JP3113127U - 連続練りミキサーとこれを用いたセメント注入装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 品質が安定した均一な混合と練り混ぜが連続的にでき、粉末剤を浮遊や堆積せずに効率よく混合でき、残量が確認できロスを低減でき、使用後の内部洗浄が容易であり、設置面積を小さくできる連続練りミキサーとこれを用いたセメント注入装置を提供する。
【解決手段】 連続練りミキサー10は、原料1、2が上部から投入されこれを混合して混合液3を形成する第1混合槽12と、第1混合槽の側面下部に連通する連通口14aと混合液を外部に排出する排出口14bとを有し連通口を通して供給される混合液を混合しながら排出口へ導く第2混合槽14と、第2混合槽内の連通口と排出口の間に設けられほぼ鉛直な軸心を中心に回転駆動される攪拌羽根16とを備える。攪拌羽根16の高速回転により第2混合槽内に強い旋回流4を形成し、この旋回流により第1混合槽内に循環流5を形成し、同時に排出口から混合液を外部に排出する。
【選択図】 図2

Description

本考案は、トンネル内において使用する連続練りミキサーとこれを用いたセメント注入装置に関する。
トンネル工事において、内壁や切羽近傍にセメントを注入して地盤改良することが一般に行われる。この場合、液状のセメントと液状の急結剤を別々に準備し、この二液を注入直前に混合(二液混合)して注入し、注入したセメントを短時間に硬化させてセメントの流出を防止する工法(「限定注入」と呼ぶ)が適用される。
限定注入に使用する二液は、セメント、分散剤および水からなる液状のセメントと、急結剤、遅延剤および水からなる液状の急結剤とからなる。
従来、かかる液状セメント又は液状急結剤の準備には二槽式ミキサーが用いられていた。この二槽式ミキサーは、例えば特許文献1に開示されている。
特許文献1に示された図5において、40は貯留台車、50は二槽式ミキサーである。貯留台車40には、その後端側(図で左側)に傾斜コンベア42が配置され、この傾斜コンベア42の下端水平部を貯留ホッパ41の開口下端に臨ませると共に、上端水平部を二槽式ミキサー50上に搭載している上側ミキサー51の上端開口部に臨ませている。貯留ホッパ41の下端開口部は扉43により開閉自在に構成されている。
二槽式ミキサー50は、上側ミキサー51と下側ミキサー52とからなり、台車上に設置したモータ53によりそれぞれの攪拌羽根54を回転する。上側ミキサー51の底部には、下側ミキサー52と連通する通路が設けられ、この通路に設けたバルブを開放することにより、上側ミキサー51で作製した生コンクリートを下側ミキサー52内に投入し、下側ミキサー52内に生コンクリートを貯留する。
さらに、下側ミキサー52の後面下端部(図で左側)に、生コンクリート供給口55が設けられ、下側ミキサー52内の生コンクリートを生コンクリート供給口55から外部に供給するようになっている。
特開2005−36463号公報、「トンネル内壁面の改修方法および装置」
上述した二液混合による限定注入を、2基の二槽式ミキサーを用いて行う場合、以下の問題点があった。
(1) 二槽式ミキサーは、バッチ式であり、上槽ミキサーで混合した後、下槽ミキサーに流下させたものをポンプに供給するため、各バッチ毎に生セメントの品質が変動し均一なセメント注入ができない。
(2) 分散剤、急結剤、遅延剤等の粉末剤は、セメントや水に比べて少量であり、上側ミキサーへ投入しても旋回流とともに回転するだけで混合しにくい。そのため、上側ミキサー内の上面に粉末剤が浮遊したまま、外周部に堆積しやすく、安定したセメント品質の確保が難しい。
(3) 各バッチ毎の製造量が決まっており(例えば200リットル)、下側ミキサーの残量は確認できないため、常に上側ミキサーで次のバッチ分を準備する。そのため、1バッチ分(例えば200リットル)以上の生セメントが通常ロスとして発生する。
(4) 注入完了後、内部の洗浄がしにくい。また、洗浄が不充分な場合、攪拌羽根の下部等のセメントが硬化して、再使用が困難になる。
