JP2008302646A - コンクリート製造供給プラント - Google Patents

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Tatsumi Ota
達見 太田
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Shimizu Corp
清水建設株式会社
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Abstract

【課題】 コンクリートを打設する施工階、もしくはその近傍でコンクリートの製造が行われる可動式コンクリート製造プラントを提供する。
【解決手段】
建設中のビルの近傍に、コンクリート打設位置に合わせて高さ方向に構築可能な柱状構造物を設置する。この柱状構造物の近傍に、ミキサと、ミキサにコンクリート材料を投入する材料供給装置とを配置する。さらに、柱状構造物内には、コンクリート打設装置を配置する。ミキサは横移動用ガーダ上を横移動し、また柱状構造物内を昇降し、材料供給装置とコンクリート打設装置間を往復してコンクリートを運搬する。ミキサはコンクリート打設装置が設置された高さまで到達した後、コンクリート打設装置にコンクリートを投入し、コンクリート打設装置によりコンクリートを打設する。
【選択図】 図2

Description

本発明はコンクリート製造供給プラントに係り、特に高層建物等のコンクリート打設の効率化を図るようにしたコンクリート製造供給プラントに関する。
一般に、レディーミクストコンクリート(生コンクリート)は、整備された製造設備をもつコンクリート製造工場で製造され、トラックアジテータで撹拌しながら建設現場まで輸送されている。そしてトラックアジテータから荷卸しされた生コンクリートは、建設現場に設置されたコンクリートポンプまたはディストリビュータなどのコンクリート搬送、打設装置によって、打設箇所まで搬送され、打設されている。
通常、高層建築物の建設現場では、コンクリートを高層階まで効率よく搬送するために、コンクリートポンプが用いられている。また、高層化に伴い、高圧吐出力を有し、長尺ブームを備えたコンクリートポンプ等も開発されている。
ところで、生コンクリートをコンクリート製造工場から建設現場まで輸送する場合、特に都市部では、交通渋滞に起因する輸送時間の長時間化が問題となっている。生コンクリートの輸送に長時間かかると、生コンクリートの性質(スランプ、スランプフロー、空気量、コンクリート温度など)が所定の品質から変化して、打ち込みや締め固め等の施工に悪影響を与える。また、生コンクリートについて規定した仕様書(たとえばJASS5)では、コンクリートの混練り開始から打設終了までの作業時間等が規定されており、こうした規定を遵守するためにも生コンクリートの輸送時間は短いことが好ましい。
また、大規模な建設現場には何台もの生コンクリート運搬車が到着するため、周辺の交通渋滞の要因となるばかりか、排気ガスによる周辺環境への悪影響も懸念される。
従来、コンクリートポンプを使用したコンクリート打設では、コンクリートのスランプ低下などの品質変動が問題となっていた。また、施工箇所までの圧送距離が長いと、打設終了時に、配管内にコンクリートが残り、その残留コンクリートの廃棄処分を行う必要もある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、コンクリートが打設される施工階、もしくはその近傍で、コンクリート製造が行うことができるようにしたコンクリート製造供給プラントを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、建物のコンクリート打設位置に合わせて、前記建物近傍に立設される仮設タワーと、コンクリート材料を混練し、混練された生コンクリートを排出するミキサと、地上に設置され、前記ミキサにコンクリート材料を供給する材料供給装置と、前記ミキサから排出されたコンクリートを受け取るとともに、前記建物のコンクリート打設箇所にコンクリートを供給するコンクリート供給装置とを有するコンクリート製造供給プラントであって、前記コンクリート供給装置の一部を、前記仮設タワー内に位置させるとともに、前記ミキサを保持し、前記コンクリート材料供給装置と前記コンクリート供給装置との間を往復させる移動手段を備えたことを特徴とする。
