(57)【要約】【課題】施工現場におけるコンクリート打設計画が反映された、配管閉塞せずにポンプ圧送できる圧送距離を精度よく特定することのできる、コンクリートのポンプ圧送距離特定システムとポンプ圧送距離特定方法を提供する。【解決手段】配管４０と圧送手段１１とを有する試験装置１０を用いて、配管４０内でコンクリートを往復移動させてポンプ圧送距離を特定するシステム１００であり、試験装置１０と第一演算装置５０を備え、第一演算装置５０は、圧送手段１１がコンクリートから受ける圧送反力と圧送試験時間との積からなる積算受圧量を、施工現場における必要圧送圧と圧送手段１１にてコンクリートを圧送している総圧送時間で除してポンプ圧送回数を算定するポンプ圧送回数算定部と、ポンプ圧送回数に圧送手段１１による送出し量を乗じることにより、配管４０が閉塞する距離を算定してポンプ圧送距離とするポンプ圧送距離特定部と、を有する。【選択図】図１
2019085758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートのポンプ圧送距離を特定する、コンクリートのポンプ圧送距離特定システムであって、
前記試験装置と、第一演算装置とを備え、
前記第一演算装置は、
前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧、及び、双方の前記圧送手段にてコンクリートを圧送している総圧送時間で除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を算定する、ポンプ圧送回数算定部と、
前記閉塞までのポンプ圧送回数に前記圧送手段による一回の送出し量を乗じることにより、前記配管内でコンクリートが閉塞する距離を算定し、該コンクリートが閉塞する距離をポンプ圧送距離に特定する、ポンプ圧送距離特定部と、を有することを特徴とする、コンクリートのポンプ圧送距離特定システム。
【請求項２】
前記固有の施工現場における配管の配置計画において、該配管が、上向き垂直管と、テーパ管と、ベント管と、フレキシブルホースのいずれか一種もしくは複数種を有する場合は、各管長をそれぞれに固有の水平換算係数で除して、前記ポンプ圧送距離特定部にて特定されているポンプ圧送距離を補正する、ポンプ圧送距離補正部をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートのポンプ圧送距離特定システム。
【請求項３】
前記試験装置が、少なくとも一つのベント管を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリートのポンプ圧送距離特定システム。
【請求項４】
配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートの最適な配合を選定する、コンクリートの最適配合選定システムであって、
前記試験装置と、第二演算装置とを備え、
前記第二演算装置は、
配合要素である、細骨材率、単位セメント量、及びスランプのうち、いずれか二種の配合要素を一定値に固定した状態で、残りの一種の配合要素を配合選定対象要素として変化させながら前記試験装置を用いた試験を実行し、該配合選定対象要素の値ごとに、前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を特定する、積算受圧量特定部と、
前記積算受圧量の最も大きな前記配合選定対象要素を最適配合として配合選定する、最適配合選定部と、を有することを特徴とする、コンクリートの最適配合選定システム。
【請求項５】
配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートのポンプ圧送距離を特定する、コンクリートのポンプ圧送距離特定方法であって、
前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧、及び、双方の前記圧送手段にてコンクリートを圧送している総圧送時間で除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を算定する、ポンプ圧送回数算定工程と、
前記閉塞までのポンプ圧送回数に前記圧送手段による一回の送出し量を乗じて、前記配管内でコンクリートが閉塞する距離を算定し、該コンクリートが閉塞する距離をポンプ圧送距離に特定する、ポンプ圧送距離特定工程と、を備えることを特徴とする、コンクリートのポンプ圧送距離特定方法。
【請求項６】
前記固有の施工現場における配管の配置計画において、該配管が、上向き垂直管と、テーパ管と、ベント管と、フレキシブルホースのいずれか一種もしくは複数種を有する場合は、各管長をそれぞれに固有の水平換算係数で除して、前記ポンプ圧送距離特定工程にて特定されているポンプ圧送距離を補正する、ポンプ圧送距離補正工程をさらに有することを特徴とする、請求項５に記載のコンクリートのポンプ圧送距離特定方法。
【請求項７】
配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートの最適な配合を選定する、コンクリートの最適配合選定方法であって、