(5) 設置面積が大きく、広いスペースを必要とする。
本考案はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本考案の目的は、品質が安定した均一な混合と練り混ぜが連続的にでき、分散剤、急結剤、遅延剤等の粉末剤も浮遊や堆積なく効率よく混合でき、残量が確認できロスを低減又はなくすことができ、使用後の内部洗浄が容易であり、設置面積を小さくできる連続練りミキサーとこれを用いたセメント注入装置を提供することにある。
本考案によれば、原料が上部から投入されこれを混合して混合液を形成する第1混合槽と、
該第1混合槽の側面下部に連通する連通口と混合液を外部に排出する排出口とを有し、該連通口を通して供給される前記混合液を混合しながら排出口へ導く第2混合槽と、
該第2混合槽内の連通口と排出口の間に設けられほぼ鉛直な軸心を中心に回転駆動される攪拌羽根とを備え、
攪拌羽根の高速回転により第2混合槽内に旋回流を形成し、該旋回流により第1混合槽内に循環流を形成し、同時に排出口から混合液を外部に排出する、ことを特徴とする連続練りミキサーが提供される。
また本考案によれば、超微粒セメント、分散剤および水を原料としこれらを混合した液状セメントを供給する第1連続練りミキサーと、
急結剤、遅延剤および水を原料としこれらを混合した液状急結剤を供給する第2連続練りミキサーと、
前記液状セメントと液状急結剤をそれぞれ別個に圧送するポンプ装置と、
圧送された液状セメントと液状急結剤を混合しながら注入箇所に供給する混合注入器とを備えた、ことを特徴とするセメント注入装置が提供される。
本考案の好ましい実施形態によれば、前記第1混合槽は、軸心がほぼ鉛直な中空円筒形であり、
前記第2混合槽の連通口は、該中空円筒形の直径にほぼ相当する幅と、該中空円筒形の半径より小さい高さを有する矩形連通口であり、
第2混合槽は、該矩形連通口からほぼ一定の矩形断面に形成された中空箱型であり、
第1混合槽と第2混合槽は、排出口まで滑らかに形成された共通の傾斜底を有する。
また、前記排出口に一端が連通し、他端が排出口より低く位置し、中間部が両端より高い位置に位置する液面調節管を備え、
該液面調節管により第1混合槽内の液面高さをこれとほぼ等しい高さに保ちながら、余分な混合液を外部に排出する。
前記中間部は、上下動可能に構成されているのが好ましい。
前記液面調節管の他端より供給される混合液を内部に貯留しここから外部に断続的に供給する混合液ホッパと、
前記第1混合槽の上部に粉体原料と添加剤を含む混合水をそれぞれ連続供給可能な粉体フィーダ及び混合水フィーダとを備え、
混合液ホッパ内の混合液が少ないときに、粉体フィーダ及び混合水フィーダを作動させて粉体原料と混合水を連続的に供給し、混合液が多いときに、粉体フィーダ及び混合水フィーダを停止する。
前記混合水フィーダは、一定量の水と所定量の添加剤を混合して混合水を調合し貯蔵する混合水調合タンクと、
前記粉体フィーダから供給する粉体原料に対し所定の比率の混合水を前記混合水調合タンクから供給する定量フィーダとを備える。
上記本考案の構成によれば、第1混合槽の上部から 原料が投入され、これを第1混合槽内に形成された循環流で混合して混合液を形成するので、循環流による上下流により分散剤、急結剤、遅延剤等の粉末剤も浮遊や堆積なく効率よく混合できる。
また、第2混合槽において、第1混合槽の側面下部に連通する連通口を通して供給される前記混合液を、攪拌羽根の高速回転により形成された強い旋回流で混合するので、品質が安定した均一な混合と練り混ぜができる。
さらに、第2混合槽内の旋回流により混合液を排出口から外部に排出するので、均一な混合と練り混ぜが連続的にできる。
また、液面調節管により第1混合槽内の液面高さをこれとほぼ等しい位置に保ちながら、余分な混合液を外部に排出するので、第1混合槽および第2混合槽内の残量が確認できる。
さらに、前記中間部が上下動可能に構成されているので、その高さを下げることでロスを低減又はなくすことができる。
