(57)【要約】【課題】地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を正確かつ迅速に把握する。【解決手段】水分量測定装置１００は、中心軸Ａの周りに連続して形成され試料Ｓを収容する収容溝１４と、容器１０に収容された試料Ｓの水分量を測定する近赤外線水分計２０と、容器１０を中心軸Ａの周りに回転させて容器１０と近赤外線水分計２０とを相対移動させる電動モータ３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤材料又はコンクリート用骨材の試料の水分量を測定する水分量測定装置であって、
所定方向に連続して溝状に形成され前記試料を収容する収容部と、
前記収容部に収容された前記試料の水分量を測定する非接触型水分計と、
前記収容部と前記非接触型水分計とを前記所定方向に相対移動させる第１移動機構と、を備える、
水分量測定装置。
【請求項２】
前記収容部は、所定軸周りの方向に連続するように環状に形成され、
前記第１移動機構は、前記収容部を前記所定軸周りに回転させる、
請求項１に記載の水分量測定装置。
【請求項３】
前記収容部と前記非接触型水分計とを、前記所定方向と交差する方向に相対移動させる第２移動機構を更に備える、
請求項１又は２に記載の水分量測定装置。
【請求項４】
地盤材料又はコンクリート用骨材の試料の水分量を測定する水分量測定方法であって、
所定方向に連続する溝状に形成された収容部に前記試料を収容し、
前記収容部に収容された前記試料の水分量を非接触型水分計を用いて測定しつつ、前記収容部と前記非接触型水分計とを前記所定方向に相対移動させる、
水分量測定方法。
【請求項５】
前記非接触型水分計を用いて前記試料の水分量を測定する際に、前記試料を均す、
請求項４に記載の水分量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分量測定装置及び水分量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダムや防潮堤（堤防）等の盛土、その他の土木構造物では、地盤材料又はコンクリート用骨材に含まれる水分が土木構造物の品質に影響を与える。そのため、土木構造物を建設する工事においては、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を把握し管理することが求められる。
【０００３】
地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を把握するためには、地盤材料又はコンクリート用骨材の一部を試料として採取し試料の水分量を測定するのが有効である。試料の水分量を測定する方法としては、恒温乾燥炉を用いる方法、電子レンジを用いる方法、フライパンを用いる方法がある。これらの方法では、試料を乾燥させ、乾燥前の重さと乾燥後の重さとの差を算出することにより水分量を測定する。
【０００４】
また、特許文献１には、近赤外線水分計等の非接触型水分計を用いて試料の水分量を測定するシステムが開示されている。特許文献１に開示されるシステムでは、非接触型水分計は、ベルトコンベアの上方に設置されており、ベルトコンベアにより連続的に搬送される試料の水分量を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２８４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量の把握において、試料が少ない場合には、試料の採取に起因する測定結果のばらつきが生じやすく、採取者によって測定結果が変わることがある。試料の採取に起因する測定結果のばらつきを小さくするためには、大量（例えば１０ｋｇ以上）の試料を採取しその水分量を測定することが好ましい。
【０００７】
また、土木構造物の建設工事では、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を把握した後に、盛土や、地盤材料又はコンクリート用骨材を原材料とした構造材料の製造を開始する。工事期間を短縮するために、試料の水分量を短時間で測定し地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を迅速に把握することが要求されている。
【０００８】
