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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-12
(45)【発行日】2024-03-21
(54)【発明の名称】乾式吹付け装置、及び、乾式吹付け工法
(51)【国際特許分類】
   B05B 7/04 20060101AFI20240313BHJP
   B05D 1/12 20060101ALI20240313BHJP
   B05D 7/24 20060101ALI20240313BHJP
   B28B 1/32 20060101ALI20240313BHJP
   E04G 21/02 20060101ALI20240313BHJP
【FI】
B05B7/04
B05D1/12
B05D7/24 302B
B28B1/32 D
E04G21/02 103B
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2020013870
(22)【出願日】2020-01-30
(65)【公開番号】P2021120145
(43)【公開日】2021-08-19
【審査請求日】2022-12-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000183266
【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000223159
【氏名又は名称】東和耐火工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】宮薗 泰子
(72)【発明者】
【氏名】明石 昌之
(72)【発明者】
【氏名】森 雅聡
(72)【発明者】
【氏名】田中 勉
(72)【発明者】
【氏名】関野 一雄
【審査官】大塚 美咲
(56)【参考文献】
【文献】特開昭62-049964(JP,A)
【文献】特開平01-167588(JP,A)
【文献】特開昭63-289169(JP,A)
【文献】実開昭49-111407(JP,U)
【文献】特開2001-012867(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B05B 7/04
B05D 1/12
B05D 7/24
B28B 1/32
E04G 21/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混練してセメント混練物を得る混練空間が内部に形成されたノズル本体部と、前記セメント混練物を噴出する噴出孔を先端に有するノズル先端部とを備え、前記ノズル本体部が軸線を形成する筒状に構成され、前記ノズル本体部の前記軸線方向の一端部側に前記ノズル先端部が配置された吹付け用ノズルを備えた乾式吹付け装置であって、
低圧力式送風機と、
該低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に前記粉体材料を搬送し、前記ノズル本体部の前記軸線方向の他端部側から前記ノズル本体部内へ供給する粉体材料供給手段と、
搬送管を備え、前記液体材料を、前記ノズル本体部の前記軸線に沿って延びる外周面側から前記ノズル本体部内へ供給する液体材料供給手段と、
搬送管を備え、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を、前記外周面側から前記ノズル本体部内へ噴射する圧縮気体噴射手段と、
を備え、
前記粉体材料供給手段は、前記ノズル本体部内へ供給される前記粉体材料の供給量が、1.0kg/min以上15.0kg/min以下であり、
前記圧縮気体噴射手段は、前記圧縮気体を前記ノズル本体部内へ噴射する角度が、前記ノズル本体部の前記軸線に垂直な方向から該軸線方向の一端部側に向かって30°以上85°以下であり、
前記圧縮気体噴射手段の搬送管は、前記液体材料供給手段の搬送管と同一である、乾式吹付け装置。
【請求項2】
圧縮気体噴射手段では、前記圧縮気体が小型コンプレッサーを用いて圧縮される、請求項1に記載の乾式吹付け装置。
【請求項3】
セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混練してセメント混練物を得る混練空間が内部に形成されたノズル本体部と、前記セメント混練物を噴出する噴出孔が先端に形成されたノズル先端部とを備え、前記ノズル本体部が軸線を形成する筒状に構成され、前記ノズル本体部の前記軸線方向の一端部側に前記ノズル先端部が配置された吹付け用ノズルを用いた乾式吹付け工法であって、
低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に前記粉体材料を搬送し、前記ノズル本体部の前記軸線方向の他端部側から前記ノズル本体部内へ供給する粉体材料供給工程と、
搬送管を通って、前記液体材料、前記ノズル本体部の前記軸線に沿って延びる外周面側から前記ノズル本体部内へ供給される液体材料供給工程と、
搬送管を通って、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体、前記外周面側から前記ノズル本体部内へ噴射される圧縮気体噴射工程と、
を含み、
