特許 6902858 繊維分散装置及びコンクリート製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6902858

(24)【登録日】2021年6月24日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】繊維分散装置及びコンクリート製造装置

(51)【国際特許分類】

   B28C 7/06 20060101AFI20210701BHJP

   B28C 5/40 20060101ALI20210701BHJP

   B28C 7/10 20060101ALI20210701BHJP

   B01F 15/02 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   B28C7/06

   B28C5/40

   B28C7/10

   B01F15/02 B

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-229075(P2016-229075)

(22)【出願日】2016年11月25日

(65)【公開番号】特開2018-83388(P2018-83388A)

(43)【公開日】2018年5月31日

【審査請求日】2019年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000198307

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ建材工業

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】新井 廣行

(72)【発明者】

【氏名】圷 義勝

(72)【発明者】

【氏名】平木 邦昌

(72)【発明者】

【氏名】太田 勝也

(72)【発明者】

【氏名】金原 浩介

(72)【発明者】

【氏名】澤下 健太

【審査官】 田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−３３６８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１０２６０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−３０５６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０９０２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２９９８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２８９０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４４１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０９６８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表昭６１−５０２３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０１５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０５３１０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−００５８１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２８Ｃ ５／４０

Ｂ２８Ｃ ７／００ − ７／１６

Ｂ０１Ｆ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給された繊維を分散するようにした繊維分散装置であって、前記繊維を投入する四角形筒状の筐体と、
前記筐体に設けられていて繊維を通過させるメッシュと、前記メッシュを振動させる加振機と、
前記メッシュの下流側に設けられていて投入された繊維を撹拌羽根の回転で分散させる撹拌機と、
前記撹拌機の周囲における前記筐体の四隅の角部に設置され、前記撹拌羽根に接触しない繊維及び前記撹拌機で飛散させられた繊維を吹き飛ばすエアノズルと、を備えたことを特徴とする繊維分散装置。

【請求項2】

前記撹拌機の下流側に配設されていて前記エアノズルで吹き飛ばされた繊維を更に分散させる分散用棒部材を備えた請求項１に記載された繊維分散装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載された繊維分散装置とミキサーとを備え、前記繊維分散装置で分散させた繊維を、回転する前記ミキサーのコンクリート材料または生コンクリート中に混ぜ込むことで、前記繊維をコンクリート中に分散させて混ぜ込むようにしたことを特徴とするコンクリート製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モルタルを含むコンクリート中に含まれる繊維をより均等に分散させるようにした繊維分散装置と繊維補強コンクリートを製造するコンクリート製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、コンクリートやモルタルのひび割れ拘束や、剥落防止等のためにコンクリート中に鋼繊維や合成樹脂繊維等の各種の繊維を混合することが行われている。このような繊維補強したコンクリートの製造方法として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。

【0003】

この方法は、アジテータ車のドラムにミキサーから生コンクリートを投入すると共にポリプロピレン繊維等の繊維をドラムに投入している。アジテータ車に繊維を投入する際、ミキサーからホッパに落下させる生コンクリートの中央上面に繊維を載置させ、ホッパに繊維が付着しないようにしている。また、繊維の表面に界面活性剤を付着させて繊維同士の絡まりによるファイバーボールの発生を防いでいる。そして、運転中にドラムを低速回転させることで、生コンクリート中に繊維を均等に混入させることができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−１８７１２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような製造方法では、投入前のポリプロピレン繊維等の各種繊維は互いに絡まり合っており、塊状であるため、アジテータ車の回転ドラムと撹拌翼によってはコンクリート中の繊維のほぐしや分散を十分行えなかった。そのため、コンクリート中に繊維を均等に分散できない欠点があった。このような塊状の繊維が硬化したコンクリート中に存在するとコンクリート強度が弱かった。

【0006】

例えば、特許文献１のコンクリート製造方法で製造した繊維補強コンクリートでトンネルのセグメントを製造した場合、トンネル内で交通事故等による火災が発生した際にセグメント中の繊維の塊が高熱で集中的に溶けてしまい、内部に大きな密閉空間ができてしまう。そのため、高温となったセグメント中の密閉空間内にコンクリート中の水蒸気が充満して水蒸気圧や温度の上昇により爆裂が発生したりコンクリート壁に亀裂が生じたりして崩壊するおそれがあった。

