JP4531154B2

JP4531154B2 - 気泡モルタル連続製造用のミキサポンプを用いた気泡モルタルの連続製造方法

Info

Publication number: JP4531154B2
Application number: JP13824699A
Authority: JP
Inventors: 秀弘田中; 俊之玉木; 建次八田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: JP2000327445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下鉄工事、上下水道工事、及びケーブル敷設工事等における充填や埋め戻し等の土木工事、又は、畳下地やフロア施工などの建築工事等に使用される気泡モルタル連続製造用のミキサポンプ及びそれを用いた気泡モルタルの連続製造方法に関する。
なお、本発明で使用するモルタルとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びセメントコンクリートを総称するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
一般に、土木・建築工事において、軽量性の面から軽量パネルに、また、再掘削する場合を考慮して低強度の面から、地下やトンネルなどの各種充填や埋め戻しなどに気泡モルタルは使用されている。
【０００３】
この気泡モルタルを製造する方法としては、モルタルミキサ中で、セメント、水、及び起泡剤を激しく攪拌・混合し、空気をモルタル中に巻き込んで分散させるプレミックス法、起泡剤溶液と空気で気泡を作り、これをモルタルと混和するプレフォーム法、並びに、アルミニウム粉末をモルタル中で反応させる化学的方法等が挙げられ、各々の用途で使用されている。
そして、気泡モルタルは、これらの方法では、バッチ式で製造され、床やスラブなどの水平又は水平に近い部分に流し込むか、型枠等で形成された空隙に注入するかなどの種々の用途に使用されている（特開昭56−000438号公報、特開昭56−000440号公報）。
【０００４】
また、前記バッチ式とは別に、気泡液タンクからポンプを介して発泡機に送り込むと同時に、コンプレッサーで圧縮空気を発泡機に送り込んで気泡を製造し、他方、モルタルを圧送ポンプを介して混合機に導入するとともに、前記気泡を混合機に投入して混合する気泡モルタルの製造方法が提案されている（特開昭52−040524号公報、特開昭51−083625号公報、及び特開平01−105868号公報）。
しかしながら、この方法では、気泡が消泡したり、脱泡したりして不均一で軽量にならなかったり、生コンを用いるため施工する時間に制約があったり、装置が大がかりになり施工性が悪い、操作が煩雑で送給する流量の管理が困難であるなどの課題があった。
【０００５】
また、気泡モルタルを打設するに際しては、通常、作業現場でミキサー、気泡発生装置、及びスクイズ式ポンプ装置等からなるプラントを組立て、前記ポンプ装置でポンプアップされた気泡コンクリートを所定箇所に打設する所謂ミックス方式が採用されている(裏込め注入工法の設計と施工、山海堂、1990年６月10日発行)。
しかしながら、この方式によれば、作業現場の敷地や運搬その他の関係で、大型ミキサーなどの現場設置ができないため、打設作業が小規模とならざるを得ず、しかも、前記ミキサー中の気泡コンクリートを外部排出して、該ミキサーを一旦空にしないと次の気泡コンクリートが作れないため、連続した気泡コンクリートの打設作業ができないという課題があった。