前記コンクリート供給装置は、前記建物の施工階の高さに合わせて、設置高さを設定することが好ましい。
建物のコンクリート打設位置に合わせて、前記建物近傍に立設される仮設タワーと、コンクリート材料を混練し、混練された生コンクリートを排出するミキサと、前記ミキサにコンクリート材料を供給する材料供給装置と、前記ミキサから排出されたコンクリートを受け取るとともに、前記建物のコンクリート打設箇所にコンクリートを供給するコンクリート供給装置とを有するコンクリート製造供給プラントであって、前記仮設タワーの頂部に位置するプラントユニット内に、前記ミキサと前記材料供給装置と前記コンクリート供給手段とが収容され、前記プラントユニット全体を揚重可能な揚重手段を備えたことを特徴とする。
前記揚重手段は、前記建物の施工階の高さに合わせて、前記プラントユニットの揚重高さを設定可能な装置であることが好ましい。
以上のように、本発明によれば、生コンクリートを建設現場で製造するため、コンクリート製造工場から建設現場までのコンクリート輸送時間をなくすことができる。その結果、生コンクリートの性質を変化させずに打設することが可能となり、仕様に合致した高品質コンクリートを打設することが可能となる。また、建設現場周辺で生コンクリートの運搬車の往来を減らすことができるため、交通渋滞を解消し、排気ガスの排出を低減することができる。さらに、コンクリートポンプによる遠距離圧送をなくすことで、スランプの低下などの生コンクリートの品質を変動させることなく、配管内の残留コンクリートを処理する作業を低減することができる。
以下では、本発明の実施形態に係るコンクリート製造供給プラントの実施例1について、図1,図2を参照して説明する。
図1は、本発明の実施例1によるコンクリート製造供給プラントとビルの1階部分の施工状況を示した概略図である。
図1に示したように、1階部の施工が行われている建設中(完成時を仮想線で表示)の建築物30の近傍に、この建築物30の1階部分には、2階レベルとほぼ同じレベル(高さ)の鋼製のフレーム20が組み立てられている。そしてフレーム20の内部には、後述するミキサ14、ホッパ15、ポンプ16等を昇降する装置が備えられている。この鋼材を階高にほぼ等しい高さのトラス状に組み立てたフレームユニット20uは、図2に示したように、建築物の構築に合わせて上方に向けて積層連結され、建築物に沿って立設した仮設タワーとして構築される。(以下、トラス状のフレームユニット20uが積層され、タワー(塔状)となった構造体をフレームタワーと呼ぶ。)フレームタワー20が立設された、建物の反対側の地上部にはプラント建屋24が構築されている。このプラント建屋24内には後述するように、1バッチ分のコンクリート材料を計量する計量ユニット、ミキサ14等のコンクリート製造のための装置群が格納されている。なお、フレームタワー20は、フレームユニット20uを積層するのでなく、複数の鋼材をトラス状に組み立てることで構築できることは言うまでもない。
プラント建屋24の外側及び上部にはコンベア23が設置されている。このコンベア23は垂直バケットコンベア21と水平ベルトコンベア22とから構成されており、垂直バケットコンベア21は、壁つなぎ26を介してプラント建屋24の側面に支持されている。垂直バケットコンベア21の下端には、地下に設けられた骨材の貯蔵ビン6から延設された垂直バケットコンベア21に連結され、外部からの骨材の連続供給を可能にしている。水平ベルトコンベア22のプラント建屋24内の端部は、計量ユニットのターンヘッド11上方に位置している。プラント建屋24内にはターンヘッド11で振り分け供給された骨材を一旦貯蔵し、所定量だけをミキサに供給する計量ユニットが設置されている。材料供給ゲート12,ゲート12を通過する材料質量を計測する計量機13、投入された材料を混練りするミキサ14が格納されている。ターンヘッド11は骨材投入用の材料供給ゲート12に接続されている。骨材の他の材料であるセメント、水、混和剤等は、図示しない貯蔵槽に貯蔵され、所定量が供給ポンプ等で供給ゲートに供給されるようになっている。材料供給ゲート12の下端には計量機13が取り付けられており、計量機13から排出された材料はミキサ14に投入される。なお、図示しない骨材貯蔵ビンは貯蔵、材料供給を考慮して地上1階、あるいは地下階に設置することが好ましい。
