(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の空の流下容器に横方向からマイクロ波を透過させ、この空の流下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測定値を零に調整し、前記流下容器内に細骨材試料を流下させて前記位相計で測定するとともに、この変化する測定値を時間とともに記録手段に記録し、変化する測定値の平均値を演算してこれを前記細骨材試料による位相遅れとし、前記流下された細骨材試料の質量を重量測定手段で測定し、この質量と前記流下に要した時間から前記細骨材試料の流量を演算し、この流量と予め絶乾状態とされた前記細骨材試料が前記流下容器を流下し得る流量とから補正値を演算し、この補正値と前記細骨材試料による位相遅れとから補正された位相遅れを演算し、既知の含水率の細骨材試料を用いて予め前記工程を経て作成された含水率対補正された位相遅れ特性データに前記補正された位相遅れを照らして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】
誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の流下容器に横方向からマイクロ波を透過させて前記マイクロ波の伝搬径路による位相遅れを位相計で測定し、前記流下容器内に細骨材試料を流下させて前記伝搬径路による位相遅れを前記位相計で測定するとともに、この変化する測定値を時間とともに記録手段に記録し、変化する測定値の平均値を演算し、この平均値から前記空の流下容器を含む伝搬径路の位相遅れを差し引いて前記細骨材試料による位相遅れを演算し、前記流下された細骨材試料の質量を重量測定手段で測定し、この質量と前記流下に要した時間から前記細骨材試料の流量を演算し、この流量と予め絶乾状態とされた前記細骨材試料が前記流下容器を流下し得る流量とから補正値を演算し、この補正値と前記演算された細骨材試料による位相遅れとから補正された位相遅れを演算し、既知の含水率の細骨材試料を用いて予め前記工程を経て作成された含水率対補正された位相遅れ特性データに前記補正された位相遅れを照らして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３】
誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の流下容器と、この流下容器の上方に設けられシャッタにより開閉自在で前記流下容器内に細骨材試料を流下させる試料投入手段と、前記流下容器の下方に設けられて流下する前記細骨材試料を受ける試料受け手段と、この試料受け手段に受けられた前記細骨材試料の質量を測定する重量測定手段と、前記流下容器が介装される導波管と、前記導波管の一端にマイクロ波を入射するマイクロ波発振器と、前記導波管の他端で伝搬された前記マイクロ波をピックアップするプローブと、前記流下容器に前記細骨材試料が上方から下方へ流下されている状態で前記導波管の一端に入射されたマイクロ波に対して前記導波管の他端に伝搬してピックアップされるマイクロ波の位相遅れを測定するとともに、この測定された位相遅れから前記流下容器が空の状態で前記導波管の一端から他端に伝搬されるマイクロ波の位相遅れを差し引いて補正して、前記細骨材試料による位相遅れのみを出力する位相計と、この位相計から出力される測定値を前記試料投入手段にあった前記細骨材試料が前記試料受け手段に流下するのに要する時間とともに記録する記録手段と、を備えて構成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に用いる装置。
【請求項４】
誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の流下容器と、この流下容器の上方に設けられシャッタにより開閉自在で前記流下容器内に細骨材試料を流下させる試料投入手段と、前記流下容器の下方に設けられて流下する前記細骨材試料を受ける試料受け手段と、この試料受け手段に受けられた前記細骨材試料の質量を測定する重量測定手段と、前記流下容器が介装される導波管と、前記導波管の一端にマイクロ波を入射するマイクロ波発振器と、前記導波管の他端で伝搬された前記マイクロ波をピックアップするプローブと、前記流下容器に前記細骨材試料が上方から下方へ流下されている状態および前記流下容器の空の状態で前記導波管の一端に入射されたマイクロ波に対して前記導波管の他端に伝搬してピックアップされるマイクロ波の位相遅れをそれぞれ測定してそのまま出力する位相計と、この位相計から出力される前記細骨材試料が流下する状態の測定値を前記試料投入手段にあった前記細骨材試料が前記試料受け手段に流下するのに要する時間とともに記録する記録手段と、を備えて構成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に用いる装置。
【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およびその含水率測定に用いる装置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。発明者らは、含水率を迅速に測定する方法を、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さい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（細骨材試料を１００〜１１０℃の乾燥炉で２４時間乾燥させた状態）から湿潤状態（表面乾燥飽水状態より含水率の高い状態）までの種々の既知の含水率で行なったところ、一義的な含水率と位相遅れの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試料につき位相遅れを測定し、この位相遅れをグラフにを照らすことで直ちに含水率を測定し得る。
