JP4581617B2 - ミキサ装置、および、混練物の生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、セメント等の粉体原料と水等の液体原料とを混練するためのミキサ装置、および、混練物の生成方法に関する。

建築物などに利用されているセメント系硬化体を構成するセメントスラリー（セメント混練物）は、セメント系材料（粉体原料）に水（液体原料）が混練されて形成される。このようなセメントスラリーを混練する装置としては、下記特許文献１に開示されたものなどが知られている。この装置では、ミキサー部２においてミキサースクリュー８を回転させることで粉末原料と液体原料との混練を行っている。
特開平１０−１００１３３号公報

アルミナセメント、ポルトランドセメントおよび石膏などの水硬性成分、および必要に応じて配合される各種混和剤で構成される自己流動性水硬性組成物と、水と、を連続混練させるスラリーを製造する場合に、混練の程度によっては各種の原料の混ざり具合が不均一になる場合が生じる。このような場合、スラリー中にダマ（凝集塊）が形成されたり、スラリーの硬化表面に気泡や凹凸が形成されたりするなど、セメントスラリーの性状低下が引き起こされる。その結果、混練後のスラリーによって成るセメント系硬化体の品質が大きく影響されることとなる。特に、アルミナセメントを含む水硬性成分と、必要に応じて配合される各種混和剤とで構成される自己流動性水硬性組成物のスラリーから得られる床下地などの硬化体においては、表面性状や物性などの品質に大きな影響を受ける。

そこで、本発明の課題は、自己流動性水硬性組成物などから成る粉体原料と水などの液体原料とを、均一で良好なスラリー性状となるように混練可能なミキサ装置、および、混練物の生成方法を提供することである。

発明者は、上記した課題を解決するために鋭意検討した結果、従来の常識にとらわれず、混練スクリューの戻し羽根の割合を十分に高めることで、均一で良好なスラリー性状となるように混練することができることを見出し、本発明を考案するに至った。

本発明の混練スクリューは、軸部材と、この軸部材の外周面に形成された複数の羽根とを備え、この軸部材が所定方向に回転することにより、粉体原料と液体原料とを混練しながら、混練物を軸部材の基端側から終端側に向けて移送する混練スクリューであって、上記複数の羽根は、上記軸部材の上記終端側に向けて上記混練物を送る送り羽根と、この軸部材の上記基端側に向けて上記混練物を戻す戻し羽根と、を含み、上記複数の羽根に占める上記戻し羽根の割合が少なくとも５０％である、ことを特徴とする。そして、上記複数の羽根に占める前記戻し羽根の割合は、少なくとも７２％であるのが特に好ましい。

この混練スクリューでは、軸部材の基端側に向けて混練物（スラリー）を戻す戻し羽根が、軸部材の終端側に向けて混練物を送る送り羽根と同数か、或いは、それよりも多く形成されている。このため、粉体原料と液体原料とを十分に混練することができ、不十分な混練状態で吐出される混練物が減少する。これにより、混練物にダマが形成されたり、硬化表面に気泡や凹凸が形成されるなどの現象が発生しにくくなって、混練物の性状向上が図られる。

上記軸部材には、軸方向の長さ１ｍ当たりで、少なくとも１０枚の羽根が形成されているのが好ましい。このように、軸部材の外周面にて羽根が高い密度で形成されるため、粉体原料と液体原料とをより十分に混練することが可能となる。

また、上記粉体原料は、アルミナセメントと、ポルトランドセメントおよび石膏のうち少なくとも一成分と、を含む水硬性成分に対し、さらに、細骨材、減水剤、増粘剤、凝結調整剤および消泡剤が加えられて成る自己流動性水硬性組成物となっているのが好ましい。本発明の混練スクリューは、上述の組成内容を有する自己流動性水硬性組成物を混練する場合において、特に有効である。

本発明の混練装置は、上記の混練スクリューと、この混練スクリューを回転可能に収容する略筒状の混練室と、を備えることを特徴とする。この混練装置では、混練室内で上記混練スクリューにより粉体原料と液体原料とを混練して、均一で良好な性状の混練物（スラリー）を生成することができる。

本発明のミキサ装置は、上記の混練装置と、この混練装置に上記粉体原料を供給するためのホッパーと、この混練装置から吐出された混練物を収容するためのリザーバと、このリザーバ内に収容された混練物を外部に排出するための排出ポンプと、を備えることを特徴とする。

このミキサ装置では、ホッパーに投入された粉体原料が混練装置に移送される。そして、この混練装置では、混練スクリューの回転により、ホッパーから移送された粉体原料が水などの液体原料と混練されて、均一で良好な性状の混練物（スラリー）が生成されてリザーバ内に収容される。そして、このリザーバに収容された混練物は排出ポンプによって外部に排出される。

本発明の混練物の生成方法は、上記の混練装置を用いて上記粉体原料と上記液体原料とを混練して混練物を生成する方法であって、少なくとも３００ｒｐｍの回転数で、上記混練スクリューを回転させることを特徴とする。

このように、混練スクリューを高速回転させることにより、混練物にダマが形成されたり、硬化表面に泡や凹凸が形成されたりするなどの現象がより一層発生しにくくなる。このため、混練物（スラリー）の性状向上がさらに図られる。なお、混練スクリューを高速回転させると、従来のスクリューでは混練物の吐出量も増加することとなって不十分な混練状態のまま混練物が吐出されるような場合が生じるが、本発明では、高い割合で戻し羽根を有するため、混練スクリューを高速回転させても、混練物の吐出量を十分抑制することが可能となる。このため、混練スクリューを高速回転させつつも、十分に時間をかけた混練が可能となる。

本発明によれば、自己流動性水硬性組成物などから成る粉体原料と水などの液体原料とを、均一で良好なスラリー性状となるように混練可能となる。

以下、図面を参照して、本発明を適用した好適な実施形態について説明する。なお、以下の図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。

