JP4749055B2 - 生コンクリート製造プラントの添加剤投入装置 - Google Patents

Description

この発明は、生コンクリート製造プラントに付設することにより、必要とする添加剤を適時的確に投入添加することを可能にする装置に関するものである。

生コンクリートの製造においては、製造するコンクリートの性質や使用する骨材の種類などに応じて、各種の化学添加剤が用いられている。通常、これらの添加剤は、水溶液にして骨材とセメントとを混合する際にミキサに投入している。

すなわち、従来一般に用いられている生コンクリート製造プラントには、ミキサの上方に骨材計量ホッパ及びセメント計量ホッパと共に、水の累加計量槽及び薬剤計量槽が設けられており、計量した混和剤その他の添加剤の原液を水計量槽に放出し、次いで水計量槽で水が計量されるという累加計量方式で、セメントに加える水に添加剤を混ぜて水溶液にしてミキサに投入する方法で、生コンクリートが製造されている。

一方、コンクリート製品の軽量化に気泡を混入した発泡コンクリートが用いられている。また火力発電の副産物である石炭灰（フライアッシュ）をコンクリートの材料の一部として使用することが求められている。このような特殊なコンクリートやリサイクル材料を使用する生コンクリートの製造では、添加剤の種類や投入タイミングにも工夫を凝らす必要があり、例えば添加剤として空気連行剤や増粘剤を用い、この添加剤を発泡させることにより混練性を向上させる技術や、発泡させた添加剤を骨材やセメントを投入する前にミキサに投入する技術などが提案されている。
特開平５−１３１４１７号公報 特開平７−１１８０８２号公報

骨材としてフライアッシュなどのリサイクル材を使用したとき、従来方法で添加剤を添加しても、コンクリートに所期の性質が得られないことがある。このようなリサイクル材の利用などの生コンクリート製造技術の高度化に伴い、上記のように化学添加剤を直接添加する方法や発泡させて投入する方法など、用途に応じて投入方法の多様化が求められている。

しかし従来の生コンクリートの製造設備では、一般コンクリートの製造工程を主とする設備構成であるため、添加剤を練混ぜ水に混ぜて使用する投入方法に限定され、特殊な投入方法に対応できる添加剤投入装置がなく、高度化する生コンクリートの製造に対応できない問題があった。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、新設及び既設の生コンクリート製造プラントに付設して、加圧下で発泡させた添加剤の投入を可能にする添加剤投入装置を提供することにより、多様な生コンクリートの製造に対応できるようにすることを課題としている。

この発明は、生コンクリート製造プラントに付設して、生コンクリートを製造するときに、加圧気体を混入して発泡させた添加剤を、制御器から指令されたタイミングでコンクリートミキサ２３に投入する添加剤投入装置を提供することにより、上記課題を解決している。

すなわち、本願の請求項１の発明に係るコンクリート製造プラントの添加剤投入装置は、流入した添加剤に加圧気体を混入して発泡体を吐出する発泡器１６と、添加剤を貯留する液槽１と、この液槽の添加剤を前記発泡器に移送する加圧ポンプ２及び液供給ラインＡと、この液供給ラインに設けられて前記加圧ポンプと連動して開閉される液供給弁７と、前記発泡器に加圧気体を供給する気体供給ラインＢと、この気体供給ラインに設けられて前記発泡器ないし液供給ラインの圧力上昇時に開かれる気体供給弁１２とを備え、制御装置から添加剤投入信号を受けて前記加圧ポンプ２を起動すると共に液供給弁７を開き、所定量の添加剤が供給されたときに前記加圧ポンプ２を停止して、計量された添加剤を発泡体にして生コンクリート製造用ミキサ２３に投入するというものである。

本願の請求項２の発明に係る添加剤投入装置は、上記手段を備えた添加剤投入装置の発泡器１６の後段に、微細気泡生成器２１を備えていることを特徴とするものである。

また、本願の請求項３の発明に係る添加剤投入装置は、上記各手段を備えた添加剤投入装置において、加圧ポンプ２の起動時に所定時間運転されて当該加圧ポンプの吸入口に添加剤を供給する補助ポンプ４を備えていることを特徴とするものである。

