(57)【要約】【課題】例えば、トンネル覆工背面などの空洞（空隙）、法面の吹付けコンクリートと地山との間に発生した空洞（空隙）、土止め擁壁と地山との間に発生した空洞（空隙）に充填材を充填し、これらの構築体の強化が簡単、かつ、低廉なコストで、しかも機動性を持って行える施工装置を提供することである。【解決手段】構築体背面部の空洞部に骨材を充填する施工装置であって、輸送パイプと、前記輸送パイプの先端部に設けられた吐出手段と、骨材充填容器と、前記骨材充填容器に充填されている骨材を前記輸送パイプを介して輸送し、前記吐出手段から吐出させる骨材輸送力付与手段と、バインダ充填容器と、前記骨材が輸送される輸送パイプ中に前記バインダ充填容器に充填されているバインダを供給し、この供給されたバインダによる雰囲気中を前記骨材が通過することにより、骨材表面にバインダが付着するバインダ付着手段とを具備する骨材施工装置。【選択図】  図１
2004308124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送パイプと、
前記輸送パイプの先端部に設けられた吐出手段と、
骨材充填容器と、
前記骨材充填容器に充填されている骨材を前記輸送パイプを介して輸送し、前記吐出手段から吐出させる骨材輸送力付与手段と、
バインダ充填容器と、
前記骨材が輸送される輸送パイプ中に前記バインダ充填容器に充填されているバインダを供給し、この供給されたバインダによる雰囲気中を前記骨材が通過することにより、骨材表面にバインダが付着するバインダ付着手段
とを具備することを特徴とする骨材施工装置。
【請求項２】
バインダ付着手段と吐出手段との間における輸送パイプ中に急結剤を供給する急結剤供給手段を更に具備してなることを特徴とする請求項１の骨材施工装置。
【請求項３】
車輌に装備されたものであることを特徴とする請求項１の骨材施工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばトンネル覆工背面などの空洞（空隙）、法面の吹付けコンクリートと地山との間に発生した空洞（空隙）、土止め擁壁と地山との間に発生した空洞（空隙）に充填材を充填する骨材施工装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル等の土木工事においては、トンネルを構成する構築体と地山との間に、結果的に、空洞（空隙）が出来ている場合がある。又、法面の吹付けコンクリートと地山との間に、或いは土留め擁壁と地山との間に、湧水によって土砂が流出し、空洞（空隙）が発生することも多い。このような場合において、地山が崩壊して空隙部を埋めるようになり、その結果、トンネルの構築体、法面の吹付けコンクリートや土止め擁壁などの部材は崩壊する恐れが有る。
【０００３】
このようなことから、これらの空洞（空隙）は充填材によって充填・強化される必要がある。このような場合、従来では、充填材として、セメントを用いたエアモルタルとか発泡ウレタンが用いられて来た。
【０００４】
しかしながら、エアモルタルは、構築体にひび割れ等が有ると、そこから漏出してしまう。従って、充填作業に先立って、シールしておかねばならない等の問題点が有る。他方、発泡ウレタンは、二液反応型のものが一般的であり、未反応のモノマーも生じる。そして、この未反応のモノマーは有毒であることから、背面の流水によって流出したりすると、地下水を汚染する恐れが有る。更に、何れの充填材（エアモルタルや発泡ウレタン）も強度の安定性に欠け、かつ、透水性が無い。尚、充填材に透水性が無い場合は、漏水を防止する場合には有効で有るものの、構築体が背面水による水圧を受けるようになり、その結果、構築体が崩壊する恐れの有ることが判って来た。又、エアモルタルによる充填工法は、施工設備が大型なものになり、小規模な空洞（空隙）の充填工事に対しては機動性に欠ける。この為、小規模な空洞（空隙）の充填工事に対応しようとすると、コストが高く付くものとなる。一方、発泡ウレタンの場合は施工機械は小型化できるが、未反応モノマーによる地下水の汚染の恐れがある。
【０００５】
従って、本発明が解決しようとする課題は、例えばトンネル覆工背面などの空洞（空隙）、法面の吹付けコンクリートと地山との間に発生した空洞（空隙）、土止め擁壁と地山との間に発生した空洞（空隙）に、充填材とバインダの比率を変えることによって、透水性が必要な場合は、透水性を有し、止水性が必要な場合は水密性を有する充填材を充填し、これらの構築体の強化が簡単、かつ、低廉なコストで、しかも機動性を持って行える施工装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、輸送パイプと、