図１は本実施形態に係るミキサポンプ（ミキサ装置）の構成を説明するための断面図である。図２は本実施形態に係るミキサスクリュー（混練スクリュー）の全体構成を示す図である。図３〜図５は本実施形態に係るミキサスクリューの羽根を説明するための図であり、図３は羽根が軸部材に形成された状態を説明するための平面図であり、図４は羽根が軸部材に形成された状態を説明するための断面図であり、図５は板状の掻出部材を有する羽根の構成を説明するための斜視図である。

図１に示すように、ミキサポンプ１は、ホッパー２と、混練装置３と、排出口４と、リザーバ５と、スネークポンプ（排出ポンプ）６と、を主要な構成要素として備える。

ホッパー２は、広口の投入口７がホッパー２の本体上部に形成されているとともに、隣接する混練装置３と連通する開口部をこの本体下部側壁に有する。そして、ホッパー２の本体下部にはホッパースクリュー８が略水平に設けられ、ホッパー２の外部に設置されたモータ９によって回転駆動される。この場合、モータ９による回転駆動力は動力伝達ベルト９ａを介してホッパースクリュー８側に伝達される。ここで、モータ９は油圧式または電動式のものが用いられる。

また、ホッパースクリュー８は、上記開口部を介して混練装置３に至る長さを有するとともに、螺旋状の羽根が外周面に巻き付くように形成されている。ここで、投入口７に投入されるセメント系の粉体原料は、ホッパースクリュー８の回転運動によって混練装置３に移送される。なお、本実施形態に係る粉体原料としては、セメント系の粉体原料を想定する。

混練装置３は、混練室３ａとミキサスクリュー１０とを有する。混練室３ａは、筒状（中空の円柱状）を成し、長手方向が略水平となるように設置されている。混練室３ａの内部には長手方向に沿ってミキサスクリュー１０が設置されている。そして、混練装置３は、ミキサスクリュー１０の回転によってホッパー２から移送された粉体原料を、水などの液体原料とともに混練室３ａ内で混練する。ここで、混練室３ａの側壁でホッパー２側に位置する所定箇所には給水口３ｂが形成されており、この給水口３ｂを介して混練室３ａ内に水などの液体原料が供給される。

混練室３ａは、長手方向における二つの端部のうち、一方の端部にはホッパー２の下部に連通する開口部が設けられ、他の端部近傍には排出口４に連通する開口部が設けられている。ミキサスクリュー１０は、ホッパー２のホッパースクリュー８と一体形成されており（或いは、連結固定されている）、ホッパースクリュー８とともに、モータ９によって回転駆動される。

ミキサスクリュー１０は、図２に示すように、軸部材１０ａと、この軸部材１０ａの外周面に形成された複数（図２においては３２枚）の羽根を有する。軸部材１０ａの基端から終端までの長さは５００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度であり、この間に羽根が形成されている。この羽根は、混練室３ａ内の混練物（以下、セメントスラリー）を軸部材１０ａの基端側（ホッパー２の設置側）に逆流させるための複数の戻し羽根１０ｂ（図２においては２６枚）と、このセメントスラリーを軸部材１０ａの終端側（排出口４の設置側）に送るための複数の送り羽根１０ｃ（図２においては６枚）とを含む。

戻し羽根１０ｂと送り羽根１０ｃとは、図３に示すように、軸部材１０ａの外周面と羽根との接合部（線状をなす接合部）に沿った方向Ｂ１，Ｂ２が、それぞれ、軸部材１０ａの軸に対して互いに４５度反対向きに傾いて軸部材１０ａに交差するように立設されている。これにより、軸部材１０ａが図中符号Ｒの向きに回転すると、セメントスラリーは、戻し羽根１０ｂによって軸部材１０ａの基端側に移送され、送り羽根１０ｃによって軸部材１０ａの終端側に送られることとなる。ここで、軸と方向Ｂ１とがなす角度θ１と、軸と方向Ｂ２とがなす角度θ２とは、上述の４５度に限らず、２０度〜７０度の範囲内にあればよい。

また、図２に示すように、ミキサスクリュー１０には複数（図２においては６枚）の掻き出し用板部材１０ｄが設けられている。この掻き出し用板部材１０ｄは、軸部材１０ａの回転によってセメントスラリーを混練室３ａの内壁から掻き出すためのものであり、互いに並列に軸部材１０ａの外周面に立設された複数の羽根（戻し羽根１０ｂまたは送り羽根１０ｃ）に支えられるようにして各羽根に接合されている。そして、この掻き出し用板部材１０ｄは、図４に示すように、軸部材１０ａの軸方向から見て、軸部材１０ａの外周方向に互いに略１２０度離隔して設けられている。

なお、全羽根に占める戻し羽根１０ｂの割合は５０％を下限とするが、この下限は、６０％がより好ましく、７２％が特に好ましい。そして、この戻し羽根１０ｂの占める割合の上限は９５％が好ましいが、１００％であってもよい。さらに、ミキサスクリュー１０は、軸部材１０ａの軸方向の長さ１ｍ当たりの羽根の枚数は１０枚以上が好ましく、２０枚以上がより好ましく、さらに、３０枚以上が特に好ましい。このように、戻し羽根１０ｂの全羽根に占める割合が５０％以上と高く、さらに、軸部材１０ａの軸方向の長さ１ｍ当たりの羽根の枚数が１０枚以上と高いため、粉体原料と液体原料とを十分に混練することができるので、不十分な混練状態のまま混練装置３から吐出されるようなセメントスラリーが減少することとなる。

また、ミキサスクリュー１０の回転数は、３００ｒｐｍ以上とするが、４００ｒｐｍが好ましく、５００ｒｐｍ以上がより好ましく、さらに、６００ｒｐｍ以上が特に好ましい。このように、ミキサスクリュー１０の回転数が３００ｒｐｍ以上と高いため、セメントスラリーの混練がより十分に行われる。なお、従来のミキサスクリューを高速回転させた場合にはセメントスラリーの吐出量も増加することとなり、不十分な混練状態のままセメントスラリーが吐出されるような場合が生じるが、ミキサスクリュー１０は、戻し羽根１０ｂの全羽根に占める割合が５０％以上と高いため、高速回転させてもセメントスラリーの吐出量を十分に抑制することが可能となる。このため、ミキサスクリュー１０を高速回転させつつも、十分に時間をかけた混練が可能となる。このミキサスクリュー１０の回転数は、操作者が図示しない操作盤を操作することにより、所望の値に設定することが可能である。

