JP2008200865A - ポーラスコンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アジテート車を用いつつも、均一性の高いＰＯＣを製造できるＰＯＣの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、傾斜するように配置され且つ上方側に開口部が形成された筒状のドラム本体と該ドラム本体の内周面に沿って配設された螺旋状のブレードとを有する攪拌ドラムを備え、該攪拌ドラムが、内部収容物をブレードによって下方に押し込む順回転とブレードに載せて開口部側に移動させる逆回転とをしうるように構成されてなるアジテート車を用い、粗骨材とバインダーとを混練してポーラスコンクリートとするポーラスコンクリートの製造方法であって、
前記攪拌ドラム内に粗骨材とバインダーとを収容した後、前記攪拌ドラムの順回転と逆回転とを交互に繰り返し行い、前記粗骨材と前記バインダーとを混練することを特徴とするポーラスコンクリートの製造方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポーラスコンクリート（以下、ＰＯＣという場合がある。）の製造方法に関する。

ポーラスコンクリート（以下、ＰＯＣともいう）は、コンクリートの内部に連続空隙を形成するように、粗骨材がセメントペースト又はモルタル（本発明において、両者をあわせてバインダーともいう）によって結合された、“おこし”状のコンクリートである。
従って、該ＰＯＣは、一般のコンクリートと比較して単位粗骨材量が多く、単位ペースト量あるいは単位モルタル量（即ち、単位バインダー量）が極端に少ないコンクリートである。

斯かるＰＯＣの施工に際しては、従来、生コンクリートプラントでセメント及び水等に粗骨材を加えて混練しＰＯＣを調製した後、該ＰＯＣをダンプトラックやアジテート車などに積載し、打設現場まで運搬してから、用いられている。

しかしながら、ＰＯＣは上述のように内部に連続空隙を形成するような配合で粗骨材とバインダーとが混練されてなるものであるため、バインダーと空気とが接触する面積（比表面積）が一般のコンクリートと比べて非常に大きく、バインダー中の水分が蒸発して乾燥しやすいという傾向にある。この影響により、運搬中におけるバインダーの流動性低下が非常に大きくなるため、ＰＯＣの性状は、製造時と現場到着時とで大きく異なったものとなる場合が多い。場合によっては現場到着時の性状が規格値を大きく外れることも有る。
この問題を改善するために、凝結遅延剤あるいは遅延形のコンクリート用混和剤等を過剰に添加することによってバインダーの流動性低下を軽減する方法がとられることもあるが、斯かる方法では、夏季等の高温時においては十分な効果を得ることができない上、養生期間の延長やバインダーの粘性増加などの問題が生じる可能性が考えられる。

これらの問題を解決すべく、従来、アジテート車を用い、攪拌ドラムを回転させることなく未混練のまま原料を搬送し、打設現場にて、攪拌ドラムを回転させることにより混練りを行う方法が提案されている（下記特許文献１）。
特開２００３−２９１１２９号公報

しかしながら、斯かる方法では、所定の条件下では混練りが不十分となりやすく、所望の品質が得られないことがある。
例えば、多量（例えば攪拌ドラムの最大収容量の６０％を超えるような場合）のバインダー及び粗骨材を攪拌ドラムに収容して混練するような場合や混練前のバインダーが比較的固い場合などには、攪拌ドラムを６〜１２回／分という高速回転で回転させても、均一にバインダーと粗骨材とが混ざらず、不均一なＰＯＣが製造されることとなる。
即ち、攪拌ドラムから排出されるＰＯＣに於いて、排出始めのものと終わりのものとの性状が異なり、圧縮強度に差が生じることとなる。

