(57)【要約】【課題】  季節変動や日変動、時間帯による生コン温度の変動を抑えて、スランプや単位水量などの変動を防ぎ安定した品質の生コンを供給できるようにする。【解決手段】  水と骨材を加熱して材料温度の上昇を図り、目標とする一定温度で生コンを供給する方法において、計量槽上部の各骨材槽の下部に蒸気噴出ノズルを設置し、練り混ぜに同期させて一定量の蒸気を吹き込むことで、目標とする生コン温度となるように制御する生コン温度管理方法。計量して練り混ぜる直前の骨材に直接蒸気を吹き込み、効率よく熱交換をするため温度制御の応答性が良い。生コン温度を一定に管理することで、スランプや単位水量などの変動をなくし、安定した品質の生コンを製造する生コン温度管理方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
生コン製造前に、ミキサーを構成する鋼材の温度と、材料である水と骨材の温度を調整して生コン温度を制御し、生コンの品質を安定させる生コン温度管理方法。
【請求項２】
前記生コン温度管理方法において、練混ぜ準備作業として温水を使用してミキサーを構成する鋼材温度を目標温度まで予熱することを特徴とする請求項１記載の生コン温度管理方法。
【請求項３】
前記生コン温度管理方法において、計量槽に骨材を供給する各骨材槽下部に練り混ぜに同期して適量の蒸気を吹き込み、温めた骨材を使用して練り混ぜ、材料温度を制御して生コン温度を制御し、生コン温度を安定させて生コンの品質を安定させることを特徴とした請求項１または２記載の生コン温度管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【００１】本発明は生コンの練り上がり温度を安定化させることで生コンの品質を安定させる製造技術に関する。
【背景技術】
【００２】生コンは大量に使用される、基礎的な建設資材である。セメント、水、粗骨材、細骨材、其の他混和材料、混和剤などからなる複合材料であり、出来上がったコンクリートはセメントと水による化学反応を基礎とした高度な性能を要求される複合材料であるが、価格の安さからその製造技術、管理技術に制約があるのも事実である。なかでも生コン温度は自然現象として変化するものとの前提で品質管理の手法が組み立てられている。【００３】生コン温度が変化すると打ち込み易さの指標であるスランプ値を一定に保つための単位水量が変化することは基本的な現象である。単位水量が変われば強度も変化するため、水とセメントの比率（Ｗ／Ｃ）を変えずに強度を一定にする目的でセメント量を修正する手法が取られることが多い。もしくは、単位水量は変えずに混和剤添加量を変化させてスランプを一定に保つ手法が取られることもある。またこれらの適切な対策が取られない場合には冬季と夏季では同一配合の単位水量に１５ｋｇ／ｍ＾３の差があったとの報告もある。（非特許文献１参照）【００４】セメントと水の硬化反応は発熱を伴う化学反応であり温度が高いほど反応速度が速くなるため、必要な強度を得るために必要な日数は季節によって大幅に変化してくる。それを補うために、低温の季節にはセメント量を増やす配合補正が行われる場合もある。（非特許文献２参照）【００５】生コン温度は季節変動だけでなく、１日の中でも変動しており品質管理を難しくしている。
朝の練り混ぜ開始時には材料もミキサー本体も温度が低下しており、練り上がる生コン温度は低く、気温が上昇するにつれて生コン温度も上昇してくる。結果的に１日のなかで生コン温度は変化し、スランプや単位水量も変化することになる。【００６】このように、生コンの温度変化は自然現象であるから仕方がないとの前提が生コンの品質管理を複雑なものとし、また品質的な不安定さを解決できない原因にもなっている。この生コン温度変化をとらえて自動的に配合を修正しようとした特許が申請された例はあるが、あくまで生コンの温度が変化するとの前提は変わっていない。（特許文献１，２参照）【００７】また一方では、高強度、高耐久性のコンクリートが求められるようになり、それにつれて生コンに対する品質的な要求も高度になってきている。生コンの単位水量の受け入れ検査が厳しくなったり、レディミクストコンクリートのＪＩＳ規格（ＪＩＳＡ５３０８）の改定で練り混ぜた生コンの計量記録の提出が義務化されたり、製造業者にとって品質管理記録の負担が増える状況がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８】