【０００３】
【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、細骨材試料の含水率を迅速に測定でき極めて優れたものである。しかるに、上記測定は工場等に搬入された細骨材からサンプリングされたものにつき含水率を測定するにすぎない。細骨材の全量に対して含水率を測定し得ることが望ましい。さらに、工場内の貯蔵ビンと計量ビンとの間等に組み込み得ることが望ましい。
【０００４】
本発明は上述したごとき要望を満たすために、流下状態の細骨材から含水率を測定することができるコンクリート用細骨材の含水率測定方法およびその含水率測定に用いる装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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、誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の空の流下容器に横方向からマイクロ波を透過させ、この空の流下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測定値を零に調整し、前記流下容器内に細骨材試料を流下させて前記位相計で測定するとともに、この変化する測定値を時間とともに記録手段に記録し、変化する測定値の平均値を演算してこれを前記細骨材試料による位相遅れとし、前記流下された細骨材試料の質量を重量測定手段で測定し、この質量と前記流下に要した時間から前記細骨材試料の流量を演算し、この流量と予め絶乾状態とされた前記細骨材試料が前記流下容器を流下し得る流量とから補正値を演算し、この補正値と前記細骨材試料による位相遅れとから補正された位相遅れを演算し、既知の含水率の細骨材試料を用いて予め前記工程を経て作成された含水率対補正された位相遅れ特性データに前記補正された位相遅れを照らして含水率を求められる。
【０００６】
また、誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の流下容器に横方向からマイクロ波を透過させて前記マイクロ波の伝搬径路による位相遅れを位相計で測定し、前記流下容器内に細骨材試料を流下させて前記伝搬径路による位相遅れを前記位相計で測定するとともに、この変化する測定値を時間とともに記録手段に記録し、変化する測定値の平均値を演算し、この平均値から前記空の流下容器を含む伝搬径路の位相遅れを差し引いて前記細骨材試料による位相遅れを演算し、前記流下された細骨材試料の質量を重量測定手段で測定し、この質量と前記流下に要した時間から前記細骨材試料の流量を演算し、この流量と予め絶乾状態とされた前記細骨材試料が前記流下容器を流下し得る流量とから補正値を演算し、この補正値と前記演算された細骨材試料による位相遅れとから補正された位相遅れを演算し、既知の含水率の細骨材試料を用いて予め前記工程を経て作成された含水率対補正された位相遅れ特性データに前記補正された位相遅れを照らして含水率を求めても良い。
【０００７】
そして、本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定に用いる装置は、誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の流下容器と、この流下容器の上方に設けられシャッタにより開閉自在で前記流下容器内に細骨材試料を流下させる試料投入手段と、前記流下容器の下方に設けられて流下する前記細骨材試料を受ける試料受け手段と、この試料受け手段に受けられた前記細骨材試料の質量を測定する重量測定手段と、前記流下容器が介装される導波管と、前記導波管の一端にマイクロ波を入射するマイクロ波発振器と、前記導波管の他端で伝搬された前記マイクロ波をピックアップするプローブと、前記流下容器に前記細骨材試料が上方から下方へ流下されている状態で前記導波管の一端に入射されたマイクロ波に対して前記導波管の他端に伝搬してピックアップされるマイクロ波の位相遅れを測定するとともに、この測定された位相遅れから前記流下容器が空の状態で前記導波管の一端から他端に伝搬されるマイクロ波の位相遅れを差し引いて補正して、前記細骨材試料による位相遅れのみを出力する位相計と、この位相計から出力される測定値を前記試料投入手段にあった前記細骨材試料が前記試料受け手段に流下するのに要する時間とともに記録する記録手段と、を備えて構成されている。
【０００８】
そしてまた、誘電材からなり縦軸方向に配設された筒状の流下容器と、この流下容器の上方に設けられシャッタにより開閉自在で前記流下容器内に細骨材試料を流下させる試料投入手段と、前記流下容器の下方に設けられて流下する前記細骨材試料を受ける試料受け手段と、この試料受け手段に受けられた前記細骨材試料の質量を測定する重量測定手段と、前記流下容器が介装される導波管と、前記導波管の一端にマイクロ波を入射するマイクロ波発振器と、前記導波管の他端で伝搬された前記マイクロ波をピックアップするプローブと、前記流下容器に前記細骨材試料が上方から下方へ流下されている状態および前記流下容器の空の状態で前記導波管の一端に入射されたマイクロ波に対して前記導波管の他端に伝搬してピックアップされるマイクロ波の位相遅れをそれぞれ測定してそのまま出力する位相計と、この位相計から出力される前記細骨材試料が流下する状態の測定値を前記試料投入手段にあった前記細骨材試料が前記試料受け手段に流下するのに要する時間とともに記録する記録手段と、を備えて構成することもできる。
【０００９】
【作  用】
