JP4702665B2 - 材料混練圧送装置 - Google Patents

Description

本発明は材料混練圧送装置に係り、コンクリート構造物の補修等に用いられる早期高強度型コンクリート等の補修材料を、効率よく混練りし、さらに補修個所まで確実に搬送させるようにした材料混練圧送装置に関する。

一般に、陥没が生じたコンクリート道路舗装面の補修や、劣化が進行した鉄筋コンクリート構造の被り部分の補修において、補修材料として、短時間で所定強度発現が得られる急結剤等の添加剤あるいは早強、超早強セメント等を用いた硬化発現時間がきわめて短いコンクリートやモルタルが用いられることが多い。また、軟弱地盤を掘削して進行するトンネル工事では、掘削直後の切羽面（鏡）に急結剤や超早期セメントを用いた吹付コンクリートを施工して、切羽の崩壊を防止する対策工も用いられている。

これらのコンクリートやモルタルは、加水後の混練り開始後から短時間で硬化するため、従来のコンクリートミキサ等では、ミキサの胴部内や撹拌翼に付着したセメントモルタルが早期に硬化してしまう。このため、ミキサ内のセメントモルタルの洗い流し等の清掃をすぐに行わなければならない。ところが、これらの超早強コンクリート等を使用するのは、緊急補修工事等の場合が多いことから、現場での緊急補修作業と並行して使用した装置の清掃を行わなければならないため、作業が錯綜し、作業員の負担が多かった。

これらの状況を改善するために、比較的、清掃が容易で、効率の良いコンクリート混練りが可能なミキサ（混練装置）として、オムニミキサ（商品名）が知られている（非特許文献１参照）。このオムニミキサは、材料が投入され混練りされる胴部の下半部が可撓性ゴムボウルで構成され、胴部内には撹拌翼がなく、前記ゴムボウル部分が下方のベース上に設置された揺動装置の旋回動作によって周期的に上に変形し、ゴムボウル内に収容されたセメント、骨材、水等のコンクリート材料を、ゴムボウルの変形に伴ってランダム方向に揺動させることで、短時間でコンクリート材料の混練を行うようになっている。材料を撹拌翼で撹拌することがなく、混練りされたコンクリート材料が可撓性ゴムボウル内に収容されているため、コンクリート材料を排出した後の清掃も比較的容易に行えるという利点がある。したがって、補修工事等において、早期高強度型セメントを用いる場合、この種のコンクリートミキサを用いることも一案である。

千代田技研工業株式会社，製品紹介ウエブサイト，［online］，［平成１７年５月２６日検索］，インターネット＜http://www.chiyoda-giken.co.jp/omni/＞

一方、上述したようなコンクリートミキサで混練りされたコンクリート材料は、短時間で硬化するため、配管を利用したコンクリート材料の圧送は容易ではなく、特に、圧送管の閉塞トラブルによる配管の復旧や、管内にコンクリートが付着した状態で、それらが硬化すると、これらの圧送管は再利用できなくなるという問題もある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、早期高強度型セメントを用いたコンクリート補修作業等において、早期に硬化する材料を効率よく混練りできるとともに、コンクリートミキサに直接、連接された打設管を介して、早期に硬化するコンクリートを補修個所等のコンクリート打設個所に供給できるようにした材料混練圧送装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は本体容器を密閉可能な蓋を有し、内部に撹拌手段が装備された耐圧容器と、前記本体容器開口縁に上部開口が支持され、前記撹拌手段の動作により変形可能な弾性隔膜と、該弾性隔膜と前記蓋との間に設けられ、内部に収容された複数種の材料を、前記弾性隔膜の変形に伴って混練り可能な材料袋状体と、該材料袋状体の口元部で連接され、前記蓋から導出された吐出管と、前記耐圧容器内に所定圧の加圧流体を導入可能な加圧流体供給手段とを備え、前記撹拌手段の動作により前記弾性隔膜の変形を介して内部に収容された材料を混練りするとともに、前記加圧流体供給手段による前記耐圧容器内の加圧により、前記吐出管から前記混練りされた材料を外部に圧送することを特徴とする。

