(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モルタル生成手段と、
前記モルタル生成手段で生成されたモルタルを圧送するモルタル圧送手段と、
前記モルタル圧送手段で圧送されたモルタルに可塑化材を添加して強制的に撹拌混合する可塑化材供給機能付きリミキサーを用いた可塑化材添加混合手段とを備え、
前記可塑化材供給機能付きリミキサーは、混練釜と撹拌翼とを備え、その攪拌翼を回転駆動する中空の駆動軸を介して上記混練釜内に可塑化材を供給するように構成し、
前記撹拌翼は、上面に多数の突起を有する円盤上の支持基板と、その支持基板上に載置したゴム円板とを備え、その支持基板とゴム円板との間の隣り合う突起間の隙間を介して前記可塑化材を前記混練釜の周辺部に導くように構成してなる可塑性モルタル供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可塑性モルタルの供給装置に関する。更に詳しくは、例えばトンネル覆工の裏込めを行う場合などに適する可塑性モルタル供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来たとえばトンネル覆工の裏込めを行う場合、裏込めすべき空洞にエアモルタルを注入する方法が知られている。エアモルタルは、練り上げた生モルタルに、発泡機で生成した気泡を投入し、それをさらにグラウトミキサー等で撹拌したものであり、これをスクイーズポンプやピストンポンプ等で圧送して注入を行う。
【０００３】
注入施工に際しては、エアモルタルの比重やフロー値等に所定値を設定することにより品質管理が行われているが、地山に亀裂があったり、湧水がある場合には、エアモルタルの逸走が懸念されるために、エアモルタルに可塑性をもたせる、すなわち塑性状態にすることにより流動しにくくして自立性をもたせることが要求される場合がある。
【０００４】
そこで、エアモルタルに可塑化材を添加して可塑性を持たせることが提案されている。すなわち、エアモルタルに可塑化材を添加することによってモルタル中のセメントの水和反応を刺激して瞬間的に凝結を起こさせ、流動性を低下させてモルタルを引き締めるものである。
【０００５】
上記のような可塑化材は、施工箇所へのエアモルタルの圧送途中で添加するのが一般的であり、例えば図７に示すように、グラウトミキサー５１で混練中のモルタル内に発泡機５２で生成したエア（気泡）を供給することによって生成されたエアモルタルを、ホッパ５３および給送管５４を介してスクイーズポンプ５５で圧送供給する際に、圧送供給管５６の途中に可塑化材供給ポンプ５７から略Ｙ字形の合流管５８等を介して可塑化材を添加している。また単に添加しただけでは、可塑化材が混ざらないので、上記供給管５６の途中にスタティックミキサー５９を設けて撹拌混合させるようにしている。
【０００６】
ところが、スタティックミキサーは、その内部に薄板等で形成したスパイラル状の通路内に、上記の可塑化材を混入したエアモルタルを単に通過させて撹拌混合させるものであるから効率が悪く、例えばトンネル裏込めのようにエアモルタルを大量に圧送供給する必要がある場合には、非現実的な相当に長いスタティックミキサーを用いない限りは充分に撹拌混合することができない。そのため均質な可塑性エアモルタルを供給するのが大変困難である等の問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、添加した可塑化材を良好に撹拌混合して均質な可塑性エアモルタル等の可塑性モルタルを供給することのできる可塑性モルタル供給装置を提供することを目的とする。又それによって、モルタルの流動性を示すフロー値や、亀裂などにモルタルが逃げない隙間逸脱防止性、および湧水でモルタルが流れてしまわないような水中分離性等を改善することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による可塑性モルタル供給装置は、以下の構成としたものである。
【０００９】
