(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤とを混合して調製したスラリー状急結剤を混合して吹付け工事を実施する吹付け施工方法であって、２台のポンプ式の吹付け機を搭載したシステムを使用して、前記液体急結剤を２台の液体圧送ポンプ（６）によりそれぞれ圧送し、前記液体急結剤に補助エアライン（８）により空気をそれぞれ追加し、圧搾空気でそれぞれ輸送した２台の供給装置（１０）からの前記粉体急結剤とそれぞれ合流し、２台のスラリー化ノズル（１２）でそれぞれ混合することにより、前記スラリー状急結剤を調製し、コンクリートを２台のポンプ（１４）に供給し、２台の吹付けノズル（１８）近くまでそれぞれ圧送して、前記スラリー状急結剤とそれぞれ合流混合し、１台当たりの吹付け機の総吹付け空気量を１２ｍ３／ｍｉｎ以下で、かつ、１台当たりの吹付け量を１０〜１５ｍ３／ｈｒで吹き付けることを特徴とする高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項２】
コンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤とを混合して調製したスラリー状急結剤を混合して吹付け工事を実施する吹付け施工方法であって、２台のポンプ式の吹付け機を搭載したシステムを使用して、前記液体急結剤を２台の液体圧送ポンプ（６）によりそれぞれ圧送し、圧搾空気でそれぞれ輸送した２台の供給装置（１０）からの前記粉体急結剤とそれぞれ合流し、２台のスラリー化ノズル（１２）でそれぞれ混合することにより、前記スラリー状急結剤を調製し、コンクリートを２台のポンプ（１４）に供給し、２台の吹付けノズル（１８）近くまでそれぞれ圧送して、前記スラリー状急結剤とそれぞれ合流混合し、吹付け能力を２０〜３０ｍ３／ｈｒとし、１台当たりの吹付け機の総吹付け空気量を１２ｍ３／ｍｉｎ以下で、かつ、１台当たりの吹付け量を１０〜１５ｍ３／ｈｒで吹き付けることを特徴とする高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項３】
前記コンクリートを前記２台のポンプ（１４）の圧送力だけで前記２台の吹付けノズル（１８）近くまでそれぞれ圧送することを特徴とする請求項１又は２に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項４】
前記液体急結剤が酸性の硫酸アルミニウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項５】
前記液体急結剤に８ｍ３／ｍｉｎ以下の追加の空気を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項６】
前記液体急結剤に２〜４ｍ３／ｍｉｎの追加の空気を供給することを特徴とする請求項５に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項７】
前記コンクリートが、ポリカルボン酸系高性能減水剤を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項８】
前記１台当たりの吹付け機の総吹付け空気量を４〜１０ｍ３／ｍｉｎで吹き付けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【請求項９】
コンクリートホッパー（１３）を１個とし、この１個のホッパーに前記２台のポンプ（１４）を設置することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の高速低粉塵吹付け施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル等でコンクリート吹付け工事を実施する場合に、低粉塵、低リバウンドの高速施工できる吹付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吹付けコンクリートの施工を安全、高速で進める為に高い急結力をもつ粉体急結剤を使用して、時間当たり１０〜１５ｍ３の吹付け量で平均３０〜５０分で施工している。施工速度を向上させ、トンネル掘進速度を上げるために時間あたりの吹付け量を上げる方法があるが、吹付け量を上げれば粉塵量が多くなり作業環境を悪化させる問題点があった。