請求項１および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、含水率の変化により流下容器を上方から下方へ流下する細骨材試料の流量が変化し、細骨材試料から得られる位相遅れは、含水率と一義的に対応しない。しかるに、位相遅れは流量と比例するので、測定された位相遅れを該含水率において絶乾状態で流下し得る質量だけ流下容器を流下した状態に補正すると、補正された位相遅れは含水率と一義的に対応する。そこで、既知の含水率の細骨材試料を用いて予め含水率対補正された位相遅れ特性のグラフを作成し、含水率の未知の細骨材試料から位相遅れを測定してこれを補正し、補正された位相遅れを予め作成されたグラフに照らすことで含水率を測定し得る。
【００１０】
そして、請求項３および４記載のコンクリート用細骨材の含水率測定に用いる装置にあっては、上方から下方へ流下する細骨材試料から含水率を測定できるので、貯蔵ビンと計量ビンとの間に容易に組み込み得る。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１ないし図４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に用いる装置の一実施例の構成図である。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）は含水率対補正された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、流下する細骨材試料による含水率対位相遅れ特性のグラフである。図４は、流下する細骨材試料による含水率対補正された位相遅れ特性のグラフである。
【００１２】
まず、本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定に用いる装置の構成につき説明する。図１に示すごとく、水平に配置された導波管１０の中央部に縦軸方向に配設されて筒状の流下容器１２が設けられる。この流下容器１２は、上下両端が開口され、ガラス等の誘電材からなる。導波管１０の一端に、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の他端には、プローブ１８が設けられている。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を伝搬するとともにさらに流下容器１２を透過してプローブ１８でピックアップされて位相計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、測定された位相遅れとメモリ２０ｂに予め記録された位相遅れの差を演算する演算器２０ｃと、で構成される。また、演算器２０ｃから出力される測定値は、記録手段としてのＸＴレコーダ２２により時間とともに記録される。さらに、流下容器１２の上方には、シャッタ２４により開閉自在で流下容器１２内に細骨材試料２６を流下させる試料投入手段としての試料投入容器２８が設けられる。そしてさらに、流下容器１２の下方には、流下する細骨材試料２６を受けとめるための試料受け手段としての試料受け容器３０が設けられる。この試料受け容器３０は、重量測定手段としての重量測定器３２により収納された細骨材試料２６の質量を測定できるように構成されている。
【００１３】
次に、図１に示す装置を用いて細骨材試料２６の含水率の測定する方法につき説明する。まず、空の流下容器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２６を、シャッタ２４を開いて試料投入器２８から流下容器１２内に上方から下方へ流下させた状態で、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、演算器２０ｃで測定された位相遅れからメモリ２０ｂに記憶された空の流下容器１２を含む伝搬径路の位相遅れを差し引き、その演算値が測定値としてＸＴレコーダ２２に与えられ、時間とともに記録される。しかも、流下する細骨材試料２６の単位時間当りの質量が変化するので、ＸＴレコーダ２２に記録された位相遅れの平均値が適宜に演算され、これが該含水率における細骨材試料２６の位相遅れとされる（図２（ａ）ステップ2）。ここで、演算器２０ｃの出力において、空の流下容器１２等による位相遅れは既に補正され、流下する細骨材試料２６のみによる位相遅れが測定値として出力されている。そして、流下されて試料受け容器３０に収容された細骨材試料２６の質量が、重量測定器３２により測定される（図２（ａ）ステップ3）。さらに、この質量の細骨材試料２６が流下するのに要した時間をＸＴレコーダ２２の記録から求め、該含水率における細骨材試料２６の流量を適宜に演算する（図２（ａ）ステップ4）。そしてさらに、絶乾状態とされた同じ細骨材試料２６を流下容器１２を流下させたときの流量を予め測定しておき、図２（ａ）ステップ4で求めた流量と絶乾状態の流量の比αを流量補正値として求める（図２（ａ）ステップ5）。この流量補正値αにより図２（ａ）ステップ2で求めた位相遅れを補正して、補正された位相遅れを算出する（図２（ａ）ステップ6）。そして、既知の含水率を湿潤状態の範囲で種々変えて、それぞれの細骨材試料２６による補正された位相遅れを測定し、特性を示すグラフが書け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7）。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４に示すごとき、含水率対補正された位相遅れ特性のグラフを作成する（図２（ａ）ステップ8）。なお、既知含水率は、例えば細骨材試料２６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】
