JPH0459205A

JPH0459205A - コンクリート材料の冷却方法及び冷却装置

Info

Publication number: JPH0459205A
Application number: JP16920290A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Obara; 由幸小原; Sadamu Ono; 定小野; Masamitsu Eto; 正満江渡; Yoshiaki Negami; 根上　義昭; Tomohito Tokuri; 智仁戸栗
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-02-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、コンクリートの製造方法及び製造装置に関
するものであり、特にセメント、骨材等のコンクリート
材料の冷却方法及び冷却装置に関するものである。

［従来の技術］従来、ダム、橋脚、原子炉施設等の大規模構造物を構築
する際に用いられるいわゆるマスコンクリート部材は、
セメントの水和反応時の発熱に起因する温度上昇が激し
いために膨張の度合が大きくなり易いという性質がある
。したがって、このマスコンクリート部材を施工に用い
る場合に、この膨張に起因する温度応力によりマスコン
クリート部材内にひび割れが生じ易く、このひび割れを
防止することがコンクリートの設計・施工上及び品質管
理上重要な課題となっている。

このマスコンクリート部材のひび割れを防止する方法と
しては、このコンクリートの練り上がり温度を下げてお
くことでセメントの水和反応時の発熱に起因するコンク
リート内部の温度上昇を抑え膨張・収縮の度合を低下さ
せる、いわゆるブレクーリング工法と呼ばれる工法や、
コンクリート自体の強度を増加させることによりひび割
れに対する抵抗力を増加させる方法や、水和硬化の際の
発熱量が小さい低発熱型セメントを使用する方法等が知
られている。なかでも、プレクーリング工法は効果的に
コンクリート内部の温度上昇を抑えることができるため
に、近年では最も多く用いられている工法である。

上記のプレクーリング工法としては、現在までに様々な
ものが提案され実施されているが、中でも下記に挙げる
（イ）ないしく二）の方法がよく知られている。

（イ）セメント、骨材等のコンクリート材料を振動させ
つつ移送体上を移送するとともに、その移送されるコン
クリート材料に冷凍機もしくは液体窒素等の液化ガスを
用いて冷却された冷却空気を吹付けることにより前記コ
ンクリート材料を冷却する方法。

（ロ）液体窒素等の液化ガスにより空気を冷却し、この
冷却された空気をサイロ内に貯留されたセメント、骨材
等のコンクリート材料の内部に送り込むことにより、前
記コンクリート材料を冷却する方法。

（ハ）貯留された砂や砂利等の骨材中に二重管を配設し
、この二重管を用いて前記骨材中に液化ガスと圧縮空気
を注入することにより、前記骨材を冷却する方法。

（ニ）　コンクリートの練り混ぜ水の中に液化ガスを噴
出することにより、前記練り混ぜ水を冷却する方法。

これらのプレクーリング工法の主な特徴は、冷水、冷風
、氷、液体窒素等を冷却媒体とし、これらの冷却媒体を
用いてコンクリートの構成要素であるセメント、骨材、
水等の材料をコンクリート打設以府に予め冷却しておき
、この冷却された材料を混合してコンクリートの練り上
がり温度の上昇を抑えることにある。このように冷却処
理されたコンクリートを打設することにより、コンクリ
ート内部の温度上昇及び膨張・収縮を抑え、温度応力に
よりマスコンクリート部材内に発生するひび割れを低減
することができる。また、それらの冷却媒体の温度を下
げる冷熱源としては、冷凍機もしくは液体窒素等の液化
ガスを用いるのが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ところで、前記（イ）の方法では移送されるコンクリー
ト材料に冷却空気を吹付けているか、冷却されるコンク
リート材料がセメント、砂等の様に粒子径が小さい場合
には、これらの材料の通風が悪いために冷却空気がこれ
らのコンクリート材料の内部に均一に浸透することが難
しく、これらのコンクリート材料を均一かつ充分に冷却
することが困難であった。したがって、コンクリート材
料の中で比較的大きな割合を占めるセメント、砂等を充
分に冷却することができないた給に充分低温に冷却され
たコンクリートを得ることは困難であった。また、外部
から取り入れた空気を冷凍機や液体窒素等の液化ガスを
用いて冷却しているので、冷凍機を用いる場合ではその
容量をかなり大きなものにしなければ対応できないとい
う問題や、液体窒素を用いた場合では気化した後のガス
処理や液化ガスがかなり高価であるためにランニングコ
ストがアップする等の問題があった。また、作業中に粉
塵や白煙が発生するために、これが作業環境を悪化させ
る一因になっており、環境衛生上からも何等かの対策が
必要であった。

