JP4078124B2 - 繊維補強モルタル・コンクリートの製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維補強モルタル・コンクリートの製造装置に関するものである。なお、本発明において、モルタル・コンクリートは、モルタルまたはコンクリートを呼称するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モルタル・コンクリートのひび割れの分散、せん断及び曲げ強度と、タフネス、耐衝撃性などをの改善することを目的として、モルタル・コンクリートに所定長の補強繊維を混合することがおこなわれている。補強繊維は、例えばガラス繊維などの無機繊維、またはナイロン、ビニロンなどの有機繊維あるいはこれら無機または有機繊維の混合品であり、モルタルに添加する場合には、長さが１０mm以下の短繊維か、１５〜２５mmの比較的長い繊維の二通りが用いられる。また、繊維補強コンクリートの場合には２５〜５０mmの長繊維が用いられる。いずれの場合も長さが１５mm以上の長い繊維ほど補強効果が高いとされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、補強繊維としてガラス、ビニロンなどの長繊維を用いた場合、ミキサーで混合すると、繊維同士が絡まり合ってマリモ状となる、いわゆるファイバーボールが生じやすく、繊維補強モルタルないしはコンクリートとしての品質にばらつきが生じ、またポンプ圧送の際に閉塞の原因となるなど、作業に障害が生ずる場合がある。
【０００４】
この対策として、モルタルの場合には、工場で事前混合したプレミックスモルタルを用いる場合が多い。また、他の対策としては、ネット状有機繊維、あるいはステイプラーの刃状鋼繊維のように、繊維形状を工夫して絡み合いを防止する方法も講じられている。
【０００５】
しかしながら、このように特殊処理したミキサー投入用繊維は、製造コストが高いことに加えて、前記ファイバーボールの発生を皆無にできるわけではない。補強繊維をミキサーに分散させつつ投入するための分散機もあるが、装置そのものが大きく、ファイバーボール発生の観点からはその分散性に課題があった。さらに、吹付モルタル・ コンクリートの吹付け直前に補強繊維を混合する方法もあるが、モルタル・コンクリートと補強繊維との混合部であるノズルが大型化し、また補強繊維をノズル側に向けて輸送するための空気圧を必要とし、消費空気量も増すことから、粉塵、跳ね返り量が多くなる欠点があった。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、ファイバーボールを生ずることなく、均一にモルタル・コンクリートに補強繊維を分散混合できる繊維強化モルタル・コンクリートの製造装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、モルタルまたはコンクリートを混練するためのミキサーと、該ミキサーの近傍に配置された補強繊維切断装置を備え、前記切断装置は、受けローラと、この受けローラに隣接配置されて該受けローラに刃先先端を接する複数のカッター刃を外周に設けた切断用ローラと、この切断用ローラの回転駆動用モータと、補強繊維を前記受けローラと前記切断用ローラとの間に向けて導くピンチローラと、該ピンチローラを前記切断用ローラの長手方向に移動させることが可能なガイド手段とを備え、前記切断用ローラはテーパコーン状をなし、その外周に周方向に均等に設けられた軸方向に長い複数のカッター刃を備えたことを特徴とする。
従って、本発明の装置では、補強繊維を連続的に切断しつつミキサー内に投入できる共に、切断用ローラがテーパコーン状をなし、その外周に周方向に均等に設けられた軸方向に長い複数のカッター刃を備え、さらに、前記切断用ローラの長手方向に移動可能なガイド手段と、このガイド手段に設けられ、補強繊維を前記受けローラと前記切断用ローラとの間に向けて導くピンチローラとを備えるので、ピンチローラをガイド手段によって移動させることにより、切断長さの変更毎に切断用ローラを交換することなく、切断長さ、すなわち繊維長の異なる補強繊維を得ることができる。
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１、２は、本発明の製造装置を説明するための参考例を示すものであり、練り混ぜ用のパン型ミキサー１の近傍には、補強繊維切断装置２が併設されている。
【００１２】
切断装置２は、ストック位置に配置され、ボビン３に繰出し可能に巻回された補強用の連続繊維４と、繊維４を切断位置側に繰出すガイドローラ６と、ガイドローラ６の先端位置において、前記ミキサー１の直上に配置された装置本体７とから構成されている。混練に使用される繊維４は、有機系としてはビニロン繊維、ナイロン繊維などが好適である。また、無機系としてはアルカリガラス繊維が好適であり、単繊維または撚糸などの形態で供給される。装置本体７は、受けローラ８と、受けローラ８と平行な切断用ローラ９と、前記ガイドローラ６と同期して切断用ローラ９を回転させる回転駆動用モータ１０とから構成されている。
【００１３】
