JP2018144294A - ミキサ内への水硬性物質の固着防止装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤改良施工の日毎のミキサ内清掃作業において、セメントスラリー等が固化した固着物の斫作業を不要にする装置及び方法を提供する。【解決手段】水硬性粉末Ｆと配合水Ｗを混練するプラントに備えられたミキサにおいて、 前記ミキサ１上部の水硬性粉末Ｆの投入１５口に、前記ミキサ１内の配合水Ｗに届くガイド筒２０を取り付け、前記ガイド筒２０の出口２０ａを前記配合水Ｗの液面Ｗ１に当接させるか、又は、該液面Ｗ１より下方に位置させる。【選択図】図１

Description

本発明は、プラント等においてセメント等の水硬性粉末を水と混練する装置及び方法に係るものであり、更に述べると、ミキサ内への水硬性物質の固着防止装置及び方法に関する。

セメント系固化材スラリーを用いる地盤改良工事等において、セメント系固化材等を一定割合で水と混練する場合に、計量器、ミキサ、及びアジテータ等より構成されるプラントを用いる場合がある。このような場合にセメント系固化材スラリーの混練から圧送に至る作業は、プラントに組み込まれたミキサ内に、1 バッチ分のセメント系固化材と混練させる一定量の配合水を前もって投入し、ミキサ内の攪拌羽根を回転させた状態で、セメントサイロに蓄えられたセメント等を、スネッキ等でミキサ上方より投入口を通じてミキサ内に落下させつつ、前記攪拌羽根で混練しながらセメント系固化材スラリーを製造し、前記１バッチ分が混練されたらミキサ下方のアジテータに貯留し、アジテータから圧送ポンプ等で施工機械に圧送するという工程をたどる。なおここで言う「1 バッチ」とは、セメント系固化材スラリーを混練する場合に、配合水とセメント系固化材を所定の分量ずつ重量計量を行い、これを混練し、アジテータに貯留する一連の作業単位をいう。

この場合、セメント系固化材を前記ミキサ内の上方投入口からミキサに投入しつつ前記攪拌羽根で混練させる際に、ミキサの蓋やミキサ内の円筒状側壁や撹拌軸にセメント系固化材粉末やスラリーが飛散又は付着しそのまま固結（以下「固着」という）してしまう。そこで、地盤改良施工後の日毎の清掃作業の際に、ミキサの蓋を開けて作業者が中に入り、この固結物を斫る等の必要があり、この清掃作業は、困難でしかも危険性を伴う作業となっていた。

本発明に関連する背景技術としての特許文献では、流動化処理土の分野で、作業終了後処理タンク内の清掃を行うことの困難性に着目し、「点検口を開閉可能な扉から構成することによって流動化処理タンク内に残留する固形物を排除したり、また、内部の洗浄を行ったりできる」とする対策をとった特開平１１−６１８８１号公報（特許文献１）がある。

また、前記と同じ流動化処理土の分野で「連続処理槽２０の内部が開放状態となり、掻き落とし部材や、ブラシ等からなる清掃用具を用いて、パドル２３や回転軸２２及び連続処理槽２０の内面等に固着している土砂及び土質改良材を掻き落とした上で、例えば排出手段３３への接続側の開口部から排出することができる」とした特開２０００-２７１７５号公報（特許文献２）がある。

特開平１１−６１８８１号公報 特開２０００−２７１７５号公報

前記従来例は、いずれもミキサの蓋やミキサ内の円筒状側壁や攪拌軸などに固着した固結物を除去する清掃作業が必要となるが、この清掃作業は面倒であるとともに、時間がかかる。そこで、本発明は、ミキサの蓋やミキサの円筒状側壁へのセメントスラリー固結物等の水硬性物質の固着を防止することにより、前記地盤改良施工の日毎のミキサ内清掃作業において、セメントスラリー等が固化した固着物の斫作業を不要にする装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明は、水硬性粉末と配合水を混練するプラントに備えられたミキサにおいて、前記ミキサ上部の水硬性粉末の投入口に、前記ミキサ内の配合水液面に届くガイド筒を取り付けたことを特徴とする。