更に、本願の請求項４の発明に係る添加剤投入装置は、上記各手段を備えた添加剤投入装置において、前記発泡器１６の後段に、前記加圧ポンプの運転停止後所定時間開かれて、発泡添加剤を圧抜き管２９を通してミキサに供給する、圧抜き弁１９を備えていることを特徴とするものである。

上記各請求項記載の添加剤投入装置は、生コンクリート製造プラントに付設され、当該プラントの制御装置の信号を受けて、バッチ方式による生コンクリートの製造に連動して所定のタイミングで運転されることにより、コンクリート製造に要求される任意の投入動作パターンで添加剤の投入を行うことが可能である。

添加剤を加圧下で発泡させ、これを大気中に吐出したとき、添加剤の表面張力により泡の内圧は大気より高い圧力に維持されている。骨材としてフライアッシュなどのリサイクル材を使用したとき、加圧発泡した添加剤を添加することにより、コンクリートに所期の性質を付与できることがある。大気下における気泡の内圧は、気泡径が小さいほど高くなる。好ましい気泡径は、１００〜２００ミクロンである。

本発明の装置により、添加剤原液ないし添加剤溶液に加圧気体を混入して微細気泡を生成した発泡体の状態で、必要な添加剤を適時に投入できることで、微細な独立気泡の物理的作用により、生コンクリートの材料分離に抵抗する程度および流動性保持性能の向上効果があり、特殊効果の生コンクリートを容易に製造できる。また、微細気泡を生コンクリートに投入することで、耐凍害性および耐久性が向上した生コンクリートが製造できる。

更にこの発明の添加剤投入装置は、従来一般的な生コンクリートの製造設備に、簡易に付設することが可能であるため、既存設備の有効活用が図られる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１は、この発明の薬剤供給装置の一例を示すブロック図で、１は計量された添加剤を貯留する定量液槽、２は添加剤を４〜１２ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力に加圧する加圧ポンプ、３は加圧ポンプの吐出側に設けられた逆止弁、４は補助ポンプ、５は切換弁、６は注水・注液用接続口、７は電動モータ弁、８は液圧力センサ、９は液流量調整弁、Ａはこれらの機器を備えた液供給ラインである。１０は加圧気体の接続口、１１は減圧弁、１２は気体供給用電磁弁、１３は気体流量調整弁、１４は気体温度センサ、１５は逆止弁、Ｂはこれらの機器を備えた気体供給ラインである。１６は添加剤に気体を混合する発泡器、１７は圧力センサ、１８は切換弁、１９は圧抜き弁、２０は安定化フィルタ、２１は微細気泡生成器、２２は温度センサ、２３は生コンクリート製造ミキサである。２５は添加剤投入装置の制御器、２６は生コンクリート製造プラントの制御器である。

定量液槽１には、１回（１バッチ）の生コンクリートの製造に必要な量の添加剤原液ないし溶液が計量されて貯留される。貯留する添加剤の計量は、生コンクリート製造プラントに設けられている薬液計量タンクで計量されたものを定量液槽１に導入するか、作業者がビーカなどの計量カップを用いて手作業で計量するか、あるいは定量液槽１に計量器を設けて生コンクリート製造プラントからの計量信号により、添加剤を計量して定量液槽１に貯留する。

定量液槽１には、液面計を設けて、その液面の位置を検出する液面センサを設けることにより、定量液槽１の添加剤の量や液槽１が空になったことを検出することができ、上記液面センサの検出信号により、加圧ポンプの運転停止を制御することもできる。

定量液槽１内の添加剤は、添加開始信号を受けて起動する加圧ポンプ２によって液供給ラインＡへと送り出される。定量液槽１内の添加剤には、気泡が混入していることが多く、泡の塊が加圧ポンプ２に吸入されると、吐出圧が低下する。このとき、加圧ポンプへの逆流が起こらないように、その吐出口に逆止弁３が設けられている。