前記耐圧容器内の隔壁の支持部に連通孔を設け、前記加圧流体供給手段から導入される加圧流体が、前記耐圧容器内全体で等圧状態となるようにすることが好ましい。

前記加圧流体供給手段から導入される加圧流体を増圧して前記材料袋状体に作用する外圧により、材料袋状体内の材料を前記吐出管から耐圧容器外に吐出し、圧送させることが好ましい。

前記材料袋状体は、加圧流体袋状体内に収容され、該加圧流体袋状体内に前記加圧流体供給手段から加圧流体が導入され、該加圧流体袋状体内を増圧して前記材料袋状体に作用する外圧により、材料袋状体内の材料を前記吐出管から耐圧容器外に吐出し、圧送させるが好ましい。

前記材料袋状体と前記隔膜との間に、加圧流体袋状体が収容され、該加圧流体袋状体内に前記加圧流体供給手段から加圧流体が導入され、該加圧流体袋状体を膨張させて前記材料袋状体に作用する外圧により、材料袋状体内の材料を前記吐出管から耐圧容器外に吐出し、圧送させることが好ましい。

以上に述べたように、本発明によれば、混練されたコンクリート材料を、混練圧送装置からコンクリート打設個所に直接圧送できるので、配管等以外の部材を硬化したセメントモルタル等で汚染することがないという効果を奏する。また、短時間に硬化発現し、あるいは粘性が増大し、補修個所において取り扱いが困難になるおそれがあるセメントモルタル等からなる補修用材料の混練と搬送とを効率よく行うことができ、またミキサ使用後の清掃等においても清掃が容易になるとともに、材料を収容する資材として安価な使い捨て可能な製品（ディスポーザル資材）を用いることによって、混練圧送装置の清掃個所を大幅に少なくすることができるという効果も期待できる。

以下、本発明の材料混練圧送装置の実施するための最良の形態として、以下の複数の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、図２以下を参照して説明する本発明の混練圧送装置１０の各実施例において、混練圧送装置１０の主構造部として共通して使用される耐圧容器１と、この耐圧容器１内に収容された袋状体２０（後述する。）と、この袋状体２０に供給される圧力流体Ｆを供給する圧力流体供給源としての外部圧源Ｐと、耐圧容器１内で混練りされたコンクリート材料Ｍを、補修部位等のコンクリート打設個所に供給するコンクリート吐出管１１の一部を示した装置構成図である。

耐圧容器１の構成について、簡単に説明する。以下の実施例１〜４に共通して用いられる耐圧容器１は、図１に示したように、底部が凸曲面状をなす、所定の板厚を有するステンレススチール製の本体容器２と、この本体容器２の上部開口に密着し、耐圧容器１として機能させるための蓋３とから構成されている。本実施例では、扁平円錐状の蓋３は、本体容器２の上部開口と、それぞれの連結フランジ２ａ，３ａを介してボルト締めによって密着できるようになっている。

また、本体容器２内の底部には撹拌機が装備されている。撹拌機４は回転駆動部５と、回転駆動部５の回転軸５ａに連接された撹拌アーム６と、撹拌アーム６先端の押圧板７とから構成されている。そして、撹拌機４の撹拌アーム６が旋回した際に、押圧板７が弾性隔膜８の下面を押圧するように機能する。

弾性隔膜８は、本体容器２の上部開口縁に取付フランジ９を介して支持されるように本体容器２内に収容されている。弾性隔膜８は、浅いＵ字形断面をなした合成ゴム製の袋状部材で、本実施例では、旋回する撹拌アーム６が連続して、弾性隔壁の下面を押圧しても摩耗することのない程度の厚さと強度とを有する合成ゴム成形品が使用されている。

このように、本発明の材料撹拌機構は、外部の運転制御部（図示せず）による撹拌アーム６が回転駆動部５の回転軸５ａを中心として、図１（ａ），（ｂ）に示したように、旋回し、押圧板７が弾性隔膜８の下面を突き上げるように押圧し、その変形する弾性隔膜８内に設置された袋状体２０（後述する。）内に収容された材料を混練させる原理で運転される。