配合要素である、細骨材率、単位セメント量、及びスランプのうち、いずれか二種の配合要素を一定値に固定した状態で、残りの一種の配合要素を配合選定対象要素として変化させながら前記試験装置を用いた試験を実行し、該配合選定対象要素の値ごとに、前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を特定する積算受圧量特定工程と、
前記積算受圧量の最も大きな前記配合選定対象要素を最適配合として配合選定する、最適配合選定工程と、を備えることを特徴とする、コンクリートの最適配合選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートのポンプ圧送距離特定システムとポンプ圧送距離特定方法、及び、コンクリートの最適配合選定システムと最適配合選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレッシュコンクリートをポンプ圧送し、配管を介して打設場所へ送り出して打設することにより、鉄筋コンクリート構造物や無筋コンクリート構造物、鋼コンクリート合成構造物等が施工される。施工現場の制約等により、配管長が長くなったり、配管がベント管や上向き垂直管等を含むような場合には、配管閉塞が大きな問題となり得る。コンクリートのポンプ圧送に関して、配管閉塞が起き難い配合の一要素として、単位セメント量が３００ｋｇ／ｍ３以上の配合のコンクリートを用いることが経験則の観点から推奨されており、この場合には３００ｍ以内の圧送距離が確保できると言われている。また、コンクリートのポンプ施工指針（非特許文献１）においては、粗骨材の最大寸法４０ｍｍ、スランプ１２ｃｍ、空気量４％で、配管径が１５０ｍｍの場合に、単位セメント量が３００ｋｇ／ｍ３以上であれば、圧送距離１００ｍを満足することが記載されており、これも経験則に依拠するものである。このように、コンクリートのポンプ圧送性においては、コンクリートの配合が重要であることが分かっている。なお、上記するコンクリートのポンプ施工指針では、コンクリートのポンプ圧送性に関して、コンクリートの配合の他に、コンクリートをポンプ圧送（加圧）した後の経過時間とブリーディング量を加圧ブリーディング試験から特定し、圧送性の評価を行う方法も記載されている。
【０００３】
しかしながら、これら過去の経験則やポンプ施工指針においては、ポンプ圧送できる圧送距離を可及的に長くするための最適なコンクリートの配合、別の言い方をすれば、ポンプ圧送性に最適な配合を具体的に示していない。さらには、これら過去の経験則やポンプ施工指針は、配管閉塞せずにポンプ圧送できる圧送距離を具体的に示していない。
【０００４】
そのため、実際の現場施工においては、必要に応じて、現場施工に先行して実際に所定延長の配管を組み、設定されている配合のコンクリートをポンプ圧送して配管閉塞の有無を確認する、実配管試験を行っている。しかしながら、この実配管試験において仮に配管閉塞がないことが確認できたとしても、実配管試験での配管長さや配管線形等が、現場施工における配管長さや配管線形等を忠実に模擬していないと、実際の現場施工において配管閉塞がないとは言い切れない。例えば、都市部における工事においては、コンクリートポンプ車を多数箇所に置き、多方向から配管を延ばしてコンクリートのポンプ圧送を行えるスペースが無い場合が往々にしてある。このような場合、実際のコンクリート打設においては、例えば一台のコンクリートポンプ車から配管を延ばし、必要に応じてベント管や上向き垂直管、フレキシブルホース等を介在させながら打設場所まで配管を延ばしてコンクリート打設を行う必要がある。このような施工に際して予め実配管試験を行う場合に、実際の配管長さや配管の線形等を忠実に模擬して試験を行うことは、試験を行うスペースの問題やコストの問題、時間や手間の問題等から、不可能と言ってよい。
【０００５】
そこで、配合選定の段階で、試験室内において、閉塞までの圧送距離を特定することのできる、コンクリートポンプ圧送性評価方法が提案されている。具体的には、パイプ内にコンクリートを流し込む流入工程と、パイプの両端にそれぞれ設置された圧送手段を交互に用いて、コンクリートをパイプ内の第一地点と第二地点との間で往復移動させる圧送工程と、を備えた評価方法である。圧送工程では、圧送手段によるポンプ圧送回数を計測しながら、パイプ内でコンクリートの流動性が一定値以下となる閉塞状態になるまで圧送を続け、閉塞状態になったときにポンプ圧送回数から圧送可能距離を算出する。圧送工程では、パイプ内の圧力を計測し、パイプ内の圧力が所定の圧力を超えた際に閉塞状態になったと判定する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１０２０５９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】コンクリートのポンプ施工指針（２０１２年版）  土木学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のポンプ圧送評価方法を適用して、配管閉塞までのポンプ圧送回数と、圧送手段である油圧シリンダーのストローク量を乗じることにより、圧送可能距離を室内にて特定することができる。