また、第1混合槽と第2混合槽が、排出口まで滑らかに形成された共通の傾斜底を有するので、使用後の内部洗浄が容易である。
さらに、攪拌羽根を回転駆動する羽根駆動装置を、第2混合槽の上面に設置できるので、設置面積を小さくできる。
以下、本考案の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
図1は、本考案によるセメント注入装置の全体構成図である。この図において、(A)は平面図、(B)は側面図である。この図に示すように、本考案のセメント注入装置は、連続練りミキサー10、ポンプ装置40、および混合注入器44を備える。
連続練りミキサー10は、この例では、構造が同一の第1連続練りミキサー10Aと第2連続練りミキサー10Bの2台からなる。
第1連続練りミキサー10Aは、超微粒セメント、分散剤および水を原料とし、これらを混合した液状セメントを連続的に供給する機能を有する。また、第2連続練りミキサー10Bは、急結剤、遅延剤および水を原料とし、これらを混合した液状急結剤を供給する機能を有する。
液状セメントは、単独では硬化に長時間を要するが、液状急結剤と混合すると短時間に硬化する速硬セメントである。
なお、本考案において、上記各原料は一例であり、その他の構成であってもよい。
ポンプ装置40は、第1連続練りミキサー10A用のポンプ40A及び流量計41Aと、第2連続練りミキサー10B用のポンプ40B及び流量計41Bからなる。
ポンプ40A及び流量計41Aとポンプ40B及び流量計41Bは、この例では2組みからなるが、それぞれ1組でもよく、3組以上でもよい。
ポンプ40Aは、流量計41Aと配管42Aを介して液状セメントを混合注入器44へ圧送し、ポンプ40Bは、流量計41Bと配管42Bを介して液状急結剤を混合注入器44へ圧送する。
混合注入器44は、圧送された液状セメントと液状急結剤を混合しながら、その混合液を図示しない注入箇所(例えばトンネルの内壁や切羽近傍)に供給する。
第1ポンプ40Aと第2ポンプ40Bの圧送量の比率、すなわち液状セメントと液状急結剤の比率は、液状セメントの硬化に適した適正範囲に予め設定されている。また、第1ポンプ40A及び第2ポンプ40Bは、 地盤改良のための限定注入の要求に応じて、連続的または断続的に運転し停止する。
従って、限定注入における液状セメントと液状急結剤の注入量は連続的に一定ではなく、必要に応じて断続し、停止してもよい。
図2は、本考案による連続練りミキサーの全体構成図であり、図3は、図2の主要部の構成図である。図3において、(A)は側面断面図、(B)はB-B矢視図である。
図2および図3において、 本考案の連続練りミキサー10は、第1混合槽12、第2混合槽14、攪拌羽根16および羽根駆動装置18を備える。
第1混合槽12は、原料( 粉末原料1と混合水2)が上部から投入され、これを混合して混合液3を形成する。
第1連続練りミキサー10Aの場合、粉末原料1は超微粒セメント、混合水2は、分散剤と水の混合水である。また、第2連続練りミキサー10Bの場合、粉末原料1は急結剤、混合水2は遅延剤と水の混合水である。また、混合液3は、液状セメント又は液状急結剤である。
また、この例において、第1混合槽12は、軸心Z1がほぼ鉛直な中空円筒形であり、上面に原料を供給する開口12a,12bを有する。
第2混合槽14は、第1混合槽12の側面下部に連通する連通口14aと、混合液3を外部に排出する排出口14bとを有する。混合液3は連通口14aを通して第2混合槽14内へ供給され、第2混合槽14内で混合されながら、排出口14bへ導かれる。
また、この例において、第2混合槽14の連通口14aは、第1混合槽12の中空円筒形の直径にほぼ相当する幅と、中空円筒形の半径より小さい高さを有する矩形連通口に形成されている。
さらにこの例において、第2混合槽14は、この矩形連通口14aからほぼ一定の矩形断面に形成された中空箱型であり、排出口14bへ連通する下流端部が漏斗状に断面が漸減して形成されている。
