JP2867266B2

JP2867266B2 - セメント混練物の調整方法およびその装置

Info

Publication number: JP2867266B2
Application number: JP6379489A
Authority: JP
Inventors: 靖郎伊東; 幸一冨川; 忠昭田村; 勤萩原
Original assignee: RIBUKON ENJINIARINGU KK
Current assignee: RIBUKON ENJINIARINGU KK
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH02243302A

Description

【発明の詳細な説明】「発明の目的」本発明はセメント混練物の調整方法およびその装置に
係り、モルタルまたはコンクリートのようなセメント混
練物を効率的に撹拌混練せしめ、比較的短時間内に優質
の混練物を調整することのできる方法およびその装置を
提供しようとするものである。

（産業上の利用分野）セメントなどの水硬性物質粉末を用いたモルタルまた
はコンクリートのような混練物の調整技術。

（従来の技術）セメントのような水硬性物質粉末を用いたモルタルま
たコンクリートを混練調整することは古くから種々に実
施されて来たところであって、それなりに大量を必要と
し、又均質性が要求される今日においてはミキサーによ
って混練することが主体となっている。

又このような混練物を得るに当って、砂などの細骨材
に関し、その表面に所定の水（１次水:W₁）を均等状態
に附着せしめた状態を形成し、この状態でセメント粉を
添加混練することにより前記細骨材の表面に安定な造殻
を形成し得ることが本発明者等によって確認され、斯う
した造殻混練物に対し残部の水（２次水）を添加して再
び混練する（分割混練法という）ことにより、同じ配合
水を用いて単に混練した従来一般法（普通混練法とい
う）によるものよりも、フリージングが少く、しかもワ
ーカビリテイが良好で、該混練物により得られる製品の
強度その他の特性を向上し得ることについては特開昭55
−104958（特公昭63−13956）などに発表されている。

更に最近、斯うした混練物の調整に関し、充分な練り
まぜが行われることが必要であることが指摘され、特に
負配合コンクリート（低セメント量）になればなる程十
分な練りまぜが行われることが必要で、通常の練りまぜ
時間では十分な強度発現が生じにくいことが「コンクリ
ート工学年次論文報告集９−１」（昭和62年６月12日発
行）の121〜126頁に発表され、例えばその122頁におけ
る図−２においては強制練りミキサーの練り混ぜ特性と
して約300秒以上の練りまぜ時間を採ることにより圧縮
強度やブリージング率を低め、それらの標準偏差を小と
なし得るとされている。

（発明が解決しようとする課題）この種セメント類を用いた混練物は土木または建築用
の如きに使用されるものであることから大量に必要と
し、その混練設備も次第に大型化しつつあるとしてもそ
うした大量の混練物調整に関し例えば特殊化学製品など
を製造する場合におけるが如く、長期間の混合ないし混
練操作を加えることが採用し難いことは明かである。従
ってJISA1119の試験により性能上せいぜい60秒程度の短
時間の混練を実用上しているが、そのように実施されて
いるこの種混練物においては、ばらつきが大であり、ブ
リージング、スランプ値あるいはそれによって得られる
製品の圧縮強度などの品質において必ずしも好ましいも
のでないことは前記コンクリート工学誌などにおいて各
種多様な練りまぜ機器に関する実地的検討結果が発表さ
れている通りである。

然してこのような不利を避けるため混練時間を相当に
長くすることが考えられるが、そうして混練時間を長大
としてもその混練効果が飽和状態となり、それ以上の改
質向上が得られないようなこととなって混練時間および
コストの上昇を来すに過ぎないことは一般的な混合ない
し混練におけると同然の傾向がある。

又上記のような長時間に亘る連続混練はそれなりの効
果が認められるとしても運転操業費が嵩み、しかも機器
の損耗も大である。

更に前記した分割練り混ぜの場合において、その好ま
しい１次練り混ぜ条件の管理、あるいは２次練り混ぜに
よるランプ値その他の特性管理、ないし適正練り混ぜ時
間などの管理が必ずしも容易でない。

