JP2017100339A

JP2017100339A - モルタル製造装置及びモルタル製造方法

Info

Publication number: JP2017100339A
Application number: JP2015234705A
Authority: JP
Inventors: 勲古賀; Isao Koga
Original assignee: KANKYO KAIHATSU CO Ltd
Current assignee: KANKYO KAIHATSU CO Ltd
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-08

Abstract

【課題】流動性を有した上で、硬化後において強度等のばらつきの発生を防ぐと共に、必要な強度を得ることができ、且つ一定の品質で仕上げられるモルタル製造装置及びモルタル製造方法の提供。
【解決手段】少なくとも流動性を確保できるセメントと混練水の配合比において、混練されたモルタルの温度が所定温度以上となるように、セメントの温度を計測するセメント温度計測部１Ａと、混練水の温度を計測する水温計測部２Ａと、貯水槽２内の混練水を加温する加温装置２Ｂとを備えるモルタル製造装置Ａと製造装置Ａを用いたモルタル製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、モルタルを製造するモルタル製造装置及び並びにモルタル製造方法に関する。

モルタルは、壁面の仕上げ、補修に用いられる他に、老朽化した管渠を補修する管路更生工法における充填材として利用されている。

管路更生工法は、既設管渠内にて透明で軽量の更生用プラスチック製のセグメント材を組み立てて、このセグメント材からなる新たな管渠を構成し、新たな管渠と既設管渠との間に充填材を充填することで、既設管渠、新たな管渠、充填材を一体化した複合管を構築する工法である。

充填材は、セメントと混練水とを所定の配合比で混練した流動性を有するものであり、このような充填材を製造する製造装置として、例えば、下記、特許文献１に記載のモルタル製造装置が知られている。

特許文献１に記載のモルタル製造装置は、トラックに載せられて移動自在にされた車載型のものであり、トラックを工事現場まで乗り入れることによって、工事現場において充填材の製造ができる。

特許文献１に記載のモルタル製造装置は、セメントと混練水とを混練してモルタルとし、混練されたモルタルを、ポンプに接続された充填ホースで搬送するようにされている。

すなわち、特許文献１に記載のモルタル製造装置は、工事現場においてモルタルを製造できると共に、モルタルを搬送する充填ホースを、新たな管渠に設けられた注入口に接続することによって、新たな管渠と既設管渠との間に、モルタルを充填材として充填することができる。

特開２０１４−１６８９２４号公報

ところで、管路更生工法に用いられる充填材は、硬化後において強度等のばらつきの発生を防ぐと共に、必要な強度を得ることができ、且つ一定の品質で仕上げられるものが求められている。

このような充填材を得るために、特許文献１に記載のモルタル製造装置では、セメントと混練水との混合比を、外気温等に対応して調整することが記載されている。

しかしながら、セメントと混練水との混合比を調整して充填材を混練する場合、混練水の含有量に対応して、混練された充填材の粘度が変わり、充填材の流動性にばらつきが生じるという問題がある。

例えば、混練水の含有量が低い充填材では、粘度が高く、流動性が低くなるため、通常の流動性を有する充填材に比べて、充填材の注入作業が遅くなると共に、ポンプの負担が大きくなり、しかも、注入中において気泡が生じやすいという問題がある。

また、混練水の含有量が低い充填材では、混練水の含有量が高い充填材に比べて、混練時間が長くなってしまうという問題がある。

本出願人は、前述の問題について、少なくとも流動性を確保できるセメントと混練水の配合比において、混練されたモルタルの温度が所定温度以上であれば、流動性を有した上で、硬化後において強度等のばらつきの発生を防ぐと共に、必要な強度を得ることができ、且つ一定の品質で仕上げられるモルタルとなることに着目して、本発明に至ったものである。

前述の課題を解決するために、本発明は、下記の手段を採用した。

セメントと混練水とを混練してモルタルを製造するミキサと、製造された前記モルタルを外部に排出するように圧送するポンプとを備えたモルタル製造装置であって、前記モルタル製造装置は、前記セメントを貯留するホッパと、前記ホッパに備えられ、前記セメントの温度を計測するセメント温度計測部と、前記混練水を貯水する貯水槽と、前記貯水槽に備えられ、前記混練水の温度を計測する水温計測部と、前記貯水槽に備えられ、前記混練水を加温する加温装置とが備えられていることを特徴とするモルタル製造装置である。