恒温乾燥炉を用いて水分量を測定する方法では、大量の試料を一度に乾燥させることができるため、大量の試料の水分量の測定が可能であり、試料の採取に起因する測定結果のばらつきを小さくすることが可能である。しかしながら、試料の乾燥に時間がかかり（２４時間程度）、試料の水分量の測定に時間がかかる。そのため、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を迅速に把握することができず、工事期間を短縮するのが難しい。
【０００９】
電子レンジやフライパンを用いて水分量を測定する方法では、試料を短時間（例えば、１５分から１時間程度）で乾燥させることができるため、短時間での試料の水分量の測定が可能であり、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を迅速に把握することが可能である。しかしながら、一度に乾燥させることができる試料の量が限られ（５００ｇ程度）、大量の試料の水分量を測定することができない。そのため、試料の採取に起因する測定結果のばらつきが生じやすく、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を正確に把握することが難しい。
【００１０】
特許文献１に開示される水分量測定システムでは、試料を非接触型水分計の下方にベルトコンベアを用いて連続的に搬送することができるため、大量の試料の水分量を迅速に測定することが可能であり、試料の採取に起因する測定結果のばらつきを小さくすることが可能である。しかしながら、非接触型水分計を用いた水分量の測定では、非接触型水分計と試料の表面との距離の影響を受ける。地盤材料又はコンクリート用骨材の粒径は均一ではないため、地盤材料又はコンクリート用骨材の試料をベルトコンベアで搬送すると、非接触型水分計と試料の表面との距離が変動する。そのため、試料の水分量を正確に測定することができず、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を正確に把握することが難しい。
【００１１】
本発明は、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を正確かつ迅速に把握することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、地盤材料又はコンクリート用骨材の試料の水分量を測定する水分量測定装置であって、所定方向に連続する溝状に形成され試料を収容する収容部と、収容部に収容された試料の水分量を測定する非接触型水分計と、収容部と非接触型水分計とを所定方向に相対移動させる第１移動機構と、を備える。
【００１３】
また、本発明は、地盤材料又はコンクリート用骨材の試料の水分量を測定する水分量測定方法であって、所定方向に連続する溝状に形成された収容部に試料を収容し、収容部に収容された試料の水分量を非接触型水分計を用いて測定しつつ、収容部と非接触型水分計とを所定方向に相対移動させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地盤材料又はコンクリート用骨材の水分量を正確かつ迅速に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る水分量測定装置の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水分量測定装置の平面図である。
【図３】図１及び図２に示す容器の平面図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
ダムや防潮堤等の土木構造物は、例えば、地盤材料や、コンクリート材料（セメント改良土、ＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ  Ｓａｎｄ  ａｎｄ  Ｇｒａｖｅｌ）材等を含む）を用いて建造される。土木構造物の品質は、地盤材料の水分や、コンクリート材料の製造に用いられる骨材や現地発生土等の原材料（以下、「コンクリート用骨材」と称する）の水分の影響を受ける。そのため、土木構造物を建設する工事においては、地盤材料やコンクリート用骨材（以下、単に「地盤材料等」と称する）の水分量を把握し管理することが求められる。
【００１８】
