JP6987575B2

JP6987575B2 - セメント混合物の繊維投入装置及び方法

Info

Publication number: JP6987575B2
Application number: JP2017171488A
Authority: JP
Inventors: 雅嘉藤谷; 昭二野島; 賢太郎三輪; 知大可児
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd; Nippo Corp
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd; Nippo Corp
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: JP2019043100A

Description

本発明は、セメント混合物の繊維投入装置及び方法に関し、特にアジテータ車に積載されたセメント混合物に補強用繊維を混合させる繊維投入装置及び方法に関するものである。

コンクリートやモルタル等のセメント混合物は、コンクリートプラントで製造された後にアジテータ車に積載されて打設現場まで搬送される。

このようなセメント混合物に対して、セメント混合物の施工性を改善させたり強度を向上させるために、セメント混合物に増粘剤や補強用繊維等の混和材を混練することが広く知られている。このような混和材の添加、混合作業は、打設現場で行われることがある。具体的には、アジテータ車のドラムに混和材を投入した後に、ドラムを回転させてセメント混合物と混和材とを攪拌して混合する。

特許文献１には、アジテータ車のドラムに粉体混和剤を投入する投入装置が開示されている。このような投入装置は、アジテータ車のドラム入口に嵌合される漏斗部と、漏斗部に連続してドラムに挿入可能なシュート部と、を備えている。また、シュート部は、セメント混合物が位置するドラムの底部まで粉体混和剤を投入可能に延伸されている。

特開２０１５−１２３６９３公報

しかしながら、特許文献１に開示された投入装置を用いて、補強用繊維をセメント混合物に添加、混合する場合に、繊維の密度が小さく補強用繊維の添加量が多くなると補強用繊維がセメント混合物内で絡み合い塊状のファイバーボールを形成することがあった。

このようなファイバーボールは、内部までセメント及び骨材が適切に浸透しないため、セメント混合物と補強用繊維とを混練して製造される繊維補強コンクリートの品質が著しく低下する虞があった。

そこで、補強用繊維をセメント混合物内に混和させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、アジテータ車のドラム内に補強用繊維を投入するセメント混合物の繊維投入装置であって、前記ドラム内に挿入可能な、前記ドラム内のセメント混合物に向けて前記補強用繊維を投下する投入管と、前記投入管内の補強用繊維に向けて圧縮空気を吐出する流体吐出手段と、を備え、前記投入管は、前記ドラム内に挿入される先端部と、一方端が前記先端部に連通されるとともに他方端には前記補強用繊維を受入可能な開口部が形成され、前記他方端から一方端に向かって徐々に狭幅に形成された受入部と、を備え、前記流体吐出手段は、前記投入管の長手方向に沿って前記先端部と受入部との接続部分に向かって前記圧縮空気を吐出するセメント混合物の繊維投入装置を提供する。

この構成によれば、流体吐出手段が吐出する流体が、補強用繊維を解しながらドラムに向けて付勢することにより、細かい補強繊維がドラムの底部に位置するセメント混合物に局所的に偏在することなく分散して混入されるため、ファイバーボールの発生を抑制することができる。

また、補強用繊維が投入管内を滑り落ちる向きと流体吐出手段が補強用繊維を付勢する向きが一致するため、補強用繊維を効率良く付勢することができる。

また、乾燥状態の補強用繊維をセメント混合物に投入することができ、セメント混合物の含水量を維持したままファイバーボールの発生を抑制することができる。

さらに、大径の開口部に無造作に投入された補強用繊維が受入部内で流体によって細かく解されると共に、受入部から小径の先端部に移動するにしたがって流体によって付勢されるため、細かい補強繊維がドラムの底部に位置するセメント混合物に効率的に投入でき、且つファイバーボールの発生を抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のセメント混合物の繊維投入装置を用いて、前記ドラム内に補強用繊維を投入する繊維投入方法であって、ドラム内に挿通された投入管を介し、ドラム内のセメント混合物に向けて補強用繊維を投入する工程と、投入管内の補強用繊維に向けて流体を吐出する工程と、を含むセメント混合物の繊維投入方法を提供する。