前記粉体材料供給工程では、前記ノズル本体部内へ供給する前記粉体材料の供給量が、1.0kg/min以上15.0kg/min以下であり、
前記圧縮気体噴射工程では、前記圧縮気体を、前記ノズル本体部の前記軸線に垂直な方向から該軸線方向の一端部側に向かって30°以上85°以下の角度で前記ノズル本体部内へ噴射し、
圧縮気体が、液体材料と共に同一の搬送管を通ってノズル本体部内へ供給される、乾式吹付け工法。
【請求項4】
前記圧縮気体噴射工程では、前記圧縮気体が小型コンプレッサーを用いて圧縮される、請求項3に記載の乾式吹付け工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、乾式吹付け装置、及び、乾式吹付け工法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリート構造物の補修及び補強には、コンクリート、モルタル等を対象物に吹き付ける工法が広く用いられている。このような吹付け工法には、乾式吹付け工法と湿式吹付け工法とがある。乾式吹付け工法とは、コンクリート、モルタル等のセメントを含む粉体材料を、コンプレッサー(空気圧縮機)で圧縮された気体と共にホースで圧送して吹付け用ノズルへ供給し、該吹付け用ノズル内で水を含む液体材料と混練した後、この混練物を圧縮された気体と共に高圧力で対象物に吹き付ける工法である(例えば、特許文献1及び2)。一方、湿式吹付け工法とは、粉体材料と液体材料とを予め混練したセメント混練物をポンプ搬送し、吹付け用ノズルの先端で圧縮された気体と共に対象物に吹き付ける工法である。
【0003】
乾式吹付け工法は、湿式吹付け工法に比べて粉体材料を高圧力で吹き付けることから、吹付け厚さを厚くすることが可能で(例えば200mm以上)、また、粉体材料を遠所(例えば300m以上)や高所(例えば200m以上)に自在に搬送して吹き付けることもできる。さらに、乾式吹付け工法は、単位時間当たりの吐出量が多い(例えば30kg/min)ため、補修面積が大きい箇所を施工する場合に適している。また、乾式吹付け工法は、粉体材料と液体材料とが予め混練されたセメント混練物を搬送する湿式吹付け工法とは異なり、粉体材料をホースで圧送するため、ホース内の洗浄が不要である等の利点もある。
【0004】
しかしながら、乾式吹付け工法は、高圧力の気体を得るために大型コンプレッサーを使用する必要があり、乾式吹付け装置の大型化が避けられなかった。そのため、従来、装置の設置面積が狭い現場では、湿式吹付け工法が用いられている。また、湿式吹付け工法は、単位時間当たりの吐出量が少ない(例えば15kg/min)ため、例えば0.1m程度の補修面積が小さい箇所を施工する場合に好適に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平11-280081号公報
【文献】特開平1-105856号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、湿式吹付け工法は、ポンプ圧送するために流動性の高い材料を使用しているため、従来知られているように、乾式吹付け工法に比べて吹付け厚さを厚くすることが難しく、また、粉体材料と液体材料とを予め混練したセメント混練物をホースで圧送するため、ホース内の洗浄が必要であるという問題があった。そこで、本発明者らは、設置面積が狭い現場や、補修面積が小さい箇所を施工する場合においても使用可能な乾式吹付け装置について検討を行った。
【0007】
従来の乾式吹付け装置は、吐出圧力が高いため、補修面積が小さい箇所に吹付けを行うと、材料の跳ね返りが多くなるという問題があった。また、従来の乾式吹付装置は、単位時間当たりの吐出量が多いため、特に、鉄筋の背面に吹付けを行う際に補修面積が小さいと、モルタルを確実に充填できているかどうか確認しながら施工することが難しいという問題があった。
【0008】
また、従来の乾式吹付け装置を狭い現場で使用するためには、大型コンプレッサーに代えてリングブロア、ルーツブロア等の低圧力式送風機を使用することも考えられるが、低圧力式送風機を使用した場合、粉体材料を圧送する圧力が低下するため、吹付け用ノズル内で液体材料と混合する際の圧力不足や、対象物へ吹き付ける際の圧力不足等が生じ、その結果、吹付け性状が劣るという問題があった。
【0009】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、装置の設置面積が狭い現場においても使用可能で、かつ、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する乾式吹付け装置、及び、乾式吹付け工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る乾式吹付け装置は、セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混練してセメント混練物を得る混練空間が内部に形成されたノズル本体部と、前記セメント混練物を噴出する噴出孔を先端に有するノズル先端部とを備え、前記ノズル本体部が軸線を形成する筒状に構成され、前記ノズル本体部の前記軸線方向の一端部側に前記ノズル先端部が配置された吹付け用ノズルを備えた乾式吹付け装置であって、低圧力式送風機と、該低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に前記粉体材料を搬送し、前記ノズル本体部の前記軸線方向の他端部側から前記ノズル本体部内へ供給する粉体材料供給手段と、前記液体材料を、前記ノズル本体部の前記軸線に沿って延びる外周面側から前記ノズル本体部内へ供給する液体材料供給手段と、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を、前記外周面側から前記ノズル本体部内へ噴射する圧縮気体噴射手段と、を備え、前記ノズル本体部内へ供給される前記粉体材料の供給量が、1.0kg/min以上15.0kg/min以下であり、前記圧縮気体噴射手段は、前記圧縮気体を前記ノズル本体部内へ噴射する角度が、前記ノズル本体部の前記軸線に垂直な方向から該軸線方向の一端部側に向かって30°以上85°以下である。
