JP2015174433A - 分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌トルクの増大を抑制させて、効率よくコンクリートを製造する。
【解決手段】分割練り混ぜ工法において、骨材として細骨材に粗骨材の一部を加えたもの、または粗骨材を加えないものに一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行う。一次練り混ぜ工程では配合水が一次水のみで少ないため練り混ぜの撹拌トルクが増大するので、粗骨材を一部のみ加えて、または全く加えないで撹拌翼によって撹拌して、撹拌トルクが一括練り混ぜ方法の場合よりも増大しないように抑制させた。次に、二次練り混ぜに際し、残りの粗骨材を加えると共に全配合水量から一次水を除いた二次水を加えるため混練物はスラリー状態になり、撹拌トルクが一括練り混ぜ方法の場合よりも増大しないように抑制して、コンクリートを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートを製造するための分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置に関する。

従来、コンクリートの製造方法は、骨材にセメントと水を加え、一括で練り混ぜをする一括練り混ぜ方法が一般に採用されている。
これに対し、一括練り混ぜ方法よりもコンクリートの特性を改善するために、加えるべき配合水を一次水と二次水に分割して順次加える分割練り混ぜ工法が提案されている。特許文献１及び２に記載された分割練り混ぜ工法では、まず骨材として供給すべき細骨材及び粗骨材の全量と配合水の一部である一次水とセメントを加えて一次練り混ぜを行って、骨材の表面に水とセメント粒子が均等に混ざったキャピラリー状態の造殻層を形成する。続いて、二次水を加えて二次練り混ぜを行ってスラリー状のセメントペーストを製造し、コンクリートの流動性を得ている。

ここで、一次練り混ぜによるキャピラリー状態とは、骨材である粗骨材と細骨材の周囲に付着した一次水とセメントの水粉体比が小さいペーストの粒子間が水で満たされ、粒子間の結合力が最も強くなり、練り混ぜエネルギーが最大になる状態をいう。そのため、ミキサーによる練り混ぜトルクも大きくなる。このような、キャピラリー練り混ぜを行った後、更に二次水を加えて全配合水を得てスラリー状になったペーストをキャピラリーペーストという。

一般に、セメント等の粉体のキャピラリー状態では分子間の結合力が最大となり、練り混ぜに大きなエネルギーが必要となるので、一次練り混ぜ工程では撹拌トルクが大きい。さらに、撹拌翼に粗骨材が当たると、その背後のセメント混練物も撹拌するために撹拌翼が負担する撹拌混練物の量が増加し、粗骨材が存在することで細骨材のみに比べて撹拌トルクは増加する。配合条件として細骨材の量が粗骨材に比べて少ない場合や、粗骨材が砕石である場合等には、撹拌トルクはさらに増加する。

一度キャピラリー状態で練り混ぜられたセメントは、その後、水を加えてスラリー状のセメントペーストとなってもブリーディングが少ない。そのため、最適な一次水でキャピラリー練り混ぜを行えば、その後、流動性を与えるために所定の配合水まで二次水を加えてもブリーディング率は増加せず、分割練り混ぜ効果を発揮する。
このような分割練り混ぜによって、ブリーディングが少なく振動時の流動性に優れ、分離しにくいなどの優れた特性を持つコンクリートを製造できる。また、分割練り混ぜによってブリーディングが少なくなるので、ブリーディング率は分割練り混ぜが効果的に行えたか否かの判断の指標になる。

上述のような特許文献１及び２等に記載された分割練り混ぜ工法によってコンクリートを製造すると、ミキサー内に供給した細骨材と粗骨材に一次水とセメントを加えて練り混ぜる。この場合、一次練り混ぜ時におけるミキサーの攪拌トルクが従来の一括練り混ぜと比較して大きくなる。その理由は、一次練り混ぜの際に供給する一次水は配合水の一部で少なく、しかも、低水セメント比で粘性が大きいキャピラリー状のセメント混練物が骨材粒子表面および粒子間に介在することにより撹拌翼の抵抗が大きくなるためである。

例えば、図７は、細骨材、粗骨材、配合水、セメント等の水硬性物質粉体を同量に設定して分割練り混ぜ工法と一括練り混ぜ方法によって同量のコンクリートを製造した場合における練り混ぜ時間（秒）とミキサーの撹拌翼にかかる撹拌トルクである負荷電力（ＫＷ）との関係を示すグラフである。使用したミキサーは２軸強制練り混ぜタイプで容量２．５ｍ^３ミキサーである。
図７によれば、一括練り混ぜ方法は細骨材と粗骨材と共に配合水を全量加えて撹拌するため、撹拌翼にかかる負荷電力の負荷値は最大で４０ＫＷ程度であるが、分割練り混ぜ工法では、一次練り混ぜ工程において細骨材と粗骨材を全量加えるが配合水は一次水だけであるため、撹拌翼の撹拌トルクが５０ＫＷ程度と大きくなった。そして、二次水を加えることでスラリー状態になるため、負荷電力が低下した。従来の一括練り混ぜ方法と分割練り混ぜ工法の一次練り混ぜ工程との負荷電力の差は、セメントのスラリー状の練り混ぜ状態とキャピラリー状の練り混ぜ状態との違いによる負荷電力の増加分である。

