(57)【要約】 【課題】  従来の砕砂製造方法および砕砂製造装置では、砕砂の微粒分量を任意の値に調節して製造することはできないという問題があった。【解決手段】  砕砂製造装置１は、所定の微粒分量の砕砂Ａと、前記所定の微粒分量の砕砂Ａよりも微粒分量の多い砕砂Ｂとを、制御部２６で制御して設定された所定の比率の質量比になるように第一供給量調節部２２と第二供給量調節部２４で供給し、混合部２５で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂Ｃを連続的に製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の微粒分量の砕砂と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、所定の比率で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂を連続的に製造する砕砂製造方法。
【請求項２】
所定の微量分量の砕砂と、微粉とを、所定の比率で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂を連続的に製造する砕砂製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の砕砂製造方法を備えた砕砂製造装置。
【請求項４】
請求項２記載の砕砂製造方法を備えた砕砂製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含まれる微粉の割合を所定の値として管理する必要がある砕砂の製造方法及び砕砂製造装置に関する。ここで、微粉とは公称目開き０．０７５ミリメートルの金属製網ふるいを通過する微細な砕砂の粉のことである。また、微粉が砕砂や砕石等の骨材の全質量に対する比率を微粒分量と言う。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート用の細骨材となる砂は、河川や海等の自然砂が一般的であった。しかしながら、自然砂を無制限に採取することは環境破壊につながるため、法律で自然砂の採取条件が規制され、使用できる自然砂を調達することは難しくなっていた。このため、天然の岩石を原材料とする人工的な砂、「砕砂」がコンクリートの細骨材に使用されてきた。なお、砕砂は岩石を破砕し、公称目開き２.５〜２ミリのふるいを通過する程度に加工されている。
【０００３】
天然の岩石を加工する岩石を破砕した製品としては、砕砂以外に砕石がある。砕石は砕砂より粒度の範囲が大きい範囲として規定されており、砕石はその用途により、粒度の範囲の異なる各種の砕石が規定され、製品化されている。このため、砕砂を製造する工場においては、砕砂だけでなく砕石も製造されることが一般的であった。
【０００４】
また、砕砂や砕石の需要量により、異なる場合もあるが、製品の歩留まりや、製造工場の工程の組み易さから考えれば、砕砂を製造する前段階で砕砂よりも粒度（粒径）の大きな砕石を製造して、その最終段階近くで砕砂を製造するように、順次粒度の大きなものから小さなものに加工することが一般的であった。なお、砕石や砕砂は、岩石の破砕とふるいによる選別を繰り返し、公称目開きの大きさの異なった各種のふるいを通過させることで、所定範囲の粒度分布となる砕石や砕砂の製品に加工されていた。
【０００５】
この岩石を破砕して砕石や砕砂を製造する過程においては、公称目開き０．０７５ミリメートルのふるいの目を通過する微粉はどの工程でも常に発生するものであった。しかしながら、微粉が製品に多く含まれることは、砕砂の場合は、コンクリートに使用するとコンクリートに亀裂が入り安くなることが知られていた。ため、微粒分量が多くなることは好ましくなかった。
【０００６】
このため、コンクリートがビル、橋やダム等の建造物に用いられる場合には、この砕砂の微粒分量は、図面や設計仕様書などで、指定されることが一般的であった。なお、日本工業規格においても、ＪＩＳ  Ａ  ５００５（コンクリート用砕石及び砕砂）や、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８（レディーミクストコンクリート）の規格があり、施工主や設計者等はこの規格を準用して、砕砂に含まれる微粒分量を指定することが通常であった。
【０００７】
一方、前述のように、微粒分量となる微粉は砕石や砕砂を製造すれば製造に使用する破砕装置の種類によって多少の増減はあっても必然的に発生する。そして、分別した微粉を処理することは費用が増大するという問題があった。このため、ＪＩＳ  Ａ  ５００５（コンクリート用砕石及び砕砂）の規格も平成２１年に改正が行われ、微粒分量の基準が見直されて、微粒分量の上限値を大きくするように、改正されている。