また、第1混合槽12と第2混合槽14は、第1混合槽の底面から排出口14bまで滑らかに形成された共通の傾斜底15を有する。この傾斜底15の勾配は、内部の混合液3が自重で排出口14bまでスムーズに流れ、使用後の内部洗浄を容易にする角度(例えば3〜10度)に好ましくは一定に設定する。
攪拌羽根16は、第2混合槽14内の連通口14aと排出口14bの間に設けられ、ほぼ鉛直な軸心Z2を中心に羽根駆動装置18により回転駆動される。
攪拌羽根16は、軸心Z2を中心に回転する翼取付部16aとこのまわりに取付けられた翼16bとからなる。翼16bは、この例では6枚であり、中心部は軸方向に延び、外周部は軸方向に対し僅か(例えば10〜20度)に傾斜した捩じれ翼になっている。この構成により強い旋回流4を効率よく発生することができる。
羽根駆動装置18は、第2混合槽14の上面にほぼ鉛直に設置された回転駆動装置(例えば電動機)であり、ほぼ鉛直な軸心Z2を中心に攪拌羽根16を回転駆動する。
なおこの例において、軸心Z2は完全な鉛直ではなく、傾斜底15の勾配に合わせて傾斜しているが、完全な鉛直であってもよい。
上述した構成により、攪拌羽根16の高速回転により第2混合槽14内に強い旋回流4を形成し、この旋回流4により連通口14aを通して第1混合槽12内に循環流5を形成することができる。この循環流5は旋回流ではなく上下流を伴うので、分散剤、急結剤、遅延剤等の粉末剤を浮遊や堆積なく効率よく混合できる。
また、第2混合槽14内で発生する強い旋回流4は、第2混合槽14がほぼ一定の矩形断面に形成された中空箱型であるため、その平行内面が一種のバッフルとして作用し、内部の流れが強い乱流となる。
そのため、第1混合槽12から連通口14aを通して供給される混合液3を、攪拌羽根16の高速回転により形成された旋回流4と乱流で混合するので、品質が安定した均一な混合と練り混ぜができる。
さらに、第2混合槽14の排出口14bへ連通する下流端部が漏斗状に断面が漸減して形成されているので、第2混合槽14内の旋回流4と乱流により混合液3を排出口14bから外部に連続的に排出しながら、同時に均一な混合と練り混ぜが連続的にできる。
図2において、本考案の連続練りミキサー10は、さらに液面調節管20を備える。この液面調節管20は、第2混合槽14の排出口14bに一端20aが連通し、他端20bが排出口より低く位置し、中間部20cが両端より高い位置に位置する。
また、この中間部20cは、両端20a、20bの位置を変えずに、中間部20cのみを上下動可能に構成されている。この構造は、例えば、中間部20cのみを水平軸を中心に揺動させる、中間部20cを可撓性のチューブで構成する、等で容易に達成することができる。
この構成により、第1混合槽12から、第2混合槽14を介して液面調節管20の他端20bまで、混合液3で満たされるので、液面調節管20により第1混合槽12内の液面高さを中間部20cとほぼ等しい位置に調整しながら、この高さを超える分の混合液3を弁等を用いることなく外部に排出することができる。
また、液面調節管20により第1混合槽12内の液面高さをこれとほぼ等しい位置に常に保つので、第1混合槽および第2混合槽内の残量がいつでも容易に確認できる。
さらに、液面調節管20の中間部20cが上下動可能に構成されているので、その高さを下げることでロスを低減し、あるいは完全になくすことができる。
図2において、本考案の連続練りミキサー10は、さらに混合液ホッパ22、粉体フィーダ32及び混合水フィーダ34を備える。
混合液ホッパ22は、液面調節管20の他端20bより供給される混合液3を内部に貯め、ここからポンプ装置40により外部(例えば地盤改良のための注入箇所)に断続的に供給する。この混合液ホッパ22には、内部の混合液3のレベルを検出するレベル計(図示せず)が設けられ、上限及び下限で信号を出力する。
粉体フィーダ32は、この例ではスクリューフィーダであり、インバータ制御で供給速度を可変調整できるようになっており、粉体貯蔵槽31(図1)から第1混合槽12の上部に粉体原料を連続供給可能に構成されている。
