可視化実験手法を用いた連続ミキサ内のフレッシュコンクリートの練混ぜ性能評価

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連続的に材料の供給を行い,高速回転で練混ぜるという機構を有する連続ミキサの練混ぜ性能は,土木学会基準「連続ミキサの練混ぜ性能試験(案)」によって評価されているが,練混ぜ時間が非常に短いために,連続ミキサから排出されたコンクリートの状態が安定しないという問題があり,練混ぜ機構の効率化が要求されている.本研究では,連続ミキサ内のコンクリートの練混ぜ機構に関する基礎的研究として,フレッシュコンクリートの可視化手法による流動機構の定量化を試み,パドル羽根とスクリュー羽根の組み合わせ,仰角や回転数が練混ぜ性能に及ぼす影響について検討した.フレッシュコンクリートを固液2相系流体と仮定し,モデルモルタルとして高吸水性高分子樹脂水溶液,モデル粗骨材としてφ12.5mmのガラス球で置換し,モルタルの着目トレーサ粒子として発泡スチロール粒子を混入した.フレッシュコンクリートの練混ぜ性能は,透明なアクリル樹脂製のミキサ底部から着目トレーサ粒子の挙動をビデオ撮影しトレーサ粒子群の速度ベクトルの発生状況を求め,流動の乱れによって定量的に評価した.さらに,可視化実験によって得られた知見の妥当性を,排出されたモデルコンクリートの洗い分析試験によって得られる単位粗骨材量の時系列変化によって検証した.本研究の範囲内で明らかになったことを以下に示す.1)滞留時間を増加させるための影響因子である連続ミキサの回転軸仰角の上昇よりも,パドル羽根の装着枚数を増加させる方が,コンクリートの練混ぜ性能が向上する.2)練混ぜ性能を向上させるためには,連続ミキサ内のコンクリートの流動においてパドル羽根による“つまり"の現象を発生させることが重要である.3)パドル羽根の装着数による流動の乱れと排出効率は相反関係にあり,練混ぜ性能と排出効率を最大にするパドル羽根の装着数が存在する.4)パドル羽根の装着する位置を材料投入口に近い位置に設置する程,練混ぜ性能は向上する.