(57)【要約】【課題】バイブレータによる締固めが適切に行われているかを簡易に把握できコンクリートの施工品質向上に資することのできる締固め状況管理システム等を提供する。【解決手段】締固め状況管理システム１では、バイブレータ２の筒先２ａからバイブレータ２に沿って設けられ固定点１１ａまで連続する光ファイバセンサ１１を用い、センサの変形に基づいてバイブレータ２の筒先２ａのコンクリート３内での位置情報を検出する。そして、締固め状況管理装置１５が、コンクリート３の打設範囲を分割した立体格子１１１の領域において、バイブレータ２がオンの状態で筒先２ａが所定時間滞在していれば、その立体格子１１１に対応する領域でコンクリート３が十分に締固められたと判定し、立体格子１１１の色を変化させて表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの締固め状況を管理する締固め状況管理システムであって、
バイブレータの筒先からバイブレータに沿って設けられ固定点まで連続するセンサと、
前記センサの変形に基づいて検出された前記バイブレータの筒先のコンクリート内での位置情報を用いて、コンクリート内の所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたか否かを判定する締固め状況管理装置と、
を有することを特徴とする締固め状況管理システム。
【請求項２】
前記センサは、セグメントを関節機構に連結して形成し、前記セグメントの傾斜方向を計測可能とした形状センサであることを特徴とする請求項１記載の締固め状況管理システム。
【請求項３】
前記センサは、前記センサ上の所定箇所における曲率を計測可能な線状の光ファイバセンサであることを特徴とする請求項１記載の締固め状況管理システム。
【請求項４】
前記所定の領域の大きさが、少なくとも前記バイブレータまたは前記コンクリートのいずれかに応じて定められることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の締固め状況管理システム。
【請求項５】
前記締固め状況管理装置は、
前記バイブレータのオン／オフ状態を検知し、
前記位置情報と前記バイブレータのオン／オフ状態を用いて、所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の締固め状況管理システム。
【請求項６】
前記締固め状況管理装置は、
前記バイブレータがオンの状態で、前記バイブレータの筒先が所定の領域において所定時間滞在していた場合に、前記所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたと判定することを特徴とする請求項５に記載の締固め状況管理システム。
【請求項７】
前記所定時間が、少なくとも前記コンクリートまたは前記バイブレータのいずれかに応じて定められることを特徴とする請求項６に記載の締固め状況管理システム。
【請求項８】
前記締固め状況管理装置は、
前記バイブレータがオンの状態で、所定の領域に位置する前記バイブレータの筒先の振動の振幅が所定値以下となった場合に、前記所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたと判定することを特徴とする請求項５に記載の締固め状況管理システム。
【請求項９】
前記締固め状況管理装置は、
前記コンクリート内の領域を、前記コンクリートが十分に締固められたと判定された領域と、他の領域とで表示状態を違えて表示することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の締固め状況管理システム。
【請求項１０】
コンクリートの締固め状況を管理する締固め状況管理方法であって、
バイブレータの筒先からバイブレータに沿って設けられ固定点まで連続するセンサの変形に基づいて、前記バイブレータの筒先のコンクリート内での位置情報を検出し、
締固め状況管理装置が、前記位置情報を用いて、コンクリート内の所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたか否かを判定することを特徴とする締固め状況管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの締固め状況を管理する締固め状況管理システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
施工不良によるコンクリートの初期欠陥は、構造物の耐久性や美観などに深刻な影響を及ぼす。こうした欠陥を防ぐためには、適切なコンクリート施工を行う必要がある。特に、コンクリート打設時には、バイブレータを振動させて締固めを行い、鉄筋や型枠の隅々まで密にコンクリートを充填することが肝要である。
