JP2005161724A

JP2005161724A - セメント系混合材料充填装置

Info

Publication number: JP2005161724A
Application number: JP2003404714A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tanaka; 田中良弘
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】セメント系混合材料内部から気泡を効率的、経済的に除去することができるセメント系混合材料充填装置を提供すること。
【解決手段】セメント系混合材料７を貯蔵可能な容器２と、容器２内に駆動モーター３２により回転可能に備えたプロペラ３１又はスクリューオーガー３４と、該容器２内を加圧又は減圧するための加圧機４３又は減圧機４４に切替えレバー４２を介して連通したエアーホース４１と、容器２に備えた充填量調節バルブ５及び充填ホース６とから構成されるセメント系混合材料充填装置１を使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、練り混ぜられたセメント系混合材料を型枠内に充填する際に使用するセメント系混合材料充填装置に関するものである。

セメント系混合材料の中でも、セメント系マトリックスに、直径が０．０５〜０．３ｍｍで、長さ８〜１６ｍｍの繊維（金属繊維又はビニロン繊維などの化学繊維）を容積で１〜４％程度混入して得られる繊維補強セメント系混合材料は、混入した繊維の分離を避けるために、最密充填により粒度分布を考慮し、水／セメント比を小さく、粘性が高くなるように配合設計されている。このため、材料の混練り時において気泡を巻き込み易く、巻き込んだ気泡はマトリックスの粘性が高いために抜け難い。

上記するような気泡を含む繊維補強セメント系混合材料を充填（打設）すると、大きな径の気泡（エントラップトエアー）がマトリックス内部に残った状態で硬化するため、密実性を欠いたマトリックス体となり、塩分拡散係数や透水係数の増大によって耐久性能が大幅に低下することとなる。また、マトリックス内部の気泡はマトリックスとしての構造骨格を欠損させるために、硬化体としての圧縮強度を著しく低下させる。さらに、材料を打設した後の１５〜１６時間は凝結しないため、例えば箱型に成形した型枠の上部に蓋のように備えた伏せ型枠ａ（斜めの伏せ型枠なども含む）表面には、セメント系混合材料ｂ内部から上昇してきた気泡ｃによって空気あばたｄができてしまう（図６参照）。コンクリート製品の表面に成形された空気あばたｄは、景観上も耐久性能上も好ましいとは言えない。
エントラップトエアーとよばれる、繊維補強セメント系混合材料を混練りする際に巻き込んだ気泡はその径が大きく、マトリックスが水和反応した後の硬化体としては密実性に欠けるため、有害な気泡であるとされている。
かかるエントラップトエアーの混入を防止する方法として、従来は混合材料として消泡剤を混入することで対応していた。尤も、かかる消泡剤を混入した場合においても、繊維補強セメント系混合材料の空気混入量を４〜６％以下とすることは極めて困難であった。

前記した従来のセメント系混合材料の充填方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞セメント系混合材料、特に繊維補強セメント系混合材料を充填する方法としてはバケットによるトレミー管打設が一般的であるが、バケットからトレミー管へ投入する際に空気を巻き込むことが多く、多くの空気が混入された繊維補強セメント系混合材料が打設（充填）されていた。
＜２＞一般に鋼製のトレミー管ｅにおいて、バッチ打設終了時点でトレミー管ｅ内部は空洞となり、再打設開始時にはトレミー管ｅ内の空気を押し出すことになってトレミー管ｅの筒先を繊維補強セメント系混合材料ｆ中に突っ込んだ状態での打設ができなくなり、空気を巻き込む原因となっている（図７参照）。

上記のような問題を解決するために、本発明のセメント系混合材料充填装置は、セメント系混合材料を貯蔵可能な容器と、前記容器内に回転可能に備えたプロペラ又はスクリューオーガーと、前記容器に取り付けて、該容器内を加圧又は減圧するための加圧機又は減圧機に連通したエアーホースと、前記容器に備えた充填量調節バルブと、からなることを特徴とする、セメント系混合材料充填装置である。

また、上記セメント系混合材料充填装置において、前記プロペラ又は前記スクリューオーガーは駆動モーターに取り付けられた回転軸回りを回転可能に取り付けられ、前記エアーホースは切替えレバーを介して前記加圧機と前記減圧機に切替え可能に接続され、前記充填量調節バルブを介して前記容器と連結可能な充填ホースを備えてなることを特徴とする、セメント系混合材料充填装置を使用できる。

さらに、前記セメント系混合材料充填装置において、前記容器内を減圧することにより、又は前記プロペラ又は前記スクリューオーガーを回転させて前記容器内のセメント系混合材料を練り混ぜながら該容器内を減圧することにより、セメント系混合材料内から気泡を除去可能としたことを特徴とする、セメント系混合材料充填装置を使用できる。