特許第４２４９１７６号公報 特許第４７８１４８５号公報

分割練り混ぜ工法では、従来の一括練り混ぜ方法で用いるバッチャプラントのミキサー内で骨材と一次水とセメントを攪拌翼で攪拌するため、攪拌翼の撹拌トルクが２５％程度大きくなってしまい、ミキサーの駆動源であるモータが出力不足になってしまう。そのため、従来の一括練り混ぜ方法と同程度の量のコンクリートを分割練り混ぜ工法で製造するためにはモータ等の設備を大型のものに交換しなければならず、改造工事期間中は生産が出来ないなど不都合がある上にコスト高になるという欠点があった。
他方、従来の一括練り混ぜ用のバッチャプラントを改造することなく用いて分割練り混ぜ工法を実施する場合には、モータ駆動が過大にならないように、投入する骨材量やセメント量や配合水量を低減しなければならず、１バッチあたりのコンクリート製造量が一括練り混ぜ方法の７０％〜８０％に低下するため、製造効率が悪いという欠点があった。
これらの問題点が、分割練り混ぜ工法を実施・普及させる上での大きな障害となっていた。

本発明は、このような実情に鑑みて、攪拌トルクの増大を抑制させて、効率よくコンクリートを製造することができるようにした分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置を提供することを目的とする。

本発明による分割練り混ぜ工法は、骨材に一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に全配合水量から一次水を除いた二次水を加えて二次練り混ぜを行うことで、コンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ工法において、骨材として細骨材に粗骨材の一部を加えたものまたは粗骨材を含まないものを投入して一次練り混ぜを行い、二次練り混ぜの際に残りの粗骨材を加えるようにしたことを特徴とする。
本発明による分割練り混ぜ工法によれば、骨材として細骨材に粗骨材の一部を加えたものまたは粗骨材を含まないものを投入し、一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行うものとし、その際、一次水は配合水の一部であるため撹拌トルクが増大し易いが、粗骨材を一部のみ含むか全く含まないため、撹拌トルクが増大することを抑制でき、ブリーディング率の小さいキャピラリー状態の混練物を製造できる。その後、二次水と残りまたは全部の粗骨材を加えることで二次練り混ぜを行うものとし、この工程では粗骨材が全量含まれているが二次水を加えているために混練物はスラリー状態になり、撹拌トルクが増大することを抑制してよく撹拌することで、一括練り混ぜ方法によるものと比較して、ブリーディング率が小さく高強度のコンクリートを製造でき、しかもコンクリートの製造量は一括練り混ぜ方法を用いた場合と同程度に製造できる。

また、一次練り混ぜの際に供給されている粗骨材は全量の７０重量％以下としてもよい。
一次練り混ぜの際に供給されている粗骨材を全量の７０重量％以下に設定したことで、その撹拌トルクを、細骨材と粗骨材の全量とセメント等の水硬性物質粉体と配合水を加えて一括練り混ぜする場合の撹拌トルク以下に抑制することができるため、一括練り混ぜ方法で用いるミキサーを用いて一次練り混ぜを行える。

本発明による分割練り混ぜ装置は、骨材に一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ装置において、一次練り混ぜに際して、予め設定した粗骨材の一部を加えてまたは粗骨材を含めないでミキサーに供給する粗骨材第一供給手段と、二次練り混ぜに際して、残りの粗骨材をミキサーに供給する粗骨材第二供給手段とを備えたことを特徴とする。
本発明による分割練り混ぜ装置では、細骨材に粗骨材第一供給手段によって予め設定した粗骨材の一部を加えるか、あるいは粗骨材を含めないでセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行うが、このとき配合水は一次水のみを投入しているため撹拌トルクが増大し易いが、粗骨材は一部のみを加えるか、全く含まないので、撹拌トルクの増大を抑制することができる。そして、二次練り混ぜでは粗骨材第二供給手段によって残りの粗骨材をミキサーに投入するが、配合水も二次水を投入するためスラリー状態になり、撹拌トルクの増大を抑制できる。

また、本発明による分割練り混ぜ装置によれば、粗骨材第一供給手段でミキサーに供給する粗骨材量はゼロであってもよい。
この場合、粗骨材第二供給手段によって二次練り混ぜ工程で粗骨材を全量供給するため、一次練り混ぜ工程では骨材は細骨材のみを含むので配合水が一次水だけでも撹拌トルクの増大を抑制することができ、また二次練り混ぜ工程では全量の粗骨材を投入するが、二次水も加わるためスラリー状態になり、撹拌トルクの増大を抑制できる。
そのため、本発明による分割練り混ぜ装置は、一括練り混ぜ方法に用いる従来のミキサーを含むバッチャープラントを用いても撹拌トルクが増大することを抑制できるため、一括練り混ぜ方法と同程度の量のコンクリートを製造できる上にブリーディング率が小さく高強度のコンクリートを製造できる。

