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特開2023-148511モルタル製造装置及びモルタル製造方法
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  • 特開-モルタル製造装置及びモルタル製造方法 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023148511
(43)【公開日】2023-10-13
(54)【発明の名称】モルタル製造装置及びモルタル製造方法
(51)【国際特許分類】
   B28C 7/02 20060101AFI20231005BHJP
   B28C 7/06 20060101ALI20231005BHJP
   B28C 7/12 20060101ALI20231005BHJP
   B28C 7/04 20060101ALI20231005BHJP
【FI】
B28C7/02
B28C7/06
B28C7/12
B28C7/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022056582
(22)【出願日】2022-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】501173461
【氏名又は名称】太平洋マテリアル株式会社
(72)【発明者】
【氏名】高山 浩平
【テーマコード(参考)】
4G056
【Fターム(参考)】
4G056AA03
4G056AA08
4G056CA01
4G056CB15
4G056CB17
4G056CB19
4G056CB23
4G056CD34
(57)【要約】
【課題】長距離圧送しても安定した品質の様々な軟度のモルタルを連続して調製することができるモルタル製造装置及びモルタル製造方法を提供すること。
【解決手段】粉体材料を圧送して供給する粉体材料供給部及び第一の液体を圧送して供給する第一の液体供給部を圧送方向に対してこの順で備え、圧送しながら粉体材料に第一の液体を添加混合してモルタルを調製するモルタル供給部と、モルタルを攪拌混合する攪拌機構を備えた貯蔵装置と、を備えるモルタル製造装置。
【選択図】図1

【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉体材料を圧送して供給する粉体材料供給部及び第一の液体を圧送して供給する第一の液体供給部を圧送方向に対してこの順で備え、圧送しながら前記粉体材料に前記第一の液体を添加混合してモルタルを調製するモルタル供給部と、前記モルタルを攪拌混合する攪拌機構を備えた貯蔵装置と、を備えるモルタル製造装置。
【請求項2】
前記第一の液体供給部が環状部材である、請求項1に記載のモルタル製造装置。
【請求項3】
前記貯蔵装置に、第二の液体を供給する第二の液体供給部を更に備える、請求項1又は2に記載のモルタル製造装置。
【請求項4】
前記第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計が、前記粉体材料100質量部に対して10~30質量部であり、前記第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計に対する前記第一の液体の供給量の質量比([前記第一の液体の供給量]/[前記第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計])が0.51~0.9である、請求項3に記載のモルタル製造装置。
【請求項5】
圧送される粉体材料に対して第一の液体を圧送しながら添加混合してモルタルを調製し、前記モルタルを圧送供給する第一の工程と、
撹拌機構を備える貯蔵装置に前記モルタルを供給し、前記撹拌機構により前記モルタルを混練する第二の工程と、を含む、モルタル製造方法。
【請求項6】
前記第二の工程において、第二の液体を貯蔵装置に供給し、前記モルタルと前記第二の液体を混錬する、請求項5に記載のモルタル製造方法。
【請求項7】
前記第一の液体の供給量が前記第二の液体の供給量よりも多い、請求項5又は6に記載のモルタル製造方法
【請求項8】
前記第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計が、前記粉体材料100質量部に対して10~30質量部であり、前記第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計に対する前記第一の液体の供給量の質量比([前記第一の液体の供給量]/[前記第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計])が0.51~0.9である、請求項6又は7に記載のモルタル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モルタル製造装置及びモルタル製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリート構造物におけるモルタル施工では、新築及び改修工事において用途に応じ、様々な機械設備を用いた充填工法や吹付工法等の施工方法によって工事がなされている。しかしながら、暗渠、水路、狭いトンネル、交通制限のかかる道路等の特殊作業環境においては、対象となるモルタル打設箇所付近に練混ぜプラント及び材料置き場が設けることができず、離れた場所に練混ぜプラントを設置し、ポンプ等を利用して長距離圧送によるモルタル打設を強いられる場合がある。
