JP4313352B2 - セメントコンクリート混和剤混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、セメントコンクリートと、セメントコンクリートにその打込み前に加えられるセメントコンクリート混和剤とを混合するためのセメントコンクリート混和剤混合装置に関する。なお、「セメントコンクリート」という用語は、セメントペースト、モルタル及びコンクリートの総称として用いる。

近年、打込みコンクリートの種々の要求性能を改善するため、そのベースコンクリートに急結剤等の混和剤を添加することが広く行われている。例えば、トンネル掘削工事においては、地山や掘削面の崩落を防ぐため、吹付け直前のベースコンクリートに急結剤を添加・混合して、吹付けコンクリートが早期に硬化するように改質している。

コンクリートと急結剤を混合するための装置として、特公平１−３１９２８号公報及び特開平５−４９８８７号公報には、管状のハウジング内に螺旋状の羽根体を固定したものが開示されている。これらの装置では、ハウジングの上流側に主管と枝管を有するＹ字管が接続され、主管から供給されるコンクリートと枝管から供給される急結剤をハウジング内で合流させ、ここで両者を羽根体によって撹拌・混合するようにしている。
特公平１−３１９２８号公報 特開平５−４９８８７号公報

しかし、上記従来の装置には、次のような欠点があった。即ち、吹付け作業の中断時において、コンクリートが主管から枝管（急結剤供給管）側に逆流して枝管を閉塞させた。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、セメントコンクリートが混和剤供給管側に逆流しづらいセメントコンクリート混和剤混合装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明によれば、セメントコンクリートを圧送するコンクリート圧送管の一部を成す圧送管部と、圧送管部内に混和剤を供給するための混和剤供給管と、セメントコンクリートと混和剤を混合するための混合手段とを備えるセメントコンクリート混和剤混合装置において、混和剤供給管から圧送管部内に混和剤を供給する場合は、その供給圧力によって弾性変形して混和剤を圧送管部側に通す混和剤通路を作り出すと共に、混和剤供給管から圧送管部内に混和剤を供給しない場合は、復元して圧送管部から混和剤供給管側へのセメントコンクリートの逆流を防ぐ弾性体を設けたことを特徴とするコンリート混和剤混合装置が提供される。

本発明では、圧送管部と混和剤供給管の接続部に次のような弾性体を設けることにより、セメントコンクリートの混和剤供給管側への逆流を有効に防止することができる。即ち、かかる弾性体は、初期の形状によって圧送管部と混和剤供給管との間の連通空間を塞ぐことができ、かつ、混和剤の供給圧力を受けて変形し、上記閉塞空間に、混和剤の通過を許容する隙間（混和剤通路）を生じさせることができるものである。該弾性体の具体例として、合成ゴム、硬質ゴム等を好ましく挙げることができる。

混合手段としては、混合部材（図１〜６参照）の他、公知の静止型又は機械的駆動型のものを利用することができる。

請求項２に係る本発明では、上記セメントコンクリート混和剤混合装置において、前記圧送管部は、上流管部と、上流管部の外径より大きな内径を有し、かつ上流管部と同心で一部重なるようにその下流側に接続される下流管部とから成り、前記混和剤供給管は、上流管部の外面と下流管部の内面との間の環状の間隙に連通し、前記弾性体は、この間隙に設けられた円筒状のゴムである。この形態において、上流管部の外面と下流管部の内面との間の環状の間隙が、上述した圧送管部と混和剤供給管の連通空間となり、円筒状のゴムによって該空間を埋める。該ゴムは、混和剤の供給圧力によって部分的に厚さが薄くなるように変形して混和剤供給路を作り出す。

混和剤としては、急結剤の他、増粘剤、減水剤等を挙げることができる。

以下、図７〜１１を参照して本発明の好適な実施形態を、混和剤として急結剤を用いた場合で説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、セメントコンクリート混和剤混合装置としての静止型混合器１の縦断面図である。静止型混合器１は、吹付けコンクリートに対しその吹付け直前に急結剤を添加・混合するためのもので、コンリートポンプ（図示せず）からコンクリートを吹付けノズル（図示せず）に圧送・供給するコンクリート圧送管の一部を成す圧送管部としてのハウジング１０と、ハウジング１０内に急結剤を供給するための急結剤供給管２０と、ハウジング１０内に配置される混合部材としての混合チップ３０とを備えている。

ハウジング１０は、急結剤供給管２０が接続される上流部１０ａと、混合チップ３０が後述するように取り付けられる下流部１０ｂとから成り、これらはそれぞれの対向側端部のフランジ部１１ａ、１１ｂをボルト締結して連結される。下流部１０ｂには、その上流側端から下流側に内径が次第に縮小するテーパー内面１２が設けられている。このテーパー内面１２は、混合チップ３０を取り付け・取り外し自在に固定するためのものであり、詳細は後述する。