即ち、モルタル生成手段と、前記モルタル生成手段で生成されたモルタルを圧送するモルタル圧送手段と、前記モルタル圧送手段で圧送されたモルタルに可塑化材を添加して強制的に撹拌混合する可塑化材供給機能付きリミキサーを用いた可塑化材添加混合手段とを備え、前記可塑化材供給機能付きリミキサーは、混練釜と撹拌翼とを備え、その攪拌翼を回転駆動する中空の駆動軸を介して上記混練釜内に可塑化材を供給するように構成し、前記撹拌翼は、上面に多数の突起を有する円盤上の支持基板と、その支持基板上に載置したゴム円板とを備え、その支持基板とゴム円板との間の隣り合う突起間の隙間を介して前記可塑化材を前記混練釜の周辺部に導くように構成してなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による可塑性モルタル供給装置を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による可塑性モルタル供給装置の一実施形態を示す概略構成の説明図である。
【００１１】
本実施形態の可塑性モルタル供給装置は、モルタル生成手段として、モルタル材料を撹拌して生モルタルを製造するグラウトミキサー１が用いられ、また本実施形態においては、トンネル裏込め用のエアモルタルを生成するために、発泡機２で生成したエア（気泡）をグラウトミキサー１に供給して混合させている。
【００１２】
上記のようにしてグラウトミキサー１で生成させたエアモルタルは、ホッパ３および給送管４を介してモルタル圧送手段としてのスクイーズポンプ５に給送され、そのスクイーズポンプ５により供給管６を経て可塑化材添加混合手段１０に圧送供給される。その可塑化材添加混合手段１０は、上記グラウトミキサー１により既に混練状態にあるエアモルタルを強制的に撹拌するリミキサー１１を有しており、そのリミキサー１１に、可塑化材供給ポンプ１２から供給される可塑化材を、前記スクイーズポンプ５から圧送されたエアモルタルとともに合流管１３を介して供給する構成である。
【００１３】
上記の可塑化材としては、セメントの水和反応を刺激し、凝結を瞬間的に起こし流動性を低下させるものであれば特に限定されるのもではなく、無機塩系、有機質系、セメント鉱物系等の可塑化材を用いることができる。無機塩系としては例えばアルミン酸ソーダ、炭酸ソーダ、珪酸ソーダ等のアルカリ金属塩、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩や塩化マグネシウム、塩化アルミニウム等の塩化物．各種明礬類等を挙げることができる。また有機質系としては、エタノールアミン等のアミン類、ぎ酸、酢酸、アクリル酸等の有機酸の金属塩、グリセリン等をあげることができる。さらにセメント鉱物系としては、カルシウムアルミネート類、カルシウムサルホアルミネート類等がある。
【００１４】
また可塑化材の使用方法は、特に限定されるものではないが、凝結を瞬間的に起こし流動性が低下するため、図のようにリミキサー近傍でＹ字形合流管等により添加する、あるいはリミキサー内に直接投入するのが望ましい。さらに上記のような可塑化材には粉状のものと液状のものとがあり、給送のしやすい液状のものが好ましいが、粉状のものでも水に懸濁して用いることができる。これらの使用量は種類によって異なり、特に限定されるものではないが、通常、液状のものであれば、セメントに対して２〜１５重量％、粉状のものであれば、９〜３０重量％の範囲で用いればよい。
【００１５】
前記の可塑化材供給ポンプ１２は、上記リミキサー１１へのエアモルタルの供給量に応じて液状または粉状の可塑化材を適時もしくは連続的にリミキサー１１に定量供給するように構成されており、本実施形態においては出来上がりエアモルタル１ｍ3当たり３０ｋｇの液状可塑化材を供給するように構成されている。
【００１６】
上記のようにしてリミキサー１１に供給された可塑化材は上記エアモルタルとともにリミキサー１１内の図に省略した混練釜内に導かれ、モータ等で回転する撹拌翼により強制的に撹拌混合される。それによって可塑化材がエアモルタル中に万遍なく且つ確実に撹拌混合されて均質な可塑性エアモルタルが生成されるものである。
【００１７】
そのリミキサー１１内で生成された可塑性エアモルタルは、引き続き供給排出管１４によって施工現場等に供給されるもので、例えばトンネル裏込め作業にあっては、それに適するフロー値や隙間逸脱防止性および水中分離性を有する均質な可塑性エアモルタルを良好に供給することが可能となるものである。図中、１５はスクイーズポンプ５から供給管６を介してリミキサー１１に圧送されるエアモルタルの給送圧力を測定するための圧力計である。
【００１８】
上記実施形態は、可塑化材添加混合手段１０として、可塑化材供給ポンプ１２から供給される可塑化材と、前記スクイーズポンプ５から圧送されるエアモルタルとを合流管１３を介してリミキサー１１に供給して撹拌混合するようにしたが、可塑化材供給機能付きのリミキサーを用いることもできる。
【００１９】
