JP6274433B2 - セメントミキシングシステム車 - Google Patents

Description

本発明は、土木建築の施工現場において、セメント系材料に各種の混和剤などを混練して供給することのできるセメントミキシングシステム車に関する。

セメント系材料は、一般のコンクリートとして用いられる以外に、各種の混和剤などをミキシングして、種々の用途に用いられている。たとえば、グラウト材は、土木建築工事において空洞、空隙などを埋めるために用いられ、トンネル工事における注入工法、シールド工法、ＮＡＴＭ工法およびそのロックボルト定着、地山と覆工の隙間充填、ダム建設における遮水対策、地すべり対策工事におけるアンカー体と周囲地盤の密着対策などに用いられる。またセルフレベリング材は、ＡＬＣ・コンクリートなどの粗面下地の平滑化、不陸調整に用いられている。
しかし、セメント系材料に各種の混和剤をミキシングする混練物は、その種類、目的とする用途によって、要求される混練形態が相違し、さらには施工現場の気温によって左右される混練水の温度によっても影響を受ける。

一方、従来は、いわゆる生コン車と言われるミキサー車により、予め調製されたセメント混練物を、ドラム内で撹拌しながら施工現場に輸送し用いているのが現状である。しかし生コン車は、ドラム内の撹拌時間が一定時間を超過すると、撹拌を続けていてもセメント混練物の粘度が上昇し使用できなくなる欠点を有する。
他方、この欠点を改良するために、特許文献１に記載されるように、ドラム内に粉末状のセメント、あるいはセメントと各種の混和材、混和剤、骨材などを予め混合したプレミックスセメントを収容し、混練水タンク内に収容した水とともに施工現場に輸送し、現場において必要量だけを混練するためのセメント混練物製造用トラックが提案されている。

しかし、従来一般の生コン車は、組成が特定された一種類の生コンを、単にドラム内で撹拌しながら輸送するものであり、また特許文献１に開示されるセメント混練物製造用トラックも、セメントと各種の混和材、混和剤、骨材などを予め混合した組成が特定されたものを、単に施工現場において、必要量だけを混練するものであって、いずれも用途によって異なる施工現場の多様な要求と状況に応じて混練して供給できるものではない。

特開平０５-２０８４１２号公報

本発明は、上記の現状に鑑み、目的とする用途に応じて要求される混練形態が異なる多様なセメント系材料と混和剤の混練を、施工現場において、状況に応じて、最適な状態で混練し供給することのできるセメントミキシングシステム車を提供することを目的とする。

上記課題は、「特許請求の範囲」の欄における各請求項に記載するように、次のような構成からなる発明によって解決される。

（１）粉末状のセメント系材料として、骨材を含むプレミックスセメントを収容するセメント材料サイロ、混練水を収容する水タンク、液体の混和剤を収容する混和剤タンクおよび混練ミキサーを備えるとともに、これらのセメント材料サイロ、水タンク、混和剤タンク内の収容物を混練ミキサーに搬送する搬送手段を備え、かつ混練ミキサー内でミキシングされた混練物を撹拌するアジテータの全てを搭載し、さらに前記水タンク中の混練水の温度を調節できるクーラーを備えてなることを特徴とするセメントミキシングシステム車とする。

（２）上記（１）項において、水タンク中の混練水を、クーラー内に配設したパイプ中を循環させることにより、前記混練水の温度を調節できるようにする。

（３）上記（１）項または（２）項において、水タンク中の混練水の温度を設定できる水温調節部を備えるようにする。

（４）上記（１）項〜（３）項のいずれかにおいて、混練ミキサーの混練速度を変更可能とする。

（５）上記（４）項において、混練ミキサーがミキシング用の回転羽根を備え、この回転羽根の単位時間当りの回転数を変更可能とすることにより、混練速度を変更可能とする。

（６）上記（４）項または（５）項において、混練ミキサーの混練速度を、インバータ制御することにより、混練速度を変更可能とする。
（７）上記（４）項〜（６）項のいずれかにおいて、混練ミキサーが、回転速度一定で所定時間混練した後に回転速度を大きくし、ある回転速度となった以後はその回転速度を維持するように制御される。