この発明のガイド筒の出口を、前記配合水の液面に当接させるか、又は、該液面より下方に位置させることを特徴とする。また、この発明の前記ガイド筒の出口は、前記配合水の液面以下20 cm以内に位置していることを特徴とする。そして、この発明のガイド筒は、合成樹脂により形成された円筒状のシートであることを特徴とする。

更に、本発明は、前記ミキサ内への水硬性物質の固着防止装置を用いた、ミキサ内への水硬性物質の固着防止方法であって、水硬性粉末が、ガイド筒を介して配合水内に投入される工程と、前記水硬性粉末が、前記ガイド筒を介して混練中のスラリー内に投入される工程と、を備えていることを特徴とする。

ミキサの水硬性粉末の投入口にガイド筒（「円筒状シート」ともいう）を前記のように装着することによって、ミキサ内に配合水の投入が完了した時点で、ガイド筒の出口（「下端」ともいう）が配合水の水面（液面）に当接しているか、又は、わずかに浸っている状態となる。この状態で水硬性粉末をミキサ内に投入すると、ミキサの上部と配合水との空間部分をガイド筒が被っているために、セメント系固化材の粉末は飛散・拡散せず、又スラリーも飛散しない。

使用に当っては、水硬性粉末と配合水が種々の割合（「水固化材比（Ｗ／Ｃ）」ともいう）で使用される。よって、配合水の割合が少ない（Ｗ／Ｃが小さい）場合ではガイド筒の長さをそれに応じて長くする必要があり、配合水の割合が大きい（Ｗ／Ｃが大きい）場合では逆にガイド筒を短くする必要がある。

しかしいずれの場合であっても、ガイド筒の出口は、配合水の液面に接しているか又は前記液面より下方にある状態（ガイド筒の出口が配合水に届いている状態）にすることによって、水硬性粉末が投入され始め前記液面がそれに応じて上昇しても、水硬性粉末やスラリーの飛散は防止され、本発明の目的が達せられる。

本発明のミキサへの水硬性物質の固着防止装置により、水硬性粉末のセメント系固化材は、水硬性粉末の投入口から配合水が回転貯留されているミキサ内へ落下する際に、ガイド筒を通って出口から配合水内に投入される。よって、セメント系固化材は中空状態を自由落下する距離（その周囲をガイド筒で覆われた以外の空間を落下する距離）がなく、混練されつつあるスラリーを周囲にほとんど飛散させず配合水に投入され、撹拌羽根によって配合水（又は混練されつつあるスラリー）と混練される。つまりミキサ上部と配合水との空間部分をガイド筒が被っているために、セメント系固化材の粉末はミキサ内の空間部分を飛散・拡散せず、また、スラリーも飛散しないので、ミキサの蓋及び円筒状のミキサ側壁にほとんどスラリーが固着しない。よって、清掃時の斫作業が不要になるという効果を奏する。

本発明のミキサ内への水硬性物質の固着防止装置の構造を示す図である。 本発明のミキサ内への水硬性物質の固着防止装置に係るガイド筒の最適な長さを決定するための試行方法を説明する図で、（ａ）は、ガイド筒が無い場合（従来例）、（ｂ）はガイド筒の出口を配合水の液面から離した場合、（ｃ）はガイド筒の出口を配合水の液面に当接させた場合、（ｄ）はガイド筒の出口を配合水の液面から20 cm下方に位置させた場合、をそれぞれ示す。

本発明者は、水硬性物質である水硬性粉末、例えば、セメント系固化材の粉末などが飛散するのは、ミキサ上部の投入口とミキサ内の配合水との間に空間部分が存在し、この空間部分を前記粉末が自由落下することに原因があると考えた。そこで、この自由落下を規制するため、投入口に、配合水に届くガイド筒を設け、前記紛末を強制的に配合水内に落下させるようにした。前記ガイド筒の出口は、配合水の液面に当接、又は、該液面より下方に位置するようにする。本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。