【0011】
前記乾式吹付け装置は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に粉体材料を搬送するため、大型コンプレッサーを使用する必要がなく、装置の設置面積が狭い現場においても使用可能である。また、前記乾式吹付け装置は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共にノズル本体部内へ所定の供給量で供給された粉体材料に、液体材料を供給し、かつ、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を所定の噴射角度で噴射することにより、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する。
【0012】
本発明に係る乾式吹付け装置において、圧縮気体噴射手段では、前記圧縮気体が小型コンプレッサーを用いて圧縮されることが好ましい。
【0013】
小型コンプレッサーを使用することにより、装置の設置面積がより狭い現場においても使用することができる。
【0014】
本発明に係る乾式吹付け工法は、セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混練してセメント混練物を得る混練空間が内部に形成されたノズル本体部と、前記セメント混練物を噴出する噴出孔が先端に形成されたノズル先端部とを備え、前記ノズル本体部が軸線を形成する筒状に構成され、前記ノズル本体部の前記軸線方向の一端部側に前記ノズル先端部が配置された吹付け用ノズルを用いた乾式吹付け工法であって、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に前記粉体材料を搬送し、前記ノズル本体部の前記軸線方向の他端部側から前記ノズル本体部内へ供給する粉体材料供給工程と、前記液体材料を、前記ノズル本体部の前記軸線に沿って延びる外周面側から前記ノズル本体部内へ供給する液体材料供給工程と、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を、前記外周面側から前記ノズル本体部内へ噴射する圧縮気体噴射工程と、を含み、前記ノズル本体部内へ供給する前記粉体材料の供給量が、1.0kg/min以上15.0kg/min以下であり、前記圧縮気体噴射工程では、前記圧縮気体を、前記ノズル本体部の前記軸線に垂直な方向から該軸線方向の一端部側に向かって30°以上85°以下の角度で前記ノズル本体部内へ噴射する。
【0015】
前記乾式吹付け工法は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に粉体材料を搬送するため、大型コンプレッサーを使用する必要がなく、装置の設置面積が狭い現場においても用いることができる。また、前記乾式吹付け工法は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共にノズル本体部内へ所定の供給量で供給された粉体材料に、液体材料を供給し、かつ、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を所定の噴射角度で噴射することにより、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する。
【0016】
本発明に係る乾式吹付け工法では、前記圧縮気体が小型コンプレッサーを用いて圧縮されていてもよい。
【0017】
小型コンプレッサーを使用することにより、装置の設置面積がより狭い現場においても使用することができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、装置の設置面積が狭い現場においても使用可能で、かつ、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する乾式吹付け装置、及び、乾式吹付け工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】本発明の一実施形態に係る乾式吹付け装置が備える吹付け用ノズルの概略を示した一部断面図。
図2】試験1における圧縮気体の圧力と粉体吐出率の関係を示すグラフ。
図3】試験1における圧縮気体の圧力と粉じん量の関係を示すグラフ。
図4】試験1における圧縮気体の圧力と筒先モルタル堆積率の関係を示すグラフ。
図5】試験1における圧縮気体の圧力と圧縮強度の関係を示すグラフ。
図6】試験1における圧縮気体の圧力と圧縮強度の変動係数の関係を示すグラフ。
