JPS58106063A - 建築材料製造工程における温度調節法 - Google Patents

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】 本発明は特許請求の範囲第１項の前文記載の建築材料の
製造に於ける温度調節法に関する。

水硬性のあるいは熱塑性的に硬、化する物質の加工温度
または初期温度、即ち例えばコンクリートモルタル捷た
はアスファルト加熱混合物が混合機を出て加工段階に入
る温度が最終製品の品質に著しい影響を有することは既
知である。

またコンクリートの初期温度が初期硬度、即ち型を外し
うるためコンクリートが到達すべき強度に比例すること
も既知である。

さらに建設すべき建造物のあらゆる場所に於て初期また
は硬化コンクリート温度を均一に維持することが重要で
あることも既知である。即ち各ロットの初期コンクリー
ト温度が同一であり、また大型建造物に於ては温度が平
均的に同一であることが要求される。即ち例えば長い慣
梁に於て最初の部分が既に冷却されている場合には後の
注入分は初期部分の冷却度に合せて冷却され、従って憫
梁の温度はその全”長にわたって事実上同一となシ、温
度差によシ硬化未児了コンクリート内に亀裂を生じる危
険が著しく軽減される。

アスファルト加熱混合物に於ても混合物の温度を所定値
に維持することが該混合物から作られる舗装の品質に著
しく影響することが判っている。

即ち混合物の温度が高すぎるとアスファルトが酸化され
て舗装が脆くなり、また舗装の固化が困難となる。また
混合物温度が低過ぎると空隙が多く低品質の被覆が生じ
る。

従って本発明の目的は最適の加工性を有する混合物を保
証する前記の方法を提供することにある。

この目的は特許請求の範囲第７項記載の本発明の特徴に
より達成される。この方法により完成され加工可能な混
合物の温度は非常に正確な値に制御される。特に本発明
方法に於ては、完成混合物中に於て不均一な温度分布を
生じる可能性のある目標温度胸囲での往復が回避される
。

本発明方法に従い完成混合物を非常に゛正確に所定温度
に維持することによシ、コンクリートに於ては所定の初
期強度を達成することが可能となり、予め正確に定めら
れた時間後にコンクリート製対象物の型外しを開始する
ことが可能となる。

アスファルト加熱混合物（アスファルトコンクリート）
に於ては混合物が所要温度を超えぬためアスファルトの
酸化を確実に防止することが出来、従って僅かなローラ
作業により高品質かつ低空隙率の舗装が得られる。さら
に本発明方法によりエネルギー消費が最適化され、また
混合物の作業性が良いため舗装の固化に要する時間が節
約される。

本発明の拡張は特許請求の範囲第コ項記載の特徴により
達成される。少部分ずつ減少または増加されだ熱ｉ７ｋ
を漸近的に供給する本発明の手段により、所期の作業温
度達成に必要な熱量が±１４以内の精度で供給できる。

供給熱量の計算に於ては誤差の伝播法則に従い追加量、
水分その他の計量の不確定性も総誤差に算入される。所
要混合切に対して／憾ヲ超える可能性のあるこの誤差の
影響を最小にし、かかるガウス分布誤差により過度に高
い作業（初期）温度が生じるのを防ぐため該第２項に従
い供給熱量を部分的に減少または増加させる方法が有効
である。また使用原料の混合温度が完成混合物の作業温
度より高い場合にも特許請求の範囲第３項に従う本発明
の拡張により同一の利点が達成される。即ちこれにより
所期温度へ急速に光分な温度接近が達成される。また使
用原料の混合温度が完成混合物の作業温度より高い場合
に、例えば氷水供給により供給熱量を、混合物の瞬間的
温度測定による計算に比し常に約１０壬減少させること
が出来る。

本発明はさらに特許請求の範囲第９項の前文記載の方法
を実施する装置に関する。かかる装置は本発明の該第７
項記載の特徴を有する。これによシ混合物の温度を常時
監視かつ制御することが可能となり、例えば混合物加熱
用のバーナーを制御することが可能となる。