本発明によれば、流体吐出手段が吐出する流体が、補強用繊維を解しながらドラムに向けて付勢することにより、細かい補強繊維がドラムの底部に位置するセメント混合物に局所的に偏在することなく分散して混入されるため、セメント混合物と補強用繊維とが十分に混練された高品質な繊維補強コンクリートを得ることができる。

本発明の一実施例に係るセメント混合物の繊維投入装置を適用するアジテータ車の構造を示す一部断面正面図。図１に示すセメント混合物の繊維投入装置の底面図及び正面図。セメント混合物の繊維投入装置内における圧縮空気の流れを示す底面図及び正面図。補強用繊維がドラム内に投入される様子を示す模式図。

本発明は、補強用繊維をセメント混合物内に混和させるという目的を達成するのに、アジテータ車のドラム内に補強用繊維を投入するセメント混合物の繊維投入装置であって、ドラム内に挿入可能な、ドラム内のセメント混合物に向けて補強用繊維を投下する投入管と、投入管内の補強用繊維に向けて流体を吐出する流体吐出手段と、を備えていることにより実現した。

また、本発明は、補強用繊維をセメント混合物内に混和させるという目的を達成するのに、アジテータ車のドラム内に補強用繊維を投入するセメント混合物の繊維投入方法であって、ドラム内に挿通された投入管を介し、ドラム内のセメント混合物に向けて補強用繊維を投下する工程と、投入管内の補強用繊維に向けて流体を吐出する工程と、を含むことにより実現した。

以下、本発明の一実施例に係るセメント混合物の繊維投入装置（以下、「繊維投入装置」と称す）１０について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、繊維投入装置１０を適用するアジテータ車１を示す一部断面正面図である。図２（ａ）は、繊維投入装置１０を示す底面図である。図２（ｂ）は、繊維投入装置１０を示す正面図である。

アジテータ車１は、コンクリートプラントで製造されたセメント混合物Ｃがドラム２に積載されて打設現場まで搬送する。セメント混合物Ｃは、セメント、水、骨材を任意の割合で配合された混練して得られる。アジテータ車１は、公知の構成から成る。

ドラム２の内周には、撹拌羽根３が設けられている。ドラム２が回転することにより、撹拌羽根３がセメント混合物Ｃを混練する。

ドラム２の投入口２ａには、補強用繊維を投入する繊維投入装置１０が装着されている。繊維投入装置１０には、繊維ホッパ４内に収容された補強用繊維がベルトコンベア５を介して投入される。

ベルトコンベア５には、搬送中の補強用繊維が風で飛散することを防ぐために図示しない防風カバーが設けられている。なお、補強用繊維は、ベルトコンベア５によって繊維投入装置１０に投入されるものに限定されず、作業員が手作業で繊維投入装置１０に投入するものであっても構わない。また、ベルトコンベア５は、脚部５ａによって支持されている。脚部５ａの長さ及び角度は任意に変更可能であり、ベルトコンベア５の高さ及び位置をアジテータ車１に応じて調整することができる。

繊維投入装置１０は、投入管１１と、流体吐出手段としてのエアーノズル１２と、を備えている。投入管１１は、先端部１１ａと、受入部１１ｂと、を備えている。投入管１１を底面から視た全長ｌ１は、約９０ｃｍに設定されている。

先端部１１ａは、ドラム２内に挿入される。先端部１１ａは、円筒状に形成されている。先端部１１ａは、長手方向Ｌに延伸されたものに限定されず、ドラム２の形状に応じて屈曲又は湾曲させるものであっても構わない。先端部１１ａの内径は、１００〜３００ｍｍが好ましい。また、先端部１１ａの長さは、０．１〜２．０ｍに設定されるのが好ましい。先端部１１ａの長さが０．１ｍより短いと、先端部１１ａからドラム２内に投入された補強用繊維がセメント混合物Ｃの位置するドラム２の底部に蓄積し易くなる。先端部１１ａの内径ｄ１は２０ｃｍ、長さｌ２は３０ｃｍに設定されている。