図7】試験2における圧縮気体の噴射角度と粉体吐出率の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本実施形態に係る乾式吹付け装置、及び、乾式吹付け工法について説明する。
【0021】
以下、本発明の一実施形態に係る乾式吹付け装置について説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以下の図面において同一又は相当する部分には、同一の参照符号を付すこととし、その説明は繰り返さない。
【0022】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、セメント等の粉体材料を対象物に吹き付けるための吹付け用ノズル1を備える。吹付け用ノズル1について、図1を参照しながら説明する。吹付け用ノズル1は、軸線Lを形成する筒状に構成されたノズル本体部11と、該ノズル本体部11の軸線L方向の一端部11a側に配置されたノズル先端部12とを備える。
【0023】
ノズル本体部11は、その内部にセメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混練してセメント混練物を得る混練空間Rが形成される。粉体材料は、後述する低圧気体と共に、ノズル本体部11の軸線L方向の他端部11b側からノズル本体部11内へ供給される。一方、液体材料は、後述する圧縮気体と共に、ノズル本体部11の軸線Lと平行な方向に延びる外周面11c側からノズル本体部11内へ噴射される。そして、粉体材料と液体材料とが混練されることにより得られたセメント混練物は、気流と共にノズル本体部11内を他端部11b側から一端部11a側に向かって移動する。
【0024】
混練空間Rには、粉体材料及び液体材料の混練を促進して吹付け性状を向上させるため、気流の流通方向に延びる複数の帯状部13aを備える混練促進手段13が形成されている。混練促進手段13は、特に限定されるものではないが、例えば、特開2019-089020号公報、特開2004-255370号公報に示す混練促進手段を用いることができる。なお、混練とは、気流中で粉体材料と液体材料とを充分に接触させて練り混ぜることをいう。
【0025】
ノズル本体部11の内径は、20mm以上であることが好ましく、25mm以上であることがより好ましい。また、前記内径は、85mm以下であることが好ましく、50mm以下であることがより好ましい。
【0026】
ノズル先端部12は、セメント混練物が移動する方向に向かって先細り形状を有し、その先端には、セメント混練物を噴出する噴出孔Pが形成される。ノズル本体部11内を移動したセメント混練物は、ノズル本体部11の一端部11a側からノズル先端部12内へ供給され、ノズル先端部12の先端に形成された噴出孔Pから噴出される。
【0027】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、低圧力式送風機を備える。低圧力式送風機は、気体を圧縮して5kPa以上80kPa以下の低圧気体を生成することが可能であり、設置面積は0.15~0.40mである。低圧力式送風機としては、例えば、リングブロア、ルーツブロア、ダクトファン等が挙げられる。これらの中でも、低圧力式送風機は、風量及び風圧を高める観点から、ルーツブロアであることが好ましい。
【0028】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、粉体材料供給手段20を備える。粉体材料供給手段20は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に粉体材料を搬送し、ノズル本体部11の軸線L方向の他端部11b側からノズル本体部11内へ供給する。
【0029】
粉体材料供給手段20は、低圧気体と共に粉体材料を搬送し、ノズル本体部11内へ供給するための粉体搬送管21を備える。粉体材料は、粉体材料供給プラントから、例えばロータリーガン等の定量供給性のある定量供給機を用いて、粉体搬送管21へ供給される。
【0030】
前記粉体材料の供給量は、1.0kg/min以上であり、5.0kg/min以上であることが好ましい。また、前記粉体材料の供給量は、15.0kg/min以下であり、10.0kg/min以下であることが好ましい。
【0031】
粉体搬送管21としては、特に限定されるものではないが、例えば、内径20~50mmのゴム、ビニール製等のホースを用いることができる。
【0032】
次に、粉体搬送管21へ供給された粉体材料が、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に粉体搬送管21内を移動し、ノズル本体部11の軸線L方向の他端部11b側からノズル本体部11内へ供給される。前記低圧気体の圧力は、5kPa以上であることが好ましく、80kPa以下であることが好ましい。
【0033】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、液体材料をノズル本体部11内へ供給する液体材料供給手段30を備える。液体材料供給手段30は、搬送管31と、該搬送管31にバルブを介して接続される液体材料供給管と、を備えている。液体材料供給手段30では、液体材料供給管のバルブの開閉操作を行うことにより、液体材料が液体材料供給管から搬送管31へ供給される。そして、液体材料は、該搬送管31を通って、ノズル本体部11の軸線Lと平行な方向に延びる外周面11c側からノズル本体部11内へ供給される。