すなわち、この評価方法では、閉塞までのポンプ圧送回数を圧送距離を特定するための指標としている。そこで、本発明者等は、細骨材率、単位セメント量、スランプといった、配合設計にとって代表的な配合要素を取り上げ、例えば、最適な細骨材率を特定したい場合には、他の二種の配合要素をそれぞれ一定の値に固定し、細骨材率のみを種々変化させながら、各細骨材率のコンクリートにて特許文献１に記載のポンプ圧送評価方法を実施した。そして、各細骨材率のコンクリートにおいて、配管閉塞までのポンプ圧送回数を求め、ポンプ圧送回数と細骨材率の相関の有無を検証した。そして、細骨材率のみならず、単位セメント量やスランプについても同様の検証を行い、ポンプ圧送回数と単位セメント量の相関の有無、ポンプ圧送回数とスランプの相関の有無についても検証を行った。その結果、いずれの配合要素とも、ポンプ圧送回数との間に高い精度の相関性が見出せないことが判明している。
【０００９】
一方、特許文献１に記載のポンプ圧送評価方法を用いて、配管閉塞までのポンプ圧送回数を特定し、特定されたポンプ圧送回数に対して、圧送手段である油圧シリンダーのストローク量を乗じることにより、理論上は、圧送可能距離を特定することができる。しかしながら、実際の施工現場では、施工計画書に基づいて、必要な圧送圧が設定される。たとえば、一定の打設時間内に所定量のコンクリートを打設する場合に、コンクリートポンプ車の配置計画が決定され、コンクリートポンプ車から打設場所までの配管配設計画が決定される。従って、この打設時間とコンクリート打設量から時間当たりの打設量が決定され、ポンプ車による必要な圧送圧が割出される。特許文献１に記載のポンプ圧送評価方法では、この必要な圧送圧が加味されていない。さらに、ポンプ車にてコンクリートを配管内に送出すに当たり、一回当たりの送出しに要する時間も上記施工計画書から決定される。一回当たりのコンクリートの送出し時間が短い場合、より具体的には、短い時間で高圧力にてコンクリートを配管内に送出す場合に、配管閉塞が生じ易いことが本発明者等によって特定されている。特許文献１に記載のポンプ圧送評価方法では、このコンクリートを送出す時間も加味されていない。したがって、配管閉塞までのポンプ圧送距離をより精度よく特定するに当たり、特許文献１に記載のポンプ圧送評価方法には改善の余地がある。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、実際の施工現場におけるコンクリート打設計画が反映された、配管閉塞せずにポンプ圧送できる圧送距離を精度よく特定することのできる、コンクリートのポンプ圧送距離特定システムとポンプ圧送距離特定方法を提供することを目的としている。また、ポンプ圧送性に最適なコンクリートの配合を選定することのできる、コンクリートの最適配合選定システムと最適配合選定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明によるコンクリートのポンプ圧送距離特定システムの一態様は、配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートのポンプ圧送距離を特定する、コンクリートのポンプ圧送距離特定システムであって、
前記試験装置と、第一演算装置とを備え、
前記第一演算装置は、
前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧、及び、双方の前記圧送手段にてコンクリートを圧送している総圧送時間で除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を算定する、ポンプ圧送回数算定部と、
前記閉塞までのポンプ圧送回数に前記圧送手段による一回の送出し量を乗じることにより、前記配管内でコンクリートが閉塞する距離を算定し、該コンクリートが閉塞する距離をポンプ圧送距離に特定する、ポンプ圧送距離特定部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本態様によれば、圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧と、圧送試験における総圧送時間で除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を精度よく特定することができる。そのため、特定された閉塞までのポンプ圧送回数に対して、圧送手段による一回の送出し量を乗じることにより、配設閉塞するまでの距離、すなわち、ポンプ圧送距離を高い精度で特定することができる。なお、「圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量」は、言い換えると、圧送反力の圧送試験時間に亘る時刻歴波形の時間積分値からなる積算受圧量である。
【００１３】