これらの問題点に鑑み、本発明の課題は、アジテート車を用いつつも、均一性の高いＰＯＣを製造できるＰＯＣの製造方法を提供することとする。

上記課題を解決すべく、本発明は、傾斜するように配置され且つ上方側に開口部が形成された筒状のドラム本体と該ドラム本体の内周面に沿って配設された螺旋状のブレードとを有する攪拌ドラムを備え、該攪拌ドラムが、内部収容物をブレードによって下方に押し込む順回転とブレードに載せて開口部側に移動させる逆回転とをしうるように構成されてなるアジテート車を用い、粗骨材とバインダーとを混練してポーラスコンクリートとするポーラスコンクリートの製造方法であって、
前記攪拌ドラム内に粗骨材とバインダーとを収容した後、前記攪拌ドラムの順回転と逆回転とを交互に繰り返し行い、前記粗骨材と前記バインダーとを混練することを特徴とするポーラスコンクリートの製造方法である。

本発明のポーラスコンクリートの製造方法によれば、均一性に優れたＰＯＣを製造することができる。
即ち、攪拌ドラムから排出される排出始めのものと終わりのものとの性状に差が少なく、圧縮強度に殆ど差がないものとすることができる。

先ず、本実施形態に於いて使用するアジテータ車について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の攪拌ドラムを示す一部破断を含む斜視図である。
本実施形態のアジテータ車は、一般に、レディーミックスコンクリートの運搬に使用されるものであり、図１に示すような攪拌ドラム１を運転席後方に備えている。
前記攪拌ドラム１は、例えば図１に示すように、水平面に対して傾斜するように配置され且つ上方に開口部２が形成された筒状のドラム本体３と、該ドラム本体３の内周面に沿って配設された２枚の螺旋状のブレード４とを有している。
また、前記攪拌ドラム１は、開口部２の中心部に配されて原料の投入口２ａと混練物の排出口２ｂとを区画形成する筒状部材５を有し、内部収容物１０としてのバインダー１０ａ及び粗骨材１０ｂをブレード４によって下方に押し込む順回転とブレードに載せて排出口２ｂ側に移動させる逆回転とをしうるように構成されている。

次に、このようなアジテータ車を用いて、ポーラスコンクリートを製造する方法について説明する。

本実施形態のポーラスコンクリートの製造方法は、バインダーを調整する第１工程と、バインダー及び粗骨材を混練することなく打設現場まで運搬する第２工程と、打設現場にて、攪拌ドラムを順回転及び逆回転させ更にこの操作を繰り返すことによりバインダーと粗骨材とを混練してポーラスコンクリートとする第３工程とを有している。

前記第１工程では、具体的には、水とセメントとを混練してバインダーを調整する。
使用するセメントとしては、各種ポルトランドセメント等、任意のものを使用することができる。更に、バインダーには、必要に応じて細骨材や混和剤を添加しておくこともできる。

ここで、バインダーに於ける水／セメント比は、ＰＯＣとして適切なコンシステンシーがえられるようなものであれば、特に制限されず、例えばセメント濃度が２０〜４０重量％となるような範囲を例示できる。

前記第２工程では、上記の如く、バインダー及び粗骨材を混練することなく打設現場まで運搬する。
この方法としては、例えば、粗骨材とバインダーとを別の手段で運搬するか、あるいは混練前の粗骨材とバインダーとを同じアジテート車に積載し、アジテート車のドラムを回転させることなく運搬する方法などが挙げられる。

前記第３工程では、バインダーと粗骨材とを攪拌ドラムに収容し、攪拌ドラムを上記の如く回転させることにより、第２工程において既にバインダーと粗骨材とが既に攪拌ドラムに収容されている場合には、これらが収容されている攪拌ドラムを上記の如く回転させることにより、混練してポーラスコンクリートを製造する。

使用する粗骨材としては、従来、ＰＯＣに用いられている粗骨材に限定されず、従来の方法では十分な混練が困難でバインダーの性状に影響を及ぼしやすいような最大寸法が２０ｍｍ以上のものや、バインダーの流動性等が大きく悪化するために使用困難であった最大寸法が２５ｍｍ以上の粗骨材を使用することもできる。
さらに、本実施形態においては、コンクリート廃材の粉砕物、いわゆるコンクリートガラを粗骨材として使用することができる。例えば、農業用水路などをＰＯＣによってリニューアルする工事では、老朽化したコンクリート製の水路を解体することによってコンクリート廃材が発生するが、これを所定の大きさに粉砕したコンクリートガラを粗骨材としてそのまま使用することもできる。