更に、前記モルタルを製造するための制御を行う制御部を備え、前記制御部は、製造される前記モルタルの温度を設定するモルタル温度設定部と、前記セメント温度計測部で計測された温度の前記セメントに対して前記混練水を混練したときに、設定された温度の前記モルタルを得ることができる前記混練水の温度を演算する混練水温度演算部と、前記水温計測部で計測された水温が演算された水温未満であるか否かを判定する水温判定部とを備え、判定結果が、計測された水温が演算された水温未満であるときに、前記加温装置を加温動作させるように制御するようにされていることを特徴とするモルタル製造装置である。

前記モルタル製造装置が走行車に備えられていることを特徴とするモルタル製造装置である。

セメントと混練水とを混練してモルタルを製造する製造方法であって、製造される前記モルタルの温度を設定するステップと、前記セメントの温度を計測するステップと、計測された温度の前記セメントに対して前記混練水を混練したときに、設定された温度の前記モルタルを得ることができる前記混練水の温度を演算するステップと、前記混練水の水温を計測するステップと、計測された水温が演算された水温未満であるか否かを判定するステップと、計測された水温が演算された水温未満であるときに、前記加温装置を加温動作させるステップとを有することを特徴とするモルタル製造方法である。

本発明に係る実施形態のモルタル製造装置を備えた走行車の側面図である。本発明に係る実施形態のモルタル製造装置を制御する制御部のブロック図である。本発明に係る実施形態のモルタル製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態のモルタル製造装置Ａを図１、図２に基づいて説明する。尚、本実施形態では、製造されるモルタルを管路更生工法に用いる充填材として使用する形態として例示するが、本発明では、モルタルを管路更生工法に用いる充填材として使用する形態に限定するものではない。また、後述する各実施形態は、本発明を限定するものではない。

本実施形態のモルタル製造装置Ａは、図１に示すように、走行車Ｂの荷台Ｂ１に載置固定され、作業現場に走行車Ｂを乗り入れることによって、作業現場において、セメントと混練水を混練してモルタル製造をすると共に、製造されたモルタルの充填作業を行うことができるものである。

モルタル製造装置Ａは、セメントを貯留するホッパ１と、混練水を貯水する貯水槽２と、セメントと混練水とを混練してモルタルを製造するミキサ３と、ホッパ１の排出口１０とミキサ３の上部開口部３０とにわたって設けられた移送コンベヤ４と、貯水槽２と上部開口部３０とにわたるように配置された給水装置５と、ミキサ３の排出部３１に接続された貯留槽６と、貯留槽６の排出口６０に接続されたポンプ７と、モルタル製造作業の各種操作を行うと共に、作業状態等を表示する表示操作部８と、モルタルを製造するための制御を行う制御部９とを備えている。

ホッパ１は、少なくとも、予定するモルタルの充填作業に必要なセメントを貯留する容量を有するものであり、ホッパ１内に、セメントの温度を計測するセメント温度計測部１Ａが配置されている。

ホッパ１に貯留されるセメントは、外気温度や湿度によっては、一部に塊りが生じて、ホッパ１の下端に設けられた排出口１０でつまりが生じることがあるが、この詰りを防止するため、排出口１０付近に、コンプレッサＣから圧搾空気を噴射して、セメントの詰り及び塊り崩しながら、セメントを移送コンベヤ４に移送するようにされている。

このようなホッパ１は、貯留されたセメントを、下端の排出口１０から移送コンベヤ４に落下させる。移送コンベヤ４に落下したセメントは、移送コンベヤ４によって搬送されると共に、上部開口部３０の上方に配置された搬送コンベヤ４の出口４０からミキサ３内に移送される。

貯水槽２は、少なくとも、予定するモルタルの充填作業に必要な混練水を貯水する容量を有するものであり、貯水された混練水の水温を計測する水温計測部２Ａと、貯水された混練水を加温する加温装置２Ｂと、貯水された混練水をミキサ３に給水する給水装置５とが備えられている。

給水装置５は、貯水槽２内に配置された定量ポンプ５０と、定量ポンプ５０とミキサ３の上部開口部３０とにわたるように配管された給水管５１とを備えており、定量ポンプ５０によって、定量の混錬水を給水管５１からミキサ３に給水するようにされている。

定量ポンプ５０による混練水の給水量は、ミキサ３で製造される１回分のモルタル量に相当するセメントに混練水を混練したときに、充填作業に最も適した流動性を有するモルタルが製造できる水量として設定され、この水量が給水されたときに給水動作が停止るようにされている。