図１に戻ってミキサポンプ１の説明を続ける。排出口４は、混練室３ａとリザーバ５とを連通し、混練室３ａ内で混練されたセメントスラリーをリザーバ５に吐出するためのものである。

リザーバ５は、排出口４を介して混練装置３から吐出されたセメントスラリーを一旦収容するためのものである。このようにセメントスラリーがリザーバ５にて一旦収容されるので、スネークポンプ６を介して、リザーバ５から所望とする割合（排出量）でセメントスラリーを外部に排出可能となる。

このリザーバ５は、本体上部に広口の拡開部１３が形成され、さらに、本体下部にはスターラースクリュー１４と移送スクリュー１６とが略水平に設けられている。スターラースクリュー１４と移送スクリュー１６とは何れも、リザーバ５の下部において、互いに対向する二つの側壁のほぼ一方から他方に至る長さを有する。そして、スターラースクリュー１４はモータ１５によって回転駆動され、移送スクリュー１６はモータ１７によって回転駆動される。モータ１７による回転駆動力は、動力伝達ベルト１７ａを介して移送スクリュー１６側に伝達される。ここで、モータ１５，１７は、いずれも油圧式または電動式のものが用いられる。

リザーバ５の下部側壁には隣接するスネークポンプ６に連通する開口部が形成されている。この開口部を介して、リザーバ５内の移送スクリュー１６と、スネークポンプ６内の図示しないスクリューとが一体的に連結（形成）されている。このため、スネークポンプ６内のスクリューは、移送スクリュー１６の回転に伴って回転される。このスネークポンプ６内のスクリューが回転することにより、リザーバ５内のセメントスラリーが外部に排出される。

上記のような構成のミキサポンプ１では、ホッパー２に投入された粉体原料が、ホッパースクリュー８の回転により混練装置３に移送される。そして、混練装置３では、ミキサスクリュー１０の回転により、ホッパー２から移送された粉体原料が水などの液体原料と混練され、所望のスラリー性状を有するセメントスラリーが生成される。混練装置３によって生成されたセメントスラリーは、排出口４を介してリザーバ５に吐出され、ここで、スターラースクリュー１４の回転により攪拌されながら一旦収容される。攪拌されたセメントスラリーは、移送スクリュー１６の回転によってスネークポンプ６に移送され、その後、スネークポンプ６から外部に排出される。

なお、上記した本実施形態に係るミキサスクリュー１０は、粉体原料としてセメント系セルフレベリング材を用いた場合に対し特に有効となっている。すなわち、ミキサスクリュー１０により、セメント系セルフレベリング材を用いてセメントスラリーを生成した場合には、均一で、ダマがほとんど生じず、さらに、硬化後表面には気泡や凹凸などがほとんど生じない、など、スラリー性状が良好となる。

そこで、以下、本実施形態に好適な粉体原料と液体原料との詳細内容について説明する。本実施形態においては、上記したように、均一で良好なスラリー性状を得る上でセメント系のセルフレベリング材が好適である。このようなセメント系セルフレベリング材は、水硬性成分、細骨材、減水剤および増粘剤などを含む自己流動性水硬性組成物によって成る。特に、水硬性成分については、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏および高炉スラグを含み得るが、アルミナセメント、ポルトランドセメントおよび石膏から選択される成分の１００質量％（すなわち、アルミナセメント、ポルトランドセメントおよび石膏の総和が１００質量％）のうち、アルミナセメントが３０質量％以上含まれているものが好ましい。

そこで、上記自己流動性水硬性組成物は、以下の１）〜５）の性質を有するのが好ましい。
１）水硬性成分は、アルミナセメントと、必要に応じてポルトランドセメント、石膏および高炉スラグの少なくとも一成分とを含み、特にアルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏および高炉スラグを共に含む。
２）水硬性成分は、アルミナセメントが１００質量部、ポルトランドセメントが１２０質量部以下、石膏が４０〜１００質量部および高炉スラグが５０〜３５０質量部の組成となっている。
３）凝結調整剤を含む。
４）水硬性成分１００質量部に対して、細骨材を６０〜２００質量部、減水剤を０．０１〜０．２０質量部、増粘剤を０．０５〜０．５質量部、凝結調整剤を０．０５〜５質量部および消泡剤を２質量部以下を含む。
５）セルフレべリング性のＳＬ値（後述するＬ３０に対応）が３００〜６００ｍｍとなっている。

以下、個々の自己流動性水硬性組成物毎に説明する。アルミナセメントは、潜在的に急硬性を有しており、硬化後は耐化学薬品性、耐火性に優れた硬化体となる。また、潜在的水硬性を有する高炉スラグの存在によって硬化体強度の経時的な低下も抑制される。アルミナセメントは、鉱物組成が異なるものが数種知られており、何れも主成分はモノカルシウムアルミネート（ＣＡ）であるが、強度および着色性の点からは、このＣＡ成分が多く、かつ、Ｃ_４ＡＦ成分が少ないものが好ましい。

ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントなどが用いられる。水硬性成分としてポルトランドセメントを用いるのは、コスト低減に効果が認められるため好ましい。また、ポルトランドセメントは、添加量が多すぎると流動性が低下し、このことが白華発生の原因となる。このため、ポルトランドセメントは、アルミナセメント１００質量部に対して１２０質量部より少なく添加されるのが好ましい。

石膏は、無水石膏、半水石膏などの各種石膏が、その種を問わず１，２種類以上含むように用いられる。石膏は急硬性を有し、硬化後の寸法安定性を保持する作用を有する。石膏の添加量は、アルミナセメントの１００質量部に対して４０〜１００質量部が好ましい。石膏の添加量は少なすぎると寸法安定性が低下する場合があるが、逆に、多すぎると耐水性が低下し、水による異常膨張が起こる場合があって好ましくない。