本発明のセメント系混合材料充填装置は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞セメント系混合材料（繊維補強セメント系混合材料）を対流させながら容器内を減圧することにより、繊維補強セメント系混合材料を混練りした際に生ずる、好ましくない気泡を効率的、経済的に除去することができる。したがって、材料が硬化してできたコンクリート製品は、空気あばたの極めて少ない、緻密で耐久性能に優れた製品を製作することが可能となる。
＜２＞充填量調節バルブと充填ホースを併用することにより、繊維補強セメント系混合材料を型枠に打設する際に気泡の巻き込みを避けることができる。
＜３＞充填量調節バルブと加圧機による容器内加圧により、繊維補強セメント系混合材料の打設速度を容易に制御することができる。また、容器内加圧によって、型枠下方からの圧入打設も可能となる。
＜４＞容器に取り付けた上蓋により、繊維補強セメント系混合材料打設時の材料表面からの水分蒸発を極力抑えることができ、したがって、繊維補強セメント系混合材料表面にドライスキンとよばれる硬い膜が生じ難い。よって、簡易かつ優れた品質管理を確保することが可能となる。

＜１＞全体の構成
本発明のセメント系混合材料充填装置１は、セメント系混合材料７を貯蔵可能な容器２と、容器２内に回転可能に備えたプロペラ３１又はスクリューオーガー３４などからなる攪拌対流装置と、容器２に取り付けて容器２内を加圧又は減圧するための加圧機４３又は減圧機４４に連通したエアーホース４１と、容器２に備えた充填量調節バルブ５と、から構成される（図１、図２参照）。
容器２内にミキサーにて予め混練りしたセメント系混合材料７、例えば繊維補強セメント系混合材料７１を投入し、容器２内で一時的に貯蔵しながら容器２内を減圧して、又はプロペラ３１又はスクリューオーガー３４を回転させることで繊維補強セメント系混合材料７１を練り混ぜて対流させながら容器２内を減圧して、繊維補強セメント系混合材料７１内の気泡９を除去するものである。
繊維補強セメント系混合材料７１の型枠８内への充填時には、充填量調節バルブ５を使用して充填量（あるいは充填速度）を調節することができる。さらに、エアーホース４１は切替えレバー４２を介して減圧機４４及び加圧機４３に切替え可能に連通されており、気泡９を繊維補強セメント系混合材料７１内から除去する際には減圧機４４に切替え、繊維補強セメント系混合材料７１充填時であって充填圧力を必要とする場合には加圧機４３に切替え操作することができる。

本発明において充填するセメント系混合材料７としては、普通コンクリートのほか、高強度コンクリート、高流動コンクリート、繊維補強セメント系混合材料７１など多岐にわたる。中でも、繊維補強セメント系混合材料７１を使用する場合に、本発明のセメント系混合材料充填装置１を使用するのが好ましい。
ここで、繊維補強セメント系混合材料７１としては、例えば、（１）セメント、（２）最大粒度径が５ｍｍ以下で好ましくは２．５ｍｍ以下の骨材粒子、（３）粒子径が１μｍ以下で好ましくは０．５μｍ以下のポゾラン系反応粒子、（４）少なくとも１種の分散剤を含有する組成物、を水と混合することにより得られるセメント系マトリックスに、直径が０．０５〜０．３ｍｍで長さが８〜１６ｍｍの繊維（金属繊維あるいはビニロン繊維などの化学繊維）を容積で１〜４％程度混入して得られるセメント系混合材料７であり、超高強度のコンクリート構造物を製作（構築）することができるものである。

＜２＞容器及び攪拌対流装置（プロペラ、スクリューオーガー）
容器２は重量や大きさなどを適宜選定できるが、その形状は筒体にすり鉢部を備えた構成とすることができる（図１参照）。容器２は、鋼製材料やアルミニウム製材料、プラスチック製材料などにより製作できる。
容器２の上面には、予めミキサーなどで混練りした繊維補強セメント系混合材料７１を直接容器２内に投入できるように、取り外し可能な上蓋２１を設け、かかる上蓋２１の下面の外周には減圧、加圧時の漏気防止のためのパッキンを備えておくのがよい。
上蓋２１に刻設した通気孔にエアーホース４１を連通させておく。
プロペラ３１又はスクリューオーガー３４は、例えば、上蓋２１上に備えた駆動モーター３２に回転可能に取り付けられ、容器２内部に伸びた回転軸３３回りに単数又は複数取り付ける。ここで、プロペラ３１は図１に示すように回転軸３３の下端付近の同レベル位置に複数備えて構成することもできるし、回転軸３３に沿って間隔を置いて複数備えて構成することもできる。
回転軸３３やプロペラ３１或いはスクリューオーガー３４も、鋼製材料やアルミニウム製材料、プラスチック製材料などにより製作できる。

＜３＞加圧機、減圧機及びエアーホース
加圧機４３は、容器２内を加圧することによりセメント系混合材料７の充填を促進させるために設ける装置であり、公知のコンプレッサーなどを使用するのがよい。
一方、減圧機４４は、容器２内を減圧することによりセメント系混合材料７内から気泡９を取り除くために設ける装置であり、公知のバキュームポンプを使用するのがよい。
加圧機４３及び減圧機４４は、切替えレバー４２を介して容器２に連結したエアーホース４１と連通した構成とする。