また、バインダーと粗骨材との混練の際には、更に、攪拌ドラム内に細骨材や混和剤等を収容し、これらをバインダー及び粗骨材に添加することが可能である。従って、万一、バインダーの運搬中の経時変化によってバインダーの流動性が不十分となった場合であっても、適宜、水あるいは流動化剤等を添加することが可能となる。

ポーラスコンクリートに於ける粗骨材の割合は、通常、１４５０〜１６００ｋｇ／ｍ³ が好ましい。

前記第３工程に於いて、混練に際しては、前記攪拌ドラムに順回転及び逆回転をそれぞれ行わせ、且つこの操作を３〜５回繰り返すことが好ましい。
具体的には、先ず、攪拌ドラムを６〜１２回転／分という高速回転で３０〜６０秒程度順回転させる。その後攪拌ドラムを４〜５回転／分という低速回転で１０〜３０秒程度逆回転させる。そして、この一連の順回転から逆回転という操作を３〜５回程度繰り返し行う。

このように、従来の方法と違い逆回転を行うことにより攪拌ドラム内の粗骨材とバインダーとが略均一に攪拌される。
一般的なコンクリートを攪拌ドラム内に投入し該攪拌ドラムを順回転させた場合には、コンクリートは一体的に（全体が連続的に流動するように）攪拌される。即ち、順回転により最深部に移動したコンクリートは閉塞した最深部の壁に当たって跳ね返され攪拌される。
しかしながら、バインダーと粗骨材とをそれぞれ攪拌しようとした場合、バインダーは一般的なコンクリートと同様な動きが可能であるが、粗骨材は個々が独立して動くためバインダーと一体的な動きをすることができず、最深部に移動した粗骨材は排出方向に跳ね返されずに該最深部に滞留する場合がある。粗骨材の量が少ない場合には高速回転の遠心力により一部は攪拌が可能であるが、量が多くなると最深部に移動した粗骨材は大部分が最深部に滞留することとなる。また、バインダーは適度な流動性を保持していると一体的な動き（全体が連続的に流動する動き）を示すが、固くなると一体的に動くのが困難となり、同様に最深部で滞留することとなる。
一方、本実施形態に於いては、攪拌ドラムの最深部に滞留する粗骨材や固いバインダーを強制的に排出方向（上方）へ移動させる逆回転を行うことにより、十分な混練が可能となるのである。

順回転時における攪拌ドラムの回転数は、特に限定されないが、上記の如く一般的なアジテート車の高速回転が好ましい。
また、順回転を継続する時間は、特に限定されないが、上記の如く３０〜６０秒程度が好ましい。
３０秒程度で、順回転時に必要とされる十分な攪拌が可能である。また、６０秒を超えて攪拌しても粗骨材が攪拌ドラムの最深部に滞留するのみであり、均一な混練に寄与しないとともに、攪拌に伴う騒音やエネルギーの過消費など問題が生じる。

逆回転時における攪拌ドラムの回転数は、特に限定されないが、上記の如く一般的なアジテート車の排出回転数が好ましい。
また、逆回転を継続する時間は、特に限定されないが、上記の如く１０〜３０秒程度が好ましい。
１０秒程度で、順回転時に必要とされる十分な攪拌が可能である。また、収容量にもよるが、３０秒を超えて逆回転を継続すると、粗骨材が開口部付近にまで移動してしまい、開口部から粗骨材がオーバーフローする虞がある。

前記攪拌ドラムを順回転させ次いで逆回転させる一連の操作を繰り返す回数は、特に限定されないが、３〜５回程度が好ましい。
３回程度の繰り返しで略均一に混練することが十分に可能であり、また、５回を超えて繰り返しを行うと、略均一に混練されたＰＯＣを過度に攪拌することとなり、品質が変化してしまう虞が有ると共に、攪拌に伴う騒音やエネルギーの消費など問題が生じる。