ところで、図２（ａ）ステップ2において測定された含水率対位相遅れの特性は、図３のごときグラフとなり、位相遅れに対して含水率が一義的に定まらない。これは、湿潤状態にあっては、含水率が大きくなるほど表面水が増加し、細骨材試料２６の粒子間の粘着性が増加する。この結果、含水率が大きくなるほど流下容器１２内を細骨材試料２６が流下しにくくなり、上方から下方へ流下する流量が減少するためである。そこで、流下容器１２内を、該含水率のものが、絶乾状態で流下し得るだけの流量だけ流下したものとして、図２（ａ）ステップ3〜6により位相遅れを換算する。この換算により、含水率の違いによる流量の違いを是正でき、同じ流量における含水率と補正された位相遅れの特性が求められ、図４のごとき特性が得られる。図４に示す特性にあっては、補正された位相遅れに対して含水率が一義的に定まる。
【００１５】
続いて、このようにして作成された含水率対補正された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２６の含水率を測定する動作につき説明する。まず、空の流下容器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の演算器２０ｃから出力される測定値を補正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２６を試料投入容器２８から流下容器１２に流下して、細骨材試料２６による位相遅れを時間とともにＸＴレコーダ２２で記録し、変化する位相遅れの平均値が演算される（図２（ｂ）ステップ2）。そして、未知の含水率の細骨材試料２６に対して、図２（ａ）ステップ3〜6と同様にして、測定された位相遅れを補正された位相遅れに演算する（図２（ｂ）ステップ3〜6）。そして、図２（ｂ）ステップ6で求められて補正された位相遅れを、図２（ａ）の工程のよって予め作成された該細骨材試料２６に関する含水率対補正された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7）。
【００１６】
このように、予め細骨材試料２６毎に図４に示すごとき含水率対補正された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未知の含水率の細骨材試料２６に対して流下状態にて迅速に含水率を測定し得る。
【００１７】
ところで、上述のごとき本発明のコンクリート用細骨材の含水率測定に用いる装置を、工場等の貯蔵ビンと計量ビンとの間に組み込むには、貯蔵ビンを試料投入容器２８として作用させ、計量ビンを試料受け容器３０および重量測定器３２として作用させるようにすれば良いことは容易に理解し得るであろう。
【００１８】
なお、上記実施例の説明では、位相計２０により、空の流下容器１２を含む伝搬径路による位相遅れが補正されて、位相計２０からは流下容器１２を上方から下方へ流下する細骨材試料２６のみによる位相遅れが測定値として出力されるが、これに限られず、導波管１０の両端部での位相遅れをそのままＸＴレコーダ２２に記録し、記録された測定値より演算された平均値から、別途に測定された空の流下容器１２を含む伝搬径路の位相遅れを差し引くようにしても良い。この場合には、空の流下容器１２を含む伝搬径路の位相遅れは、細骨材試料２６を流下させる前または後のいずれになされても良い。また、位相計２０で測定された位相遅れは時間とともに記録されて、細骨材試料２６の流下による位相遅れの平均値および流下に要する時間が測定できれば良く、ＸＴレコーダ２２に記録することに限られず、位相計２０から出力された測定値がサンプリングされてコンピュータ等に記録されても良い。さらに、上記実施例では、予め含水率対補正された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、グラフを作成し得るデータがコンピュータ等に保存され、未知の含水率の細骨材試料２６から測定された位相遅れおよびその質量から適宜に含水率をコンピュータ等で演算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およびその含水率測定に用いる装置は、以下のような格別な効果を奏する。
【００２０】
請求項１および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、細骨材試料を上方から下方へ流下させた状態で未知の含水率を測定することができ、細骨材試料の全量に対して含水率の測定が可能である。
【００２１】
そして、請求項３および４記載のコンクリート用細骨材の含水率測定に用いる装置にあっては、細骨材試料を上方から下方へ流下させた状態で未知の含水率を測定できるので、生コンクリート製造の工程中に組み込むことができる。
【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に用いる装置の一実施例の構成図である。
【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）は含水率対補正された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】流下する細骨材試料による含水率対位相遅れ特性のグラフである。
【図４】流下する細骨材試料による含水率対補正された位相遅れ特性のグラフである。
【符号の説明】
１０    導波管
１２    流下容器
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
２２    ＸＴレコーダ
２４    シャッタ
２６    細骨材試料
２８    試料投入容器
３０    試料受け容器
３２    重量測定器
【図１】
0003593377.tif 000002
【図２】
0003593377.tif 000003
【図３】
0003593377.tif 000004
【図４】
0003593377.tif 000005