図２および図３はその一例を示すもので、本実施形態は可塑化材添加混合手段２０として可塑化材供給機能付きリミキサー２１を用いたものである。そのリミキサー２１の上部には、液状の可塑化材を滴下供給する可塑化材供給機２２と、その供給機２２から供給した可塑化材をリミキサー２１内に導入する導入口２３とが設けられている。その導入口２３から導入された可塑化材は、図３に示すように供給管路２４を介して、リミキサー２１の撹拌翼３０を駆動するモータ２５の中空駆動軸２６の上端開口２６ａ内に所定量づつ滴下される。
【００２０】
その駆動軸２６内に滴下した可塑化材は、駆動軸２６の中空部内を通って、駆動軸２６の下端部に設けた複数個の吐出孔２６ｂから混練釜２７内に供給する構成であり、本実施形態においては駆動軸２６の下端部の上下２箇所に周方向に各々４つの吐出孔２６ｂが設けられている。２６ｃは駆動軸２６の下端開口を閉塞する栓である。
【００２１】
上記のようにして混練釜２７内に供給された可塑化材は、モルタル供給管２８から上記混練釜２７内に供給されたエアモルタルに添加されて撹拌翼３０により強制的に撹拌混合される。その撹拌翼３０は、本実施形態においては駆動軸２６と一体に回転する平面円形の支持基板３１と、その支持基板３１に溶接等で取付けた撹拌棒３２とよりなる。その撹拌棒３２は支持基板３１の周方向に所定の間隔をおいて複数個取付けられ、支持基板３１はそれと一体的に設けた取付ボス３３を介してナット３４により駆動軸２６に締め付け固定されている。
【００２２】
前記駆動軸２６の上下２箇所に設けた吐出孔２６ｂのうち上側の吐出孔は、上記支持基板３１よりも上方に位置し、その吐出孔２６ｂから吐出した可塑化材は基板３１の上面側から半径方向外方の周縁側に移動してエアモルタルと撹拌混合される。また下側の吐出孔から吐出した可塑化材は、支持基板３１の下側の混練釜２７の中心付近でエアモルタルと撹拌混合され、それによって混練釜２７中のエアモルタル全体に可塑化材が万遍なく撹拌混合される。その撹拌混合された可塑性エアモルタルは排出管２９から排出されて使用に供されるものである。他の構成は前記実施形態と同様である。
【００２３】
上記の構成により、可塑化材のさらなる定量的な添加可能となり、しかもポンプ等を要せずに、可塑化材を投入することができる。又その可塑化材は上記混練釜２７内でエアモルタルと万遍なく且つ確実に撹拌混合されて良好な可塑性エアモルタルを生成することが可能となるものである。
【００２４】
上記混練釜２７や該混練釜内への可塑化材の供給構造および撹拌翼３０の構成等は適宜変更可能であり、図４および図５はその一例を示すものである。即ち、図４は撹拌翼３０の支持基板３１を、上面に多数の突起３１ａを有するしま鋼板等で形成し、その支持基板３１の上面中央部にゴム円板３５を設けると共に、そのゴム円板３５の上部の駆動軸２６の周面に、該駆動軸２６に形成した吐出孔２６ｂを覆うようにして下面側が開口した伏せ鉢状のケーシング３６を嵌合保持させた構成である。
【００２５】
そのケーシング３６とゴム円板３５との間には僅かな隙間が形成され、ゴム板３５と支持基板３１との間の隣り合う突起３１ａ・３１ａ間にも隙間が形成されている。上記吐出孔２６ｂから吐出した可塑化材は、ケーシング３６内に流入したのち上記の隙間を通って支持基板３１およびゴム円板３５の上面に滲み出し、その支持基板３１およびゴム円板３５の回転による遠心力で順次支持基板３１の周縁側に移動する。
【００２６】
それによって、モルタル供給管２８から混練釜２７内に供給されたエアモルタルと上記の可塑化材とが撹拌混合されるもので、特に本実施形態においては供給管２８を混練釜２７の上面側に開口させてエアモルタルを支持基板３１上に供給する構成であり、その支持基板上に供給されたエアモルタルは、先ず該基板３１上を移動する可塑化材と、支持基板３１の上側の撹拌棒３２により撹拌混合される。次いで、支持基板３１の周縁部から混練釜２７の底部側に移動して支持基板３１の下側の撹拌棒３２によって再度撹拌混合されるもので、効率よく撹拌混合させることができる。
【００２７】
又その際、吐出孔２６ｂの周囲をケーシング３６で覆ったことにより、支持基板３１上に供給したエアモルタルが万一駆動軸２６側に移動しても吐出孔２６ｂがエアモルタルで塞がれるのを防止することもできるものである。なお上記のようにして撹拌混合されたエアモルタルは、略漏斗状に形成した混練釜２７の底部中央部に連通する排出管９を介して排出供給する構成であり、他の構成は前記例と同様である。
【００２８】