ミキサ３と貯留槽６とは、バルブ３２を介して接続されており、このバルブ３２を開くことで、ミキサ３内のモルタルを貯留槽６に移送するようにされている。

貯留槽６は、ミキサ３の最大容量の２倍の最大容量を有するアジテータであり、ミキサ３が製造する２回分のモルタルを貯留することができると共に、貯留槽６内のモルタルを撹拌することによって、モルタルの硬化を防止でき、且つ最初に移送されたモルタルと次に移送されたモルタルとを混合することで、貯留槽６内のモルタルの均質化ができる。

また、貯留槽６のモルタルは、モルタルの充填作業中において、ポンプ７によって排出されながら減少するため、この減少量に応じた量のモルタルをミキサ３から貯留槽６に移送することで、連続的なモルタルの充填作業が可能となる。

貯留槽６には、モルタル量を検出するセンサー６Ａが備えられており、このセンサー６Ａで検出されたモルタル量に応じて、バルブ３２の開閉が行われるように制御するとよい。

前述の減少量に応じた量のモルタルをミキサ３から貯留槽６に移送する制御は、例えば、貯留槽６のモルタル量が、貯留槽６の総容量の半分（ミキサ３の総容量と同量）となったことを検出したときに、バルブ３２を開いて、ミキサ３のモルタルの全てを貯留槽６に移送する制御が挙げられ、このような制御とすることで、連続的なモルタルの充填作業や連続的なモルタルの製造作業を効率よく行うことができ、その上、貯留槽６内のモルタルの残量、モルタルの充填量、モルタルの製造量等の確認を行い易くできる。

ミキサ３には、モルタル重量を計測するロードセル３３が備えられており、ロードセル３３が計量する重量が「０（モルタルが無くなった状態）」であるときに、貯留槽６のモルタル量にかかわらず、バルブ３２が閉じられるように制御するとよい。

また、ロードセル３３が計量する重量が「１００（モルタルが満量状態）」になると共に、モルタルが製造される混練時間が経過するまで継続し、混練時間の経過後に解除され、センサー６Ａの検出によるバルブ３２の開閉制御に切り替わるように制御するとよい。

すなわち、モルタルの充填作業中に、ミキサ３内のモルタルが無くなった時点で、バルブ３２を閉じてセメントと混練水をミキサ３に供給すると共に、混練してモルタルを製造することができ、製造後にバルブ３２を開いてモルタルを貯留槽６に移送することができる。

尚、貯留槽６の最大容量は、例示したミキサ３の最大容量の２倍に限定するものではなく、３倍以上としてもよいし、ミキサ３の最大容量と同じ容量としてもよい。

ポンプ７は、貯留槽６の排出口６０と搬送ホース７０を介して接続されていると共に、充填先にモルタルを充填するための充填ホース７１が接続されており、ポンプ７の動作によって、貯留槽６内のモルタルを吸引すると共に、吸引したモルタルを搬送ホース７０から充填ホース７１に圧送し、且つ圧送されるモルタルを充填ホース７１から充填先に充填するようにするようにされている。

表示操作部８は、各種操作スイッチ(図示せず)や各種情報を表示するモニタ部(図示せず)、制御部９等が備えられており、オペレータが、モニタ部に表示される各種情報を視認しながら、各種操作スイッチを操作して、目的とするモルタルの製造に関する各種データ等を入力できるようにされている。

充填作業に用いられるモルタルについては、充填作業を効率よく行えるモルタルの流動性を確保できるセメントと混錬水との配合比が、一定の範囲内で決められており、この一定の範囲内の配合比で、充填作業を効率よく行える流動性を有した上で、硬化後において強度等のばらつきの発生を防ぐと共に、必要な強度を得ることができ、且つ一定の品質で仕上げることができるモルタルを製造するには、モルタルの温度を所定温度以上とすることで達成できる。

充填作業を効率よく行える流動性を有した上で、硬化後において強度等のばらつきの発生を防ぐと共に、必要な強度を得ることができ、且つ一定の品質で仕上げることができるモルタルの温度は、１５℃以上であることが好ましい。

すなわち、計測された温度のセメントに対して、所定温度以上のモルタルを製造できる水温の混錬水を混錬すれば、所定温度のモルタルを製造することができる。

混錬水を所定温度以上のモルタルを製造できる水温とするには、所定温度のモルタルを製造できる混練水の水温を設定しておき、記憶されたセメントの現在の温度及び混練水の現在の水温に基づいて、加温装置２Ｂを加温動作させて混練水を加温するように制御するとよい。