【0007】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、絡まった繊維塊でもより均等に分散させることができるようにした繊維分散装置とこの装置を備えたコンクリート製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る繊維分散装置は、供給された繊維を分散するようにした繊維分散装置であって、繊維を投入する四角形筒状の筐体と、筐体に設けられていて繊維を通過させるメッシュと、メッシュを振動させる加振機と、メッシュの下流側に設けられていて投入された繊維を撹拌羽根の回転で分散させる撹拌機と、撹拌機の周囲における筐体の四隅の角部に設置され、撹拌羽根に接触しない繊維及び撹拌機で飛散させられた繊維を吹き飛ばすエアノズルと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、繊維分散装置の筐体内に投入された繊維塊等を含む繊維がメッシュを通過する際に、メッシュが加振機によって振動を加えられているために繊維がより均等に分散される。

【0009】

しかも、繊維がメッシュを通過する際にメッシュが加振機で振動させられるために分散されると共に、その下流側に設置された撹拌機の撹拌羽根によって更に分散させられ、より均等に分散させることができる。

【0010】

また、前記撹拌機の下流側に配設されていて前記エアノズルで吹き飛ばされた繊維を更に分散させる分散用棒部材を備えていてもよい。

【0011】

本発明によるコンクリート製造装置は、上述したいずれかに記載された繊維分散装置とミキサーとを備え、繊維分散装置で分散させた繊維を、回転するミキサーのコンクリート材料または生コンクリート中に混ぜ込むことで、繊維をコンクリート中に分散させて混ぜ込むようにしたことを特徴とする。
本発明によるコンクリート製造装置では、繊維分散装置でよく分散させた繊維を、コンクリート製造装置のドラム内に投入することで、ドラム内で撹拌されるコンクリート中に分散させて混ぜ込むことができる。なお、本発明ではコンクリートにモルタルを含むものとする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の繊維分散装置によれば、繊維塊等の繊維を筐体内の振動するメッシュ及び撹拌機で撹拌して分散させることができる。
そのため、本発明のコンクリート製造装置によれば、繊維分散装置で分散された繊維をコンクリート中に分散させて混ぜ込むことができ、得られた繊維強化したコンクリート製品が高熱に晒されたとしてもひび割れや爆裂等を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態によるコンクリート製造装置の説明図である。

【図2】実施形態による繊維分散装置の概略斜視図である。

【図3】図２に示す繊維分散装置のメッシュの枠部に加振機を設けた構成を示す説明図である。

【図4】変形例による繊維分散装置のメッシュに繊維を投入する状態の要部説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態による繊維分散装置とそのコンクリート製造装置について図１〜図３を参照して説明する。
図１は実施形態に係る繊維分散装置１を備えたコンクリート製造装置２の説明図である。このコンクリート製造装置２は、セメント、砂、砂利、高炉スラグ等の混和剤、水等をミキサー３に投入してミキサー３を回転させて混練し、繊維強化されたコンクリートを製造するものである。しかも、本実施形態では、これらのコンクリート材料に補強用繊維材料として例えばポリプロピレン繊維等の樹脂繊維を分散させた状態でミキサー３内に投入して混練することで、コンクリート中に均等に繊維を分散混合させた繊維強化コンクリートを製造する。また、コンクリートに代えてモルタルに繊維を分散混合してもよく、以下の説明ではモルタルを含めてコンクリートとして説明する。

【0015】

なお、本実施形態において、使用する繊維としてポリプロピレン繊維以外にポリエチレン等のポリオレフィン繊維やビニロン繊維等の有機繊維等を用いてもよく、また鋼繊維等の金属繊維、鉱物繊維等の無機繊維、炭素繊維、アラミド繊維等を用いてもよい。
また、これらの繊維を２種以上混合して使用することもできる。繊維は長繊維、短繊維のいずれでもよい。

【0016】

このような繊維を用いたコンクリート製造装置２は、図１に示すように、水硬性物質粉体としてのセメントＣを計量してミキサー３に供給するセメント計量ホッパ５と、細骨材(砂)計量ホッパ６、粗骨材(砂利)計量ホッパ７、高炉スラグ等の混和剤計量ホッパ８、水計量ホッパ９を備えている。また、コンクリート（やモルタル）を繊維補強するための繊維計量ホッパ１０も設置されている。
繊維計量ホッパ１０に投入される繊維は互いに絡み合っており、塊状とされていることが多い。このような塊状の繊維を分散させるために繊維計量ホッパ１０の下流側に繊維分散装置１が設置されている。