また、本発明によるコンクリートのポンプ圧送距離特定システムの他の態様は、前記固有の施工現場における配管の配置計画において、該配管が、上向き垂直管と、テーパ管と、ベント管と、フレキシブルホースのいずれか一種もしくは複数種を有する場合は、各管長をそれぞれに固有の水平換算係数で除して、前記ポンプ圧送距離特定部にて特定されているポンプ圧送距離を補正する、ポンプ圧送距離補正部をさらに有することを特徴とする。
【００１４】
本態様によれば、上向き垂直管やテーパ管、ベント管、フレキシブルホースといった、直管に比べて管内圧力損失の高い配管を適用している箇所の管長を、管内圧力損失に基づいたそれぞれの配管に固有の水平換算係数で除して補正することにより、実際の施工現場における配管の態様に応じた、より精度の高いポンプ圧送距離を特定することができる。ここで、「配管に固有の水平換算係数」とは、例えばコンクリートのポンプ施工指針に準拠することができ、ここに記載される水平換算係数として、呼び寸法１２５Ａの１ｍ当たりの上向き垂直管の水平換算係数は「４」、９０度の１ｍ当たりのベント管の水平換算係数は「６」となる。なお、水平換算係数を使用して上向き垂直管等の管長を補正することにより、補正後のポンプ圧送距離は補正前に比べて短くなる。一方で、ポンプの圧送能力の観点で水平換算係数を用いる場合は、逆に上向き垂直管等の管長に固有の水平換算係数を乗じて管長を補正することにより、補正後のポンプ圧送距離は補正前に比べて長くなる。
【００１５】
また、本発明によるコンクリートのポンプ圧送距離特定システムの他の態様は、前記試験装置が、少なくとも一つのベント管を有していることを特徴とする。
本態様によれば、試験装置が少なくとも一つのベント管を有していることにより、配管内におけるコンクリートの閉塞、より詳細には、骨材同士が噛み合い、噛み合った骨材が配管の内壁にロックされて配管が閉塞されることを精度よく模擬することができる。
【００１６】
また、本発明によるコンクリートの最適配合選定システムの一態様は、配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートの最適な配合を選定する、コンクリートの最適配合選定システムであって、
前記試験装置と、第二演算装置とを備え、
前記第二演算装置は、
配合要素である、細骨材率、単位セメント量、及びスランプのうち、いずれか二種の配合要素を一定値に固定した状態で、残りの一種の配合要素を配合選定対象要素として変化させながら前記試験装置を用いた試験を実行し、該配合選定対象要素の値ごとに、前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を特定する、積算受圧量特定部と、
前記積算受圧量の最も大きな前記配合選定対象要素を最適配合として配合選定する、最適配合選定部と、を有することを特徴とする。
本態様によれば、配合選定対象要素の値を種々変化させながら試験装置を用いた圧送試験を実行し、配合選定対象要素の値ごとに、圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積とからなる積算受圧量を特定し、積算受圧量の最も大きな配合選定対象要素を最適配合として配合選定することにより、最適な配合選定を行うことができる。すなわち、既述するコンクリートのポンプ圧送距離特定システムと同様に、積算受圧量を指標とすることが特徴である。
【００１７】
また、本発明によるコンクリートのポンプ圧送距離特定方法の一態様は、配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートのポンプ圧送距離を特定する、コンクリートのポンプ圧送距離特定方法であって、
前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧、及び、双方の前記圧送手段にてコンクリートを圧送している総圧送時間で除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を算定する、ポンプ圧送回数算定工程と、
前記閉塞までのポンプ圧送回数に前記圧送手段による一回の送出し量を乗じて、前記配管内でコンクリートが閉塞する距離を算定し、該コンクリートが閉塞する距離をポンプ圧送距離に特定する、ポンプ圧送距離特定工程と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と圧送試験時間の積からなる積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧と、圧送試験における総圧送時間とで除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を精度よく特定することができる。そのため、特定された閉塞までのポンプ圧送回数に対して、圧送手段による一回の送出し量を乗じることにより、配設閉塞するまでの距離、すなわち、ポンプ圧送距離を高い精度で特定することができる。例えば、圧送手段が油圧シリンダーの場合は、一回の送出し量は、コンクリートを送出す際のピストンロッドのストローク量となる。
【００１８】