受入部１１ｂは、漏斗状に形成されている。受入部１１ｂの小径に形成された一方端は、先端部１１ａに連通されている。受入部１１ｂの大径に形成された他方端には、開口部１１ｃが形成されている。また、開口部１１ｃの内径ｄ２は６０ｃｍ、長さｌ３は約７０ｃｍに設定されている。

ベルトコンベア５から投入管１１に供給される補強用繊維の投入量は、セメント混合物Ｃに付与したい所望の強度等によって適宜調整される。繊維投入量は、１０ｋｇ／分以下で設定され、好ましくは６ｋｇ／分以下に設定される。本実施例では、繊維投入量を４．０ｋｇ／分に設定している。

補強用繊維は、セメント混合物Ｃに混入する繊維として広く用いられているものであり、例えば、ビニロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アラミド等の有機繊維及び炭素、ガラス、鋼等の無機繊維である。

エアーノズル１２は、受入部１１ｂの内周面に沿って圧縮空気を吐出する。エアーノズル１２は、図示しないコンプレッサに接続されている。エアーノズル１２の取付位置は、開口部１１ｃの周縁やベルトコンベア５の先端等が考えられる。圧縮空気は、投入管１１の長手方向Ｌに沿って吐出される。

なお、圧縮空気は、投入管１１の長手方向Ｌに対して垂直な幅方向Ｗ及び鉛直方向Ｖに傾けるように吐出されるものであっても構わない。これにより、受入部１１ｂ内で圧縮空気の流れを任意の形状（例えば、受入部１１ｂの内周面に沿う螺旋状）に変更することができる。長手方向Ｌに対するエアーノズル１２の幅方向Ｗへの傾きは、０〜７０°が好ましい。また、長手方向Ｌに対するエアーノズル１２の鉛直方向Ｖへの傾きは、０〜８５°が好ましい。また、エアーノズル１２の設置数は、１つに限定されず、複数設けられても構わない。

エアーノズル１２が吐出する圧縮空気の圧力及び流量は、補強用繊維の投入量に応じて適宜調整可能である。圧縮空気の圧力は、０．５〜１．５Ｍｐａに設定され、好ましくは０．６〜１．０Ｍｐａに設定される。本実施例では、圧縮空気の圧力を０．７Ｍｐａ、圧縮空気の流量を２〜３ｍ＾３／分に設定している。なお、流体吐出手段が吐出する流体は、圧縮空気に限定されるものではない。

次に、繊維投入装置１０の作用について、図面に基づいて説明する。図３（ａ）は、繊維投入装置１０内の圧縮空気の流れを示す底面図である。図３（ｂ）は、繊維投入装置１０内の圧縮空気の流れを示す正面図である。図４は、補強用繊維がドラム２内に投入される様子を示す模式図である。

エアーノズル１２を起動すると、投入管１１内に圧縮空気の流れが形成される。本実施例では、エアーノズル１２が投入管１１の長手方向Ｌに沿って圧縮空気を吐出するように配置されており、図３（ａ）、（ｂ）中の矢印で示すような圧縮空気の流れが形成される。

次に、ベルトコンベア５が起動すると、補強用繊維が開口部１１ｃを介して受入部１１ｂ内に投入される。ベルトコンベア５から無造作に投入された補強用繊維は、細かい繊維が互いに絡み合った集合体であるが、受入部１１ｂ内の圧縮空気の流れによって細かく解される。また、補強用繊維は、圧縮空気によって付勢されることにより、受入部１１ｂから先端部１１ａに向かって勢いよく移送される。