（８）上記（１）項〜（７）項のいずれかにおいて、混練ミキサーがミキシング用の回転羽根を備えるとともに、前記回転羽根を交換可能とする。
（９）上記（８）項において、混練ミキサーがミキシング用の回転羽根を配設したフランジを備えるとともに、前記回転羽根を配設したフランジを交換可能とする。

（１０）上記（１）項〜（９）項のいずれかにおいて、混和剤タンクを複数個設ける。

（１１）上記（１）項〜（１０）項のいずれかにおいて、セメント材料サイロ、水タンク、混和剤タンクから混練ミキサー内に搬送されるセメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料の各量を計量する装置を備えるようにする。

（１２）上記（１１）項において、混練ミキサーをロードセルでもって支持し、セメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料を所定の順序で、混練ミキサー内に順次搬送し、各ミキシング材料の搬送量を示すロードセルによる計量値が、所望の値となったときに、次のミキシング材料の搬送に切替え、順次同様にして計量することにより、各ミキシング材料を計量するようにする。

（１３）上記（１１）項または（１２）項において、混練ミキサー内に搬送するミキシング材料の順序を、混練水、混和剤、セメント系材料の順に順次実施するものとする。

（１４）上記（１１）項〜（１３）項のいずれかにおいて、混練ミキサー内に搬送するセメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料の各量の所望値を予めプログラミングすることができる制御盤を備えるものとする。

（１５）上記（１）項〜（１４）項のいずれかにおいて、混練ミキサーの混練時間を設定することのできる制御盤を備えるものとする。

（１６）上記（１）項〜（１５）項のいずれかにおいて、混練ミキサーにおけるミキシング終了後の混練物をアジテータに搬送するため開閉弁の開弁持続時間を設定することのできる制御盤を備えるものとする。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。
請求項１記載の発明によれば、本発明のセメントミキシングシステム車には、混和剤タンクが搭載されているため、混和剤を効果の高い液体のままで施工現場において、混練することができる。また、請求項１記載の発明によれば、セメント材料サイロに施工現場の要求に応じたプレミックスセメントを収容しておくことにより、効率よく混練物を供給することができる。たとえば、混和剤のある種類のものをプレミックスしておき、施工現場において、他の種類の混和剤を混練することもできる。
従来は、混和剤は、特許文献１にも記載されるプレミックスセメントのように、液体の混和剤を無機担体に含浸して使用されており、このような使用形態では、本来の混和剤の効果は充分には発揮され難い。
また、混和剤の使用量は用途によっても異なるが、予め混和剤を混合したプレミックスセメントは、混和剤の使用量を変更することはできない。しかし、本発明のセメントミキシングシステム車は、施工現場において、混和剤の使用量を任意に調節し、用途に最も適した量を供給し混練することができる。
さらに、たとえば特許文献１においては、混練水の温度は、施工現場の気温に左右されるが、本発明のセメントミキシングシステム車では、水タンク中の混練水の温度を調節できるクーラーを備えているため、施工現場の気温に左右されずに、用途に応じて最も好ましい温度の混練物を供給することができる。

請求項２記載の発明によれば、水タンク中の混練水の温度を容易に調節することができる。

請求項３記載の発明によれば、水タンク中の混練水の温度を簡単に設定できる。

請求項４記載の発明によれば、セメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料の種類や用途によって異なる混練速度を、最も好ましい態様に変更し、混練物の品質を良好に管理することができる。

請求項５記載の発明によれば、簡単に混練速度を変更することができる。

請求項６記載の発明によれば、混練速度を連続的に容易に変更することができる。
請求項７記載の発明によれば、たとえば、セメント系材料に対する混練水量が少ない配合に適した混練速度とすることができる。