【０００３】
しかし、短期間での施工や熟練工不足、あるいは単なる不注意などが原因で、十分な締固めがなされていない場合が散見される。その結果として、コンクリートにジャンカなどの初期欠陥が発生することがある。
【０００４】
そこで、コンクリートの施工品質向上に資するため、バイブレータによる締固め状況等を把握する各種の方法が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１〜３の方法によれば、型枠などに小型振動センサーを設置し、センサー部にコンクリートが接したかどうかを検出する。打設範囲内にセンサーを網羅的に設置しておけば、どの範囲までコンクリートが充填されたかを把握することができる。さらに、センサーの振動加速度がコンクリートの締固め状況によって変化することを利用し、充填の有無だけでなく締固め状況についても一定程度把握することができる。
【０００６】
また、特許文献４の方法では、コンクリートの締固め良否の判断を、バイブレータによる締固め作業時間の長さをもとに決定している。具体的には、作業指揮者があるエリア毎に設置された発光装置を順次点灯させていき、締固め作業員がバイブレータをかける位置を合図する。あるエリアでの締固め作業時間が、所定の時間以下であった場合に警告を発するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８７７５９１号
【特許文献２】特許第３８８３４６６号
【特許文献３】特許第４５８３９６８号
【特許文献４】特開２００８−１４４３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３の方法は、型枠や鉄筋などにあらかじめ設置したセンサでコンクリートの充填状況などを把握しようとするものであるが、センサ設置箇所については正確に把握できるものの、コンクリートの打設範囲全体を網羅的に把握するためには膨大な数のセンサが必要であり、センサの設置手間がかかる、コストがかかるなどの課題があった。
【０００９】
また、センサへの電源ケーブルやセンサからの信号ケーブルの配線の問題も無視できない。すなわち、適切な配線をしない限り、それ自体がコンクリートの初期欠陥を誘発する恐れがある。ケーブルを省略するためにワイヤレスセンサの適用も考えられるが、コンクリート中での通信は減衰量が大きく実用的でない。アンテナ部からセンサデータを気中で伝送するためには、型枠部近傍での適用に限られてしまう。
【００１０】
特許文献４の方法は、一定時間バイブレータをかければ、コンクリート品質が確保されるという“施工規定”に則った方法であるが、二次元での管理であるうえ、ここでも発光装置の設置コストや配線手間に課題がある。さらに、バイブレータの振動スイッチが切られている時間については作業指揮者が目視などで把握する必要がある。
【００１１】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、バイブレータによる締固めが適切に行われているかを簡易に把握できコンクリートの施工品質向上に資することのできる締固め状況管理システム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するための第１の発明は、コンクリートの締固め状況を管理する締固め状況管理システムであって、バイブレータの筒先からバイブレータに沿って設けられ固定点まで連続するセンサと、前記センサの変形に基づいて検出された前記バイブレータの筒先のコンクリート内での位置情報を用いて、コンクリート内の所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたか否かを判定する締固め状況管理装置と、を有することを特徴とする締固め状況管理システムである。
【００１３】
本発明では、バイブレータ側にセンサを設置し、バイブレータの筒先の位置情報をもとにコンクリートの締固め状況をリアルタイムで三次元的に把握でき、締固め忘れなどを防いでコンクリートの施工品質向上に資することができる。また、センサの形状の変化により位置検出ができ、ワイヤレス通信等の必要が無いのでコンクリート中の位置も容易に検出できる。さらに、バイブレータ側にセンサを設置することから、多量のセンサ設置や煩雑なケーブル配線など、型枠や鉄筋への特別な設備が不要となり、バイブレータの接触によってセンサが破損したりする恐れもなく、狭い場所や複雑な形状に対しても適用可能である。また、締固め作業自体は従来と同様に行うことができ、特段作業人員を増やす必要もない。加えて、締固め状況を客観的に記録、評価できるため、施工品質を担保する資料として活用することも可能であり、定量的な歩掛りの把握や効率的な施工方法へのフィードバックが可能となる。
