(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
急硬性成分として、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡおよびＳｉＯ2をＳとすると、Ｃ2ＡＳ、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、ＣＡ、Ｃ11Ａ7・ＣａＦ2、Ｃ3Ａ3・ＣａＦ2およびＣ3Ａ3・ＣａＳＯ4で示される鉱物や、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、アルミノケイ酸カルシウムガラス、並びに、カルシウムやナトリウムのアルミン酸アルカリ金属塩より選ばれる１種または２種以上を含む急硬性を有する粉末状水硬性材料を、水と連続的に混練して圧送する粉末状水硬性材料の混練圧送装置において、
ミキシングシャフトのミキシング部の形状を、中央部を通過する回転シャフトの無い枠型ブレードとし、当該枠が、急硬性を有する粉末状水硬性材料と水との混練を担っていることを特徴とする粉末状水硬性材料の混練圧送装置。
【請求項２】
前記枠型ブレードの枠の厚さＴが、枠型ブレードの幅Ｗに対し１／６から１／４であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状水硬性材料の混練圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、粉末状水硬性材料を水と混練し圧送する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉末状水硬性材料の混練圧送装置としては、粉末状水硬性材料と水との混練機構と、その混練された材料を圧送する圧送機構と、その両機構を駆動する動力源とを略同一直線上に配置し、粉末状水硬性材料を連続的に混練し圧送する装置が広く知られている（特開平３−１２１８１５号公報）。この混練圧送装置の混練機構のミキシングシャフトは、図３に示すものが知られており、動力源により回転するシャフト１に粉末状水硬性材料の定量切り出し用のスクリューフィーダー２と混練用のパドル３１が溶接等の手段により固定されたものである。
【０００３】
また、従来の装置にて混練可能な粉末状水硬性材料は、急硬性を有しないものが使用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近になり、急硬性を有する粉末状水硬性材料を使用することにより硬化時間を短くし作業時間を短縮しようとする動きがでてきた。このため、前記混練圧送装置により急硬性を有する粉末状水硬性材料を混練しようとする試みがなされたが、水の供給口付近の回転シャフトおよびパドル部に充分に混練されていない粉末状水硬性材料が付着し短時間で硬化成長することにより、スクリューフィーダーからの急硬性を有する粉末状水硬性材料の供給量が徐々に低下し所定の水比の混練材料が得られなくなり、ついには急硬性を有する粉末状水硬性材料の供給がストップし、水しか排出し得なくなるという問題があった。
【０００５】
また、急硬性を有さない粉末状水硬性材料の混練をする場合においてもミキシングケース内面で充分混練されていない粉末状水硬性材料が付着したり剥離したりする現象を繰り返すため、混合物の均質性が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる欠点を解決したものであり、充分に混練されていない粉末状水硬性材料がミキシングシャフトおよびミキシングケースに付着・成長することなく連続して安定した水比の混練材料が得られるミキシングシャフトの形状を見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】
すなわち本発明は、急硬性成分として、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡおよびＳｉＯ2をＳとすると、Ｃ2ＡＳ、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、ＣＡ、Ｃ11Ａ7・ＣａＦ2、Ｃ3Ａ3・ＣａＦ2およびＣ3Ａ3・ＣａＳＯ4で示される鉱物や、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、アルミノケイ酸カルシウムガラス、並びに、カルシウムやナトリウムのアルミン酸アルカリ金属塩より選ばれる１種または２種以上を含む急硬性を有する粉末状水硬性材料を、水と連続的に混練して圧送する粉末状水硬性材料の混練圧送装置において、
