JP4072782B2 - 湿潤耐火材製造方法、湿潤耐火材製造装置及び湿潤耐火材吹付け装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、湿潤耐火材の製造方法とその製造装置、及び湿潤耐火材の吹付け装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、コンクリート吹付けの装置は、乾式工法においては、水と急結剤以外の全ての材料(細骨材、粗骨材及びセメント等)をドライミキサで混練し、この混練した複合素材と急結剤を吹付け機に入れて圧縮空気でホースの中を圧送し、ノズルの手前で別系統で送られた水と合流させて吹付け面に吹付けていた。
【0003】
また、湿式工法においては、図4に示す通り、急結剤101を除いた全ての材料(粗骨材102、細骨材103、セメント104及び水105)を湿式ミキサ106で混練して、ポンプ式の吹付け機107でホース108の中を圧送し、吹付けノズル109手前で急結剤101を混合し空気圧縮機110による空気圧によって吹付け面111に吹付けていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の耐火材の材料には質量が小さく断熱効果のあるポリスチレン片のような発泡粒子は使用されておらず、ポリスチレン片と耐火材の材料である軽量骨材等とをドライミキサ又は湿式ミキサで混練しようとした場合、ポリスチレン片は軽量骨材等との比重の差が大きいために浮き上がってしまって均一に混合できなかった。湿式工法の場合は、混練時に急結剤を添加すれば均一に混合することも可能であるが、吹付けノズルに圧送する前に急結剤によって耐火材が固化してしまうという問題点があった。
【0005】
そこで、この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、比重の大きく異なる耐火材の材料を均一に混練することにより、質量が小さく、付着力及び断熱性の大きい湿潤耐火材を製造する方法とその装置及びその耐火材を吹付ける装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するため、請求項1に記載の発明は、水及び混和剤を湿式ミキサに投入して撹拌してから、一定時間経過後に、軽量骨材、セメント、シリカ質微粉末及び短繊維を有する複合素材を前記湿式ミキサに投入して混練することで前記複合素材の混練物を製造し、その後一定時間経過後に、発泡粒子を前記湿式ミキサに投入して混練した前記複合素材と前記発泡粒子との混練物を製造し、その後前記湿式ミキサに水を供給して圧送手段で圧送できる濃度とした湿潤耐火材をストックホッパに貯留するようにした湿潤耐火材の製造法であって、前記発泡粒子と混練する前記複合素材の混練物の濃度を前記ストックホッパに貯留する湿潤耐火材の濃度より高くすることを特徴としている。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加えて、前記発泡粒子は、ポリスチレン片であることを特徴とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項3に記載の発明は、水及び混和剤、軽量骨材、セメント、シリカ質微粉末及び短繊維を有する複合素材の混練物、発泡粒子の各々異なる材料を貯留する材料貯留槽と、前記各材料を混練する湿式ミキサと、該湿式ミキサにより前記各材料を所定の順で混練する制御部とを有する湿潤耐火材を製造する装置であって、前記制御部は、前記水及び混和剤を前記材料貯留槽より前記湿式ミキサに投入して撹拌した後、前記複合素材を前記材料貯留槽より前記湿式ミキサに投入して混練し、その後前記発泡粒子を前記材料貯留槽より前記湿式ミキサに投入して混練し、その後前記湿式ミキサに水を供給して圧送手段で圧送できる濃度とした前記湿潤耐火材をストックホッパに貯留するように制御することで、前記発泡粒子と混練する前記複合素材の混練物の濃度を前記ストックホッパに貯留する湿潤耐火材の濃度より高くしていることを特徴としている。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の湿潤耐火材製造装置に設けられ、該湿潤耐火材製造装置により製造された湿潤耐火材を吹付ける湿潤耐火材吹付け装置であって、前記製造された湿潤耐火材を貯留するストックホッパと、該ストックホッパから湿潤耐火材を圧送する圧送手段と、該圧送手段により圧送された湿潤耐火材を吹付ける吹付けノズルとを有することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施の形態に基づいて説明する。
