(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電材からなり上部が開口された空の容器にマイクロ波を透過させ、この空の容器を含む前記マイクロ波の伝搬径路による位相遅れを補正して位相計の表示を零に調整し、そして前記容器内に細骨材試料を充填してその上に重錘を載せて振動機により前記容器を振動させて前記細骨材試料を所定の充填率となし、さらに前記重錘を除いて前記容器および前記細骨材試料に前記マイクロ波を透過させて前記位相計で前記マイクロ波の位相遅れを測定し、予め含水率の既知の細骨材試料により実測された含水率対位相遅れ特性データに照らして、測定された位相遅れから前記細骨材試料の含水率を求めることを特徴としたコンクリート用細骨材の含水率測定方法。
【請求項２】
誘電材からなり上部が開口された空の容器にマイクロ波を透過させ、この空の容器を含む前記マイクロ波の伝搬径路による位相遅れを補正して位相計の表示を零に調整し、そして前記容器内に湿潤状態で既知の含水率の細骨材試料を充填してその上に重錘を載せて振動機により前記容器を振動させて前記細骨材試料を所定の充填率となし、さらに前記重錘を除いて前記容器および前記細骨材試料に前記マイクロ波を透過させて前記位相計で前記マイクロ波の位相遅れを測定し、前記細骨材試料に対して湿潤状態で２つの異なる既知の含水率と気乾状態で既知の含水率とで前記位相遅れを測定し、含水率対位相遅れ特性グラフにおいて前記湿潤状態での２つの測定値を結ぶ線が前記気乾状態での測定値の位相遅れとなる点の含水率を表面乾燥飽水状態での含水率として測定することを特徴としたコンクリート用細骨材の含水率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンクリート用細骨材の含水率を、マイクロ波を用いて迅速に測定できるようにしたコンクリート用細骨材の含水率測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生コンクリートの製造において、細骨材の含水率に応じて注水量等を調整して、一定の品質のものを製造することが望ましい。そこで、工場等に搬入された細骨材の含水率を測定する必要がある。従来の含水率の測定は、細骨材試料を１００〜１１０℃の乾燥炉を用いて絶乾状態まで乾燥させ、乾燥前と乾燥後の質量差から演算されていた。そして、この絶乾状態までの乾燥には、細骨材試料を２４時間だけ乾燥炉内にて乾燥する必要があり、含水率を測定するために必要な時間が長いという不具合があった。
【０００３】
そこで、発明者らは、マイクロ波を用いてコンクリート用細骨材の含水率を迅速に測定する方法につき研究を重ね、第４８回土木学会年次学術講演会の論文集に「高周波位相式簡易水分計の試作」と題して研究成果の一部を発表した。ここで発表した技術を簡単に説明するならば次の通りである。まず、マイクロ波の伝搬速度は誘電率の大きな物質を透過する際に遅れを生じることから、誘電率が一定な水分を含んだ物質にマイクロ波を透過させてその時間の遅れを位相遅れとして測定すれば、物質に含まれる水分が測定できる、という原理に基づいたものである。そして、ガラス製の容器に一定の含水率の細骨材試料を充填し、充填率を変えてマイクロ波を透過させて細骨材試料と容器による位相遅れを測定したところ、充填率が高いほど位相遅れが大きくなるという知見を得た。また、容器に細骨材試料を充填し、これに振動機で振動を与えると充填率は上昇するが、振動を３分間程加えると充填率の上昇はほぼ飽和することが分かった。そこで、既知の含水率の細骨材試料を容器に加圧することなく充填し、これに３分間程振動を加えてマイクロ波を透過させてその位相遅れを測定する。この測定を絶乾状態から湿潤状態までの種々の既知の含水率で行なったところ、図５に破線で示すごとき含水率対位相遅れ特性のグラフが得られた。この結果、該グラフをある細骨材について予め実測しておくならば、新たに工場等に搬入された細骨材につき位相遅れを測定することで、グラフを参照することで直ちに含水率を測定し得る。なお、図において、折れ線となっている屈折点の含水率は、ほぼＪＩＳＡ１１９（細骨材の比重及び吸水率試験方法）における表面乾燥飽水状態（以下表乾状態と称する）での含水率と一致している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記論文集に発表した技術にあっては、従来のごとく、新たに工場等に細骨材が搬入される毎に細骨材試料を絶乾状態まで乾燥させて含水率を測定する方法に比べて、極めて迅速に細骨材の含水率を測定し得る。しかるに、既知の含水率の細骨材から測定される位相遅れに、ばらつきが認められた。そこで、発明者らはより測定精度を向上させるようにさらに研究を重ねた。測定精度のばらつきの要因として、容器への細骨材試料の充填率が一定でなく、しかも容器内の高さ方向で変化し、この高さ方向の変化により位相遅れとして検出され値の幅も広くなることが推測され、かかる理由から充填率を改善する研究がなされた。