高炉スラグは、乾燥収縮による硬化体の耐クラック性を高めるだけでなく、アルミナセメントの硬化体強度を向上させる効果をも有している。高炉スラグの添加量は、アルミナセメントの１００質量部に対して５０〜２５０質量部とするのが好ましく、少なすぎると収縮が大きくなり、多すぎると強度低下を招くことがある。ここで、高炉スラグは、ＪＩＳ・Ａ−６２０６に規定されている比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上のものが用いられる。

細骨材としては、粒径が２ｍｍ程度以下の骨材が主成分として用いられるが、粒径が０．１〜２ｍｍ程度の骨材を用いるのが好ましく、さらに、粒径が０．２〜２ｍｍ程度の骨材を用いるのがより好ましく、粒径が０．３〜２ｍｍ程度の骨材を用いるのが特に好ましい。このような細骨材としては、珪砂砂、川砂、海砂、アルミナクリンカー、シリカ粉、粘土鉱物、廃ＦＣＣ触媒、石灰石、珪蛋石粉、寒水石、フライアッシュなどの無機質材や、ウレタン砕、ＥＶＡフォーム、発砲樹脂などの樹脂粉砕物を含むものが良い。細骨材の粒径は、ＪＩＳ・Ｚ−８８０１で規定されている試験用ふるいのうち、複数種類のふるいを用いて測定される。

増粘剤としては、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系および水溶性ポリマー系などが用いられるが、特に、セルロース系などが好ましい。増粘剤の添加量は、水硬性成分の１００質量部に対して０．０５〜０．５質量部とするのが好ましいが、０．０５〜０．３質量部であるのがより好ましく、０．０５〜０．２質量部であるのが特に好ましい。増粘剤の添加量が多くなると、流動性の低下を招く恐れがあるため好ましくない。ここで、増粘剤を消泡剤と併用して用いれば、骨材分離の抑制、気泡発生の抑制および硬化体表面の改善に対して好ましい効果を与えることとなり、セルフレベリング材としての特性向上が図られる。

消泡剤は、シリコン系、アルコール系、ポリエーテルなどの合成物質や、植物由来の天然物質など、公知のものを用いることができる。消泡剤の添加量は、水硬性成分の１００質量部に対して、２質量部以下とするのが好ましいが、１質量部以下がより好ましく、０．２質量部以下が特に好ましい。消泡剤の添加量が２質量部よりも多く添加される場合には消泡効果の向上が認められない場合がある。

凝結調整剤としては、凝結促進を行う成分である凝結促進剤や、凝結遅延を行う成分である凝結遅延剤などが用いられる。

凝結促進剤としては、公知の凝結促進剤が利用可能である。凝結促進剤の一例として、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウムおよびクエン酸リチウムなどの有機酸によるリチウム塩（無機リチウム塩や有機リチウム塩を含む）が用いられる。

凝結遅延剤としては、公知の凝結遅延剤が利用可能である。凝結遅延剤の一例として、硫酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよびグルコン酸ナトリウムなどの有機酸によるリチウム塩（無機リチウム塩や有機リチウム塩を含む）が用いられる。

凝結調整剤は、使用する自己流動性水硬性成分や水硬性成分組成の内容（種類や量）に応じて、スラリーの本来の（所望とする）特性を損なわない範囲で適宜添加することができる。そして、凝結促進剤および凝結遅延剤を、添加量および混合比率を所望のものに設定して自己流動性水硬性成分に添加しても良い。この場合、自己流動性水硬性組成物の可使時間の調整が可能となるため、セルフレベリング材の利用が極めて容易となって好ましい。

上記のような自己流動性水硬性組成物が水と混練される場合には、施工の容易さと、平滑性の高い均一な硬化体表面が得られ易いという理由によって、この混練により生成されるセメントスラリーのフロー値が、好ましくは１９０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上、特に好ましくは２１０ｍｍ以上となるように混練の程度が調整される。ここで、上記フロー値は、ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３セルフレべリング材の品質基準に準拠するものである（以下、同様）。

特に、混練後のセメントスラリーを床下地調整用に用いる場合には、自己流動水硬性組成物と水との組成内容を所望とする流動性が得られる範囲で設定可能であるが、自己流動性水硬性組成物の１００質量部に対し、水が１４〜３０質量部であるのが好ましく、１９〜２９質量部がより好ましく、２４〜２８質量部が特に好ましい。そして、混練後のセメントスラリーの表面水分乾燥時間は、６０分〜１２０分が好ましく、６５分〜１１０分がより好ましく、７０〜１００分が特に好ましい。そして、このセメントスラリーの表面の水分乾燥時間内で自己流動性水硬性組成物を用いるのが良い。

次に、図６〜図８と表１〜表３とを参照して、本実施形態に係る実施例１〜７を説明する。なお、本発明は、下記実施例１〜７の内容に限定されるものではない。ここで、図６は、実施例１に係るミキサスクリューの全体構成を示す図であり、図７は、実施例２に係るミキサスクリューの全体構成を示す図であり、図８は、実施例３〜７に係るミキサスクリューの全体構成を示す図である。

（実施例１）
まず、本実施例１に係るミキサスクリュー１０の詳細構成について説明する。図６に示すように、本実施例１に係るミキサスクリュー１０は、基端から終端までの長さが本実施例１に係る混練室３ａの長さ程度の軸部材１０ａと、この軸部材１０ａの外周面に形成された複数枚の羽根とを有する。そしてこの複数枚の羽根は、２６枚の戻し羽根１０ｂと、６枚の送り羽根１０ｃと、を含む。戻し羽根１０ｂと送り羽根１０ｃとの合計枚数は３２枚であり、羽根全体に占める戻し羽根１０ｂの割合は８１％程度である（表１参照）。

次に、本実施例１に係るミキサスクリュー１０が有する各羽根の形成位置について詳細に説明する。ここでは、羽根の形成位置を、軸部材１０ａの基端側から終端側に向かう方向（以下、軸方向という）に沿って、軸部材１０ａを領域Ａ１〜Ａ１０に分けて順次説明していく。まず、最も基端側に位置する領域Ａ１には、３枚の送り羽根１０ｃが、軸上の同一地点にあって周方向に略１２０度間隔で相互に離隔して形成されている。