【０００８】
なお、砕砂に含まれる微粉を多くすることは、コンクリートの流動性が増すので、コンクリートが流し込まれる型枠の形状によっては、コンクリートに混入する砕砂に含まれる微粉を多くした方が良い場合もある。
【０００９】
砕砂製造方法および砕砂製造装置として特許文献１のような技術が開示されていた。この砕砂製造方法および砕砂製造装置によれば、砕砂を製造する過程で発生する微粒分量（文献では、微粉として説明されている。）については、空気分級部により、取り除かれるものとして説明されている。ただし、実際は空気分級部で微粒分量の大部分が取り除かれ、ＪＩＳ  Ａ  ５００５（コンクリート用砕石及び砕砂）の規格で規定されているように、砕砂に含まれる微粒分量の上限値を超えない空気分級がされているだけであり、砕砂に含まれる微粉が全く無い状態にすることまではされてなかった。なお、「分級」とは粒状物と微粉を分別する処理のことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−７０１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の砕砂製造方法および砕砂製造装置では、砕砂の微粒分量を任意の値に調節して製造することはできないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１３】
第１発明の砕砂製造方法は、所定の微粒分量の砕砂と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、所定の比率で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂を連続的に製造する。
第２発明の砕砂製造方法は、所定の微量分量の砕砂と、微粉とを、所定の比率で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂を連続的に製造する。
第３発明の砕砂製造装置は、請求項１記載の発明の製造方法が備えられている。
第４発明の砕砂製造装置は、請求項２記載の発明の製造方法が備えられている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような、技術的手段を有することにより、以下の効果を有する。
第１発明によれば、所定の微粒分量の砕砂と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、所定の比率で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂を連続的に製造することができる。
第２発明によれば、所定の微量分量の砕砂と、微粉とを、所定の比率で連続的に混合することで、一種類の砕砂で任意の微粒分量の砕砂を連続的に製造することができる。
第３発明によれば、第１発明を利用し、砕砂の微粒分量を任意の値に調節して製造する砕砂製造装置を提供できる。
第４発明によれば、第２発明を利用し、一種類の砕砂で砕砂の微粒分量を任意の値に調節して製造する砕砂製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る一実施形態を説明するための、砕砂製造装置および砕砂製造方法の構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る混合機の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る別の実施形態を説明するための、砕砂製造装置および砕砂製造方法の構成ブロック図である。
【図４】本発明に係る別の混合機の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明を実施する形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の砕砂製造装置１および砕砂製造装置１の砕砂製造方法を説明するブロック線図である。砕砂製造装置１は、原料ホッパ１１、粉砕機１２、整粒機１３、ふるい分機１４、配分器１５、湿式分級機１６、脱水機１７と、混合機２０で構成されている。混合機２０については、第一砕砂ホッパ２１、第一供給量調節部２２、第二砕砂ホッパ２３、第二供給量調節部２４、混合部２５と制御部２６で構成されている。
【００１８】