厚生労働省のガイドラインでは、トンネルの作業環境改善のため、粉塵濃度の目標値を３ｍｇ／ｍ３以下としており、吹付け量を上げると目標値の維持が不可能であった。粉塵を低下する手段として集塵機を設置する、抗外より空気を圧入し換気量を増加するなどの手段がある。この方法は設備費用の増加と運転動力費の増加となり工事コストの増大を招くため好ましくなかった。また、１２〜１３ｍ３／ｈｒ以上の吹付け速度ではコンクリートを均一に付着させることが難しく表面が粗雑、凸凹となりやすい。このため、地山が悪く湧水がある、膨張性地山の場合などではトンネルに強い外力がかかり、その結果吹付けコンクリートに外力が均一に作用せず、このため支保能力が低下し、著しい場合には吹付けコンクリートが落下しトンネルが崩壊する危険があった。
【０００３】
また、低粉塵の吹付け工法として液体急結剤が知られているが、この材料は急結力が弱く施工速度を上げ、吹付け厚みが増すとコンクリートが剥落する問題点があった。当然湧水、低温などの環境下では剥落の可能性が高く、危険で使用が難しかった。この材料はこれら欠点を解消するため、使用に当たっては一回に数センチの薄吹付けをして、３０分程度以上の時間を経過後、再度数センチの吹付けを行い、これを繰り返して必要な厚みを得るため、低粉塵の吹付けには長い時間を要する欠点があった。
【０００４】
吹付け速度を上げる手段として、２台の吹付け機を同時に使用して１台当たり１０ｍ３程度の適切な吹付け速度で吹き付けることで均質な吹付けが可能であったが、粉体急結剤では前記同様に２台分の粉塵が加算され、粉塵量が倍となりトンネル内の環境を悪化する問題点があり実質的に工事はできない状況である。
【０００５】
従来から大断面トンネルで切羽に２台の吹付けシステムを導入し同時に稼動させることはあったが、この方法では小断面のトンネルには同時に入れることはできず、システムのコンパクト化は難しく、その結果低粉塵でかつ、工事スピードを向上できなかった。
【０００６】
また、従来の粉末急結剤を使用し、２台のシステムを同時に搭載したシステムはあった（特許文献１及び２参照）が、粉塵が多く作業環境を著しく悪くし実用的なシステムとはいえなかった。
【特許文献１】特開平１−３１８６９９号公報
【特許文献２】特開平９−１３６７１号公報
【０００７】
特許文献１は、複数台の吹付け機を使用する技術であり施工速度が向上する技術であるが、粉塵を低減させるために湿式吹付けコンクリートを使用するとベルトコンベアの傾斜でコンクリートが流出する欠点があるため、乾式コンクリートに適用するため、低粉塵吹付けできない課題がある。
【０００８】
特許文献２の技術は、複数台の吹付け機を使用する点は優れているが、吹付けのノズルが１本のブームに設置されているため同じ個所に大量に吹付けすることになり平滑なトンネル内面を得にくい欠点がある。同時に時間あたりの吹付け量が増加するため粉塵量が増加し、本願の目的とする低粉塵で仕上がり面の優れた高速吹付け工事はできないものであった。
【０００９】
以上のとおり、従来は吹付け時間を短縮するべく、時間あたりの吹付け量を上げて工事時間を短縮し掘進速度を上げると、公知のどの方法でも粉塵量が増加しガイドラインの目標値を保てず、更に吹付けコンクリート表面を平滑にできない欠点があり、その結果、安全で快適な作業環境の工事が保証できない課題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決しようとするものであり、コンクリート吹付け工事
の施工時間を短縮することができ、施工速度を上げても粉塵濃度の増加を抑制することが
できる高速低粉塵吹付け施工方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】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）コンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤とを混合して調製したスラリー状急結剤を混合して吹付け工事を実施する吹付け施工方法であって、２台のポンプ式の吹付け機を搭載したシステムを使用して、前記液体急結剤を２台の液体圧送ポンプ（６）によりそれぞれ圧送し、前記液体急結剤に補助エアライン（８）により空気をそれぞれ追加し、圧搾空気でそれぞれ輸送した２台の供給装置（１０）からの前記粉体急結剤とそれぞれ合流し、２台のスラリー化ノズル（１２）でそれぞれ混合することにより、前記スラリー状急結剤を調製し、コンクリートを２台のポンプ（１４）に供給し、２台の吹付けノズル（１８）近くまでそれぞれ圧送して、前記スラリー状急結剤とそれぞれ合流混合し、１台当たりの吹付け機の総吹付け空気量を１２ｍ３／ｍｉｎ以下で、かつ、１台当たりの吹付け量を１０〜１５ｍ３／ｈｒで吹き付けることを特徴とする高速低粉塵吹付け施工方法である。