本実施形態に係る水分量測定装置１００は、地盤材料等の水分量を把握する際に用いられる。具体的には、地盤材料等の水分量を把握するためには、地盤材料等の一部を試料として採取し試料の水分量を測定するのが有効であり、水分量測定装置１００は、試料の水分量の測定に用いられる。
【００１９】
図１に示すように、水分量測定装置１００は、試料Ｓを収容する容器１０と、容器１０に収容された試料Ｓの水分量を測定する非接触型水分計としての近赤外線水分計２０と、を備える。
【００２０】
近赤外線水分計２０は、近赤外線（波長が約０．７μｍから２．５μｍの範囲の電磁波）を試料Ｓに照射することにより試料Ｓの水分量を測定する。水分には、近赤外線を吸収し減衰させる性質があり、近赤外線水分計２０は、この性質を利用して水分量を測定する。
【００２１】
具体的には、近赤外線水分計２０は、近赤外線を試料Ｓに照射し、試料Ｓにより反射される近赤外線を検出する。近赤外線の減衰は水分量に依存するため、試料Ｓに照射された近赤外線のエネルギと試料Ｓにより反射される近赤外線のエネルギとから近赤外線の減衰量を算出することにより、試料Ｓの水分量を測定する。
【００２２】
地盤材料等の水分量の把握においては、試料Ｓが少ない場合には、試料Ｓの採取に起因する測定結果のばらつきが生じやすい。そのため、大量（例えば１０ｋｇ以上）の試料Ｓを採取しその水分量を測定することが好ましい。
【００２３】
一方で、近赤外線水分計２０による近赤外線の照射領域は、直径約１ｃｍの円形内の領域であり、比較的小さい。そのため、大量の試料Ｓの水分量を効率的に測定するためには、容器１０に収容された試料Ｓに対して赤外線の照射位置を変化させながら試料Ｓの水分量を測定するのが有効である。
【００２４】
水分量測定装置１００は、近赤外線水分計２０に対して容器１０を相対移動させる電動モータ３０，４０を更に備えており、近赤外線の照射位置を変化させながら試料Ｓの水分量を測定する。以下、容器１０の構造、及び近赤外線水分計２０に対して容器１０を相対移動させる構成を詳述する。
【００２５】
図３は容器１０の平面図であり、図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。なお、図３は、試料Ｓを収容していない状態を示し、図４は、試料Ｓを収容した状態を示している。
【００２６】
図３及び図４に示すように、容器１０は、中心軸Ａの周りの方向に連続して溝状に形成され試料Ｓを収容する収容部としての収容溝１４を有する。具体的には、容器１０は、環状の底板部１１と、底板部１１の外周縁に設けられる環状の外壁部１２と、外壁部１２の内側に配置される環状の内壁部１３と、を有し、底板部１１、外壁部１２及び内壁部１３によって環状の収容溝１４が形成されている。
【００２７】
図１及び図２に示すように、水分量測定装置１００は、容器１０が搭載されるテーブル３１を更に備えている。容器１０及びテーブル３１には、テーブル３１に対する容器１０の変位を規制する規制部としての孔１０ａ（図３及び図４参照）及び突起３１ａがそれぞれ設けられている。
【００２８】
図３及び図４に示すように、容器１０の底板部１１には、内壁部１３よりも径方向内側に延在する内周部１１ａが設けられている。孔１０ａは、内周部１１ａに中心軸Ａを中心に等間隔で４つ形成されている。
【００２９】
図１及び図２に示すように、テーブル３１の突起３１ａは、孔１０ａ（図３及び図４参照）に対応して４つ形成されている。容器１０をテーブル３１に搭載すると、突起３１ａが対応する孔１０ａに挿入される。これにより、テーブル３１に対する容器１０の変位を防止することができる。
【００３０】
テーブル３１には、フレーム１に不図示の軸受を介して回転可能に支持される回転シャフト３２が取り付けられている。回転シャフト３２は、容器１０がテーブル３１に搭載された状態において容器１０の中心軸Ａ上に位置している。
【００３１】
また、回転シャフト３２は、従動ギア３３、ベルト３４及び駆動ギア３５を介して電動モータ３０の出力シャフト３０ａに連結されており、電動モータ３０の駆動による出力シャフト３０ａの回転に伴って、回転シャフト３２が回転する。これにより、テーブル３１が回転シャフト３２を中心にフレーム１に対して回転する。
【００３２】