【０００６】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定のミキサポンプを用いることにより、均一な気泡モルタルを効率良く製造することが可能となり、この気泡モルタルを用いることによって、比重1.2未満の軽量硬化体が得られ、自重が小さく、土の代替にできるなどの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セメント組成物を連続的に送給する粉体搬送部（Ａ）、送給されたセメント組成物と別途連続的に送給された水と気泡とをパドル形式の攪拌羽根（１０）を使用して混練する混練部（Ｂ）、並びに、混練しながら圧送する送給部（Ｃ）を一体化して有する気泡モルタル連続製造用のミキサポンプであって、内径／長さの割合が１／６〜１／２である気泡モルタル連続製造用のミキサポンプにより、ホッパー（２）に投入したセメント組成物を連続的に粉体搬送部（Ａ）から混練部（Ｂ）に送給し、粉体搬送部（Ａ）の直後に、水定量ポンプ（６）によりセメント組成物中のセメント１００重量部に対して４０〜１００重量部の水を供給し、さらに、起泡剤溶液定量ポンプ（７）により気泡モルタル１００容量部中０．０５〜０．５容量部の水溶液濃度が１〜１０重量％である起泡剤溶液を、空気流量計（９）により圧縮空気を、１〜２ｍｍのビーズを入れた容器である気泡発生装置（８）に連続的に供給して、合流し、発泡させた気泡を混練部（Ｂ）に送給し、送給されたセメント組成物、水、及び気泡を混練部（Ｂ）で混練して気泡モルタルを製造し、送り羽根（１１）を設けた送給部（Ｃ）より混練しながら圧送することにより比重１．２未満の軽量硬化体を得ることを特徴とする気泡モルタルの連続製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、気泡モルタル連続製造用のミキサポンプを図面に基づいて説明する。
【０００９】
本発明に係る気泡モルタル連続製造用のミキサポンプは、セメント組成物を連続的に送給する粉体搬送部（Ａ）、水と気泡を連続的に供給して、セメント組成物と混練する混練部（Ｂ）、並びに、混練しながら送給する送給部（Ｃ）を一体化して有するものである。
【００１０】
本発明では、まず、ミキサ（１）の粉体搬送部（Ａ）の上部に設置されたホッパー（２）にセメント組成物を投入する。
ここで、セメント組成物とは、セメントと必要に応じ骨材とを含有するものである。
【００１１】
セメントとしては特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用可能である。具体的には、普通、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、シリカ又はスラグなどを混合した各種混合セメントの使用が可能である。
【００１２】
また、骨材も特に限定されるものではなく、通常、セメント分野で用いられているものが使用可能であり、その寸法は５mm以下が好ましい。
【００１３】
また、セメント、骨材、及び水以外に、スラグやフライアッシュなどの各種セメント混和材、並びに、減水剤、防水剤、及び収縮低減剤等の各種セメント混和剤の使用が可能である。
【００１４】
ホッパー（２）に投入されたセメント組成物は、ミキサ（１）内部に装備され、モーター（３）に接続している回転軸（４）に取り付けられている複数の送り羽根（５）により自動的に搬送される。
送り羽根（５）の形状は特に限定されるものではないが、例えば、スクリュー形式の送り羽根等が使用可能である。
ここで、搬送されるセメント組成物は、通常、粉体であるが、あらかじめ、水と混練したものも使用可能である。
【００１５】
粉体搬送部（Ａ）の直後で、搬送されたセメント組成物に、例えば、プランジャー形式、ダイヤフラム形式、及びスネーク形式等の水定量ポンプ（６）により水を連続的に供給して、セメント組成物を混練する。
【００１６】
セメント組成物と混合する水量は特に限定されるものではないが、通常は、セメント組成物中のセメント100重量部に対して、40〜100重量部が好ましい。40重量部未満では流動性が悪くなる場合があり、100重量部を越えると材料分離を生じたり、強度発現性が低下する場合がある。
【００１７】
一方、所定量の起泡剤を水で希釈した起泡剤溶液を、例えば、プランジャー形式の起泡剤溶液定量ポンプ（７）で、例えば、１〜２mmのビーズを入れた容器の気泡発生装置（８）に送給すると同時に、エアーコンプレッサー等で製造した圧縮空気を空気流量計（９）により一定流量、気泡発生装置（８）に供給し、合流し、発泡させ、気泡として混練部（Ｂ）に送給する。