原料ホッパ１１には砕砂の原材料となる砕石を投入して、粉砕機１２で砕石を粉砕した後に、整粒機１３で粒形を整え（整粒）、その後、ふるい分機１４で、ふるい分機１４のふるいの目を通過する粒度となった細粒と、ふるいの目を通過しない粒度の粗粒とに分離する。分離された粗粒は再び、原料ホッパ１１に戻して、粉砕機１２、整粒機１３とふるい分機１４の工程を繰り返し、全部の砕石が細粒となるようにする。
【００１９】
配分器１５では、ふるい分機１４を通過した細粒の送りを２つに分け、一方を湿式分級機１６に、もう一方を混合機２０に送る。配分器１５の配分比率は、後述する第一供給量調節部２２と第二供給量調節部２４との供給量の調節比率に合せて、所定の配分比率に調節され。なお、配分器１５に電動式で配分量を調節できるようにして後述の制御部２６で配分量を制御させても良い。なお、配分器１５で配分される細粒は、所定の微粒分量が含まれている砕砂となる。この砕砂を以下、砕砂Ｂと呼ぶ。
【００２０】
湿式分級機１６には、貯水槽を有しており、配分器１５からの細粒を貯水槽内に沈降させて、粒度による沈降速度の違いから微粉を取り除いている。その後、脱水機１７で水分を除去して砕砂が加工される。この細粒から微粉を取り除くことで、言い換えるならば細粒から微粒分量を少なくすることで砕砂が出来る。この砕砂を以下、砕砂Ａと呼ぶ。なお、湿式分級機１６により、分級処理を行っているが、空気を用いる乾式分級機を用いても良い。
【００２１】
原料ホッパ１１から、脱水機１７までの工程に関しては、砕砂製造装置１における砕砂Ａおよび砕砂Ｂの２種類の砕砂を製造する工程である。砕砂のみを製造するために最も単純化した工程で説明しており、実際にはこのような工程に依らなくても良い。なぜなら、岩石から砕砂を製造する工程を有する工場や事業所においては、各種の粒度範囲で規定される砕石も同時に製造する工程を有することが、一般的だからである。それは、粒度範囲の大きな砕石から、粒度範囲の小さな砕石へと、順次工程を組むことが自然となる。そして、岩石を原料とする最も小さい製品が、砕砂となる。よって、砕砂の原料となる各種粒度の砕石は、どの段階からでも砕砂の原料と成り得る。
【００２２】
混合機２０について説明する。脱水機１７を通過した砕砂Ａは、第一砕砂ホッパ２１に投入され、第一供給量調節部２２で砕砂Ａは供給量を調節されながら連続的に混合部２５に送られる。また、配分器１５から配分された砕砂Ｂは第二砕砂ホッパ２３に投入され、第二供給量調節部２４で砕砂Ｂは供給量を調節されながら連続的に混合部２５に送られる。そして、混合部２５では、砕砂Ａと砕砂Ｂが任意の比率で混合されながら、微粒分量が所定に調節された砕砂となる。第一供給量調節部２２と第二供給量調節部２４での各供給量の調節は、制御部２６により制御されている。
【００２３】
混合機２０について、図２の混合機２０の説明図で構成をさらに詳しく説明する。第一砕砂ホッパ２１の上部には投入口２１ａが、下部には取り出し口２１ｂが設けられており、取り出し口２１ｂの塞ぐ状態でベルトコンベヤー２２ａが設けられている。ベルトコンベヤー２２ａは電動機２２ｂで矢印の方向に回動するように駆動される。
【００２４】
第二砕砂ホッパ２３の上部には投入口２３ａが、下部には取り出し口２３ｂが設けられており、取り出し口２３ｂの塞ぐ状態でベルトコンベヤー２４ａが設けられている。ベルトコンベヤー２４ａは電動機２４ｂで矢印の方向に回動するように駆動される。
【００２５】
電動機２２ｂおよび電動機２４ｂは、インバーター式の電動機や直流式の電動機であり、制御部２６で電動機２２ｂおよび電動機２４ｂの回転数を変更することができるようになっている。なお、電動機２２ｂおよび電動機２４ｂの回転数の制御範囲によっては減速機を組み合わせても良い。
【００２６】
ベルトコンベヤー２２ａおよびベルトコンベヤー２４ａで送られた砕砂Ａと砕砂Ｂは、ベルトコンベヤー２２ａとベルトコンベヤー２４ａの下部に設けられた、ベルトコンベヤー２７に受け止められて矢印の方向に送られる。さらに砕砂Ａと砕砂Ｂはベルトコンベヤー２８で混合部２５に送られて混合される。混合部２５には電動機２５ａ、２５ｂで回転する回転板が設けられている。
【００２７】
ここで、具体的な例を示して説明する。例えば、微粒分量試験で、砕砂Ａの微粒分量が４パーセントであり、砕砂Ｂの微粒分量が１６パーセントであること確認されているものとする。この場合に、砕砂Ａおよび砕砂Ｂの微粒分量は、粉砕機１２、整粒機１３、ふるい分機１４および湿式分級機１６の個々の性能やその組み合わせで決まる値であるので、個々の機械の故障や経年変化による性能の劣化を除けば、一定の値で推移する。この砕砂Ａと砕砂Ｂで微粉分量が８パーセントの砕砂Ｃを製造するものとする。
【００２８】
