(57)【要約】 【課題】乾式による吹付け工法、特にベントナイト混合土の乾式吹付け工法において、吹付け物が断続的に圧送されたとしても、吹き付けられた状態での吹付け物の密度を改善する。【解決手段】本発明に係る吹付けノズル１は、従来の吹付けノズルと同様、中空内部空間２が先細状に形成されてなるノズル本体３を備えており、該ノズル本体の太径側端部４からは、吹付け物としてのベントナイト混合土が流入し、中空内部空間２を通過した後、細径側端部５から吐出されるようになっているが、本発明に係るノズル本体３は、ドーム状あるいは半球形状の凸部６を中空内面７に多数形成してあり、該凸部によってベントナイト混合土に流動摩擦力が作用するようになっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空内部空間が先細状に形成され太径側端部から流入された吹付け物が細径側端部から吐出されるように形成されてなるノズル本体を備えた吹付けノズルにおいて、
前記ノズル本体の中空内面に凹部又は凸部を形成することにより、該ノズル本体の中空内面と前記吹付け物との流動摩擦を高めたことを特徴とする吹付けノズル。
【請求項２】
中空内部空間が先細状に形成され太径側端部から流入された吹付け物が細径側端部から吐出されるように形成されてなるノズル本体を備えた吹付けノズルにおいて、
前記吹付け物をベントナイト混合土とするとともに、前記細径側端部の内径を３０ｍｍ〜５０ｍｍに設定したことを特徴とする吹付けノズル。
【請求項３】
中空内部空間が先細状に形成され太径側端部から流入された吹付け物が細径側端部から吐出されるように形成されてなるノズル本体を備えた吹付けノズルにおいて、
前記ノズル本体の中空内面に螺旋状の溝を形成したことを特徴とする吹付けノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート、モルタルその他の吹付け物を吹き付けるための吹付け機械に設けられた吹付けノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
吹付け機械に設けられた吹付けノズルの先端からコンクリートやモルタルを施工面に吹き付ける吹付け工法は、広範囲の施工面に短時間にコンクリートやモルタルを吹き付けることができることから、例えば山岳トンネル工法におけるトンネルの一次覆工や、斜面の崩落を防止するための法面防護に広く採用されている。
【０００３】
かかる吹付け工法は、混合方式の違いによって、骨材やセメントを予め空練りして吹付けノズルに圧送し、該吹付けノズル内又はその手前で水を加えて吹付けノズルから吐出させる乾式と、骨材やセメントを最初から水と練り混ぜ、これを圧縮空気やポンプで圧送して吹付けノズルから吐出させる湿式とに大別され、例えば圧送距離が短い場合には、コンクリートやモルタルの品質が安定した湿式が採用され、圧送距離が長い場合には、圧送負荷が小さい乾式が採用されるといった使い分けがなされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７０７６５
【特許文献２】特開２００７−５１５０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、乾式においては、空練りされた骨材及びセメントの混合物が圧縮空気で圧送されるので、連続的かつ均等な圧送は本来的に難しく、断続的あるいは脈動的な圧送にならざるを得ない。
【０００６】
そのため、吐出エネルギーの少なくとも一部が、吹付けノズルから空気だけを吹き出すのに消費されてしまい、全ての吐出エネルギーを吹付け物に作用させることができないという問題を生じるとともに、吹付け物を十分な密度で吹き付けることができない事態を招く原因ともなる。また、このような問題は、コンクリートやモルタルに代えて、ベントナイト混合土を吹き付ける場合においても、上述したと同様な問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、乾式による吹付け工法、特にベントナイト混合土の乾式吹付け工法において、吹付け物が断続的に圧送されたとしても、吹き付けられた状態での吹付け物の密度を改善することが可能な吹付けノズルを提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る吹付けノズルは請求項１に記載したように、中空内部空間が先細状に形成され太径側端部から流入された吹付け物が細径側端部から吐出されるように形成されてなるノズル本体を備えた吹付けノズルにおいて、前記ノズル本体の中空内面に凹部又は凸部を形成することにより、該ノズル本体の中空内面と前記吹付け物との流動摩擦を高めたものである。