【0034】
液体材料の供給量は、0.1kg/min以上であることが好ましく、0.5kg/min以上であることがより好ましい。また、前記液体材料の供給量は、3.0kg/min以下であることが好ましく、2.0kg/min以下であることがより好ましい。
【0035】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体をノズル本体部11内へ供給する圧縮気体噴射手段33を備える。圧縮気体の圧力は、10kPa以上であることが好ましく、400kPa以下であることが好ましい。
【0036】
圧縮気体は、例えば、小型コンプレッサー、上述の低圧力式送風機等を用いて圧縮される。小型コンプレッサーは、気体を圧縮して300kPa以上800kPa以下の圧縮気体を生成することが可能であり、設置面積は0.15~0.5mである。また、小型コンプレッサーの吐出空気量は、70L/min以上であることが好ましく、500L/min以下であることが好ましい。小型コンプレッサーとしては、例えば、ベビーコンプレッサー等が挙げられる。
【0037】
圧縮気体噴射手段33は、搬送管31と、該搬送管31にバルブを介して接続される圧縮気体供給管と、を備えている。圧縮気体噴射手段33では、圧縮気体供給管のバルブの開閉操作を行うことにより、圧縮気体が圧縮気体供給管から搬送管31へ供給される。そして、圧縮気体は、該搬送管31を通って、ノズル本体部11の軸線Lと平行な方向に延びる外周面11c側からノズル本体部11内へ供給される。
【0038】
なお、本実施形態に係る乾式吹付け装置において、圧縮気体噴射手段33の搬送管31は、液体材料供給手段30の搬送管31と同一である。すなわち、圧縮気体は、液体材料と共に同一の搬送管31を通ってノズル本体部11内へ供給される。
【0039】
搬送管31は、ノズル本体部11と接続する位置に、液体材料と共に圧縮気体を噴射する噴射孔32aが形成された噴射部材32を備える。搬送管31に供給された圧縮気体及び液体材料は、噴射部材32の噴射孔32aを通って、ノズル本体部11の軸線Lと平行な方向に延びる外周面11c側からノズル本体部11内へ供給される。噴射部材32は、圧縮気体をノズル本体部11内に均一に噴射する観点から、全周に渡って均一に噴射孔32aが形成された環状に構成される。
【0040】
圧縮気体をノズル本体部11内へ噴射する角度は、ノズル本体部11の軸線Lに垂直な方向から該軸線L方向の一端部11a側に向かって30°以上であり、45°以上であることが好ましい。また、前記角度は、85°以下であり、80°以下であることが好ましい。なお、圧縮気体をノズル本体部11内へ噴射する角度は、図1中に示す角度θである。
【0041】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、セメントを含む粉体材料と水を含む液体材料とを混練したセメント混練物を対象物に吹き付ける。
【0042】
粉体材料に含まれるセメントとしては、特に限定されるものではなく、市場で入手できる種々のセメントを用いることができる。具体的には、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント、アルミナセメント、及び、超速硬セメント(例えば、カルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォアルミネート系、カルシウムフルオロアルミネート系等)からなる群から選択される一つを用いてもよく、複数を混合して用いてもよい。
【0043】
また、粉体材料は、骨材を含むものであってもよい。骨材としては、粗骨材及び細骨材を用いてもよく、細骨材のみを用いてもよい。つまり、骨材として粗骨材及び細骨材を用いる場合には、前記セメント混練物はコンクリートを構成するものとなり、骨材として細骨材のみを用いる場合には、前記セメント混練物はモルタルを構成するものとなる。
【0044】
粗骨材は、5mmのふるい目を通過しないものが85質量%以上となるサイズのものを用いることができる。粗骨材として、具体的には、砂岩砕石、玉砂利(川砂利)、天然軽量粗骨材(パーライト、ヒル石等)、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。粗骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、セメントに対して180質量%以上210質量%以下であってもよく、190質量%以上200質量%以下であってもよい。
【0045】
細骨材は、10mmのふるい目をすべて通過し、5mmのふるい目を通過するものが85質量%以上となるサイズのものを用いることができる。細骨材として、具体的には、山砂、川砂、陸砂、及び、海砂等の天然砂や、砂岩、石灰岩等を人工的に破砕して形成された砕砂(より詳しくは、石灰砕砂等)が挙げられる。細骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、セメントに対して100質量%以上300質量%以下であってもよく、150質量%以上250質量%以下であってもよい。
【0046】