また、前記（ロ）の方法では冷却空気をサイロ内に貯留
されたコンクリート材料内に送風することによりコンク
リート材料を冷却しているが、これらの材料の内部の通
風が悪いために冷却空気をコンクリート材料内に均一に
送風することが難しく、特にセメント、砂等の様に粒子
径が小さい場合には更に困難となり、均一かつ充分に冷
却することが困難であった。特にサイロの周辺部底部に
おいては、冷却空気の浸透が悪いために均一かつ充分に
冷却することができず、充分低温に冷却されたコンクリ
ートを得ることは困難であった。最近では、コンクリー
ト材料内にスリット管を複数配設し冷却する方法が提案
されているが、この方法では材料内部の温度分布の均一
性は多少改善されるものの、冷却空気をコンクリート材
料内に均一に送風するという点では改良の余地が残され
ており、充分低温に冷却されたコンクリートを得ること
は困難であった。また、液体窒素を用いて冷却している
ために、液体窒素が気化した後のガス処理や液体窒素が
かなり高価であるのでランニングコストがアップする等
の問題があった。また、粉塵や白煙に対する対策も必要
であった。

また、前記（ハ）の方法では骨材中に配設された二重管
により液体窒素や液体炭酸等の液化ガスと圧縮空気を注
入してコンクリート材料を冷却しているが、液化ガスと
圧縮空気をコンクリート材料内に均一に注入することが
難しく、特にセメント、砂等の様に粒子径が小さい場合
には更に困難となり充分に冷却することが困難であった
。特に材料の周辺部においては、液化ガスと圧縮空気の
浸透が悪いために充分に冷却することができず、充分低
温に冷却されたコンクリートを得ることは困難であった
。また、常時液体窒素を注入し続けなければならないた
めに、液体窒素が気化した後のガス処理や液体窒素が高
価であるためにランニングコストが大幅にアップする等
、様々な問題があった。また、粉塵や白煙に対する対策
も必要であった。

また、前記（ニ）の方法では練り混ぜ水の中に液化ガス
を噴出させているので、液化ガスの潜熱及び顕熱により
水を急速に冷却することができるものの、練り混ぜ水目
体がコンクリート中に占める割合は比較的低く、練り混
ぜ水による冷却では充分な冷却効果を得ることは困難で
あった。したがって、コンクリートの練り上がり温度を
大きく低下させる必要がある場合に、各コンクリート構
成材料あるいは練りまぜ中、練りまぜ後のコンクリート
を充分に所定の温度まで冷却できない場合があった。ま
た、上記練り混ぜ水が氷結した場合、この氷の大きさや
使用量によっては練り混ぜ後もこの水がコンクリート中
に残留してしまい、コンクリート自体の強度の低下を招
くおそれがある。また、場合によっては練り混ぜ時間が
長くなることがあるために氷の使用量に限界が生じ、冷
水を用いた場合と同様にコンクリートの練り上がり温度
を充分に所定の温度まで低下させることができない場合
がある。

この発明は、コンクリートの練り上がり温度の低下とコ
ンクリートの強度の増加とを同時に実現することで、コ
ンクリートのひび割れを従来の工法以上に低減すること
ができ、コンクリート構造物の耐久性、機能性等を更に
向上させることができる、コンクリート材料の冷却方法
及び冷却装置を提供することにある。

［課題を解決するたぬの手段］上記課題を解決するために、この発明は次の様なコンク
リート材料の冷却方法及び冷却装置を採用した。

この発明のうち、請求項１記載のコンクリート材料の冷
却方法は、セメント、骨材等のコンクリート材料を冷却
する方法であって、前記コンクリート材料を移送すると
ともに、その移送されるコンクリート材料を冷媒槽に近
接させることにより前記コンクリート材料を冷却するこ
とを特徴とするものである。