【0003】
予め練混ぜたモルタルをポンプにより湿式圧送する従来の手法では、圧送距離の制限に関わる条件として、使用するポンプの圧送能力、ホースの耐圧能力、モルタルの粘性等が関与する。また機材使用後にはミキサ、及び圧送ホースの内部にモルタルが付着し、洗浄作業が伴うことから、作業の利便性に課題があった。
【0004】
近年では長距離圧送の手法として、モルタルを練混せず乾式の状態で圧送する手法があり、主に吹付工法として利用されている(例えば、特許文献1)。吹付工法に適用される理由としては、粉体部を圧縮空気による気流にのせて送り出し、液体と合流後、そのまま施工対象面に圧縮空気を利用し吹付施工できる点にある。また乾式圧送では圧送ホース内の清掃が不要であり、作業効率に優れる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006-283335号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、乾式吹付工法においては、使用するモルタル性状が柔らかい場合ノズル先からダレが発生する点、吹付時にモルタルのリバウンドが発生する点、粉体と液体を安定して混合しにくい点といった課題もあり、使用するモルタルの施工軟度には制限があった。また、長距離圧送工法においては、安定した品質のモルタルを連続して調製できることも求められる。
【0007】
したがって、本発明は、長距離圧送しても安定した品質の様々な軟度のモルタルを連続して調製することができるモルタル製造装置及びモルタル製造方法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】
本発明者が上記課題について鋭意検討した結果、モルタルの圧送過程と圧送後の貯蔵装置の2段階でモルタルを混合することで、長距離圧送が可能であり、且つ品質の安定したモルタルを製造できることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]粉体材料を圧送して供給する粉体材料供給部及び第一の液体を圧送して供給する第一の液体供給部を圧送方向に対してこの順で備え、圧送しながら粉体材料に第一の液体を添加混合してモルタルを調製するモルタル供給部と、モルタルを攪拌混合する攪拌機構を備えた貯蔵装置と、を備えるモルタル製造装置。
[2]第一の液体供給部が環状部材である、[1]に記載のモルタル製造装置。
[3]貯蔵装置に、第二の液体を供給する第二の液体供給部を更に備える、[1]又は[2]に記載のモルタル製造装置。
[4]第一の液体及び第二の液体の供給量の合計が、粉体材料100質量部に対して10~30質量部であり、第一の液体及び第二の液体の供給量の合計に対する第一の液体の供給量の質量比([第一の液体の供給量]/[第一の液体及び第二の液体の供給量の合計])が0.51~0.9である、[3]に記載のモルタル製造装置。
[5]圧送される粉体材料に対して第一の液体を圧送しながら添加混合してモルタルを調製し、モルタルを圧送供給する第一の工程と、撹拌機構を備える貯蔵装置にモルタルを供給し、撹拌機構によりモルタルを混練する第二の工程と、を含む、モルタル製造方法。
[6]第二の工程において、第二の液体を貯蔵装置に供給し、モルタルと第二の液体を混錬する、[5]に記載のモルタル製造方法。
「7」第一の液体の供給量が第二の液体の供給量よりも多い、[5]又は[6]に記載のモルタル製造方法
[8]第一の液体及び第二の液体の供給量の合計が、粉体材料100質量部に対して10~30質量部であり、第一の液体及び前記第二の液体の供給量の合計に対する第一の液体の供給量の質量比([第一の液体の供給量]/[第一の液体及び第二の液体の供給量の合計])が0.51~0.9である、[6]又は「7」に記載のモルタル製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、長距離圧送しても安定した品質の様々な軟度のモルタルを連続して調製することができるモルタル製造装置及びモルタル製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、本発明のモルタル製造装置の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を適宜参照しながら本発明の一実施形態について説明する。各図は模式図であり、各構成要素の大きさ等は図面に示されたものに限定されるものではない。
【0013】
[モルタル製造装置]