（２）コンクリートに、粉体急結剤と液体急結剤とを混合して調製したスラリー状急結剤を混合して吹付け工事を実施する吹付け施工方法であって、２台のポンプ式の吹付け機を搭載したシステムを使用して、前記液体急結剤を２台の液体圧送ポンプ（６）によりそれぞれ圧送し、圧搾空気でそれぞれ輸送した２台の供給装置（１０）からの前記粉体急結剤とそれぞれ合流し、２台のスラリー化ノズル（１２）でそれぞれ混合することにより、前記スラリー状急結剤を調製し、コンクリートを２台のポンプ（１４）に供給し、２台の吹付けノズル（１８）近くまでそれぞれ圧送して、前記スラリー状急結剤とそれぞれ合流混合し、吹付け能力を２０〜３０ｍ３／ｈｒとし、１台当たりの吹付け機の総吹付け空気量を１２ｍ３／ｍｉｎ以下で、かつ、１台当たりの吹付け量を１０〜１５ｍ３／ｈｒで吹き付けることを特徴とする高速低粉塵吹付け施工方法である。
（３）前記コンクリートを前記２台のポンプ（１４）の圧送力だけで前記２台の吹付けノズル（１８）近くまでそれぞれ圧送することを特徴とする前記（１）又は（２）の高速低粉塵吹付け施工方法である。
（４）前記液体急結剤が酸性の硫酸アルミニウムであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項の高速低粉塵吹付け施工方法である。
（５）前記液体急結剤に８ｍ３／ｍｉｎ以下の追加の空気を供給することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか一項の高速低粉塵吹付け施工方法である。
（６）前記液体急結剤に２〜４ｍ３／ｍｉｎの追加の空気を供給することを特徴とする前記（５）の高速低粉塵吹付け施工方法である。
（７）前記コンクリートが、ポリカルボン酸系高性能減水剤を含有することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項の高速低粉塵吹付け施工方法である。
（８）前記１台当たりの吹付け機の総吹付け空気量を４〜１０ｍ３／ｍｉｎで吹き付けることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか一項の高速低粉塵吹付け施工方法である。
（９）コンクリートホッパー（１３）を１個とし、この１個のホッパーに前記２台のポンプ（１４）を設置することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか一項の高速低粉塵吹付け施工方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施により従来はできなかった以下の効果がある。
１）吹付け能力を２０〜３０ｍ３／ｈｒにでき、施工時間を従来の半分以下に短縮できる。このため、トンネル掘削時間が大幅に短縮され、大きくコスト低下できる利点がある。
２）施工速度を上げても粉塵濃度は目標値３ｍｇ／ｍ３以下の作業環境を守って工事が可能である。
３）吹付けに使用する空気量の低減が可能でコンプレッサーの能力を低減でき、コストダウン、設備スペースを小さくでき、設備のコンパクト化により作業性の向上ができる。
４）湧水、圧吹き、低温対応が可能である。このため、現場施工トラブルや性能不足がなくなり、安全性が向上し施工速度が向上する。
５）吹付け速度を上げても、吹付けコンクリートの表面は従来同様の滑らかに仕上げることができ、凹凸の多い仕上げでトンネル構造物として応力集中し脆弱部を作ることはない。
６）吹付け作業が短時間で施工可能なため、短時間で支保能力が向上し、その結果、地山の緩み範囲を小さくできる。緩み範囲が小さくなった結果、支保にかかる荷重が低減し、吹付け厚みを薄くできる。これらの相乗効果で施工速度が上がり、吹付けコンクリート量も低下して安価なトンネル掘削が可能となる。また、切羽が安定し補助工法の低減にも役
立つ。