【0011】
[発明の実施の形態1]
図1には、この発明の実施の形態1に係る湿潤耐火材吹付け装置の全体図を示す。
【0012】
まず、構成を説明すると、この湿潤耐火材吹付け装置1は、湿潤耐火材製造装置2の部分と、吹付け機能を有する圧送ポンプ23、圧送ホース24、吹付けノズル25、空気圧縮機26及びエアホース27等からなる。
【0013】
湿潤耐火材製造装置2は、上部に水タンク3、混和剤タンク4、複合素材サイロ5、ポリスチレンサイロ6等の材料貯留槽を有しており、前記複合素材サイロ5の下部には複合素材フィーダ7が設けてあり、この複合素材フィーダ7の作動によって、複合素材17が複合素材計量器8に設定量入るようになっている。同様に、ポリスチレンサイロ6の下部にポリスチレンフィーダ9が設けられ、このポリスチレンフィーダ9の作動によってポリスチレン片21がポリスチレン計量器10に設定量入るようになっている。また、水タンク3の下部には水バルブ11が設けてあり、この水バルブ11を開くことによって水19が水計量器12に設定量入るようになっている。さらにまた、混和剤タンク4の下部には混和剤バルブ13が設けてあり、この混和剤バルブ13を開くことによって混和剤20が混和剤計量器14に設定量入るようになっている。なお、水19及び混和剤20等の液体の計量については、混和剤計量器14、水計量器12の代わりに定容量ポンプであっても良い。
【0014】
これらの各種計量器8,10,12,14の下部には湿式ミキサ15が設置されており、さらに湿式ミキサ15の下部にはストックホッパ16が設置されている。
【0015】
湿潤耐火材製造装置2には、制御部2aが設けられており、この制御部2aは、水19及び混和剤20を水タンク3及び混和剤タンク4より湿式ミキサ15に投入して時間t1で撹拌した後、時間t2後に複合素材17を複合素材サイロ5より湿式ミキサ15に投入して混練し、時間t3後にポリスチレン片21をポリスチレンサイロ6より湿式ミキサ15に投入して混練し、さらに時間t4後に混練してできた湿潤耐火材22をストックホッパ16に投入するのを制御する機能を有している。前記時間t1〜t4及び各種材料の投入量を予め湿潤耐火材製造装置2に設定しておくことで、制御部2aによって自動的に各種材料投入時間間隔と投入量を制御することが可能である。
【0016】
次に、図1に基づいて、湿潤耐火材22の製造工程を説明する。
【0017】
予め工場で軽量骨材17a、セメント17b、シリカ質微粉末17c及び短繊維17dを混合して複合素材17を製造しておき、この複合素材17をタンクローリ18で吹付け現場まで運搬し複合素材サイロ5に貯留する。また、混和剤20を混和材タンク4に貯留し、水19を水タンク3に貯留し、ポリスチレン片21をポリスチレンサイロ6に貯留しておく。
【0018】
湿潤耐火材製造装置2に対して図示しない押しボタンスイッチ等で処理開始の指示を行うと、制御部2aにより水タンク3の下方に設けられた水バルブ11が開き、水19が水計量器12に流入して、設定量になると制御部2aにより水バルブ11が閉まるように制御される。同様に、制御部2aにより混和剤タンク4の下方に設けられた混和剤バルブ13が開き、混和剤20が混和剤計量器14に流入し設定量になると制御部2aにより混和剤バルブ13が閉まるよう制御される。その後、水19と混和剤20は、各々水計量器12と混和剤計量器14から湿式ミキサ15に流入する。処理開始の指示をしてから水19と混和剤20が湿式ミキサ15に流入するまでの制御部2aによる制御時間をt1とする。
【0019】
水19と混和剤20が湿式ミキサ15に投入されてから時間t2経過後に、制御部2aにより複合素材フィーダ7が作動し、複合素材17が複合素材サイロ5から複合素材計量器8に投入され、設定量になると制御部2aにより複合素材フィーダ7の動作が停止し、複合素材17は複合素材計量器8から湿式ミキサ15に投入、混練されるよう制御される。
【0020】