図２は混合チップ３０の側面図、図３及び図４は上流側及び下流側から見た混合チップ３０の正面図である。混合チップ３０は、円錐傘様形状のバッフル部材３１と、裁頭円錐筒状のテーパー絞り部材３２とから基本的に構成される。バッフル部材３１は、頂部３１ａと底部３１ｂとこれらの間の外側を向く円錐面３１ｃとを有する。テーパー絞り部材３２は、一端に開口する受入口３２ａと、他端に開口し、かつ受入口３２ａに比べて径が小さい放出口３２ｂと、受入口３２ａから放出口３２ｂへと内径が次第に縮小するテーパー絞り面３２ｃとを有する。なお、テーパー絞り面３２ｃの絞り角は、上述したハウジング下流部１０ｂのテーパー内面１２の絞り角よりもずっと大きい（図１参照）。

テーパー絞り部材３２の受入口３２ａには十文字状のビーム３３が架設されており、このビーム３３にバッフル部材３１の底部３１ｂがテーパー絞り部材３２の外側で溶接、接着剤等によって固定され、これにより、バッフル部材３１とテーパー絞り部材３２は一体化されている。なお、バッフル部材３１の最大径（底部３１ｂの径）は、テーパー絞り部材３２の受入口３２ａより小さく、かつ放出口３２ｂより大きくなるように設定される。また、テーパー絞り部材３２の最大外径（受入口３２ａでの外径）は、ハウジング下流部１０ｂのテーパー内面１２の最大径と最小径の間に設定される。

以上の混合チップ３０をハウジング１０に取り付ける場合、ハウジング下流部１０ｂの上流端側開口又は上流部１０ａの上流端側開口から混合チップ３０をテーパー絞り部材３２を先頭にして下流部１０ｂ内に挿入する。この際、混合チップ３０は、テーパー絞り部材３２（の最大外径部）が下流部１０ｂのテーパー内面１２の途中でつっかえて受け止められることにより、ここに配置される。この状態で、混合チップ３０に上流からコンクリート流が導入されると、混合チップ３０がハウジング下流部１０ｂ内において下流側に押され、テーパー絞り部材３２とテーパー内面１２との間に楔作用が生じるため、混合チップ３０は移動することなく確実に固定される。また、混合チップ３０は、ハウジング１０に溶接等によって固定されているわけではないので、ハウジング１０から取り出して容易に洗浄や交換を行うことができる。

次に静止型混合器１の混合作用について説明する。コンクリートと、これに急結剤供給管２０から合流する急結剤とは、ハウジング下流部１０ｂに入ると、図５に便宜的に示すように、その半径方向外側の部分を除き、バッフル部材３１の円錐面３１ｃによって半径方向外側にそらされ、次いで、受入口３２ａからテーパー絞り部材３２内に入り、ここでテーパー絞り面３２ｃによって半径方向内側に絞られた後、放出口３２ｂから吹付けノズル側へ放出される。この際、コンリート及び急結剤の流れが半径方向外側・内側への拡張・絞り込み作用を受けること、バッフル部材３１によるそらし具合が流れの半径方向位置によって不均一なこと、流れの半径方向外側部分がバッフル部材３１に衝突しないこと、テーパー絞り部材３２によって絞られ、放出口３２ｂから放出された流れに拡散・膨張作用によって乱流が生じること等によってコンクリートと急結剤の混合が促される。

また、混合チップ３０は、流れを円周方向には移動させないため、円周方向に流れの粗密が生じず、偏流やよどみ部分が生じ難く、閉塞を起こす頻度が少なくなる。

図６は、ハウジング１０内に２体の混合チップ３０Ａ、３０Ｂを配置する例を示す。この場合、各混合チップ３０Ａ、３０Ｂは、その取り付け・取り外しを一つのチップと同様に行うため、共通の軸部材３４によって一体的に連結される。また、混合器３０Ａ、３０Ｂの各最大外径部がハウジング１０のテーパー内面２２に接して安定するように、上流側の混合チップ３０Ｂの最大外径を下流側の混合チップ３０Ａの最大外径より大きく設定される。このように混合チップを軸方向に複数配列することにより、混合効果を更に高めることできる。

図７は、本発明に係るセメントコンクリート混和剤混合装置としての混合器の一実施形態を示す縦断面図である。混合器１０１は、コンクリート圧送管の一部を成す圧送管部１１０と、圧送管部１１０内に急結剤を圧縮空気等と共に加圧供給するための急結剤供給管１２０とを備え、圧送管部１１０は上流管部１１０ａと下流管部１１０ｂから成り、下流管部１１０ｂには、テーパー絞り部１１２ｂが設けられている。このテーパー絞り部１１２ｂは、コンクリート及び急結剤の流れを絞って両者を混合させることができる。その絞り角は５〜２５度が望ましく、５度未満では混合が不十分であり、２５度を超えると、圧送圧力が高くなり混合器１０１全体が閉塞するおそれがある。なお、混合手段として、上述した混合チップ３０あるいは公知の螺旋状バッフル等が下流管部１１０ｂ内に設けられ、あるいはまた下流管部１１０ｂの下流にスパイラル状のミキサ等がセットされる。