「発明の構成」（課題を解決するための手段） 1.セメントと細骨材、粗骨材の何れか一方または双方お
よび水より成る配合材料を用いて混練操作し混練物を得
るに当たって、前記水を分割し、この分割された水の一
部を前記細骨材、粗骨材の何れか一方または双方に対し
て添加した後にセメントを添加して行う１次混練を撹拌
羽根が多段に配設されたミキサーで行い、しかもこの多
段撹拌羽根を逆方向に回転せしめた混練操作を行わし
め、この１次混練時における混練物の容積増大部を混練
調整することを特徴とするセメント混練物の調整方法。

2.配合材料を装入し混練操作するために混練室に上下方
向において多段の撹拌羽根を段設し、上段の撹拌羽根を
下向きに傾斜し、下段の撹拌羽根を上向きに傾斜し、そ
れらの各段撹拌羽根に対し反対方向に回転を与えるため
の回転駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１に記
載のセメント混練物の調整方法を実施するためのセメン
ト混練物の調整装置。

3.上下方向において多段に配設された撹拌羽根の間隔を
被混練物中の骨材の最大径の2.5倍以上10倍以下、好ま
しくは３倍以上５倍以下に変更調整する調整手段を設け
た請求項２に記載のセメント混練物の調整装置。

（作用）逆方向に回転する多段の撹拌羽根によってセメント細
骨材、粗骨材の何れか一方または双方および水より成る
配合材料は相対的に反対方向に移動せしめられ、それら
反対方向に移動する配合材料の間において効率的な混捏
作用が得られる。

又このように相対的に反対方向に移動する配合材料に
おける骨材粒子はそれらの配合材料中にあって効果的に
転動作用しセメント分および水との接触附着が効率的に
得られると共にその附着状態が安定化される。

上記したような結果として短時間内に良好な混練状態
を形成し、良好な練上り状態を得しめる。

（実施例）上記したような本発明によるものの具体的実施態様に
ついて説明すると、本発明者等は前記したような従来技
術における問題点を解消することについて検討を重ねた
結果、前記したようなセメント混練物においてはモルタ
ルまたはコンクリートの何れであるにしろ砂または砂利
のような骨材が配合されるものであることに鑑み、この
ような配合骨材の逆方向強制転動ないし強力な剪断力作
用条件下の混練をなすことにより効率的な混練をなし得
ることを確認した。

即ち撹拌羽根の１方向回転による一般的な撹拌混練に
よっても被混練物たるモルタルまたはコンクリート中の
骨材が移動せしめられ、それなりの転がりをなし又剪断
力の作用条件において混練されることは明かであるが、
この場合においては静止しようとする被混練物が集合物
として撹拌羽根により単に一方向に移動操作される傾向
が大であって僅かに撹拌羽根回転域の両側において溢れ
出した被混練物と静止状態の被混練物との間で剪断力な
いし骨材の被混練物移動に伴う若干の転がりが得られる
に止まり、方向としては本質的に一方向である。これに
対し本発明においては複数段の撹拌羽根を用い、しかも
その傾斜方向を各段間において反対としたものとなし、
又それら各段の撹拌羽根を相対的に逆方向といて回転さ
せるものであって、そうした各段撹拌羽根の回転によっ
て移動される被混練物の移動方向は相対的に反対方向と
なり、各段間の境界部近傍においては被混練物に対し著
しく大きい剪断力が作用することとなり、又そうした境
界部近傍の骨材粒子においては上下に反対方向の作用力
が与えられる結果、それら作用力が得られる骨材の転が
り作用も的確に得られることとなるので被混練物に対す
る捏和作用が高度に与えられることとなる。そうした作
用の結果として骨材粒子表面におけるセメントないしペ
ーストの付着状態は強力且つ安定化したものとなり、斯
うしてセメントないしペースト付着状態の安定化した被
混練物による製品ないし造形物は圧縮強度その他の特性
において優れたものとなる。