ミキシングシャフトのミキシング部の形状を、中央部を通過する回転シャフトの無い枠型ブレードとし、当該枠が、急硬性を有する粉末状水硬性材料と水との混練を担っていることを特徴とする粉末状水硬性材料の混練圧送装置である。
【０００８】
以下、本発明の混練圧送装置について図面を参照し詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の混練圧送装置のミキシングシャフトを示す側面図であり、図２はこのミキシングシャフトを用いた混練圧送装置を示す側面図である。
【００１０】
図において、１は動力源６により駆動される回転シャフト、２は粉末状水硬性材料をミキシング部へ定量的に供給するためのスクリュー、３はミキシングシャフトと動力源との継手、４は枠型ブレード、５はミキシングシャフトと吐出ポンプ７の回転軸８との継手である。
【００１１】
ホッパー１０内に入れられた粉末状水硬性材料９は、ゲート１１を開くことにより落下し供給口１２を通過しミキシングケース１３内へ供給される。さらに、動力源６により回転シャフト１が回転するとスクリュー２により粉末状水硬性材料９は枠型ブレード４部へ運搬され、ここで水供給口１４よりポンプ等の手段により定量供給される水と混練される。混練された材料は吐出ポンプ７により押し出される。
【００１２】
ここで、枠型ブレード４の幅Ｗは回転によりミキシングケース１３に接触しない最大寸法をとることが好ましい。枠型ブレードの幅Ｗが小さいとミキシングケース１３の内壁に粉末状水硬性材料の圧密層ができ混練圧送装置使用後の清掃を困難にしたり、付着、脱落を繰り返すことにより混練材料の均質性が低下する。
【００１３】
枠型ブレードの組数は３組以下であることが好ましい。３組を超えると水の供給側の枠型ブレードと回転シャフトの接合部に、充分に混練されていない粉末状水硬性材料が付着しやすくなり、その結果、粉末状水硬性材料の供給量を低下させ安定した水比での混練を妨げることとなる。この場合、粉末状水硬性材料の付着性は材料の急硬性が大きいほど顕著となる。なお、枠型ブレードの組数は混練圧送装置のポンプ吐出口で混練が不足している場合に増やせば良く、いたずらに組数を増すことは前記の理由により逆効果となる。枠型ブレードの組数は、２組の場合は他のブレードと直行するように、３組の場合は６０°ずつ角度をずらして取り付けることができる。
【００１４】
本発明における枠型ブレード部には、枠型ブレードの中央部を通過する回転シャフトは無い。枠型ブレードの中央部に回転シャフトが存在すると、回転シャフト部は遠心力が小さいためシャフトの回りに粉末状水硬性材料が付着しやすくなり、前記と同様安定した水比での連続混練性能が低下する。なお、この場合も材料の急硬性が大きいほど顕著に現れる。
【００１５】
枠型ブレードの厚さＴは、幅Ｗに対し１／６から１／４程度であることが好ましい。１／６より小さいと混練性能が低下する。また、１／４を超えると混練材料の通過量が低下する問題を生ずる。
【００１６】
枠型ブレードの断面形状は角型、円等、いずれでも良く特に限定されるものではないが、断面を三角形状とするとミキシングケース内面に枠型ブレードを接近させやすい利点がある。
【００１７】
本発明の混練圧送装置は、水と混合・混練することによって水和反応して硬化するものに対応できる。
【００１８】
従って、粉末状水硬性材料としては、セメント、モルタル、セッコウおよび石灰等の他、セメント等に混合してそれぞれ独自の性能を発揮するセメント混和材にも水硬性物質があり、これらの混和材も含まれる。
【００１９】
また、本発明のミキシングシャフトを用い混練される粉末状水硬性材料のうち、特に急硬性を有する材料は、急硬性成分として、結晶質、非晶質のいずれでもよいが、ＣａＯをＣ、Ａｌ2Ｏ3をＡおよびＳｉＯ2をＳとすると、Ｃ2ＡＳ、Ｃ3Ａ、Ｃ12Ａ7、ＣＡ、Ｃ11Ａ7・ＣａＦ2、Ｃ3Ａ3・ＣａＦ2およびＣ3Ａ3・ＣａＳＯ4等で示される鉱物や、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、アルミノケイ酸カルシウムガラス、並びに、カルシウムやナトリウム等のアルミン酸アルカリ金属塩より選ばれる１種または２種以上を含むものであり、さらに、遅延剤、促進剤等の凝結時間調整剤を含有することも可能である。また、硬化時間は混練後５分から１２０分の間に調整されたものが使用できる。
【００２０】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
【００２１】
＜実施例１＞