【０００９】
また、本発明に係る吹付けノズルは請求項２に記載したように、中空内部空間が先細状に形成され太径側端部から流入された吹付け物が細径側端部から吐出されるように形成されてなるノズル本体を備えた吹付けノズルにおいて、前記吹付け物をベントナイト混合土とするとともに、前記細径側端部の内径を３０ｍｍ〜５０ｍｍに設定したものである。
【００１０】
また、本発明に係る吹付けノズルは請求項３に記載したように、中空内部空間が先細状に形成され太径側端部から流入された吹付け物が細径側端部から吐出されるように形成されてなるノズル本体を備えた吹付けノズルにおいて、前記ノズル本体の中空内面に螺旋状の溝を形成したものである。
【００１１】
請求項１に係る吹付けノズルにおいては、ノズル本体の中空内面に凹部又は凸部を形成してある。
【００１２】
このようにすると、圧送されてきた吹付け物が太径側端部を介してノズル本体の中空内部空間に流入してきたとき、吹付け物は、ノズル本体の中空内面に形成された凹部又は凸部から流動摩擦力を受けて圧送速度が低下し、断続的あるいは脈動的であった吹付け物の圧送速度は、より平滑に近くなる。すなわち、本発明に係るノズル本体は、凹部又は凸部による流動摩擦によって吹付け物の圧送速度を落とし、その滞留時間を延ばすことで、吹付け物の圧送速度を平滑化するバッファーとして機能する。
【００１３】
請求項２に係る吹付けノズルにおいては、吹付け物をベントナイト混合土とするとともに、細径側端部の内径を３０ｍｍ〜５０ｍｍに設定してある。
【００１４】
このようにすると、太径側端部を介してノズル本体の中空内部空間に流入してきたベントナイト混合土は、細径側端部の内径が６０ｍｍ程度であった従来の吹付けノズルに比べ、ノズル本体内でより大きな流動抵抗を受けることとなり、該ノズル本体での滞留時間が延びて圧送速度が低下する。
【００１５】
そのため、断続的あるいは脈動的であったベントナイト混合土の圧送速度は、より平滑に近くなる。すなわち、本発明に係るノズル本体は、細径側端部の内径を従来よりも小さくすることで、ベントナイト混合土の圧送速度を平滑化するバッファーとして機能する。
【００１６】
請求項３に係る吹付けノズルにおいては、ノズル本体の中空内面に螺旋状の溝を形成してある。
【００１７】
このようにすると、圧送されてきた吹付け物が太径側端部を介してノズル本体の中空内部空間に流入してきたとき、吹付け物は、ノズル本体の中空内面に形成された螺旋状の溝から摩擦力を受けて圧送速度が低下し、断続的あるいは脈動的であった吹付け物の圧送速度は、より平滑に近くなる。すなわち、本発明に係るノズル本体は、中空内面に形成された螺旋状の溝によって、ノズル本体内における吹付け物の滞留時間を延ばし該吹付け物の圧送速度を平滑化するバッファーとして機能する。
【００１８】
加えて、螺旋状の溝は、銃身内の弾丸と同様、吹付け物に旋回運動を与えて直進性を高め、吐出後の分散を未然に防止する役目も果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る吹付けノズルの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
【００２１】
図１(a)は、本実施形態に係る吹付けノズルを示した図である。同図に示したように、本実施形態に係る吹付けノズル１は、従来の吹付けノズルと同様、中空内部空間２が先細状に形成されてなるノズル本体３を備えており、該ノズル本体の太径側端部４からは、吹付け物としてのベントナイト混合土が流入し、中空内部空間２を通過した後、細径側端部５から吐出されるようになっている。
【００２２】
ここで、本実施形態に係るノズル本体３は、ドーム状あるいは半球形状の凸部６を中空内面７に多数形成してあり、該凸部によってベントナイト混合土に流動摩擦力が作用するようになっている。