【００１８】
混練部（Ｂ）では、例えば、パドル形式の攪拌羽根（１０）で、送給されたセメント組成物、水、及び気泡を混練し、気泡モルタルを製造する。
混練時間は特に限定されるものではないが、通常、数十秒程度である。
【００１９】
本発明で使用する起泡剤とは特に限定されるものではなく、例えば、界面活性剤や動物性蛋白質などが使用可能である。
起泡剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、気泡モルタル100容積部中、0.05〜0.5容積部が好ましい。0.05容積部未満では気泡が不均一な場合があり、0.5容積部を越えて使用しても発泡量や気泡の均一性の向上効果が期待できない。
起泡剤は通常水溶液で使用するが、水溶液の濃度は起泡剤の種類によって異なり、特に限定されるものではないが、通常、１〜10重量％の水溶液を使用することが好ましい。
本発明において、気泡は、起泡剤溶液と圧縮空気とを気泡発生装置（８）に供給し連続的に製造する。
【００２０】
混練部（Ｂ）で混練した気泡モルタルを送り羽根（１１）を設けた送給部（Ｃ）から混練しながら圧送する。
送り羽根（１１）としては、回転することによって、混練されるものであれば特に限定されるものではない。通常、板状で、圧送方向に対して、数度から数十度の角度をもったものの使用が好ましく、例えば、スネーク形式等がある。
圧送条件は、送給部の長さや、例えば、送り羽根（１１）がスネーク形式の場合、スネークの巻き数である段数などによって決定され、長さが長くなるほど、また、段数が多くなるほど、吐出圧力が高くなり、長距離圧送が可能となる。スネーク形式の場合は、通常、２〜４段が多い。
【００２１】
ミキサポンプの大きさは特に限定されるものではないが、内径／長さが１／６〜１／２が好ましい。１／６未満では混合効果が小さく、１／２を越えると充分な混合ができない場合がある。また、粉体搬送部（Ａ）／混練部（Ｂ）／送給部（Ｃ）の長さの割合は特に限定されるものではないが、通常、６／４／３程度のものが使用される。本発明でミキサポンプを使用する場合は、配管等に接続し、密閉系で送給混合することが、気泡モルタルの品質安定性、装置の小型化、及び操作性の向上等の面から好ましい。
【００２２】
製造した気泡モルタルは気泡が均一に分散しており、このままでも適宜各種用途に使用することが可能であるが、大量施工する場合、側圧が加わる構造へ施工する場合、及び水が存在する場所に施工する場合等では、気泡モルタルとセメント急結材とを別々に送給し、合流混合して、急結性気泡モルタルとして使用することが好ましい。
【００２３】
ここで、セメント急結材とは、セメントの凝結を速くするものであり、一般的に使用されるものであり特に限定されるものではない。具体的には、アルミン酸のアルカリ金属塩等の無機塩系や、カルシウムアルミネート等のセメント鉱物系などがある。
また、必要に応じ、公知の凝結調整剤を併用することも可能である。
本発明では、均一に混合できる面や輸送上などの面から、セメント急結材を水と混合した懸濁液又は水溶液（以下、単に懸濁液という）として使用することが好ましい。特に、セメント急結材100重量部に対して、水を50〜200重量部混合した懸濁液とすることが、より好ましい。
【００２４】
急結性気泡モルタルの製造方法は特に限定されるものではない。
通常、気泡モルタルと、セメント急結材の懸濁液を別々の槽で調製する。
この際、気泡モルタルとセメント急結材の懸濁液の混合時の急結性気泡モルタルの凝結時間が数分から数十分程度になるように、セメント急結材の懸濁液に凝結調整剤を添加しておくことが好ましい。
セメント急結材の使用量は、気泡モルタル中のセメント100重量部に対して、３〜25重量部が好ましい。
【００２５】
気泡モルタルとセメント急結材の懸濁液の混合は、ラインミキサで行うことが、連続的に急結性気泡モルタルを製造するために必要であり、特に、無駆動式のラインミキサの使用が好ましい。