軸方向に向かって領域Ａ１の隣に位置する領域Ａ２には、２枚の戻し羽根１０ｂが、軸上の同一地点にあって周方向に略１８０度間隔で相互に離隔して形成されている。軸方向に向かって領域Ａ２の隣に位置する領域Ａ３には、６枚の戻し羽根１０ｂが軸部材１０ａの外周面にて、ほぼ螺旋状に相互に離隔して形成されている。

軸方向に向かって領域Ａ３の隣に位置する領域Ａ４には、３枚の戻し羽根１０ｂが、軸上の同一地点にあって周方向に略１２０度間隔で相互に離隔して形成されている。軸方向に向かって領域Ａ４の隣には、羽根が形成されていない領域Ａ５が位置する。そして、軸方向に向かって領域Ａ５の隣に位置する領域Ａ６には、６枚の戻し羽根１０ｂが２枚１組となって、軸部材１０ａの外周面にて、ほぼ螺旋状に相互に離隔して形成されている。そして、各組に含まれる２枚の戻し羽根１０ｂには、１枚の掻き出し用板部材１０ｄがそれぞれ接合されている。

軸方向に向かって領域Ａ６の隣に位置する領域Ａ７には、３枚の戻し羽根１０ｂが上記した領域Ａ４の場合と同様に形成されている。軸方向に向かって領域Ａ７の隣に位置する領域Ａ８には、６枚の戻し羽根１０ｂと３枚の掻き出し用板部材１０ｄとが上記した領域Ａ６の場合と同様に形成されている。

軸方向に向かって領域Ａ８の隣に位置する領域Ａ９には、３枚の送り羽根１０ｃが上記した領域Ａ１の場合と同様に形成されている。そして、軸方向に向かって領域Ａ９の隣には羽根が形成されていない領域Ａ１０が位置する。

ここで、領域Ａ１〜Ａ４までの長さは２６０ｍｍ程度であり、領域Ａ５の長さは１３０ｍｍ程度である。また、領域Ａ６の長さは１７５ｍｍ程度であり、領域Ａ７の長さは５５ｍｍ程度である。また、領域Ａ８の長さは１７５ｍｍ程度であり、領域Ａ９の長さは４５ｍｍ程度であり、領域Ａ１０の長さは９０ｍｍ程度である。そして、戻し羽根１０ｂおよび送り羽根１０ｃが形成された軸部材１０ａの基端から終端までの長さは、領域Ａ１〜Ａ１０の合計であり、９３０ｍｍ程度となっている。

また、表２に示すように、本実施例１に係る混練室３ａの詳細構成は、長手方向の長さが９５０ｍｍ程度であり、断面の直径が１８０ｍｍ程度であり、断面積が２５４ｃｍ^２程度であり、排出口４に連通する混練室３ａの開口部の面積は２８ｃｍ^２程度である。そして、表３に示すように、本実施例１に係る混練条件としてのミキサスクリュー１０の回転数は７００ｒｐｍ程度である。

（実施例２）
次に、本実施例２に係るミキサスクリュー１０の詳細構成について説明する。図７に示すように、本実施例２に係るミキサスクリュー１０は、基端から終端までの長さが本実施例２に係る混練室３ａの長さ程度の軸部材１０ａと、この軸部材１０ａの外周面に形成された複数枚の羽根とを有し、上記した実施例１の場合とほぼ同様の構成となっている。実施例１の場合との違いは、４枚の送り羽根１０ｃが一対ずつ２組となって領域Ａ５に形成されていること、そして、この一対の送り羽根１０ｃの各々には掻き出し用板部材１０ｄが一枚ずつ接合されていること、である。すなわち、本実施例２に係るミキサスクリュー１０は、２６枚の戻し羽根１０ｂと、１０枚の送り羽根１０ｃとを有する。戻し羽根１０ｂと送り羽根１０ｃとの合計枚数は３６枚であり、羽根全体に占める戻し羽根１０ｂの割合は７２％程度である。

そして、表２に示すように、本実施例２に係る混練室３ａの詳細構成は、上記実施例１の場合と同様である。また、表３に示すように、本実施例２に係る混練条件は、ミキサスクリュー１０の回転数が７００ｒｐｍ程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏２１．４度程度であり、フロー値が２２６ｍｍ程度である。

（実施例３）
次に、本実施例３に係るミキサスクリュー１０の詳細構成について説明する。図８に示すように、本実施例３に係るミキサスクリュー１０は、基端から終端までの長さが本実施例３に係る混練室３ａの長手方向の長さ程度の軸部材１０ａと、この軸部材１０ａの外周面に形成された複数枚の羽根とを有する。本実施例３に係るミキサスクリュー１０は、軸部材１０ａの外周面に、３１枚の戻し羽根１０ｂと２枚の送り羽根１０ｃとが形成されている。この戻し羽根１０ｂと送り羽根１０ｃとの合計枚数は３３枚であり、羽根全体に占める戻し羽根１０ｂの割合は９４％程度である（表１参照）。

本実施例３に係るミキサスクリュー１０には、７枚の掻き出し用板部材１０ｄが、軸部材１０ａの外周面にて、ほぼ螺旋状に相互に離隔して設けられている。そして各掻き出し用板部材１０ｄは、何れも、互いに並列する３枚の戻し羽根１０ｂに支えられるようにして接合されている。そして、ミキサスクリュー１０が有する３１枚の戻し羽根１０ｂのうち、この掻き出し用板部材１０ｄに接合されたもの以外の１０枚の戻し羽根１０ｂは、軸部材１０ａの外周面にて、ほぼ螺旋状に相互に離隔して形成されている。そして、２枚の送り羽根１０ｃは、軸部材１０ａの基端側と終端側との各所定箇所にそれぞれ形成されている。

