JP5903189B1 - 分割練混ぜ方法と分割練混ぜ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャピラリー状態の水硬性物質粉体にさらに水硬性物質粉体を放出するときに、過剰な二次水と遭遇させることなく、高品質なコンクリートを製造する。
【解決手段】分割練混ぜ方法は、骨材に一次水を加えて調整練混ぜを行い、その後セメント等の一部の水硬性物質粉体をミキサに放出して一次練混ぜを行う。その後、二次練混ぜにおいてミキサ内に二次水の放出を開始した後で、全量から一部の水硬性物質粉体を除去した残りの水硬性物質粉体を放出して二次練混ぜを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートを分割練混ぜによって製造する分割練混ぜ方法と分割練混ぜ装置に関する。

従来の一括練混ぜ方法では、各材料のミキサへの放出はほとんど同時であり、練混ぜの手順は検討されていなかった。特に、コンクリート材料としての水硬性物質粉体（セメント、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉、シリカヒューム等）の配合量が多い場合、一括練混ぜ方法ではセメント粉体塊と水塊を練混ぜる状態に近くなるためダマ（セメント粉体の塊）が増加する。

即ち、過剰な水量の中にセメント粉体の塊が入り込むことになると、セメント粉体の塊の周囲表面に水が表面張力で膜を作る。すると、水がセメント粉体内に入り込まないでダマと呼ばれる状態のままコンクリート中に残ることが多くなる。ダマの多い練混ぜは均一な練混ぜとはならず避けなければならない。

分割練混ぜ方法では図１３に示すように、各材料をミキサへ放出する手順が予め決まっている。
即ち、特許文献１に記載された分割練混ぜ方法において、調整練混ぜ工程では、細骨材Ｓと粗骨材Ｇ１、そしてあらかじめ決定された一次水Ｗ１を練り混ぜして骨材表面で一次水Ｗ１を均一に付着させる。次に、セメントＣを放出して練混ぜを行う。調整練混ぜを含めたこれらの工程が一次練混ぜである。その後、二次水Ｗ２と、必要であれば残りの粗骨材Ｇ２と混和剤Ａｄをミキサに放出して二次練混ぜを行う。
分割練混ぜ方法においては骨材周りに一次水Ｗ１を均一に分布させて、その後セメントＣを混入することでセメント粉体は過剰な水と遭遇することなくダマは減少し、骨材周りの適正な水とセメントが練り混ぜられてキャピラリー状態となる。そして、二次水Ｗ２を加えて二次練混ぜすることでコンクリートを製造できる。得られたコンクリートはブリーディング率が減少するなど優れた特性を発揮する。

なお、一次練混ぜによるキャピラリー状態とは、骨材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、ミキサによる練混ぜトルクも大きくなる。このような、キャピラリー練混ぜを行った後、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。

また、近年、特許文献２に記載されたように撹拌翼が長く連続する連続撹拌翼を備えたミキサが各メーカから発売され、コンクリート製造に採用されるようになってきた。このような２軸強制練りミキサでは、コンクリートを撹拌する連続撹拌翼と槽壁との隙間に粗骨材が挟まる頻度が大きくなる。連続撹拌翼のミキサを使用して上述した分割練混ぜ方法を行うと粗骨材が挟まる現象が顕著に発生し、粗骨材が割れるなど、練混ぜに支障をきたすことがある。
粗骨材が割れると細骨材の割合が増大し、計画された粗骨材と細骨材の配合比が変化してしまう欠点がある。また粗骨材がミキサの連続撹拌翼と槽壁の隙間に挟まれると練混ぜに必要な動力（トルク）が増加する欠点が生じる。

また、非特許文献１に記載された従来の調整練混ぜ工程では、ミキサを撹拌しながら砂利と砂を同時に放出し、その後に一次水を放出して調整練混ぜを行うようにしている。なお、骨材より先に一次水をミキサに入れると、ミキサに水密性や保水性がなく底部から水が漏れ出してしまう。従って、骨材をミキサに放出した後に一次水をミキサ内に放出することが必要である。

一般に分割練混ぜ方法では、図１４の練混ぜサイクルで示すように、骨材として細骨材と粗骨材を同時にミキサに投入して一次水で湿潤させ、次に骨材をセメントで造殻させた後、二次水を加えて二次練混ぜを行うことを基本としている。これによって製造したコンクリートはＪＩＳＡ５３０８のレディーミクストコンクリートの品質規定を満たしている。
なお、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。

特許第４６６８３５７号公報 特開２０１０-２０１８３５号公報

建設技術審査証明報告書「SECコンクリート」（建技審証第0309号）６３頁（一般財団法人土木研究センター）

ところで、コンクリートの練混ぜにおいて、セメントと水をどう遭遇（練り混ぜ）させるかということが練り混ぜ後のコンクリート特性に影響を与えており、重要である。
そのため、水硬性物質粉体を一次練混ぜと二次練混ぜに分割してミキサに放出する場合、二次練混ぜで加える水硬性物質粉体を過剰な二次水と遭遇させることなく、ダマを可能な限り発生させない様にすることが必要である。