本発明による分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置によれば、一次練り混ぜに際し、投入する骨材を細骨材のみ、或いは細骨材に一部の粗骨材を加えて、一次水とセメント等の水硬性物質粉体とを加えて一次練り混ぜするため、ミキサーにおける攪拌トルクの増大を抑制することができ、しかも、二次練り混ぜに際しては残りの粗骨材だけでなく二次水を加えたスラリー状態で攪拌するため、攪拌トルクの増大を抑制して二次練り混ぜすることができる。そのため、攪拌トルクの増大を抑制して効率よくブリーディング率の小さい高強度のコンクリートを製造することができる。

本発明の第一実施形態による分割練り混ぜ工法を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態による分割練り混ぜ工法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における分割練り混ぜ装置を示す説明図である。 本実施形態による粗骨材投入制御手段を示すブロック図である。 粗骨材の投入量に応じた、攪拌トルクの負荷電力と分割練り混ぜ工程との関係を示すグラフである。 一次練り混ぜ工程での粗骨材の投入割合と一次練り混ぜ及び二次練り混ぜ工程の負荷電力との関係を示すグラフである。 従来の分割練り混ぜ工法及び一括練り混ぜ方法と負荷電力との関係を示す図である。

本発明の実施形態による分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置について図１〜図４により説明する。
まず、本発明の第一実施形態による分割練り混ぜ工法について図１に示すフローチャートに基づいて説明する。分割練り混ぜ工法で製造されたコンクリートは、コンクリートのブリーディング率が小さく、振動時の流動性に優れると共に分離しにくく高強度である等の優れた特性を呈するものである。ブリーディング率は分割練り混ぜ工法によるコンクリートの品質の指標として重要な要素になっている。特に分割練り混ぜ工法を用いると一括練り混ぜ工法と比較してブリーディング率の小さな優れたコンクリートが得られる。
しかも、本実施形態による分割練り混ぜ工法では、一次練り混ぜ工程と二次練り混ぜ工程において粗骨材（砂利）を分割してそれぞれ供給するか、あるいは二次練り混ぜ工程で全量を供給するようにしたことを特徴としている。

即ち、一次練り混ぜに際し、バッチャプラントのミキサー内に細骨材(砂)の全量と粗骨材（砂利）の一部を骨材として投入する（ステップＳ１）。粗骨材の投入量はミキサー２０における攪拌翼の攪拌トルクが一括練り混ぜ方法における攪拌トルクを超えない程度に設定することが好ましい。或いは、一括練り混ぜ方法の攪拌トルクを超えたとしても、過大なトルクにならない程度のトルク、例えばミキサーの攪拌翼の駆動モータの定格トルク程度以下であることが必要である。

そして、全量の配合水の一部である一次水をミキサーに投入する（ステップＳ２）。次に、セメント等の水硬性物質粉体を投入して（ステップＳ３）一次練り混ぜを行う(ステップＳ４)。一次練り混ぜ工程では、適正な一次水量によって細骨材と粗骨材の周囲にセメントと一次水を均一且つ効率的に付着させる。
一次練り混ぜによって、粉体であるセメントの粒子間が水で満たされ、粒子間の結合力が最大になるキャピラリー状態にする。キャピラリー状の低水セメント比の粘性の大きいセメント混練物が骨材粒子の表面と骨材粒子間に均一に介在する。そのため、ミキサーにおける攪拌トルクは一次練り混ぜにおいて最も大きくなるが、粗骨材の量が少ないため攪拌トルクの増大を抑制することができる。

一次練り混ぜの終了後に、ミキサー内に残りの粗骨材を投入し（ステップＳ５）、更に全配合水から一次水を除いた二次水を加えて（ステップＳ６）、攪拌翼によって二次練り混ぜを行うことによってブリーディング率の小さい均質なコンクリートを製造できる(ステップＳ７)。
この場合、骨材として細骨材と粗骨材を全量加えて攪拌翼によって二次練り混ぜすることになるが、配合水も二次水を加えて全量含まれてスラリー状態になり、攪拌翼の攪拌トルクが一次練り混ぜ工程よりも大きくなることがない。

上述のように、本第一実施形態による分割練り混ぜ工法によれば、一次練り混ぜに際し、投入する骨材のうち粗骨材の量を一部にし、一次水とセメントとを加えて一次練り混ぜするため、ミキサーにおける攪拌翼の攪拌トルクの増大を抑制することができる。
また、二次練り混ぜに際しては、残りの粗骨材だけでなく二次水を加えてスラリー状態で攪拌翼によって攪拌するため、攪拌トルクの増大を抑制して二次練り混ぜすることができる。そのため、本実施形態による分割練り混ぜ工法では、一括練り混ぜ方法に用いるミキサーを用いながらも、攪拌トルクの増大を抑制してブリーディング率の小さい高強度のコンクリートについて一括練り混ぜ方法と同程度の量を効率よく製造できる。

なお、本発明による分割練り混ぜ工法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等を行うことができ、これらはいずれも本発明の範囲に含まれる。以下に、他の実施形態や変形例による分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置について説明するが、第一実施形態におけるフローチャートと同一処理工程については同一の符号を用いるものとする。