吸入する添加剤液中に含まれる気泡のために、加圧ポンプ２を起動しても、その吐出圧が立ち上がるのに時間がかかることが往々にして起こる。補助ポンプ４は、加圧ポンプ２の吐出圧の立上りを円滑に行わせるようにするため、及び水や他の薬剤を付加的に混合することも可能にするために設けられたものである。加圧ポンプ２の起動時に切換弁５は図に示すように、定量液槽１側に切り換えられている。加圧ポンプ２を起動するとき、これに先立って又は同時に、補助ポンプ４を起動して、加圧ポンプ２の吸入口に補助ポンプ４の吐出圧を作用させ、加圧ポンプ２に添加剤を強制的に送り込む。これにより、加圧ポンプ２の吐出圧の立上りが円滑に行われる。

定量液槽１に貯留されている添加剤に水あるいは他の薬剤を追加的に加えたいときは、当該水や薬剤のパイプを注水・注液接続口６に接続し、切換弁５をその注水・注液接続口６側に切り換えて補助ポンプ４を運転する。添加剤に追加的に水を加えてもよいときは、注水・注液接続口６に水パイプを接続し、加圧ポンプ２の起動時に切換弁５を注水・注液接続口６側に切り換えて補助ポンプ４を運転して加圧ポンプ２の吸入口に水を供給した方が加圧ポンプ２の吐出圧の立上りがより円滑である。

加圧ポンプ２の停止は、タイマによって行われる。定量液槽１の添加剤を何回かに分けて供給するときは、制御器からの供給開始信号による加圧ポンプ２の起動と、タイマによる加圧ポンプの停止とが繰り返される。供給終了時のタイマの設定は、長めにして定量液槽１の添加剤がすべて液供給ラインＡに吐出されるようにする。定量液槽１に液面計を設けて、その液面計で定量液槽１が空になったことを検出するようにしたときは、その検出信号によって加圧ポンプ２を停止する。

電動モータ弁７は、加圧ポンプ２の運転開始信号によって開かれ、運転停止信号によって閉じられる。開又は閉信号を受けた後、電動モータ弁７はゆっくりとした動作で管路を開閉する。これによって急激な弁の開閉による圧力変動を避け、添加剤液と空気との混合が安定的にかつ均一に行われるようにしている。電動モータ弁７の開動作及び閉動作に要する時間が加圧ポンプ２の吐出圧の立上り時間及び立ち下がり時間とマッチングするように電動モータ弁７の開閉動作を設定することにより、添加剤の発泡及び供給を安定的に行うことができる。

液圧力センサ８は、液供給ラインＡ内の圧力を検出している。この圧力が設定された圧力に達したときに、気体供給用電磁弁１２を開いて、発泡器１６に発泡用空気を供給する。液流量調整弁９は、供給される添加剤の流量を制御している。

気体供給用電磁弁１２が開かれると、加圧気体接続口１０に接続された加圧気体が減圧弁１１で設定圧に減圧されて、気体流量調整弁１３、温度センサ１４及び逆止弁１５を通って発泡器１６に供給される。

発泡器１６には、互いに絡み合った細い金属線材の塊が充填されており、通過する添加剤液に吹き込まれた気体が細かい気泡となって混合して吐出される。発泡器１６での液と気体の混合状態は、温度や添加剤液と気体の圧力バランスなどによって変化する。そこで、温度センサ１４、２２、入口及び吐出側の圧力センサ８、１７の検出信号により、所望の均質が発泡添加剤が得られるように流量調整弁９、１３を制御している。

発泡器１６で発泡した添加剤は、切換弁１８及び安定化フィルタ２０を通り、更に微細気泡生成器２１を通って生コンクリート製造ミキサ２３に投入される。微細気泡生成器２１は、発泡器１６と同様に絡まり合った細い金属線の塊が充填されており、ここを通過する発泡液の気泡を微細化し、かつその大きさ及び分布を均一化する作用をしている。