【0017】

次に繊維分散装置１について図２及び図３に基づいて説明する。
繊維分散装置１は、例えば四角形筒状の筐体１３の繊維供給口１３ａに例えば金属からなる網目状または格子状のメッシュ１４が設置されている。メッシュ１４の周囲には繊維が周辺に飛散することを防ぐガイド壁１２が設置されている。図２では、ガイド壁１２は筐体１３の壁面に沿って２面設けられているが、４面に設置されていてもよい。メッシュ１４はその周縁の四辺に枠体１５が固定されている。図１では、枠体１５はメッシュ１４の周囲に設置されたカバー部材１７によって覆われている。
また、図２及び図３において、メッシュ１４における枠体１５の例えば１辺または対向する２辺の枠部１５ａの上部にメッシュ１４を上下方向または横方向に振動させるための加振機１６が設置されており、繊維計量ホッパ１０から落下する繊維塊をメッシュ１４の振動で分離させて分散できる。加振機１６として適宜の物を採用できるが、例えばバイブレータや振動モータ等を採用できる。

【0018】

また、メッシュ１４の下流側には、筐体１３内の中央に繊維を撹拌して分散するための撹拌機１８が設置されている。撹拌機１８は筐体１３の内壁に図示しないアームを介して駆動モータＭが支持されており、駆動モータＭの軸部には複数枚、例えば４枚の撹拌羽根１９が取り付けられている。
撹拌機１８の周囲の四隅の角部にはエア吹出し器のエアノズル２０がそれぞれ設置されている。エアノズル２０は筐体１３の外部に設けたエアチューブ２１を通して図示しないエア供給源に接続されている。撹拌羽根１９が届かない四隅の角部に飛散した繊維をエアノズル２０で吹き飛ばすことができる。

【0019】

また、撹拌機１８の両側部下側で筐体１３の対向する壁面近傍にそれぞれ分散用部材として分散用棒部材２２が設置されている。この分散用棒部材２２はエアノズル２０の下側に対向して設置され、筐体１３の四隅の角部でエアノズル２０によって吹き飛ばされた繊維が分散用棒部材２２に衝突して、更に分散させることができる。なお、分散用棒部材２２は筐体１３の四辺の各内壁に沿って設置されていてもよい。
そして、撹拌機１８の下方の筐体１３の底面には分散された繊維をミキサー３へ投入する繊維投入口２３が形成されている。

【0020】

本実施形態による繊維分散装置１とコンクリート製造装置２は上述した構成を備えており、次に繊維分散装置１を用いたコンクリート製造装置２によるコンクリート製造方法について説明する。
繊維強化コンクリートの製造に際し、図1に示すコンクリート製造装置２において、セメント計量ホッパ５、細骨材計量ホッパ６、粗骨材計量ホッパ７、高炉スラグ等の混和剤計量ホッパ８、水計量ホッパ９からコンクリート材料としてそれぞれ計量されたセメント、砂、砂利、高炉スラグ等の混和剤が回転するミキサー３に投入される。これと同時に、繊維も繊維計量ホッパ１０で計量されて繊維分散装置１に投入される。

【0021】

繊維分散装置１では、計量された繊維は絡まり合って繊維塊として筐体１３の繊維供給口１３ａに落下される。繊維塊は繊維供給口１３ａに設置されたメッシュ１４に引っかかるが、メッシュ１４は加振機１６によって振動させられているため、メッシュ１４に引っかかった繊維塊は振動で分離して分散させられる。分散された繊維はメッシュ１４を通過して撹拌機１８で回転する撹拌羽根１９に衝突して更に細かく分断分離され、下方に落下する。
撹拌羽根１９に接触しない繊維は、筐体１３の四隅の部分ではエアノズル２０によって吹出されるエアによって分離させられる。また、一部の繊維は撹拌機１８に吹き付けられて更に分離させられる。他の一部の繊維は分散用棒部材２２に衝突して同様に更に分散させられる。撹拌機１８によって飛散させられた繊維の一部もエアノズル２０や分散用棒部材２２等に衝突して更に分散させられる。