【特許文献１】  特開平８−１２７０２０号  公報
【特許文献２】  特開２００３−１０３５１４号  公報
【非特許文献】
【００９】
【非特許文献１】  日本コンクリート工学協会２００４年  フレッシュコンクリート単位水量迅速測定及び管理システム調査研究委員会報告書Ｐ１４
【非特許文献２】  日本建築学会建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ５  鉄筋コンクリート工事  温度補正
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０１０】生コンを製造するうえで、品質の変動要因は温度や単位水量の変動、使用材料の品質変動など様々なものがあるが、生コン温度の変化によるセメントと水の化学反応に起因するものが最も重要な変動要因である。従来のコンクリート製造技術は生コン温度の変化は自然現象であり仕方がないものとして、変動を前提とした管理がなされてきた。一方、時代はコンクリートに対する品質的な要求を次第に高めてきており、高強度、高耐久性のコンクリートが求められている。これらのコンクリートは各種の混和材料や高性能ＡＥ減水剤などの混和剤の使用で低水セメント比のコンクリートを作ることで可能になったが、これらの低水セメント比の生コンは単位水量や材料の変動に対しての許容幅がきわめて小さく、その製造には厳しい品質管理を必要とするものである。【０１１】一般的に一次素材の製造業において温度管理は最も重要な管理項目である。コンクリートについて要求される性能が高度になるにつれて、生コンの受け入れ検査や、品質管理の規定が煩雑になってきているが、根本的な温度管理については従来のまま変わっていない。
この温度条件を一定に管理することなしに安定した品質の生コンを製造するのは難しくなっている。【０１２】年間通して一定温度にするのは難しいが、季節ごとに定めた一定温度に管理するのは可能である。温度条件を一定にすれば、残る変動要因は材料だけとなるため安定した品質の生コンを製造しやすくなる。【０１３】本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたものであって、材料とミキサー本体をあらかじめ予熱することにより生コン温度を制御し、生コン温度を一定に管理することでスランプや単位水量などの品質を安定化させる生コン温度管理方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０１４】本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、生コンの温度変化をなくしスランプや単位水量を安定化させるために、請求項１記載の生コン温度管理方法にあって、生コン製造前に、ミキサーを構成する鋼材の温度と、材料である水と骨材の温度を調整して生コン温度を制御し、生コンの品質を安定させることをと特徴としている。【０１５】また請求項２記載の生コン管理方法にあって、練り混ぜ準備作業として温水を使用してミキサーを構成する鋼材温度を目標とする温度まで予熱することを特徴としている。【０１６】また請求項３記載の生コン管理方法にあって、計量槽に骨材を供給する各骨材槽下部に練り混ぜに同期して適量の蒸気を吹き込み、温めた骨材を使用して練り混ぜ、材料温度を制御して生コン温度を制御し、生コン温度を安定させて生コンの品質を安定させることを特徴としている。【０１７】上記解決手段による作用は次の通りである。すなわち一日の練り混ぜ作業開始時には材料だけではなくミキサー本体の鋼材も低温になっており、その鋼材重量は練混ぜる生コン重量の２〜３倍もあり材料の熱量を吸収するために、準備作業として鋼材の予熱が必要である。また、測定した生コン温度と目標とする生コン温度に差がある場合にただちに修正ができるように、１バッチ練り混ぜるごとに、次回計量される骨材部分に適量の蒸気が噴射されて加温制御ができるようにしたものである。蒸気は円筒状の形状の表面に多数の小孔を設けたノズルから放出されるが、粗骨材、細骨材とも粒子間に適当な空隙があり、またその重量に対して表面積が大きいため、蒸気の持つ熱量は短時間に骨材に吸収され、蒸気は復水となる。このため骨材の表面水が増加することになるが、骨材温度を１０℃上昇させるための蒸気量は骨材重量に対して０．３％程度であり、その分表面水が増えるが、表面水量を修正すれば問題ない。
【発明の効果】