切断用ローラ９の外周には複数の超硬刃などからなるカッター刃１１が突設され、その刃先を受けローラ８に押し付け、両ローラ８，９間を通過する繊維４，５を切断する。また、このために受けローラ８の表面は刃先の傷付を防止するため軟質素材、例えばウレタン、あるいは銅板などにより構成される。
【００１４】
なお、各カッター刃１１の数はローラ９の周縁に９０°づつ４枚配置されることを下限とすることが好ましい。これは取付角が９０°を上回った場合には、繊維４がカッター刃１１から脱落して継続的な切断が困難となるからであり、一般に６〜８枚程度が製造技術上から適当である。
【００１５】
また、繊維切断長さは刃先間隔に応じて定まるものであるから、ローラ径と刃先枚数をそれに応じて定めればよい。すなわち、２πｒ×ｎ／３６０°（ｎ：刃数、ｒ：ローラ半径に刃先長さを加算した長さ）とする。例えば繊維強化コンクリートの場合など５０mm長の繊維が必要であれば、その刃数とローラ径から長さを割出すことができる。
【００１６】
なお、図１の参考例では、連続繊維４を巻回したボビン３が一つである例を示したが、複数のボビン３から同種または異なる種類の繊維をガイドローラ６によってガイドしつつ装置本体７側に送ることもできる。
【００１７】
以上の構成における練り混ぜ方法を説明する。切断装置２の停止状態で、ミキサー１内に所定量計量されたセメント、骨材、減水剤その他の混和剤を投入し、ミキサー１を駆動してドライ状態で混練する。均一となった段階で、混練状態を保持しながら切断装置２を駆動して繊維４を所定長さに切断しつつ連続的にミキサー１内に投入することで、モルタル・コンクリートに対する繊維量が所要量となるまで徐々に増大する結果、繊維が絡み合うことなく、組成物内に均一に混合分散されることになる。繊維量が所定の割合に到達した時点で、適宜な水／セメント比の水量を投入しさらに練り混ぜることにより、繊維強化モルタル・コンクリートを完成する。
【００１８】
また、他の練り混ぜ方法としては、予め前記の組成物に加水し、その練り混ぜ中に前記繊維４を切断しながら連続投入することもできる。
【００１９】
前記繊維４のモルタル・コンクリート組成物に対する配合割合は、組成物の容積比率に対し、０．２〜０．８％の範囲にすればよい。その理由は、前記数値の上限を越えた添加量では、ファイバーボールの発生とそれによるポンプ圧送の際の閉塞などの不具合が生じ、また下限を下回る添加量では、ひび割れの分散性能や曲げじん性の低下などの機能の低下などの不具合が生ずるからであり、特に好ましいのは０．３〜０．６％の範囲である。
【００２０】
本発明の一実施形態である製造装置は、図１に示す参考例において、切断装置２として図３に示す装置本体２０を用いたものである。同図における装置本体２０は、テーパコーン状をなす受けローラ２１と、図示しない駆動モータに軸結された切断用ローラ２２と、切断用ローラ２２の外周にこれと平行に固定され、その刃先を受けローラ２１に接した複数のカッター刃２３と、前記ローラ２２に対する接近位置にあって、その長手方向に沿ってねじ送り機構２４などにより移動可能に配置されたガイド手段としてのスライドブロック２５と、スライドブロック２５の先端に配置され、本体２０に向けて繊維４を導く一対のピンチローラ２６とからなっている。なお、本実施の形態では、受けローラ２１がテーパコーン状をなしているが、断面径が同一の円柱状であってもよい。
【００２１】
この実施形態では、前記スライドブロック２５の位置に応じて切断用ローラ２２の径に差が生じ、この差に応じて繊維４の切断長が変化するため、繊維の長さ変更毎に切断用ローラ２２を交換することがなく、しかも切断長を無段階に調整可能となる。また、スライドブロック２５を往復移動しつつ繊維４をローラ２１，２２間に向けて供給することで、各種長さの繊維４を得ることができ、モルタル、コンクリート中に繊維長の異なる繊維４を混在させることも可能である。
【００２２】
【実施例】
繊維の種類と、投入量による繊維間の分散性を次のようにして調べた。５０リットル用強制練りパン型ミキサーを使用してモルタルを混練し、有機系繊維の代表的補強繊維としてビニロン繊維を容積比率０．２％、０．４％、０．６％の３種類で添加して混練を実施し、混練後のモルタルを所定量採取してその中の繊維を洗い出し、絡み合いの有無を観察するとともに、その乾燥重量を測定し、想定された混入率と実際の混入率を比較して分散性を確認した。
【００２３】
同様の方法で無機系繊維の代表的補強繊維として、耐アルカリガラス繊維の容積比率０．４％の洗い出し試験を行った。
【００２４】
モルタル配合は、以下の表１，２の通りである。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
また、練り混ぜ手順と練り混ぜ時間は、図４に示す通りである。本実施形態では加水状態で繊維を供給したが、ドライ状態で練り混ぜた後、その状態を維持しつつ繊維を供給し、しかる後加水してさらに練り混ぜることも可能である。
【００２８】
結果
同一条件で３回混練を行ったビニロン繊維の洗い出し試験結果を、以下の表３，４，５に示す。なお、それぞれの表中で、最上段に位置する※印は想定された数値である。
【００２９】
【表３】