図１に示すミキシングシャフトおよび図２に示す混練圧送装置を用い、セメント４５重量部、砂５０重量部および急硬性成分としてＣ12Ａ7５重量部を配合した粉末状水硬性材料の混練を行った。なお、ミキシングケースの内径１６５ｍｍに対し、ミキシングシャフトの枠型ブレードの幅Ｗ１６０ｍｍ、枠型ブレードの厚さＴ３０ｍｍ、枠型ブレードの断面形状は角型、枠型ブレードの組数は１組とした。また、混練に使用した粉末状水硬性材料は水比２０％で硬化時間は混練後４０分に調整されている。
【００２２】
上記の水比で混練を開始後１０分毎にポンプ吐出口より混練された粉末状水硬性材料を採取し、得られたモルタルの水比とフローを測定した。なお、フローはＪＩＳ  Ｒ５２０１に準拠し測定した。測定結果を表１に示す。
【００２３】
＜実施例２＞
セメント９０重量部、急硬性成分としてアルミノケイ酸カルシウムガラス１０重量部よりなる粉末状水硬性材料を用い、水比を３０％とした以外は実施例１と同様の方法で実施した。なお、この材料の硬化時間は上記水比で混練後３０分に調整されている。測定結果を表１に示す。
【００２４】
＜参考例１＞
図４に示すミキシングシャフトを用いた以外は実施例１と同様に混練を実施した。結果を表１に示す。混練開始後４０分経過したころより水比が僅かに上昇する傾向がみとめられた。ミキシングシャフトを取り外したところ、枠型ブレード部を貫通する回転シャフトに僅かに混練が不充分な粉末状水硬性材料が付着していた。
【００２５】
＜参考例２＞
粉末状水硬性材料として早強セメントを用いた以外は実施例１と同様に混練を実施した。結果を表１に示す。
【００２６】
＜比較例１＞
図３に示すミキシングシャフトを用いた以外は実施例１と同様に混練を実施した。測定結果を表１に示す。混練を開始し１０分経過した時点から水比が徐々に増加し、これとともにフローも大きくなった。３０分経過した時点で水比は１００％を超え、ＪＩＳ  Ｒ５２０１によるフロー測定ができない状態となった。４０分を経過した時点ではポンプより水しか吐出しない状態に至った。混練を中止しミキシングシャフトの状態を確認した結果、パドル部３１に充分に混練されていない粉末状水硬性材料が付着し強固に固まっており、粉末状水硬性材料がミキシング部に供給されない状態になっていることが判明した。
【００２７】
＜比較例２＞
図３に示すミキシングシャフトを用いた以外は実施例２と同様に混練を実施した。測定結果を表１に示す。混練開始後１０分で水比の増加とフローの増加が確認され、２０分経過した時点で比較例１と同様フロー測定ができない状態となった。ミキシングシャフトの状態を確認した結果、比較例１と同様充分混練されていない粉末状水硬性材料が付着し強固に固まっているのが確認された。
【００２８】
＜比較例３＞
図３に示すミキシングシャフトを用いた以外は参考例２と同様に混練を実施した。この場合、混練された粉末状水硬性材料中には、硬質部分いわゆる練玉が数多く認められ不均質であることが判明した。混練装置よりミキシングシャフトを抜き取ったところ、ミキシングケースの内面に充分混練されていない粉末状水硬性材料の付着およびその付着物が部分的にミキシングケースからはげ落ちた部分があるのが認められた。
【００２９】
【表１】
0003686118.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003686118.tif 000003
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり本発明は、粉末状水硬性材料を安定した状態で長時間混練することができ、ロックボルトの定着材の製造並びにトンネル掘削時間の短縮に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混練圧送装置に用いられるミキシングシャフトの断面図である。
【図２】本発明の混練圧送装置の側面図である。
【図３】従来のミキシングシャフトの側面図である。
【図４】参考例１の混練圧送装置に用いられたミキシングシャフトの側面図である。
【符号の説明】
１  回転シャフト
２  スクリュー
３，５  継手
４  枠型ブレード
６  動力源
７  吐出ポンプ
８  回転軸
９  粉末状水硬性材料
１０  ホッパー
１１  ゲート
１２  供給口
１３  ミキシングケース
１４  水供給口
３１  パドル
【図１】
0003686118.tif 000004
【図２】
0003686118.tif 000005
【図３】
0003686118.tif 000006
【図４】
0003686118.tif 000007