図1は、本発明のモルタル製造装置の一実施形態を示す模式図である。本実施形態のモルタル製造装置100は、粉体材料を圧送して供給する粉体材料供給部1及び第一の液体を圧送して供給する第一の液体供給部2を圧送方向に対してこの順で備え、圧送しながら粉体材料に第一の液体を添加混合してモルタルを調製するモルタル供給部3と、第一のモルタルを攪拌混合する攪拌機構4を備えた貯蔵装置5と、を備える。
【0014】
モルタル供給部3は、粉体材料供給部1と液体供給部2が少なくとも備えられていればよい。例えば、図1に示す本実施形態に係るモルタル供給部3は、粉体材料を圧送するためのエアーコンプレッサー7、粉体材料供給部1、材料輸送ホース8、第一の液体を圧送するためのポンプ9、及び第一の液体を材料輸送ホース8内に供給する第一の液体供給部2を備える。
【0015】
粉体材料供給部1は、吹付材料を供給する機材であればよく、例えば、モルタル吹付機、コンクリート吹付機、乾式吹付機が挙げられる。粉体材料は用途に応じて適宜調整すればよく、例えば、セメント、骨材等を配合したセメント系材料、ロックウール等の耐火材料、発泡ウレタン等の被覆材料が挙げられる。粉体材料供給部1はコンプレッサー7等の圧送手段が接続されており、空気圧送によって粉体材料が液体供給部2を備える材料輸送ホース8に送られる。以下、粉体材料として、セメント系材料を用いた場合について説明する。
【0016】
材料輸送ホース8は耐圧ホースであれば特に限定されない。材料輸送ホース8は、第一の液体供給部2を備え、貯蔵装置5へと接続される。材料輸送ホース8の長さは、施工箇所までの距離に応じて適宜調整することができ、例えば、20~200mであってもよく、50~100mであってもよい。第一の液体供給部2の設置位置は材料輸送ホース8の貯蔵装置5側末端から0.2~1.5mであることが好ましく、0.3~1.0mであることがより好ましい。材料輸送ホース8における第一の液体供給部2の設置位置が上記範囲内であれば、粉体材料を長距離輸送した場合であっても、材料輸送ホース8内に粉体材料が付着しにくく、モルタルを連続して調製しやすい。
【0017】
第一の液体供給部材2は材料輸送ホース8内に液体を供給できるものであればよく、例えば、シャワーリング、ウォーターリング、O-リングと呼ばれる環の中心方向に液体が供給される環状部材が挙げられる。第一の液体供給部材2には、第一の液体がポンプ9から液体供給ホースを介して供給される。供給される第一の液体は特に限定されるものではなく、例えば、水であってもよく、ポリマーや他の添加剤を含む水溶液であってもよい。
【0018】
第一の液体供給部材2から供給する第一の液体の供給量は、使用目的、使用材料等の条件に応じて適宜調整することができる。第一の液体の供給量は、例えば、粉体材料100質量部に対して2~30質量部であることが好ましく、5~20質量部であることがより好ましく、10~15質量部であることが更に好ましい。第一の液体の供給量が上記範囲内であれば、貯蔵装置5内で粉塵が発生しにくい。
【0019】
モルタル供給部3において、材料輸送ホース8内で粉体材料と第一の液体が混合されてモルタルが調整され、モルタルが貯蔵装置5へと供給される。
【0020】
貯蔵装置5は、攪拌機構4を備えていればその形態は限定されるものではない。貯蔵装置5としては、例えば、パドルミキサー、強制二軸ミキサー、パン型ミキサー、グラウトミキサー、ダブルアームミキサ等のミキサー類が挙げられる。
【0021】
貯蔵装置5は第二の液体供給部6を備えてもよい。第二の液体供給部6は、一軸偏心ネジポンプ、プランジャー式ポンプ等が挙げられる。第二の液体供給部6は、液体ポンプ等を介して第二の液体を貯蔵装置5へと供給する。第二の液体供給部6を備えることで、モルタルの材料分離抵抗性が一層向上する。供給される第二の液体は特に限定されるものではなく、例えば、水であってもよく、ポリマーや他の添加剤を含む水溶液であってもよい。
【0022】
第二の液体供給部材6から供給する第二の液体の供給量は、使用目的、使用材料等の条件に応じて適宜調整することができる。第二の液体の供給量は、例えば、粉体材料100質量部に対して1~20質量部であることが好ましく、1.5~15質量部であることがより好ましく、2~10質量部であることが更に好ましい。第二の液体の供給量が上記範囲内であれば、モルタルの分離抵抗性が一層向上する。
【0023】
第一の液体及び第二の液体を供給する場合、第一の液体及び第二の液体の供給量の合計が、粉体材料100質量部に対して10~30質量部であることが好ましく、11~25質量部であることがより好ましく、12~20質量部であることが更に好ましい。第一の液体及び第二の液体の供給量の合計が上記範囲内であれば、モルタルを連続で安定して調製しやすい。
【0024】
第一の液体の供給量は第二の液体の供給量よりも多いことが、貯蔵装置5内で粉塵が発生しにくく、またモルタルの分離抵抗性が一層向上するという観点から好ましい。
第一の液体及び第二の液体の供給量の合計に対する第一の液体の供給量の質量比([第一の液体の供給量]/[第一の液体及び第二の液体の供給量の合計])は0.51~0.9であることが好ましく、0.52~0.88であることがより好ましく、0.54~0.87であることが更に好ましい。第一の液体及び第二の液体の供給量の合計に対する第一の液体の供給量の質量比が上記範囲内であれば、貯蔵装置5内で粉塵が発生しにくく、またモルタルの分離抵抗性が一層向上する。