【００１４】
前記センサは、セグメントを関節機構に連結して形成し、前記セグメントの傾斜方向を計測可能とした形状センサであることが望ましい。
このような形状センサを用いると、丈夫かつ低コストにセンサを構成できる利点がある。
【００１５】
前記センサは、前記センサ上の所定箇所における曲率を計測可能な線状の光ファイバセンサであることが望ましい。
センサとして光ファイバセンサを用いると、センサを軽量、小径として締固め作業が容易にできるようになる。また、バイブレータ振動に対して耐久性が期待できる。
【００１６】
前記所定の領域の大きさが、少なくとも前記バイブレータまたは前記コンクリートのいずれかに応じて定められることが望ましい。
上記の所定の領域の大きさは、例えば、コンクリートに対するバイブレータの締固め能力、すなわちバイブレータを振動させた場合にコンクリートが締固められる範囲などに応じて定めることができる。このようにして、ハード的な変更を行うことなく、本発明を多様なバイブレータやコンクリートに対して適用することができる。
【００１７】
前記締固め状況管理装置は、前記バイブレータのオン／オフ状態を検知し、前記位置情報と前記バイブレータのオン／オフ状態を用いて、所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたか否かを判定することが望ましい。
これにより、バイブレータが作動中の位置情報を用いて、締固め状況の判定を行うことができる。
【００１８】
前記締固め状況管理装置は、前記バイブレータがオンの状態で、前記バイブレータの筒先が所定の領域において所定時間滞在していた場合に、前記所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたと判定することが望ましい。
これにより、バイブレータによる締固め作業時間に基づく締固め状況を、コンピュータ上でリアルタイムで把握することができる。締固め良否の判断基準をバイブレータをかけている時間としているため、他物理量と比較して、安定した判断を行うことができる。
【００１９】
前記所定時間が、少なくとも前記コンクリートまたは前記バイブレータのいずれかに応じて定められることが望ましい。
締固め良否の判断基準をバイブレータによる締固め作業時間とすると、例えば、コンクリートやバイブレータが変わった場合についても、試験施工などをもとにして、締固めに要する所定時間をコンクリートやバイブレータに応じて変更するだけで対応可能とでき、ハード的な変更を必要としない。
【００２０】
前記締固め状況管理装置は、前記バイブレータがオンの状態で、所定の領域に位置する前記バイブレータの筒先の振動の振幅が所定値以下となった場合に、前記所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたと判定することが望ましい。
このようにして、コンクリートの締固め判定に、締固め状況から得られるコンクリートの物理的特性を直接的に反映させることができる。
【００２１】
前記締固め状況管理装置は、前記コンクリート内の領域を、前記コンクリートが十分に締固められたと判定された領域と、他の領域とで表示状態を違えて表示することが望ましい。
これにより、コンクリートが十分に締固められた領域を識別可能とし、コンクリートの締固め状況を容易に把握、管理できるようになる。
【００２２】
第２の発明は、コンクリートの締固め状況を管理する締固め状況管理方法であって、バイブレータの筒先からバイブレータに沿って設けられ固定点まで連続するセンサの変形に基づいて、前記バイブレータの筒先のコンクリート内での位置情報を検出し、締固め状況管理装置が、前記位置情報を用いて、コンクリート内の所定の領域においてコンクリートが十分に締固められたか否かを判定することを特徴とする締固め状況管理方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、バイブレータによる締固めが適切に行われているかを簡易に把握できコンクリートの施工品質向上に資することのできる締固め状況管理システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】締固め状況管理システム１を示す図
【図２】締固め状況管理装置１５のハードウェア構成を示す図
【図３】光ファイバセンサ１１による位置検出について示す図
【図４】光ファイバセンサ１１による位置検出について示す図