請求項８記載の発明によれば、ミキシング材料の種類や用途に応じて、最も好ましい回転羽根を使用して混練することができる。
請求項９記載の発明によれば、容易に望ましい回転羽根に交換することができる。

請求項１０記載の発明によれば、複数個の各混和剤タンクに、異なる種類の混和剤を収容することにより、施工現場において好ましい混和剤を選んで混練することができ、種々の用途に多様に対応することができる。

請求項１１記載の発明によれば、用途により異なるミキシング材料の各量を計量して混練することにより、品質の向上を図ることができる。

請求項１２記載の発明によれば、ミキシング材料の各量を容易に計量することができる。

請求項１３記載の発明によれば、ミキシング材料を容易に均一に混練することができる。

請求項１４記載の発明によれば、ミキシング材料の各量の所望値を容易に入力することができる。

請求項１５記載の発明によれば、混練ミキサーの混練時間を容易に入力することができる。

請求項１６記載の発明によれば、混練ミキサー内の混練物をアジテータに搬送するための開閉弁の開弁持続時間を容易に入力することができる。

本発明のセメントミキシングシステム車に搭載するセメントミキシング装置の制御システムを示すブロック図である。 本発明のセメントミキシングシステム車の側面図である。 本発明のセメントミキシングシステム車の背面図である。 図２におけるＡ〜Ａ線矢視図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明のセメントミキシングシステム車に搭載するセメントミキシング装置の制御システムを示すブロック図である。図２、図３、図４は、それぞれ本発明のセメントミキシングシステム車の側面図、背面図、図２におけるＡ〜Ａ線矢視図である。
セメントミキシングシステム車には、粉末状のセメント系材料を収容するセメント材料サイロ１と、混練水を収容する水タンク２と、混和剤を収容する混和剤タンク３と、混練ミキサー４と、アジテータ５の全てが搭載されている。

セメント材料サイロに収容する粉末状のセメント系材料としては、セメント、または粉末状のセメントに、各種の混和材、無機担体に含浸させた適宜の混和剤、さらに必要に応じて骨材等を混合したプレミックスセメントである。なお、本明細書においては、粉末状でないものが一部含まれるプレミックスセメントも粉末状のセメント系材料と称する。

水タンク２は、水タンク中の混合水の温度を調節できるクーラー６を備えている。すなわち、水タンク２中の混合水を、クーラー６内に配設したパイプ中を循環させることにより、混合水の温度を調節できるようになっている。この混合水の温度は、水温調節部６ａで設定できる。

一般に、混練直後のモルタル温度は、通常１０℃〜３０℃が望ましいとされているが、従来は、混合水の温度を調節することはなされず、施工日の気温によって左右される混合水をそのまま使用していた。
しかし、粉末状のセメント系材料は、混練時にセメントの水和による発熱反応により温度が上昇し、混練後の温度が望ましい温度範囲外になると、モルタルの品質に影響を及ぼす。例えば、無収縮グラウト材は一般的に圧縮強度が高く、施工後の時間経過と共に発熱量が大きくなる為、品質に影響を受けやすい。また、セルフレベリング材の品質もモルタル温度によって少なからず影響を受ける。
本発明は、混練直後のモルタルの温度を予想して、混合水の温度を調節できるという長所があり、特に気温が高くなる夏期に有用である。

混和剤タンク３は、施工現場において、望まれる混和剤を混練用に供給するためのタンクである。
混和剤は、多くは液体であり、たとえばプレミックスセメントは、液体の混和剤を無機担体に含浸させて混合されている。しかし、混和剤は無機担体に含浸させて使用するよりも、施工現場において液体のままで使用する方が品質の良好なモルタルが得られる。このため、本発明は、施工現場において、混和剤を液体のままで供給し混練することを可能としたものである。
また、現場の多様な要求に対応するために、混和剤タンク３は、種類の異なる混和剤を収容するうえから複数個設けることが好ましい。