また、本発明によるコンクリートのポンプ圧送距離特定方法の他の態様は、前記固有の施工現場における配管の配置計画において、該配管が、上向き垂直管と、テーパ管と、ベント管と、フレキシブルホースのいずれか一種もしくは複数種を有する場合は、各管長をそれぞれに固有の水平換算係数で除して、前記ポンプ圧送距離特定工程にて特定されているポンプ圧送距離を補正する、ポンプ圧送距離補正工程をさらに有することを特徴とする。
本態様によれば、上向き垂直管やテーパ管、ベント管、フレキシブルホースといった、直管に比べて管内圧力損失の高い配管を適用している箇所の管長を、管内圧力損失に基づいたそれぞれの配管に固有の水平換算係数で除して補正することにより、実際の施工現場における配管の態様に応じた、より精度の高いポンプ圧送距離を特定することができる。
【００１９】
また、本発明によるコンクリートの最適配合選定方法の一態様は、配管と、該配管の両端部にあってコンクリートを圧送する圧送手段と、を有する試験装置を用いて、該配管内にコンクリートを充填し、双方の前記圧送手段を交互に作動させ、該配管がコンクリートで閉塞していると評価されるまでコンクリートを該配管内で往復移動させて、コンクリートの最適な配合を選定する、コンクリートの最適配合選定方法であって、
配合要素である、細骨材率、単位セメント量、及びスランプのうち、いずれか二種の配合要素を一定値に固定した状態で、残りの一種の配合要素を配合選定対象要素として変化させながら前記試験装置を用いた試験を実行し、該配合選定対象要素の値ごとに、前記圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に該圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を特定する積算受圧量特定工程と、
前記積算受圧量の最も大きな前記配合選定対象要素を最適配合として配合選定する、最適配合選定工程と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、配合選定対象要素の値を種々変化させながら試験装置を用いた圧送試験を実行し、配合選定対象要素の値ごとに、圧送手段によって圧送圧がコンクリートに付与された際に圧送手段がコンクリートから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積とからなる積算受圧量を特定し、積算受圧量の最も大きな配合選定対象要素を最適配合として配合選定することにより、最適な配合選定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のコンクリートのポンプ圧送距離特定システムとポンプ圧送距離特定方法によれば、実際の施工現場におけるコンクリート打設計画が反映された、配管閉塞せずにポンプ圧送できる圧送距離を精度よく特定することができる。また、本発明の、コンクリートの最適配合選定システムと最適配合選定方法によれば、ポンプ圧送性に最適なコンクリートの配合を選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】試験装置の動作態様を説明する図である。
【図３】圧送手段コントローラと第一演算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】第一演算装置の機能構成の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係るポンプ圧送距離特定方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】配管における、ポンプ側の必要圧送圧と筒先側の圧力を説明する説明図である。
【図７】第２の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システムを構成する第一演算装置の機能構成の一例を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係るポンプ圧送距離特定方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】実施形態に係る最適配合選定システムの全体構成の一例を示す図である。
【図１０】第二演算装置の機能構成の一例を示す図である。
【図１１】実施形態に係る最適配合選定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）は、油圧シリンダーのピストンロッドのストローク量と圧送回数の関係に関する検証結果を示す図であり、（ｂ）は、圧送圧と圧送回数の関係に関する検証結果を示す図である。
【図１３】（ａ）は、細骨材率と配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証結果を示す図であり、（ｂ）は、単位セメント量と配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証結果を示す図であり、（ｃ）は、スランプと配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証結果を示す図である。