【００２３】
凸部６は、ベントナイト混合土に過度な流動抵抗を与えない範囲で、断続的な圧送を原因とした不均一なベントナイト混合土の圧送速度を平滑化できるように、中空内面からの高さ、隆起形状その他の構成を適宜定めればよい。
【００２４】
本実施形態に係る吹付けノズル１においては、図１(b)に示すように、吹付け機械に備えられたミキサー１１にベントナイト、砂及び礫を、例えば１５％、３５％、５０％の重量比で投入し、これを攪拌混合してベントナイト混合土（加水前）とした後、吹付けノズル１まで圧送する。ベントナイト混合土（加水前）は、圧送途中に加水を受け、吹付け物であるベントナイト混合土となる。
【００２５】
ホース８内を圧送されてきたベントナイト混合土は、吹付けノズル１を構成するノズル本体３の太径側端部４を介して該ノズル本体の中空内部空間２に流入するが、このとき、ベントナイト混合土は、ノズル本体３の中空内面に形成された凸部６から流動摩擦力を受けて該ノズル本体での滞留時間が延び、圧送速度が低下する。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態に係る吹付けノズル１によれば、ノズル本体３の中空内面７に凸部６を形成したので、中空内部空間２に流入したベントナイト混合土は、凸部６から流動摩擦力を受けて圧送速度が低下し、断続的あるいは脈動的であったベントナイト混合土の圧送速度は、より平滑に近くなる。
【００２７】
そのため、吹付けノズル１から空気だけを吹き出すのに消費される吐出エネルギーの割合は従来よりも大幅に小さくなり、かくして、より高い密度でベントナイト混合土を吹き付けることが可能となり、吹き付けられたベントナイト混合土の品質を大幅に向上させることが可能となる。
【００２８】
また、ベントナイト混合土の圧送速度が平滑化された結果、加水前のベントナイト混合土と水との混合状態がより均質化され、含水比のばらつきが小さくなるという作用効果も奏する。
【００２９】
本実施形態では、吹付け物をベントナイト混合土として説明したが、ベントナイト混合土に代えて、コンクリート、モルタル、ベントナイト等を採用することができることは言うまでもない。
【００３０】
また、本実施形態では、本発明に係る凸部をドーム状あるいは半球形状に形成したが、凸部の構成については任意であり、ベントナイト混合土に与える流動抵抗の大きさに応じて適宜選択することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ノズル本体３の中空内面７に凸部６を形成するようにしたが、ベントナイト混合土に流動抵抗を与えてノズル本体内での滞留時間を延ばしベントナイト混合土の圧送速度を平滑化することができるのであれば、凸部に代えて凹部を設けるようにしてもかまわないし、凸部と凹部を併用した凹凸部を設けるようにしてもかまわない。
【００３２】
図２は、ノズル本体３の中空内面７に凹凸部２２を形成した吹付けノズル２１を示したものである。かかる変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するが、ここではその説明を省略する。
【００３３】
（第２実施形態）
【００３４】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図３は、第２実施形態に係る吹付けノズル３１を示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る吹付けノズル３１は、従来の吹付けノズルと同様、中空内部空間３２が先細状に形成されてなるノズル本体３３を備えており、該ノズル本体の太径側端部３４からは、吹付け物としてのベントナイト混合土が流入し、中空内部空間３２を通過した後、細径側端部３５から吐出されるようになっている。
【００３６】
本実施形態に係るノズル本体３３は、太径側端部３４については従来と同様、その内径Φ1を約６５ｍｍに設定してあるが、細径側端部３５の内径Φ2については、３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の範囲に絞ってあり、従来の６０ｍｍよりも２０％〜３０％程度小さくしてある。
【００３７】