上記したような本発明による装置の概要は第１図と第
２図に示す如くであって、機座10上に設けられた混練室
８には上下の撹拌羽根３、４が同軸上に設けられ、これ
らの攪拌羽根３、４はその傾斜方向が反対とされ、上段
の撹拌羽根３が下向きに傾斜しているのに対し、下段の
撹拌羽根４は上向きに傾斜している。これらの撹拌羽根
３、４に対する駆動は機座10に設けられたモータのよう
な駆動機構５で行われるが、その駆動系は別に第３図に
示す如くであって、駆動機構５で作動される傘歯車15に
対し中心軸11に設けられた傘歯車16と、該中心軸11に対
し同軸且つ軸受19を介して回転自在に組付けられた回転
筒18の傘歯車17とが上下に対向して係合せしめられ、中
心軸11と逆方向に夫々矢印で示すように駆動され、これ
らの中心軸11および回転筒18の取付部13、14に前記撹拌
羽根３、４が取付けられている。

なおそれなりの大きさを有する混練室８においては前
記したような上下の撹拌羽根３、４は前記中心軸11から
の半径方向位相を異にして設けられ、混練室８における
中心側のものと外周側のものとが交互に位置せしめら
れ、場合によってはそれらの中心側と外周側との中間に
位置したものを採用し、それらの撹拌羽根３、４として
は半径方向において比較的短小なものを用いることによ
り上述したような構成による回転撹拌時の抵抗を小と
し、しかも混練室８の全般において均等な撹拌効果を与
えるように成っている。混練室８の一側には混練物を排
出するためのゲート１が設けられ、該ゲート１にはハン
ドル２が取付けられていて所定の混練を経た混練物は該
ゲート１を開くことにより排出シュート６から取出され
るように成っている。

上記したような上下撹拌羽根３、４の駆動については
第３図に示すようにモータ駆動軸5aに多段の傘歯車15
a、15bを取付け、これらの傘歯車15a、15bに前記傘歯車
16、17を係合させることにより上述したような撹拌羽根
３、４の回転速度ないしトルクを異ったものとしてよ
い。又場合によっては撹拌羽根３、４を各別のモータで
駆動し、それら各別のモータによる駆動速度を各個に可
変せしめることにより夫々の被混練物における混練条件
に即応せしめ効率的な混練を行わせ得る。

更に第４図に示すように上部の撹拌羽根３に関して中
心軸11に取付けた昇降筒21に取付部13を介した取付けを
なし、該昇降筒21を中心軸11に対し別に取付けた調整座
22との間に弾性材23およびガイド手段24を介して支持さ
せることにより撹拌羽根３が前述した撹拌羽根４に対し
て採る間隔が弾性的に可変されるようにし、粗骨材など
の粒度変化によっても撹拌羽根を損傷せしめ、あるいは
大きなトルク変化を与えることなしに混練し得るように
してよい。特に上下の撹拌羽根３、４の間隔と被混練物
中における骨材の最大径との間には実用上大きな関係が
あり、即ち撹拌羽根３、４の間隔は骨材大径の少くとも
2.5倍以上、好ましくは３倍以上にすることが損耗の少
い混練を得る上において枢要であって、一方混練効率を
高めるには撹拌羽根３、４の間隔が過大になることは好
ましくなく、一般的に骨材最大径の10倍以下、好ましく
は５倍以下とすべきであるからこのような被混練物中骨
材最大径の如何により両撹拌羽根３、４間の間隔調整設
定を夫々の場合に応じて適宜に選ばしめる。