また、請求項２記載のコンクリート材料の冷却装置は、
セメント、骨材等のコンクリート材料を冷却する装置で
あって、その上面でコンクリート材料を移送する移送体
と、上記移送体上を移送されるコンクリート材料を冷却
する冷媒槽と、当該冷媒槽内の冷媒を循環させる循環機
構と、前記冷媒を冷却する冷却機構とを具備してなるこ
とを特徴とするものである。

［作用］この発明に係わる請求項１記載のコンクリート材料の冷
却方法によれば、移送されるセメント、骨材等のコンク
リート材料を冷媒槽に近接させることにより、このコン
クリート材料を所定の温度に均一に冷却する。

このようにして冷却されたコンクリート材料と他のコン
クリート材料とを混練することにより、混練コンクリー
トの温度を最適温度まで低下させることができる。

また、請求項２記載のコンクリート材料の冷却装置によ
れば、前記コンクリート材料を移送するための移送体が
冷媒槽に近接しているため、このコンクリート材料は冷
媒槽により部分的に直接急冷されることがなく、全体が
所定の温度に均一に冷却される。

［実施例］この発明の一実施例であるコンクリート材料の冷却方法
及びその装置について、第１図及び第２図を参照して説
明する。

まず、請求項２記載のコンクリート材料の冷却装置につ
いて説明する。図において、符号ｌはこの発明に係るコ
ンクリート材料の冷却装置（以下、単に冷却装置と略称
する）である。

冷却装置Ｉは、移送装置２、冷媒槽３、循環機構４、冷
却機構５、材料供給装置６とから概略構成され℃いる。

この冷却装置１により冷却されるコンクリート材料（以
下、単に材料と略称する）は、コンクリート構成要素で
あるセメント、砂等の細骨材、砂利等の粗骨材等である
。そして、これらの材料については、冷却処理萌の材料
を材料＋０Ａ１冷却処理後の材料を冷却材料１０Ｂと区
分して称することとする。

移送装置２は、材料１０Ａを移送する搬送コンベア（移
送体）１１１搬送コンベア１１を支えるフレーム１２、
搬送コンベア１１を駆動させる水平移動機構（図示せず
）とから概略構成されている。

搬送コンベア１１は、材料１０Ａを水平方向に移送する
断面略Ｕ字状の帯状のものである。この搬送コンベア１
１は、後述するフレーム１２の外周部の長手方向に沿っ
て一巡するようにフレーム１２に掛は渡されており、フ
レーム１２の外周部に沿って第１図中古回り方向に移動
自在である。

そして、この搬送コンベア１１の中央部１１ｇ及び一端
部１１ｂの上には、移送される材料＋ＯＡを撹拌するこ
とによりこの材料１０Ａの温度を均一にするための撹拌
装置１３．１４が設置され、これらの撹拌装置１３．１
４の上には前記搬送コンベア１１の上部を覆うように断
熱板１５が水平に配置されている。

断熱板１５は、材料１０Ａの冷却状態を良好に保つため
に設置されたもので、断熱効果に優れたものであればよ
く気泡コンクリート等の無機材料が好適に用いられる。

フレーム１２は、搬送コンベア１１を支えるためのもの
で水平方向に延びる長尺の鋼製のものである。このフレ
ーム１２は、基台上Ｊこ水平に設置されており、このフ
レーム１２には、冷媒槽３が取り付けられている。