【図１４】各ロードセルにおける、圧送試験開始から試験終了までのロードセル圧の時刻歴波形を示す図である。
【図１５】（ａ）は、細骨材率と積算受圧量の関係に関する検証結果を示す図であり、（ｂ）は、単位セメント量と積算受圧量の関係に関する検証結果を示す図であり、（ｃ）は、スランプと積算受圧量の関係に関する検証結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、コンクリートのポンプ圧送距離特定システムとポンプ圧送距離特定方法、及び、コンクリートの最適配合選定システムと最適配合選定方法に関する各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００２３】
［第１の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定システム］
＜１．ポンプ圧送距離特定システムの全体構成＞
まず、第１の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定システムについて説明する。図１は、第１の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システムの全体構成の一例を示す図である。図１に示すように、ポンプ圧送距離特定システム１００は、試験装置１０と、第一演算装置５０とを備える。なお、図１において、第一演算装置５０Ａは、第２の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システムを形成する第一演算装置を示しており、後で詳説する。
【００２４】
試験装置１０は、Ｕ字状に延出する配管４０と、配管４０の両端に配設されて配管４０内に充填されたコンクリートＣを往復移動させる２つの圧送手段１１Ａ，１１Ｂと、圧送手段１１Ａ，１１Ｂの作動を制御する圧送手段コントローラ３０と、を備える。Ｕ字状の配管４０は、２つの直管４１Ａ，４１Ｂと、それぞれの直管４１Ａ，４１Ｂの一端同士を繋ぐ２つのベント管４２Ａ，４２Ｂと、から形成される。なお、図示を省略するが、例えば、一方の直管４１Ａには、コンクリートＣを充填する充填孔が形成されている。また、Ｕ字状の配管４０は、複数の脚部にて支持された形態であってもよい。
【００２５】
それぞれの圧送手段１１は、油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂと、油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂの一端から進退自在に装着されたピストンロッド１２Ａ，１２Ｂと、ピストンロッド１２Ａ，１２Ｂの一端に装着されたロードセル２０Ａ，２０Ｂと、ロードセル２０Ａ，２０Ｂに接続部材１５Ａ，１５Ｂを介して接続された圧送ロッド１３Ａ，１３Ｂと、から形成される。各直管４１Ａ，４１Ｂは、支持体１７に固定されており、各油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂと対応する支持体１７を複数の連結パイプ１６が連結している。圧送ロッド１３Ａ，１３Ｂの先端には、配管４０内に充填されたコンクリートを直接圧送する圧送板１４Ａ，１４Ｂが装着されている。なお、図示例の圧送手段１１は油圧シリンダーであるが、圧送手段１１として、油圧シリンダー以外にも、空気圧シリンダーや、モータとモータの駆動軸回転に応じて進退自在なボールねじなどであってもよい。ただし、試験装置１０によるコンクリートの往復移動は、実際のポンプ車によるコンクリートの圧送態様を可及的に再現するのがよいとの観点から、図示例の油圧シリンダー１１が好ましい。
【００２６】
圧送手段コントローラ３０と各油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂとは配線で繋がれており、圧送手段コントローラ３０から各油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂに各種の指令信号が送信されるようになっている。具体的には、まず、油圧シリンダー１１には最大圧送圧が設定されており、圧送手段コントローラ３０内にこの最大圧送圧が入力されていて、油圧シリンダー１１がこの最大圧送圧を超える圧送圧でコンクリートを圧送しないような制御が実行される。例えば、経験則より、５ＭＰａを超える圧送圧にてコンクリートを圧送しなければならない状態の時には、既に配管内での配管閉塞が生じていると判断できる場合は、この５ＭＰａを最大圧送圧に設定できる。図示する試験装置１０では、各油圧シリンダー１１における圧送圧を例えば３ＭＰａ程度に設定してコンクリートの圧送を行うが、実際には、コンクリート内の骨材の噛み合いや転動等の態様により、コンクリートが受ける圧送圧は変化し、圧送板１４がコンクリートから受ける圧送反力も同様に変化する。試験装置１０では、この圧送反力を各ロードセル２０Ａ，２０Ｂで随時センシングし、センシングデータを配線を介して圧送手段コントローラ３０に送信する。圧送手段コントローラ３０では、受信した圧送反力が、例えば配管閉塞であると評価される５ＭＰａを超えた際に、配管閉塞が生じているとして圧送試験を終了する。