前記輸送パイプの先端部に設けられた吐出手段と、
骨材充填容器と、
前記骨材充填容器に充填されている骨材を前記輸送パイプを介して輸送し、前記吐出手段から吐出させる骨材輸送力付与手段と、
バインダ充填容器と、
前記骨材が輸送される輸送パイプ中に前記バインダ充填容器に充填されているバインダを供給し、この供給されたバインダによる雰囲気中を前記骨材が通過することにより、骨材表面にバインダが付着するバインダ付着手段
とを具備することを特徴とする骨材施工装置によって解決される。
【０００７】
又、輸送パイプと、
前記輸送パイプの先端部に設けられた吐出手段と、
骨材充填容器と、
前記骨材充填容器に充填されている骨材を前記輸送パイプを介して輸送し、前記吐出手段から吐出させる骨材輸送力付与手段と、
バインダ充填容器と、
前記骨材が輸送される輸送パイプ中に前記バインダ充填容器に充填されているバインダを供給し、この供給されたバインダによる雰囲気中を前記骨材が通過することにより、骨材表面にバインダが付着するバインダ付着手段と、
前記バインダ付着手段と吐出手段との間における輸送パイプ中に急結剤を供給する急結剤供給手段
とを具備することを特徴とする骨材施工装置によって解決される。
【０００８】
上記の骨材施工装置は、その移動性を容易なものとする為、車輌に装備されたものであることが好ましい。
【０００９】
そして、上記のような骨材施工装置を用いることによって、構築体の背面空洞部に骨材を効率良く供給・充填でき、構築体背面部が強化される。すなわち、構築体背面部の空洞部に骨材を充填するようにしたので、エアモルタルや発泡ウレタンを用いた場合に比べて、構築体がより安定的に強化される。しかも、構築体にひび割れが有っても、事前に、ひび割れ部をシールしておく必要が無い。かつ、地下水汚染の問題点も無い。更には、骨材間の空隙を残すような配合比率のバインダの使用によって、充填された充填材は透水性を有することができる。したがって、構築体が、直接、背面水による水圧を受け難くなり、背面水による構築体の崩壊が起き難くなる。また、骨材間の空隙を残さない配合比率のバインダの使用によって、充填された充填材は水密性を有することができる、漏水防止目的に使用できる。
【００１０】
本発明において、骨材としては、各種のものを用いることが出来る。しかしながら、輸送特性や強度の観点から、軽量骨材であることが好ましい。軽量骨材としては、例えばガラスを発泡・造粒することによって得られる軽量ガラス粉末がある。この軽量ガラス粉末は、造粒工程を経ることによって造られたものであることから、球状のものである。そして、この球状のものであることから、強度や輸送特性にも優れており、球状の発泡ガラス粉末は好ましい骨材である。すなわち、発泡剤を用いて構成していることから軽量である（内部空孔を持つ）こと、かつ、造粒がなされていることから球状の形をしていること、更には工業的な製法で造られることから、粒度分布が狭いこと等によってパイプ内を運ばれていても詰まり難く、スムーズに輸送される。又、板状の発泡ガラス板を破砕して得た軽量ガラス粉末を用いることも出来る。又、その他にも、例えば鉱物の破砕物を焼成して結晶水により発泡させた無機質発泡粉末、特に球状の無機質発泡粉末も好ましいものである。
【００１１】
尚、今日、ガラス製品の廃棄量は増大する一方であり、そのリサイクルが急務であることは言うまでも無い。本願出願人においても、廃ガラスのリサイクルを行っているが、その達成は未だの状況である。すなわち、本出願人によって、廃ガラスから軽量ガラス製骨材が製造され、市販されている。しかしながら、その販売にも限度があり、新たな用途の開拓が待たれている。なぜならば、ガラスの廃棄量は増大する一方であり、このような廃ガラスを用いた製品が提供されても、その用途が拡がらなければ、廃ガラスの再生に限度があり、資源のリサイクルが達成されないからである。このような状況下において、廃ガラスを用いて造粒された球状の発泡ガラス粉末を使用することは特に好ましいことが窺える。
【００１２】
ところで、これらの骨材のみを構築体の背面空洞部に充填するのでは、充填された骨材同士は繋がっていない。そこで、本発明においては、充填された骨材同士が結合されるようにバインダをも供給するようにした。バインダの供給を骨材充填後に空洞内で行うことは困難である。そこで、骨材の空洞内への充填前において、骨材表面にバインダを付着させておく手法を採用したのである。すなわち、バインダ充填容器に充填されているバインダを骨材が輸送される輸送パイプ中に供給し、この供給されたバインダ雰囲気中を骨材が通過するようにしておくことによって、骨材表面にバインダが付着するようになるバインダ付着手段を設けたのである。これにより、骨材表面にはバインダが簡単に付き、構築体の背面空洞部に充填された後では、骨材同士は互いに強固に結合され、強度向上が図られると共に、配合比率によって、透水性、あるいは止水性が確保されるようになる。又、必要以上にバインダが骨材表面に付着しない特長も奏される。