７）コンクリートの受け入れ容器（コンクリートホッパー）を１個としこの容器に２台のコンクリートポンプを設置することで、吹付けコンクリートを供給するコンクリートミキサー車を１台にできる。これにより、横幅の小さなトンネルでも高速施工が可能となり、作業性、安全性が向上する。ミキサー車を１台とすることで排気ガスから来る粉塵の低下もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明方法は、吹付け能力を２０〜３０ｍ３／ｈｒとし、図１に示すように、２台の吹付け機を同時に稼動させる。
１台あたりの吹付け量は１０〜１５ｍ３／ｈｒで２台稼動させることで吹付け施工時間を現状の半分以下とする。
使用する吹付け機は使用空気量を低減させ、発生粉塵を低下させるためにポンプ式を使用する。
コンクリートの供給は２台のポンプ（１４）にそれぞれ別のコンクリートミキサー車で供給する。２台のコンクリートミキサー車で別々のポンプに供給する場合は、コンクリートミキサー車を平行に並べ２台同時に供給する。
トンネルの幅が狭いなどの理由で２台のコンクリートミキサー車を並べられない場合は、１台のミキサー車で対応するため、コンクリートホッパー（１３）を１個とし、この一個のホッパーに２台のポンプ（１４）を設置する。この場合は、場所を取らずに吹付けシステムの小型化、コンクリートの供給作業スペースを広く取れる等の利点があり最も好ましい。
【００１４】
急結剤は、粉体急結剤と液体急結剤とを混合して調製したスラリー状急結剤を使用する。粉体急結剤はスラリー化によりコンクリートとの混合性が極めてよくなるため、急結剤が粉塵として飛散することは激減する。また、急結剤はスラリー化により粉体の表面が濡れ、急結剤粒子が液体により重くなり、例え飛散したとしても、浮遊しにくく沈降しやすい。このため、トンネル内のセメント、粉体急結剤、コンクリート成分など従来は圧搾空気で吹き飛ばされ浮遊粉塵となっていたものが、コンクリート内に巻き込まれ壁面に付着する。
スラリー化には液体急結剤を使用する。スラリー化の液体急結剤は１０℃以下の場合加温して１５℃以上として使用することが好ましい。スラリー化に使用する液体の温度を高く維持すればセメントとの反応による急結力が維持され厚吹付けや湧水のある条件の悪い場合でも剥落等を防ぐことができる。
【００１５】
液体急結剤を使用してスラリー化することは吹付けコンクリートの急結物性の向上や、リバウンド低減、低粉塵に好ましい。液体急結剤にはアルカリ性、酸性の材料がある。本発明ではどちらも使用可能である。急結性状はアルカリ性のものが好ましいが、吹付けノズル操作を担当する作業員の肌に急結剤が付着しやすく、アルカリ薬傷を受けやすい。アルカリ性の液体急結剤はアルミン酸アルカリ塩例えばアルミン酸ソーダ、炭酸アルカリ塩、例えば炭酸カリ等が成分として使用される。
【００１６】
酸性の液体急結剤では薬傷することは無く好ましい。酸性急結剤の成分としてはアルカリ金属成分を含むものと、含まないものがある。アルカリ金属成分を含むものは初期強度が強く、凝結性状が優れる。この場合、ｐＨは酸性を示すので肌に付着してもアルカリ薬傷を呈することは無く作業環境と急結物性のバランスがよく最も好ましい。酸性の液体急結剤としては硫酸アルミニウムを含み、更に必要によりアミン類、その他の成分を配合したものが使用できる。成分中にアルカリ金属を含むタイプは初期の凝結強度が高く好ましい。粉体急結剤はスラリー化し配合することで湧水に強く、厚吹付けも可能である。
【００１７】
アルカリ金属成分を含まない酸性液体急結剤はアル骨反応の心配が無く好ましいが、初
期の凝結力が弱く湧水など厳しい環境での吹付け作業には一回の吹き厚みを薄くするなどの工夫が必要である。
【００１８】
スラリー化方法は、図１に示すように、タンク（４）からの液体急結剤を液体圧送ポンプ（６）により圧送し、エアコンプレッサ（１）を用いて圧搾空気で輸送した供給装置（１０）からの粉体急結剤と合流し、スラリー化ノズル（１２）で混合することにより、極めて短時間でスラリー状の急結剤ができる。
このスラリー状急結剤は粉体急結剤と異なりコンクリートとの混合性に優れている。また、吹付けする空気で飛散しにくく、例え飛散したとしても表面が水濡れしているため粉体急結剤粒子より沈降しやすく空気に浮遊しにくい。スラリー化をより円滑にするため合流部に例えば螺旋を入れる、液体急結剤側にも補助エアライン（８）より空気を入れる等して合流混合すれば、スラリー化が短い距離で完全に達成できる。液体急結剤側に追加する空気量は８ｍ３／ｍｉｎ以下が好ましく、２〜４ｍ３／ｍｉｎがより好ましい。粉体急結剤側に供給する空気量は６ｍ３／ｍｉｎ以下が好ましく、２〜４ｍ３／ｍｉｎがより好ましい。スラリー化のための粉体急結剤＋液体急結剤の空気量は粉塵が少なく、吹付け施工が可能であれば特に制約は無いが、好ましくは１２ｍ３／ｍｉｎ以下である。これより空気量が多いと粉塵が発生しやすい。合計量で４〜１０ｍ３／ｍｉｎがスラリー状急結剤自体や吹付けコンクリートの詰りがなく、粉塵も少なく好ましい。