本発明は、このような実情に鑑みて、キャピラリー状態の水硬性物質粉体にさらに水硬性物質粉体を放出するときに、過剰な二次水と遭遇させることなく、高品質なコンクリートを製造するようにした分割練混ぜ方法と分割練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混ぜ方法は、骨材に一次水を加えて調整練混ぜを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練混ぜを行い、更に全水量から既に加えた水量を除いた二次水を加えて二次練混ぜを行うことで、コンクリートを製造するようにした分割練混ぜ方法において、一次練混ぜに際し一部の水硬性物質粉体をミキサに放出し、その後二次練混ぜにおいてミキサ内に二次水の放出を開始した後で、全量から一部の水硬性物質粉体を除去した残りの水硬性物質粉体の放出を開始するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、水硬性物質粉体を一次練混ぜと二次練混ぜとで分けて供給することで、一次練混ぜ工程では細骨材と粗骨材の表面にセメント等の一部の水硬性物質粉体を放出して均等に付着するため造殻を強化させて骨材の表面でキャピラリー状態で練混ぜを行い、二次練混ぜ工程では混和材を含む残りの水硬性物質粉体を加えて練り混ぜることで、骨材により均一に付着させて高強度なコンクリートを製造できる。

また、調整練混ぜにおいて粗骨材の一部を放出して練り混ぜを行い、二次練混ぜに際してミキサ内に二次水の放出を開始し、その後全粗骨材量から一部の粗骨材を除去した残りの粗骨材の放出を行うようにしたことが好ましい。
調整練混ぜと二次練混ぜの各工程において分割した一部と残りの各粗骨材をそれぞれ放出して練り混ぜを行うことで、各工程における粗骨材の放出量を削減してミキサ槽壁と撹拌翼との間に粗骨材が挟まることや粗骨材の毀損を低減させ、調整練混ぜでは細骨材の粒子間で一次水を均一に保持でき、二次練混ぜでは粗骨材が均等に分散して高品質のコンクリートを製造できる。

本発明による分割練混ぜ装置は、骨材に一次水を加えて調整練混ぜを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練混ぜを行い、更に全水量から既に加えた水量を除いた二次水を加えて二次練混ぜを行うことで、コンクリートを製造するようにした分割練混ぜ装置において、一部の水硬性物質粉体をミキサ内に放出する第１の水硬性物質粉体供給手段と、全量から一部の水硬性物質粉体を除去した残りの水硬性物質粉体をミキサ内に放出する第２の水硬性物質粉体供給手段と、ミキサ内に二次水を放出する二次水供給手段と、一次練混ぜに際して第１の水硬性物質粉体供給手段から一部の水硬性物質粉体をミキサ内に供給し、二次水供給手段から二次水をミキサ内に放出した後に第２の水硬性物質粉体供給手段から残りの水硬性物質粉体を放出する放出タイミング設定手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第１の水硬性物質粉体供給手段と第２の水硬性物質粉体供給手段によって水硬性物質粉体を一次練混ぜと二次練混ぜとで分けて供給することで、一次練混ぜ工程では細骨材と粗骨材の表面にセメント等の一部の水硬性物質粉体を放出して均等に付着するため造殻を強化させてキャピラリー状態で練混ぜを行い、二次練混ぜ工程では二次水の供給後に混和材を含む残りの水硬性物質粉体を加えて練り混ぜることで、骨材に水硬性物質粉体をより均一に付着させて高強度なコンクリートを製造できる。
しかも、放出タイミング設定手段によって、二次水供給手段から二次水をミキサ内に放出した後に第２の水硬性物質粉体供給手段から残りの水硬性物質粉体を放出させることで、水硬性物質粉体がダマになることを抑制して分割練混ぜペーストとしての特性が優れて、この点からも高品質のコンクリートを製造できる。

本発明による分割練混ぜ方法と分割練混ぜ装置によれば、水硬性物質粉体を一次練混ぜと二次練混ぜとで分けて供給することで、一次練混ぜ工程では細骨材と粗骨材の表面にセメント等の一部の水硬性物質粉体を放出して均等に付着するため造殻を強化させて骨材の表面でキャピラリー状態で練混ぜを行うことができる。また、二次練混ぜ工程では混和材を含む残りの水硬性物質粉体を二次水の放出開始後に放出して練り混ぜることで、ダマが少なくブリーディングの小さい高強度で高品質なコンクリートを製造できる。

本発明の実施形態による分割練混ぜ方法を示すフローチャートである。 実施形態による分割練混ぜ方法のミキシングチャートを示す図である。 調整練混ぜ工程におけるミキサ内の混練物の水平方向と上下方向のサンプリングポイントを示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央縦断面である。 細骨材のミキサへの放出割合に応じた一次水の投入時点との関係による一次練混ぜ材料における含水率の偏差を示すグラフである。 細骨材と粗骨材を同時に放出する場合のケース１を示すグラフである。 細骨材放出開始後に粗骨材を放出する場合のケース２を示すグラフである。 二次水の前に粗骨材を放出する場合のケース３を示すグラフである。 二次水の後に粗骨材を放出する場合のケース４を示すグラフである。 二次水を供給する前に高炉スラグを放出した場合のケース５を示すダマの発生状況の写真である。 二次水を供給した後に高炉スラグを放出した場合のケース６を示すダマの発生状況の写真である。 本発明の実施形態における分割練混ぜ装置を示す説明図である。 本実施形態による制御部における各材料の供給手段と放出タイミング設定手段との関係を示す図である。 従来の分割練混ぜ方法を示す説明図である。 従来の分割練混ぜ方法のミキシングチャートを示す図である。