一方、蓋３の上端部には、コンクリート吐出管１１が連接され、このコンクリート吐出管１１を介して、混練圧送装置としての耐圧容器１内で混練りされたコンクリート材料Ｍが外部に吐出される。なお、耐圧容器１の容積、形状は、混練り可能なコンクリート材料Ｍの容量等を考慮した容積とすればよく、また圧力流体Ｆによる内圧に対して変形しない形状であれば、例えば円筒形状等としてもよい。

図１（ａ）には、外部圧源Ｐから供給される圧力流体Ｆを耐圧容器１内に導入する圧力流体供給管１２が蓋３に連接された例が、同図（ｂ）には、本体容器２の側面に圧力流体供給管１２が取り付けられた例を示している。

さらに、本体容器２内に取り付けられた弾性隔膜８で仕切られた弾性隔膜８の上側には、コンクリート材料Ｍが収容される袋状体２０が配置されている。この袋状体２０の全体が覆われるように、圧力流体Ｆが耐圧容器１内に供給され、その圧力流体Ｆによる外圧を袋状体２０外面に作用させることにより、袋状体２０内に収容された状態で十分混練りされたコンクリート材料Ｍが、蓋３に連接されたコンクリート吐出管１１から外部に吐出される。

以下、本体容器２内の弾性隔膜８の上側に位置する袋状体２０の構成と、この袋状体２０によるコンクリート材料Ｍの混練り状態および混練りされたコンクリート材料Ｍを混練り装置としての耐圧容器１から、圧送する機構について、複数の実施例に基づいて、各図を参照して説明する。なお、本明細書では、「コンクリート材料」の語を、この混練装置で混練り可能な材料の総称として用いており、例えば、充填材としてのセメントミルク、細骨材のみを用いたモルタル、樹脂を主成分とする補修材等の各種の混練り材料の製造に適用できることは言うまでもない。

図２（ａ）には、耐圧容器１の連結フランジに、弾性隔膜８が取付フランジ９を介して固定され、さらにその上部の蓋３で覆われる部分に、混練材料を収容する袋状体２０（以下、単に材料袋状体２０と記す。）が収容された状態が示されている。また笠状をなした蓋３の中央位置には、その口元部に柔軟性を有するホース状のコンクリート吐出管１１が、蓋３の中間位置には圧力流体供給管１２が連接されている。

材料袋状体２０は、本実施例では厚さ数mmの高密度ポリエチレン製袋からなり、同図に示したように、耐圧容器１の蓋３の口元部３ａの内径に合致するように、口元が細くくびれた袋形状をなしている。この材料袋状体２０は安価な樹脂成形品として供給され、混練り、材料供給の作業ごとに取り外して交換するディスポーザル品（使い捨て品）を使用することができる。この材料袋状体２０内に早強セメントや急結添加剤等の水硬性硬化材料（以下、単にセメント類）、骨材、混練り水を所定配合で収容し、コンクリート吐出管１１の一部を密栓した状態で、撹拌アーム６を矢印方向に旋回させて（図１（ａ）、（ｂ）参照）弾性隔膜８の下面を、突き上げるようにして弾性隔膜８の上方に位置する材料袋状体２０内に収容されているセメント類、骨材、混練り水をソフトに捏ねるように撹拌（混練り）することができる。

このとき、耐圧容器１の底部に装備された撹拌機４の撹拌アーム６の旋回による弾性隔膜８の変形エネルギーを、効率よく材料袋状体２０に伝達させるために耐圧容器１内に、所定圧力の圧力流体Ｆが導入されている。このとき、耐圧容器１内において、弾性隔膜８を支持する取付フランジ９の一部に連通孔１３が形成されているため、耐圧容器１内の弾性隔膜８を境界とした容器内部全体は等圧力状態にある。

混練り時に、流体圧縮性が小さい圧力流体Ｆが所定圧で耐圧容器１内に導入されているため、弾性隔膜８の変形状態が確実に材料袋状体２０の変形エネルギーとして伝達され、袋状体２０の変形に伴い、袋状体２０内に収容された各材料が確実に撹拌される。圧力流体Ｆとしては、上述のように非圧縮性流体であることが好ましく、水、作動油等の液体が好ましいが、取り扱いが容易である水を用いることが好ましい。ある程度の圧力を導入することで気体を用いてもよい。その際、通常の圧縮空気の他、供給が容易で取り扱いが安全な窒素ガス等を用いることができる。