本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲第５項に従
い達成しうる。

まだ混合物温度の広汎な安蛤性が特許請求の範囲第６項
記載の本発明の拡張によシ達成される。

要約すると本発明によりセメントコンクリート製造時に
おける初期コンクリート温度をバッチ間に於て継続的に
監視することが可能となる。各バッチを調合器外に於て
先行バッチあるいは後続バッチと完全に同一にすること
は従来既知ではない。

自由に空調され分割された貯蔵庫のみでも７日の間に温
度、降雨、湿度により変化があり、また混合器内での種
々の温度での作業の割合、速度も変動する。さらに水温
、添加物温度も変化する。従って反応に供給される熱エ
ネルギー量は継続的にこれらの量に応じて変化せねばな
らない。

水利即ちセメント結晶化を開始させコンクリートの硬化
を行うためには初期コンクリート温度が重要な因子であ
る。これはまた初期強度値、屋外保存時における耐凍強
度、取扱性、さらには型入れ、型外し及び設備稼動の経
済性を支配する因子である。これらの要求値は確定され
ている。

初期コンクリート温度及びこれに基く水和熱は微小領域
における電気化学的プロセスによって足まるので、セメ
ントコンクリート製造時にいかなる初期温度が経済的に
有利であるか？ｉ経験的に決定しうる。本発明に於ては
混合物の温度は連続的に検知されプリンタにより表示可
能であり、ある、いは信号が光学的または音響的に手動
操作用に与えられ、または自動的にパルスとして調節器
に供給される。従って希望の初期コンクリート温度を正
確に達成するのみでなく、これを各バッチについて正確
に維持することが可能である。蒸気供給は調合水として
でなく、混合物中に於て微小プロセスの開始温度を得る
ために用いられる。従って本発明方法に於ては、例えば
下記のコンクリート組成： 品種＝β５５０、初期比重＝、２１１７３ｋｇ／ｒｒ！
、セメント＝’ｌ’１０ｋｇ／ｒｄ、水／セメント−θ
、４ｔ３、水；／ざＥｋｇ／ｒｒ？、添加物＝／ｇ３０
ｋｙ　／　ｎｌ に於てコンクリート初期温度２７℃を達成するため水温
を５θ℃とする代シに３℃とし、エネルギー供給を蒸気
によシコンクリート／？？／当り　６７００に一迄行う
。初期コンクリート温度が一度達成されると、装置はこ
の温度を各バッチに対し均一に維持する。またこの技術
により絶対的な最少セメント量を最大限に利用すること
も可能である。

開始温度を高めかつ正確に制御することによりコンクリ
ート硬化の開始が促進され、また他技術におけるセメン
ト結晶化への悪影響が回避される。

以下本発明を付図により詳述する。

第７図示の実施態様に於て、混合機１内の混合物は混合
機１の閉止可能な開口部近傍に設けられた赤外線検出器
２により監視されて居シ、該検出器２は混合物から／乃
至２ｍの距離に置かれる。

判定に際して水蒸気またはＣＯ２の影＃を除くため該検
出器をｇ〜／ｑμｍ帯で駆動するのが特に有利であるこ
とが見出された。赤外線検出器２の汚染を防ぐため有利
には閉止可能開口部の近傍に吸引装置が設けられる。赤
外線による温度測定の精度は３００乃至５０″Ｃ！の温
度領域及び判定時間０．３秒に対しては釣上Ｏ１，２℃
である。赤外−検出器２は計算機μと接続され、また調
節片に標準値発生器３が設けられる。