漏斗状の受入部１１ｂが先端部１１ａに接続されていることにより、圧縮空気の流れが、先端部１１ａと受入部１１ｂとの接続部分でデッドゾーンを生じることなく形成されるため、補強用繊維が残留することが抑制される。

具体的には、圧縮空気の吐出方向Ｄに沿って受入部１１ｂが幅方向Ｗにおいて縮径して先端部１１ａと受入部１１ｂとが滑らかに接続されていることにより、先端部１１ａと受入部１１ｂとの接続部分において圧縮空気の気流のデッドゾーンが生じることが抑制され、受入部１１ｂ内の補強用繊維を漏れなくドラム２に移送することができる。

また、先端部１１ａが、内径１００〜３００ｍｍに形成されていることにより、先端部１１ａと受入部１１ｂとの接続部分で不必要に補強用繊維が滞留することを抑制できる。

そして、図４中の矢印に示すような軌跡で、補強用繊維が、ドラム２の底部に位置するセメント混合物Ｃまで届くように先端部１１ａからドラム２内に勢いよく投下される。圧縮空気を用いることにより、補強用繊維を乾燥状態でセメント混合物Ｃに投入することができ、補強用繊維の投入前後でセメント混合物Ｃの含水量を維持することができる。

ドラム２が回転することにより、撹拌羽根３がセメント混合物Ｃと補強用繊維が混和される。なお、補強用繊維は、ドラム２が回転している状態でドラム２内に投入されるのが好ましい。これにより、補強用繊維がドラム２内で局所的に堆積することなくセメント混合物Ｃに混入されるため、ファイバーボールの発生をさらに抑制することができる。

このようにして、本実施例に係る繊維投入装置１０は、圧縮空気が、大径の開口部１１ｃに無造作に投入された補強用繊維を受入部１１ｂ内で細かく解されると共に、受入部１１ｂから小径の先端部１１ａに移動するにしたがって付勢することにより、細かい補強繊維がドラム２の底部に位置するセメント混合物Ｃに局所的に偏在することなく分散して投入される。これにより、塊状のファイバーボールの発生が抑制され、セメント混合物Ｃと補強用繊維とが十分に混練された高品質な繊維補強コンクリートを得ることができる。

また、本発明は上記で説明した以外にも、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１・・・アジテータ車
２・・・ドラム
３・・・撹拌羽根
４・・・繊維ホッパ
５・・・ベルトコンベア
１０・・・セメント混合物の繊維投入装置
１１・・・投入管
１１ａ・・・先端部
１１ｂ・・・受入部
１１ｃ・・・開口部
１２・・・エアーノズル（流体吐出手段）

Claims

アジテータ車のドラム内に補強用繊維を投入するセメント混合物の繊維投入装置であって、
前記ドラム内に挿入可能な、前記ドラム内のセメント混合物に向けて前記補強用繊維を投下する投入管と、
前記投入管内の補強用繊維に向けて圧縮空気を吐出する流体吐出手段と、
を備え、
前記投入管は、
前記ドラム内に挿入される先端部と、
一方端が前記先端部に連通されるとともに他方端には前記補強用繊維を受入可能な開口部が形成され、前記他方端から一方端に向かって徐々に狭幅に形成された受入部と、
を備え、
前記流体吐出手段は、前記投入管の長手方向に沿って前記先端部と受入部との接続部分に向かって前記圧縮空気を吐出することを特徴とするセメント混合物の繊維投入装置。
請求項１に記載のセメント混合物の繊維投入装置を用いて、前記ドラム内に補強用繊維を投入するセメント混合物の繊維投入方法であって、
前記ドラム内に挿通された投入管を介し、前記ドラム内のセメント混合物に向けて前記補強用繊維を投下する工程と、
前記投入管内の補強用繊維に向けて流体を吐出する工程と、
を含むことを特徴とするセメント混合物の繊維投入方法。