前述のように、突起３１ａがテーブル３１に対する容器１０の変位を規制している。そのため、容器１０は、電動モータ３０の駆動によるテーブル３１の回転に伴って、回転シャフト３２すなわち中心軸Ａを中心に回転する。このように、電動モータ３０、駆動ギア３５、ベルト３４、従動ギア３３、回転シャフト３２及びテーブル３１によって、容器１０を中心軸Ａの周りに回転させる第１移動機構が構成されている。
【００３３】
近赤外線水分計２０は、フレーム１に取り付けられた支持レール２１に、中心軸Ａの周りの方向への回転が拘束された状態で支持されている。そのため、容器１０は、電動モータ３０の駆動により回転すると、近赤外線水分計２０に対して相対移動する。
【００３４】
容器１０は中心軸Ａを中心に回転するため、近赤外線水分計２０は、環状の収容溝１４の全周に渡って近赤外線を照射することができる。したがって、容器１０の収容溝１４に収容された試料Ｓに対して赤外線の照射位置を変化させながら試料Ｓの水分量を測定することができ、大量の試料Ｓの水分量を効率的に測定することができる。
【００３５】
また、支持レール２１は、中心軸Ａと直交する環状の収容溝１４の径方向（以下、単に「径方向」と称する）に延在しており、近赤外線水分計２０を径方向に移動可能に支持する。支持レール２１には、棒ネジ４１が軸受４２ａ、４２ｂを介して回転可能に設けられており、棒ネジ４１にはナット４５が螺合している。
【００３６】
棒ネジ４１は、従動ギア４３及び駆動ギア４４を介して電動モータ４０の出力シャフト４０ａに連結されており、電動モータ４０の駆動による出力シャフト４０ａの回転に伴って、棒ネジ４１が回転する。
【００３７】
ナット４５は、支持レール２１に対する回転が拘束されるように支持レール２１に摺動可能に接している。そのため、電動モータ４０の駆動により棒ネジ４１が回転すると、ナット４５は支持レール２１に沿って移動する。
【００３８】
ナット４５は、近赤外線水分計２０に固定されている。そのため、電動モータ４０の駆動によりナット４５が移動すると、近赤外線水分計２０は、ナット４５と共に支持レール２１に沿って容器１０に対して相対移動する。このように、電動モータ４０、駆動ギア４４、従動ギア４３、棒ネジ４１及びナット４５によって、近赤外線水分計２０を径方向に容器１０に対して相対移動させる第２移動機構が構成されている。
【００３９】
電動モータ４０により近赤外線水分計２０が径方向に移動するため、近赤外線水分計２０は、外壁部１２と内壁部１３との間の領域全体に渡って近赤外線を照射することができる。したがって、容器１０の収容溝１４に収容された試料Ｓに対して赤外線の照射位置を変化させながら試料Ｓの水分量を測定することができ、大量の試料Ｓの水分量をより効率的に測定することができる。
【００４０】
ところで、近赤外線水分計２０を用いた水分量の測定では、近赤外線水分計２０と試料Ｓの表面との距離の影響を受ける。そのため、赤外線の照射位置を変化させながら試料Ｓの水分量を測定する際には、試料Ｓの表面を概ね平坦にし、近赤外線水分計２０と試料Ｓの表面との距離の変動を小さくするのが望ましい。
【００４１】
仮に、容器１０に代えて、収容溝１４の形成されていない平板状の部材に試料Ｓを載せると、試料Ｓは平板状の部材上で広がる。地盤材料等の土石の粒径は均一ではないため、地盤材料等の試料Ｓが広がった状態では、試料Ｓの表面には土石の粒径に応じて凹凸が形成される。この状態で赤外線の照射位置を変化させると近赤外線水分計２０と試料Ｓの表面との距離が変動するため、試料Ｓの水分量を正確に測定することができない。
【００４２】
水分量測定装置１００では、試料Ｓは、容器１０の収容溝１４に収容されるため、試料Ｓが広がる範囲は、収容溝１４の幅に制限される。そのため、試料Ｓのうち粒径の大きい土石どうしの間を粒径の小さい土石で埋めることができ、試料Ｓの表面の凹凸を小さくすることができる。したがって、近赤外線水分計２０と試料Ｓの表面との距離の変動を小さくすることができ、試料Ｓの水分量を正確に測定することができる。
【００４３】
このように、水分量測定装置１００では、電動モータ３０により容器１０が近赤外線水分計２０に対して相対移動するため、大量の試料Ｓの水分量を迅速に測定することができる。そのため、試料Ｓの採取に起因する測定結果のばらつきを小さくすることができる。また、試料Ｓが容器１０の収容溝１４に収容されるため、試料Ｓの表面の凹凸を小さくすることができ、試料Ｓの水分量を正確に測定することができる。したがって、地盤材料等の水分量を正確かつ迅速に把握することができる。
