JP2021006766A - セメント系材料の押出性評価装置及び評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態に係るセメント系材料の押出性評価装置は、図1に示すように、管状部材10と、押出部材20と、駆動部材30とを主要な構成要素としている。この押出性評価装置は、実施工に使用する3Dプリンター(実機)におけるセメント系材料の輸送部分を模擬的に再現したものである。セメント系材料とは、例えばモルタルのことである。なお、図1(c)において、符号60はセメント系材料である。また、本実施形態では、管状部材10の内部に充填されたセメント系材料の押出時間を測定するための押出時間測定手段40を備えている。
管状部材10は、セメント系材料を充填するための部材からなり、本実施形態では塩化ビニルパイプを管状部材10として使用している。また、管状部材10は透光性を有しており、内部に充填したセメント系材料を外部から目視できるようになっている。本実施形態では、長さ1mで、内径が25mmと30mmの2種類のものを使用している。なお、管状部材10の長さ及び内径は、実施工に使用する3Dプリンター(実機)に対応させて適宜変更することができる。
押出部材20は、管状部材10の基端側から挿入し、管状部材10の内部に充填されたセメント系材料を先端側へ向かって押し出すための部材からなる。本実施形態では管状部材10の内径よりも小径の外径を有するピストンを押出部材20として使用している。なお、押出部材20の外径は、管状部材10の内径に合わせて適宜変更することができる。
駆動部材30は、押出部材20に駆動力を付与するための部材からなる。本実施形態では、押出部材20であるピストンの基端側に接続され、ピストンを管状部材10内に押し込む台車31と、台車31に接続されたロープ32を牽引する重錘33により駆動部材30を構成している。台車31は、基台50上に敷設されたレール35上に載置されており、レール35上を走行することにより管状部材10内にピストンを押し込むようになっている。
押出時間測定手段40は、管状部材10の内部に充填されたセメント系材料の押出時間を測定するための手段であり、例えば、ストップウォッチ等を使用することができる。また、押出時間測定手段40による時間測定の開始及び終了をピストンの駆動や台車31の移動に連動させることにより、自動的に測定を行うことができる。さらに、測定信号を出力可能な電子ストップウォッチを使用することにより、コンピュータに測定信号を取り込んで、各種データを自動的に計測及び集計することができる。
本発明の実施形態に係る押出性評価方法は、上述した押出性評価装置を用いてセメント系材料の押出性を評価するための方法である。すなわち、図2に示すように、セメント系材料を管状部材10の内部に充填し(S1)、管状部材10内に挿入可能な押出部材20に駆動力を付与して(S2)、当該管状部材10の内部に充填されたセメント系材料を管状部材10の先端側へ向かって押し出し(S3)、管状部材10の内部に充填されたセメント系材料の押出時間を測定する(S4)ことにより、セメント系材料の押出性を評価する(S5)。
以下、上述した押出性評価装置を用いた具体的なセメント系材料の押出性評価試験について説明する。押出性評価試験では、まず、3Dプリンターの輸送管120を模擬した透明な塩化ビニルパイプ(長さ1m)の後方30cmの部分に試料を詰める。続いて、台車31に接続したロープ32の先端部に取り付けた錘受けに錘(散弾)を投入し、ピストンに荷重を加えて試料を押し出す。そして、塩化ビニルパイプ内を試料が70cm移動する時間を測定し、測定結果に基づいて、試料の押出速度を求める。
プレミックスモルタル材と水を、モルタルミキサーにより練り混ぜて試料とした。実験要因は水添加率(添加する水のプレミックスモルタル材に対する質量比率)、練置き時間、輸送管径とした。試験装置は、3Dプリンターの輸送管120を模擬した本実施形態に係る押出性評価装置と、実施工に使用する3Dプリンター(実機)の圧送部分を用いた。
建造物の実施工に用いる3Dプリンターは、建造物の大きさに応じて大型となることは避けられず、このような実機を用いてセメント系材料の押出性を評価したのでは、膨大な量の材料が必要となるばかりではなく、大がかりな実験を行わなければならない。この点、本発明に係るセメント系材料の押出性評価装置及び押出性評価方法によれば、実験室等に設置可能な小型な装置を用いることにより、使用する材料の量も少なく、簡便な試験によりセメント系材料の押出性を評価することができる。
20 押出部材
30 駆動部材
31 台車
32 ロープ
33 重錘
34 滑車
35 レール
40 押出時間測定手段
50 基台
60 セメント系材料
100 ポンプ
110 ホッパー
120 輸送管
130 流量計測計
140 圧力計
Claims (5)
- セメント系材料の押出性を評価するための装置であって、
セメント系材料を充填する管状部材と、
前記管状部材の基端側から挿入し、当該管状部材の内部に充填されたセメント系材料を先端側へ向かって押し出す押出部材と、
前記押出部材に駆動力を付与する駆動部材と、
を備えたことを特徴とするセメント系材料の押出性評価装置。 - 前記押出部材は、前記管状部材内に挿入可能なピストンからなり、
前記駆動部材は、前記ピストンの基端側に接続され、当該ピストンを前記管状部材内に押し込む台車と、前記台車に接続されたロープを牽引する重錘とからなる、
ことを特徴とする請求項1に記載のセメント系材料の押出性評価装置。 - 前記管状部材及び前記押出部材は、セメント系材料の輸送管の内径に対応させた内径を有する複数種類とし、
前記重錘は、セメント系材料の押出力に対応させた重量を有する複数種類とする、
ことを特徴とする請求項2に記載のセメント系材料の押出性評価装置。 - セメント系材料の押出性を評価するための方法であって、
セメント系材料を管状部材の内部に充填し、
前記管状部材内に挿入可能な押出部材に駆動力を付与して、当該管状部材の内部に充填されたセメント系材料を管状部材の先端側へ向かって押し出し、
前記管状部材の内部に充填されたセメント系材料の押出時間を測定することにより、
セメント系材料の押出性を評価する、
ことを特徴とするセメント系材料の押出性評価方法。 - 前記管状部材及び前記押出部材は、セメント系材料の輸送管の内径に対応させた内径を有する複数種類を用い、
セメント系材料の押出力に対応させて駆動力を変化させることにより、
セメント系材料の輸送管の内径及び押出力に対応させて、セメント系材料の押出性を評価する、
ことを特徴とする請求項4に記載のセメント系材料の押出性評価方法。
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