切換弁１８は、発泡器１６の発泡液を微細気泡生成器２１を通さないで生コンクリート製造ミキサ２３に供給するときや、水を流して管内の洗浄を行うときにバイパス管２８側に切り換えられる。圧抜き弁１９は、加圧ポンプ２の停止信号により開かれて、管内の発泡液を圧抜き管２９を通して生コンクリート製造ミキサ２３に供給する。これは、添加剤の粘度が高いときに、加圧ポンプ２を停止しても管内の圧力が低下するのに時間がかかり、その間に添加剤が少しずつ生コンクリート製造ミキサ２３に供給されるのを避けるためである。

次に図２を参照して、図１の装置で発泡した添加剤を所定のタイミングで生コンクリート製造ミキサ２３に供給する手順について説明する。

ミキサ２３へのコンクリートの投入に先立って、計量された添加剤が定量液槽１内に投入される。生コンクリートプラントの制御器から添加剤投入信号を受けると、まず補助ポンプ４が起動し、タイマで設定した所定時間後に加圧ポンプ２が起動し、同時に電動モータ弁が開かれる。その後、タイマで設定した時間が経過した後に、補助ポンプ４を停止させる。加圧ポンプ２の運転により、液圧力センサ８が設定圧に達したら、又はタイマで設定した所定時間が経過したら、気体供給用電磁弁１２を開いて、発泡器１６を通過する添加剤液に加圧気体を供給して発泡させる。

この状態で生コンクリート製造ミキサ２３に発泡添加剤が供給される。タイマで設定した供給時間が経過したら、加圧ポンプ２及び電動モータ弁７に停止信号を送り、気体供給用電磁弁１２を閉じ、更に圧抜き弁１９をタイマで設定された時間だけ開いて管内の圧力を開放して、１サイクルの添加剤供給動作を終了する。

この発明の一実施形態を示すブロック図 図１の装置の作動を示すフローチャート

符号の説明

１ 液槽
２ 加圧ポンプ
４ 補助ポンプ
７ 電動モータ弁
12 気体供給用電磁弁
16 発泡器
21 微細気泡生成器
23 生コンクリート製造用ミキサ
29 圧抜き管
Ａ 液供給ライン
Ｂ 気体供給ライン

Claims (4)

1. 流入した添加剤に加圧気体を混入して発泡体を吐出する発泡器(16)と、添加剤を貯留する液槽(1)と、この液槽の添加剤を前記発泡器に移送する加圧ポンプ(2)及び液供給ライン(A)と、この液供給ラインに設けられて前記加圧ポンプと連動して開閉される液供給弁(7)と、前記発泡器に加圧気体を供給する気体供給ライン(B)と、この気体供給ラインに設けられて前記発泡器ないし液供給ラインの圧力上昇時に開かれる気体供給弁(12)とを備え、制御装置から添加剤投入信号を受けて前記加圧ポンプ(2)を起動すると共に液供給弁(7)を開き、所定量の添加剤が供給されたときに前記加圧ポンプ(2)を停止して、計量された添加剤を発泡体にして生コンクリート製造用ミキサ(23)に投入する、コンクリート製造プラントの添加剤投入装置。
2. 前記発泡器(16)の後段に、微細気泡生成器(21)を備えている、請求項１記載の添加剤投入装置。
3. 前記加圧ポンプ(2)の起動時に所定時間運転されて当該加圧ポンプの吸入口に添加剤を供給する補助ポンプ(4)を備えている、請求項１又は２記載の添加剤投入装置。
4. 前記発泡器(16)の後段に、前記加圧ポンプの運転停止後所定時間開かれて、発泡添加剤を圧抜き管(29)を通してミキサに供給する、圧抜き弁(19)を備えている、請求項１、２又は３記載の添加剤投入装置。

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