JP2008110904A

JP2008110904A - 含気泡粘性物の製造方法

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Publication number: JP2008110904A
Application number: JP2006295937A
Authority: JP
Inventors: Akira Nomiya; 明野宮
Original assignee: MEIKO BOSUI KK
Current assignee: MEIKO BOSUI KK
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】気泡が略均等に分散され、このために品質が一定である含気泡粘性物を大量に調製する。
【解決手段】水平方向に延在する水平軸１４と、該水平軸１４の直径方向外方に向かって突出した撹拌翼１６ａ〜１６ｆとを有する撹拌装置１０を用いる。先ず、少なくともセメント及び水を含む混合物（粘性物）を撹拌装置１０で撹拌し、次に、この混合物に対して、気泡を含む発泡希釈液を添加する。この添加の際、水平軸１４を回転付勢することで撹拌翼１６ａ〜１６ｆを回動させ、これにより混合物中に発泡希釈液（気泡）を分散させて、含気泡粘性物である含セメント混練物ＣＭとする。なお、撹拌翼１６ａ〜１６ｆは、最上位置に到達したとき、前記含セメント混練物ＣＭから露呈する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡によって生成した気泡を含む起泡剤と、流動可能な粘性物とを撹拌して含気泡粘性物とする含気泡粘性物の製造方法に関する。

発泡モルタルないし発泡コンクリートは、比重が小さいながらも高強度であるという利点を有することから、軽量構造材として盛んに活用されている。

この中、発泡モルタルは、所定量の水と起泡剤を撹拌することで気泡を生成する一方、セメント、細骨材及び水が混合されて流動可能となった粘性物を調製し、この粘性物と、気泡を生成した前記起泡剤とを撹拌装置で撹拌・混練することで製造されている（例えば、特許文献１参照）。なお、細骨材に換えて粗骨材を混合すれば、発泡コンクリートが得られる。

ここで、前記撹拌装置としては、特許文献１の図１〜図３に示されるように、鉛直方向に沿って延在する鉛直軸と、該鉛直軸から水平方向に向かって突出した複数の撹拌翼とを有するものが使用されている。従って、前記粘性物と前記起泡剤は、回転付勢された鉛直軸を中心として、撹拌装置を構成する撹拌槽の側周壁に沿って撹拌される。

特開２００４−２９９２０６号公報

気泡の比重は、前記粘性物に比して著しく小さい。このため、鉛直軸の回転数が小さいと、粘性物に添加された気泡が該粘性物の上方に偏在するようになる。換言すれば、粘性物の全体にわたって略均等に気泡を分散させることが困難となる。

そこで、鉛直軸を高速で回転付勢することが可能なグラウトミキサを採用することが想起される。しかしながら、鉛直軸の回転数が過度に大きいと、気泡が破壊されて粘性物中を上昇し、最終的に大気に拡散してしまう。その結果、発泡モルタルないし発泡コンクリートに含まれる気泡量が少なくなるという不都合が惹起される。

しかも、この撹拌方式には、回転数の大小に関わらず、粘性物の粘性が高くなるにつれて鉛直軸近傍の粘性物が撹拌され難くなり、撹拌翼近傍の粘性物のみが撹拌されるようになる。

以上から諒解されるように、発泡モルタルないし発泡コンクリートをはじめとする含気泡粘性物の従来の製造方法には、全体にわたって品質が略均等な含気泡粘性物を得ることが困難であるという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、粘性物中に起泡剤（気泡）を略均等に分散させることが可能であり、このために一定品質の含気泡粘性物を大量に得ることが容易な含気泡粘性物の製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、発泡によって生成した気泡を含む起泡剤と、粘性物とを撹拌して含気泡粘性物とする含気泡粘性物の製造方法であって、
前記起泡剤と前記粘性物との撹拌を行う際、水平方向に延在する水平軸と、前記水平軸の長手方向に対して略直交する方向に該水平軸から突出した撹拌翼とを有する撹拌装置を用い、前記水平軸を回転付勢することで前記撹拌翼によって前記粘性物を対流させ、
前記撹拌翼が最上位置に到達したとき、前記含気泡粘性物から露呈させることを特徴とする。

上記のような構成の撹拌装置を用いると、水平軸の回転動作に伴い、撹拌翼が上方から下方、又はその逆方向に回動する。このため、粘性物は、撹拌槽の上方から下方、又はその逆方向に流動され、その結果、粘性物の対流が生じる。従って、起泡剤、ひいては気泡が粘性物中に略均等に分散される。