【００２７】
各ロードセル２０Ａ，２０Ｂは、圧送手段コントローラ３０に加えて、第一演算装置５０にも配線を介して接続されている。圧送試験中の各ロードセル２０Ａ，２０Ｂによるセンシングデータは、第一演算装置５０にも随時送信される。さらに、圧送手段コントローラ３０にて配管閉塞と評価され、圧送試験を終了する際の終了情報データは第一演算装置５０に送信され、第一演算装置５０では、圧送試験の開始から終了までの圧送回数の算定を実行する。なお、図示例は、２つの油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂが固有のロードセル２０Ａ，２０Ｂを有している形態であるが、いずれか一方の油圧シリンダー１１のみがロードセル２０を有する形態であってもよい。後述するように、各ロードセル２０Ａ，２０Ｂで計測される圧送反力の圧送試験時間内における時刻歴波形から、それぞれ積算受圧量を算定するが、適用する積算受圧量は、そのうちの一方の積算受圧量となる。例えば、算定された積算受圧量のうち、大きな方の積算受圧量を指標として使用することができる。したがって、一方の油圧シリンダー１１のみがロードセル２０を有している形態では、このロードセル２０にて計測された圧送反力の時刻歴波形に基づいて、積算受圧量を算定することになる。
【００２８】
＜２．試験装置とその動作態様、及び、配管がベント管を有する意義について＞
次に、図２を用いて、試験装置１０の動作態様を説明する。図２（ａ）は、一方の油圧シリンダー１１Ｂを作動し、対応する圧送ロッド１３ＢをコンクリートＣ側に押し込んでコンクリートを圧送している状況を示している。また、図２（ｂ）は、他方の油圧シリンダー１１Ａを作動し、対応する圧送ロッド１３ＡをコンクリートＣ側に押し込んでコンクリートを圧送している状況を示している。
【００２９】
配管４０内において、コンクリートＣは、図２（ａ）の位置Ｓ１と、図２（ｂ）の位置Ｓ２の間で往復移動される。図２（ａ）、（ｂ）で示すように、各圧送ロッド１３Ｂ，１３Ａにより、予め設定されている圧送圧ＰにてコンクリートＣを圧送すると、既述するように、コンクリートＣ内の骨材の噛み合いや転動等の態様により、各圧送ロッド１３Ｂ，１３Ａは圧送圧Ｐとは異なる圧送反力Ｆを受ける。そして、この圧送反力Ｆは、時々刻々変化するのが一般的である。例えば、図２（ａ）で示すように、圧送ロッド１３ＢでコンクリートＣを圧送する際には、他方の圧送ロッド１３Ａと油圧シリンダー１１Ａはフリーとなっており、図２（ｂ）の状態から図２（ａ）の状態までコンクリートＣが配管４０内を移動する。次に、油圧シリンダー１１Ａを作動し、他方の油圧シリンダー１１Ｂをフリーな状態とすることにより、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態までコンクリートＣが配管４０内を移動する。このような配管４０内におけるコンクリートＣの往復移動を、図１に示す圧送手段コントローラ３０にて配管閉塞であると評価されるまで実行する。
【００３０】
次に、配管４０がベント管４２Ａ，４２Ｂを有する意義について考察する。図示例において、Ｕ字状の配管４０は、延長ｔの２つのベント管４２Ａ，４２Ｂを有している。仮に、ベント管４２Ａ，４２Ｂがなく、例えば一方の直管４１Ａと、直管４１Ａの両端に圧送手段１１が装備された試験装置を用いて試験を行う場合を考察する。直管４１Ａ内でコンクリートＣが往復移動し、コンクリートＣ内の骨材同士が噛み合い、直管４１Ａに対してロックした状態になろうとしても、直管４１Ａの内壁に沿うようなセメントペーストの流れにより、骨材が直管４１Ａ内を転動することより、骨材は直管４１Ａの内壁に対してロックし難い。そのため、ロードセルは閾値を超え難く、圧送手段による圧送回数も多数回を記録し、結果、閉塞した状態を特定できない可能性が十分にある。
【００３１】
一方、図示例のように、配管４０がベント管４２Ａ，４２Ｂを有する場合、これらベント管４２Ａ，４２Ｂ内では、骨材が往復移動している過程でベント管４２Ａ，４２Ｂの内壁との間で骨材が噛み合い、ロックした状態になり易い。実際の施工現場における配管は、ベント管をはじめとして複数の曲がり部を有しており、直管に比べて曲がり部においてコンクリートの閉塞が生じ易い。なお、配管が複数の曲がり部を有している場合でも、いずれか一箇所の曲がり部にて配管閉塞が発生すれば、そのまま全体配管の閉塞に繋がる。曲がり部にて配管閉塞が生じ易いこと、この曲がり部を実際の配管は複数箇所有していることより、実際の配管にて配管閉塞が生じている場合は、いずれかの曲がり部にて配管閉塞が生じている可能性が極めて高いと言える。これらのことを勘案すると、ベント管４２Ａ，４２Ｂを備えた配管４０は実際の配管を模擬することになり、実際の配管閉塞を模擬することになる。一方、単に直管のみを備えた試験装置では、実際の配管閉塞を忠実に模擬できないと考えられる。これらのことより、図示例のように、配管４０がベント管４２Ａ，４２Ｂを有していることにより、実際の施工現場における配管態様を模擬することになる。