下流管部１１０ｂのテーパー絞り部１１２ｂより上流側の円筒部分（以下「外環部」という。）１１３ｂは、内径が上流管部１１０ａの外径より大きく、かつ上流管部１１０ａに同心で重ねられる。そのため、上流管部１１０ａと外環部１１３ｂの間には環状の間隙ｓが生じる。急結剤供給管１２０は外環部１１３ｂに接続してこの間隙ｓに連通している。また、間隙ｓには、これに密に合致する円筒形状のゴム部材１３０が装填される。

図８は混合器１０１の分解縦断面図であり、上流管部１１０ａの中央よりやや上流側、急結剤供給管付き下流管部１１０ｂ及びゴム部材１３０の各上流端には、これらをボルト締結して連結するためのフランジ部１１１ａ、１１１ｂ、１３１が設けられている。また、上流部１１０ａの外面を下流側に約０．５〜１度のテーパーとすることにより、ここへのゴム部材１３０の取り付けを簡単にすることができる。

以上の混合器１０１では、急結剤供給管１２０から圧送管部１１０内に急結剤を添加する際、その供給圧力によってゴム部材１３０の外面に、図９〜図１１に概略的に示す溝状の急結剤通路１３２が作り出される。更に詳しくは、ゴム部材１３０は、急結剤供給圧力を受けると、裏側が上流管部１１０ａの外面で支持されているので、厚さが部分的に薄くなり、また、この圧力が抜ける道は、唯一、ゴム部材１３０の下流端から下流管部１１０ｂ内に至るルートである。そのため、該圧力はこの方向に最短距離で向かう。これにより、ゴム部材１３０の外面には、急結剤供給管１２０から（圧送管部１１０の）軸方向に沿って下流側に向かう溝（急結剤通路１３２）が生じ、急結剤はこの溝１３２を通って下流管部１１０ｂ内へと流入する。

一方、急結剤の供給を止めると、ゴム部材１３０は初期の形状に戻り、間隙ｓを密に埋めるため、コンクリートが急結剤供給管１２０側に逆流することを防ぐことができる。

以上のコンクリート逆流防止効果を有効に発揮させることができる好ましいゴム部材１３０の材質、厚さ、急結剤供給管１２０から下流端までの軸方向長さ、間隙ｓの大きさ、急結剤供給管１２０の径、外環部１１３ｂに対する接続角度、急結剤の供給圧力等は、実験等によって得ることができる。

以上述べたように、本発明に係るセメントコンクリート混和剤混合装置では、混和剤供給時にのみ混和剤供給管と圧送管部の連通を許容する弾性体によって、混和剤非供給時のセメントコンクリートの混和剤供給管側への逆流を防止することができる。

静止型混合器の縦断面図である。 混合チップの側面図である。 上流側から見た混合チップの正面図である。 下流側から見た混合チップの正面図である。 混合チップの混合作用の説明図である。 ２体の混合チップを配列した説明図である。 本発明の一実施形態に係る混合器の縦断面図である。 図７の混合器の分解縦断面図である。 急結剤通路の縦断面図である。 急結剤通路の平面図である。 急結剤通路の横断面図である。

符号の説明

１ 静止型混合器
１０ ハウジング
１２ テーパー内面
２０ 急結剤供給管
３０、３０Ａ、３０Ｂ 混合チップ
３１ バッフル部材
３１ｃ 円錐面
３２ テーパー絞り部材
３２ｃ テーパー絞り面
３２ｂ 放出口
１０１ 混合器
１１０ 圧送管部
１１０ａ 上流管部
１１０ｂ 下流管部
１１３ｂ 外環部
１２０ 急結剤供給管
１３０ ゴム部材
ｓ 間隙

Claims (3)

1. セメントコンクリートを圧送するコンクリート圧送管の一部を成す圧送管部と、圧送管部内に混和剤を供給するための混和剤供給管と、セメントコンクリートと混和剤を混合するための混合手段とを備えるセメントコンクリート混和剤混合装置において、
   混和剤供給管から圧送管部内に混和剤を供給する場合は、その供給圧力によって弾性変形して混和剤を圧送管部側に通す混和剤通路を外周面上に作り出すと共に、混和剤供給管から圧送管部内に混和剤を供給しない場合は、復元した状態にあって前記混和剤通路が生じず、これにより圧送管部から混和剤供給管側へのセメントコンクリートの逆流を防ぐ円筒形状の弾性体を設け、該弾性体の上流側端部は圧送管部に対しボルト締結されることを特徴とするセメントコンクリート混和剤混合装置。
2. 前記弾性体はゴムである請求項１記載のセメントコンクリート混和剤混合装置。
3. 前記圧送管部は、上流管部と、上流管部の外径より大きな内径を有し、かつ上流管部と同心で一部重なるようにその下流側に接続される下流管部とから成り、前記混和剤供給管は、上流管部の外面と下流管部の内面との間の環状の間隙に連通し、前記弾性体は、この間隙に設けられる請求項１又は２記載のセメントコンクリート混和剤混合装置。

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