混合水フィーダ34は、この例では、混合水調合タンク34aと定量フィーダ34bからなり、混合水調合タンク34aから第1混合槽12の上部に添加剤を含む混合水2を連続供給可能に構成されている。
混合水調合タンク34aには、上限及び下限で信号を出力するレベル計(図示せず)が設けられ、混合水フィーダ34の運転停止時に一定量(例えば100L)の水と所定量の添加剤を混合して混合水を調合し貯蔵する。
定量フィーダ34bは、粉体フィーダ32から供給する粉体原料に対し所定の比率の混合水2を混合水調合タンク34aから供給する。
粉体フィーダ32及び混合水フィーダ34は、混合液ホッパ22内の混合液3が少ないときに、レベル計の下限信号に応じて、作動して粉体原料1と混合水2を連続的に供給し、混合液3が多いときに、レベル計の上限信号に応じて、停止する。
上述した本考案の構成によれば、粉体フィーダ32及び混合水フィーダ34が、混合液ホッパ22内の混合液3が少ないときに、作動して粉体原料1と混合水2を連続的に供給し、混合液3が多いときに停止するので、限定注入における液状セメントと液状急結剤の注入量が一定ではなく、必要に応じて断続しあるいは停止する場合でも、混合液ホッパ22内の混合液3を所定の範囲(下限と上限の間)に維持することができる。
また、連続練りミキサー10は、液面調節管20により第1混合槽12内の液面高さを中間部20cとほぼ等しい位置に高さながら、この高さを超える分の混合液3を、弁等を用いることなく外部に排出するので、常に連続運転ができる。
さらに、第1混合槽12および第2混合槽14内の残量を確認できるので、必要量が少なくなったときに、中間部20cの高さを下げて運転することでロスを低減又はなくすことができる。
また、連続練りミキサー10の停止後に内部に残る混合液3は、傾斜底15の勾配により、自重で排出口14bまでスムーズに流れて排出でき、内部を容易に洗浄することができる。
図4は、本考案の連続練りミキサーの分解説明図である。この図に示すように、ミキサー本体(連続練りミキサー10)が、 羽根駆動装置18、ケーシング部(第1混合槽と第2混合槽)、底板部(傾斜底15)にボルト等で容易に分解できるので、清掃が短時間でできる。また、ケーシング材質を塩化ビニールにすることにより、付着物も容易に剥離できる。
表1は、本考案により実際に製作したセメント注入装置の仕様である。
Figure 0003113127
この表において、上タンクは混合水調合タンク、下タンクは粉体貯蔵槽、ミキサーは本考案の連続練りミキサーと粉体フィーダ、スクイズポンプはポンプ装置にそれぞれ対応する。
また、制御盤は、本考案の連続練りミキサーとセメント注入装置を制御する制御装置(例えばコンピュータ)である。
表1から、本考案によるセメント注入装置は、全体の重量(乾燥重量)が約2000kgであり、例えば小型トラックの荷台に容易に搭載できることがわかる。また、従来の装置と比較して設置面積(スペース)が大幅を小さくできることが確認された。
さらに、この装置の運転試験結果から、(1)品質が安定した均一な混合と練り混ぜが連続的にできること、(2)分散剤、急結剤、遅延剤等の粉末剤も浮遊や堆積なく効率よく混合できること、(3)残量が確認できロスを低減又はなくすことができること、(4)使用後の内部洗浄が容易であること、等が確認された。
なお、本考案は、上述した実施形態に限定されず、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
本考案のセメント注入装置の全体構成図である。 本考案の連続練りミキサーの全体構成図である。 図2の主要部の構成図である。 本考案の連続練りミキサーの分解説明図である。 従来の二槽式ミキサーの説明図である。
符号の説明
1 粉末原料、2 混合水、3 混合液、4 旋回流、5 循環流、
10 連続練りミキサー、
10A 第1連続練りミキサー、10B 第2連続練りミキサー、
12 第1混合槽、12a,12b 開口、
14 第2混合槽、14a 連通口、14b 排出口、
15 傾斜底、16 攪拌羽根、18 羽根駆動装置、
20 液面調節管、20a 一端、20b 他端、20c 中間部、