混練りが完了した段階で、材料袋状体２０の口元部の密栓状態を解放し、圧力流体Ｆの圧力を増圧すると、図２（ｂ）に示したように、耐圧容器１内の袋状体２０全体に外圧が作用し、袋内の混練りされたコンクリート材料Ｍがコンクリート吐出管１１を介して外部に吐出する。そして、材料袋状体２０内のコンクリート材料Ｍが完全に吐出されたら、圧力流体Ｆを回収する工程を経て圧力を解放し、蓋３を取り外して、本体容器２内の空になった材料袋状体２０を取り外し、新品と交換する。なお、コンクリート材料Ｍの吐出時、連通孔１３を介して耐圧容器１内は等圧状態となっているため、弾性隔膜８は変形や変位することはない。

図３（ａ）に示した実施例２では、断面形状がＵ字形の広口形状をなし、その広口の縁部に２重のＯリング状の縁部が形成された材料袋状体２０が使用されている。この材料袋状体２０は、その縁部２０ａを同図（ａ）に示したように、耐圧容器１の本体容器２と蓋３との間の連結フランジ２ａ，３ａに挟み込んで耐圧容器１内にセットされる。

このとき、本体容器２の側面には、図１（ｂ）に示したように、圧力流体供給管１２が連接されている。本体容器内にセットされた弾性隔膜８を支持するフランジ９の一部には連通孔１３が形成されており、実施例２でも、実施例１と同様に、耐圧容器１内の弾性隔膜８を境界とした内部全体は等圧力状態にある。したがって、弾性隔膜８の変形状態が確実に材料袋状体２０の変形エネルギーとして伝達され、袋状体２０の変形に伴い、袋状体２０内に収容された材料が確実に撹拌される。したがって、実施例１と同様に、材料袋状体２０内にセメント類、骨材、混練り水はソフトに捏ねるように撹拌（混練り）される。

なお、本実施例では、材料袋状体２０が広口形状であるため、材料の投入が容易である反面、蓋３の内面に混練り材料が直接、触れることになる。そこで、蓋３の内面に剥離材等を塗布したり、粘着シール等からなる樹脂カバー等（図示せず）を貼着して覆うことにより、混練り後の清掃等の処理が容易になるようにしておくことが好ましい。

混練りが完了した段階で、図３（ｂ）に示したように、コンクリート吐出管１１の密栓状態を解放し、圧力流体Ｆの圧力を増圧すると、耐圧容器１内の袋状体２０全体に外圧が作用し、材料袋状体２０内部の混練りされたコンクリート材料Ｍがコンクリート吐出管１１を介して外部に吐出される。

図４（ａ）に示した実施例３では、実施例１で使用した材料袋状体２０が加圧袋状体１５内に収容された構成からなっている。この加圧袋状体１５は蓋３の口元部３ａでも材料袋状体２０を完全に被覆するように取り付けられる一方、蓋３の加圧流体注入口３ｂを通じて加圧袋状体１５に圧力流体Ｆを導入するために、口元部１５ａが外部に突出した状態で耐圧容器１本体内にセットされている。本実施例では、この加圧袋状体１５は、引張変形性が小さく、耐圧性を有する合成樹脂製の成形品からなり、内部に所定圧力の加圧流体Ｆが注入された際に、外形が変形せず、作用内圧により内部の材料袋状体２０の容積を収縮させるように作用し、その結果、材料袋状体２０内の混練りされたコンクリート材料Ｍがコンクリート吐出管１１を介して外部に吐出される。

図５（ａ）に示した実施例４では、弾性隔膜８で区画された空間内に、加圧袋状体１６が実施例１で使用した材料袋状体２０と隣接するように収容された構成からなっている。この加圧袋状体１６は、材料袋状体２０によるコンクリート材料Ｍの混練り工程においては、図５（ａ）に示したように、加圧袋状体１６の口元部１６ａが、蓋３の加圧流体注入口３ｂを介して外部に突出した状態で、各材料が充填された状態の材料袋状体２０と弾性隔膜８との隙間に位置するように収容されている。そして、混練りされたコンクリート材料Ｍの吐出時には、加圧袋状体１６に圧力流体Ｆが注入され、加圧袋状体１６が膨張し、弾性隔膜８と材料袋状体２０との間で材料袋状体２０が押しつぶされるが、このとき、材料袋状体２０の口元部１０ａは密栓状態が解かれているので、内部の混練りされたコンクリート材料Ｍはコンクリート吐出管１１を介して外部に吐出される。