【００１３】
本発明において、骨材の輸送は、例えばコンプレッサ等を用いた空気圧送（吸引）により行われる。この手法により、空洞内への骨材の充填作業が簡単に行われる。
【００１４】
本発明において、骨材供給量とバインダ供給量とは、これらによって構成されるモルタルの強度や透水性を考慮して決められる。具体的には、透水性を有する充填工法の場合で、バインダがセメント系の場合は、略球状の１．６〜５ｍｍサイズの発泡ガラス粉末骨材（単位容積重量０．３７５ｋｇ／リッター；実績率５３％）１００重量部に対して、バインダは７５〜２００重量部である。バインダ量を２４０以上の比率にすると骨材間の空隙はなくなり、充填材には水密性が与えられる。
【００１５】
急結剤が用いられる場合、骨材１００重量部に対して、急結剤は２０重量部以下である。尚、バインダには、例えばアクリル系、ＳＢＲ系、ＥＶＡ系のエマルジョン等の有機樹脂系の接着剤、水ガラス等の無機系接着剤、普通ポルトランドセメント等の水硬性無機材あるいは、前記各種エマルジョンとセメントの複合材が用いられる。又、バインダが前記エマルジョンの場合で、そのエマルジョンがカチオン系のときは、急結材の作用はアニオン系界面活性剤を、エマルジョンがアニオン系の場合は、急結材の作用はカチオン系界面活性剤を使用する。
【００１６】
又、バインダがセメント系の場合には、膨張材、収縮低減剤、減水剤、消泡剤、再乳化ポリマー、エマルジョン、液体急結剤なども適宜用いられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明になる骨材施工装置は、輸送パイプと、前記輸送パイプの先端部に設けられた吐出手段と、骨材充填容器と、前記骨材充填容器に充填されている骨材を前記輸送パイプを介して輸送し、前記吐出手段から吐出させる骨材輸送力付与手段と、バインダ充填容器と、前記骨材が輸送される輸送パイプ中に前記バインダ充填容器に充填されているバインダを供給し、この供給されたバインダによる雰囲気中を前記骨材が通過することにより、骨材表面にバインダが付着するバインダ付着手段とを具備する。特に、輸送パイプと、前記輸送パイプの先端部に設けられた吐出手段と、骨材充填容器と、前記骨材充填容器に充填されている骨材を前記輸送パイプを介して輸送し、前記吐出手段から吐出させる骨材輸送力付与手段と、バインダ充填容器と、前記骨材が輸送される輸送パイプ中に前記バインダ充填容器に充填されているバインダを供給し、この供給されたバインダによる雰囲気中を前記骨材が通過することにより、骨材表面にバインダが付着するバインダ付着手段と、前記バインダ付着手段と吐出手段との間における輸送パイプ中に急結剤を供給する急結剤供給手段とを具備する。そして、上記の骨材施工装置は、特に、車輌に装備されたものである。本発明において、骨材は、特に、軽量骨材である。中でも、廃ガラスを発泡・造粒することによって得られる発泡ガラス粉末、特に球状の発泡ガラス粉末である。若しくは、板状発泡軽量材を破砕した軽量骨材である。又、鉱物の破砕物を焼成して結晶水により発泡させた無機質発泡粉末、特に球状の無機質発泡粉末を用いることも出来る。骨材の輸送は、例えばコンプレッサ等を用いた空気圧送（吸引）により行われる。骨材量とバインダ量とは、これらによって構成されるモルタルの強度や透水性を考慮して決められるが、透水性を有する充填材の場合は、バインダがセメント系の場合は、骨材１００重量部に対してバインダは７５〜２００重量部である。急結剤が用いられる場合、骨材１００重量部に対して、急結剤は２０重量部以下である。バインダには、例えばアクリル系、ＳＢＲ系、ＥＶＡ系のエマルジョン等の有機樹脂系の接着剤、水ガラス等の無機系接着剤、普通ポルトランドセメント等の水硬性無機材、および前記各種エマルジョンとセメントの複合材料が用いられる。またバインダが前記エマルジョンの場合で、そのエマルジョンがカチオン系のときは、急結材の作用はアニオン系界面活性剤を、エマルジョンがアニオン系の場合は、急結材の作用はカチオン系界面活性剤を使用する。そして、バインダがセメント系の場合には、膨張材、収縮低減剤、減水剤、消泡剤、再乳化ポリマー、エマルジョン、液体急結剤なども用いられる。
【００１８】
以下、更に詳しく説明する。