冷媒槽３は、搬送コンベア１１上を移送される材料１０
Ａを所定の温度まで冷却するための箱状のもので、内部
に冷媒１６が流動可能に充填されている。

冷媒１６は次の条件を満たすことが必要である。

■　臨界温度が高く、凝固点が−３０，０℃以下である
こと。

■　化学的に安定で高温において分解せず金属を腐食す
る等がないこと。

■　粘度が小さく、熱伝導率が良好であること。

■　引火や爆発の恐れがなく、人体に無害であること。

■　漏洩し難く、かつ、漏洩の発見が容易であること。

■　価格が安いこと。

上記の条件を満たす冷媒１６としては、塩化カルシウム
２６％水溶液、塩化マグネシウム２０％水溶液等のブラ
インが好適に用いられる。

この冷媒槽３は、搬送コンベア１１の上面１１ａの両端
近傍を除く部分の下に、この搬送コンベア１１に近接し
て配置されている。この冷媒槽３には、底面３ａから垂
直上方に向かい上面３ｂ近くまで延びる隔壁２１，２１
．　　・・と、上面３ｂから垂直下方に向かい底面３８
近くまで延びる隔壁２２．２２．・・　とが、搬送コン
ベア１１の移動方向に沿って１つずつ互い違いに配設さ
れている。そして、この冷媒槽３の一方の外壁３ｃ近傍
には注水口２３が、また、他方の外壁３ｄ近傍には排水
口２４が取り付けられ、この注水口２３及び排水口２４
には冷媒槽３内の冷媒を循環させるための管２５が接続
され、この管２５には冷媒槽３内の冷媒１６を循環させ
るための循環機構４と、この冷媒１６を冷却するための
冷却機構５が取り付けられている。

材料供給装置６は、材料１０Ａを搬送コンベアｌｌ上に
定量供給するためのもので搬送コンベア１１の他端部１
１ｃの垂直上方に配置され、材料１０Ａが落下しやすい
ように上方が開く様に全体に円錐状のテーパーが形成さ
れたホッパー３１と、このホッパー３１の底部に設けら
れ材料１０Ａを定量供給するための定量供給機構３２と
から構成されている。

次に、請求項１記載のコンクリート材料の冷却方法に基
づいて、材料１０Ａの冷却方法について説明する。

始めに、循環機構４と冷却機構５を駆動させ、冷媒１６
を所定の温度に冷却するとともに、この冷媒１６を循環機構４−冷媒槽３−冷却機構５ −循環機構４の様に一巡するコースで循環させる。次に、移送装置２
の水平移動機構を駆動して、搬送コンベア１１をフレー
ム１２の外周部に沿って第１図中古回り方向に一定の速
度で移動させておく。ここで、冷媒Ｉ６の循環速度と搬
送コンベアＩｌの移動速度は任意に設定可能であり、水
平移動機構を適宜調節することで、搬送コンヘアｌｌ上
での材料ＩＯＡの滞留時間、すなわち移送に要する時間
を調節することができ、この材料１０Ａの冷却温度を調
節することができる。

次に、材料供給装置６の定量供給機構３２を駆動させ、
材料１０Ａを定量供給できるように定量供給機構３２を
調節する。次に、常温状態の材料１０Ａをホッパー３１
内に投入し、この材料１０Ａを定量供給機構３２により
搬送コンベア１１の他端１１１１ｃ上に投下する。材料
１０Ａは、搬送コンベア１１上に載置されたまま第１図
中古回り方向に一定の速度で移動する間に、近接した冷
媒槽３により所定の温度まで冷却され、撹拌装置１３．
１４により全体が均一の温度になるように撹拌される。

所定の温度に均一に冷却された冷却材料１０Ｂは、搬送
コンベア１１の一端部１１ｂから垂直下方に落下し、容
器３３内に貯留される。

上記の操作は、所定量の冷却材料１０Ｂが作成されるま
で続けられる。

所定量の冷却材料１０Ｂが作成されたならば、定量供給
機構３２を停止させて材料１０Ａの定量供給をストップ
させ、循環機構４と冷却機構５を停止させて冷媒１６の
循環を停止させ、水平移動機構を停止させて搬送コンベ
ア１１の移動を止める。