22 混合液ホッパ、
31 粉体貯蔵槽、32 粉体フィーダ(スクリューフィーダ)、
34 混合水フィーダ、34a 混合水調合タンク、34b 定量フィーダ、
40 ポンプ装置、40A,40B ポンプ、
40A,40B 流量計、42A,41B 配管、
44 混合注入器

Claims (8)

  1. 原料が上部から投入されこれを混合して混合液を形成する第1混合槽と、
    該第1混合槽の側面下部に連通する連通口と混合液を外部に排出する排出口とを有し、該連通口を通して供給される前記混合液を混合しながら排出口へ導く第2混合槽と、
    該第2混合槽内の連通口と排出口の間に設けられほぼ鉛直な軸心を中心に回転駆動される攪拌羽根とを備え、
    攪拌羽根の高速回転により第2混合槽内に旋回流を形成し、該旋回流により第1混合槽内に循環流を形成し、同時に排出口から混合液を外部に排出する、ことを特徴とする連続練りミキサー。
  2. 前記第1混合槽は、軸心がほぼ鉛直な中空円筒形であり、
    前記第2混合槽の連通口は、該中空円筒形の直径にほぼ相当する幅と、該中空円筒形の半径より小さい高さを有する矩形連通口であり、
    第2混合槽は、該矩形連通口からほぼ一定の矩形断面に形成された中空箱型であり、
    第1混合槽と第2混合槽は、排出口まで滑らかに形成された共通の傾斜底を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の連続練りミキサー。
  3. 前記排出口に一端が連通し、他端が排出口より低く位置し、中間部が両端より高い位置に位置する液面調節管を備え、
    該液面調節管により第1混合槽内の液面高さをこれとほぼ等しい高さに保ちながら、余分な混合液を外部に排出する、ことを特徴とする請求項1に記載の連続練りミキサー。
  4. 前記中間部は、上下動可能に構成されている、ことを特徴とする請求項3に記載の連続練りミキサー。
  5. 前記液面調節管の他端より供給される混合液を内部に貯留しここから外部に断続的に供給する混合液ホッパと、
    前記第1混合槽の上部に粉体原料と添加剤を含む混合水をそれぞれ連続供給可能な粉体フィーダ及び混合水フィーダとを備え、
    混合液ホッパ内の混合液が少ないときに、粉体フィーダ及び混合水フィーダを作動させて粉体原料と混合水を連続的に供給し、混合液が多いときに、粉体フィーダ及び混合水フィーダを停止する、ことを特徴とする請求項1に記載の連続練りミキサー。
  6. 前記混合水フィーダは、一定量の水と所定量の添加剤を混合して混合水を調合し貯蔵する混合水調合タンクと、
    前記粉体フィーダから供給する粉体原料に対し所定の比率の混合水を前記混合水調合タンクから供給する定量フィーダとを備える、ことを特徴とする請求項5に記載の連続練りミキサー。
  7. 超微粒セメント、分散剤および水を原料としこれらを混合した液状セメントを供給する第1連続練りミキサーと、
    急結剤、遅延剤および水を原料としこれらを混合した液状急結剤を供給する第2連続練りミキサーと、
    前記液状セメントと液状急結剤をそれぞれ別個に圧送するポンプ装置と、
    圧送された液状セメントと液状急結剤を混合しながら注入箇所に供給する混合注入器とを備えた、ことを特徴とするセメント注入装置。
  8. 前記第1連続練りミキサー及び第2連続練りミキサーは、請求項1乃至6のいずれかに記載の連続練りミキサーである、ことを特徴とする請求項7に記載のセメント注入装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021024268A (ja) * 2019-08-02 2021-02-22 胡金霞 河川工事向けの耐摩耗コンクリート製造装置
CN116238044A (zh) * 2023-02-09 2023-06-09 安徽建工港通新材料科技有限公司 一种混凝土加工自动配料搅拌设备

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