次に本発明の第二実施形態による分割練り混ぜ工法について図２により説明するが、第一実施形態におけるフローチャートと同一処理工程については同一の符号を用いるものとし、主として相違点を説明する。
本第二実施形態による分割練り混ぜ工法では、一次練り混ぜ工程に際して、ミキサーに粗骨材を投入せず、全量の細骨材と一次水を投入する（ステップＳ１ａ、ステップＳ２）。そして、セメントを投入し（ステップＳ３）、一次練り混ぜを行う（ステップＳ４）。
本第二実施形態では、使用するミキサーは粗骨材が入らない粘着力の大きいモルタルを問題なく練り混ぜできることを確認して採用する。

ここで、細骨材（砂）と粗骨材（砂利）からなる骨材の全表面積に対する細骨材の表面積は９５％以上であるため、セメントのキャビラリー練り混ぜに必要な表面積を確保でき、粗骨材を除いて細骨材のみでセメントと一次練り混ぜを行うことができる。本第二実施形態では、一次練り混ぜによって細骨材の表面にセメントと水が均一に付着して造殻し、しかもセメントの粒子間が水で満たされて粒子間の結合力が最大になるキャピラリー状態になる。また、一次練り混ぜ工程において、粗骨材が含まれていないために攪拌翼の攪拌トルクの増大を抑制することができて、均質な混練物を製造することができる。

一次練り混ぜの終了後に、ミキサーに全量の粗骨材を投入し（ステップＳ５）、更に二次水を投入して(ステップＳ６)二次練り混ぜを行う（ステップＳ７）。二次練り混ぜ工程において、骨材として細骨材と粗骨材を全量加えて攪拌翼によって練り混ぜすることになるが、配合水も二次水を加えて全量含まれているからスラリー状態になり、攪拌翼の攪拌トルクが一括練り混ぜ方法の場合よりも大きくなることがなく、均質に練り混ぜしてコンクリートを製造することができる。

上述のように本第二実施形態による分割練り混ぜ工法は、一次練り混ぜ工程において、骨材は細骨材だけを加え、一部の配合水を一次水として加えてセメントと共に一次練り混ぜするため、攪拌翼の攪拌トルクの増大を抑制して練り混ぜを行って均質なキャピラリー状態の混練物を製造できる。そして、二次練り混ぜ工程では全量の粗骨材を二次水と共に加えてスラリー状態で二次練り混ぜを行うため、攪拌トルクの増大を抑制して二次練り混ぜすることができ、ブリーディング率の小さい高強度のコンクリートを、一括練り混ぜ方法に用いるミキサーによって同程度の量を効率よく製造できる。

ここで、本明細書で用いる用語について説明すると、水硬性物質の粉体とは、水と水和反応により硬化して水に溶けない物質となる粉体をいうものである。水硬性物質としてセメントが代表的であるが、他にも採用され得るものがある。即ち、水硬性物質粉体のうち、水硬性反応が早いものとしてセメント、水硬性反応が比較的遅いものとして高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等がある。水硬性反応がないものとして石灰石微粉末等がある。これらは混和材である。これらセメント以外の適宜の水硬性物質をセメントに混ぜて全体を水硬性物質として用いることができる。

本実施形態における水硬性物質粉体は、セメント単独からなるもの、或いはセメントに加えて、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石微粉末のうちの少なくとも１または複数の種類を添加して混合させた混合粉体からなるもののいずれかを用いるものとする。そのため、混和材粉末サイロにはセメントに代えて混合材料からなる水硬性物質粉体が貯留されていてもよく、本明細書ではセメントのみの場合を含めて水硬性物質粉体という。

また、造殻とは、水硬性物質粉体を水と混合させて粉体粒子間の結合力を強固な状態にした混合体を細骨材Ｓや粗骨材Ｇからなる骨材の界面に殻として吸着させた層をいうものとする。

次に上述した第一及び第二実施形態による分割練り混ぜ工法を実施するための分割練り混ぜ装置１について図３及び図４を参照して説明する。
図３は本発明の実施形態による分割練り混ぜ装置１を示すものである。図３に示す分割練り混ぜ装置１は、コンクリートを分割練り混ぜ工法によって製造するためのバッチャープラントであり、例えばタンクローリー車から供給される水硬性物質粉体としてのセメントを貯留するセメントサイロ２と、同じく水硬性物質粉体に含まれる混和材粉末を貯留する混和材粉末サイロ３とを備えている。セメントサイロ２のホッパと混和材粉末サイロ３のホッパから供給されるセメントと混和材粉末をスクリュウフィーダ４を介して水硬性物質粉体計量ホッパ５に供給することになる。

また、天井クレーン７等で搬送される細骨材である砂を細骨材貯留ホッパ８に貯留し、更にベルトコンベアを介して細骨材計量ホッパ９に供給する。更に、天井クレーン７等で搬送される粗骨材である砂利を粗骨材貯留ホッパ１０に貯留し、ベルトコンベアを介して粗骨材計量ホッパ１１に供給する。また、水タンク１３に貯留された水は水計量ホッパ１４(水計量手段)に貯留する。混和材タンク１６に貯留された混和材は計量タンク１７を介して水計量ホッパ１４に供給することになる。