【０００５】
本発明は、上述したごとき論文集に発表した技術をさらに改善したもので、細骨材試料の容器への充填率を改善することで再現性の高い測定を行ない、細骨材試料の含水率を迅速にかつ精度良く測定できるコンクリート用細骨材の含水率測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法は、誘電材からなり上部が開口された空の容器にマイクロ波を透過させ、この空の容器を含む前記マイクロ波の伝搬径路による位相遅れを補正して位相計の表示を零に調整し、そして前記容器内に細骨材試料を充填してその上に重錘を載せて振動機により前記容器を振動させて前記細骨材試料を所定の充填率となし、さらに前記重錘を除いて前記容器および前記細骨材試料に前記マイクロ波を透過させて前記位相計で前記マイクロ波の位相遅れを測定し、予め含水率の既知の細骨材試料により実測された含水率対位相遅れ特性データに照らして、測定された位相遅れから前記細骨材試料の含水率が求められる。
【０００７】
また、誘電材からなり上部が開口された空の容器にマイクロ波を透過させ、この空の容器を含む前記マイクロ波の伝搬径路による位相遅れを補正して位相計の表示を零に調整し、そして前記容器内に湿潤状態で既知の含水率の細骨材試料を充填してその上に重錘を載せて振動機により前記容器を振動させて前記細骨材試料を所定の充填率となし、さらに前記重錘を除いて前記容器および前記細骨材試料に前記マイクロ波を透過させて前記位相計で前記マイクロ波の位相遅れを測定し、前記細骨材試料に対して湿潤状態で２つの異なる既知の含水率と気乾状態で既知の含水率とで前記位相遅れを測定し、含水率対位相遅れ特性グラフにおいて前記湿潤状態での２つの測定値を結ぶ線が前記気乾状態での測定値の位相遅れとなる点の含水率を表乾状態での含水率として測定しても良い。
【０００８】
【作  用】
請求項１記載のコンクリート用細骨材の含水率測定方法にあっては、容器に充填された細骨材試料に重錘を載せて振動を加えるので、容器内の細骨材試料は充填率が上昇するとともに、容器内の高さ方向でほぼ充填率が一定となる。これに対して、従来の単に振動を加えるものにあっては、重錘を用いたものに比べて充填率が低くしかも容器内の高さ方向で充填率が変化し易い。そこで、本発明方法にあっては、湿潤状態で含水率の変化に対して位相遅れの変化が大きく、また位相遅れとして検出される値の幅も狭くなり、それだけ精度良く含水率を測定し得る。
【０００９】
また、請求項２記載のコンクリート用細骨材の含水率測定方法にあっては、容器内の細骨材試料の充填率が上昇して含水率の変化に対して位相遅れの変化が大きくなるので、それだけ湿潤状態での２つの測定値を結ぶ線の傾きが大きく、この線が気乾状態での測定値の位相遅れとなる点が明確となり、表乾状態での含水率の測定も精度が良くなる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１ないし図５を参照して説明する。図１は、本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法に用いる装置の一例の構成図である。図２は、図１に示す装置を用いて本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法の一実施例の含水率を求める動作を説明するフローチャートであり、（ａ）は含水率対位相遅れ特性のグラフを作成するフローチャートであり、（ｂ）は細骨材試料の未知の含水率を求めるフローチャートである。図３は、図１に示す装置を用いて本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法の他の実施例の表乾状態の含水率を求める動作を説明するフローチャートである。図４は、重錘の重さにより充填率および位相遅れが変化することを示すグラフである。図５は、含水率対位相遅れ特性を示すグラフである。
【００１１】