フレームタワー20とプラント建屋24との間には、横移動用ガーダ25が設置されている。この横移動用ガーダ25は地面に敷設された走行レール25aと、上部に架設された吊りレール25bとから構成されている。ミキサ14は、図示しない駆動機構により、フレームタワー20とプラント建屋24との間の走行レール25a上を往復走行することができる。また、横移動用ガーダ25内の吊りレール25bにミキサ14を吊持し、図示しない駆動部により、ミキサ14を、フレームタワー20とプラント建屋24との間の吊りレール25bで往復移動させることができる。
一方、フレームタワー20内には、ミキサ14から排出される混練されたコンクリートを受けるホッパ15と、ホッパ15から排出されたコンクリートをディストリビュータ18に送るポンプ16とが備えられている。さらにフレームタワー20には、ミキサ14やホッパ15、ポンプ16等を昇降することができる昇降設備が備えられている。本実施例では、この昇降設備として、タワーの構築に合わせて高さ方向に延設されたたラックアンドピニオン式の昇降装置27が装備されている。昇降設備としては、プーリワイヤ機構による揚重装置をタワー内に組み込むこともできる。
フレームタワー20の近傍にはディストリビュータ18が設置され、前述したポンプ16とホース17を介して接続されている。ディストリビュータ18によって、建物各部のコンクリート打設箇所にコンクリートを供給することができる。
次に、上述したコンクリート製造プラントを用いたコンクリートの製造から打設までの作業フローについて説明する。
骨材は、本実施例ではプラント建屋24の地下階に設けられた貯蔵ビン6にストックされ、コンベア23によりプラント建屋24内のターンヘッド11まで運搬され、ターンヘッド11に投入される。セメント、水、混和剤等の添加材料は、図示しない貯蔵槽で貯蔵され、供給ポンプ等により材料供給ゲート12に供給される。
プラント建屋24に仮貯蔵された各材料は、所定のコンクリート配合(調合)になるように、材料供給ゲート12の下端に取り付けられた計量機13により1バッチ分が計量され、ミキサ14に投入される。
プラント建屋24内で所定配合のコンクリート材料が投入されたミキサ14は、図中の矢印で示すように、横移動用ガーダ25に導かれてプラント建屋24からフレームタワー20内まで移送される。ミキサ14内の生コンクリートは、ミキサ14が移動している間も混練された状態にある。
練混ぜられたコンクリートはミキサ14からホッパ15に投入され、ポンプ16によりディストリビュータ18に送られる。フレームタワー20の近傍にはディストリビュータ18が配され、生コンクリートは打設箇所まで運搬され打ち込まれる。
図2は、本発明の実施例1で示したコンクリート製造供給プラントと、ビルの高層階の施工状況を示した概略図である。コンクリートの施工が進むと建築物30の施工階は高くなり、ポンプ16の圧送距離は長くなる。この圧送距離が所定量以上になった場合、既に設置されたフレームタワー20上にフレームユニットが組み上げられる。組み上げられるフレームユニットの組立部材の上げ下ろしは、フレームタワー20に設置されたミキサ14等を昇降する設備を利用することができる。フレームタワー20は、建物の施工階まで組み上げられ、これに合わせてフレームタワー20内の昇降設備も所定高さだけ延長される。
フレームタワー20と昇降設備の施工が完了すると、昇降設備を用いてホッパ15、ポンプ16、ディストリビュータ18が施工階まで上昇され、施工階のフレームタワー20に堅固に支持されるように、設置される。そして建築物30の施工階にディストリビュータ18が設置され、前述したポンプ16とホース17とで接続される。プラント建屋24内でコンクリート材料が投入されたミキサ14は、横移動ガーダ25に導かれてプラント建屋24からフレームタワー20まで移動する。さらに昇降装置27によってフレームタワー20内を上昇する。施工階まで上昇したら、施工階に設置されているホッパ15に生コンクリートを投入して、建屋24に戻る。このように施工階が高くなった場合でも、コンクリートの打設位置の近くに、コンクリートの性質の変化を最小限に抑えた生コンクリートを用意することができる。そして、コンクリート打設工事が最上階まで完了すると、これらの諸設備の解体・撤去が行われる。