砕砂Ａと砕砂Ｂとを混合して砕砂Ｃを製造するのであるから
砕砂Ａの質量をＸ
砕砂Ｂの質量をＹとすると
砕砂Ｃの質量は（Ｘ＋Ｙ）となる。
【００２９】
微粒分量に着目すると、
０．０４Ｘ＋０．１６Ｙ＝０．０８（Ｘ＋Ｙ）
の関係が成り立つので、これを整理すると
Ｘ＝２Ｙの関係となる。
つまり、ＸとＹの比率は  Ｘ：Ｙ＝２：１  となる。
よって、砕砂Ａを砕砂Ｂの２倍の量で混合すれば、砕砂Ｃは製造できる。
【００３０】
ここで、ベルトコンベヤー２２ａの砕砂Ａの時間当たりの供給質量と、電動機２２ｂの回転数と関係、及びベルトコンベヤー２４ａの砕砂Ｂの時間当たりの供給質量と、電動機２４ｂの回転数の関係については、実験的により求められ、定期的に較正されている。そこで、制御部２６で、電動機２２ｂと電動機２４ｂの回転数を制御し、ベルトコンベヤー２２ａの時間当たりの供給質量を、ベルトコンベヤー２４ａの時間当たりの供給質量の２倍になるようする。
【実施例２】
【００３１】
図３は、本発明別の実施例であるの砕砂製造装置２および砕砂製造装置２の砕砂製造方法を説明するブロック線図である。砕砂製造装置２は、原料ホッパ１１、粉砕機１２、整粒機１３、ふるい分機１４、乾式分級機１６ａと、混合機３０で構成されている。混合機３０については、第一砕砂ホッパ２１、第一供給量調節部２２、微粉タンク３３、微粉供給量調節部３４、混合部２５と制御部２６ａで構成されている。
【００３２】
原料ホッパ１１には砕砂の原材料となる砕石を投入して、粉砕機１２で砕石を粉砕した後に、整粒機１３で砕砂になるものも粒形を整え（整粒）、その後、ふるい分機１４で、ふるい分機１４のふるいの目を通過する粒度となった細粒と、ふるいの目を通過しない粒度の粗粒とに分離する。分離された粗粒は再び、原料ホッパ１１に戻して、粉砕機１２、整粒機１３とふるい分機１４の工程を繰り返し、全部の砕石が細粒となるようにする。
【００３３】
乾式分級機１６ａには、送風機を有しており、ふるい分機１４からの細粒を送風機によって起こされた空気の流の中を通過させることで、細粒に含まれる微粉を分離している。この細粒から微粉を取り除くことで、言い換えるならば細粒から微粒分量を少なくすることで砕砂が出来る。この砕砂を以下、砕砂Ａ１と呼ぶ。なお、乾式分級機１６ａにより、分級処理を行っているが、実施例１の湿式分級機１６を用い、分離された微粉を乾燥する方法としても良い。
【００３４】
原料ホッパ１１から、乾式分級機１６ａまでの工程に関しては、砕砂製造装置２における砕砂Ａ１および微粒分量となる微粉を製造する工程である。砕砂のみを製造するために最も単純化した工程で説明しており、実際にはこのような工程に依らなくても良い。なぜなら、岩石から砕砂を製造する工程を有する工場や事業所においては、各種の粒度範囲で規定される砕石も同時に製造する工程を有することが、一般的だからである。それは、粒度範囲の大きな砕石から、粒度範囲の小さな砕石へと、順次工程を組むことが自然な工程だからである。そして、岩石を原料とする最も小さい製品が、砕砂となる。よって、砕砂の原料となる各種粒度の砕石は、どの段階からでも砕砂の原料と成り得る。
【００３５】
混合機３０について説明する。乾式分級機１６ａを通過した砕砂Ａ１は、第一砕砂ホッパ２１に投入され、第一供給量調節部２２で砕砂Ａ１は供給量を調節されながら連続的に混合部２５に送られる。また、乾式分級機１６ａで分離された微粒分量となる微粉は微粉タンク３３に投入され、微粉供給量調節部３４で微粉は供給量を調節されながら連続的に混合部２５に送られる。そして、混合部２５では、砕砂Ａ１と微粉が任意の比率で混合されながら、微粒分量が所定に調節された砕砂となる。第一供給量調節部２２と微粉供給量調節部３４での各供給量の調節は、制御部２６ａにより制御されている。
【００３６】
混合機３０について、図４の混合機３０の説明図で構成をさらに詳しく説明する。第一砕砂ホッパ２１の上部には投入口２１ａが、下部には取り出し口２１ｂが設けられており、取り出し口２１ｂの塞ぐ状態でベルトコンベヤー２２ａが設けられている。ベルトコンベヤー２２ａは電動機２２ｂで矢印の方向に回動するように駆動される。
【００３７】
微粉タンク３３の上部には蓋を有した投入口３３ａが、下部には開度調節弁３４ｂを有した取り出し口３３ｂが設けられている。微粉タンク３３は投入口３３ａの蓋と開度調節弁３４ｂで、微粉タンク３３の内部を密閉状態または密閉状態に近い状態にすることが可能となっている。また、微粉タンク３３の上部にはエアーコンプレッサーや送風機等の空気供給機３４ａで発生した空気を供給するための管３４ｃが接続されている。
【００３８】