まず、本発明の実施形態による分割練混ぜ方法はコンクリートを製造するものであり、本実施形態によって製造されたコンクリートは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い等の優れた特性を呈する。
まず、本実施形態による分割練混ぜ方法の原理について図１及び図２に基づいて説明する。
本実施形態による分割練混ぜ方法は、図１に示すフローチャートに示すように、調整練り工程と、調整練り工程を含む一次練混ぜ工程と、二次練混ぜ工程とを有している。

本実施形態による分割練混ぜ方法において、まず細骨材（砂）Ｓと一次水Ｗ１と一部の粗骨材Ｇ１とをミキサに放出して調整練混ぜを行う。この分割練混ぜ方法で使用するミキサの撹拌翼は上述した特許文献２等に記載されたような比較的羽根の長さが長い連続撹拌翼（連続羽根）によって行われるものとするが、通常の羽根長さの撹拌翼でもよい。
調整練混ぜにおいて、最初に細骨材Ｓをミキサに放出し始め（ステップＳ１）、細骨材Ｓの放出がある程度進んだ途中段階、例えば５０％放出した段階で、一部の粗骨材Ｇ１と一次水Ｗ１を放出して（ステップＳ２）ミキサの撹拌翼の回転によって調整練りを行う（ステップＳ３）。

この場合、図２に示すように、ミキサの撹拌翼は各材料の放出途中段階、例えば細骨材Ｓのミキサへの放出終了時即ち粗骨材Ｇ１と一次水Ｗ１の放出開始後に調整練混ぜを連続して行っている。なお、ミキサの撹拌翼の回転は細骨材Ｓの放出前からコンクリートの排出まで連続して行われるものとする。
ここで、調整練混ぜは細骨材Ｓと粗骨材Ｇ１の周囲に一次水を均一且つ効率的に付着させるものである。骨材の表面に一次水Ｗ１を均等に分布させるためには、骨材表面のうち９５％の表面積を占める細骨材Ｓに対して練混ぜ時間をかけることが重要である。

一方、粗骨材Ｇ１を調整練混ぜに加えることは一次練混ぜで粗骨材表面の改善、例えば粗骨材の欠陥埋めや清浄化等を行う点で意義は大きいが、材料全体に対する表面積の割合が全体の５％〜１０％程度と小さい。そのため、調整練混ぜの目的である骨材表面の水の均一分布からいえば影響は小さい。
また、粗骨材Ｇ１は一次練混ぜにおいて濃いセメントペーストの造殻層を形成しても二次練混ぜで維持することは難しく、その効果は低減するので、粗骨材Ｇ１は多少調整練混ぜの時間を短くしてもその特性に影響を及ぼさない。
しかも、細骨材Ｓは通常放出前から表面水を保持しているため、これを考慮して一次水Ｗ１を設定しているので、表面積当たりの水量を均一にするには、細骨材を先に放出して練り時間を粗骨材Ｇ１より長くすることが望ましい。

調整練混ぜの初期で細骨材Ｓを一定量放出してから一次水Ｗ１を放出するのは細骨材Ｓの粒子間に一次水Ｗ１を保有させる状態をつくるためでもある。
仮に粗骨材Ｇ１だけ放出を遅らせて細骨材Ｓと一次水Ｗ１を同時に放出開始すると、通常、一次水Ｗ１の放出時間が細骨材Ｓに比べ短いためミキサの底部の排出ゲート部付近に一次水Ｗ１が溜まることになり、ミキサから漏水して一次水Ｗ１の配合水量が変化する恐れがある。また、練混ぜ初期から細骨材の粒子の間に水を留めれば、その後の練混ぜで細骨材Ｓの粒子表面に一次水Ｗ１を均一に分布させるのに効果的である。また、粗骨材Ｇ１だけでは粒子間に水を保有させることは出来ないので、この点からも粗骨材Ｇ１を最初から加える必要性はない。

これらの理由により、調整練混ぜ工程における練混ぜ手順は以下のようにすることで、細骨材Ｓの粒子間に一次水Ｗ１を均一に保有させることができる。そして、細骨材Ｓを先ずミキサ内に放出し、細骨材Ｓの放出をその全量の例えば５０％以上完了した時点で、一次水Ｗ１および粗骨材Ｇ１の放出を開始することが最も好ましい。その理由は以下による。
上述したように、細骨材Ｓと配合水Ｗ１を同時に投入することは骨材表面の配合水を均一に付着させにくい。これは練混ぜ初期に混錬物に水の多い部分と少ない部分とが出来て、練り混ぜ作業によって均一になるのに時間がかかるためと一次水がミキサ底部に偏在して漏水するためと考えられたためである。
これを確認するために、細骨材Ｓがミキサ内にどのくらいの量があるとき、細骨材Ｓ表面の水を均一にするための練り混ぜ時間が最短となるかを確認するために細骨材の練混ぜ試験を行った。なお、この試験では粗骨材の放出を省略した。

即ち、細骨材Ｓの投入開始後どの時点で一次水Ｗ１を投入するのがよいかを求めるために、一次水Ｗ１の投入開始時点における細骨材Ｓの投入率ΔＳ／Ｓ（ΔＳ：既に投入した細骨材量／Ｓ：配合上の細骨材の量）を変化させて、細骨材Ｓの投入開始から１５秒後のミキサ内の予め定めた点の細骨材Ｓの含水率を求めた。
ここで、ミキサとして二軸強制練り型で各軸に連続撹拌翼を備えたタイプ（特許文献２に記載されたもの）で、練混ぜ容量６０リットルのものを使用した。