本発明の実施形態１について説明するが、まず初めに、ミキサの概略について説明する。ミキサ１は、セメント系固化材等（水硬性粉末）と一定割合で水（配合水）と混練するプラントに組み込まれている。前記ミキサ１の本体３の中央部には、撹拌羽根７の付いた回転軸９が配設されており、この回転軸９はモータ１０により回転する。前記本体３の下部には、スラリーの排出口１１が設けられ、その上部には、蓋１３と水硬性粉末の投入口１５が設けられている。

前記投入口１５の入口側には、セメントサイロに連通する蛇腹ホース１４が接続され、また、その出口側には、ガイド筒２０が連結されている。このガイド筒２０は、「ミキサ内への水硬性物質の固着防止装置」を構成している。

本発明の「ミキサ内への水硬性物質の固着防止装置」について図面を基にして説明する。なお、以下の説明については、水硬性粉末（水硬性物質）の具体例を「セメント」として説明する。図１は、本発明のミキサ内へのセメントの固着防止装置の構造を示す図である。

本発明に用いるガイド筒２０は、円筒状のシートにより形成されているが、このガイド筒２０は、セメントの落下を妨げないような柔軟性、変形追従性があり、耐水性かつセメント固着物が剥がれ易いものである必要がある。その材質としては、合成樹脂、例えば、ポリプロピレン糸入りポリエチレン製シートが好適に用いられ、その厚さは0.3〜0.7 mm程度、より好ましくは0.2〜0.3 mmである。

前記ガイド筒２０の長さＬは、セメントの投入時に該セメントがミキサ１内の空間部分Ｅ中に飛散したり、又は、前記セメントの落下により、混練されたセメントスラリーがスラリー液面Ｓ_１より周囲に飛散することが無いような長さであり、ガイド筒２０がミキサ１内の配合水Ｗに届く長さである。前記ガイド筒の出口（下端）２０ａは、配合水液面Ｗ_１よりやや下方から配合水液面Ｗ_１に当接する位まで許容し得る範囲であるが、ミキサ１の攪拌羽根７に絡み付かないことが必要である。

前記ガイド筒２０の長さについて更に説明する。図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、（a）ガイド筒２０なし(従来使用方法)、（ｂ）配合水液面Ｗ_１から10 cm上方、（ｃ）配合水液面Ｗ_１と同じ位置、（ｄ）配合水液面Ｗ_１の20 cm下方となるような４つのパターンのガイド筒２０を投入口１５に取り付け、施工後にミキサの蓋１３、及びミキサ１の内側面１ａへのセメント水和物の固着程度を調べた。表１に水和物固着程度の評価を示す。

表１の試験結果より、図３（ｃ）及び（ｄ）のパターンが、ミキサ１の蓋１３及びミキサ１の内側面１ａへのセメント水和物の固着が殆んどなく、施工日毎の清掃においてセメントスラリーが固化した固着物の斫作業の必要がなかった。よって、図３（ｃ）及び（ｄ）のパターンが本発明の実施形態として有効であるが、ガイド筒２０の弛みや種々の水固化材比への柔軟な対応等を考えて、ガイド筒２０の出口２０ａが配合水液面に当接するか、又は、配合水液面以下20 cm以内に位置する長さＬ、を選定した。

次に、本実施形態の作動について説明する。 ミキサ１内には、設計した水固定化材比Ｗ／Ｃに基いて、配合水Ｗが貯留されている。この時、ガイド筒２０の出口２０ａは、配合水Ｗの液面（配合水液面）Ｗ_１の下方20 cmに位置するように調整されている。

モータ１０が駆動し回転軸９が回転すると、撹拌羽根７が回り配合水Ｗが渦を巻きながら回転する。この様にして配合水Ｗが回転を開始すると、セメント供給手段（図示省略）の駆動により所定流量のセメントＦが投入口１５に送り込まれ、ガイド筒２０の出口２０ａから配合水Ｗ内に落下する。この時、前記セメントＦは、ガイド筒２０内を通過するので、ミキサ１内の空間部分Ｅに飛散することなく配合水Ｗ中に送り込まれる。