【0025】
[モルタル製造方法]
本実施形態のモルタル製造方法は、圧送される粉体材料に対して第一の液体を圧送しながら添加混合してモルタルを調製し、モルタルを圧送供給する第一の工程と、撹拌機構を備える貯蔵装置にモルタルを供給し、撹拌機構によりモルタルを混練する第二の工程と、を含む。
【0026】
第二の工程において、第二の液体を貯蔵装置に供給し、モルタルと第二の液体を混錬してもよい。
【0027】
第一の液体の供給量は第二の液体の供給量よりも多いことが、貯蔵装置5内で粉塵が発生しにくく、またモルタルの分離抵抗性が一層向上するという観点から好ましい。
第一の液体及び第二の液体の供給量の合計に対する第一の液体の供給量の質量比([第一の液体の供給量]/[第一の液体及び第二の液体の供給量の合計])は0.51~0.9であることが好ましく、0.52~0.88であることがより好ましく、0.54~0.87であることが更に好ましい。第一の液体及び第二の液体の供給量の合計に対する第一の液体の供給量の質量比が上記範囲内であれば、貯蔵装置5内で粉塵が発生しにくく、またモルタルの分離抵抗性が一層向上する。
【0028】
本実施形態のモルタル製造方法は、例えば、上述したモルタル製造装置を用いることで実施することができる。
【0029】
本実施形態のモルタル製造装置及びモルタル製造方法によれば、長距離圧送しても粉塵の発生や材料分離が生じにくく、また添加する水の量によって目的とするモルタルの軟度を調製できるため、長距離圧送しても安定した品質の様々な軟度のモルタルを連続して調製することができる。そのため、本実施形態のモルタル製造装置及びモルタル製造方法は、閉所や高所といったプラントを設置しにくく現場でのモルタル調製が困難な特殊作業環境での施工に好適に利用することができる。
【実施例0030】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
【0031】
[材料]
グラウト材;市販無収縮モルタル(セメント/細骨材比1:1)
左官材;市販断面修復補修用ポリマーセメントモルタル(セメント/細骨材比1:2)
【0032】
[モルタル製造]
モルタルは以下のシステムで製造した。
エアコンプレッサを介して乾式モルタル吹付機アリバ237を用い、プレミックスモルタル100kgを耐圧ホースで50m空気圧送した。水は、一軸偏心ネジポンプで圧送し、プレミックスモルタルの空気圧送ホ-スの途中に設置したシャワーリング(第一の液体供給部、シャワーリングから貯蔵装置までの長さ0.3m)から表1に記載の量を圧入混合した。混合して得られたモルタルを二軸強制パドルミキサ(貯蔵装置)で受け混合した。貯蔵装置で一軸偏心ネジポンプ(第二の液体供給部)から水を追加する場合は、表1に記載の量を追加して貯蔵装置でモルタルと混合した。モルタルは貯蔵装置で2分間混合した。水はプレミックスモルタル100質量部に対する質量部で示す。
【0033】
[参考用モルタル製造]
プレミックスモルタルと水を表2に示す割合で混合した。参考例1のモルタルはグラウトミキサにて2分間混合した。参考例2のモルタルはパン型ミキサにて2分間混合した。水はプレミックスモルタル100質量部に対する質量部で示す。
【0034】
[各種性能評価試験]
・流動性試験
JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」のセメントペースト容器(フローコーン)にモルタルを充填し、容器引き上げ後のテーブルフロー値(0打フロー値、15打フロー値)を測定した。
・単位容積質量試験
JIS A 1171:2016「ポリマーセメントモルタルの試験方法」6.3単位容積質量試験に準拠して、単位容積質量を測定した。
・連続圧送練り混ぜ安定性
得られたモルタルの練り混ぜ安定性を評価した。◎:貯蔵装置内に粉塵も発生せず、材料の分離も生じない。〇:貯蔵装置内にかすかに粉塵が発生する。×:粉塵が発生し、貯蔵装置内の壁面に粉体が付着し、練り混ぜが不十分である。
・分離抵抗性
得られたモルタルを60分間静置した際の分離抵抗性を評価した。◎:分離が見られない。〇:わずかにモルタル成分と水の分離が見られる。×:練り混ぜ不十分のため評価不能。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
実施例のモルタルは長距離を圧送して調製しても、通常の方法で調整した参考例のモルタルと流動性に差はなく、十分な性能を発揮することができた。特に実施例1-1、1-2、2-1、2-2のモルタルは、貯蔵装置内に粉塵も発生せず、材料の分離も見られず圧送時のモルタル調製においても特に良好な結果となった。一方、比較例のモルタルは貯蔵装置内に粉塵が発生し、練り混ぜも不十分なものとなった。
【符号の説明】
【0038】
1・・・粉体材料供給部、2・・・第一の液体供給部、3・・・モルタル供給部、4・・・攪拌機構、5・・・貯蔵装置、6・・・第二の液体供給部、7・・・エアーコンプレッサー、8・・・材料輸送ホース、9・・・ポンプ、100・・・モルタル製造装置。
図1