このミキサ内からサンプリングを行った点は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ミキサの槽内の平面視における二軸の中間で各軸に平行な方向に所定間隔を開けた底部近傍の水平方向の２点Ａ１、Ｂ１と、これらの２点上における上部開口近傍の点Ａ２，Ｂ２とした合計４点に設定した。
練り混ぜ条件として、細骨材Ｓの投入時間：６秒、配合水Ｗ１の投入時間：３秒、練り混ぜ時間：細骨材Ｓ投入開始から１５秒とした。一次水Ｗ１の放出開始時期を細骨材Ｓのミキサ内への放出率が０％、２５％、５０％、７５％、１００％の各時点に設定した。
そして、サンプリングした調整練りの混錬物から得られた含水率のバラツキ結果を図４のグラフに示した。図４において、一次水Ｗ１の投入時における細骨材放出率（％）を横軸にとり、含水率のバラツキを示す含水率偏差（％）を縦軸にとって両者の関係を示した。

図４に示す測定結果から、細骨材放出率が５０％以上であれば含水率の偏差が２％以下と小さく、しかも一次水Ｗ１の放出タイミングの変化による含水率偏差の変動が少ない。一方、細骨材投入率が５０％に満たないと含水率偏差の変動とその値が大きくなるため、好ましくない。また、５０％以上であれば、含水率偏差値が２％以下である上に含水率偏差の変動が小さく、更に７５％以上では含水率偏差が１％以下で推移するため、細骨材Ｓの含水率の変動が一層小さく練混ぜ時間が長くなるので調整練り時間の長時間化につながる。
JIS A5308-2003(レディーミクストコンクリート)の8.2.2計量値の許容差は細骨材±３％、配合水±１％であることを考慮すると細骨材の含水偏差が２％以下であればよいと判定した。
そのため、細骨材Ｓを５０％投入した時点で一次水Ｗ１の投入を開始することが好ましい態様であると認定できた。

また、細骨材Ｓと粗骨材Ｇ１の投入時期の関係は、細骨材Ｓと粗骨材Ｇ１を同時に投入すると粗骨材Ｇ１が偏在して細骨材Ｓに対して粗骨材Ｇ１の割合が多い部分が撹拌翼付近に発生し、ミキサ槽壁と撹拌翼との間に粗骨材が挟まる「粗骨材の挟まり」の可能性が高くなる。「粗骨材の挟まり」による急激な撹拌負荷の増加は、撹拌翼を回転させる駆動部ギアやシャフトの疲労等の寿命に影響するので、避けるべきである。
この点は次のコンクリート練混ぜ時の負荷電流値（トルク）の比較試験データで確かめることができる。
図５及び図６では、ケース１，２の図のそれぞれ上部に横軸の経過時間に対応するように材料の放出開始から終了までを矢印で示してある。この試験では経過時間約５秒から１０秒の間に放出される細骨材Ｓと全粗骨材Ｇ（100％Ｇ）の放出時期を変えている。このときの負荷電流値を移動平均線で示している。
調整練混ぜに際して、細骨材Ｓの放出開始と全粗骨材Ｇ放出開始の時期を変えた場合のミキサの負荷電流値を比較すると、全粗骨材Ｇを細骨材Ｓと同時に放出開始したときは粗骨材の挟まりが多く発生し電流値が一次水Ｗ１を放出するまで急激に増加する（図５：ケース１）。

一方、細骨材Ｓを放出開始して約５０％放出後に、全粗骨材Ｇを放出開始すると電流値は増加するが一次水Ｗ１が混練り物内に均一になるに従い低下する。またその電流のピーク値は一次練混ぜ時に比べ小さい（図６：ケース２）。
なお、この試験ではミキサは二軸強制練り型で各軸に連続撹拌翼を備えたタイプの練混ぜ容量６０リットルのものを使用した。
また、コンクリートの配合は下表の通りとした。

また、試験用のミキサは、コンクリート製造用の実機ミキサと異なり、駆動モータが必要な練り混ぜトルクに対して余裕があり無負荷時（槽が空の時）の電流値が大きく、負荷に対する変動は比較的小さいため、グラフの電流値は負荷に対する変化部分を示した。

「粗骨材の挟まり」を低減するためには、細骨材Ｓが粗骨材Ｇ１の周囲にあり、かつその細骨材Ｓが水で濡れている状態で練り混ぜることが好ましい。実際に、コンクリートを練り混ぜる際の状況で、「粗骨材の挟まり」によるこすれや割れを生じるときに音が発生するので、「粗骨材の挟まり」の発生の多少は作業者が判断できる。
しかし、細骨材Ｓが先に５０％程度ミキサに投入されていて、一次水Ｗ１の投入を粗骨材Ｇ１と同時に行う場合に「粗骨材の挟まり」が低減できる。従って、粗骨材Ｇ１も細骨材Ｓが５０％以上投入された後に、投入開始されることが望ましい。

次に、調整練りが終了した後の一次練混ぜ工程においては、セメントＣを主とする水硬性物質粉体をミキサ内に放出して（ステップＳ４）、骨材の表面でセメントを均一に付着して造殻してキャピラリー状態で練混ぜを行う（ステップＳ５）。そのため、骨材と骨材の相互の動きはかなり拘束される。