【図５】光ファイバセンサ１１による位置検出について示す図
【図６】格子領域１００を示す図
【図７】締固め状況管理方法の流れを示す図
【図８】立体格子１１１を示す図
【図９】格子領域１００を示す図
【図１０】位置情報２００を示す図
【図１１】締固め状況管理方法の流れを示す図
【図１２】位置情報２００を示す図
【図１３】形状センサ１３、１３ａを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
[第１の実施形態]
図１に第１の実施形態の締固め状況管理システム１を示す。この締固め状況管理システム１は、バイブレータ２を振動させてコンクリート３を締固める際に、コンクリート３が十分締固められたかを管理するもので、光ファイバセンサ１１、モニタリング装置１２、締固め状況管理装置１５等から構成される。
【００２７】
バイブレータ２は、コンクリート３を振動により締固めるために用いられる。バイブレータ２としては既知のものを用いることができ、特に限定されない。
【００２８】
バイブレータ２には振動切替スイッチ２１が設けられており、これにより振動状態（オン）と静止状態（オフ）を切り替えることができる。本実施形態では、振動切替スイッチ２１のオン／オフを検出するセンサ（不図示）がバイブレータ２に設けられる。このセンサは締固め状況管理装置１５にケーブル等を介して接続されており、振動切替スイッチ２１のオン／オフ情報が締固め状況管理装置１５に入力される。
【００２９】
光ファイバセンサ１１は、バイブレータ２の筒先２ａの三次元位置を、センサの変形により検出するために用いられる。光ファイバセンサ１１は、一端がバイブレータ２の筒先２ａに取り付けられ、他端がモニタリング装置１２に接続される。光ファイバセンサ１１は、筒先２ａに取り付けた一端からバイブレータ２に沿って設けられ、固定点１１ａを経てモニタリング装置１２まで連続する。
【００３０】
光ファイバセンサ１１は可とう性を有しており、バイブレータ２が曲げられると、これに伴いバイブレータ２に沿って設けた光ファイバセンサ１１も曲げられる。ただし、固定点１１ａでは、締固め作業中、バイブレータ２および光ファイバセンサ１１の位置が固定される。
【００３１】
モニタリング装置１２は、位置検出用の検査光を光ファイバセンサ１１内に放射し、光ファイバセンサ１１内の後述する光学格子から反射した検査光を受光することで、固定点１１ａを基準とするバイブレータ２の筒先２ａの三次元位置情報を検出する。この位置情報は締固め状況管理装置１５に送信される。
【００３２】
締固め状況管理装置１５は、上記の位置情報を受信するとともに、振動切替スイッチ２１のオン／オフ情報を前記のセンサから受信し、バイブレータ２のオン／オフ状態を検知する。そして、これらの情報を用いてコンクリート３が十分に締固められたかを判定し、締固め状況の管理を行う。
【００３３】
図２に示すように、締固め状況管理装置１５は、例えば、制御部１５１、記憶部１５２、入力部１５３、表示部１５４、通信部１５５等がバス１５６を介して接続されて構成されたコンピュータによって実現できる。
【００３４】
制御部１５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。ＣＰＵは、記憶部１５２、ＲＯＭ、記憶媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１５６を介して接続された各部を駆動制御する。これにより、制御部１５１は後述する処理を実行する。ＲＯＭは、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持する。ＲＡＭは、ロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部１５１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
【００３５】
記憶部１５２は、ハードディスクドライブなどであり、制御部１５１が実行するプログラムや、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ等が格納されている。これらのプログラム等は、制御部１５１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて実行される。
【００３６】
入力部１５３は、例えば、キーボード、マウス等のポインティング・デバイス、テンキー等の入力装置であり、入力されたデータを制御部１５１へ出力する。
表示部１５４は、例えば液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオアダプタ等）で構成される。