また図５は支持基板３１の取付ボス３３を断面コ字形に形成して、その内側の駆動軸２６に吐出孔２６ｂを設け、上記取付ボス３３に形成した連通孔３３ａに管材よりなる撹拌棒３２ａの一端を連通接続させると共に、その撹拌棒３２ａの他端側に吐出孔３２ｂを設けた構成である。
【００２９】
上記吐出孔２６ｂから出た可塑化材は、断面コ字形の取付ボス３３内に流入したのち上記連通孔３３ａおよび管材よりなる撹拌棒３２ａ内を通って上記吐出孔３２ｂから混練釜２７内に供給される構成であり、その吐出孔３２ｂの位置を適宜変更することによって混練釜２７内の所望の位置に可塑化材を供給することができるものである。他の構成は前記例と同様である。
【００３０】
なお上記各実施形態においては、可塑化材を導入口２３から駆動軸２６内に滴下させるようにしたが、該駆動軸２６内もしくは混練釜２７内に、先端を縮径したノズル等を設けておいて、可塑化材を噴射しながら吐出させるように構成することもできる。
【００３１】
また上記各実施形態においては、発泡機２で生成したエアをグラウトミキサー１に供給するようにしたが、リミキサー１１に供給するようにしてもよい。図６はその一例を示すもので、グラウトミキサー１で生成したモルタルをホッパ３やスクイーズポンプ５等を介して前記図１の実施形態と同様の可塑化材添加混合手段１０としてのリミキサー１１に供給すると共に、そのリミキサー１１に発泡機２で生成したエアと、可塑化材供給ポンプ１２からの可塑化材とを供給して撹拌混合させる構成である。
【００３２】
さらに図には省略したが、前記図２〜図５に示すような可塑化材供給機能付きリミキサー２１のモルタル供給口２８に、発泡機で生成したエアを、前記可塑化材と共に混連釜２７内で撹拌混合し得る形で導入してもよく、あるいはモルタル供給口２８とは別にエア専用の導入口を設けてそこからリミキサー２１内にエアを導入して撹拌混合するようにしてもよい。上記いずれの場合にも前記と同様の効果が得られる。
【００３３】
なお上記各実施形態においては、モルタル生成装置としてグラウトミキサー１を用いたが、これに限らず各種の生成装置が使用可能であり、例えばコンクリートミキサー車等により施工現場以外で製造された生モルタルもしくはエアモルタルを使用することもできる。
【００３４】
また本発明はトンネルの裏込めに限らず、他の用途にも適用可能であり、またエアモルタルに限らず通常のモルタルに可塑性を持たせる場合にも適用できる。その場合には上記の発泡機２によるエアの供給は省略することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による可塑性モルタル供給装置は、上記の構成であるから、モルタル生成物に可塑化材を良好に添加して撹拌混合することができ、この結果、例えばトンネル裏込めのように大量の可塑性エアモルタルもしくは可塑性モルタルを圧送供給する必要がある場合でも、モルタル全体に均質な可塑性をもたせることができる。又それによって、モルタルの流動性を示すフロー値や、亀裂などにモルタルが逃げない隙間逸脱防止性、および湧水でモルタルが流れてしまわないような水中分離性等を良好に改善した裏込めに適する可塑性モルタルを大量に供給することが可能となる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による可塑性モルタル供給装置の一実施形態を示す概略構成の説明図。
【図２】本発明による可塑性モルタル供給装置の他の実施形態を示す同上図。
【図３】上記実施形態に用いた可塑化材供給機能付きリミキサーの一部縦断正面図。
【図４】可塑化材供給機能付きリミキサーの変更例を示す一部の縦断正面図。
【図５】可塑化材供給機能付きリミキサーの他の変更例を示す一部の縦断正面図。
【図６】本発明による可塑性モルタル供給装置の他の実施形態を示す概略構成の説明図。
【図７】従来の可塑性モルタル供給装置の一例を示す概略構成の説明図。
【符号の説明】
１  モルタル生成手段（グラウトミキサー）
２  発泡機
３  ホッパ
４  給送管
５  モルタル圧送手段（スクイーズポンプ）
６  供給管
１０、２０  可塑化材添加混合手段
１１  リミキサー
１２  可塑化材供給ポンプ
１３  合流管
１４  供給排出管
２１  可塑化材供給機能付きリミキサー
２２  可塑化材供給機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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