【００１９】
使用するスラリー化前の粉体急結剤は水硬性のあるものが好ましい。成分としてカルシウムアルミネート類（アルカリ金属及び／又はフッ素を化合物として含有するもの、及び固溶体として含有するものも含む。）、その結晶物、無定形物を使用することが好ましい。更に、石膏成分と共に水和反応しエトリンガイト水和物を生成する成分が好ましい。
その他の急結剤成分としては石膏、硫酸ソーダ（硫酸アルカリ金属塩）、硫酸アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミン酸アルカリ塩の一種以上を配合して使用する。石膏としては無水、半水、二水の形態があるが、どの形態も使用できる。好ましくは無水、半水石膏の粉砕物が安定した性状を示し好ましい。
粉体急結剤はセメントに対し１２〜１５質量％以下で使用される。粉体成分の機能としては凝結力が強く湧水がある場所、低温で初期強度を求める場所、吹付け厚みの厚い場所などに吹付けできる機能を持たせることができる。液体急結剤単独ではこのような条件の悪い場所では吹付けができないが水硬性の急結剤をスラリー化することにより混合性が向上し凝結力が上がりリバウンドの低下や粉塵の低下、および吹付け性能が向上する。
【００２０】
スラリー化の液体と粉体の比はスラリー化できる液体の量であれば制限はない。水量が多いとスラリー化しやすい。しかしあまり多すぎるとセメント水比が高くなり吹付けコンクリートの強度が低下するので好ましくない。粉体急結剤に対する液体急結剤の比は、液体急結剤の比率を高くしても急結力が維持されるので、１０００質量％以下が好ましく、５００〜４０質量％が好ましく、２００〜５０質量％が最も好ましい。
【００２１】
従来の吹付け施工ではコンクリートの圧送を容易にするためポンプ出口より１０ｍ程度の場所でコンクリートをほぐす空気として圧搾空気が添加される。使用空気量は１０〜２０ｍ３／ｍｉｎである。搭載するコンプレッサーはコンクリート吹付け＋急結剤圧送で２５ｍ３／ｍｉｎ程度の大きな能力のものが必要である。このため機器本体が大型化しトンネル内に入りにくい、システムが大きく作業性が悪い、機器が高価となる、消費電力量が増え稼動価格が高くなる、消費空気量の増加で騒音が増加する、セメント、急結剤などの微粉末が飛散し粉塵が低下しない等の欠点があった。
【００２２】
一方、本発明のシステムでは使用空気量を多くすると粉塵を低下することができないので、より少ない空気量で施工することを求められる。このため、コンクリートのほぐし空気は使用しない。コンクリートはポンプの圧送力だけでノズル近くまで送られ、ノズル直前でスラリー急結剤と合流混合される。スラリー急結剤はスラリー化の添加空気があり、この空気でコンクリートを吹き飛ばして吹付けする。したがって、使用空気量は通常の吹付けに比較し１／３程度に低下する。このため、コンプレッサー能力を通常吹付けに比較し小さくでき、システムの小型化、設備費、動力費、騒音の低減が可能となった。
【００２３】
吹付けポンプは通常使用されているコンクリート、モルタルポンプが使用できる。
本発明のシステムには２台のポンプを設置するため、ポンプは場所を取らないようにより外形の小さい、高い吐出量のものが望ましい。時間当たりの吹付け量は１５ｍ３／ｈｒ程度がロボットを操作して平滑に吹き付ける限界である。望ましくは、１０〜１３ｍ３／ｈｒの吹付け量が仕上げしやすく、吹付け時間も短くなり望ましい。
【００２４】
吹付け方法は、１台のノズルは天場から下半に向かって、もう１台は下半から天場に向かって進行させ、２台のノズルが同じ場所を吹付け作業しないようにすることが好ましい。このようにすることで、吹付け時間の短縮と低粉塵が可能となった。
【００２５】
コンクリートの配合はポンプで圧送し易い配合が好ましい。セメント量は４００ｋｇ／ｍ３程度が好ましい。セメント量が少ないと、ポンプ圧送性が悪く、閉塞しやすい。セメント量が少ないとコンクリートに粘調性が少なくなり吹付け空気で発塵し粉塵がでやすいため増粘剤の配合は好ましい。増粘剤としてはコンクリートに強度低下などの悪影響を与えない材料は使用可能である。