【００４４】
容器１０の収容溝１４に試料Ｓを収容し水分量を測定する際には、試料Ｓを収容溝１４内で均す。具体的には、試料Ｓの高さを収容溝１４の全体に渡って略均一にして試料Ｓの表面を平坦にする。これにより、試料Ｓの表面の凹凸をより小さくすることができ、近赤外線水分計２０と試料Ｓの表面との距離の変動をより小さくすることができる。したがって、試料Ｓの水分量をより正確に測定することができ、地盤材料等の水分量をより正確に把握することができる。
【００４５】
なお、作業員が試料Ｓの均してもよいし、水分量測定装置１００が試料Ｓを均す構成を備えていてもよい。試料Ｓを均す構成は、例えば、容器１０に対して相対移動可能にフレーム１に設けられ収容溝１４の内部に配置される平板（図示省略）とすることができる。
【００４６】
以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００４７】
水分量測定装置１００及び水分量測定方法では、中心軸Ａの周りに連続する溝型断面を有する容器１０に試料Ｓが収容され、電動モータ３０により、近赤外線水分計２０に対して容器１０が中心軸Ａの周りに回転する。そのため、大量の試料Ｓの水分量を迅速に測定することができると共に、試料Ｓの表面の凹凸を小さくして試料Ｓの水分量を正確に測定することができる。したがって、地盤材料等の水分量を正確かつ迅速に把握することができる。
【００４８】
また、水分量測定装置１００及び水分量測定方法では、電動モータ４０により、近赤外線水分計２０が中心軸Ａと直交する方向に容器１０に対して相対移動する。そのため、より多くの試料Ｓの水分量を迅速に測定することができる。したがって、地盤材料等の水分量をより正確に把握することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５０】
水分量測定装置１００では、収容溝１４が環状に形成され容器１０が中心軸Ａの周りを回転する。そのため、水平方向に容器１０を移動させることなく容器１０を近赤外線水分計２０に対して相対移動させることができ、水分量測定装置１００を小型化することができる。ただし、本発明の収容溝１４は、環状に形成された形態に限られず、直線状に形成されていてもよい。この場合には、電動モータ３０は、容器１０を直線状に移動させ、電動モータ４０は、容器１０が延びる方向と交差する方向に近赤外線水分計２０を移動させるように構成される。
【００５１】
また、水分量測定装置１００では、電動モータ３０が容器１０を中心軸Ａの周りに回転させ電動モータ４０が近赤外線水分計２０を径方向に移動させる。これに代えて、近赤外線水分計２０を中心軸Ａの周りに回転させ容器１０を径方向に移動させるように構成されていてもよい。すなわち、容器１０と近赤外線水分計２０との少なくとも一方が中心軸Ａの回りの方向に回転可能に構成され、他方が径方向に移動可能に構成されていればよい。
【００５２】
近赤外線水分計２０に代えて、マイクロ波水分計を用いてもよい。マイクロ波水分計は、水の誘電率が、金属を除く他の物質より高いことを利用して水分量を測定する。マイクロ波水分計は、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。
【００５３】
また、近赤外線水分計２０に代えて、ＲＩ計器を用いて水分量を測定してもよい。ＲＩ計器は、高速で放出された中性子が、含水量が多いほど熱中性子に変化しやすい性質を利用して水分量を測定する。ＲＩ計器を利用して水分量を測定する場合には、収容溝１４の底から試料Ｓに向けて中性子を放出して水分量を測定することが好ましい。ＲＩ計器は、γ線を放出して試料Ｓの密度を計測することが可能であり、試料Ｓの水分量と密度とを同時に測定してもよい。ＲＩ計器は、透過型であってもよいし拡散型であってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１００・・・水分量測定装置
１０・・・収容溝（収容部）
２０・・・近赤外線水分計（非接触型水分計）
３０・・・電動モータ
４０・・・電動モータ
Ａ・・・中心軸（所定軸）
Ｓ・・・試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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