計算機μはさらに目標値発生器４及び表示手段であるプ
リンタ５に接続される。

さらに計算器μには混合物の構成成分各個の温度を示す
アナログ信号が供給され、計算は下記のアルゴリズムに
従って混合物の熱禁ヲ計算する：Ｑ＝ΣＭｉ＊Ｃｉ＊（
ｔｏ−ｔ　ｉ　）＋Ｍ２Ｕ＊ｑ＋Ｑ＊■ 但し： Ｑ：混合物の熱不足楡 ｉ：構成成分１１即ち添加物、セメント、水、アスファ
ルト等 Ｍｉ：成分ｉの質量 Ｃ１：成分の比熱 ｔｏ：混合過程終了時における混合物の目標温度ｔＩ：
成分の初期温度 Ｍｚｕ　：添加物の質量 ｑ：水の融解熱（凍結構成成分の場＠）Ｑ＊：被覆用混
合物の轡、声に於て乾煉ドラム内での温度が混合機内で
のｔｏより尚くなくてはならぬ事を考慮した追加熱量 計算機μは検出器２からの測定値と目標値とに基く信号
を調節器６．７に供給し、該調節器は供給装置８から混
合機１への蒸気及び（まだは）氷水の供給全自動的に調
節しあるいは手動的な調節を行なわせる。％に後者の場
合には、測定値が目標値から所定量だけずれた場合に計
算機により信号装置Ｓが作動される。

まだ図示の実施態様を変形し、混合物に加工すべき各原
料の貯蔵タンクの搬出口近傍に計算機μと接続された温
度測定器例えば赤外検出器を設・けて各原料の温度に対
応する信号を計算機に供給してもよい。

例えばコンクリートモルタルの製造時に凍結原料を使用
しない場合には、計算機は混合物の不足熱量を次式によ
り算出する： Ｑ”Ｍ、ＸＣ，（ｉＳＯＬＬ−ｔ、）十Ｍ２・Ｃ２（ｔ
ＳＯＬＬ−ｔ２）””　ＭＮ　−ＣＮ（ｔＳＯＬＬ−ｔ
ｎ）但し、Ｍ工、Ｃ□はセメントの質量及び比熱、ｔ工
は混合機に供給されるセメントの温度、Ｍ２、Ｃ２、ｔ
２　は水のこれに対応する値、またＭｏ、Ｃ０、ｔ。

は添加物のこれに対応する値、さらにｔＳＱＬ　Ｌは完
成混合物が有すべき温度である。

この不足熱量Ｑｔ−補うため下記量の蒸気（氷）が必要
となる： しかし計算された全蒸気（氷）量が直ちに供給されるの
ではなく、約７０係少い量が供給され、さらに所定時間
経過毎に蒸気（氷）が次第に減少する量で導入される。

この蒸気量の目標値、即ち混合物を目標温度とするため
の量ΔＭＤは次式により計算される： 但しＱ＊は混合物中で未だ不足している熱量１に！味し
、次式で表わされる： Ｑ＊−ｍ、　Ｃ−（ｔｓｏＬＬ−ｔＧＥＭ　）但し： ｍ：混合物質葉 Ｃ：混合物の各時点での平均比熱 ｔＳＯＬＬ　：混合物の目標温度 ｔＧＥＭ：混合物の測定温度 このように段階的に添加される蒸気の実際の楡は各時点
での値ΔＭＤより約１０係少い。

従って混合物の温度は混合物の希望温度ｔＳＯＬＬに下
方から（但し混合される原料の温度が混合物の希望温度
より高い場合には上方から）接近する。

各時点で添加される熱量まだは蒸気量は手動で調節でき
、あるいは計算機μが対応する時間内に入力値を処理し
調節器６．７を作用させることにより調節される。

第２図に示す実施態様に於ては各添加原料に対してホラ
１９−ＩＱが設けられ、その排出口１１はコンベヤベル
ト１２上に設けられる。コンベヤベルト１２上を搬送さ
れた添加原料は該ベルトからリフトペル１−１３［Ｗさ
れ、ついでバーナー１４によシ加熱される。ドライヤ１
５内を通過する。

ついで添加原料は他のリフトベルト１６を経てホラ／ｆ
−１７に入り、ここから製造すべき処方に応じて他のコ
ンベヤベルト１８を経て混合機４′に達し、この中で別
の加熱されたホッパー２０から供給されるアスファルト
と混合される。

