JPH07106325B2 - セメント系グラウト材の湿式微粒化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグラウト材の微粒化装置に関し、より詳しくは
土木工事における止水及び基礎地盤改良のために施工現
場で使用するセメント系グラウト材の湿式微粒化装置に
関する。

〔従来の技術〕

止水や水利用のためのダム建設は、産業の発展とともに
急速に増加している。しかし近時ダム建設に適した岩盤
を有する地点は殆んど開発し盡され、砂礫、粘土、軟岩
等からなる地質的にダム建設に不利な基礎地盤にもダム
を設けざるを得なくなった。一般にこの種の基礎地盤は
多くの微細間隙やアークラックを含んでいて、ダム建設
のためには設計及び施工上多くの難問題がある。

このような基礎地盤の安定処理には薬液注入工法等の種
々の工法が開発されている。しかし薬液注入工法は薬品
による公害上の問題から、1974年以降は水ガラス系を除
いてその使用が規制されるようになった。このような環
境を踏まえて、薬液注入工法に代って現在はセメント系
グラウト材注入工法が基礎地盤安定処理工法の主流とな
りつつある。

グラウト材注入工法に用いられる普通ポルトランドセメ
ントの平均粒径D₅₀は約20μｍで、基礎地盤の微細間隙
やヘアークラックに充填するには粒径的に注入限界があ
って使用できない。

そのためボールミル等の乾式微粒化装置を用いて平均粒
径D₅₀を６〜８μｍにしたセメント粒子が使用されてい
るが上述したような地盤間隙に注入するには未だ充分で
はない。しかも乾式微粒化は工数が多いため価格が普通
セメントの５〜10倍となり、さらに施工現場における注
入時にセメントと水を混合して使用するため粒子の団粒
化（複数の個々の粒子が集って体積の大きな粒子とな
る）を生じ、見かけのグラウト粒径が大きくなることに
より注入効果が低下する。またセメント粒子が微小であ
るため粒子の劣化が早く、長期保存が困難である。

上記の事情に鑑み本発明者等は特開昭57−33613号にか
かるグラウト注入工法及び特開昭59−88526号にかかる
グラウト剤湿式調整機構を提案した。

特開昭57−33613号に開示の工法はセメントグラウトが
スラリー状で用いられることに着目し、セメントの微粒
化を従来の乾式から湿式に変更することにより、粉砕の
効率化及びセメントグラウト性能の改善を計り、湿式微
粒化を施工現場で行なってこれを直ちに基礎地盤に注入
するものである。この工法によって乾燥微粉末セメント
の吸湿化しやすい性質を除去し、さらにセメント粒子を
水中に十分に分散することによって効果的な注入が可能
となった。

また特開昭59−88526号に開示の調整機構は上記の工法
を実施するための装置であって、水平状の処理筒の中に
複数個のディスクを配設した回転軸を横架し、処理筒の
一端上部にセメント系グラウト材の送入口とビーズの投
入口を設けるとともに他端上部に過材を介して処理済
みのセメント系グラウト材を排出するオーバーフロー口
を設け、処理筒の底部にビーズの排出口を設ける。又上
記ディスクにはテーパを有する貫通孔を設け、テーパ付
貫通孔の拡開方向を反対としたディスクを組合わせ配設
して処理筒内におけるビーズによる破砕効果の向上を計
っている。このように処理筒の中にビーズを充填し、こ
のビーズにディスクによって高速回転運動を与え、その
中をセメント系グラウト材を連続的に通過させることに
よりセメント粒子を微粒化させるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した特開昭59−88526号の調整機構では、投入口を
通してのビーズの供給は一定時間間隔に手動により行な
われていた。そのため運転効率が低く、また均済なセメ
ント製品（微粒化されたセメント系グラウト材）が得ら
れなかった。従って本発明の目的は特開昭59−88526号
の調整機構にあった上記の欠点を解消することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、略水平状に配設した円筒状の処理筒と、
該処理筒内に軸線方向に配設されてモータによって回転
駆動される回転軸と、上記の回転軸に所定の間隔をおい
て上記軸線に対して略直交状に固設された複数のディス
クとを備え、各ディスクは軸線方向に複数個のテーパ付
貫通孔を有するとともに各ディスクの貫通孔は処理筒の
長手方向の略中央部を境にして夫々のテーパ付貫通孔の
拡開方向が、互に反対にかつ処理筒の端部に向けて形成
され、上記処理筒の一端上部に微粒化すべきセメント系
グラウト材の送入口とビーズ投入口とを設け、また処理
筒の底部にビーズの排出口と、処理筒の他端上部に過
部材を介して微粒化処理済みのセメント系グラウト材の
オーバーフロー口を設けた装置において、 上記ビーズ投入口を処理筒の長手方向の中央部の上部に
設け、該ビーズ投入口に、底部を処理筒内に開口した垂
直状のビーズ装入ホッパを立設し、上記モータの負荷電
流値を検知する電流計と、該電流計から検知信号を受け
てモータの回路を切断するスイッチと、モータの停止後
一定時間が経過すればモータを再起動するタイマーとを
含んだ電気的制御装置をモータに付設したことを特徴と
するセメント系グラウト材の湿式微粒化装置によって達
成される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照した実施例について本発明を詳細
に説明する。