まず、本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法に用いる装置の構成につき説明する。図１に示すごとく、導波管１０の中央部に容器１２が挿入される孔が設けられている。この容器１２は、上部が開口された円筒状で、例えば、ガラス等の誘電材からなる内径３６．８ｍｍ、深さ８９．６ｍｍで容積約９５ｍｌのものである。導波管１０の一端はアイソレータ１４を介してマイクロ波発振器１６が接続される。導波管１０の他端は、プローブ１８が設けられる。そして、マイクロ波発振器１６で発振されたマイクロ波（例えば２．４５ＧＨｚ）が、アイソレータ１４を介して一部が導波管１０を伝搬し、さらに容器１２を透過して他端のプローブ１８でピックアップされて位相計２０に与えられ、また一部がアイソレータ１４から位相計２０に与えられる。位相計２０は、アイソレータ１４とプローブ１８とから与えられる２つのマイクロ波の位相遅れを検出する位相遅れ検出器２０ａと、測定された位相遅れを記録するメモリ２０ｂと、測定された位相とメモリ２０ｂに記憶された位相遅れの差を演算する演算器２０ｃと、演算結果を表示する表示器２０ｄと、で構成される。また、導波管１０の孔に挿入された容器１２に対して振動を加えるように振動機２２が設けられる。さらに、容器１２に充填される細骨材試料２４の上に載せられて、細骨材試料２４を所定の圧力で押圧する重錘２６が用意される。この重錘２６により、例えば細骨材試料２４に対して約１０ｇ／ｃｍ２の面圧を加える。
【００１２】
ここで、重錘２６の作用につき説明する。先に論文集で述べた方法にあっては、容器１２に充填された細骨材試料２４に振動を加えることで、安定した充填を得ようとしたものであるが、必らずしも所望の結果が得られなかった。これは、細骨材試料２４自体の自重により充填状況が作用され、表面近くの細骨材試料２４にあっては振動により上方へ飛び出す可能性もあり、少なくとも表面近くでは大きな充填率は得られないためである。そこで、本発明にあっては、細骨材試料２４の上に重錘２６を載せて振動を加えることで、表面近くの細骨材試料２４に対しても所定の押圧が加わり、容器１２の高さ方向でほぼ一定の充填率が得られるような改善が図られた。図４に示すグラフは、同じ含水率の細骨材試料２４に異なる重さの重錘２６を載せて振動を加えて位相遅れを計測したときの試料密度と位相遅れの特性を示す。含水率を（イ），（ロ），（ハ），（ニ）と変化させて測定したが、いずれも重い重錘２６を用いるほど試料密度が上昇し、これによって位相遅れが明らかに大きくなっている。
【００１３】
次に、図１に示す装置を用いて細骨材試料２４の含水率を測定する方法につき説明する。まず、空の容器１２を含む導波管１０のマイクロ波の伝搬径路の両端部におけるマイクロ波の位相遅れを位相遅れ検出器２０ａで測定し、この測定値をメモリ２０ｂに記憶させる（図２（ａ）ステップ1）。次に、含水率が既知な細骨材試料２４を容器１２に充填し（図２（ａ）ステップ2）、上に重錘２６を載せて振動を加え（図２（ａ）ステップ3）、振動機２２を停止させるとともに重錘２６を除いて、導波管１０の両端部における位相遅れを位相遅れ検出器２０ａで測定し、この測定された位相遅れからメモリ２０ｂに記憶された空の容器１２等による位相遅れを演算器２０ｃで差し引き、その演算値が表示器２０ｄで表示される（図２（ａ）ステップ4）。この表示器２０ｄで表示される位相遅れは、空の容器１２を含む伝搬径路による位相遅れが補正されたもので、容器１２に充填された細骨材試料２４のみによるものである。すなわち、空の容器１２を含む伝搬径路による位相遅れを補正して位相計２０の表示を零に調整し、細骨材試料２４による位相遅れがそのまま表示されるようになされている。そして、既知の含水率を種々変えて、それぞれの細骨材試料２４による位相遅れの測定を、グラフを作成できるだけの所定数の測定値が得られるまで繰り返す（図２（ａ）ステップ5）。所定数の測定値が得られたならば、これらのデータから、図５に実線で示すごとき、含水率対位相遅れ特性のグラフを作成する（図２（ａ）ステップ6）。ここで、重錘２６を用いることにより、重錘２６を用いないもの（図５に破線で示す）に比べて、含水率の変化に対して位相遅れの変化が大きくなっている。このようにして、それぞれの種類の細骨材試料２４に対して、予め図５のグラフを作成する。なお、既知の含水率は、例えば細骨材試料２４を絶乾状態とし、これに所定割合で注水を行なえば良い。
【００１４】
続いて、上記のごとくして作成された含水率対位相遅れ特性のグラフを用いて、含水率が未知である細骨材試料２４の含水率の測定につき説明する。まず、空の容器１２を含む伝搬径路の両端部での位相遅れを測定し（図２（ｂ）ステップ1）、位相計２０の表示を零に調整するためのデータを得る。そして、未知の含水率の細骨材試料２４を容器１２に充填し（図２（ｂ）ステップ2）、重錘２６を載せて振動機２２を動作させて細骨材試料２４に振動を加えて充填率を所定の値とする（図２（ｂ）ステップ3）。さらに、振動機２２を停止するとともに重錘２６を除き、マイクロ波発振器１６を動作させて、容器１２内にマイクロ波を透過させて、導波管１０の両端部での位相遅れを測定し、これらの測定値を演算処理して表示器２０ｄに細骨材試料２４による位相遅れを表示させる（図２（ｂ）ステップ4）。この含水率が未知の細骨材試料２４から測定された位相遅れを、図２（ａ）の工程によって予め作成された該細骨材試料２４に関する含水率対位相遅れ特性のグラフに照らし合わせて、含水率を求める（図２（ｂ）ステップ5）。