複合素材17が湿式ミキサ15に投入されてから時間t3経過後に、制御部2aによりポリスチレンフィーダ9が動作し、ポリスチレン片21がポリスチレンサイロ6からポリスチレン計量器10に投入され、設定量になると制御部2aによりポリスチレンフィーダ9の動作が停止し、ポリスチレン片21がポリスチレン計量器10から湿式ミキサ15に投入、混練されるよう制御されて、湿潤耐火材22が製造される。
【0021】
ここで、ポリスチレン片21の形状は、例えばビーズのような小さな球状のものでも良く、又はサイコロ状であっても良い。また、素材はポリスチレンに限らず、一定温度で溶融し気泡状の空洞が生じる素材であれば良く、例えば発泡スチロール製品を微粉砕した発泡粒子でも良い。好ましくは、湿潤耐火材22の軽量化の点で特に有効な、比重が極めて小さいポリスチレン片21を用いるのが良い。
【0022】
このように、湿潤耐火材22の材料のひとつに熱で溶融する発泡粒子を用いることで、溶融によって発生する空隙によって断熱効果が高まり、さらに乾燥後の湿潤耐火材22の単位体積当たりの質量を小さくすることができる。
【0023】
なお、発泡粒子にポリスチレン片21のような比重が極めて小さい素材を使用する場合は、複合素材17と水19を混練した状態での流動性が大きいと、その中にポリスチレン片21を投入して混練してもポリスチレン片21が複合素材17の粒子に付着できずに均一とならない場合があるので、流動性が大きくなる可能性があるときは、最初の時間t1に投入する水19の量を少なめに設定し、複合素材17の濃度が高い状態でポリスチレン片21を投入して混練し、湿潤耐火材22を製造してもよい。このとき、製造された湿潤耐火材22の流動性が悪く圧送ポンプ23で圧送できない場合があるので、製造された湿潤耐火材22に水19を図示しない水計量器によって供給して、湿式ミキサ15で混練するよう設定するとよい。
【0024】
湿式ミキサ15における混練が終了してから時間t4が経過した後、制御部2aにより湿式ミキサ15からストックホッパ16に湿潤耐火材22が排出、貯留され、この湿潤耐火材22は圧送ポンプ23によって圧送ホース24の先端に設けられた吹付けノズル25に送り出される。空気圧縮機26から供給される圧縮空気がエアホース27を通って吹付けノズル25に供給され、この空気圧によって湿潤耐火材22が吹付け面28に吹付けられる。
【0025】
ここで、湿潤耐火材22に混合されているシリカ質微粉末17cは粘度調整及び付着力増強の効果があるため、ポリスチレン片21の付着性を高めることができ、また吹付け面28に対する付着性も高めることができる。さらに、短繊維17dにはつなぎ材としての効果があり、リバウンドを押さえることができるので、急結剤を添加する必要がない。但し、急結剤を添加すれば、さらに固化が促進されるので、吹付け直前に急結剤を添加してもよい。また、軽量骨材17aと短繊維17dを併用して用いることは、吹付け面28の表面の平滑性を向上させる点で有効である。
【0026】
湿潤耐火材製造装置2の制御部2aによって各処理を行うまでの時間間隔t1〜t4が制御されて、順次各種材料を湿式ミキサ15に投入して混練するので、比重の極めて小さいポリスチレン片21も均一に混ざり合い、軽量で断熱性のある均質な湿潤耐火材22を製造することができる。
【0027】
また、製造された湿潤耐火材22を貯留しておくストックホッパ16を設けることによって、連続して湿潤耐火材22を吹付け面28に吹付けることができるので、むらのない吹付けが可能となり、吹付けロボット等に吹付けノズル25を取り付け、吹付け作業の自動化を図ることも可能となる。
【0028】
なお、湿式ミキサ15で混練する時間が吹付ける時間より長くかかる場合、各計量器8,10,12,14からダンパー等により分岐して、湿式ミキサ15を複数設置してもよい。また、湿式耐火材22に混合する素材が増えた場合、必要に応じてサイロ、フィーダ、計量器等を設けることができる。
【0029】
[発明の実施の形態2]
図2には、この発明の実施の形態2を示す。図2は、吹付け現場において複合素材を混合する場合の湿潤耐火材吹付け装置の全体図である。
【0030】
この発明の実施の形態1の場合は、工場で製造された軽量骨材17a、セメント17b、シリカ質微粉末17c及び短繊維17dの混合物である複合素材17は、タンクローリ18で運搬され複合素材サイロ5に貯留されるようになっているのに対し、この発明の実施の形態2の場合は、軽量骨材17a、セメント17b、シリカ質微粉末17c及び短繊維17dは、ドライミキサ42に投入、混合され複合素材17となって、複合素材サイロ5に投入されるように構成されている。