本実施形態において、一次練混ぜ工程の終了後、ミキサ内に二次水Ｗ２を放出して（ステップＳ６）二次練混ぜを開始し、二次水Ｗ２を放出し始めた途中段階で残りの粗骨材Ｇ２と水硬性物質粉体をミキサに放出する（ステップＳ７）。このようにして二次練混ぜを行う（ステップＳ８）ことで高品質のコンクリートを製造できる。
ここで、粗骨材Ｇ１がセメントＣのキャピラリー状態の造殻層で覆われた細骨材Ｓに囲まれていて、ミキサの撹拌翼とミキサ槽壁との隙間に挟まれそうになったときには、周囲に細骨材Ｓがなく粗骨材Ｇ単独で挟まれる状況より、挟まりを解消するように隙間から逃れるよう粗骨材Ｇが滑って移動することは難しくなる。
しかも、骨材に対する粗骨材Ｇの割合が大きいときは、このような「粗骨材の挟まり」が起こる可能性がさらに大きくなる。

これに対し、本実施形態では、一次練混ぜ時の粗骨材Ｇの量を低減するために、粗骨材Ｇを一次練混ぜ工程と二次練混ぜ工程とでＧ１とＧ２に分けて放出することで、練混ぜトルクの低減だけでなく、「粗骨材の挟まり」や粗骨材Ｇの毀損を防ぐことが出来る。この点は本発明者らが特許第５６０４０１５号公報によって先に提案した。
そのため、通常の配合であれば上述した調整練りにおける粗骨材Ｇ１の放出量を全量の約５０％程度にすれば、一次練混ぜで有害な「粗骨材の挟まり」を低減しながら練り混ぜすることが出来る。しかも、最大練混ぜトルク（電力量）を調整してミキサの動力に過大な負担を加えなくても練混ぜることが出来る。

従って、一次練混ぜと二次練混ぜとでそれぞれ放出する粗骨材Ｇを５０％程度ずつにして一部の粗骨材Ｇ１と残りの粗骨材Ｇ２に分けて放出する場合、二次練混ぜで残りの粗骨材Ｇ２を放出するのは二次水Ｗ２を放出開始した後とすることで「粗骨材の挟まり」を抑える効果を奏することができる。しかし、二次水Ｗ２を放出する直前までに粗骨材Ｇ２を放出する場合には、一次練混ぜの際に一括して粗骨材を放出する場合と変わらないため、「粗骨材の挟まり」や粗骨材の毀損がおきてしまい、練混ぜトルクが増加する不具合が生じる。

この点は次のコンクリート練混ぜ時の負荷電流値（トルク）の比較試験データで裏付けることができる。
図７，図８ではケース３、ケース４の図のそれぞれ上部に横軸の経過時間に対応するように材料の放出開始から終了までを矢印で示してある。この試験では経過時間約８０秒から８５秒の間に放出される二次水Ｗ２と粗骨材Ｇ２（５０％Ｇ２）の放出時期を変えている。このときの負荷電流値を移動平均線で示している。
二次練混ぜに際して、二次水Ｗ２の放出と粗骨材Ｇ２の放出の順序を変えた場合のミキサの負荷電流値を比較すると、粗骨材Ｇ２を二次水Ｗ２より先に放出したときは粗骨材の挟まりが発生し電流値が二次水を放出するまで一次練混ぜ時に対して増加する（図７：ケース３）。
一方、二次水Ｗ２を放出した後に、粗骨材Ｇ２を放出すると電流値は一度減少して増加するが、一次練混ぜ時と同程度となっている（図８：ケース４）。
なお、この試験で使用したミキサ及びコンクリートの配合は上述したケース１、２の一次練混ぜでの細骨材Ｓと粗骨材Ｇの放出開始を変化させた負荷電流値試験の場合と同じとした。

ところで、近年、コンクリートの配合において、耐久性向上および高強度化の目的で水硬性物質粉体（セメント、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム等）の配合量を大きくする場合がある。
これに対し、分割練混ぜ方法の特長を生かして、水硬性物質粉体等の粉体を一次練混ぜと二次練混ぜに分けて放出して、より高品質なコンクリートを製造することが提案されている（既取得関連特許第4668357号参照）。
例えば、粉体からなるいわゆる混和材（フライアッシュ、高炉スラグおよび石灰石微粉末等）を含む水硬性物質粉体を使用してコンクリートを製造する場合、セメントＣを主体にした水硬性物質粉体Ｃ１を一次練混ぜ工程で放出して造殻強化を行い、次に二次練混ぜ工程で混和材を含む残りの水硬性物質粉体Ｃ２を加えて練り混ぜることによって、一次練混ぜ工程ですべての粉体を練り混ぜるより、高強度なコンクリートが製造出来る。

従って、混和材を含む水硬性物質粉体Ｃを一次練混ぜ工程と二次練混ぜ工程とで分けて放出するようにしてもよい。この場合、一次練混ぜ工程で一部の水硬性物質粉体Ｃ１を放出する。そして、二次練混ぜ工程で残りの水硬性物質粉体Ｃ２を放出するのは二次水Ｗ２を放出開始後とすることによって「粗骨材の挟まり」を低減することができるため、製造されるコンクリート等を高品質化できる。
そのため、二次練混ぜ工程に加える残りの水硬性物質粉体Ｃ２（混和材を含む）からなる粉体は二次水Ｗ２を放出した後に放出することで、二次水Ｗ２の放出前に放出する場合に比較して、粉体のダマが少なく分割練混ぜペーストとしての特性も優れている。
この点は次のダマの発生の試験データによって裏付けることができる。