これらのセメント材料サイロ１、水タンク２、混和剤タンク３内の収容物は、混練ミキサー４内にそれぞれの搬送手段を経由して搬送される。たとえば、セメント材料サイロ１から混練ミキサー４への搬送手段１ａは、横型スクリュー搬送機と縦型スクリュー搬送機を使用し、水タンク２や混和剤タンク３から混練ミキサー４への搬送手段２ａ、３ａは、圧送ポンプによるパイプ内搬送などが適宜使用される。

セメント材料サイロ１、水タンク２、混和剤タンク３から混練ミキサー４内に搬送されるセメント材料、混練水、混和剤のミキシング材料の搬送は、所定の順序で順次搬送される。この搬送順序は、混練水、混和剤、セメント材料の順に順次実施することが、均一な混練物を得るうえで好ましい。

本発明は、これらのミキシング材料の各量を計量する装置を備える。好ましい計量装置としては、混練ミキサー４をロードセルでもって支持し、セメント材料、混練水、混和剤のミキシング材料を所定の順序で、混練ミキサー４内に順次搬送し、各ミキシング材料の搬送量を示すロードセルによる計量値が、所望の値となったときに、次のミキシング材料の搬送に切替え、順次同様にして計量することにより、各ミキシング材料を計量するようにする形態が挙げられる。

混練ミキサー４は、ミキシング材料を混練するものであるが、好ましい混練形態は、ミキシング材料によって異なる。混練形態としては、混練時間だけでなく、たとえば、混練速度も大きく影響する。
しかし従来は、セメント系材料の混練ミキサーで混練速度を変更できるものは存在しなかった。本発明の混練ミキサー４は混練速度を変更可能とした。すなわち、混練ミキサー４の混練速度を、インバータ制御することにより、混練速度を変更可能とした。混練ミキサー４は、ミキシング用の回転羽根を備えており、この回転羽根の単位時間当りの回転数を変更可能とすることにより、混練速度を変更可能としてある。

回転速度を変更可能としたことにより、回転速度を一定とした混練形態のほか、たとえば回転速度一定で所定時間混練した後に、回転速度を大きくし、ある回転速度となった以後は、その回転速度を維持するなどの混練形態とすることもできる。後者の混練形態が望ましい場合として、たとえば、セメント系材料に対する混練水量が少ない配合では、一定の回転速度での混練が不可能な場合、初期の回転速度を低速にして十分な撹拌効率を得てから回転数を上げていき、所定時間の混練を必要とするケースが挙げられる。

また、セメント材料の種類によっては、ミキシング用の回転羽根を交換した方が好ましい場合もある。回転羽根の交換を容易にするには次の形態が望ましい。
すなわち、混練ミキサー４の回転軸Ａの下端にフランジＡを取付けるとともに、放射状に回転羽根を配設した回転軸Ｂの上端にフランジＢを取付け、これらフランジＡとフランジＢをボルトで固定することにより、ミキシング用の回転羽根を構成する。交換の際には、ボルトを緩めて別の回転羽根を配設したフランジＣと、フランジＡとを固定することにより、容易に望ましい回転羽根に交換することができる。

セメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料は、混練ミキサー内で混練された後に、アジテータ５に搬送される。混練ミキサー４からアジテータ５への搬送は、混練ミキサー４の排出口に設けられた開閉弁４ａを開状態とすることにより、混練ミキサー４の下方に設けられたアジテータ５に搬送される。
アジテータ５内では、混練されたミキシング材料を使用に供するまで撹拌しながら待機状態となる。使用時には、アジテータ５内の混練物は、排出口５ａより排出される。

セメント材料サイロ１、水タンク２、混和剤タンク３からのミキシング材料の混練ミキサー４への搬送は、制御盤７によって制御される。すなわち、混練ミキサー４内に搬送するセメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料の各量の所望値を予め制御盤７においてプログラミングできるようになっている。また、混練ミキサー４におけるミキシング材の混練時間も、ミキシング材料の種類により、最適な混練時間を制御盤７において設定できるようになっている。
さらに、混練ミキサー４におけるミキシング終了後の混練物をアジテータ５に搬送するための開閉弁４ａの開弁持続時間についても制御盤７において設定できるようになっている。前記開弁持続時間は、混練ミキサー４を支持するロードセルの計量値を基にして定めてもよいが、混練物の種類による過去のデータに基づく経験値により定めてもよい。