そして、表２に示すように、本実施例３に係る混練室３ａの詳細構成は、長手方向の長さが７７０ｍｍ程度であり、断面の直径が２１０ｍｍ程度であり、断面積が３４６ｃｍ^２程度であり、排出口４に連通する混練室３ａの開口部の面積は２８ｃｍ^２程度である。そして、表３に示すように、本実施例３に係る混練条件は、ミキサスクリュー１０の回転数が７００ｒｐｍ程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏２２．２度程度であり、フロー値が２２５ｍｍ程度である。

（実施例４）
本実施例４では、表１，２に示すように、上記実施例３に係るミキサスクリュー１０と混練室３ａとが用いられている。そして、表３に示すように、本実施例４に係る混練条件は、ミキサスクリュー１０の回転数が７００ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏２８．８度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏３０．７度程度であり、水温が摂氏２７．５度程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏３１．０度程度であり、フロー値が２１２ｍｍ程度である。

（実施例５）
本実施例５では、表１に示すように、上記実施例３，４に係るミキサスクリュー１０が用いられている。そして、表２に示すように、本実施例５に係る混練室３ａの詳細構成は、排出口４に連通する混練室３ａの開口部の面積が２１６ｃｍ^２程度である点を除いて、上記実施例３，４の場合と同様である。

また、表３に示すように、本実施例５に係る混練条件は、セメントスラリーの温度が摂氏３２．５度程度である点と、フロー値が２１５ｍｍ程度である点を除いて、上記した実施例４の場合と同様である。

（実施例６）
本実施例６では、表１に示すように、上記実施例３〜５に係るミキサスクリュー１０が用いられている。そして、表２に示すように、本実施例６に係る混練室３ａの詳細構成は、上記実施例３，４の場合と同様である。また、表３に示すように、本実施例６に係る混練条件は、ミキサスクリュー１０の回転数が７００ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏８．０度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏４．８度程度であり、水温が摂氏７．６度程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏６．９度程度であり、フロー値が２２５ｍｍ程度である。

（実施例７）
本実施例７に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記実施例３〜６に係るミキサスクリュー１０が用いられている。そして、表２に示すように、本実施例７に係る混練室の詳細構成は、上記実施例３，４および６の場合と同様である。そして、表３に示すように、本実施例７に係る混練条件は、ミキサスクリューの回転数が３５０ｒｐｍ程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏２４．８度程度であり、フロー値が２２６ｍｍ程度である。

以上、実施例１〜７について説明したが、この実施例１〜７は、何れも、下記Ａ）〜Ｃ）の三つの条件全てが満たされたものとなっている。Ａ）ミキサスクリュー１０の送り羽根と戻し羽根との合計枚数のうち戻し羽根が占める割合が５０％以上、Ｂ）ミキサスクリュー１０の軸方向の長さ１ｍ当たりの羽根の枚数が１０枚以上、Ｃ）ミキサスクリュー１０の回転数が３００ｒｐｍ以上。

次に、表１〜３に基づいて、上記実施例１〜７に対する比較例１〜７について説明する。この比較例１〜７は、上記実施例１〜６が満たす上記条件Ａ）〜Ｃ）のうち、少なくとも一つの条件が満たされていないものとなっている。

（比較例１）
本比較例１に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記実施例１〜７に係るミキサスクリューとは異なる他のミキサスクリュー（図示略）が用いられている。本比較例１に係るミキサスクリューの羽根枚数は、送り羽根が１７枚、戻し羽根が１枚、送り羽根と戻し羽根の合計枚数が１８枚であり、そのうち戻し羽根の占める割合が６％程度である。そして、本比較例１に係るミキサスクリューの軸は、基端から終端までの長さが本比較例１に係る混練室の長さ程度となっている。本比較例１に係る混練室の詳細構成は、表２に示すように、上記した実施例５の場合と同様である。そして、本比較例１に係る混練条件は、表３に示すように、ミキサスクリューの回転数が２８０ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏１８．６度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏１９．９度程度であり、フロー値が２１２ｍｍ程度である。

（比較例２）
本比較例２に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記実施例１〜７および比較例１に係るミキサスクリューとは異なる他のミキサスクリュー（図示略）が用いられている。本比較例２に係るミキサスクリューの羽根枚数は、送り羽根が２４枚、戻し羽根が１０枚、送り羽根と戻し羽根の合計枚数が３４枚であり、そのうち戻し羽根の占める割合が２９％程度である。そして、本比較例２に係るミキサスクリューの軸は、基端から終端までの長さが本比較例２に係る混練室の長さ程度となっている。本比較例２に係る混練室の詳細構成は、表２に示すように、上記実施例５および上記比較例１の場合と同様である。そして、本比較例２に係る混練条件は、表３に示すように、ミキサスクリューの回転数が３５０ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏２８．１度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏３０．５度程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏２９．５度程度であり、フロー値が２１６ｍｍ程度である。

（比較例３）
本比較例３に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記実施例１〜７および比較例１，２に係るミキサスクリューとは異なる他の混練スクリュー（図示略）が用いられている。本比較例３に係るミキサスクリューの羽根枚数は、送り羽根が６枚、戻し羽根が３枚、送り羽根と戻し羽根の合計枚数が９枚であり、そのうち戻し羽根の占める割合が３３％程度である。そして、本比較例３に係るミキサスクリューの軸は、基端から終端までの長さが本比較例３に係る混練室の長さ程度となっている。本比較例３に係る混練室の詳細構成は、表２に示すように、長さが６００ｍｍ程度であり、断面の直径が２１５ｍｍ程度であり、断面積が３６３ｃｍ^２程度であり、混練後のセメントスラリーを吐出するための開口部の面積が１２０ｃｍ^２程度となっている。そして、本比較例３に係る混練条件は、表３に示すように、ミキサスクリューの回転数が２５０ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏２１．７度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏２２．８度程度であり、セメントスラリーの温度が摂氏２１．６度程度であり、フロー値が２１５ｍｍ程度である。

（比較例４）
本比較例４に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記比較例３に係るミキサスクリューと同じものが用いられている。そして、本比較例４に係る混練室の詳細構成は、表２に示すように、上記比較例３の場合と同様である。そして、本比較例４に係る混練条件は、表３に示すように、ミキサスクリューの回転数が３２０ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏２６．２度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏２６．５度程度であり、フロー値が２２９ｍｍ程度である。