微粉タンク３３に投入口３３ａから微粉が一定量投入されると、投入口３３ａの蓋は閉められ、その後、微粉タンク３３に空気供給機３４ａで空気圧を加えた状態で、開度調節弁３４ｂの弁開度を所定開いた状態で、取り出し口３３ｂから、下部のベルトコンベヤー２７で運ばれる砕砂Ａ１に振り掛ける。
【００３９】
電動機２２ｂは、インバーター式の電動機や直流式の電動機であり、制御部２６ａで電動機２２ｂの回転数を変更することができるようになっている。なお、電動機２２ｂの回転数の制御範囲によっては減速機を組み合わせても良い。開度調節弁３４ｂは、空気供給機３４ａで発生した所定空気圧が微粉タンク３３に加わっている条件下、通過する微粉量が開度調節弁３４ｂの弁開度を調節することで変更することができる。微粉の通過量と開度の関係は実験的に求めて、制御部２６ａで制御されている。なお、取り出し口３３ｂに紛体用の流量計を設けて、制御部２６ａでフィードバック制御するようにしても良い。
【００４０】
ベルトコンベヤー２２ａで送られた砕砂Ａ１は、ベルトコンベヤー２２ａの下部に設けられた、ベルトコンベヤー２７に受け止められ、ベルトコンベヤー２７上で、取り出し口３３ｂから微粉が振り掛けられて矢印の方向に送られる。さらに微粉が振り掛けられた砕砂Ａ１はベルトコンベヤー２８で混合部２５に送られて混合される。混合部２５には電動機２５ａ、２５ｂで回転する回転板が設けられている。
【００４１】
例えば、微粒分量試験で、砕砂Ａ１に含まれる微粒分量が５パーセントであり、微粉は微粒分量が１００パーセントであること確認されているものとする。この場合に、砕砂Ａ１および微粉の微粒分量は、粉砕機１２、整粒機１３、ふるい分機１４および乾式分級機１６ａの個々の性能やその組み合わせで決まる値であるので、個々の機械の故障や経年変化による性能の劣化を除けば、一定の値で推移する。この砕砂Ａ１と微粉で微粉分量が９パーセントの砕砂Ｄを製造するものとする。
【００４２】
砕砂Ａ１と微粉とを混合して砕砂Ｄを製造するのであるから
砕砂Ａ１の質量をＸａ
微粉の質量をＹａとすると
砕砂Ｄの質量は（Ｘａ＋Ｙａ）となる。
【００４３】
微粒分量に着目すると、
０．０５Ｘａ＋Ｙａ＝０．０９（Ｘａ＋Ｙａ）
の関係が成り立つのでこれを整理すると
４Ｘａ＝９１Ｙａの関係となる。
つまり、ＸａとＹａの比率は  Ｘａ：Ｙａ＝９１：４  となる。
よって、砕砂Ａ１に砕砂Ａ１の質量の９１分の４の微粉を混合すれば、砕砂Ｄは製造できる。
【００４４】
ここで、ベルトコンベヤー２２ａの砕砂Ａ１の時間当たりの供給質量と、電動機２２ｂの回転数と関係、及び微粉の時間当たり供給質量と、開度調節弁３４ｂの開度の関係については、実験的に求められ、定期的に較正されている。そこで、制御部２６ａで、電動機２２ｂの回転と開度調節弁３４ｂの開度を制御し、微粉の時間当たり供給質量を、ベルトコンベヤー２２ａの時間当たりの供給質量の９１分の４になるようする。
【００４５】
以上、本発明について、実施例に基づき説明してきたが、本発明は何らこれらの実施例の構成に限定するものではない。例えば、砕砂の供給装置（フィーダー）として、ベルトコンベヤー２２ａ、２４ａを用いるものとして説明しているが、スクリューコンベヤー（スクリューフィーダー）を用いても良い。また、粉状の微粉については、空気圧による圧送方式で説明しているが、回転容積式一軸偏芯ねじポンプのような、所定の紛体流量に調節可能な紛体用ポンプを用いても良い。なお、微粉については、加水した方が良い場合もあるので、実施例２の取り出し口３３ｂを流れる微粉に加水装置からの水分を含ませるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１、２：砕砂製造装置
１１：原料ホッパ
１２：粉砕機
１３：整粒機
１４：ふるい分機
１５：配分器
１６：湿式分級機
１６ａ：乾式分級機
１７：脱水機
２０、３０：混合機
２１：第一砕砂ホッパ
２１ａ、２３ａ、３３ａ：投入口
２１ｂ、２３ｂ、３３ｂ：取り出し口
２２：第一供給量調節部
２２ａ、２４ａ：ベルトコンベヤー
２２ｂ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ：電動機
２３：第二砕砂ホッパ
２４：第二供給量調節部
２５：混合部
２６、２６ａ：制御部
２７、２８：ベルトコンベヤー
３３：微粉タンク
３４：微粉供給量調節部
３４ａ：空気供給機
３４ｂ：開度調節弁
３４ｃ：管
【図１】
2014073940.tif 000003
【図２】
2014073940.tif 000004
【図３】
2014073940.tif 000005
【図４】
2014073940.tif 000006