混合４＊４’の排出口重たは別の開口部の付近に赤外線
検出器２が例えば／乃至、２ＦＦＩの距離に設けられて
熱混合物の温度を測定し、まだ計算機μと接続されてい
る。赤外線による温度の精度は例えば温度範囲／乙０乃
至／ｇＯ°Ｃ１測定時間０．５秒の場合に測定温度の士
／優程度である。計算機μはさらに添加原料及びアスフ
ァルトの温度を測定する温度測定器、例えば赤外線検出
器２′に接続され、バーナー１４を制御して熱混合物へ
の熱供給を調節する。

添加原料の熱量不足に応じて該原料に燃焼による熱量供
給を行うことが必要であり、これにより混合機内でＱＺ
ＬＩが供給される。この熱量は次式により計算される。

；ｒ　　　　　　　　　　　　ｒ　　　　　　＊ＱＺＵ
−ΣＭｚｕ・Ｃｚｕ（ｔＳＯＬＬ　−ｔＧＥＭ　”Ｑｚ
ｕ但し Ｍ　：添加原料ｉの質量 ｚ、ｕ Ｃ１：添加原料１の比熱 ｕ ｔ　１　：添加原料１の測定温度（２′による）ＥＭ ｔＳＯＬＬ：熱混合物の目標温度 ＊ Ｑ　：添加原料がバーナーと混合機との間でｕ 再び失う熱量。この輩は設備に固有の ものであり、天候、時間帯、季節等の 外因により足首る。

計算機は測定値に基き上式に従って付加的に必要なこの
熱量ＱＺｕを算定し、これに基きバーナーの特性に応じ
てバーナーの供給・母イブまたは燃焼時間を調節する。

さらに計算機により熱混合物の目標温度と赤外線検出器
２により検出温度との比較が連続的に行なわれる。測定
温度が目標温度から所定の許容範囲以上偏倚している場
合には、計算機は補正信号を発生してさらにバーナーの
調節を行う。

しかし混合物の前記の目標温度ｔ　　は混合物ＯＬＬ の加工温度１ｖ　と一致することもあるが必ずしも一致
するとは限らない。％に舗装製造の場合には、固化工程
の場所と第一図の装置による製造の場所との間にはＩＯ
−程度の距離が存在することがありうる。固化工程に於
て最適な結果を得るためには所定の加工温度、例えば７
２３°乃至／４’５″Ｏを維持することが必要である。

このため本発明の他の特徴に於ては固化機械は例えば固
化用ローラの部分に少くとも１個の温度測定器、例えば
赤外線検出器を備えて熱混合物の温度を測定することが
出来る。この温度測定器の出力信号は無線により計算−
μに伝達され、計算機は換算表からこの加工温度に対応
する目標温度ｔｉ選定し、計算ＯＬＬ プロセスに導入する。第２図にこの温度測屋器、これに
付随する送信、受信ユニット’４それぞれ２１．２２．
２３として示した。

このように本発明により熱混合物の温度が高過ぎあるい
は低過ぎるのを避けることが出来る。温度が高過ぎると
アスファルトのば化が強まるため自然風化３年程度に相
当する脆化が生じ、丑だ温度が低過ぎると舗装の固化が
困難となり、空隙率が増大するため舗装の品質が低下す
る。