本発明で用いる構築体背面部の空洞部に充填される骨材（内部に空孔を有する無機質粉末）は、例えば廃ガラスを用いて構成されたものである。中でも、廃ガラス、特に、ソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスを用いて構成されたガラス製骨材の表面に、鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材が設けられたものである。或いは、ソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスを用いて構成された芯材と、この芯材の表面に設けられた鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材とを具備するものである。
【００１９】
このような軽量ガラス粉末は、ソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスの粉末を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成することにより得られる。或いは、少なくともソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスの粉末及び粘土質粉末を含む混合物を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成することにより得られる。上記製造に際して、表面材は造粒工程、或いは焼成工程、又は造粒工程及び焼成工程で設けられる。そして、表面材は耐熱性を有するものが特に用いられる。又、表面材は板状構造、層状構造、葉片状、あるいは鱗片状構造を有する。又、表面材は、その大きさが０．０１〜３μｍ（特に、０．０１〜２μｍ）のものである。尚、表面材としては、例えばメタカオリンや含水カオリン等のカオリン、モンモリロナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、ケイソウ土、シリカヒュームの群の中から選ぶことが出来る。
【００２０】
より具体的に説明すると次の通りである。
先ず、ガラス瓶や窓ガラスといった廃棄物が回収される。この回収された廃ガラスは、ソーダ石灰ガラスを主体としたものである。そして、回収廃ガラスを粗粉砕したカレットがカレット受入ホッパーからカレットタンクに入れられ、粉砕機に送られ、粉砕機でブレーン値３０００〜３３００ｃｍ２  ／ｇまで微粉砕する。そして、バグフィルターを通して、原料タンクに送られる。
【００２１】
原料タンクには、例えばスレート、頁岩、シルト、あるいは泥岩などのようなガラスとの親和性を高めるブレーン値３０００〜４５００ｃｍ２  ／ｇ（特に、３５００〜４０００ｃｍ２  ／ｇ）の粘土質粉末と、無機質系で焼成過程において気体を発生する物質、例えば石灰石などのブレーン値５０００〜６０００ｃｍ２／ｇの発泡材粉末とが入れられている。
【００２２】
これらの原料タンクより前記ガラス粉末、粘土質粉末及び発泡材粉末（ガラス粉末：粘土質粉末：発泡材粉末＝１００重量部：５〜３５重量部（特に、１０〜３０重量部）：０．０１〜５重量部（特に、０．１〜３重量部）の割合）がプレミキサーに送られて混合攪拌され、この後造粒機により直径０．０３〜１０ｍｍの大きさの球状に造粒される。この造粒時には、水ガラスや水などが必要に応じて添加される。
【００２３】
造粒物は多量の水分を含有していることから、ロータリードライヤーによりガラス軟化点以下の温度で乾燥する。そして、貯留タンクに送られた後、乾燥した造粒物がまぶし機に送られる。又、前記表面材物質もまぶし機に送られる。表面材物質の量は、造粒物１００重量部に対して１〜１０重量部程度である。
【００２４】
そして、外熱式ロータリーキルンに送り、８００〜９００℃の温度で焼成する。この後、外水冷ロータリークーラーに送られ、焼成により発泡した発泡粒は亀裂を生じないよう徐冷される。この後、振動篩い機により分級する。
【００２５】
このようにして、例えば１．２ｍｍアンダーのサイズの略球状の軽量ガラス粉末（軽量骨材）、或いは２．５ｍｍアンダーのサイズの略球状の軽量ガラス粉末（軽量骨材）を得る。
【００２６】
次に、構築体の背面部の空洞（空隙）を上記軽量骨材で充填する施工装置について、図１〜図３を基にして説明する。
【００２７】
図１は本発明の施工装置を用いて空洞に軽量骨材を充填している際の説明図、図２は本発明になる施工装置の要部の概略図、図３は本発明の施工装置を用いて空洞に軽量骨材を充填している際の説明図である。
尚、本発明の施工装置は、移動性を良好ならしめる為、車輛に装備されている。
