けられている。

１１は、耐薬品性、特に耐アルカリ性に富み、かつ、剤が付着し難い剥離性に富み、更には弾性を持つシリコンゴム製の円筒状の筒である。この筒１１の外径は、Ｔ字パイプ９の端部９ａの段部１０ａとＴ字パイプ９の端部９ｃの段部１０ｃとの間における中央部９ｄの内径と略同一である。そして、筒１１は、Ｔ字パイプ９の端部９ａの段部１０ａとＴ字パイプ９の端部９ｃの段部１０ｃとの間における中央部９ｄに内挿されている。特に、筒１１の外周壁がＴ字パイプ９の端部９ｂの開口部を閉鎖するが如くに内挿されている。従って、筒１１はＴ字パイプ９の内壁に密着した構造となっている。かつ、筒１１は、段部１０ａ，１０ｃによって規制を受け、位置ずれが起きないようになっている。すなわち、筒１１は段部１０ａと段部１０ｃとの間の中央部９ｄに在るように位置規制を受けている。

さて、上記した如くに構成させた装置を用いて、モルタルの吹付作業が行われる。
すなわち、モルタル供給装置１からモルタルがパイプ８を経由して吹付ノズル２に供給される。

又、薬剤供給装置３から液状の急結剤が供給される。かつ、コンプレッサ４から空気が圧送される。すなわち、空気は、パイプ５→Ｔ字パイプ９の端部９ａ→Ｔ字パイプ９（筒１１内側）→Ｔ字パイプ９の端部９ｃ→パイプ７の経路を通り、吹付ノズル２の側に送られる。薬剤供給装置３からの急結剤は、パイプ６→Ｔ字パイプ９の端部９ｂ→Ｔ字パイプ９（筒１１外側）→Ｔ字パイプ９の端部９ｃ→パイプ７の経路を通り、吹付ノズル２の側に送られる。この時、Ｔ字パイプ９の端部９ｂから流動して来た急結剤は、筒１１の外周壁に衝突している。この衝突圧力によって筒１１は少し内側に凹む。この凹みによって、筒１１の外壁とＴ字パイプ９の内壁との間には隙間が出来る。そして、この隙間を介して、急結剤はＴ字パイプ９の端部９ｃの側に流動して行く。一方、Ｔ字パイプ９の端部９ａから送り込まれて来た空気は、筒１１の内側を通り抜けて行く。そして、空気と急結剤とは、Ｔ字パイプ９の端部９ｂに在る開口部を通り過ぎた後の位置で、合流し、混ざるようになる。従って、Ｔ字パイプ９の端部９ａから送り込まれて来た空気がＴ字パイプ９の端部９ｂに在る開口部の側に流動して行き、急結剤を逆流させるような事態が引き起こされることは無いものとなる。

特に、筒１１は、ゴムで出来ていることから、恰も、弁のような作用を奏する。すなわち、筒１１内を通り過ぎた空気が逆流（筒１１の外側とＴ字パイプ９の内側との間の隙間を通って逆流）しようとしても、この逆流しようとする空気の量は筒１１内を通って来た空気の量よりも少なく、そうすると筒体１１が大きく凹まされることは無い。従って、筒１１が凹む量は少ないから、筒１１内を通り過ぎた空気が逆流する量は少ない。よって、液状の急結剤が逆流させられることも無い。

そして、Ｔ字パイプ９の端部９ｃの部分で合流・混合された後、この合流・混合された急結剤は吹付ノズル２の部分にてモルタルに添加され、急結剤添加モルタルは所望の箇所に吹き付けられるものとなる。

本発明になる合流・混合装置を備えたモルタル吹付装置の全体概略図 本発明になる合流・混合装置の要部の概略図 本発明になる合流・混合装置の要部の断面図 合流・混合装置の概略図 合流・混合装置の概略図 従来のモルタル吹付装置の概略図 従来のモルタル吹付装置の概略図 従来のモルタル吹付装置の概略図 従来のモルタル吹付装置の概略図 従来のモルタル吹付装置の概略図

符号の説明

１ モルタル供給装置
２ 吹付ノズル
３ 薬剤供給装置
４ コンプレッサ
５，６，７，８ 輸送用のパイプ
９ Ｔ字パイプ
９ａ，９ｂ，９ｃ Ｔ字パイプの端部
１０ａ，１０ｃ 段部
１１ 筒（第４の筒体）

特許出願人 太平洋マテリアル株式会社
代 理 人 宇 高 克 己

Claims (5)

1. 第２の筒体部が第１の筒体部に交差・結合された略Ｔ字状筒体部を具備してなり、
   前記第２の筒体部の交差・結合位置に対応して前記第１の筒体部の内壁には凹部が形成されてなり、
   前記凹部内には、前記第２の筒体部の前記第１の筒体部への結合開口部が閉塞されるよう、かつ、該凹部によって規制を受けて位置ズレが起きないように弾性筒体が嵌め込まれてなり、
   前記第１の筒体部側に向けて前記第２の筒体部内に流体が供給された場合、前記供給された流体の圧力によって前記弾性筒体の一部が前記第１の筒体部の内壁から離間する如く変形し、該変形により生じた隙間を介して前記供給流体が前記第２の筒体部から前記第１の筒体部内に流れ込むことが出来るよう構成されてなる
   ことを特徴とする合流・混合装置。
2. 前記弾性筒体の内側には該弾性筒体の変形を規制する部材が無い
   ことを特徴とする請求項１の合流・混合装置。
3. 前記弾性筒体の外表面が前記凹部内表面に密着して設けられてなる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２の合流・混合装置。
4. 前記弾性筒体はシリコンゴム製筒体である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの合流・混合装置。
5. 請求項１〜請求項４いずれかの合流・混合装置と、
   急結剤供給装置と、
   空気圧送コンプレッサと、
   モルタル吹付ノズルと、
   前記モルタル吹付ノズルにモルタルを供給するモルタル供給装置
   とを具備してなるモルタル吹付装置であって、
   前記合流・混合装置における略Ｔ字状筒体部の第２の筒体部が前記急結剤供給装置に接続されてなり、
   前記合流・混合装置における前記略Ｔ字状筒体部の第１の筒体部の一端側が前記空気圧送コンプレッサに接続されてなり、
   前記合流・混合装置における前記略Ｔ字状筒体部の第１の筒体部の他端側が前記モルタル吹付ノズルに接続されてなる
   ことを特徴とするモルタル吹付装置。

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