前記の対流は、水平軸の回転数を小さくした場合であっても生じる。従って、回転数を小さくすることで気泡が破壊されることを抑制しながら、気泡を略均等に分散させることができる。その結果、粘性物中に多量の気泡が分散する。

しかも、水平軸近傍に存在する粘性物は、自重によって下方に流動する。このため、水平軸近傍の粘性物も最終的には対流に関与するので、粘性物の略すべてが撹拌される。

以上から諒解されるように、本発明によれば、粘性物の対流が生じるので、粘性物中に多量の気泡が略均等に分散する。このため、品質が略一定の含気泡粘性物を大量に得ることができる。

ここで、前記撹拌装置には撹拌翼を複数個設け、且つ最近接する撹拌翼同士を略１８０°離間させることが好ましい。この場合、粘性物が全体にわたって一層効率よく撹拌されるようになるからである。

以上のようにして得られる含気泡粘性物の好適な例としては、発泡モルタルを挙げることができる。この場合、粘性物としては、少なくとも水とセメントを含む混合物を用いるようにすればよい。さらに、細骨材を添加するようにしてもよい。

又は、含気泡粘性物として発泡コンクリートを調製するようにしてもよい。この場合、水とセメントを含む混合物に粗骨材を添加するようにしてもよい。

本発明によれば、水平方向に延在する水平軸と、該水平軸の直径方向外方に向かって突出した撹拌翼とを有する撹拌装置を用いて、起泡剤及び粘性物を撹拌するようにしているので、多量の起泡剤（気泡）を粘性物中に略均等に分散させることができる。このため、品質が略一定の含気泡粘性物、例えば、発泡モルタルや発泡コンクリート等を大量に供給することが可能となる。

以下、本発明に係る含気泡粘性物の製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、含気泡粘性物として含セメント混練物を例示して説明する。

図１は、本実施の形態に係る製造方法を実施する撹拌装置１０の要部縦断面概略全体説明図である。この撹拌装置１０は、撹拌槽１２と、水平軸１４と、該水平軸１４から突出した６枚の撹拌翼１６ａ〜１６ｆと、水平軸１４を回転付勢するための回転用モータ１８とを具備する。

撹拌槽１２は、後述する含セメント混練物ＣＭ（発泡モルタルないし発泡コンクリート）を調製するための槽であり、例えば、半円筒体形状や直方体形状をなす。

水平軸１４は、前記撹拌槽１２の高さ方向略中腹よりも若干下方に配置され、水平方向に延在している。水平軸１４の一端部は、撹拌槽１２の内部に設けられた図示しない軸受に回転自在に支持されており、一方、他端部は、撹拌槽１２から突出している。この他端部には、ベルト受２０が取り付けられている。

そして、６枚の撹拌翼１６ａ〜１６ｆは、前記水平軸１４の長手方向に直交する方向、すなわち、該水平軸１４の直径方向外方に向かって突出するように、水平軸１４に連結されている。この場合、撹拌翼１６ａ〜１６ｆ中、離間距離が最も小さい最近接するもの同士、すなわち、撹拌翼１６ａと撹拌翼１６ｂ、撹拌翼１６ｃと撹拌翼１６ｄ、撹拌翼１６ｅと撹拌翼１６ｆは、水平軸１４を中心として互いに１８０°離間するように設けられている。なお、撹拌翼１６ｃ、１６ｄは、撹拌翼１６ａ、１６ｂ、１６ｅ、１６ｆに対し、９０°傾いた位置に配設されている。

撹拌槽１２の天井板２２の上端面には、前記回転用モータ１８が設置されている。この回転用モータ１８の回転軸２４及び前記ベルト受２０にはベルト２６が巻回されており、従って、回転用モータ１８が付勢されて回転軸２４が回転動作を始めると、これに追従して前記水平軸１４が回転動作し、その結果、撹拌翼１６ａ〜１６ｆが水平軸１４を中心として回動する。

本実施の形態に係る含セメント混練物ＣＭの製造方法は、上記のように構成された撹拌装置１０を用い、以下のようにして実施される。なお、ここでは、含セメント混練物ＣＭとして発泡モルタルを例示して説明する。

先ず、水に起泡剤を添加して撹拌することで、気泡を物理的に生成させる。これにより、発泡希釈液が形成される。なお、発泡倍率は、水による起泡剤の希釈倍率を５倍程度としたとき、２０倍程度となる。