【００３７】
通信部１５５は、通信制御装置、通信ポート等を有し、有線あるいは無線による通信を媒介する通信インタフェースである。
バス１５６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００３８】
（２．光ファイバセンサ１１による位置検出）
次に、図３〜５を用いて、光ファイバセンサ１１による位置検出について説明する。
【００３９】
本実施形態の光ファイバセンサ１１としては、例えばＦＢＧ(Fiber Bragg
Grating)センサを用いることができる。ＦＢＧセンサについては既知であるが簡単に説明すると、図３（ａ）に例示する所定の曲率計測箇所１１ｂにおいて、所定波長の検査光を反射し、それ以外の波長の検査光を透過する光学格子を形成したものである。
【００４０】
光ファイバセンサ１１には、このような曲率計測箇所１１ｂが、固定点１１ａを含んで光ファイバセンサ１１の先端にかけて所定の間隔で複数配置されており、それぞれ異なる波長の検査光を反射する。
【００４１】
曲率計測箇所１１ｂにおいて光ファイバセンサ１１が曲がっていると、光学格子が変形して格子の大きさが変化する。すると、図３（ｂ）に示すように、光ファイバセンサ１１の曲率に応じて、光学格子から反射する検査光１２０の波長が上記した所定波長からずれ、波長差１２１が生じる。この波長差１２１より光ファイバセンサ１１の曲率、すなわちバイブレータ２の曲率を計測できる。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、本実施形態では、３つの光ファイバセンサ１１をバイブレータ周方向に等間隔（１２０°間隔）で配置する。また、曲率計測箇所１１ｂのバイブレータ長手方向の位置が揃えられる。これにより、本実施形態では、バイブレータ２の曲げ方向もより正確に特定できるようにしている。
【００４３】
例えば図４（ｂ）に示すようにバイブレータ２が曲げられた時、曲げの圧縮側に配置された光ファイバセンサ１１では曲率が大きくなり、引張側の光ファイバセンサ１１では曲率が小さくなる。従って、どの光ファイバセンサ１１の曲率が大きいかや、各光ファイバセンサ１１の曲率の差などにより、バイブレータ２の曲げ方向が正確に特定できる。バイブレータ２自身の曲率としては、例えば各光ファイバセンサ１１の曲率の平均を取ることなどが可能である。
【００４４】
そして、図５（ａ）に示すように、ある曲率計測箇所１１ｂにおけるバイブレータ２の曲率１／Ｒ（Ｒは曲率半径）および曲げ方向と、次の曲率計測箇所１１ｂとの間隔ｄを用いて、これら２つの曲率計測箇所１１ｂ間の三次元的な変位を定めることができる。
【００４５】
モニタリング装置１２は、この変位を、最初の曲率計測箇所１１ｂである固定点１１ａから、バイブレータ２の筒先２ａ側の曲率計測箇所１１ｂへと順に累積してゆくことで、図５（ｂ）に示すように、固定点１１ａを基準として、バイブレータ２の筒先２ａの三次元の位置情報を検出することができる。
【００４６】
なお、光ファイバセンサ１１の本数や配置間隔は上記したものに限らず、バイブレータ２などに応じて適宜定めることができる。また、モニタリング装置１２の例としては、例えばオランダTFT-FOS社のＦＢＲセンサー計測ユニット、製品名「Deminsys」を用いることが可能である。
【００４７】
（３．格子領域１００）
締固め状況管理装置１５の記憶部１５２には、図６に示すように、コンクリート３の打設範囲を立体格子で分割した三次元の格子領域１００のデータが記憶される。格子領域１００のデータは、打設範囲の三次元形状（座標値）を測量して入力することができる。あるいは構造物の設計データなどから作成してもよい。この格子領域１００は、後述する締固め作業中、表示部１５４に表示される。
【００４８】
立体格子の大きさは、例えば、コンクリート３に対するバイブレータ２の締固め能力、すなわちバイブレータ２を振動させた場合にコンクリート３が締固められる範囲などをもとに、バイブレータ２やコンクリート３に応じて、締固め状況判断の精度を考慮して定めることができる。例えば、実空間上で各辺の長さが５０ｃｍの立方体領域に対応する大きさとできる。
【００４９】
また、本実施形態では、前記の固定点１１ａの位置が格子領域１００の座標系で定められ、既知点とされる。例えば、固定点１１ａの三次元座標値を予め測量して格子領域１００の座標系に変換して入力することができる。
【００５０】
（４．締固め状況管理方法）
次に、図７〜９を用いて、締固め状況管理システム１による締固め状況管理方法について説明する。
【００５１】