前記したように本発明者等の開発した分割練り方式に
従った場合においては、骨材に１次水を附着せしめた条
件下でセメントを添加して行う１次混練に当っては混練
室内における混練物の見掛け容積が相当に嵩高いものと
なり、一般的に表乾状態の細骨材、粗骨材に単にセメン
トを添加した混合物容積の２倍前後、場合によっては2.
5倍の見掛け容積を示すこととなる。即ちセメント粉が
骨材粒子の周面に吸着被覆されて増径状態となり、しか
もそうした増径骨材間に空隙が大きく形成された状態と
なることによるものと推定されるが、このような状態と
なる被混練物の混練に対し前記したような撹拌羽根３、
４による混捏は頗る有効であって、前記したような転動
を効率的に得しめ、骨材粒子に対するセメント粉の全周
面覆着を有利に促進し、又覆着層を安定強化する、又こ
のような１次混練に当っては混練トルクが混練の進行に
伴って増加するが、最適１次水量（W₁/C）となった場合
においてトルク値（具体的にはミキサーの電力値）が最
大となり、これよりW₁/Cが低い場合および高い場合は何
れもこの電力値が低いもので、これは最適W₁/C状態のと
きに湿潤した骨材（主として細骨材）にセメントが最も
効率よく吸着され、練り込まれた状態であることを示す
ものであるが、このような最大トルクピーク点が上記の
ような撹拌羽根３、４を用いることにより明確に顕わ
れ、この１次練り時における最適W₁/Cの管理を容易とす
る。

更に上記のような１次練り後における２次水（W₂）を
用いた２次練りに当っては前記のように嵩高い状態の被
混練物の容積が漸次小となり混練トルクも低下し、電力
値が低下するが、このようにして得られる２次練り電力
値の安定域は得られた混練物のフロー値やスランプ値と
有意な関係があり、この２次練り電力値の安定域で練り
上った混練物の流動性ないし成形性を管理できるが、こ
のようなスランプ値やフロー値の管理に関しても前記し
たような撹拌羽根３、４を用いることにより好ましい的
確性をもたらすことができる。何れにしても好ましい１
次練りおよび２次練りを実現し、又適正な練り混ぜ時間
の管理を可能として、合理的に分割練り混ぜを行わし
め、その効果を適切に得しめる。

上記したような設備を用いて実施した具体混練例につ
いて従来法による比較例と共に説明すると以下の如くで
ある。

混練例１セメント284kg/m³、砂905kg/m³、砂利915kg/m³、水17
7kg/m³、混和剤（ポゾリスNo.70）2,84kg/m³の割合に配
合した混練物（水セメント比62.5％、砂粗骨材比（s/
a）が50.2％）を得るに当り、これらの材料を第１図に
示した本発明装置に装入しその混練時間を45.50および5
5秒の３段階とした本発明方法によるもの（No.1〜No.
3）と、従来の強制式パン型ミキサーによる混練時間90
秒の混練物（No.4）とを得た。

これらの混練物についての練り上り状態を試験測定し
た結果は次の第１表の如くである。

即ち本発明によるものは混練時間45秒のNo.1のもので
あっても従来の強制式ミキサーによる混練時間90秒のも
のと同等の練上り状態であることが確認され、混練時間
を50秒程度とすることにより何れにしてもNo.4の比較例
以上の練上り特性を得しめることが確認された。

混練例２本発明によるものと、比較例について、分割練り混ぜ
による混練物を得た。用いたミキサーは混練例１で述べ
たものと同様であり、混練物の配合関係についても前記
した混練例１におけると同じとしたが、本発明者等の開
発した分割練り混ぜ手法に従い、ん１次水（W₁）として
85.5/m³を用いた混練をなしてから残部の２次水
（W₂）を加えた２次混練して練り上げた。

本発明によるもの（No.1〜No.4）と比較例のもの（N
o.5）は、何れも砂、砂利と１次水を用いて15秒間の一
定混合操作を行ってからセメントを添加して１次混練誌
し、次いで２次水と混和剤（混練例１におけると同じポ
ゾリスNo.70）を加えて２次混練したもので、１次混練
および２次混練時間は次の第２表の如くで、１次混練の
造殻時間を変え、２次混練は一定時間とした。