【0031】
すなわち、この実施の形態2は、シリカ質微粉末サイロ30、セメントサイロ31、軽量骨材サイロ32及び短繊維サイロ33の下部に各素材のフィーダ(軽量骨材フィーダ34、セメントフィーダ35、シリカ質微粉末フィーダ36及び短繊維フィーダ37)と各素材の計量器(軽量骨材計量器38、セメント計量器39、シリカ質微粉末計量器40及び短繊維計量器41)が設けられ、これらの計量器38,39,40,41の下部にはドライミキサ42が設けられている。このドライミキサ42の下部には複合素材サイロ5が設けられている。
【0032】
その他の構成は実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
【0033】
次に、図2に基づいて、湿潤耐火材22の製造工程を説明する。
【0034】
予め、吹付け現場に設置されている軽量骨材サイロ30に軽量骨材17aが貯留されており、同様にセメントサイロ31にはセメント17bが、シリカ質微粉末サイロ32にはシリカ質微粉末17cが、短繊維サイロ33には短繊維17dが貯留されている。
【0035】
まず、湿潤耐火材製造装置2に対して図示しない押しボタンスイッチ等で処理開始の指示を行うと、制御部2aにより軽量骨材サイロ30の下方に設けられた軽量骨材フィーダ34が作動し、軽量骨材17aが軽量骨材サイロ30から軽量骨材計量器38に投入され、設定量になると制御部2aにより軽量骨材フィーダ34の作動が終了して、軽量骨材17aは軽量骨材計量器38からドライミキサ42に投入される。同様に、制御部2aによりセメント17b、シリカ質微粉末17c及び短繊維17dがセメント計量器39、シリカ質微粉末計量器40及び短繊維計量器41に各々設定量投入され、ドライミキサ42で混合される。混合された複合素材17は、複合素材サイロ5に貯留される。
【0036】
その後の作用及び効果は、実施の形態1と同様であるので重複した説明を省略する。
【0037】
なお、設備上の制限等がある場合、ドライミキサ42、複合素材サイロ5、複合素材フィーダ7及び複合素材計量器8を設けずに、軽量骨材17a、セメント17b、シリカ質微粉末17c及び短繊維17dを各計量器38,39,40,41から直接湿式ミキサ15に投入してもよい。
【0038】
なお、図3に示すように、この発明の実施の形態1及び2における複合素材17の複合素材サイロ5への貯留方法を併用して使用する形態も考えられる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、水及び混和剤を湿式ミキサに投入して撹拌してから、一定時間経過後に、軽量骨材、セメント、シリカ質微粉末及び短繊維を有する複合素材を湿式ミキサに投入して混練することで複合素材の混練物を製造し、その後一定時間経過後に、発泡粒子を湿式ミキサに投入して混練した複合素材と発泡粒子との混練物を製造し、その後湿式ミキサに水を供給して圧送手段で圧送できる濃度とした湿潤耐火材をストックホッパに貯留するようにした湿潤耐火材の製造法であって、発泡粒子と混練する複合素材の混練物の濃度をストックホッパに貯留する湿潤耐火材の濃度より高くすることを特徴とするので、湿潤耐火材の各種材料に比重の差があっても均一に混合されるとともに、流動性の大きい湿潤耐火材を製造することができ、この湿潤耐火材に含まれている発泡粒子の溶融によって発生する空隙により、断熱効果が高まり単位体積当たりの質量を小さくすることができる。
【0040】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の効果に加えて、湿潤耐火材製造方法において前記発泡粒子はポリスチレン片であることを特徴とするので、ポリスチレンの比重は極めて小さいため単位体積当たりの質量を一層小さくすることができる。
【0041】
【発明の効果】