ここで、細径側端部３５の内径Φ2を３０ｍｍ以上としたのは、３０ｍｍ未満だと、ベントナイト混合土がノズル本体３３内で閉塞する懸念があるからであり、５０ｍｍ以下としたのは、内径Φ2が５０ｍｍを上回ると、十分な流動抵抗をベントナイト混合土に与えられないからである。
【００３８】
本実施形態に係る吹付けノズル３１においては第１実施形態と同様、吹付け機械に備えられたミキサー１１にベントナイト、砂及び礫を、例えば１５％、３５％、５０％の重量比で投入し、これを攪拌混合してベントナイト混合土（加水前）とした後、吹付けノズル３１まで圧送する。ベントナイト混合土（加水前）は、圧送途中に加水を受け、吹付け物であるベントナイト混合土となる。
【００３９】
ホース８内を圧送されてきたベントナイト混合土は、吹付けノズル３１を構成するノズル本体３３の太径側端部３４を介して該ノズル本体の中空内部空間３２に流入するが、このとき、ベントナイト混合土は、細径側端部３５の内径Φ2を従来よりも絞ってあるため、ノズル本体３３内でより大きな流動抵抗を受けることとなり、該ノズル本体での滞留時間が延びて圧送速度が低下する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る吹付けノズル３１によれば、細径側端部３５の内径Φ2を３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下に設定してあるので、中空内部空間３２に流入したベントナイト混合土は、従来よりも大きな流動抵抗を受けて圧送速度が低下し、断続的あるいは脈動的であったベントナイト混合土の圧送速度は、より平滑に近くなる。
【００４１】
そのため、吹付けノズル２１から空気だけを吹き出すのに消費される吐出エネルギーの割合は従来よりも大幅に小さくなり、かくして、より高い密度でベントナイト混合土を吹き付けることが可能となり、吹き付けられたベントナイト混合土の品質を大幅に向上させることが可能となる。
【００４２】
また、ベントナイト混合土の圧送速度が平滑化された結果、加水前のベントナイト混合土と水との混合状態がより均質化され、含水比のばらつきが小さくなるという作用効果も奏する。
【実施例】
【００４３】
次に、ベントナイト混合土の吹付け実験を行ったので、その概要を以下に説明する。
【００４４】
実験は、吹付けノズルの先端内径をパラメータとして、ベントナイト１５％、砂３５％及び礫５０％（重量比）からなるベントナイト混合土（加水前）を乾式で吹き付け、吹付け後のベントナイト混合土（加水後）の密度を計測した。
【００４５】
図４は、ノズル本体の太径側端部の内径Φ1を６５ｍｍに設定し、細径側端部の内径Φ2を、６０ｍｍ、５０ｍｍ、４０ｍｍと変化させた場合の吹付け物の密度を計測した結果をプロットしたグラフである。
【００４６】
同グラフでわかるように、細径側端部の内径Φ2が６０ｍｍ（従来タイプ）の場合には、湿潤密度で約１．６５ｇ／ｃｍ3（中心値）、乾燥密度で約１．５ｇ／ｃｍ3（中心値）であったのに対し、細径側端部の内径Φ2が５０ｍｍの場合には、湿潤密度で約１．７５ｇ／ｃｍ3（中心値）、乾燥密度で約１．６ｇ／ｃｍ3（中心値）となり、細径側端部の内径Φ2が４０ｍｍの場合には、湿潤密度で約１．８５ｇ／ｃｍ3（中心値）、乾燥密度で約１．６５ｇ／ｃｍ3（中心値）であった。
【００４７】
以上の実験結果から、細径側端部の内径Φ2が４０ｍｍ、５０ｍｍに絞った場合には、６０ｍｍとした従前の吹付けノズルより、吹付け物の密度を１０％程度高めることができることがわかった。
【００４８】
（第３実施形態）
【００４９】
次に、第３実施形態について説明する。なお、第１，２実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図５は、第３実施形態に係る吹付けノズル５１を示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る吹付けノズル５１は、従来の吹付けノズルと同様、中空内部空間５２が先細状に形成されてなるノズル本体５３を備えており、該ノズル本体の太径側端部５４からは、吹付け物としてのベントナイト混合土が流入し、中空内部空間５２を通過した後、細径側端部５５から吐出されるようになっている。
【００５１】