試験では、水硬性物質粉体Ｃ２を放出するのを二次水Ｗ２の前としたときと、後としたときのダマの発生量を高炉スラグのペーストで比較した（コンクリートの混和材として高炉スラグを用いるケースは多い）。
試験のケース５，６は水硬性物質粉体として一次練混ぜではセメント７００ｇを使用し、二次練混ぜで高炉スラグ（ブレーン値６０００）３００ｇを使用し、水粉体比が３８．５％となるよう一次水１７５ｇと二次水２１０ｇに分けて加えて合計水量３８５ｇとしてペーストを練混ぜた。フルイ（フルイ目開き０．６ｍｍ）を使用して濾して残るダマの量を計った。
試験結果を示す比較写真による結果によれば、図９に示すように二次水Ｗ２投入前に高炉スラグを加えたときはダマの重さが１１．４ｇ、図１０に示すように二次水Ｗ２投入後に粉体を加えた場合はダマの重さが０．１ｇ以下となり、明確に違いがあった。
図９のケース５において、キャピラリー状態の水硬性物質粉体にさらに水硬性物質粉体が追加されると水に溶けないうちに局部的に過剰な水塊（二次水Ｗ２）と遭遇してダマが発生し易いためである。
一方、図１０のケース６において、二次水を先に加えて水硬性物質粉体Ｃ１がスラリー状のペーストとなった状態で残りの水硬性物資粉体Ｃ２が放出されるとペーストに粉体が溶け込み濃度が上がる過程でダマは発生しにくいためである。

上述したように、本実施形態による分割練混ぜ方法によれば、次の作用効果を奏する。
本実施形態による分割練混ぜ方法では、練混ぜ手順により、コンクリート等の混練り物の配合、骨材性状、使用するミキサ、その撹拌翼の摩耗状態などに関わりなく、調整練り混ぜ工程において、先ず細骨材Ｓを放出して全量の５０％以上放出した後で一次水Ｗ１および一部の粗骨材Ｇ１を放出するため、細骨材Ｓの含水率の偏差が小さく細骨材の粒子間に一次水を均一に付着し保持することができて、調整練混ぜを万遍なく均等に達成する。
また、粗骨材Ｇを一部の粗骨材Ｇ１と残りの粗骨材Ｇ２に分割して調整練混ぜと二次練混ぜの各工程で個別に供給したため、一次練混ぜと二次練混ぜでの各粗骨材Ｇ１、Ｇ２の放出量を減らしてミキサ２０の槽壁と撹拌翼との間に粗骨材が挟まる「粗骨材の挟まり」を低減できる。そのため、分割練混ぜの特性を発揮させて高品質なコンクリートを得ることが出来る。しかも、ミキサ２０の撹拌翼や軸に過大な負荷がかからないのでミキサの寿命を短くしたりすることがない。

一次練混ぜ工程と二次練混ぜ工程とで粗骨材Ｇ１、Ｇ２に分けて放出すると共に、二次練混ぜ工程で粗骨材Ｇ２を放出するのは二次水Ｗ２を放出開始した後とする。このことにより一次練混ぜの粗骨材Ｇ１の放出量を減らし「粗骨材の挟まり」や粗骨材の毀損を低減し、残りの粗骨材Ｇ２を二次水Ｗ２の放出開始後に放出するので、「粗骨材の挟まり」を低減回避できる。
また、混和材を含む水硬性物質粉体Ｃを一次練混ぜ工程と二次練混ぜ工程で分けて放出する場合には、二次練混ぜ工程での水硬性物質粉体Ｃ２の放出を二次水Ｗ２の放出開始後とすることで水硬性物質粉体Ｃ２のダマの発生を防ぎ、二次練混ぜ工程における「粗骨材の挟まり」を低減し、コンクリートを高品質化できる。

次に上述した本発明の実施形態による分割練混ぜ方法を行うための分割練混ぜ装置１について図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１は本発明の実施形態による分割練混ぜ装置１を示すものである。
本実施形態による分割練混ぜ装置１は、コンクリートまたはモルタルを分割練混ぜ方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等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粉末の混和材を貯留する混和材サイロ３とを備えている。セメントサイロ２のホッパと混和材サイロ３のホッパから供給されるセメントと混和材を、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。

また、天井クレーン７等で搬送される細骨材Ｓ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Ｇ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。粗骨材計量ホッパ１１では、予め設定された総量の粗骨材から調整練りに際して供給する一部の粗骨材Ｇ１と二次練混ぜに際して供給する残りの粗骨材Ｇ２とを順次計量して排出ゲートを開閉制御する。
また、水タンク１３に貯留された水は水計量ホッパ１４に供給する。混和剤タンク１６に貯留された混和剤は計量タンク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２０は例えば特許文献２に記載されたような二軸強制練り型で各軸に連続撹拌翼を備えたタイプのものを備えている。

水計量ホッパ１４には、例えばモルタルまたはコンクリートの分割練混ぜのための総量である配合水(全水量)Ｗが貯留されており、配合水Ｗは、骨材に供給して調整練混ぜを行うための一次水Ｗ１、二次練混ぜを行うための二次水Ｗ２とに分割してミキサ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。