【００２６】
減水剤、ＡＥ剤の配合はポンプ圧送性を改善し作業性の改善、粉塵の低下に有効である。シリカヒューム、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム等の無機粉体をコンクリートに配合して粘性の高いコンクリートを作ることは粉塵の低下に有効である。
とりわけ高性能減水剤の配合は好ましい。コンクリートのほぐし空気を入れずに吹付けコンクリートを吹付けノズルまでポンプで圧送する必要がある。このため、高性能減水剤で減水することはコンクリートの分離防止することに有効である。
セメント量、混和材料を選定し配合することでワーカビリティの高い、分離しにくいコンクリートを作ることができる。骨材、セメントなどの現場使用材料に混和材を配合し最適条件のコンクリートを調整することができる。
【実施例】
【００２７】
比較例１
模擬トンネルを使用して吹付け試験を実施した。
粉体急結剤ナトミックＵＳ−５０を急結剤圧送機ナトムクリートに入れ空気量４ｍ３／ｍｉｎでスラリー化ノズルに圧送した。
水ポンプで急結剤に対し９０質量％（以下、単に％という）の水を送付しスラリー化ノズルに圧送した。このとき、水と粉体急結剤の混合性を良くするため２ｍ３／ｍｉｎの圧搾空気を水に圧入した。総吹付け空気量は、４ｍ３／ｍｉｎ＋２ｍ３／ｍｉｎ＝６ｍ３／ｍｉｎである。
粉体急結剤と水は圧搾空気と共にスラリー化ノズルを通過することで混合され連続してスラリーとなった。このスラリーを吹付けコンクリートノズルの付け根部分に導入しリング状のシャワリング管により吹き込み、セメント、増粘剤、高性能減水剤、細骨材及び粗骨材の配合されたコンクリートと連続混合し、表１に示す吹付けコンクリートの配合にして吹付けした。
【００２８】
＜使用材料＞
セメント  ：普通ポルトランドセメント、市販品、比重３．１６
粉体急結剤：ナトミックＵＳ−５０（カルシウムアルミネートと石膏の混合物）、電気化
学工業社製
増粘剤    ：ポリエチレンオキサイド、市販品
高性能減水剤：ポリカルボン酸系、市販品
細骨材    ：新潟県糸魚川市姫川産川砂、表乾状態、比重２．６２
粗骨材    ：新潟県糸魚川市姫川産川砂利、表乾状態、比重２．６４、最大寸法１３ｍｍ
【００２９】
【表１】
0005395351.tif 000002
【００３０】
吹付けシステムにはポンプ式の吹付け機を２台搭載したシステムを使用した。
コンクリートをバッチャープラントで混練りし、２台のミキサー車にそれぞれ５ｍ３ずつ積み込み現場に運んだ。
トンネル切羽に吹付け機２台を並列に搭載したシステムを配置した。コンクリートをそれぞれのポンプに供給し、同時に２台で吹き付けた。
１台の吹付け機は天場から吹付け開始し右回りにＨ鋼の足元に向かって吹付け仕上げした。残りの１台は左側足元より右回りに天場に向かい吹付け仕上げした。この様な施工方法により、２台の吹付けノズルが干渉しあうことは無くスムーズな施工が可能であった。
吹付け速度はそれぞれ１２ｍ３／時間・台で２台同時に施工した。表面はきれいに仕上がり、粉塵も少なく、施工速度は極めて速く通常の半分の時間で施工可能であった。
【００３１】
粉塵の測定は吹付け場所から２０ｍ後方で測定した。
リバウンド率は、ビニールシートを広げ、天端から肩にかけて１ｍ３吹き付けた時にリバウンドした量を質量で測定した。
湧水を想定した吹付け試験を実施した。ベニヤ板の上部にホースで毎分４０リットルの水を散布し、吹き付けた。湧水に影響を受けずに吹付け可能であった。
トンネル天場部に対しノズルを設定しノズルを移動せずに、厚吹付け試験を実施した。80cm吹付け厚みに達しても剥落せず、充分な付着性状を示した。
これらの測定・試験結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
0005395351.tif 000003
【００３３】
実験例１
比較例１のスラリー化水の替わりに液体急結剤ナトミックＬＳＡを使用して２台の吹付け機を同時に使用した同様のトンネル吹付け試験を実施した。使用した液体急結剤は酸性のものでｐＨ２のものを使用した。粉体急結剤はナトミックＵＳＳを使用した。
各材料は、液体急結剤が３ｍ３／ｍｉｎ、粉体急結剤が４ｍ３／ｍｉｎで空気圧送した。ナトミックＵＳＳ１００質量部に対してナトミックＬＳＡ２００質量部を使用してスラリー化した。