【００２８】
各図中、１ａ，１ａ，１ｃは輸送パイプである。尚、１ａは軽量骨材を輸送する輸送パイプ、１ｂはバインダを輸送する輸送パイプ、１ｃは急結剤を輸送する輸送パイプである。そして、輸送パイプ１ａは軽量骨材が充填されている容器２ａに繋がれており、輸送パイプ１ｂはバインダが充填されている容器２ｂに繋がれており、輸送パイプ１ｃは急結剤が充填されている容器２ｃに繋がれている。
【００２９】
３はノズル本体である。
そして、ノズル本体３の基端部には軽量骨材を輸送する輸送パイプ１ａが接続されている。従って、軽量骨材は、容器２ａから輸送パイプ１ａを介してノズル本体３に、コンプレッサ等の手段によって、輸送されて行く。
【００３０】
ノズル本体３の途中部にはバインダを輸送する輸送パイプ１ｂが接続されている。従って、バインダは、容器２ｂから輸送パイプ１ｂを介してノズル本体３に、コンプレッサ等の手段によって、輸送されて行く。尚、輸送パイプ１ｂとノズル本体３との接続形態は、ノズル本体３の輸送管部３ａの周壁に設けられた孔を覆うように輸送パイプ１ｂが接続されたものである。従って、バインダ溶液が輸送パイプ１ｂを介してノズル本体３の輸送管部３ａ内に吹き込まれると、バインダ溶液は、輸送管部３ａ内を、図２に示される如く、その内周壁側から中心部に向かって、霧状に拡がるようになる。そして、軽量骨材は、図１中、矢印方向（ノズル本体３の吐出口側）に移行して行っているので、前記のような霧状のバインダ浮遊雰囲気中を通過すると、この通過時に軽量骨材の表面にはバインダが付着するようになる。
【００３１】
ノズル本体３の途中部（但し、輸送パイプ１ｂのノズル本体３への接続個所とノズル本体３の吐出口との間の位置）には急結剤を輸送する輸送パイプ１ｃが接続されている。従って、急結剤は、容器２ｃから輸送パイプ１ｃを介してノズル本体３に、コンプレッサ等の手段によって、輸送されて行く。尚、輸送パイプ１ｃとノズル本体３との接続形態は、ノズル本体３の輸送管部３ａの周壁に設けられた孔を覆うように輸送パイプ１ｃが接続されたものである。従って、急結剤溶液が輸送パイプ１ｃを介してノズル本体３の輸送管部３ａ内に吹き込まれると、急結剤溶液は、輸送管部３ａ内を、その内周壁側から中心部に向かって、霧状に拡がるようになる。そして、バインダが付着した軽量骨材は、図１中、矢印方向（ノズル本体３の吐出口側）に移行して行っているので、前記のような霧状の急結剤浮遊雰囲気中を通過すると、この通過時に、バインダが付着した軽量骨材の表面には急結剤が付着するようになる。
【００３２】
上記のようにして急結剤およびバインダが付着した軽量骨材は、ノズル本体３の吐出口３ｂから吐き出され、構築体の背面部の空洞（空隙）４に充填されるようになる。
そして、一箇所において、軽量骨材の充填が終われば、車輛を走行させて次位置に移動し、同じことを行って軽量骨材の充填を行う。
【００３３】
尚、上記軽量骨材の充填に際して、多少のエアが空洞（空隙）４に供給されるから、その作業に先立って排気口（エア抜き孔）５を開けておく。これにより、軽量骨材は良好に充填されるようになる。
【００３４】
そして、空洞部は充填・硬化した物によって密状態となり、強度向上効果および止水効果が果たされる。
【００３５】
【発明の効果】
構築体の背面空洞部に骨材を効率良く供給でき、構築体背面部が強化される。すなわち、構築体背面部の空洞部に骨材を効率良く充填でき、エアモルタルや発泡ウレタンを用いた場合に比べて、構築体がより強化される。しかも、構築体にひび割れが有っても、ひび割れ部をシールしておく必要が無く、かつ、地下水汚染の問題点も無い。更には、骨材の内部空孔に水が侵入することによって、構築体が、直接、背面水による水圧を受け難くなり、背面水による構築体の崩壊が起き難くなる。
【００３６】
更には、骨材として廃ガラス製のものが用いられた場合には、リサイクルにも役立ち、社会的貢献が多大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工装置を用いて空洞に軽量骨材を充填している際の説明図
【図２】本発明になる施工装置の要部の概略図
【図３】本発明の施工装置を用いて空洞に軽量骨材を充填している際の説明図
【符号の説明】
１ａ，１ａ，１ｃ  輸送パイプ
２ａ              軽量骨材充填容器
２ｂ              バインダ充填容器
２ｃ              急結剤充填容器
３                ノズル本体
【図１】
2004308124.tif 000003
【図２】
2004308124.tif 000004
【図３】
2004308124.tif 000005