混練ミキサー４におけるミキシング材料の混練は、バッチ式で行うものであり、混練ミキサー４からの混練物のアジテータ５への搬送が終了した後に、次のミキシング材料の混練を行う。

１ セメント材料サイロ
１ａ 搬送手段
２ 水タンク
２ａ 搬送手段
３ 混和剤タンク
３ａ 搬送手段
４ 混練ミキサー
４ａ 開閉弁
５ アジテータ
５ａ 排出口
６ クーラー
６ａ 水温調節部
７ 制御盤

Claims (16)

1. 粉末状のセメント系材料として、骨材を含むプレミックスセメントを収容するセメント材料サイロ、混練水を収容する水タンク、液体の混和剤を収容する混和剤タンクおよび混練ミキサーを備えるとともに、これらのセメント材料サイロ、水タンク、混和剤タンク内の収容物を混練ミキサーに搬送する搬送手段を備え、かつ混練ミキサー内でミキシングされた混練物を撹拌するアジテータの全てを搭載し、さらに前記水タンク中の混練水の温度を調節できるクーラーを備えてなることを特徴とするセメントミキシングシステム車。
2. 水タンク中の混練水を、クーラー内に配設したパイプ中を循環させることにより、前記混練水の温度を調節できるようにした請求項１記載のセメントミキシングシステム車。
3. 水タンク中の混練水の温度を設定できる水温調節部を備える請求項１または２記載のセメントミキシングシステム車。
4. 混練ミキサーの混練速度を変更可能とした請求項１〜３のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
5. 混練ミキサーがミキシング用の回転羽根を備え、この回転羽根の単位時間当りの回転数を変更可能とすることにより、混練速度を変更可能とした請求項４記載のセメントミキシングシステム車。
6. 混練ミキサーの混練速度を、インバータ制御することにより、混練速度を変更可能とした請求項４または５に記載のセメントミキシングシステム車。
7. 混練ミキサーが、回転速度一定で所定時間混練した後に回転速度を大きくし、ある回転速度となった以後はその回転速度を維持するように制御される請求項４〜６のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
8. 混練ミキサーがミキシング用の回転羽根を備えるとともに、前記回転羽根を交換可能とした請求項１〜７のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
9. 混練ミキサーがミキシング用の回転羽根を配設したフランジを備えるとともに、前記回転羽根を配設したフランジを交換可能とした請求項８記載のセメントミキシングシステム車。
10. 混和剤タンクを複数個設けた請求項１〜９のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
11. セメント材料サイロ、水タンク、混和剤タンクから混練ミキサー内に搬送されるセメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料の各量を計量する装置を備える請求項１〜１０のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
12. 混練ミキサーをロードセルでもって支持し、セメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料を所定の順序で、混練ミキサー内に順次搬送し、各ミキシング材料の搬送量を示すロードセルによる計量値が、所望の値となったときに、次のミキシング材料の搬送に切替え、順次同様にして計量することにより、各ミキシング材料を計量するようにした請求項１１記載のセメントミキシングシステム車。
13. 混練ミキサー内に搬送するミキシング材料の順序を、混練水、混和剤、セメント系材料の順に順次実施するものとした請求項１１または１２に記載のセメントミキシングシステム車。
14. 混練ミキサー内に搬送するセメント系材料、混練水、混和剤のミキシング材料の各量の所望値を予めプログラミングすることができる制御盤を備える請求項１１〜１３のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
15. 混練ミキサーの混練時間を設定することのできる制御盤を備える請求項１〜１４のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。
16. 混練ミキサーにおけるミキシング終了後の混練物をアジテータに搬送するため開閉弁の開弁持続時間を設定することのできる制御盤を備える請求項１〜１５のいずれかに記載のセメントミキシングシステム車。

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