以下、試験例について説明する。
下記表１の配合よりなるバインダー（モルタル）を作製し、その直後に粗骨材（３号砕石）を表１の配合となるように添加したＰＯＣ用原料を、攪拌ドラムの容積に対する収容率がそれぞれ表２に示す値となるように攪拌ドラムに収容し、次いで、それぞれ表２に示す条件（順回転継続時間、逆回転継続時間、繰り返し回数）にて、攪拌を行いＰＯＣを調製した。

得られたＰＯＣをそれぞれアジテート車の攪拌ドラムから排出し、排出されたＰＯＣの圧縮強度を測定した。また、その結果を下記表３に示した。
尚、圧縮強度は、前半（排出を開始した直後に採取したＰＯＣ）、中間（半分排出した時点で採取したＰＯＣ）、後半（略全量排出した時点で採取したＰＯＣ）のものを用いてΦ１５×３０ｃｍの試験体を３つずつ作製し、それぞれＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮強度試験法」に準じて材齢２８日に於ける強度を測定し、その平均値を求めたものである。

尚、本実施例で用いた配合は、設計基準強度が材齢２８日の圧縮強度で１０Ｎ／ｍｍ² となるものである。
また、上記試験に於いて、排出のタイミングで圧縮強度がばらつくということは、同じアジテータ車から連続して排出されたＰＯＣを打設した場合に、打設箇所の違いで強度に差が生じることを意味する。即ち、一体の構造物を形成するにあたり、部材内部の強度のバラツキにより弱点部が生じることとなり、強度の弱い構造物が形成されることを意味するものである。

表３の結果、特に試験例１、２と試験例３、４とを対比した結果から明らかなように、本発明の方法は、品質の安定したＰＯＣを比較的短時間で製造できることが認められる。また、例えば試験例３と試験例５とを対比した結果から明らかなように、本発明のＰＯＣの製造方法は、収容量による影響も殆ど無く、一度に多くのＰＯＣを製造することも可能であり、経済性にも優れうることが認められる。
尚、試験例２に於いて、排出のタイミングによるバラツキが大きく前半に排出されたＰＯＣの圧縮強度が低くなっている原因は、収容量が多く順回転のみでは粗骨材が対流せず、均一にバインダーがまぶされていないためである。後半に排出されたＰＯＣの強度が大きくなっている原因は、バインダーが均一に混練されず最深部に滞留して最後に残っていた分が排出されたためである。試験例２の結果から分かるように、製造の効率等を考慮して収容量を多くすると、順回転のみの混練では、品質の安定したＰＯＣの製造が困難となる。

一実施形態の攪拌ドラムを示す一部破断を含む側面図。

符号の説明

１・・・攪拌ドラム、３・・・ドラム本体、４・・・ブレード

Claims (2)

1. 傾斜するように配置され且つ上方側に開口部が形成された筒状のドラム本体と該ドラム本体の内周面に沿って配設された螺旋状のブレードとを有する攪拌ドラムを備え、該攪拌ドラムが、内部収容物をブレードによって下方に押し込む順回転とブレードに載せて開口部側に移動させる逆回転とを行いうるように構成されてなるアジテート車を用い、粗骨材とバインダーとを混練してポーラスコンクリートとするポーラスコンクリートの製造方法であって、
   前記攪拌ドラム内に粗骨材とバインダーとを収容した後、前記攪拌ドラムの順回転と逆回転とを交互に繰り返し行い、前記粗骨材と前記バインダーとを混練することを特徴とするポーラスコンクリートの製造方法。
2. 前記攪拌ドラムを順回転させた後に逆回転させるという操作、若しくはその逆の操作を３〜５回繰り返すことを特徴とする請求項１記載のポーラスコンクリートの製造方法。

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