その一方で、前記撹拌装置１０にて、少なくとも水とセメントとの混合物（粘性物）を調製する。なお、細骨材を混合する場合、水に細骨材を添加して撹拌した後、この撹拌物に対してセメントを添加すればよい。また、減水剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、防水剤等の各種混和剤を添加するようにしてもよい。

撹拌に際しては、前記回転用モータ１８が付勢される。これにより、回転軸２４から前記ベルト２６を介してベルト受２０に回転駆動力が伝達され、最終的に、水平軸１４が回転動作を開始する。これに伴い、撹拌翼１６ａ〜１６ｆが水平軸１４を中心として、撹拌槽１２の上方から下方、又はその逆方向に回動する。

ここで、撹拌槽１２内の混合物の量は、その上面が、最上位置に到達した撹拌翼１６ａ〜１６ｆよりも下方となるように設定される。換言すれば、撹拌翼１６ａ〜１６ｆは、混合物の撹拌の最中に最上位置に到達した際、混合物から露呈する。最上位置にある撹拌翼１６ａ〜１６ｆと混合物の上面との位置関係をこのように設定することで、撹拌槽１２内の混合物を全体にわたって撹拌することができる。

次に、撹拌を続行しながら、前記混合物に対して前記発泡希釈液を添加する。発泡希釈液は、混合物に速やかに浸透する。その結果、混合物（発泡モルタル）の体積が若干増加するが、この際においても、撹拌翼１６ａ〜１６ｆは、最上位置に到達したときに混合物（発泡モルタル）から露呈する。

上記したように、本実施の形態では、撹拌翼１６ａ〜１６ｆが撹拌槽１２の上方から下方、又はその逆方向に回動する。このため、混合物は、撹拌槽１２の上方から下方、又はその逆方向に流動され、その結果、混合物の対流が生じる。従って、発泡希釈液、ひいては気泡が混合物中に略均等に分散される。

この対流は、水平軸１４の回転数を小さくした際にも確実に生じる。従って、回転数を小さくすることで気泡が破壊されることを抑制しながらも、気泡を略均等に分散させることが可能となる。すなわち、多量の気泡を混合物中に分散させることができる。その上、露呈した撹拌翼１６ａ〜１６ｆが大気を巻き込んで混合物中に進入するので、この点でも、混合物中に気泡を略均等に混入させることが容易となる。

しかも、水平軸１４近傍の混合物は、自重によって下方に流動する。このため、水平軸１４近傍の混合物も最終的には対流に関与することになる。この現象が継続して進行することで、混合物の略すべてが対流に関与する。

以上の理由から、本実施の形態によれば、混合物中に気泡が略均等に、しかも、多量に分散した発泡モルタルを大量に得ることができる。すなわち、品質が安定した発泡モルタルを大量に供給することが可能となる。

この発泡モルタルは、アジテータ、スクイズポンプ及び流量計を経由して圧送され、建築現場や土木工事現場等の施工現場で実使用される。その後、発泡モルタルが硬化することで、軽量ながらも高強度な構造材となる。

勿論、細骨材に換えて粗骨材を添加することを除いては上記と同様の工程を行うことにより、発泡コンクリートを得ることもできる。

なお、上記した実施の形態においては、混合物の調製開始から含セメント混練物ＣＭの調製終了まで撹拌翼１６ａ〜１６ｆを継続して回動させるようにしているが、混合物の調製が終了した後に撹拌翼１６ａ〜１６ｆを一旦停止し、混合物に発泡希釈液を添加した後に撹拌を再開するようにしてもよい。

さらに、この実施の形態では、粘性物として水とセメントを含む混合物を例示して説明したが、粘性物は特にこれに限定されるものではなく、流動可能なものであれば何であってもよい。

水平方向に延在する水平軸と、該水平軸の直径方向外方に向かって突出した６枚の撹拌翼とを有する撹拌装置の撹拌槽に、３７８リットルの水と、１００ｋｇのペーパースラッジ処理物（細骨材）とを投入した。投入直後から水平軸を回転付勢し、これにより撹拌翼で両者を撹拌した。水平軸の回転数は６０ｒｐｍとし、以下に後述する撹拌操作においても同一回転数とした。

投入から１０分間経過した後、撹拌を続行しながら５５０ｋｇのセメント（高炉Ｂ種）を添加した。この添加開始の時点から１３分間継続して撹拌することで、混合物を得た。

その一方で、３．５ｋｇの起泡剤を水で５倍に希釈した希釈液をタンク内で調製し、このタンクから送出された前記希釈液と、コンプレッサから送出された圧縮空気とを１：２０（体積比）の割合で発泡ガンにて混合した。この発泡ガンから、前記撹拌装置の撹拌槽内の混合物に向けて前記希釈液を噴出した。この際に希釈液内に独立気泡が生成したことにより、前記混合物には発泡希釈液が添加された。