【０１８】上述したように本発明の生コン温度制御装置を使用すれば、生コン温度を目標とする一定温度にして製造することができる。このため、温度変化が原因で生じる単位水量やスランプの変動がなくなるため、生コンの品質は安定してくる。他にも骨材に含まれる表面水の変動や、材料の品質変動など、スランプや単位水量の変動要因はあるが、日常的に変動する温度を一定に管理することで変動要因が単純化し、はるかに対応しやすくなる。【０１９】また、低温の季節において従来よりも生コンの温度をあげることは、コンクリートの硬化反応速度を上げることになり、打設後の養生期間を短縮できるため作業効率が上がると共に、温度変化よる配合修正の必要もなくなり品質管理を単純化できる。【０２０】さらに、本発明の練り混ぜ直前に材料を予熱する方法は熱効率が著しく高いため、プレキャスト工場製品など蒸気による促進養生をしている場合には、従来の低温の生コンを養生する場合に比べて養生燃料費の節減効果が大きい。
【発明を実施するための形態】
【０２１】生コンの温度を制御するためには、練り混ぜながら常時その生コン温度を正確に計測できることが前提となる。ミキサー外板内のライナープレート取り付けボルトを削孔して埋め込んだ温度センサーにより計測する方法でも良いし、ミキサー外板鋼材表面に温度センサーを取り付けて背面を断熱材でバックアップする方法でも良い。
【０２２】生コン温度と外気温度に温度差がある場合の温度勾配は、その間の熱抵抗がほとんど鋼板表面の動かない空気層にあり、温度差はこの界面に生じるため、生コン温度と鋼板温度の温度差はほとんどない。また生コンと鋼板は密着しており、鋼板の熱伝導も良いため温度変化への追従性もよい。
【０２３】練り上がった生コンの温度は、各材料の保有する熱量と、セメントの量と質により決まる初期水和反応熱と、練り混ぜによる運動エネルギーが変換した熱エネルギーより決まってくる。材料温度だけでは正確に推定できないので上記の方法で計測した練り上がり温度をデーターとして材料の加熱量を制御するほうが確実である。
【０２４】また、制御の応答性を良くするためには、計量槽の上部にある骨材槽の下部に蒸気ノズルを設置して、練り混ぜに同期させて適量の蒸気を噴射する構造とし、加熱された骨材が次回の計量に使用されるようにする。噴射された蒸気は冷たい骨材に接触すると同時に骨材に熱を奪われ、自らは復水となり、骨材の表面水率を上げることになる。しかし、骨材温度を１０℃上げる蒸気による表面水率の増加は骨材重量に対して０．３％程度であり、材料計量時の表面水補正入力に反映させればよい。
【０２５】一般的なバッチャープラントは粗骨材、細骨材について、複数の骨材槽を備えており、複数の材料を併用できる構造になっている。それぞれの骨材槽に、蒸気噴射ノズルと温度センサーを設備しておく。蒸気は電磁弁を介して供給され、制御器からの信号によりバッチごとに指示された時間だけ弁が開き適量の蒸気を供給する。使用されていない骨材槽は信号を止める構造とし、必要部分のみ稼動させる。
【０２６】骨材サイロの放出口近くに温度センサーを設置して、骨材温度を計測するが、蒸気による加熱は骨材温度を均等に加熱するわけではないため精度のよい計測はできない。できるだけ平均的な温度をとらえるために、鞘管を設けその中に温度センサーを配置し計測する。
計測された各骨材の温度はめやすと考え直接的な制御には用いずに骨材温度を判断する補助的なデーターとして利用する。
【０２７】生コンの練り上がり目標温度は、その季節に予測される生コン温度の変動範囲よりやや高い温度に決めればよい。そしてその加熱の程度は、材料を予熱しない場合に予測される練り上がり温度と目標温度の差から判断して決める。昨日までの気象条件と加熱程度が重要な判断材料となる。制御器には、各骨材の温度上昇が等しくなる基本データーをベースにして、段階的に噴射時間を長くしたプログラムを組み込み、セレクトスイッチで切り替えられるようにしておく。練り混ぜ作業開始後は、上記計測手段による練り上がり温度を監視しながら、セレクトスイッチを切り替えることで噴射時間を制御し、骨材温度を制御することで練り上がり温度を制御する。
【実施例１】