本実施形態では、バイブレータ２によるコンクリート３の締固め作業を開始する（Ｓ１１）と、前記したように、締固め状況管理装置１５がバイブレータ２のオン／オフ状態を検知する。さらに、光ファイバセンサ１１を用いて、固定点１１ａを基準とするバイブレータ２の筒先２ａの三次元位置情報が検出され（Ｓ１２）、締固め状況管理装置１５に送信される。締固め作業中、これらは継続的に行われる。例えば、筒先２ａの位置情報の検出間隔は１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度とできる。
【００５２】
締固め状況管理装置１５は、上記の位置情報と、固定点１１ａの格子領域１００の座標系における位置から、筒先２ａの三次元位置を格子領域１００の座標系において定める。そして、図８（ａ）に示すように、筒先２ａが位置する立体格子１１１を特定する（Ｓ１３）。立体格子１１１の特定は、筒先２ａの三次元位置と、立体格子１１１の頂点１１１ａの三次元位置を比較し行うことができる。
【００５３】
締固め状況管理装置１５は、振動切替スイッチ２１がオフである場合（Ｓ１４；Ｎｏ）、Ｓ１２の処理に戻り次に検出された筒先２ａの位置情報を取得するが、振動切替スイッチ２１がオンである場合（Ｓ１４；Ｙｅｓ）、立体格子１１１内に筒先２ａが滞在する時間を加算し、累積する（Ｓ１５）。加算する時間は、例えば筒先２ａの位置情報の検出間隔に応じて定めておくことができる。
【００５４】
締固め状況管理装置１５は、立体格子１１１内の筒先２ａの累積滞在時間が所定時間未満の場合（Ｓ１６；Ｎｏ）、Ｓ１２の処理に戻るが、累積滞在時間が所定時間以上になると（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、その立体格子１１１に対応する領域のコンクリート３が十分に締固められたと判定する。そして、図８（ｂ）に示すように、表示部１５４にて表示される格子領域１００において、当該立体格子１１１の色を異なる色に変化させる（Ｓ１７）。
【００５５】
上記の所定時間は、例えば、打設するコンクリートやバイブレータに応じて別途試験施工などを行うなどし、その結果より締固めに必要な時間として予め定めておくことができる。例えば１０秒間などとできる。
【００５６】
このようにして全ての立体格子の色が変化するまで（Ｓ１８；Ｎｏ）、締固め作業をバイブレータ２の位置を変えつつ行ってゆく。
【００５７】
図９に、締固め状況管理装置１５の表示部１５４に表示される格子領域１００の例を示す。本実施形態では、格子領域１００内に、締固め開始から現在時点までの筒先２ａの三次元位置の軌跡２３が表示される。また、前記したように、十分に締固めが行われたと判定された締固め済領域１０１の立体格子が、そうでない未締固め領域１０２の立体格子と異なる色で表示される。これにより、コンクリート３の締固め状況がその場で把握できる。
【００５８】
このようにして全ての立体格子の色が変化すると（Ｓ１８；Ｙｅｓ）、色の違いにより打設範囲のコンクリート３が全て締固められたことが把握されるので、コンクリート３の締固め作業を終了する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、バイブレータ２側に光ファイバセンサ１１を設置し、バイブレータ２の筒先２ａの位置情報をもとにコンクリート３の締固め状況をリアルタイムで三次元的に把握でき、締固め忘れなどを防いでコンクリート３の施工品質向上に資することができる。バイブレータ２側に光ファイバセンサ１１を設置することから、多量のセンサ設置や煩雑なケーブル配線など、型枠や鉄筋への特別な設備が不要となり、バイブレータ２の接触によってセンサが破損したりする恐れもなく、狭い場所や複雑な形状に対しても適用可能である。また、締固め作業自体は従来と同様に行うことができ、特段作業人員を増やす必要もない。加えて、締固め状況を客観的に記録、評価できるため、施工品質を担保する資料として活用することも可能であり、定量的な歩掛りの把握や効率的な施工方法へのフィードバックが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態では、曲率計測箇所１１ｂにおいて曲率を計測可能な線状の光ファイバセンサ１１をバイブレータ２に沿って配置して用いる。これにより、センサの変形から筒先２ａの位置を検出でき、ワイヤレス通信等の必要が無いのでコンクリート３中の位置も容易に検出できる。
【００６１】
ただし、センサは光ファイバセンサ１１に限らず、形状の変化により位置検出ができるものであればよい。例えば、フレキシブルセンサチューブなども用いることができる。ただし、光ファイバセンサ１１を用いると、センサを軽量、小径として締固め作業が容易にできる利点がある。また、光ファイバセンサ機構の特長である耐振動性から、バイブレータ振動に対して耐久性が期待できる。