機台１上には水平状に円筒形の処理筒２が設けられ、処
理筒２内には、所定間隔にかつ処理筒の軸線に対し略直
交状に複数個のディスク３を固設した回転軸４が処理筒
２の両端に設けられたグランドパッキン５を介して回転
自在に横架されている。回転軸４はベルト６が巻回され
たプーリ7,8を介し、機台１に固設されたモータ９によ
って高速回転される。上記の処理筒２の一端上部にセメ
ント系グラウト材送入口10が設けられ、普通セメントを
水と混合したセメント系グラウト材が図示せぬ混合機よ
りポンプＰを介して処理筒２内に連続的に供給されるよ
うになっている。処理筒２の長手方向の中央部には、鋼
球，鋼製ペレット、陶器質又は磁器質等の硬質粒材から
なるビーズの装入ホッパ11が設けられている。この装入
ホッパ11は垂直状の筒で下部は処理筒２の内部に開口し
ている。また処理筒２の他端上部にオーバーフロー口12
が設けられ、その底部にはウェッジ形のスクリーンバー
形の過部材13が配設されている。ウェッジ形スクリー
ンバーは軸線方向に配設され、ウェッジは外方に向って
拡開していてワイヤブラッシによる掃除が容易になって
いる。またオーバーフロー口12自体２重構造にして洗滌
のための取外し自在になっている。14は過部材13の上
部に設けた微粒化済グラウト材取出し管である。処理筒
２の中央底部に底蓋15Aを備えたビーズ排出口15が設け
られ、その下方には受皿16及び受皿16よりの取出口17が
設けられている。

上述したディスク３は夫々回転軸４に直交状に固設され
ていて処理筒２内に供給されたビーズを撹拌してグラウ
ト材を粉砕すると共に処理筒２の中央部のビーズを両端
に向けて移動させる約割りをする。このためディスク３
には第２図に示すようにテーパを有する複数の貫通孔3A
が軸線方向に形成されている。この貫通孔3Aは処理筒２
の中央部を境にして左側のディスク３には左側に向けて
拡開するテーパが、また右側のディスク３には右側に向
けて拡開するテーパが設けられている。ビーズは、貫通
孔3Aのテーパが拡開する方向に移動するので、ディスク
３の回転運動により処理筒２の内部で律動的に移動し、
これによってグラウト材を微粒状に破砕する効果が向上
する。

尚、処理筒２の周囲は水冷ジャケット18で囲まれてい
る。又19は電流計20、スイッチ21及びタイマー22を含ん
だ制御装置でモータ９及びポンプＰに夫々接続されてい
る。

次に本発明の装置の操業例を説明する。

使用した処理筒の内容積は50、回転軸の回転数は700
〜800rpmであった。この処理筒２に粒径0.6〜2.0mmのビ
ーズを約300kg装入すると共に普通ポルトランドセメン
トをセメント水比（C/W）＝1:3に混合したグラウト材を
７〜10l/minの速度で送入口10を通してポンプＰで連続
的に送入して微粒化処理を行なった。この処理により平
均粒径D₅₀＝20μｍの普通ポルトランドセメントが平均
粒径D₅₀＝２〜３μｍに微細化された。オーバーフロー
口12から得られる微細化されたグラウト材の取出し速度
は平均8.5l/minである。

上記の微細化処理中にビーズはディスク３及びグラウト
材との摩擦によって摩耗し、平均粒径が0.1〜0.2mmにな
るとセメント粒子を有効に粉砕することができなくな
る。このようにして使用可能なビーズが１時間当り5kg
減少する。しかし品質のよいグラウト材を作るには処理
筒２内に使用可能な一定量のビーズを維持することが必
要である。