【００２６】
このようにして製造された急結性気泡モルタルを使用することによって、気泡モルタルの製造中に何らかの原因で凝結が開始して発熱が始まり、ミキサ中で硬化することや、残留するモルタルが硬化してミキサの内壁に付着し、ミキサに負担がかかること、さらに、脱泡したモルタルがミキサ内壁に付着しやすいことなどの課題が解消され、急結性気泡モルタルを工業的に、かつ、大量に製造することが可能となる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実験例に基づいてさらに説明する。
【００２８】
実験例１
ホッパー（２）にセメントを投入し、ミキサポンプ（１）内の送り羽根（５）をモーター（３）で350rpmに回転させ、セメントを2.0kg/minの割合で供給した。
次に、水を水定量ポンプ（６）により1.4リットル／minの割合で混練部（Ｂ）に送給した。
一方、５％起泡剤溶液を起泡剤溶液定量ポンプ（７）により0.16リットル／minの割合で気泡発生装置（８）に送給し、空気流量計（９）によって3.8リットル／minの割合で送給される圧縮空気と気泡発生装置（８）で合流させて3.96リットル／minの気泡をミキサポンプの混練部（Ｂ）に送給し、混練して気泡モルタルとし、送り羽根（１１）を介して混練しながら、出口にホースを取り付けた送給部（Ｃ）より、気泡モルタルを10ｍ圧送した。
製造した気泡モルタルを10×10×10cmの型枠に打設し、成形体を成形し、翌日脱枠して成形体の比重を測定したところ0.5で、水中に投入したところ、沈むことなく、気泡が均一に分散したものであった。
なお、比較のため、起泡剤とセメントとを一緒に混練りして同様に行ったが、比重が1.5で軽量にならなかった。
【００２９】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント
起泡剤溶液：市販界面活性剤５％水溶液
【００３０】
【発明の効果】
本発明のミキサを用いることにより、均一な気泡モルタルを効率良く製造することが可能となり、この気泡モルタルを用いることによって、比重1.2未満の軽量硬化体が得られ、自重が小さく、土の代替にできるなどの効果を奏する。
また、供給・混練・圧送が一体化されているため、長距離圧送が可能で、しかも、３〜４時間程度の長時間連続施工が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のミキサポンプの断面図である。
【符号の説明】
（１）ミキサポンプ
（２）ポッパー
（３）モーター
（４）回転軸
（５）送り羽根
（６）水定量ポンプ
（７）起泡剤溶液定量ポンプ
（８）気泡発生装置
（９）空気流量計
（１０）攪拌羽根
（１１）送り羽根
（Ａ）粉体搬送部
（Ｂ）混練部
（Ｃ）送給部

Claims

セメント組成物を連続的に送給する粉体搬送部（Ａ）、送給されたセメント組成物と別途連続的に送給された水と気泡とをパドル形式の攪拌羽根（１０）を使用して混練する混練部（Ｂ）、並びに、混練しながら圧送する送給部（Ｃ）を一体化して有する気泡モルタル連続製造用のミキサポンプであって、内径／長さの割合が１／６〜１／２である気泡モルタル連続製造用のミキサポンプにより、ホッパー（２）に投入したセメント組成物を連続的に粉体搬送部（Ａ）から混練部（Ｂ）に送給し、粉体搬送部（Ａ）の直後に、水定量ポンプ（６）によりセメント組成物中のセメント１００重量部に対して４０〜１００重量部の水を供給し、さらに、起泡剤溶液定量ポンプ（７）により気泡モルタル１００容量部中０．０５〜０．５容量部の水溶液濃度が１〜１０重量％である起泡剤溶液を、空気流量計（９）により圧縮空気を、１〜２ｍｍのビーズを入れた容器である気泡発生装置（８）に連続的に供給して、合流し、発泡させた気泡を混練部（Ｂ）に送給し、送給されたセメント組成物、水、及び気泡を混練部（Ｂ）で混練して気泡モルタルを製造し、送り羽根（１１）を設けた送給部（Ｃ）より混練しながら圧送することにより比重１．２未満の軽量硬化体を得ることを特徴とする気泡モルタルの連続製造方法。