これら水硬性物質粉体計量ホッパ５、細骨材計量ホッパ９、粗骨材計量ホッパ１１、水計量ホッパ１４では、計量された各材料を制御手段１８によって選択的にミキサー２０に供給してミキシングを行うようになっている。ミキサー２０は「２軸強制練り混ぜミキサー」を一例として用いた。粗骨材計量ホッパ１１には、例えばコンクリートの分割練り混ぜのための総量となる粗骨材Ｇが貯留されており、粗骨材Ｇは、一次練り混ぜの際に投入するための一次粗骨材Ｇ１、二次練り混ぜを行う際に投入する二次粗骨材Ｇ２とに分割してミキサー２０に順次供給するように、図示しないロードセル等で計量してゲートを開閉制御する。しかも、粗骨材Ｇ＝一次粗骨材Ｇ１＋二次粗骨材Ｇ２となっている。

水計量ホッパ１４には、例えばコンクリートの分割練り混ぜのための総量である配合水(全水)Ｗが貯留されており、配合水Ｗは、骨材に供給して一次練り混ぜを行うための一次水Ｗ１、二次練り混ぜを行うための二次水Ｗ２とに分割してミキサー２０に順次供給するように、図示しないロードセル等で計量してバルブを開閉制御する。しかも、配合水Ｗ＝一次水Ｗ１＋二次水Ｗ２となっている。

また、図４において、制御手段１８には、骨材供給手段２２と水硬性物質粉体供給手段２３と水供給手段２４とを備えている。骨材供給手段２２は、細骨材計量ホッパ９において所定量の砂を計量してミキサー２０に供給させる細骨材供給手段２６と、一次練り混ぜに際して全量中の一部の砂利Ｇ１を計量してミキサー２０に供給する粗骨材第一供給手段２７ａと、二次練り混ぜに際して残りの砂利Ｇ２を計量してミキサー２０に供給する粗骨材第二供給手段２７ｂとを備えている。
また、骨材量設定手段２８では、一次練り混ぜを行うために、全量の砂と予め設定した一部の砂利Ｇ１とをミキサー２０に供給することを指示する信号を出力し、更に二次練り混ぜ工程において、残りの砂利Ｇ２をミキサーに供給することを指示する信号を出力し、それぞれ砂と砂利Ｇ１、そして残りの砂利Ｇ２をミキサー２０に供給する。

また、水硬性物質粉体供給手段２３では、一次練り混ぜの際に水硬性物質粉体計量ホッパ５でセメントや混和材粉末等を計量してミキサー２０に供給させる。
また、水供給手段２４において、水量設定手段２５では、一次練り混ぜ工程においてブリーディング率が最小となる最適一次水を一次水Ｗ１に設定するものとし、二次水Ｗ２を配合水Ｗから一次水Ｗ１を除いた量に設定する。

本実施形態における一部の砂利Ｇ１は、骨材量設定手段２８において、一次練り混ぜ工程において撹拌トルクの最大値が一括練り混ぜ方法の最大撹拌トルクを超えない範囲で任意に設定される。この場合、一部の砂利Ｇ１を０％に設定し、二次練り混ぜに際して残りの砂利Ｇ２として全量（１００％）をミキサーに供給してもよい。しかしながら、ミキサー２０の撹拌翼の一次練り混ぜにおける撹拌トルクと二次練り混ぜにおける撹拌トルクとにアンバランスが生じないで均等の大きさになるように砂利Ｇ１とＧ２の分配割合を互いに０でない値に設定することがより好ましい。

本実施形態による分割練り混ぜ装置１は上述の構成を備えており、図１と図２に示すフローチャートに沿って第一及び第二実施形態による分割練り混ぜ工法について説明する。
本実施形態による分割練り混ぜ装置１によってコンクリートを製造する場合、所要量の砂と砂利の供給量を決定すると共に、ミキサー２０内の撹拌翼で撹拌する際に撹拌トルクが一括練り混ぜ方法の最大撹拌トルクを超えない程度に、砂利の総量を一次練り混ぜで供給する一部の砂利Ｇ１と二次練り混ぜで供給する残りの砂利Ｇ２とを予め設定する。

そして、骨材量設定手段２８からの指示信号により、細骨材供給手段２６と粗骨材第一供給手段２７ａからの指示信号によって、細骨材計量ホッパ９と粗骨材計量ホッパ１１で所要量の砂と砂利Ｇ１を計量してミキサー２０に投入する（ステップＳ１）。次いで、水量設定手段２５で決定された一次水Ｗ１を一次水供給手段２９の指示信号によって水計量ホッパ１４で計量してミキサー２０に供給する（ステップＳ２）。

次に、水硬性物質粉体供給手段２３によって投与量が設定されたセメントに混和材等を含む水硬性物質粉体を水硬性物質粉体計量ホッパ５で計量して、ミキサー２０に供給し（ステップＳ３）、一次練り混ぜを行う(ステップＳ４)。この段階では、一次水Ｗ１は最適一次水量となっているためミキサー２０で攪拌される骨材の表面に水とセメント粉体が十分に付着して造殻されていき、骨材の粒子間の結合力が最大になるキャピラリー状態に変わっていく。