請求項3に記載の発明によれば、水及び混和剤、軽量骨材、セメント、シリカ質微粉末及び短繊維を有する複合素材の混練物、発泡粒子の各々異なる材料を貯留する材料貯留槽と、各材料を混練する湿式ミキサと、該湿式ミキサにより各材料を所定の順で混練する制御部とを有する湿潤耐火材を製造する装置であって、前記制御部は、水及び混和剤を材料貯留槽より湿式ミキサに投入して撹拌した後、複合素材を材料貯留槽より湿式ミキサに投入して混練し、その後発泡粒子を材料貯留槽より湿式ミキサに投入して混練し、その後湿式ミキサに水を供給して圧送手段で圧送できる濃度とした湿潤耐火材をストックホッパに貯留するように制御することで、発泡粒子と混練する複合素材の混練物の濃度をストックホッパに貯留する湿潤耐火材の濃度より高くしていることを特徴とするので、湿潤耐火材製造装置によって自動的に比重差の大きい湿潤耐火材の各種材料を均一に混練し、品質が高く流動性の大きい湿潤耐火材を製造することができる。
【0042】
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の湿潤耐火材製造装置に設けられ、該湿潤耐火材製造装置により製造された湿潤耐火材を吹付ける湿潤耐火材吹付け装置であって、前記製造された湿潤耐火材を貯留するストックホッパと、該ストックホッパから湿潤耐火材を圧送する圧送手段と、該圧送手段により圧送された湿潤耐火材を吹付ける吹付けノズルとを有することを特徴とするので、質量が小さく付着性、断熱性の高い湿潤耐火材を自動的に均一に吹付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る湿潤耐火材吹付け装置の全体図である。
【図2】この発明の実施の形態2に係る湿潤耐火材吹付け装置の全体図である
【図3】同実施の形態1及び2の複合素材の供給方法を併用した場合の流れ図である。
【図4】従来の湿式工法の混合から吹付けまでの各種材料の流れ図である。
【符号の説明】
1 湿潤耐火材吹付け装置
2 湿潤耐火材製造装置
2a 制御部
15 湿式ミキサ
16 ストックホッパ
17 複合素材
17a 軽量骨材
17b セメント
17c シリカ質微粉末
17d 短繊維
19 水
20 混和剤
21 ポリスチレン片(発泡粒子)
22 湿潤耐火材
23 圧送ポンプ
25 吹付けノズル
26 空気圧縮機
27 エアホース
t2 一定時間(投入時間間隔)
t3 一定時間(投入時間間隔)
Claims (4)
- 水及び混和剤を湿式ミキサに投入して撹拌してから、一定時間経過後に、軽量骨材、セメント、シリカ質微粉末及び短繊維を有する複合素材を前記湿式ミキサに投入して混練することで前記複合素材の混練物を製造し、その後一定時間経過後に、発泡粒子を前記湿式ミキサに投入して混練した前記複合素材と前記発泡粒子との混練物を製造し、その後前記湿式ミキサに水を供給して圧送手段で圧送できる濃度とした湿潤耐火材をストックホッパに貯留するようにした湿潤耐火材の製造法であって、前記発泡粒子と混練する前記複合素材の混練物の濃度を前記ストックホッパに貯留する湿潤耐火材の濃度より高くすることを特徴とする湿潤耐火材製造方法。
- 前記発泡粒子は、ポリスチレン片であることを特徴とする請求項1に記載の湿潤耐火材製造方法。
- 水及び混和剤、軽量骨材、セメント、シリカ質微粉末及び短繊維を有する複合素材の混練物、発泡粒子の各々異なる材料を貯留する材料貯留槽と、前記各材料を混練する湿式ミキサと、該湿式ミキサにより前記各材料を所定の順で混練する制御部とを有する湿潤耐火材を製造する装置であって、前記制御部は、前記水及び混和剤を前記材料貯留槽より前記湿式ミキサに投入して撹拌した後、前記複合素材を前記材料貯留槽より前記湿式ミキサに投入して混練し、その後前記発泡粒子を前記材料貯留槽より前記湿式ミキサに投入して混練し、その後前記湿式ミキサに水を供給して圧送ポンプで圧送できる濃度とした前記湿潤耐火材をストックホッパに貯留するように制御することで、前記発泡粒子と混練する前記複合素材の混練物の濃度を前記ストックホッパに貯留する湿潤耐火材の濃度より高くしていることを特徴とする湿潤耐火材製造装置。
- 請求項3に記載の湿潤耐火材製造装置に設けられ、該湿潤耐火材製造装置により製造された湿潤耐火材を吹付ける湿潤耐火材吹付け装置であって、前記製造された湿潤耐火材を貯留するストックホッパと、該ストックホッパから湿潤耐火材を圧送する圧送手段と、該圧送手段により圧送された湿潤耐火材を吹付ける吹付けノズルとを有することを特徴とする湿潤耐火材吹付け装置。
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