（比較例５）
本比較例５に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記実施例１〜７および比較例１〜４に係るミキサスクリューとは異なる他のミキサスクリュー（図示略）が用いられている。本比較例５に係るミキサスクリューの羽根枚数は、送り羽根が７枚、戻し羽根が６枚、送り羽根と戻し羽根の合計枚数が１３枚であり、そのうち戻し羽根の占める割合が４６％程度である。そして、本比較例５に係るミキサスクリューの軸は、基端から終端までの長さが本比較例５に係る混練室の長さ程度となっている。本比較例５に係る混練室の詳細構成は、表２に示すように、上記比較例３，４の場合と同様である。そして、本比較例５に係る混練条件は、表３に示すように、フロー値が２２２ｍｍ程度である点を除いて上記比較例４の場合と同様である。

（比較例６）
本比較例６に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記比較例５に係るミキサスクリューと同じものが用いられている。そして、本比較例６に係る混練室の詳細構成は、混練後のセメントスラリーを吐出するための開口部の面積が２８ｃｍ^２程度となっている点を除いて上記した比較例３〜５の場合と同様である。そして、本比較例６に係る混練条件は、表３に示すように、フロー値が２２７ｍｍ程度である点を除いて上記した比較例４，５の場合と同様である。

（比較例７）
本比較例７に係るミキサスクリューは、表１に示すように、上記実施例１〜７および比較例１〜６に係るミキサスクリューとは異なる他のミキサスクリュー（図示略）が用いられている。本比較例７に係る混練スクリューの羽根枚数は、送り羽根が１２枚、戻し羽根が８枚、送り羽根と戻し羽根の合計枚数が２０枚であり、そのうち戻し羽根の占める割合が４０％程度である。そして、本比較例７に係るミキサスクリューの軸は、基端から終端までの長さが本比較例７に係る混練室の長さ程度となっている。本比較例７に係る混練室の詳細構成は、表２に示すように、上記比較例３〜５の場合と同様である。そして、本比較例７に係る混練条件は、表３に示すように、ミキサスクリューの回転数が３２０ｒｐｍ程度であり、周囲温度が摂氏１３．６度程度であり、粉体原料の粉体温度が摂氏１１．２度程度であり、フロー値が２１８ｍｍ程度である。

＜粉体原料および液体原料＞
次に、本実施例および比較例において、セメントスラリーを生成する際に用いるセルフレベリング材の内容を以下に列挙する。

・水硬性成分：アルミナセメント（比表面積が３６００ｃｍ^２／ｇ、モノカルシウムアルミネート含有量が４５質量％のもの）、ポルトランドセメント（早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ^２／ｇのもの）、石膏（ＩＩ型無水石膏、ブレーン比表面積が３３００ｃｍ^２／ｇのもの）および高炉スラグ（比表面積が４４００ｃｍ^２／ｇのもの）。
・細骨材：珪砂（市販の４号珪砂のもの）。
・凝結調製剤：リチウム塩（市販の炭酸リチウム）およびナトリウム塩（市販の重炭酸ナトリウムと酒石酸ナトリウム）。
・減水剤：市販のポリカルボン酸系減水剤。
・増粘剤：市販のメチルセルロース系増粘剤。
・消泡剤：市販のポリエーテル系消泡剤。

上記の比表面積の評価法は、ＪＩＳ・Ｒ−５２０１に規定されているブレーン空気透過装置を用いて測定されたものである。

ここで、上記したセルフレベリング材に含まれる自己流動性水硬性組成物の調合を表４に示す。本実施例では、上記実施例１〜６および上記比較例１〜８毎に、上記したセルフレベリング材に含まれる各自己流動性水硬性組成物を下記表４に示す配合で調合し、この調合後のセルフレベリング材と所定量の水とを混練装置に供給して混練する。これにより、本実施例に係るセメントスラリーが、上記実施例１〜６および上記比較例１〜８毎に得られる。なお、表４に示す水硬性成分の内訳は、アルミナセメントが１００質量部、ポルトランドセメントが７７質量部、石膏が５０質量部および高炉スラグが２２７質量部となっている。

＜評価試験＞
次に、上記実施例１〜６および上記比較例１〜８に対して行った評価試験について説明する。本評価試験は、上記本実施例に係るセメントスラリーを用いて行ったものであり、「スラリー評価」と「硬化表面状態の評価」とによって成る。

I）スラリー評価：
自己流動性水硬性組成物と水との混練量を調整して、連続運転中リザーバ内のセメントスラリーのフロー値を予め２００〜２３０ｍｍ程度に調製した上で、下記フロー値、セルフレベリング性およびダマに対する測定を行う。
・フロー値の測定：
厚さ５ｍｍの磨き板ガラスの表面に内径５０ｍｍで、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプ（内容積１００ｍｌ）を置いて評価対象とするセメントスラリーを充填した後にパイプを引き上げた。その後、セメントスラリーが板ガラス表面に広がっていき、この広がりが静止した後、直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値として測定する。
・セルフレベリング性の測定：
幅２５ｍｍ×高さ２７ｍｍ×長さ７５０ｍｍのアルミ製のレールであって、その長手方向における閉じた一端部から長さ１５０ｍｍのところにこのレールを二つの領域に分割するような堰板を設けたものを用いる。このように分割された二つの領域のうち、一方の領域（レール端部から１５０ｍｍまでの領域）に対し、本評価試験の対象とする混練直後のセメントスラリーを所定量充填する。そして、充填直後に堰板を引き上げ、その後、セメントスラリーの流れの停止後に、標点（堰板の設置部）からセメントスラリー流れの最短部までの距離（以下Ｌ０と称する）を測定する。さらに、評価試験の対象とする混練直後のセメントスラリーを上記レールに充填し、この充填後３０分後に堰板を引き上げ、セメントスラリーの流れの停止後に、標点（堰板の設置部）からスラリー流れの最短部までの距離（以下Ｌ３０と称する）を測定する。ここで、セメントスラリーを充填後、堰板を引き上げて、このセメントスラリーが評点（堰板の設置部）より２００ｍｍ流動する時間を流速（秒）とする。
・ダマの測定：
混練室出口から流下するセメントスラリーを１分間５ｍｍふるいに通し、ふるいにダマが残存するか否かを目視観察する。