【００１５】
このように、予め細骨材試料２４毎に図５に示すごとき含水率対位相遅れ特性のグラフを作成しておくことにより、工場等に搬入される含水率の未知の細骨材試料２４に対して迅速に含水率を測定し得る。しかも、先の論文に発表したものに比較して、測定精度が向上されている。
【００１６】
さらに、図１に示す装置を用いて細骨材試料２４の表乾状態における含水率を測定する方法につき説明する。まず、空の容器１２を含む伝搬径路の両端部での位相遅れを測定する（図３ステップ1）。そして、図２（ａ）のステップ2〜4と同様にして、湿潤状態（表乾状態よりも含水率の高い状態）において既知の少なくとも２つの含水率で位相遅れを測定し、また気乾状態（絶乾状態と表乾状態との間の含水率である状態）において既知の少なくとも１つの含水率で位相遅れを測定する（図３ステップ2，3，4）。そして、湿潤状態と気乾状態でそれぞれの測定が済めば（図３ステップ5）、これらの測定値から含水率対位相遅れ特性のグラフを作成する（図３ステップ6）。ここで、湿潤状態では少なくても２つの測定値があり、２つの測定値を結ぶ直線が一義的に定まる。そして、気乾状態では、含水率が変化しても位相遅れはほぼ一定であることから、１つの測定値から直線が一義的に定まる。
【００１７】
このようにして作成されたグラフは、２つの直線からなる折れ線であり、その屈折点が表乾状態である。したがって、この折れ線の屈折点から表乾状態での含水率を簡単に求めることができる（図３ステップ7）。
【００１８】
なお、上記実施例にあっては、既知の含水率の細骨材試料２４から得られる測定値で、含水率対位相遅れ特性のグラフを作成するように説明したが、これに限られず、測定値がコンピュータ等にデータとして保存され、グラフを現実に作成することなく、未知の含水率の細骨材試料２４から測定された位相遅れの値から適宜に含水率を算出するようにしても良い。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法は、以下のような格別な効果を奏する。
【００２０】
請求項１記載のコンクリート用細骨材の含水率測定方法にあっては、細骨材試料に重錘を載せて振動を加えることで、細骨材試料を容器内で高い充填率でしかも均等にでき、それだけ含水率の変化に対して位相遅れの変化が大きなものとなり、精度良く含水率の測定ができる。
【００２１】
また、請求項２記載のコンクリート用細骨材の含水率測定方法にあっては、簡単に表乾状態での含水率を精度良く測定することができる。そして、本発明方法によれば、細骨材の形状等に含水率の測定が影響されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法に用いる装置の一例の構成図である。
【図２】図１に示す装置を用いて本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法の一実施例の含水率を求める動作を説明するフローチャートであり、（ａ）は含水率対位相遅れ特性のグラフを作成するフローチャートであり、（ｂ）は細骨材試料の未知の含水率を求めるフローチャートである。
【図３】図１に示す装置を用いて本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定方法の他の実施例の表乾状態の含水率を求める動作を説明するフローチャートである。
【図４】重錘の重さにより充填率および位相遅れが変化することを示すグラフである。
【図５】含水率対位相遅れ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０    導波管
１２    容器
１４    アイソレータ
１６    マイクロ波発振器
１８    プローブ
２０    位相計
２０ａ    位相遅れ検出器
２０ｂ    メモリ
２０ｃ    演算器
２０ｄ    表示器
２２    振動機
２４    細骨材試料
２６    重錘
【図１】
0003593376.tif 000002
【図２】
0003593376.tif 000003
【図３】
0003593376.tif 000004
【図４】
0003593376.tif 000005
【図５】
0003593376.tif 000006