なお、上記の粗骨材及び細骨材のサイズは、JIS A 1102に従う骨材のふるい分け試験方法によって測定されるもので、JIS Z 8801-1の試験用ふるい目を表したものである。
【0047】
また、粉体材料は、セメント以外のその他の材料を含んでいてもよい。セメント以外のその他の材料としては、例えば、繊維材(ガラス繊維、鋼繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、炭素繊維等)、混和材(高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、膨張材等)、混和剤(減水剤、増粘剤、消泡剤等)等が挙げられる。
【0048】
液体材料に含まれる水としては、特に限定されるものではなく、一般的な上水道水を用いることができる。また、液体材料は、水以外のその他の材料を含むものであってもよい。水以外のその他の材料としては、例えば、モルタルやコンクリートを混練する際に使用する減水剤等の混和剤、ポリマーディスパージョン液、収縮低減剤、凝結調整剤等が挙げられる。
【0049】
本実施形態に係る乾式吹付け装置は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に粉体材料を搬送するため、大型コンプレッサーを使用する必要がなく、装置の設置面積が狭い現場においても使用可能である。また、前記乾式吹付け装置は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共にノズル本体部内へ所定の供給量で供給された粉体材料に、液体材料を供給し、かつ、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を所定の噴射角度で噴射することにより、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する。
【0050】
なお、本実施形態に係る乾式吹付け装置では、ノズル本体部11の混練空間Rに混練促進手段13が形成されている。しかしながら、本実施形態に係る乾式吹付け装置は、これに限定されるものではなく、ノズル本体部11の混練空間Rに混練促進手段13が形成されていなくてもよい。
【0051】
また、本実施形態に係る乾式吹付け装置では、液体材料供給手段30に環状の噴射部材32が設けられている。しかしながら、本実施形態に係る乾式吹付け装置は、これに限定されるものではなく、噴射部材32を介さず、液体搬送管31とノズル本体部11とが直接接続されていてもよい。
【0052】
さらに、本実施形態に係る乾式吹付け装置では、圧縮気体噴射手段33の搬送管31が、液体材料供給手段30の搬送管31と同一であり、すなわち、圧縮気体は、液体材料と共に同一の搬送管31を通ってノズル本体部11内へ供給される。しかしながら、本実施形態に係る乾式吹付け装置は、これに限定されるものではなく、液体材料供給手段30と圧縮気体噴射手段33とを異なる位置に設けてもよい。すなわち、液体材料及び圧縮気体を、ノズル本体部11の外周面11cの異なる箇所からノズル本体部11内へ供給してもよい。例えば、液体材料供給手段30を混練促進手段13よりも上流側に設け、圧縮気体噴射手段33を混練促進手段13よりも下流側に設けてもよい。液体材料供給手段30及び圧縮気体噴射手段33をこのように配置することで、混練促進手段13によって混練されたセメント混練物(粉体材料及び液体材料)を圧縮気体と共に対象物に吹付けることができるため、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する。
【0053】
以下、本実施形態に係る乾式吹付け工法について説明する。
【0054】
本実施形態に係る乾式吹付け工法は、上述の吹付け用ノズルを用いた乾式吹付け工法であって、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に前記粉体材料を搬送し、ノズル本体部11の軸線L方向の他端部11b側からノズル本体部11内へ供給する粉体材料供給工程と、液体材料を、ノズル本体部11の軸線Lに沿って延びる外周面11c側からノズル本体部11内へ供給する液体材料供給工程と、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を、外周面11c側からノズル本体部11内へ噴射する圧縮気体噴射工程と、を含む。
【0055】
前記粉体材料供給工程は、上述の低圧力式送風機と、上述の粉体材料供給手段とを用いて行うことができる。また、前記圧縮気体噴射工程は、上述の圧縮気体噴射手段を用いて行うことができる。
【0056】
前記圧縮気体噴射工程は、前記圧縮気体を、ノズル本体部11の軸線Lに垂直な方向から該軸線L方向の一端部11a側に向かって30°以上の角度で、好ましくは45°以上の角度で前記ノズル本体部内へ噴射する。また、前記圧縮気体を、ノズル本体部11の軸線Lに垂直な方向から該軸線L方向の一端部11a側に向かって85°以下の角度で、好ましくは80°以下の角度で前記ノズル本体部内へ噴射する。なお、前記圧縮気体をノズル本体部11内へ噴射する角度は、図1中に示す角度θである。
【0057】
本実施形態に係る乾式吹付け工法は、ノズル本体部11内へ供給する粉体材料の供給量が1.0kg/min以上15.0kg/min以下である。また、前記圧縮気体が小型コンプレッサーを用いて圧縮されていてもよい。