配合水ＷとセメントＦが混練されるとスラリーＳになるが、前記混練は、セメントＦの投入を受けながら行われるので、前記スラリーＳの量（体積）は、次第に多くなり、混練が進むにつれてスラリー液面Ｓ_１は、略々（セメント重量÷セメント密度）÷ミキサ円筒形状面積、の高さだけ上昇する。この時、ガイド筒２０の出口２０ａは、スラリー液面Ｓ_１より低い位置、即ち、配合水液面Ｗ_１、に位置しているので、スラリーＳ内に潜っている状態となる。そのため、セメントＦは、ガイド筒２０内を通り、ミキサ１内の空間部分Ｅに飛散することなくスラリーＳ中に送り込まれる。

本発明の実施形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、発明の実施の形態に記載したミキサ内のスラリーの攪拌方法は、撹拌羽根によるものであるが、別のスラリーの混合撹拌装置、例えば「フリクトミキサ」を使用した場合にも、本発明のミキサへの水硬性物質の固着防止装置は、充分に効果を奏することが確かめられている。なお、ミキサ内の清掃作業手間は、ガイド筒を設置することにより、日毎の使用後に高圧洗浄機で洗い落とす程度に改善され、改善前のミキサの蓋を開けて作業者が中に入り、この固結物を斫る等の作業の必要がなく、危険性が改善された。

撹拌羽根による攪拌では、配合水液面は中心部が凹んだ略放物線状に成り易いのに対し、「フリクトミキサ」による攪拌では、配合水液面が不規則に波だった状態に成り易い。このことはガイド筒が配合水液面に届く長さに影響するが、前述の通り、ミキサ運転時にガイド筒の出口が配合水液面Ｗ_１に接触しているか、又は、前記液面Ｗ_１にわずかに潜っている状態であれば、本発明が期待する効果を充分に奏することが出来る。

なお、前記ガイド筒の長さは、配合水の設定量（Ｗ／Ｃ）に応じて調節しなければならないが、ガイド筒の長さを調節する手段、例えば、Ｗ／Ｃによる配合水設定量に応じて配合水液面Ｗ_１は計算でき、その高さに合わせてガイド筒の長さを設定する方法や、伸縮手段を設けることにより、簡単に長さを調節することができる。

１ ミキサ
１ａ 内側面
３ 本体
７ 攪拌羽根
９ 攪拌軸
１３ 蓋
１５ 投入口
２０ ガイド筒（円筒状シート）
２０ａ 出口（下端）
Ｗ 配合水
Ｗ_１ 配合水液面
Ｓ_１ スラリー液面

Claims (5)

1. 水硬性粉末と配合水を混練するプラントに備えられたミキサにおいて、
   前記ミキサ上部の水硬性粉末の投入口に、前記ミキサ内の配合水に届くガイド筒を取り付けたことを特徴とするミキサ内への水硬性物質の固着防止装置。
2. 前記ガイド筒の出口を、前記配合水の液面に当接させるか、又は、該液面より下方に位置させることを特徴とする請求項１記載のミキサ内への水硬性物質の固着防止装置。
3. 前記ガイド筒の出口は、前記配合水の液面以下20 cm以内に位置していることを特徴とする請求項２記載のミキサ内への水硬性物質の固着防止装置。
4. 前記ガイド筒は、合成樹脂により形成された円筒状のシートであることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載のミキサ内への水硬性物質の固着防止装置。
5. 請求項１、２、３、又は、４記載の固着防止装置を用いた、ミキサ内への水硬性物質の固着防止方法であって、
   水硬性粉末が、ガイド筒を介して配合水内に投入される工程と、
   前記水硬性粉末が、前記ガイド筒を介して混練中のスラリー内に投入される工程と、
   を備えていることを特徴とするミキサ内への水硬性物質の固着防止方法。

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