冷却材料１０Ｂは、必要に応じて搬出できるように貯蔵
サイロ等に冷却状態のまま貯蔵するが、もしくはそのま
ま次のコンクリート製造工程に移送する。

このようにして、所定の温度に冷却された冷却材料１０
Ｂを速やかに作成することができる。

ここで、本発明者等が行った、この発明の材料の冷却方
法による材料１０Ａの冷却効果の検討結果について説明
する。

第２図は、コンクリート材料の搬送コンベア上における
経過時間と温度との関係をグラフ化したものである。

この冷却効果の検討に際しては次のような条件を設定し
た。

コンクリート材料　　　　・・・・・砂（細骨材）細骨
材の初期の温度　　・・　・　２５℃移送時の細骨材の
厚み　　・・・・・　１０ｃｍ外気温　　　　　　　　
・・　・・・　５℃冷媒槽の表面温度　　　・・・　・
　−３０”Ｃ図中、Ｌｌ（破線）は材料の表面からｌａ
ｍ内部の温度の経時変化、Ｌ２（−点鎖線）は材料の中
心部の温度の経時変化、Ｌ３（実細線）は材料の底部か
ら１ｃ＋ｅ上部の温度の経時変化、Ｌ４（実太線）は上
記３地点の平均温度の経時変化を示すグラフである。

以上より、撹拌装置により材料を撹拌したものは、Ｌ４
（実太線）のグラフに近似したものとなる。

ここで、上記の材料の最終温度を０℃とするためには、
最短で約７分の冷媒接近時間が必要になる。

材料供給能力を５０＋ｎ３／Ｈｒと仮定した場合、幅３
ｍ、長さ２０ｍの搬送コンベアを移送速度２．８ｍ／ｗ
ｉｎで移動すれば所定の冷却温度の材料が得られる。

以上、詳細に説明した様に、この発明に係る材料１０Ａ
の冷却方法によれば、セメント、骨材等の材料１０Ａを
冷却する方法であって、この材料＋ＯＡを移送するとと
もに、その移送される材料１０Ａを冷媒槽３に近接させ
ることにより、この材料１０Ａを冷却することとしたの
で、従来では均一かつ充分に冷却することが困難であっ
たセメント、砂等の様な粒子径が小さい材料１０Ａの場
合においても、これらの材料ＩＯＡを冷媒槽３に近接さ
せることにより均一かつ充分に所定の温度まで冷却する
ことが容易になる。したがって、コンクリートの練り上
がり温度を大きく低下させる必要がある場合に、各コン
クリート構成材料あるいは練りまぜ中、練りまぜ後のコ
ンクリートを充分に所定の温度まで冷却することができ
、従来の様に、氷がコンクリート中に残留するとか、コ
ンクリートの練り上がり温度を充分に所定の温度まで低
下させることができない等の問題が解決される。また、
作業中に粉塵や白煙が発生することが無くなるために作
業環境が良好となり、環境衛生上好ましい状態となる。

また、この発明に係る材料１０Ａの冷却装置Ｉによれば
、材料１０Ａを移送する搬送コンベア（移送体）１１と
、材料１０Ａを冷却する冷媒槽３と、冷媒槽３内の冷媒
１６を循環させる循環機構４と、冷媒１６を冷却する冷
却機構５とを具備したので、従来用いていた大容量の冷
凍機や液体窒素等の液化ガスを使用する必要がなくなり
、したがってガス処理等が不要になり大幅なコストダウ
ンが実現される。また、粉塵や白煙に対する対策も不要
になる。また、材料１０Ａを移送するのに搬送コンベア
１１と撹拌装置１３．１４を用いているので、搬送コン
ベアｌｌ上の材料１０Ａを撹拌装置ｌ３１４を用いて撹
拌、混合することにより、材料１ＯＡ内の表面と底部の
間の温度分布の差を解消し、材料１０Ａ内の温度分布を
均一にすることができ、かつ充分に冷却することができ
る。したがって、材料＋ＯＡ内部の温度分布の均一性が
向上し、充分低温に冷却された冷却材料１０Ｂを容易に
得ることができる。

以上により、コンクリートの練り上がり温度の低下とコ
ンクリートの強度の増加とを同時に実現することかでき
、コンクリートのひび割れを従来の工法以上に低減する
ことができ、コンクリート構造物の耐久性、機能性等を
更に向上させることができる、コンクリート材料の冷却
方法及び冷却装置を提供することができる。

なお、上記の実施例においては、搬送コンベア１１の上
部を覆うように断熱板１５を配置した構成としたが、こ
の構成は材料１０Ａが良好に冷却され、かつ外部から熱
の侵入のない構成であればよく、例えば、断熱板１５の
配置位置に冷媒槽３と同一もしくは類似の構成の冷媒槽
を配置したり、また、蛇管等を配管することにより冷却
された空気を循環させた構成としてもよい。