【００３０】
【表４】

【００３１】
【表５】

【００３２】
以上の表３〜４に示すようにいずれの添加量の場合でも、ファイバーボールが発生せず、かつ分散性のばらつきが小さく、実用化可能であることが判明した。
【００３３】
次に、同一条件で３回混練を行ったアルカリガラス繊維の洗い出し実験結果を、以下の表６に示す。なお、表中※印は想定された数値である。
【００３４】
【表６】

【００３５】
以上の表６に示すようにいずれの添加量の場合でも、ビニロン繊維と同様、ファイバーボールが発生せず、かつ分散性のばらつきが小さく、実用化可能であることが判明した。
【００３６】
次に、前記ビニロン繊維を添加したモルタルの曲げ靱性係数を測定したところ、次の表７及び図５に示す結果を得られた。
【００３７】
【表７】

【００３８】
以上の表７及び図５に示すごとく、繊維の混入率が大きいほど曲げ靱性が改善されており、繊維の分散性が良好なことを示唆している。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による繊維強化モルタル・コンクリートの製造装置によれば、補強繊維を連続的に切断しつつミキサー内に投入できる共に、ピンチローラをガイド手段によって移動させることにより、切断長さの変更毎に切断用ローラを交換することなく、切断長さ、すなわち繊維長の異なる補強繊維を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法が適用される装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】切断装置の本体部分を示す側面図である。
【図３】切断装置の他の実施形態を示す斜視図である。
【図４】実施例における作業手順を示す流れ図である。
【図５】実施例における荷重とたわみの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ミキサー
２ 切断装置
４ 連続繊維
７，２０ 装置本体
８，２１ 受けローラ
９，２２ 切断用ローラ
１１，２３ 超鋼刃（カッター刃）
２５，２６ ガイド手段（２５ スライドブロック、２６ ピンチローラ）

Claims (1)

1. モルタルまたはコンクリートを混練するためのミキサーと、該ミキサーの近傍に配置された補強繊維切断装置を備え、
   前記切断装置は、受けローラと、この受けローラに隣接配置されて該受けローラに刃先先端を接する複数のカッター刃を外周に設けた切断用ローラと、この切断用ローラの回転駆動用モータと、前記切断用ローラの長手方向に移動可能なガイド手段と、このガイド手段に設けられ、補強繊維を前記受けローラと前記切断用ローラとの間に向けて導くピンチローラとを備え、
   前記切断用ローラはテーパコーン状をなし、その外周に周方向に均等に設けられた軸方向に長い複数のカッター刃を備えたことを特徴とする繊維補強モルタル・コンクリートの製造装置。

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