以上に述べた各材料袋状体２０やコンクリート吐出管１１をディスポーザル部品とすることにより、混練装置の清掃等がほとんど不要になるため、緊急補修等において、瞬結性、超急結性を発揮する添加材を添加して材料の混練りを行うことができる。また、混練り水以外の計量された材料（プレミックス材料）があらかじめ充填されている材料袋状体を複数個用意しておき、このプレミックス材料入り材料袋状体を混練圧送装置にセットした段階で、必要に応じて空練りした後に混練り水を加え、所定の混練りを行い、上述したように、混練りされたコンクリート材料Ｍを補修個所等に打設し、引き続き、混練圧送装置に次の新しいプレミックス材料入り材料袋状体をセットして同様の混練り作業を連続して行うことができる。これにより、緊急補修時においても、必要な量の急結性の補修材料を連続して供給することができる。

本発明の材料混練圧送装置の内部の一部及び全体概略構成を示した説明図。 本発明の材料混練圧送装置の実施例１の構成例を示した装置断面図。 本発明の材料混練圧送装置の実施例２の構成例を示した装置断面図。 本発明の材料混練圧送装置の実施例３の構成例を示した装置断面図。 本発明の材料混練圧送装置の実施例４の構成例を示した装置断面図。

符号の説明

１ 耐圧容器
２ 本体容器
３ 蓋
４ 撹拌機
８ 弾性隔膜
１０ 混練圧送装置
１１ コンクリート吐出管
１３ 連通孔
１５，１６ 加圧袋状体
２０ 材料袋状体
Ｆ 加圧流体
Ｍ コンクリート材料
Ｐ 外部圧源

Claims (5)

1. 本体容器を密閉可能な蓋を有し、内部に撹拌手段が装備された耐圧容器と、
   前記本体容器開口縁に上部開口が支持され、前記撹拌手段の動作により変形可能な弾性隔膜と、
   該弾性隔膜と前記蓋との間に設けられ、内部に収容された複数種の材料を、前記弾性隔膜の変形に伴って混練り可能な材料袋状体と、
   該材料袋状体の口元部で連接され、前記蓋から導出された吐出管と、
   前記耐圧容器内に所定圧の加圧流体を導入可能な加圧流体供給手段とを備え、
   前記撹拌手段の動作により前記弾性隔膜の変形を介して内部に収容された材料を混練りするとともに、前記加圧流体供給手段による前記耐圧容器内の加圧により、前記吐出管から前記混練りされた材料を外部に圧送することを特徴とする材料混練圧送装置。
2. 前記耐圧容器内の隔壁の支持部に連通孔を設け、前記加圧流体供給手段から導入される加圧流体が、前記耐圧容器内全体で等圧状態となることを特徴とする請求項１に記載の材料混練圧送装置。
3. 前記加圧流体供給手段から導入される加圧流体を増圧して前記材料袋状体に作用する外圧により、材料袋状体内の材料を前記吐出管から耐圧容器外に吐出し、圧送させることを特徴とする請求項１に記載の材料混練圧送装置。
4. 前記材料袋状体は、加圧流体袋状体内に収容され、該加圧流体袋状体内に前記加圧流体供給手段から加圧流体が導入され、該加圧流体袋状体内を増圧して前記材料袋状体に作用する外圧により、材料袋状体内の材料を前記吐出管から耐圧容器外に吐出し、圧送させることを特徴とする請求項１に記載の材料混練圧送装置。
5. 前記材料袋状体と前記隔膜との間に、加圧流体袋状体が収容され、該加圧流体袋状体内に前記加圧流体供給手段から加圧流体が導入され、該加圧流体袋状体を膨張させて前記材料袋状体内の材料を前記吐出管から耐圧容器外に吐出し、圧送させることを特徴とする請求項１に記載の材料混練圧送装置。

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