また、与条件か変化した場合でも、搬送速度供給量の関
係の範囲内で調節ができ、最終温度も正確に予想できる
。

［発明の効果コ以上、詳細に説明した様に、この発明に係る請求項１記
載のコンクリート材料の冷却方法によれば、セメント、
骨材等のコンクリート材料を冷却する方法であって、前
記コンクリート材料を移送するとともに、その移送され
るコンクリート材料を冷媒槽に近接させることにより前
記コンクリート材料を冷却することとしたので、従来で
は均一かつ充分に冷却することが困難であったセメント
、砂等の様な粒子径が小さい材料の場合においても、こ
れらの材料を冷媒槽に近接させることにより均一かつ充
分に所定の温度まで冷却することが容５になる。したが
って、コンクリートの練り上がり温度を大きく低下させ
る必要がある場合に、各コンクリート構成材料あるいは
練りまぜ中、練りまぜ後のコンクリートを充分に所定の
温度まで冷却することができ、従来の様に、氷がコンク
リート中に残留するとか、コンクリートの練り上がり温
度を充分に所定の温度まで低下させることができない等
の問題が解決される。また、作業中に粉塵や白煙が発生
することが無くなるために作業環境が良好となり、環境
衛生上好ましい状態となる。

また、請求項２記戦のコンクリート材料の冷却装置によ
れば、セメント、骨材等のコンクリート材料を冷却する
装置であって、その上面でコンクリート材料を移送する
移送体と、上記移送体上を移送されるコンクリート材料
を冷却する冷媒槽と、当該冷媒槽内の冷媒を循環させる
循環機構と、前記冷媒を冷却する冷却機構とを具備して
なることとしたので、従来用いていた大容量の冷凍機や
液体窒素等が不要になり、したがってガス処理の必要が
なくなり、大幅なコストダウンが実現される。

また、粉塵や白煙に対する対策も不要になる。また、材
料を移送するのに移送体を用いているので、材料を均一
かつ充分に冷却することができ、材料内部の温度分布の
均一性が改善され、充分低温に冷却された冷却材料を容
易に得ることができる。

以上により、コンクリートの練り上がり温度の低下とコ
ンクリートの強度の増加とを同時に実現することができ
、コンクリートのひび割れを従来の工法以上に低減する
ことができ、コンクリート構造物の耐久性、機能性等を
更に向上させることができる、コンクリート材料の冷却
方法及び冷却装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図はコンクリート材料の冷却装置の該略側断面
図、第２図はコンクリート材料の搬送コンベア（移送体
）上における経適時間と温度との関係を示すグラフであ
る。１　　・・・２　・・・　・・・４　・・・　・・６　　・・　　・・・１０Ａ　　・・・・・コンクリート材料の冷却装置、移送装置、　　３　・・・・　冷媒槽、循環機構　　　
５　・・・・・　冷却機構、材料供給装置、材料、・・・冷却材料、ＯＢｌ　１　　・・　・・Ｉ　２　　・　　・１３　　ｌ　４１６　・・　　・２１．２２２３　・・　　・・・３１　　・・・　・・・３２　・・・　・・搬送コンベア（移送体）、フレーム・・　・　撹拌装置、断熱板、冷媒、・・・・・隔壁、注水口、　　　２４　・・・・管、ホッパー定量供給機構。排水口、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セメント、骨材等のコンクリート材料を冷却する
方法であって、前記コンクリート材料を移送するととも
に、その移送されるコンクリート材料を冷媒槽に近接さ
せることにより前記コンクリート材料を冷却することを
特徴とするコンクリート材料の冷却方法。
（２）セメント、骨材等のコンクリート材料を冷却する
装置であって、その上面でコンクリート材料を移送する
移送体と、上記移送体上を移送されるコンクリート材料
を冷却する冷媒槽と、当該冷媒槽内の冷媒を循環させる
循環機構と、前記冷媒を冷却する冷却機構とを具備して
なることを特徴とするコンクリート材料の冷却装置。