吹付けコンクリートのリバウンド、粉塵を測定した。リバウンドは１１．２％、粉塵は０．８ｍｇ／ｍ３であった。比較例１と同様に早い吹付け時間で終了した。同時に滑らかな吹付け壁面を得られた。
【００３４】
＜使用材料＞
粉体急結剤：ナトミックＵＳＳ（主成分はカルシウムサルフォアルミネート）、電気化学工業社製
液体急結剤：ナトミックＬＳＡ（主成分は硫酸アルミニウム、固形分濃度３３％）、電気化学工業社製
【００３５】
湧水試験  ：以下比較例１と同様に実施した。
湧水に影響を受けずに吹付け可能であった。
厚吹きつけ試験：以下比較例１と同様に行った。
８０ｃｍ吹付け厚みに達しても剥落せず、充分な付着性状を示した。
これらの試験結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
0005395351.tif 000004
【００３７】
実験例２
コンクリートホッパー１個に２台のポンプを設置し、１台のコンクリートミキサー車でコンクリートを供給し吹付け試験を実施した。試験条件は実験例１に準じて行った。
【００３８】
粉塵は少なくバウンドも少ない結果が得られた。コンクリートミキサー車が１台のため場所が広く取れ作業性が良かった。
これらの測定・試験結果を表４に示す。
【００３９】
【表４】
0005395351.tif 000005
【００４０】
比較例２
比較例１と同じ吹付け試験を、従来の方法で粉体急結剤ナトミックＵＳ−５０をスラリー化することなく使用して実施した。１台の吹付け機の場合と２台の吹付け機の場合で同様の試験を実施した。施工方法は通常の湿式吹付け方法で行い、ノズルから１０ｍの場所でコンクリートバラシ空気を１６ｍ３／ｍｉｎ／台で入れた。急結剤は空気圧送式の商品名ナトムクリートを使用しノズルより５ｍ手前でＹ字管で合流し混合した。急結剤の添加量はセメントに対し７％粉体添加した。ナトムクリートの使用空気量は４．５ｍ３／ｍｉｎ／台であった。
【００４１】
吹付け機１台でも粉塵量が８ｍｇ／ｍ３と多く２台同時吹付けでは２１ｍｇ／ｍ３と作業環境は極めて悪い状況となった。リバウンドは２５〜２６％と通常の吹きつけと同等であった。
湧水吹付け試験と厚吹付け試験を同様に実施した。湧水試験では急結性状は良好であった。厚吹付け試験も８０ｃｍを一度に吹き付けても剥落は発生せず良好であった。
従来の粉体急結剤は本発明の方法と比較し粉塵が多く、リバウンドが多い欠点が明確となった。
これらの測定・試験結果を表５に示す。
【００４２】
【表５】
0005395351.tif 000006
【００４３】
比較例３
市販の酸性液体急結剤（ｐＨ２．５）のみを使用して比較例１と同様に吹付け試験を実施した。
急結剤は対セメント１０％添加した。
＜使用材料＞
市販の酸性液体急結剤：サブショットＫ（主成分は硫酸アルミニウム、固形分濃度３５％）、電気化学工業社製
【００４４】
粉塵量は５ｍｇ／ｍ３、リバウンドは１８％、厚吹き試験では１０ｃｍ以上では剥落が生じた。湧水試験では付着せず、湧水のある場所では吹付け壁面には水が出ないように導水してから施工が必要である。液体急結剤のみでは厚吹付けは出来ないので１層吹付け後１０〜２０分程度、暫く時間を置いて重ね吹きする必要があった。トンネル吹付けでは必要な厚みを取るために薄く吹付けし２〜３層繰り返し吹付けし厚みを確保した。
これらの測定・試験結果を表６に示す。
【００４５】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の吹付け施工方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  エアコンプレッサ
２  急結剤制御盤
３  水タンク
４  液体急結剤タンク
５  水⇔液体急結剤の切り換え弁
６  液体圧送ポンプ
７  液体圧送ライン
８  液体圧送の補助エアライン
９  エアドライヤ
１０  粉体急結剤供給装置
１１  粉体急結剤圧送ライン
１２  スラリー化ノズル
１３  コンクリートホッパー
１４  コンクリートポンプ
１５  コンクリート圧送ライン（鉄管）
１６  コンクリート圧送ライン（耐圧ホース）
１７  シャワリング管
１８  吹付けノズル
【図１】
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