得られた各混練物（コンクリート）についての練上り
状態を測定した結果は次の第３表の如くであった。

即ち造殻混練（１次混練）時間を15秒とした本発明の
No.1のものは空気量が若干高目でブリージング率も高目
であるとしても全般的には比較例No.5の１次混練に35秒
を必要としたものと実質的に同じレベルの練り上り状態
となっていることが明かであり、それより１次混練時間
を大としたNo.2〜５のものは何れも比較例No.5より優れ
た練上り状態となっている。１次混練時間を25秒とした
No.3のものにおいては既に最高状態の練り上りに達して
いるものと言うことができ、それより１次混練時間を10
秒多くし35秒の１次混練を行ったNo.4のものにおいても
それ以上の練上り状態向上が少い。

然してNo.1およびNo.2のものは１次混練時間が比較例
No.5のものに対して２分の１程度であることは明かで、
この１次混練における必要電力値は前述したような事情
からしてスタート時において既に２次混練における必要
電力値より高く、一般的に２次混練における必要電力値
の２倍以上であって（ピーク点ではより高い）、この１
次混練時間を前記したように半減し得ることは頗る有意
義である。勿論比較例以上の練り上り状態を短時間に得
しめることは上記の通りで、工業的に頗る有用である。
なおこの実施例においては２次混練時間を一定とした
が、本発明によるものは混練効果が大であることから、
この２次混練時間に関してもそれなりの短縮を得しめる
ことは言うまでもない。

「発明の効果」以上説明したような本発明によるときは比較的短時間
内に効率的な混練を行わしめることができて好ましい練
り上り状態を形成せしめ、特に有利な混練物を得ること
のできる分割練りの如きに関してそれらの効果を得しめ
るだけでなしに、その各工程について的確な管理を可能
とし、適切な操業を行わしめるなどの効果を有してお
り、工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すものであって、第１図は
本発明における混練物調整装置の１例を示した平面図、
第２図はその部分切欠側面図、第３図はその撹拌羽根駆
動機構部分の側面図、第４図は上下撹拌羽根の間隔調整
機構の断面図、第５図はその調整操作状態についての第
４図と同様な断面図である。然してこれらの図面において、１はゲート、２は操作手
段、３は上段撹拌羽根、４は下段撹拌羽根、５は駆動機
構たるモータ、６は排出口、８は混練室、10は機座、11
は中心軸、13、14は取付部、15、15a、15b、16および17
はそれぞれ傘歯車、18は回転筒、21は昇降筒、22は調整
座、23は弾性材、24はガイド手段を夫々示すものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B28C 5/16 B01F 7/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントと細骨材、粗骨材の何れか一方ま
たは双方および水より成る配合材料を用いて混練操作し
混練物を得るに当たって、前記水を分割し、この分割さ
れた水の一部を前記細骨材、粗骨材の何れか一方または
双方に対して添加した後セメントを添加して行う１次混
練を撹拌羽根が多段に配設されたミキサーで行い、しか
もこの多段撹拌羽根を逆方向に回転せしめた混練操作を
行わしめ、この１次混練時における混練物の容積増大部
を混練調整することを特徴とするセメント混練物の調整
方法。
【請求項２】配合材料を装入し混練操作するために混練
室に上下方向において多段の撹拌羽根を段設し、上段の
撹拌羽根を下向きに傾斜し、下段の撹拌羽根を上向きに
傾斜し、それらの各段撹拌羽根に対し反対方向に回転を
与えるための回転駆動手段を設けたことを特徴とする請
求項１に記載のセメント混練物の調整方法を実施するた
めのセメント混練物の調整装置。
【請求項３】上下方向において多段に配設された撹拌羽
根の間隔を被混練物中の骨材の最大径の2.5倍以上10倍
以下、好ましくは３倍以上５倍以下に変更調整する調整
手段を設けた請求項２に記載のセメント混練物の調整装
置。