しかも、供給される砂利Ｇ１の量は総量の一部であるため、ミキサー２０内で撹拌翼の撹拌トルクが一括練り混ぜ方法での最大トルク（例えば４０ＫＷ）を超えない程度に抑制することができる。
一次水Ｗ１が最適一次水量であると、各骨材の表面に付着する水とセメント粉体の割合が増大して付着不足のフェニキュラー状態が減少してキャピラリー状態を増大できる。そのため、各骨材の周囲に水とセメントが十分付着して、その多くがキャピラリー状態となって造殻層が形成され、キャピラリーペーストの率が向上する。

そして、一次練り混ぜが終了した後、二次水供給手段３０によって二次水Ｗ２を水計量ホッパ１４で計量してミキサー２０に投入し、更に粗骨材第二供給手段２７ｂで設定された残りの砂利Ｇ２を砂利計量手段１１で計量してミキサー２０へ投入して(ステップＳ５、ステップＳ６)、二次練り混ぜを行う(ステップＳ７)。二次練り混ぜに際して、残りの砂利Ｇ２だけでなく二次水Ｗ２を加えてスラリー状態で攪拌翼によって攪拌するため、攪拌トルクの増大を抑制して二次練り混ぜすることができる。そのため、一括練り混ぜ方法に用いるミキサー２０を備えたバッチャープラントを分割練り混ぜ装置１として使用しながらも攪拌トルクの増大を抑制して、ブリーディング率の小さい高強度のコンクリートについて、一括練り混ぜ方法と同程度の量を効率よく製造できる。

本実施形態による分割練り混ぜ装置１を用いて、上述の第二実施形態による分割練り混ぜ方法を行った場合、粗骨材第一供給手段２７ａで設定する粗骨材を０％としてミキサーに粗骨材を投入せず、全量の細骨材と一次水Ｗ１を投入する（ステップＳ１、ステップＳ２）。そして、セメントを投入し（ステップＳ３）、一次練り混ぜを行う（ステップＳ４）。
このとき、ミキサー２０内に砂利（粗骨材）を含んでいないから、全量の細骨材とセメントと一次水だけを撹拌する第一練り混ぜ工程において、配合水が少なくても攪拌翼の攪拌トルクを一括練り混ぜ方法の場合と同等かより小さく抑制して混練することができて、均質なキャピラリー状態の混練物を製造できる。

一次練り混ぜの終了後に、粗骨材第二供給手段２７ｂで設定する全量の粗骨材Ｇをミキサー２０に投入し（ステップＳ５）、更に二次水Ｗ２を投入して(ステップＳ６)二次練り混ぜを行う（ステップＳ７）。二次練り混ぜ工程において、骨材として細骨材と粗骨材を全量加えて攪拌翼によって練り混ぜするが、配合水も二次水Ｗ２を加えて全量含まれているからスラリー状態になり、攪拌翼の攪拌トルクが一括練り混ぜ方法の場合よりも大きくなることがなく、均質に練り混ぜして高強度のコンクリートを製造することができる。

上述のように本実施形態による分割練り混ぜ装置１によれば、一次練り混ぜ工程において、砂利を一部Ｇ１だけ加えるか全く加えないで一次練り混ぜするため、一次水Ｗ１が少なくても攪拌翼の攪拌トルクの増大を抑制して練り混ぜを行って均質なキャピラリー状態の混練物を製造できる。また、二次練り混ぜ工程では残りの砂利Ｇ２か全量の砂利Ｇを二次水Ｗ２と共に加えてスラリー状態で二次練り混ぜを行うため、同様に攪拌トルクの増大を抑制して二次練り混ぜすることができ、ブリーディング率の小さい高強度のコンクリートを製造できる。しかも、一括練り混ぜ方法に用いるミキサーの駆動モータによって一括練り混ぜ方法と同程度の量のコンクリートを効率よく製造できる。

上述した実施形態による分割練り混ぜ装置１では、骨材量設定手段２８と粗骨材第一供給手段２７ａと粗骨材第二供給手段２７ｂとを備え、粗骨材計量ホッパ１１として一体の容器と計量手段を設置し、骨材量設定手段２８で設定した一部の砂利Ｇ１、残りの砂利Ｇ２を、粗骨材第一供給手段２７ａと粗骨材第二供給手段２７ｂの指示信号によって順次、粗骨材計量ホッパ１１に供給してミキサー２０に順次投入するようにしたが、本発明はこのような手段に限定されない。
例えば、変形例１として、粗骨材計量ホッパ１１内に全量の砂利を投入し、各供給時に粗骨材第一供給手段２７ａ、粗骨材第二供給手段２７ｂの指示信号により、ロードセル等で計量して各砂利の量Ｇ１，Ｇ２を、順次ミキサー２０に投入するようにしてもよい。

また、変形例２として、粗骨材計量ホッパ１１を一部の粗骨材Ｇ１と残りの粗骨材Ｇ２を２部屋に分けて貯留するようにし、粗骨材第一供給手段２７ａと粗骨材第二供給手段２７ｂからの指示信号によって、順次、一部の砂利Ｇ１，残りの砂利Ｇ２を粗骨材計量ホッパ１１の各部屋に供給する際に計量して、順次ミキサー２０に供給するようにしてもよい。