【００６２】
また、本実施形態では、バイブレータ２のオン／オフ状態を検知し、これと筒先２ａの位置情報を用いて、バイブレータ２が作動中の筒先２ａの立体格子１１１内の滞在時間により締固め状況を判定するので、他物理量と比較して安定した判断を行うことができる。また、本実施形態では滞在時間の下限値のみ設定しているが、上限値も設定すれば、滞在時間から過転圧かどうかの判定も可能である。例えば、上限値を超えた場合には過転圧とし、さらに異なる色で立体格子１１１の表示を行うことが可能である。
【００６３】
また、異なるバイブレータ２を用いた場合は、その振動影響範囲が変化することが考えられるが、これについては、例えば、立体格子１１１のサイズや締固めに要する所定時間を変更するだけで対応可能とできる。また、コンクリート３が変わった場合については、例えば、試験施工の結果などをもとにして、同じく立体格子１１１のサイズや締固めに要する所定時間を変更するだけで対応可能とできる。従って、本発明では多様なバイブレータ２、コンクリート３に合わせた設定が容易であり、ハード的な変更を必要としない。
【００６４】
また、本実施形態では、コンクリート３が十分に締固められたと判定された立体格子と、他の立体格子とを異なる色で表示するので、コンクリート３が十分に締固められた領域が識別可能となり、コンクリート３の締固め状況を容易に把握、管理できるようになる。ただし、本発明ではこれらの立体格子の表示状態を違えればよく、異なる色で表示するほか、立体格子の格子線の線種や線幅を変えたりしてもよい。
【００６５】
なお、本実施形態では、振動切替スイッチ２１のオン／オフ情報を取得する代わりに、筒先２ａの振動状態からバイブレータ２のオン／オフ状態を検知することもできる。
【００６６】
例えば、前記のＳ１４（図７参照）において、図１０（ａ）に示すように、位置情報２００により得られる筒先２ａの振幅が大きく、所定値以上であればバイブレータ２が振動状態（オン）にあるとし、図１０（ｂ）に示すように筒先２ａの振幅が小さく、所定値未満であればバイブレータ２が静止状態（オフ）にあるとして対応する処理を行う。この場合、振動切替スイッチ２１にセンサを設けたり、センサと締固め状況管理装置１５とをケーブル等で接続する必要がない利点がある。
【００６７】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、図１等で説明した締固め状況管理システム１において、筒先２ａの立体格子１１１内の滞在時間ではなく、筒先２ａの振動状態からコンクリート３の締固め状況の判定を行う例である。
【００６８】
図１１は第２の実施形態の締固め状況管理方法の手順を示す図である。図のＳ２１〜Ｓ２４の処理は第１の実施形態のＳ１１〜Ｓ１４（図７参照）と同様であるので説明を省略する。
【００６９】
そして、本実施形態では、Ｓ２４においてバイブレータ２の振動切替スイッチ２１がオンである場合（Ｓ２４；Ｙｅｓ）、筒先２ａの振動の振幅が所定値未満であるか否かを判定する（Ｓ２５）。
【００７０】
すなわち、コンクリート３が締固められるまでは、例えば図１２（ａ）の位置情報２００に示すように筒先２ａの振幅が大きいが、コンクリート３が十分締固められている場合、コンクリート３が密になり図１２（ｂ）に示すように筒先２ａの振幅が小さくなる。
【００７１】
Ｓ２５ではこのような筒先２ａの振幅を所定値と比較し、筒先２ａの振幅が所定値を超える場合（Ｓ２５；Ｎｏ）、筒先２ａが位置する立体格子に対応する領域において、コンクリート３が十分に締固められていないとして、Ｓ２２の処理に戻る。一方、筒先２ａの振幅が所定値以下の場合（Ｓ２５；Ｙｅｓ）は、十分に締固めが行われたとして、第１の実施形態と同様、筒体２ａが位置する立体格子の色を変化させる（Ｓ２６）。
【００７２】
以降、全ての立体格子の色が変化するまで（Ｓ２７；Ｎｏ）、締固め作業をバイブレータ２の位置を変えつつ行い、全ての立体格子の色が変化すると（Ｓ２７；Ｙｅｓ）、コンクリート３の締固め作業を終了する。
【００７３】
第２の実施形態でも第１の実施形態と同様、コンクリートの充填状況を簡易に検知でき、バイブレータによる締固めが適切に行われていることを把握できる。また、コンクリート３の締固め判定に、締固め状況から得られるコンクリート３の物理的特性を直接的に反映させることができる利点もある。
【００７４】
［第３の実施形態］
第１の実施形態では、筒先２ａの三次元位置情報を光ファイバセンサ１１を用いて検出したが、検出方法はこれに限らない。以下、第３の実施形態としてその他の検出方法の例を説明する。第３の実施形態は第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点については説明を省略する。