【０２８】以下、一実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。バッチャープラントは塔型の構造をしており、最上階に各使用材料を貯蔵する貯蔵槽があり、その下階に各材料の計量槽がある。さらにその下階にミキサーが設置されている。ミキサーの下にホッパーがあり練り上がった生コンを仮受けした後、生コン車に投入するようになっている。【０２９】バッチャープラントの構造はミキサーがフル稼働して生産性があがるように配慮されており、計量工程、練り混ぜ工程、生コン車への積み込み工程は同時進行で行われる。バッチャープラントの制御盤は必要な条件さえ入力すれば、大半が自動的に進むように制御されている。しかし、従来のバッチャープラントには温度を制御する考えがなかったので温度計測装置は設置されていなかった。【０３０】本発明の生コン温度制御方法は蒸気を熱源として、水と各骨材を温めることで一定温度の生コンを製造することでスランプや単位水量などの品質を安定させるものであるから、まずバッチャープラントに蒸気を供給する必要があるが、本実施例はプレキャスト製品工場であったのでボイラー設備はすでにあり蒸気配管をバッチャープラントまで伸延すればよかった。【０３１】温度を制御するにあたりまず温度計測方法であるが、生コン温度を運転中も常時計測するために、ミキサー外板を構成する鋼材部分の鋼材温度を計測して生コン温度としている。
ミキサー内の生コン温度と外気温度に差がある場合の温度分布は、その熱抵抗の殆どが鋼材表面に接した動かない空気層にあるため温度差はその境界層に生じることになる。また生コンと鋼材は密着しており鋼材の熱伝導もよいため、生コン温度と鋼材温度はほぼ一致している。【０３２】水温については、水槽内の比較的上部に温度センサーを設置する。各骨材の温度センサーは骨材の排出口近くに設置するが、できるだけ平均化した温度をとらえるために鞘管を設置しその中にセットする。【０３３】水槽下部に電磁弁を介して多数の小孔を開けたノズルを配置し、上記の水温測定センサーにより昇温制御する。この温水は練り混ぜ開始前の準備作業としてミキサー本体の鋼材温度を目標温度まで予熱するために使用すると同時に練り混ぜに使用する。【０３４】本発明の生コン温度制御方法は使用する材料である水と粗骨材、細骨材を温めることで生コン温度をあげて一定の温度に制御するものであるが、その制御の応答性を良くするために次回計量される骨材が貯蔵される各骨材槽の下部に、円筒形状をした表面に多数の小孔があけたノズルから、練り混ぜに同期して、一定時間蒸気を噴出して骨材を予熱するものである。ノズルには電磁弁を介して蒸気が供給され、制御器からの信号により電磁弁を開く時間を制御して蒸気量を調整する。【０３５】上記の加熱作業は練り混ぜに同期して行うものであるが、練り混ぜ作業サイクルは６０秒〜１２０秒程度であり、この時間内で必要な蒸気量を噴射できるように設定する。多数の小孔から噴出される蒸気は、粒子間に３０〜４０％の空隙を持ち、重量にたいして表面積の大きい骨材に接すると短時間に蒸発潜熱を骨材に渡し、自身は復水に変化する。その蒸気量は骨材温度を１０℃上昇させるとき骨材重量に対して０．３％程度であり、骨材の表面水は増加するが、その分計量のための表面水入力値を修正すれば問題ない。【０３６】このとき蒸気の持つ熱エネルギーは大半が次回計量される骨材部分に吸収されるため、蒸気量を変えて生コン温度を修正しようとしたとき応答よく修正できる。その温度制御は、各骨材が均等に昇温する基本データーを基に、蒸気量がセレクトスイッチで段階的に切り替えできるようにしておき、昨日までのデーターと当日の気象条件から設定レベルを決めて練り混ぜを開始し、また実際の練り上がり温度をみて修正すればよい。【０３７】一日の作業を開始する朝にはミキサーを構成する鋼材温度が低下しており、安定した生コン温度を得るためには、ミキサー本体を温水の投入撹拌により目標温度まで予熱しておく必要がある。ミキサー本体の鋼材重量は練り混ぜる生コン重量の２〜３倍程度あるため熱容量が大きく、予熱しておかなければ生コンの保有する熱量を奪いその分生コン温度は低下することになる。この発明を実施する以前は一日のなかでも４〜５度の温度変化が見られることがあったが、生コン温度が安定することで生コンの品質も安定した。【０３８】生コン温度の目標値は、その季節において変動が予測される変動の範囲よりやや高い温度を目標値として決め、ミキサー本体と材料である、水と骨材を適当に予熱することでその季節を通じて日変動、時間変動をなくすことができ、温度が安定することでスランプや単位水量などの品質を安定させることができるようになった。またその期間をとうして温度変化による配合修正の必要がなくなり管理の手間が減少した。