【0058】
前記乾式吹付け工法は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共に粉体材料を搬送するため、大型コンプレッサーを使用する必要がなく、装置の設置面積が狭い現場においても用いることができる。また、前記乾式吹付け工法は、低圧力式送風機を用いて圧縮された低圧気体と共にノズル本体部内へ所定の供給量で供給された粉体材料に、液体材料を供給し、かつ、5kPa以上600kPa以下に圧縮された圧縮気体を所定の噴射角度で噴射することにより、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮する。
【0059】
前記乾式吹付け工法では、前記圧縮気体が小型コンプレッサーを用いて圧縮されることにより、装置の設置面積がより狭い現場においても使用することができる。
【実施例
【0060】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0061】
[試験1]
<乾式吹付け装置及び工法>
表1に示す配合量でセメント及び細骨材を混合して粉体材料を得て、粉体材料供給装置に供給した。そして、低圧力式送風機(ルーツブロアBE-50、アンレット社製)を用いて圧縮された低圧気体(200kPa)と共に、粉体材料を水平方向に10m圧送し、図1に示すノズル本体内へ供給した。なお、粉体材料の圧送には、ゴム製のホースを用いた。
【0062】
粉体材料の各原料の詳細を以下に示す。
・セメント:普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント株式会社製)
・細骨材:珪砂3号、4号、6号(株式会社丸東製)
【0063】
表1に示す配合量で水及び液体混和剤を混合して液体材料を得て、液体タンクに供給した。そして、液体ポンプ(ダイヤフラムポンプ、東和耐火工業社製)を用いて、液体材料を水平方向に10m圧送した。圧送された液体材料は、リングブロア(ボルテックスブロアVB-040-E2、日立製作所社製)又は小型コンプレッサー(エアコンプレッサーP-583、ナカトミ社製)を用いて圧縮された圧縮気体と共に図1に示すノズル本体内へ供給した。なお、液体材料の搬送には、ゴム製のホースを用いた。また、圧縮気体をノズル本体部内へ噴射する角度(圧縮気体の噴射角度)は、ノズル本体部の軸線に垂直な方向から該軸線方向の一端部側に向かって60°とした。
【0064】
液体材料の各原料の詳細を以下に示す。
・水:水道水
・液体混和剤:ライオンボンドA(住友大阪セメント株式会社製)
【0065】
【表1】
【0066】
なお、図1に示すノズル本体内で混練されたセメント混練物は、ポリマーセメント(P/C)比が4.4重量%であり、液体材料に対する粉体材料の重量比率が16.4であった。
【0067】
本試験の乾式吹付け装置の設置面積を、従来の大型コンプレッサーを用いた乾式吹付け装置の設置面積と共に表2に示す。なお、本実施例Aでは圧縮気体の圧縮に小型コンプレッサーを使用し、本実施例Bでは圧縮気体の圧縮にリングブロアを使用した。表2から分かるように、本試験の乾式吹付け装置は、本実施例Aにおける合計設置面積が1.46m、本実施例Bにおける合計設置面積が1.38mであり、従来の乾式吹付け装置に比べて約60%の小型化が実現できた。
【0068】
【表2】
【0069】
<吹付け性状の評価>
表3に示す粉体材料の供給量、圧縮気体の加圧機種、及び、圧縮気体の圧力において吹付けを行い、以下に示す粉体吐出量、粉体吐出率、粉じん、筒先モルタル堆積率、圧縮強度及び圧縮強度の変動係数を求めることで、総合的に吹付け性状の評価を行った。なお、圧縮気体の圧力が700MPaで、かつ、粉体供給量が15.0kg/minである試験No.1-11は、粉体を搬送する空気の圧力に対して圧縮気体の圧力が高過ぎるため、筒先から圧縮気体が優先的に吐出することでモルタルの供給が妨げられ、モルタルが筒先から出なくなり、すべての測定において測定不可となった。
【0070】
【表3】
【0071】
(粉体吐出量・粉体吐出率)
筒先(図1に示す位置)で圧縮気体を供給した場合と、供給しない場合の粉体吐出量を測定し、粉体吐出量の割合(粉体吐出率)を下記(1)式に基づき算出した。圧縮気体を供給した場合の粉体吐出量、粉体吐出率及び下記基準に基づく評価結果を表3に示す。また、圧縮気体の圧力と粉体吐出率の関係を図2に示す。なお、試験No.1-8及び1-9では、圧縮気体を供給していないため、吐出率の算出は行わなかった。
◎:90%以上
○:80%以上90%未満
×:80%未満
【0072】
【数1】
【0073】
表3及び図2の結果から分かるように、圧縮気体の圧力が700kPaでは、粉体を搬送する空気の圧力に対して筒先に供給する圧縮気体の圧力が高過ぎるため、筒先から圧縮気体が優先的に吐出することでモルタルの供給が妨げられ、粉体吐出率は80%未満となった。
【0074】
(粉じん)
3×4×5mの封鎖された空間で30×30×15cmの型枠(補修面積:0.09m)に吹き付けを行い、吹付け位置より3mの距離において、吹き始めてから吹き終わるまでの粉じん量をカウントした。粉じん量は、柴田科学社製デジタル粉じん計「LD-5D」を用いて測定した。カウント数(cpm)の結果及び下記基準に基づく評価結果を表3に示す。また、圧縮気体の圧力と粉じん量の関係を図3に示す。