II）硬化表面状態の評価：
縦１９１ｍｍ×横１３１ｍｍ×深さ１５ｍｍ程度の小型コンテナに評価対象のセメントスラリーを流し込み、屋内に放置して静置養生させ、２４時間後の表面精度（平滑性、凹凸、クラック、気泡跡）を目視観察する。

＜試験結果＞
次に、下記表５に基づいて、本評価試験の試験結果について説明する。表５は、上記実施例１〜７と上記比較例１〜７の各々対する評価試験の試験結果を示す図である。ここで、本評価試験に対する評価項目は、「Ｌ０値／流速」、「Ｌ３０値／流速」、「ダマの有無」および「硬化表面」の４項目である。そして、各評価基準は、「Ｌ０値／流速」についてはＬ０値＞４００ｍｍが満たされていれば「○」とし、満たされていなければ「×」とする。「Ｌ３０値／流速」についてはＬ３０値＞３００ｍｍかつ流速＜３０秒が満たされていれば「○」とし、満たされていなければ「×」とする。そして、「ダマの有無」については、ダマ無しとなっていれば「○」とし、ダマが極少量存在する場合には「△」とし、ダマが多数存在する場合には「×」とする。「硬化表面」については、気泡跡、凹凸および表面粉化が全く無い場合には「○」とし、気泡跡、凹凸および表面粉化の何れかが若干有るが特に問題ない場合には「△」とし、気泡跡、凹凸および表面粉化の何れかが多数有って問題が生じるような場合には「×」とする。

表５に示す試験結果によれば、上記Ａ）〜Ｃ）の三つの条件の全てが満たされた本実施形態に係る実施例１〜７は、何れも、上記評価項目の全てに対して「○」または「△」と判定された。これに対し、上記Ａ）〜Ｃ）の三つの条件のうちの少なくとも一つの条件が満たされていない比較例１〜７については、上記四つの評価項目のうちの少なくとも一項目が「×」と判定された。

上記のように、本評価試験を行うことによって、上記Ａ）〜Ｃ）の三つの条件の全てが満たされた本実施形態に係る実施例１〜７では、上記したセルフレベリング材を粉体原料として用いた場合に、ダマが形成されたり、スラリーの硬化表面に気泡や凹凸などが形成されたりするような現象が生じにくくなるなど、スラリー性状の向上が確認できた。

なお、本発明は、上記説明したミキサポンプ１の構成や混練条件に限らず、詳細構成や詳細動作、そして詳細混練条件については本発明の内容を逸脱しない範囲で変更可能である。また、本実施形態においては、粉体原料として、特にセメント系セルフレベリング材を用いた場合について説明したが、これに限らず、石膏系などの他の粉体原料に対しても適用可能である。

実施形態に係るミキサポンプの構成を説明するための断面図である。 本実施形態に係るミキサスクリューの全体構成を示す図である。 本実施形態に係るミキサスクリューの羽根を説明するための平面図である。 本実施形態に係るミキサスクリューの羽根を説明するための断面図である。 本実施形態に係るミキサスクリューの羽根を説明するための斜視図。 実施例１に係るミキサスクリューの全体構成を示す図である。 実施例２に係るミキサスクリューの全体構成を示す図である。 実施例３〜６に係るミキサスクリューの全体構成を示す図である。

符号の説明

１…ミキサポンプ、２…ホッパー、３…混練装置、３ａ…混練室、３ｂ…給水口、４…排出口、５…リザーバ、６…スネークポンプ、７…投入口、８…ホッパースクリュー、９，１５，１７…モータ、９ａ，１７ａ…動力伝達ベルト、１０…ミキサスクリュー、１０ａ…軸部材、１０ｂ…戻し羽根、１０ｃ…送り羽根、１０ｄ…掻き出し用板部材、１３…拡開部、１４…スターラースクリュー、１６…移送スクリュー。

Claims (7)

1. 混練スクリューと給水口を有しており前記混練スクリューを回転可能に収容する筒状の混練室とを含む混練装置と、
   前記混練装置に粉体原料を移送するためのホッパースクリューを有するホッパーと、
   を備え、
   前記混練スクリューは、軸部材と、該軸部材の外周面に形成された複数の羽根とを備え、該軸部材が所定方向に回転することにより、粉体原料と液体原料とを混練しながら、混練物を該軸部材の基端側から終端側に向けて移送し、
   前記複数の羽根は、前記軸部材の前記終端側に向けて前記混練物を送る複数の送り羽根と、前記軸部材の前記基端側に向けて前記混練物を戻す複数の戻し羽根と、を含み、
   前記複数の羽根に占める前記戻し羽根の割合が少なくとも５０％である、ことを特徴とするミキサ装置。
2. 前記複数の羽根に占める前記戻し羽根の割合が少なくとも７２％である、ことを特徴とする請求項１に記載のミキサ装置。
3. 前記軸部材には、軸方向の長さ１ｍ当たりで、少なくとも１０枚の羽根が形成されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のミキサ装置。
4. 前記混練装置から吐出された混練物を収容するためのリザーバと、
   前記リザーバ内に収容された混練物を外部に排出するための排出ポンプと、
   を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のミキサ装置。
5. 前記粉体原料が、アルミナセメントと、ポルトランドセメントおよび石膏のうち少なくとも一成分と、を含む水硬性成分に対し、さらに、細骨材、減水剤、増粘剤、凝結調整剤および消泡剤が加えられて成る自己流動性水硬性組成物である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のミキサ装置。
6. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のミキサ装置を用いて前記粉体原料と前記液体原料とを混練して混練物を生成する方法であって、
   少なくとも３００ｒｐｍの回転数で、前記混練スクリューを回転させることを特徴とする混練物の生成方法。
7. 前記粉体原料は、自己流動性水硬性組成物である、ことを特徴とする請求項６に記載の混練物の生成方法。

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