加圧機４３（例えばコンプレッサー）が装備されているため、型枠８の下方からセメント系混合材料７を圧入打設することができ、型枠８の上方からは上部空間の制約に左右されることなく、容易に打設速度を高めることが可能となる。

＜４＞充填量調節バルブ及び充填ホース
充填量調節バルブ５は、例えば容器２下端の材料吐出口付近に備えて構成するのがよい（図１参照）。充填量調節バルブ５としては、公知の開閉可能なバタフライ弁を使用するのがよい。
充填量調節バルブ５の下方には充填ホース６を取り付ける。充填ホース６としては、変形しやすい公知のサニーホースなどを使用するのがよい。

＜５＞作用
混練りした繊維補強セメント系混合材料７１内から気泡９を取り除いている状況を図４，５に示す。ミキサーから繊維補強セメント系混合材料７１を容器２内に投入し、上蓋２１を固定する。フレッシュな状態の繊維補強セメント系混合材料７１はプロペラ３１又はスクリューオーガー３４の回転によって例えば容器２の中央付近で上方へ移動し容器２の側面付近で下方へ移動するような対流を繰返すことにより、その対流時に内部の気泡９を材料上部へ放出する。この際、容器２内を減圧しておくことにより、放出された気泡９は容器２外へ排出されるとともに、材料内からの気泡９の放出を促進することができる。
このように、材料の対流によって内部の気泡９は除去され、気泡９が除去された材料は容器２の側方及び下方へと移動するといった作用を数分間にわたって継続することにより、材料内部に存在していた、材料に悪影響を与えうる気泡９を容器２内に貯蔵した材料全体から除去することができる。
発明者らによる実際の計測によれば、従来の繊維補強セメント系混合材料７１内部の空気量が４〜６％であったのに対して、本発明のセメント系混合材料充填装置１を使用して３〜４分程度気泡除去をおこなうことにより、材料充填後の型枠表面に生じていた気泡あばたはほとんど生成されておらず、密実な品質のコンクリート製品を製作することができた。また、気泡処理を実施することにより空気量を３〜４％除去することができ、未処理の場合に比較して処理した繊維補強セメント系混合材料７１は２０〜３０％の圧縮強度の増大が可能となった。

さらに、充填ホース６を繊維補強セメント系混合材料７１内に突っ込んだ状態で充填をおこなうことができるため、途中から空気を材料内部に混入させる心配はない。特に、バッチ打設が終了して次のバッチに移行する際は、充填量調節バルブ５の弁を閉じることにより充填ホース６内は真空状態となって空気を含むことはない。そこで、充填ホース６の下端を例えば簡易のピンチバルブで止めて、次に打設する際に充填ホース６内に空気を入れずに直接充填ホース６の筒先を繊維補強セメント系混合材料７１内に突っ込んだ状態で打設することにより、空気を一切巻き込まずに次バッチへの連続打設を可能とできる（図３参照）。

本発明のセメント系混合材料充填装置を示した正面図。本発明のセメント系混合材料充填装置の他の実施例を示した正面図。セメント系混合材料充填装置を使用して型枠内にセメント系混合材料を充填している状況を示した正面図。プロペラの回転によりセメント系混合材料が対流している状況を説明した断面図。スクリューオーガーの回転によりセメント系混合材料が対流している状況を説明した断面図。セメント系混合材料内の気泡が上昇して気泡あばたが生じた状況を説明した説明図。従来のホッパー及びトレミー管によるセメント系混合材料の打設方法を示した正面図。

符号の説明

１・・・・セメント系混合材料充填装置
２・・・・容器
３１・・・プロペラ
３２・・・駆動モーター
３３・・・回転軸
３４・・・スクリューオーガー
４１・・・エアーホース
４２・・・切替えレバー
４３・・・加圧機
４４・・・減圧機
５・・・・充填量調節バルブ
６・・・・充填ホース
７・・・・セメント系混合材料

Claims

セメント系混合材料を貯蔵可能な容器と、
前記容器内に回転可能に備えたプロペラ又はスクリューオーガーと、
前記容器に取り付けて、該容器内を加圧又は減圧するための加圧機又は減圧機に連通したエアーホースと、
前記容器に備えた充填量調節バルブと、からなることを特徴とする、
セメント系混合材料充填装置。
請求項１記載のセメント系混合材料充填装置において、
前記プロペラ又は前記スクリューオーガーは駆動モーターに取り付けられた回転軸回りを回転可能に取り付けられ、
前記エアーホースは切替えレバーを介して前記加圧機と前記減圧機に切替え可能に接続され、
前記充填量調節バルブを介して前記容器と連結可能な充填ホースを備えてなることを特徴とする、
セメント系混合材料充填装置。
請求項１又は２記載のセメント系混合材料充填装置において、
前記容器内を減圧することにより、又は前記プロペラ又は前記スクリューオーガーを回転させて前記容器内のセメント系混合材料を練り混ぜながら該容器内を減圧することにより、セメント系混合材料内から気泡を除去可能としたことを特徴とする、
セメント系混合材料充填装置。