【００７５】
第３の実施形態では、前記の光ファイバセンサ１１に替えて、複数のセグメントを関節機構を介して直列につないだ形状センサを、固定点から筒先２ａまでバイブレータ２に沿って設ける。図１３（ａ）はこの形状センサ１３の例を示す図である。
【００７６】
形状センサ１３は、一定長の棒状の複数のセグメント１３１と、複数のユニバーサルジョイント１３２（関節機構）を有し、セグメント１３１をユニバーサルジョイント１３２に連結することで、複数のセグメント１３１をユニバーサルジョイント１３２を介して直列につないだものである。
【００７７】
図１３（ａ）の破線および一点鎖線の矢印に示すように、ユニバーサルジョイント１３２は、セグメント１３１の軸方向に沿った軸を含む直交３軸のうち、セグメント１３１の軸方向に沿った軸を除く２軸を中心として回転可能であり、これにより形状センサ１３が三次元に変形する。
【００７８】
各セグメント１３１の軸方向の中央部には、傾きセンサ１３３が設けられる。傾きセンサ１３３は、セグメント１３１の鉛直方向に対する傾斜方向を計測する。傾きセンサ１３３としては、例えば加速度センサを用いることができる。
【００７９】
本実施形態では最初のユニバーサルジョイント１３２を固定点とし、各傾きセンサ１３３で得られた上記の傾斜方向の情報等を無線もしくは有線にてモニタリング装置１２に送信する。
【００８０】
各セグメント１３１の長さは既知であり、モニタリング装置１２は、セグメント１３１の長さと傾斜方向から、各セグメント１３１の両端間の変位ベクトルを算出し、固定点側のセグメント１３１から筒先２ａ側のセグメント１３１へと順に累積する。これにより、固定点を基準とするバイブレータ２の筒先２ａの三次元位置情報を検出することができる。なお、傾きセンサ１３３としては、加速度センサの代わりに地磁気センサを用いてもよい。あるいは両者を組み合わせることも可能である。
【００８１】
図１３（ｂ）は、別の形状センサ１３ａの例を示す図である。この形状センサ１３ａは、前記の形状センサ１３のユニバーサルジョイント１３２と傾きセンサ１３３に代えて、回転ジョイント１３２ａと角度センサ１３３ａを用いたものである。
【００８２】
図１３（ｂ）の破線および一点鎖線の矢印に示すように、回転ジョイント１３２ａは、前記した２軸のいずれかを中心として回転する。本実施形態では、２軸のうち一方の軸を中心として回転する回転ジョイント１３２ａと、他方の軸を中心として回転する回転ジョイント１３２ａが交互に配置され、形状センサ１３ａが全体として三次元に変形する。
【００８３】
各回転ジョイント１３２ａには角度センサ１３３ａが設けられる。角度センサ１３３ａは、回転ジョイント１３２ａの回転角度を計測する。この回転角度は、回転ジョイント１３２ａの筒先２ａ側に連結されるセグメント１３１の傾斜方向に対応する。角度センサ１３３ａとしては、例えばポテンショメータなどを用いることができる。
【００８４】
この場合も、最初の回転ジョイント１３２ａを固定点とし、各角度センサ１３３ａで得られた上記の回転角度の情報等を無線もしくは有線にてモニタリング装置１２に送信する。モニタリング装置１２は、回転ジョイント１３２ａの回転角度と、回転ジョイント１３２ａの筒先２ａ側に連結されるセグメント１３１の長さから、当該セグメント１３１の両端間の変位ベクトルを算出する。以下前記と同様にして各セグメント１３１の両端間の変位ベクトルを固定点側から筒先２ａ側へと順に累積することで、固定点を基準とするバイブレータ２の筒先２ａの三次元位置情報を検出できる。
【００８５】
これらの形状センサ１３、１３ａによっても、上記したようにセンサの変形に基づいて筒先２ａの三次元位置情報が検出可能である。また、このような形状センサは比較的丈夫であり、かつ広く普及しているので低コストで入手できる利点もある。
【００８６】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８７】
１：締固め状況管理システム
２：バイブレータ
２ａ：筒先
３：コンクリート
１１：光ファイバセンサ
１１ａ：固定点
１１ｂ：曲率計測箇所
１２：モニタリング装置
１３、１３ａ：形状センサ
１５：締固め状況管理装置
２１：振動切替スイッチ
１００：格子領域
１１１：立体格子
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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