◎:2000cpm未満
○:2000cpm以上3500cpm未満
×:3500cpm以上、又は、測定不可
【0075】
表3及び図3の結果から分かるように、圧縮気体の圧力が高いほどモルタルを吐出する圧力が高くなるため、粉じん量は増加した。
【0076】
(筒先モルタル堆積率)
ノズルの下にトレイを設置し、30×30×15cmの型枠(補修面積:0.09m)に吹き始めてから吹き終わるまでにトレイに堆積したモルタル質量を測定した。筒先モルタル堆積率は、下記(2)式に基づき算出した。筒先モルタル堆積率及び下記基準に基づく評価結果を表3に示す。また、圧縮気体の圧力と筒先モルタル堆積率の関係を図4に示す。
◎:1.0%未満
○:1.0%以上2.5%未満
×:2.5%以上、又は、測定不可
【0077】
【数2】
【0078】
表3及び図4の結果から分かるように、圧縮気体を供給しない試験No.1-8及び1-9は、筒先モルタル堆積率が2.5%を超えた。また、圧縮気体を供給した場合、圧縮気体の圧力が高いほどモルタルを吐出する圧力が高くなるため、筒先モルタル堆積率は減少した。
【0079】
(圧縮強度)
JSCE-F561(吹付けコンクリートの圧縮強度試験用供試体の作り方)に記載の30cm×30cm×15cmの型枠(補修面積:0.09m)に吹付け、2日後にコア抜き(Φ5×10cm)したコア硬化体を15本採取し、材齢28日まで20℃の水中にて養生した後、JIS A 1108に準じて、圧縮強度を測定した。測定した15本のコア硬化体の圧縮強度の平均値及び下記基準に基づく評価結果を表3に示す。また、圧縮気体の圧力と圧縮強度の関係を図5に示す。
◎:55.0N/mm以上
○:50.0N/mm以上55.0N/mm未満
×:50.0N/mm未満、又は、測定不可
【0080】
表3及び図5の結果から分かるように、圧縮気体の圧力が高いほどモルタルの型枠への充填性が向上し、圧縮強度が上がる傾向があった。ただし、粉体供給量が20.0kg/minである試験No.1-12は、粉体の供給が安定せず圧縮強度が50N/mmを下回った。
【0081】
(圧縮強度の変動係数)
上述のコア硬化体15本の圧縮強度の標準偏差及び平均値から変動係数(CV:%)を算出した。なお、変動係数が大きいと、コア硬化体の圧縮強度のばらつきが大きいことを意味し、吹付け材料の充填性(吹付け安定性)に劣ると言える。変動係数及び下記基準に基づく評価結果を表3に示す。また、圧縮気体の圧力と圧縮強度の変動係数の関係を図6に示す。
◎:3.0%未満
○:3.0%以上5.0%未満
×:5.0%以上、又は、測定不可
【0082】
表3及び図6の結果から分かるように、圧縮気体を供給しない場合、粉体供給量が15.0kg/minである試験No.1-9は、圧縮強度変動係数が大きくなった。このことは、筒先モルタル堆積率が増加することで、吹き付けた供試体中のセメントペースト分が減少し、モルタル配合が設計配合から乖離したことや、吹付け圧の不足により供試体の充填性が下がったことが原因と考えられる。一方で、圧縮気体の圧力が700kPaである試験No.1-10では、圧縮気体の圧力が高過ぎるため、モルタルの跳ね返り量の増加により圧縮強度のばらつきが大きくなった。また、粉体供給量が20.0kg/minである試験No.1-12は、粉体の供給が安定せず圧縮強度のばらつきが大きいため圧縮強度変動係数が上がった。
【0083】
(総合評価)
上述の結果に対して、下記基準に基づき総合評価を行った。評価結果を表3に示す。
A:「◎」の評価が2つ以上かつ「×」の評価がない。
B:「◎」の評価が1つかつ「×」の評価がない、又は、すべての評価が「〇」である。
C:「×」の評価が1つ以上ある。
【0084】
表3の結果から分かるように、本発明の構成要件をすべて満たす試験No.1-1~1-7の乾式吹付け装置及び工法は、総合評価がA又はBであり、補修面積が小さい場合においても優れた吹付け性状を発揮すると言える。
【0085】
一方、圧縮気体を供給していない試験No.1-8及び1-9の乾式吹付け装置及び工法は、総合評価がCであり、補修面積が小さい場合に吹付け性状が劣ると言える。また、圧縮気体の圧力が700kPaである試験No.1-10及び1-11の乾式吹付け装置及び工法は、総合評価がCであり、補修面積が小さい場合に吹付け性状が劣ると言える。さらに、粉体供給量が20.0kg/minである試験No.1-12は、総合評価がCであり、補修面積が小さい場合に吹付け性状が劣ると言える。
[試験2]
圧縮気体の圧力を400kPaとし、表4に示す粉体材料の供給量、及び、圧縮気体の噴射角度において吹付けを行ったこと以外は、試験1と同様に粉体吐出率を算出して評価を行った。粉体吐出率及び上記基準に基づく評価結果を表4に示す。また、圧縮気体の噴射角度と粉体吐出率の関係を図7に示す。
【0086】
【表4】
【0087】
表4及び図7の結果から分かるように、圧縮気体の噴射角度が20°である試験No.2-10~2-12の乾式吹付け装置及び工法はモルタルの筒先への供給を阻害するため、粉体吐出率が低下した。一方、圧縮気体の噴射角度が30°以上85°以下である試験No.2-1~2-12の乾式吹付け装置及び工法は粉体吐出率が良好であり、すなわち、補修面積が小さい場合においてもより優れた吹付け性状を発揮すると言える。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7