また、図１２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、調整練混ぜのために、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２０に供給させる細骨材供給手段２６と、所定量の砂利を計量してミキサ２０に供給させる粗骨材供給手段２７とを備えている。粗骨材供給手段２７は調整練混ぜに際して一部（例えば５０％）の粗骨材Ｇ１を供給する第１の粗骨材供給手段２７ａと、二次練混ぜに際して残りの粗骨材Ｇ２を供給する第２の粗骨材供給手段２７ｂとを備えている。
また、水硬性物質粉体供給手段２３では、一次練混ぜの際に水硬性物質粉体計量ホッパ５でセメントを主とする粉末等を計量して供給する第１の水硬性物質粉体供給手段２３ａと、二次練混ぜの際に、残りの粗骨材Ｇ２と共に、セメントを主として混和材を含む水硬性物質粉体を計量して供給する第２の水硬性物質粉体供給手段２３ｂとを備えている。

また、水供給手段２４において、一次練混ぜの際に一次水Ｗ１を計量して供給する一次水供給手段２４ａと、二次練混ぜの際に残りの二次水Ｗ２を計量して供給する二次水供給手段２４ｂとを備えている。
そして、制御手段１８には、調整練混ぜ、その後の一次練混ぜ、二次練混ぜの各工程において、細骨材Ｓ，粗骨材Ｇ１，Ｇ２、水硬性物質粉体Ｃ１、Ｃ２、一次水Ｗ１、二次水Ｗ２をミキサ２０に放出するタイミングと量を計測して各手段に出力信号を発信する放出タイミング設定手段３０を備えている。

本実施形態による分割練混ぜ装置１は上述の構成を備えており、図１に示すフローチャートと図２に示すミキシングチャートに沿って本実施形態による分割練混ぜ方法について説明する。
本実施形態による分割練混ぜ装置１によって例えばコンクリートを製造する場合、放出タイミング設定手段３０からの指示信号により細骨材供給手段２６から信号出力して、細骨材計量ホッパ９で予め設定された量の砂を計量してミキサ２０に放出する（ステップ１）。ミキサ２０では二軸による連続撹拌翼が常時回転して撹拌している。

そして、細骨材Ｓが所要量、例えば５０％放出された時点で、放出タイミング設定手段３０からの指示信号によって第１の粗骨材供給手段２７ａと一次水供給手段２４ａから粗骨材計量ホッパ１１と水計量ホッパ１４で粗骨材Ｇ１と一次水Ｗ１をそれぞれ計量してミキサ２０に放出する（ステップＳ２）。これによって調整練混ぜを行う（ステップＳ３）ことで細骨材Ｓと粗骨材Ｇ１の表面に均等に水が付着する。
しかも、粗骨材Ｇ１を遅れて投入し且つ粗骨材Ｇ１の量が全量より少ないため、粗骨材Ｇ１の偏在を防ぐと共に、粗骨材Ｇ１の周囲には均一に水に濡れた細骨材Ｓが位置して分散する。そのため、少ない粗骨材Ｇ１がミキサ槽壁と撹拌翼との間に偏在して粗骨材Ｇが挟まることが少ない。

そして、一次練混ぜ工程において、調整練混ぜが終了した後、第１の水硬性物質粉体供給手段２３ａによってセメントを主とした一部の水硬性物質粉体Ｃ１がミキサ２０に放出されて（ステップＳ４）、引き続いて一次練混ぜが行われて（ステップＳ５）骨材が造殻されてキャピラリー状態で混練される。なお、図２に示すように、一次練混ぜの後段では混和剤Ａｄがミキサ２０に付与される。

次に、一次練混ぜが終了した後、二次練混ぜ工程に至る。二次練混ぜ工程では、二次水供給手段２４ｂによって二次水Ｗ２を水計量ホッパ１４で計量してミキサ２０に投入し（ステップＳ６）、少し遅れて第２の粗骨材供給手段２７ｂによって粗骨材計量ホッパ１１で残りの粗骨材Ｇ２を計量してミキサ２０に放出する（ステップＳ７）。また、これと同時に第２の水硬性物質粉体供給手段２３ｂによって混和材を含む水硬性物質粉体Ｃ２をミキサ２０に放出して、二次練混ぜを行う（ステップＳ８）。
そして、二次練混ぜ工程において、残りの粗骨材Ｇ２を調整練混ぜ時の粗骨材Ｇ１と分けてしかも二次水Ｗ２の供給後に放出することで、ミキサ槽壁と撹拌翼との間に粗骨材Ｇ２が偏在して挟まることが少ない。

一次練混ぜでは、セメントを主とする水硬性物質粉体Ｃ１の一部を、調整練り混ぜした細骨材Ｓと一次水Ｗ１と一部の粗骨材Ｇ１に加えて造殻の強化を行ってキャピラリー状態で練混ぜを行う。そして、二次練混ぜでは、残りの水硬性物質粉体Ｃ２を加えて練混ぜすることでより均一な練混ぜを行えるため、一次練混ぜで全ての粉体を加えて練混ぜするよりも高強度なコンクリートを製造できる。特に二次練混ぜで加える水硬性物質粉体Ｃ２を二次水Ｗ２を放出した後で放出することで、粉体のダマが少なく分割練混ぜペーストとしての特性も優れている。
なお、上述の説明では、コンクリートの製造方法について説明したが、粗骨材を投入しないモルタルの場合でも調整練り混ぜ工程において含水率の偏差が小さくなり、水硬性物質粉体を効果的にキャピラリー化でき、高品質のモルタルを製造できる。