次に上述した各実施形態で用いる分割練り混ぜ工法の試験例について図５及び図６に基づいて説明する。
試験に用いるコンクリートの配合として一括練り混ぜ方法と分割練り混ぜ工法とで用いる成分について下記表１で示すものを用いるものとする。また、各試験で用いるミキサーは２軸強制練りタイプとし、ミキサー容量を２．５ｍ^３／バッチとした。撹拌翼の撹拌トルクはミキサー内で２．５ｍ^３を練り混ぜて電流値の負荷電力値（ＫＷ）を計測した。

図５は本実施例による分割練り混ぜ工法の試験例を示すものである。本実施例による分割練り混ぜ工法における一次練り混ぜ工程において、ミキサーに投入する砂利（粗骨材）の割合を０％、２５％、５０％、７５％、１００％に設定した場合におけるミキサー内の撹拌翼の撹拌トルクを負荷電力（ＫＷ）として縦軸にとり、一次練り混ぜ、二次練り混ぜの各工程における練り混ぜ時間を横軸にとったものである。
一次練り混ぜでの砂利（粗骨材）Ｇ１の投入割合を０％、２５％、５０％、７５％、１００％とした場合、二次練り混ぜでの砂利（粗骨材）Ｇ２の投入割合はそれぞれ１００％、７５％、５０％、２５％、０％となる。そのため、一次練り混ぜ工程で投入する砂利の割合Ｇ１＝２５％、５０％、７５％の場合が第一実施例であり、Ｇ１＝０％が第二実施例、１００％が従来技術における分割練混工法である。

図５を参照すると、従来の分割練り混ぜ工法（砂利：１００％）では、一次練り混ぜ工程における撹拌トルクの負荷電力は最大５０ＫＷになり撹拌トルクの負荷は一括練り混ぜ方法（４２ＫＷ）よりも８ＫＷ程度大きい。一方、第一実施形態（砂利：２５％、５０％、７５％）では、一次練り混ぜ工程における撹拌トルクの負荷電力は２０〜４２ＫＷ程度であり、一括練り混ぜ方法と同程度であった。また、第二実施形態（砂利：０％）では一次練り混ぜ工程での負荷トルクの負荷電力は１６〜２５ＫＷ程度であり、二次練り混ぜ工程における負荷トルクの負荷電力は４２ＫＷ程度以下であった。

従って、第一実施例と第二実施例における分割練り混ぜ工法によれば、撹拌トルクの負荷電力が一括練り混ぜ工法と同程度以下に抑えられており、過大な負荷がかからないから、駆動モータをより大型のものに交換したり、投入するコンクリート材料の量を一括練り混ぜ方法の７０〜８０％程度に削減する必要がなく、同程度の量のコンクリートを製造することができる。しかも、分割練り混ぜ工法を用いたために、一括練り混ぜ方法よりもブリーディング率が小さく高強度のコンクリートを効率良く製造することができる。

また、図６に示すグラフは、図５に示す本実施例の試験結果から、一次練り混ぜ工程での全粗骨材に対する投入割合と一次練り混ぜ及び二次練り混ぜでの負荷電力（最大値）との関係として表したグラフである。

図６において、一次練り混ぜ工程で投入する粗骨材を０％から２５％、５０％、７５％、１００％として、それぞれ同一条件下で一次練り混ぜを行った。この場合、一括練り混ぜ工程における最大負荷トルクである４２ＫＷを上限として、一次練り混ぜ工程における粗骨材の投入量Ｇ１に応じた最大負荷トルクを測定した。その結果、一次練り混ぜにおける粗骨材の投入量Ｇ１が７０％を超えると上限となる４２ＫＷを超えることになった。
そのため、この試験条件では、一次練り混ぜにおける粗骨材の投入割合Ｇ１を７０％以下とすると、撹拌トルクの最大負荷トルクが上限である４２ＫＷ以下となった。この場合、二次練り混ぜ工程における粗骨材の投入量Ｇ２は３０％以上となる。

従って、本実施例では、粗骨材の投入量は一次練り混ぜ工程では７０％以下とし、二次練り混ぜ工程では３０％以上とすることで、撹拌翼の撹拌トルクが一括練り混ぜ方法の上限値を超えることなく、従来のミキサーで分割練り混ぜ工法を行える。
しかしながら、この試験例はいずれも一例であり、一次練り混ぜで投入する粗骨材の量Ｇ１や二次練り混ぜ時の粗骨材の量Ｇ２の上下限値は、使用するバーチャルプラントのミキサーの容積や駆動モータの出力の大きさ、投入する細骨材、粗骨材、セメント等の水硬性物質粉体、配合水の各量によって変化するものである。本発明は上述した試験例による粗骨材投入量の上限値に限定されるものではない。その１の例が、一次練り混ぜ工程での粗骨材の供給量Ｇ１を０とし、二次練り混ぜ工程で粗骨材の供給量Ｇ２を１００％（全量）とした方法である。