このような制御は、図２に示すように制御する制御部９によって達成できる。制御部９は、各種設定データ、各種計測データ、演算データ等を記憶すると共に、出し入れされる記憶部９Ａと、製造されるモルタルの温度を設定するモルタル温度設定部９Ｂと、セメント温度計測部１Ａで計測された温度のセメントに混練水を混練したときに、設定された温度のモルタルを得ることができる混練水の温度を演算する混練水温度演算部９Ｃと、水温計測部２Ａで計測された混練水の水温が、演算された水温未満であるか否かを判定する水温判定部９Ｄと、判定された水温が演算された水温未満であるとの判定結果に基づいて、加温装置２Ｂを加温動作させる制御を含む。

記憶部９Ａには、モルタル温度設定部９Ｂで設定されたモルタルの所定温度データ、計測
されたセメントの温度データ、所定温度のモルタルを製造するための、セメントの温度に対応する混練水の水温データ等が記憶されており、これら各データが制御部９の要求に基づいて出し入れされるように制御されている。

制御部９は、セメント温度計測部１に対して、常にセメントの温度を計測させるように制御すると共に、計測されたセメントの温度を、現在の温度として記憶部９Ａに記憶させるように制御している。

また、計測中におけるセメントの温度の変化に基づいて、記憶部９Ａに記憶された現在の温度を、新たな現在の温度として更新(上書き)するように制御している。

制御部９は、水温計測部２Ａに対して、常に混練水の水温を計測させるように制御すると共に、現在の水温として記憶部９Ａに記憶させるように制御している。

また、計測中における水温の変化に基づいて、記憶部９Ａに記憶された現在の水温を、新たな現在の水温として更新(上書き)するように制御している。

制御部９は、混練水温度演算部９Ｃに対して、記憶されたセメントの温度データと、混錬水の温度データとに基づいて、所定温度のモルタルを製造するための混錬水の温度を演算させるように制御すると共に、演算データを記憶部９Ａに記憶させるように制御している。

制御部９は、水温判定部９Ｄに対して、水温計測部２Ａで計測された混練水の水温が、演算された水温未満であるか否かを判定するように制御すると共に、判定結果を記憶部９Ａに記憶させるように制御している。

そして、制御部９は、計測された混練水の水温が、演算された水温未満であるとの判定結果に基づいて、加温装置２Ｂを加温動作させるように制御していると共に、加温中に計測された混練水の水温が、演算された水温に至ったとの判定結果に基づいて、加温装置２Ｂの加温動作を停止させるように制御している。

そして、所定温度以上のモルタルを製造できる水温に至った混練水を給水装置５でミキサ３に給水することで、所定温度以上のモルタルを製造できる。

制御部９は、定量ポンプ５０に対して、貯水槽２内の混練水の水温が、演算された水温に至ったとの判定結果に基づいて、給水動作を開始するように制御している。

また、定量ポンプ５０の給水動作は、ミキサ３のバルブ３２が閉じているときにのみ行われるように制御するとよい。

尚、給水装置５は、制御部９の制御による自動給水に限らず、手動によるものとしてもよい。この場合、加温装置２Ｂの加温動作が停止したときに、ブザー等の音声発生手段による音声で加温動作の停止を知らせ、この音声に基づいてオペレータが給水装置５の給水動作するようにしてもよい。

次に、制御部９によるモルタルの製造方法を図３に基づいて説明する。図３は、制御部９の制御によるモルタルの製造方法のプログラムのフローチャートであり、モルタル製造装置Ａを始動(電源オン)することにより起動するプログラムである(ステップＳ１）。

モルタル製造装置Ａの始動後、モルタル温度設定部９Ｂによって、製造するモルタルの温度を設定する(ステップＳ２)。

ステップＳ２後には、ホッパ１内のセメントの温度をセメント温度計測部１Ａによって計測し(ステップＳ３)、計測された温度のセメントに対して混練水を混練したときに、設定された温度の前記モルタルを得ることができる混練水の水温を演算する(ステップＳ４)。

また、貯水槽２の混錬水の水温計測部２Ａによって、貯水槽２の混錬水の水温が計測され(ステップＳ５)、水温判定部９Ｄによって、計測された水温がステップＳ４で演算された混錬水の水温未満であると判定されたときに(ステップＳ６)、加温装置２Ｂの加温動作を開始させる(ステップＳ７)。