上述のように本実施形態による分割練混ぜ装置１と分割練混ぜ方法によれば次の効果を奏する。
調整練り混ぜ工程において、細骨材Ｓを先ず放出し、細骨材Ｓを全量の５０％以上放出した後で一次水Ｗ１および一部の粗骨材Ｇ１を放出するため、細骨材Ｓの含水率の偏差が小さく細骨材の粒子間に一次水を均一に付着し保持することができて、調整練混ぜを万遍なく均等に達成する。
また、粗骨材Ｇを一部の粗骨材Ｇ１と残りの粗骨材Ｇ２に分割して調整練混ぜと二次練混ぜの各工程で個別に供給したため、一次練混ぜと二次練混ぜでの各粗骨材Ｇ１、Ｇ２の放出量を減らして分散できて、ミキサ２０の槽壁と撹拌翼との間に粗骨材が挟まる「粗骨材の挟まり」を低減できる。しかも、ミキサ２０の撹拌翼や軸に過大な負荷がかからないのでミキサの寿命を短くしたりすることがない。

また、二次練混ぜ工程で、残りの粗骨材Ｇ２を二次水Ｗ２の放出開始後に放出するため、「粗骨材の挟まり」や粗骨材の毀損を低減できて高品質なコンクリートを製造することができる。
水硬性物質粉体と混和材を一次練混ぜ工程と二次練混ぜ工程で分けて放出するため、一次練混ぜ工程では骨材の表面に均等に水硬性物質粉体を付着させて造殻を強化させてキャピラリー状態で練り混ぜできる。また、二次練混ぜ工程では水硬性物質粉体の放出を二次水Ｗ２の放出開始後にすることで均等に分散させて二次練混ぜを行うことができ、ダマが少なくブリーディングの小さい高強度で高品質なコンクリートを製造できる。

なお、本発明による分割練混ぜ方法と分割練混ぜ装置１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。

例えば、上述した実施形態では粗骨材の総量を一部の粗骨材Ｇ１と残りの粗骨材Ｇ２に分けて調整練混ぜ工程と二次練混ぜ工程とでそれぞれ放出することで、各練混ぜ工程における粗骨材Ｇ１，Ｇ２の放出量を減らしてミキサ２０による練混ぜにおける粗骨材の挟まりや毀損を低減するようにした。しかしながら、この構成に代えて、調整練混ぜ工程で全量の粗骨材Ｇを供給してもよい。
この場合でも、先に細骨材Ｓの一部をミキサ２０に放出した時点で一次水Ｗ１と粗骨材Ｇを供給することで、細骨材Ｓと粗骨材Ｇの表面に付着する水分を均一にすることができる。特に図４に示すように、細骨材Ｓを５０％以上放出した後で、一次水Ｗ１と粗骨材Ｇを供給すれば、含水率の偏差を小さく制御することができる。

なお、調整練り混ぜ工程において、細骨材Ｓを５０％以上放出した後で一次水Ｗ１と粗骨材Ｇを供給しなくてもよく、例えば細骨材が５０％より少ない放出状態や５０％を超えた放出状態で一次水と粗骨材を加えたとしても含水率の偏差を小さく制御できる。

１ 分割練混ぜ装置
２ セメントサイロ
３ 混和材サイロ
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
２２ 骨材供給手段
２３ 水硬性物質粉体供給手段
２３ａ 第１の水硬性物質粉体供給手段
２３ｂ 第２の水硬性物質粉体供給手段
２４ａ 一次水供給手段
２４ｂ 二次水供給手段
２６ 細骨材供給手段
３０ 放出タイミング設定手段

Claims (3)

1. 骨材に一次水を加えてミキサで調整練混ぜを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練混ぜを行い、更に全水量から既に加えた水量を除いた二次水を加えて二次練混ぜを行うことで、コンクリートを製造するようにした分割練混ぜ方法において、
   前記一次練混ぜに際し一部の前記水硬性物質粉体をミキサに放出し、その後二次練混ぜにおいて前記ミキサ内に二次水の放出を開始した後で、全量から前記一部の水硬性物質粉体を除去した残りの水硬性物質粉体の放出を開始するようにしたことを特徴とする分割練混ぜ方法。
2. 前記調整練混ぜにおいて前記粗骨材の一部を放出して練り混ぜを行い、
   前記二次練混ぜに際して前記ミキサ内に二次水の放出を開始し、その後全粗骨材量から前記一部の粗骨材を除去した残りの粗骨材の放出を行うようにした請求項１に記載された分割練混ぜ方法。
3. 骨材に一次水を加えてミキサで調整練混ぜを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練混ぜを行い、更に全水量から既に加えた水量を除いた二次水を加えて二次練混ぜを行うことで、モルタルまたはコンクリートを製造するようにした分割練混ぜ装置において、
   一部の前記水硬性物質粉体をミキサ内に放出する第１の水硬性物質粉体供給手段と、
   全量から前記一部の水硬性物質粉体を除去した残りの水硬性物質粉体をミキサ内に放出する第２の水硬性物質粉体供給手段と、
   前記ミキサ内に二次水を放出する二次水供給手段と、
   前記一次練混ぜに際して前記第１の水硬性物質粉体供給手段から一部の水硬性物質粉体をミキサ内に供給し、前記二次水供給手段から二次水をミキサ内に放出した後に前記第２の水硬性物質粉体供給手段から残りの水硬性物質粉体を放出する放出タイミング設定手段と、
   を備えたことを特徴とする分割練混ぜ装置。