ここで、本実施形態に係る吹付けノズル５１は、ノズル本体５３の中空内面５７に螺旋状の溝５６を形成してあり、該溝によってベントナイト混合土に流動摩擦力が作用するようになっている。
【００５２】
溝５６は、ベントナイト混合土に過度な流動抵抗を与えない範囲で、断続的な圧送を原因とした不均一なベントナイト混合土の圧送速度を平滑化できるように、深さ、幅その他の構成を適宜定めればよい。
【００５３】
本実施形態に係る吹付けノズル５１においては第１実施形態と同様、吹付け機械に備えられたミキサー１１にベントナイト、砂及び礫を、例えば１５％、３５％、５０％の重量比で投入し、これを攪拌混合してベントナイト混合土（加水前）とした後、吹付けノズル５１まで圧送する。ベントナイト混合土（加水前）は、圧送途中に加水を受け、吹付け物であるベントナイト混合土となる。
【００５４】
ホース８内を圧送されてきたベントナイト混合土は、吹付けノズル５１を構成するノズル本体５３の太径側端部５４を介して該ノズル本体の中空内部空間５２に流入するが、このとき、ベントナイト混合土は、ノズル本体５３の中空内面５７に形成された螺旋状の溝５６から流動摩擦力を受けて該ノズル本体での滞留時間が延び、圧送速度が低下する。
【００５５】
加えて、螺旋状の溝５６は、銃身内の弾丸と同様、吐出されるベントナイト混合土に旋回運動を与えて直進性を高める。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る吹付けノズル５１によれば、ノズル本体５３の中空内面５７に螺旋状の溝５６を形成したので、中空内部空間５２に流入したベントナイト混合土は、溝５６から流動摩擦力を受けて圧送速度が低下し、断続的あるいは脈動的であったベントナイト混合土の圧送速度は、より平滑に近くなる。
【００５７】
そのため、吹付けノズル５１から空気だけを吹き出すのに消費される吐出エネルギーの割合は従来よりも大幅に小さくなり、かくして、より高い密度でベントナイト混合土を吹き付けることが可能となり、吹き付けられたベントナイト混合土の品質を大幅に向上させることが可能となる。
【００５８】
また、ベントナイト混合土の圧送速度が平滑化された結果、加水前のベントナイト混合土と水との混合状態がより均質化され、含水比のばらつきが小さくなるという作用効果も奏する。
【００５９】
また、本実施形態に係る吹付けノズル５１によれば、ノズル本体５３の中空内面５７に形成された螺旋状の溝５６が、吐出されるベントナイト混合土に旋回運動を与えて直進性を高め、吐出後の分散（飛散）を未然に防止する。
【００６０】
本実施形態では、吹付け物をベントナイト混合土として説明したが、ベントナイト混合土に代えて、コンクリート、モルタル、ベントナイト等を採用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態に係る吹付けノズル１の図であり、(a)は一部を切除した側面図、(b)は吹付けノズル１の設置状況を示した配置図。
【図２】変形例に係る吹付けノズル２１の断面図。
【図３】第２実施形態に係る吹付けノズル３１の断面図。
【図４】第２実施形態に係る吹付けノズル３１の作用を示すグラフ。
【図５】第３実施形態に係る吹付けノズル５１の断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１，２１，３１，５１              吹付けノズル
２，３２，５２                    中空内部空間
３，３３，５３                    ノズル本体
４，３４，５４                    太径側端部
５，３５，５５                    細径側端部
６，２２                          凸部
７，５７                          中空内面
【図１】
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【図２】
2008302275.tif 000004
【図３】
2008302275.tif 000005
【図４】
2008302275.tif 000006
【図５】
2008302275.tif 000007