本発明の装置によれば、底部のない装入ホッパ11の中に
は所定量のビーズが収容されている。装置の作動中は処
理筒２内に充満したビーズ及びグラウト材の充填物に遠
心力が作用するので、装入ホッパ11内のビーズは充填物
と平衡を保ち処理筒２内に落下しないで装入ホッパ中に
維持される。上述したように使用可能なビーズ即ち大径
のビーズが減少すると処理筒２内のビーズの充填率が減
少し、従ってモータ９の負荷が減少して電流のアンペア
値が低下する。制御装置19はモータ９に流れる電流のア
ンペア値を電流計20で検知し、その信号を受けたスイッ
チ21によりモータ９及びポンプＰの作動を停止するよう
に構成されている。

モータ９が運転を停止すると充填物の遠心力が０になり
装入ホッパ11下方の充填物の表面スラリー部分23（作動
中にはこの部分にスラリーが現われない）に装入ホッパ
11の底部のビーズが落下する。タイマー22にセットされ
た時間が過ぎるとモータ９及びポンプＰは再起動されて
運転を開始する。尚、上記の停止時間が僅小の場合には
ポンプＰは停止させなくともよい。本実施例の場合ビー
ズの減少量が5kg/hrなので１日当りの操業時間を６時間
とすれば装入ホッパ11の収容量は30kgとなる。

次にモータ９の負荷電流値をビーズ補充量との関係を第
3,4図及び〔表〕について説明する。

モータの負荷電流の下限電流値を170Aに設定し、またモ
ータの停止時間を８秒にセットした。第３図及び表に示
すように、モータ９が停止すると装入ホッパ11中のビー
ズの下面とスラリー部分23の表面間には平均7.6cmの落
下差を生じて平均2.5kgのビーズがスラリー部分23の表
面に落下する。モータが再起動されると負荷電流値は平
均182Aになる。運転サイクルは平均30分である。

第４図はビーズの累加補充量を示す図で、〔表〕からも
判るように処理筒２内のビーズの減少に応じて、装入ホ
ッパ11から対応した量のビーズが補充される。

長時間操業をすると処理筒２内の摩耗したビーズの量が
増加して微粒化効率が低下する。従って定期的に装置の
運転を止め排出口15を開いて充填物を取出しふるい分け
る。この際粒径が0.6mmよりも大きいビーズは再使用
し、他のビーズは廃棄する。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成して、モータの負荷電流が設
定値に到達すると装置の運転を停止して底のない装入ホ
ッパよりビーズが自重で処理筒内に一定量落下してビー
ズの消耗量を補充し、また運転中は処理筒内の充填物の
遠心力及び装入ホッパとの摩擦によって補充用ビーズが
落下しない状態に維持されるので構造簡単で極めて効率
的なビーズの自動装入効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を部分破断して示した断面図、第
２図はその回転軸及びディスク部分の拡大断面図、第３
図は負荷電流の経時変化を示す図、第４図はビーズの累
加補充量を示す図である。 ２……処理筒、３……ディスク、3A……テーパ付貫通
孔、４……回転軸、９……モータ、10……微粒化前グラ
ウト材の送入口、11……ビーズ装入ホッパ、12……微粒
化済グラウト材のオーバーフロー口、13……過部材、
15……ビーズの排出口、19……電気的制御装置、20……
電流計、21……スイッチ、22……タイマ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早矢仕 利雄 埼玉県志木市館２丁目４番１―301

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略水平状に配設した円筒状の処理筒（２）
   と、該処理筒内に軸線方向に配設されてモータ（９）に
   よって回転駆動される回転軸（４）と、上記の回転軸に
   所定の間隔をおいて上記軸線に対して略直交状に固設さ
   れた複数のディスク（３）とを備え、各ディスクは軸線
   方向に複数個のテーパ付貫通孔（3A）を有するとともに
   各ディスクの貫通孔は処理筒の長手方向の略中央部を境
   にして夫々のテーパ付貫通孔の拡開方向が、互に反対に
   かつ処理筒の端部に向けて形成され、上記処理筒の一端
   上部に微粒化すべきセメント系グラウト材の送入口（1
   0）とビーズ投入口を設け、また処理筒の底部にビーズ
   の排出口（15）と、処理筒の他端上部に過部材（13）
   を介して微粒化処理済みのセメント系グラウト材のオー
   バーフロー口（12）を設けた装置において、 上記ビーズ投入口を処理筒の長手方向の中央部の上部に
   設け、該ビーズ投入口に、底部を処理筒内に開口した垂
   直状のビーズ装入ホッパ（11）を立設し、上記モータ
   （９）の負荷電流値を検知する電流計（20）と、該電流
   計から検知信号を受けてモータの回路を切断するスイッ
   チ（21）と、モータの停止後一定時間が経過すればモー
   タを再起動するタイマー（22）とを含んだ電気的制御装
   置（19）をモータに付設したことを特徴とするセメント
   系グラウト材の湿式微粒化装置。