なお、第一及び第二実施形態による分割練り混ぜ工法において、一次練り混ぜに際しての骨材と一次水の投入、そして、二次練り混ぜに際しての残りの粗骨材と二次水の投入については図１及び図２に示す手順に限定されるものではなく、投入手順は任意に設定できる。すなわち、骨材と一次水を同時に投入してもよいし、一次水の投入後に骨材を投入してもよく、そして、残りの粗骨材と二次水を同時に投入してもよいし、二次水の投入後に残りの粗骨材を投入したりしてもよいことはいうまでもない。
また、上述した本発明の実施形態において、一次練り混ぜ工程の前段で、細骨材のみまたは細骨材に一部の粗骨材を加えて一次水をミキサに投入して混練することで一次水を細骨材や粗骨材の全周に均一に付着させる段階を、調整練り混ぜ工程として一次練り混ぜ工程と分けることも可能である。

１ 分割練り混ぜ装置
２ セメントサイロ
３ 混和材粉末サイロ
５ 水硬性物質粉体計量ホッパ
９ 細骨材計量ホッパ
１１ 粗骨材計量ホッパ
１４ 水計量ホッパ
１８ 制御手段
２０ ミキサー
２２ 骨材供給手段
２３ 水硬性物質粉体供給手段
２４ 水供給手段
２５ 水量設定手段
２６ 細骨材供給手段
２７ａ 粗骨材第一供給手段
２７ｂ 粗骨材第二供給手段
２８ 骨材量設定手段
２９ 一次水供給手段
３０ 二次水供給手段

本発明による分割練り混ぜ工法は、骨材に一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に全配合水量から一次水を除いた二次水を加えて二次練り混ぜを行うことで、コンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ工法において、骨材として細骨材に粗骨材の一部を加えたものを投入して一次練り混ぜを行い、前記二次練り混ぜの際に残りの前記粗骨材を加えるようにしたことを特徴とする。
本発明による分割練り混ぜ工法によれば、骨材として細骨材に粗骨材の一部を加えたものを投入し、一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行うものとし、その際、一次水は配合水の一部であるため撹拌トルクが増大し易いが、粗骨材を一部のみ含むため、撹拌トルクが増大することを抑制でき、ブリーディング率の小さいキャピラリー状態の混練物を製造できる。その後、二次水と残りの粗骨材を加えることで二次練り混ぜを行うものとし、この工程では粗骨材が全量含まれているが二次水を加えているために混練物はスラリー状態になり、撹拌トルクが増大することを抑制してよく撹拌することで、一括練り混ぜ方法によるものと比較して、ブリーディング率が小さく高強度のコンクリートを製造でき、しかもコンクリートの製造量は一括練り混ぜ方法を用いた場合と同程度に製造できる。

本発明による分割練り混ぜ装置は、骨材に一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ装置において、一次練り混ぜに際して、予め設定した粗骨材の一部を加えてミキサーに供給する粗骨材第一供給手段と、二次練り混ぜに際して、残りの粗骨材をミキサーに供給する粗骨材第二供給手段とを備えたことを特徴とする。
本発明による分割練り混ぜ装置では、細骨材に粗骨材第一供給手段によって予め設定した粗骨材の一部を加えることでセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行うが、このとき配合水は一次水のみを投入しているため撹拌トルクが増大し易いが、粗骨材は一部のみを加えるので、撹拌トルクの増大を抑制することができる。そして、二次練り混ぜでは粗骨材第二供給手段によって残りの粗骨材をミキサーに投入するが、配合水も二次水を投入するためスラリー状態になり、撹拌トルクの増大を抑制できる。

本発明による分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置によれば、一次練り混ぜに際し、投入する骨材として細骨材に一部の粗骨材を加えて、一次水とセメント等の水硬性物質粉体とを加えて一次練り混ぜするため、ミキサーにおける攪拌トルクの増大を抑制することができ、しかも、二次練り混ぜに際しては残りの粗骨材だけでなく二次水を加えたスラリー状態で攪拌するため、攪拌トルクの増大を抑制して二次練り混ぜすることができる。そのため、攪拌トルクの増大を抑制して効率よくブリーディング率の小さい高強度のコンクリートを製造することができる。

Claims (4)

1. 骨材に一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に全配合水量から一次水を除いた二次水を加えて二次練り混ぜを行うことで、コンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ工法において、
   前記骨材として細骨材に粗骨材の一部を加えたものまたは粗骨材を含まないものを投入して一次練り混ぜを行い、前記二次練り混ぜの際に残りの前記粗骨材を加えるようにしたことを特徴とする分割練り混ぜ工法。
2. 前記一次練り混ぜの際に供給されている粗骨材は全量の７０重量％以下とした請求項１に記載された分割練り混ぜ工法。
3. 骨材に一次水とセメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ装置において、
   前記一次練り混ぜに際して、予め設定した粗骨材の一部を加えてまたは粗骨材を含めないでミキサーに供給する粗骨材第一供給手段と、
   前記二次練り混ぜに際して、残りの粗骨材をミキサーに供給する粗骨材第二供給手段とを備えたことを特徴とする分割練り混ぜ装置。
4. 前記粗骨材第一供給手段でミキサーに供給する粗骨材量は０である請求項３に記載された分割練り混ぜ装置。
   
   
   
   

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