この発泡希釈液の添加が終了した後、気泡が目視で略均等に分散されたと認められるまでの時間を計測したところ、３分であった。この時点で撹拌を終了し、１．０ｍ³の発泡モルタルを得た。水とペーパースラッジ処理物との混練開始から発泡モルタルを得るまでの合計時間は、２８分であった。

この発泡モルタルに含まれた空気の体積割合、換言すれば、発泡モルタルの気孔率は、３５体積％であった。また、該発泡モルタルの密度は、１．０５ｇ／ｃｍ³であった。

また、シリンダ法によって発泡モルタルのフロー値を求めた。すなわち、直径８０ｍｍ×高さ８０ｍｍの円筒体（シリンダ）を平滑なガラス板上に載置し、該シリンダ内に発泡モルタルを充填した後にシリンダを取り外して、シリンダの直径方向外方に流動して円形状に拡散した発泡モルタルの径を測定した。その結果、１８０±２０ｍｍであった。

さらに、この発泡モルタルを用い、硬化後の寸法が直径５０ｍｍ×１００ｍｍである円柱体形状試験片を６本作製した。７日後に３本、２８日後に残余の３本の円柱体形状試験片につき圧縮強度試験を行ったところ、その平均値は、それぞれ、１．５Ｎ／ｍｍ²、３．５Ｎ／ｍｍ²であった。

比較のため、鉛直方向に沿って延在する鉛直軸と、該鉛直軸から水平方向に向かって突出した複数の撹拌翼とを有する撹拌装置を用い、鉛直軸の回転数を３００ｒｐｍとしたことを除いては上記と同様にして発泡モルタルを調製したところ、混合物に気泡を分散させる際に気泡が消失するのが認められた。このため、発泡希釈液を再投入する必要が生じ、結局、水とペーパースラッジ処理物との混練開始から発泡モルタルを得るまでに３５分を要した。

さらに、発泡モルタルの生成量は０．８９ｍ³であり、水平軸を有する撹拌装置を用いた場合よりも減少した。

そして、この発泡モルタルにつき上記に準拠して測定された密度、フロー値、作製後に２８日経過した円柱体形状試験片の圧縮強度は、それぞれ、１．１６ｇ/ｃｍ³、２１０ｍｍ、７Ｎ／ｍｍ²であり、上記の発泡モルタルに比して重く、また、流動が起こり易く、その上、低強度であった。

以上の結果から、水平軸を有する撹拌装置を用いることによって、気泡を多量に含むために軽量でありながらも高強度を呈する発泡モルタルを短時間で、しかも、大量に調製できるようになることが明らかである。

本実施の形態に係る含セメント混練物（含気泡粘性物）の製造方法を実施するための撹拌装置の要部縦断面概略全体説明図である。

符号の説明

１０…撹拌装置１２…撹拌槽
１４…水平軸１６ａ〜１６ｆ…撹拌翼
１８…回転用モータ２６…ベルト
ＣＭ…含セメント混練物0

Claims

発泡によって生成した気泡を含む起泡剤と、粘性物とを撹拌して含気泡粘性物とする含気泡粘性物の製造方法であって、
前記起泡剤と前記粘性物との撹拌を行う際、水平方向に延在する水平軸と、前記水平軸の長手方向に対して略直交する方向に該水平軸から突出した撹拌翼とを有する撹拌装置を用い、前記水平軸を回転付勢することで前記撹拌翼によって前記粘性物を対流させ、
前記撹拌翼が最上位置に到達したとき、前記含気泡粘性物から露呈させることを特徴とする含気泡粘性物の製造方法。
請求項１記載の製造方法において、前記撹拌翼を複数個設け、且つ最近接する撹拌翼同士を略１８０°離間させて配置することを特徴とする含気泡粘性物の製造方法。
請求項１又は２記載の製造方法において、前記粘性物として少なくとも水とセメントを含む混合物を用い、且つ前記含気泡粘性物として発泡モルタルを調製することを特徴とする含気泡粘性物の製造方法。
請求項１又は２記載の製造方法において、前記粘性物として少なくとも水とセメントを含む混合物を用い、且つ前記含気泡粘性物として発泡コンクリートを調製することを特徴とする含気泡粘性物の製造方法。