上述の実施例1では、ミキサ14を生コンクリート打設高さまで移動させながら練混ぜを行うコンクリート製造供給プラントについて述べたが、以下、他の実施例として実施例2について説明する。
図3は、本発明の実施例2のコンクリート製造供給プラントと、建築物の1階の施工状況を示した概略図である。
建築物30の近傍にはプラントユニット40pが構築されている。このプラントユニット40pは実施例1と同様のトラス状のフレーム構造からなり、プラントユニット40p内には、実施例1で示したのと同様の構成からなるターンヘッド11、材料供給ゲート12、計量機13、ミキサ14、ホッパ15、ポンプ16が格納されている。そしてプラントユニット40pの外側にはジャッキアップ用ブラケット28が備えられている。このジャッキアップ用ブラケット28は、ターンヘッド11、材料供給ゲート12、ミキサ14等の生コンクリート製造設備ユニットをリフトアップするために使用される。骨材は図示しない地下に設置された地下階に保管されており、コンベア23により骨材はターンヘッド11まで運搬される。ターンヘッド11は骨材用の材料供給ゲート12に接続されている。材料供給ゲート12は前述した骨材用の他、セメント用、水用、混和剤用等が並列に配されている。それぞれの材料供給ゲート12の下端には計量機13が取り付けられており、所定のコンクリート配合(調合)になるように各材料が計量される。計量されたコンクリート材料は計量機13から排出され、ミキサ14に投入される。なお、プラントユニット40p及びプラントユニット40pを支持するように積層されるフレームユニット40uは、内部に格納される装置群の重量が大きいため、フレームタワー20、フレームユニット20uに比べ、剛性の高い鋼材を用いたトラス構造からなる。(なお、実施例2では、プラントユニット40pの下方にフレームユニット40uが積層され、所定の積層タワーとなった構造体全体をプラントタワー40と呼ぶ。)
ミキサ14の下側には、ミキサ14から排出されるコンクリートを受けるホッパ15と、ホッパ15から排出されたコンクリートをディストリビュータ18に送るポンプ16が配されている。そして、プラントタワー40の近傍にはディストリビュータ18が設置され、前述したポンプ16とはホース17を介して接続されている。ディストリビュータ18は、コンクリートを打設箇所まで運搬して打ち込む機能を有している。
次に、上述したコンクリート製造プラントを用いたコンクリートの製造から打設までの流れについて説明する。
骨材は、プラントタワー40の地下階の貯蔵ビン6にストックされ、コンベア23によりターンヘッド11まで運搬され、投入される。骨材はターンヘッド11により材料供給ゲート12に振り分けられる。セメント、水、混和剤等のコンクリート材料は、実施例1と同様に供給ポンプによってターンヘッド11に供給され、実施例1と同様にして建築物30の所定箇所に打設される。
図4は、本発明の実施例2に係るコンクリート製造供給プラントとビルの高層階の施工状況を示した概略図である。コンクリートの施工が進むと、建築物30の施工階は高くなるため、ポンプ16の圧送距離は長くなる。この圧送距離が所定量以上になった場合は、プラントユニット40pを、四隅に設けられたジャッキアップ用ブラケット28にジャッキ29を作動させることにより、階高にほぼ等しい高さを有するユニット状のフレームの高さ分だけ押し上げる。そして、プラントユニット40pが押し上げられてできた空間に、所定高さのフレームユニット40uを吊り込んで上下方向を継ぎ足し、高さ方向にタワーを延設させることができる。このようにして、プラントタワー40は工事の進行に合わせて施工階まで構築される。そして、プラントタワー40が上方に積層されるのにあわせてコンベア23も延長される。なお、積み上げられるフレームユニット40uの搬入には、プラントユニット40p内に設置された昇降設備を利用することができる。