所期の最適の加工温度の調節により、最適なエネルギー
消費及び良好な緊密化可能性が得られ、僅かなローラ作
業によシ高品質かつ一足の空隙率を有する舗装が得られ
る。

第Ω図の実施態様と同様に第１図の実施態様に於ても実
際の加工温度に対応する目標温度を使用することが出来
る。この場合の温度測定装置ヲ２４、また送信、受信ユ
ニツ）ｉ２５．２６で示す。温度測定装置２４はこの場
合には好ましくは運搬車輌の排出口に設けられ、測定は
建築現場に於て生コンフリートラ排出する際あるいはそ
の直前に行なわれる。熱論運送タンクの別の開口を通じ
て測定を行うことも同様に可能である。混合物の加工温
度に目標温度を適合させるこの方法により、特にコンク
リート搬入に長距離を要する建造物の構築に際して既に
開始した凝固過程の時間経過を考慮することが可能とな
る。既ち谷コンクリ−トバツチを既に注入されたバッチ
の凝固状態に対応して段階的に変化した加工温度とする
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は比較的低い加工温度を有する硬化性物質の製造
に特に適した本発明装置のブロック図、＠２図は熱混合
物製造用の装置のブロック図である。 １・・・混合機 ２・・・赤外線検出器 μ・・・計算機 ３・・・標準値発生器 ４・・・目標値発生器 ５・・・プリンタ ６．７・・・調節器 ８・・・供給装置 Ｓ・・・信号装置 １０・・・ホッパー １１・・・排出口 １２・・・コンベヤベルト １３・・・リフトベルト １４・・・バーナー １５・・・ドライヤ １６・・・リフトベルト １７・・・ホッパー １８・・・コンベヤベルト ４′・・・混合機 ２０・・・ホッパー ２′・・・赤外線検出器 ２１．２４・・・温度検出器 ２２．２５・・・送信器 ２３．２６・・・受信器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／）処方に応じて原料を混合し混合物の調製中に熱を供
   給または排出する建築材料例えばセメントコンクリート
   またはアスファルトコンクリートの調製時における温度
   調節法に於て、調製の全期間を通じて混合物の温度を０
   ．５乃至３０秒程度の短い間隔であるいは連続的に高精
   度で無接融的に測定して混合物を希望の加工温度とする
   ために供給または排出すべき熱量を算出し、該算出値を
   常にわずかに下廻る熱量を供給または排出して該供給ま
   たは排出熱量を漸近的に、好ましくは段階的に該算出値
   に接近させ、あるいは該算出値に相当する全熱量を一度
   に供給または排出することを特徴とする方法。 コ）　使用原料の混合温度が完成混合物の希望加工温度
   より低い混合ｂｍｖｃ於て、瞬時測定される混合物の温
   度に基いて算定される熱量より僅かな部分例えば１／１
   ０だけ少い熱量を供給しあるいはその供給量をかかる小
   部分ずつ増加させることを特徴とする特許請求の範囲第
   ／項記載の方法。 ３）使用原料の混合温度が完成混合物の希望加工温度よ
   り高い混合物に於て、瞬時測定される混合物の温度に基
   づいて算出される熱量より僅かな部分例えば１／１０だ
   け少いｐｔｔ’、ｔｔ例えば氷水供給により排出するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ｌＩ）混合物の原料混合用の混合ｆ’Ｊ　’に備え、こ
   れに各原料が別個の貯蔵タンクから供給可能であシ、か
   つ該混合機が完成混合物排出用の開口ならびに熱供給媒
   または熱排出媒の導入用供給装置を有する％牡請求の範
   囲第１乃至第３項のいずれかに記載の方法を実施する装
   置に於て、混合機（４）の閉止可能な開口の近傍に混合
   物から離れて赤外線検出器（２）が設けられて計Ｘ機（
   μ）と接続され、該計算機が標準値発生器（４）を有し
   、さらに少くとも７個の表示装置たとえばプリンタ（５
   ）及び（または）所定の限界値金上廻りまたは下廻った
   。場合に作動される信号装置（Ｓ）と、場合により混合
   物の熱量の供給及び（または）排出を行う装置（８）と
   に接続され、さらに計算機での目積温度設定を混合物の
   所定加工温度に適合させるため作業場所に設けられた温
   度測定装置が好１しくは送受信装置を介して（２１，２
   ２，２３；２４．２５．２６）計算機に接続されること
   全特徴とする装置。 り）計算機（μ）が混合物への蒸気または氷水の供給を
   調節する調節機構を作動させる調節器（６，７）と接続
   されること全特徴とする特許請求の範囲第７項記載の装
   置。 ６）　計算機がマイクロプロセッサから成り、混合物の
   温度の実際値により補正された百号を調節器（６、？）
   に与え−て混合物への熱供給または１１：１１１県 混合物からの熱排出を調節することを特徴とする特許請
   求の範囲第１Ｉ″！！たは第Ｓ項記載の装置。