【0022】

こうして２段階以上に亘って分散させられた繊維は、筐体１３の底面の繊維投入口２３から回転するミキサー３に落下する。そして、回転するミキサー３内でセメント、砂、砂利、高炉スラグ等の混和剤と共に分散された繊維が良く混練させられて繊維入り生コンクリートが製造される。得られた生コンクリートは例えばセグメントの型枠に充填させられてセグメント等のコンクリート製品を製造できる。しかも、このセグメントは繊維が良く分散された状態で他のコンクリート材料と良く混練されているため、繊維で強化されたセグメントを製造できる。得られた繊維強化セグメントでトンネルの壁面等を構築できる。

【0023】

そして、トンネル内で交通事故等により火災が発生した場合、本実施形態による繊維強化セグメントは高温に晒されるため、セグメント内の各繊維が熱で溶解して小さな密閉された空洞が多くできる。この場合、繊維がコンクリート中に細かく分散されているため、コンクリートから蒸発した水蒸気が空洞内に流入しても大きな水蒸気圧にならない。即ち、セグメント中に繊維塊は生じていないためコンクリート中に大きな空洞ができず、高熱で発生する水蒸気圧が高圧にならないため爆裂を生じたりコンクリートに亀裂を生じたりすることがなく崩落を防止できる。

【0024】

上述のように本実施形態による繊維分散装置１とこれを備えたコンクリート製造装置２によれば、絡まり合った繊維塊を振動するメッシュ１４と撹拌機１８によって２段階以上に分散させることで均等に分散処理することができる。
そして、これらの繊維をミキサー３内にコンクリート材料と共に投入して混練することで、繊維が良く分散された高強度の繊維強化コンクリートを製造することができる。そのため、得られた繊維強化セグメント等のコンクリート製品が火災等によって高温に晒されたとして、溶融した繊維跡の空洞の体積が小さくコンクリートから生じた水蒸気圧が高圧になることを抑制してコンクリートが爆裂したり亀裂が入ったりすることを防いで崩落を阻止できる。

【0025】

以上、本発明の実施形態による繊維分散装置１とコンクリート製造装置２について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。

【0026】

例えば、上述した実施形態による繊維分散装置１では加振機１６付きのメッシュ１４と撹拌機１８とで２段階以上に亘って繊維塊を分散させるようにしたが、これに代えて加振機１６付きのメッシュ１４だけで繊維分散装置１を構成してもよい。
また、振動しないメッシュ１４を備えた筐体１３内に撹拌機１８を設置することで繊維分散装置１を構成してもよい。或いは、メッシュ１４を省略して筐体１３内に撹拌機１８を設置することで繊維分散装置１を構成してもよい。
いずれも場合でも十分な繊維の分散能力を発揮できる。

【0027】

また、図４は実施形態による繊維分散装置１の変形例を示すものである。本変形例ではコンクリート製造装置２に繊維計量ホッパ１０は設置されていない。本変形例では、所定量ずつ袋詰めされた繊維Ｓの塊を作業員が手動で開封して繊維分散装置１の繊維供給口１３ａから振動するメッシュ１４に投入するようにしたものである。本変形例であっても、上述した実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

【0028】

なお、上述した実施形態では、ミキサー３内にセメントや砂等のコンクリート材料と共に分散された繊維を投入して混練して繊維強化コンクリートを製造するようにしたが、本発明はこのようなコンクリート製造装置２に限定されない。例えば、コンクリート材料によってミキサー３で製造された生コンクリートを例えばアジテータ車等のドラムに供給すると共に、同時またはその後に繊維分散装置１で分散された繊維をドラムに供給し、回転するドラムで分散混合するようにしてもよい。
これによっても繊維は供給時点で均等に分散されているためにコンクリート中に良く分散され、上述した繊維強化コンクリートを製造できる。

【0029】

また、上述した実施形態では繊維分散装置１の筐体１３を四角形筒状に形成したが、これに代えて他の多角形筒状や円筒状等に形成してもよい。筐体１３を円筒状等に形成した場合にはエアノズル２０や分散用棒部材２２を設置しなくてもよい。

【符号の説明】

【0030】

１ 繊維分散装置
２ コンクリート製造装置
３ ミキサー
１３ 筐体
１３ａ 繊維供給口
１４ メッシュ
１６ 加振機
１８ 撹拌機
１９ 撹拌羽根
２０ エアノズル
２２ 分散用棒部材
２３ 繊維投入口
Ｓ 繊維

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】