プラントタワー40とコンベア23を所定の施工階まで組み立てた状態で、建築物30の施工階にディストリビュータ18が設置され、ディストリビュータ18とポンプ16とはホース17を介して接続される。そして、揚重されたコンクリート材料を材料供給ゲートに供給してミキサ14で練混ぜることにより、移動後の高さ(位置)で生コンクリートの製造が可能となる。このように施工階が高くなった場合でも、コンクリートの打設位置の近くで、生コンクリートを製造することができる。そして、コンクリート工事が完了した場合は、これらの諸設備の解体・撤去が行われる。
また、上述の実施例では、実施例1ではミキサ14等の移動手段、実施例2ではプラントユニット40p内に装備されたリフトアップ手段について述べたが、これも一例について述べたに過ぎず、ワイヤ昇降装置、外部タワークレーン等のその他の揚重装置を用いた作業を行うことができることはいうまでもない。
また、上述の実施例では、ビルの施工について記述しているが、コンクリートの高所施工が実施される工事に採用した場合にも、本発明の効果を享受することができる。例えば高所に架設される橋梁のコンクリート床版を施工する場合は、フレームタワー、フレームタワーやプラント建屋に、水平方向への移動手段を設けることで、コンクリート打設位置が水平方向に離れた場合にも対応することができる。
本発明の実施形態の実施例1におけるコンクリート製造供給プラントによる施工状況を示した概略図。 図1に示したコンクリート製造供給プラントによる高層階の施工状況を示した概略図。 本発明の実施形態の実施例2におけるコンクリート製造供給プラントによる施工状況を示した概略図。 図3に示したコンクリート製造供給プラントによる高層階の施工状況を示した概略図。
符号の説明
10 コンクリート製造供給プラント
11 ターンヘッド
12 材料供給ゲート
13 計量機
14 ミキサ
15 ホッパ
16 ポンプ
18 ディストリビュータ
20 フレームタワー
20u,40u フレームユニット
23 コンベア
25 横移動用ガーダ
27 昇降設備
30 建築物
40 プラントタワー
40p プラントユニット

Claims (4)

  1. 建物のコンクリート打設位置に合わせて、前記建物近傍に立設される仮設タワーと、
    コンクリート材料を混練し、混練された生コンクリートを排出するミキサと、
    地上に設置され、前記ミキサにコンクリート材料を供給する材料供給装置と、
    前記ミキサから排出されたコンクリートを受け取るとともに、前記建物のコンクリート打設箇所にコンクリートを供給するコンクリート供給装置とを有するコンクリート製造供給プラントであって、
    前記コンクリート供給装置の一部を、前記仮設タワー内に位置させるとともに、前記ミキサを保持し、前記コンクリート材料供給装置と前記コンクリート供給装置との間を往復させる移動手段を備えたことを特徴とするコンクリート製造供給プラント。
  2. 前記コンクリート供給装置は、前記建物の施工階の高さに合わせて、設置高さが設定されることを特徴とする請求項1に記載のコンクリート製造供給プラント。
  3. 建物のコンクリート打設位置に合わせて、前記建物近傍に立設される仮設タワーと、
    コンクリート材料を混練し、混練された生コンクリートを排出するミキサと、
    前記ミキサにコンクリート材料を供給する材料供給装置と、
    前記ミキサから排出されたコンクリートを受け取るとともに、前記建物のコンクリート打設箇所にコンクリートを供給するコンクリート供給装置とを有するコンクリート製造供給プラントであって、
    前記仮設タワーの頂部に位置するプラントユニット内に、前記ミキサと前記材料供給装置と前記コンクリート供給手段とが収容され、前記プラントユニット全体を揚重可能な揚重手段を備えたことを特徴とするコンクリート製造供給プラント。
  4. 前記揚重手段は、前記建物の工事階の高さに合わせて、前記プラントユニットの揚重高さを設定可能なことを特徴とする請求項3に記載のコンクリート製造供給プラント。
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