水温計測部２Ａによる貯水槽２の混錬水の水温計測は継続しており、加温される混錬水の水温がステップＳ４で演算された混錬水の水温であると判定されたときに(ステップＳ８)、加温装置２Ｂの加温動作を停止する(ステップＳ９)。加温装置２Ｂの加温動作が停止すると、定量ポンプ５０による混錬水の給水動作が開始されて、演算された水温に至った混錬水をミキサ３に給水する(ステップＳ１０)。

このステップＳ２〜Ｓ１０のプログラムによって、計測された温度のセメントに対して混練水を混練したときに、設定された温度のモルタルを得ることができる水温の混練水をミキサ３に給水することができ、これによって、設定された温度のモルタルを自動的に製造することができる。

このプログラムは、あらかじめ設定されたモルタルの製造回数(ミキサ３での混錬回数)をカウントし(ステップＳ１１)、設定された製造回数に至ったときに終了し(ステップＳ１２)、設定された製造回数に至っていない場合には、ステップＳ３以下のステップを再開する。

尚、ミキサ３へのセメントの移送は、ステップＳ２〜ステップＳ９の実行中に行われており、設定された定量のセメントの移送後に、移送コンベヤが停止し、次のセメントの移送作業開始まで停止状態が継続している。

また、本発明では、制御部９及び制御部９によるモルタルの製造方法によって、設定した温度のモルタルを自動的に製造するものに限らず、計測された水温を目視によって確認し、確認された水温が演算された水温未満であるときに、手動によって加温装置２Ｂを加温動作させ、加温中の混錬水の水温を目視によって確認し、確認された水温が演算された水温に至ったときに、加温装置２Ｂを停止させると共に、給水装置５を給水動作させるようにしてもよい。

また、モルタル製造装置Ａは、走行車Ｂに載置した形態に限らない。

また、モルタルの設定温度は、季節によっては、管路が埋設されている地中温度が現場の外気温よりも低い場合があるため、地中において充填されるモルタルが硬化したときに、地中温度に合わせて最も強度が高くなる温度になるように設定するとよい。

この場合、設定された温度のモルタルを得るための混練水の加温制御を、セメントの温度計測に加えて、管路が埋設されている地中の温度を計測すると共に、セメント温度と地中温度とを総合し、これらのセメント温度及び地中温度に基づいて、設定された温度のモルタルを得ることができる水温となるように混練水を加温する制御とする。

また、本発明は、例示した実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。

Ａ：モルタル製造装置
Ｂ：走行車
１：ホッパ
２：貯水槽
３：ミキサ
５：給水装置
６：貯留槽
７：ポンプ
１Ａ：セメント温度計測部
２Ａ：水温計測部
２Ｂ：加温装置
９Ｂ：モルタル温度設定部
９Ｃ：混練水温度演算部
９Ｄ：水温判定部
９：制御部

Claims

セメントと混練水とを混練してモルタルを製造するミキサと、製造された前記モルタルを外部に排出するように圧送するポンプとを備えたモルタル製造装置であって、前記モルタル製造装置は、前記セメントを貯留するホッパと、前記ホッパに備えられ、前記セメントの温度を計測するセメント温度計測部と、前記混練水を貯水する貯水槽と、前記貯水槽に備えられ、前記混練水の温度を計測する水温計測部と、前記貯水槽に備えられ、前記混練水を加温する加温装置とが備えられていることを特徴とするモルタル製造装置。
更に、前記モルタルを製造するための制御を行う制御部を備え、前記制御部は、製造される前記モルタルの温度を設定するモルタル温度設定部と、前記セメント温度計測部で計測された温度の前記セメントに対して前記混練水を混練したときに、設定された温度の前記モルタルを得ることができる前記混練水の温度を演算する混練水温度演算部と、前記水温計測部で計測された水温が演算された水温未満であるか否かを判定する水温判定部とを備え、判定結果が、計測された水温が演算された水温未満であるときに、前記加温装置を加温動作させるように制御するようにされていることを特徴とする請求項１記載のモルタル製造装置。
前記モルタル製造装置が走行車に備えられていることを特徴とする請求項１又は２記載のモルタル製造装置。
セメントと混練水とを混練してモルタルを製造する製造方法であって、製造される前記モルタルの温度を設定するステップと、前記セメントの温度を計測するステップと、計測された温度の前記セメントに対して前記混練水を混練したときに、設定された温度の前記モルタルを得ることができる前記混練水の温度を演算するステップと、前記混練水の水温を計測するステップと、計測された水温が演算された水温未満であるか否かを判定するステップと、計測された水温が演算された水温未満であるときに、前記加温装置を加温動作させるステップとを有することを特徴とするモルタル製造方法。