【００３２】
そして、後で詳説するが、ベント管４２Ａ，４２Ｂの延長ｔは、油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂにおける圧送ロッド１３Ａ，１３Ｂのストローク量よりも長くなるように設定されているのが望ましい。圧送ロッド１３Ａ，１３Ｂのストローク量が延長ｔよりも短い場合、例えばベント管４２Ａ内に存在するコンクリートＣは、このベント管４２Ａ内のみで往復移動することになり、例えば直管４１Ａとベント管４２Ａに跨って移動しない。このように、コンクリートＣがベント管４２内でのみ往復移動することは、直管４１Ａ内でのみ往復移動することと実質的に変わりない。そのため、例えば直管４１Ａからベント管４２Ａに亘ってコンクリートＣが移動する過程で、コンクリートＣがベント管４２Ａ内で閉塞するといった実際の配管閉塞態様を模擬し難くなる。
【００３３】
なお、図示例のように、２つのベント管４２Ａ，４２Ｂを有するまでもなく、少なくとも１つのベント管を備えた配管であってもよい。例えば、ベント管４２Ａの両端に直管４１Ａ，４１Ｂが装着されたＬ字状の形態の配管が挙げられる。ただし、このようにＬ字状の形態の配管では、試験装置の占めるスペースが図示例の試験装置よりも広くなることより、図示例のＵ字状の配管４０を有する試験装置１０が好ましい。
【００３４】
＜３．圧送手段コントローラ及び第一演算装置のハードウェア構成＞
次に、圧送手段コントローラ及び第一演算装置のハードウェア構成について説明する。図３（ａ）は、圧送手段コントローラ３０のハードウェア構成の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、第一演算装置５０のハードウェア構成の一例を示す図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、圧送手段コントローラ３０と第一演算装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１，５０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０２，５０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０３、５０３、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）３０４，５０４、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）３０５，５０５、表示装置３０６，５０６、入力Ｉ／Ｆ３０８，５０７を共通に有しており、これらがバス３０９，５０８を介して相互に接続されている。なお、圧送手段コントローラ３０は、固有の構成として、他に出力Ｉ／Ｆ３０７を有している。
【００３５】
ＲＯＭ３０３，５０３には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ３０２、５０２は、プログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。ＣＰＵ３０１，５０１は、ＲＡＭ３０２、５０２にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。ＮＶＲＡＭ３０４，５０４には、各種の設定情報等が記憶される。ＨＤＤ３０５，５０５には、プログラムやプログラムが利用する各種のデータ等が記憶される。例えば、ＲＯＭ３０３には、入力された圧送圧にて、一方の圧送ロッド１３を伸長する信号を油圧シリンダー１１に送信するプログラムや、その際に他方の圧送ロッド１３はフリー状態となる信号を油圧シリンダー１１に送信するプログラム等が含まれる。また、ロードセル２０から送信される圧送反力に関するセンシングデータが、既に入力されている油圧シリンダー１１の最大圧送圧を超えた際に、圧送試験を終了する信号を油圧シリンダー１１と第一演算装置５０に送信するプログラム等が含まれる。一方、第一演算装置５０のＲＯＭ５０３には、ロードセル２０から受信する圧送反力の時刻歴データを蓄積するプログラムや、後述する積算受圧量を算定するプログラム、閉塞までのポンプ圧送回数を算定するプログラム等が含まれる。
【００３６】
圧送手段コントローラ３０における入力Ｉ／Ｆ３０８を介して、油圧シリンダー１１の最大圧送圧が入力される。また、入力Ｉ／Ｆ３０８を介して、ロードセル２０から送信される圧送反力が随時入力される。一方、出力Ｉ／Ｆ３０７を介して、一方の油圧シリンダー１１には所定の圧送圧にて作動する圧送信号が送信され、他方の油圧シリンダー１１には圧送せずにフリー状態を維持するフリー状態信号が送信される。また、出力Ｉ／Ｆ３０７を介して、圧送反力が最大圧送圧を超え、圧送試験を終了する際に、試験終了情報が第一演算装置５０の入力Ｉ／Ｆ５０７に送信される。
【００３７】
圧送手段コントローラ３０における表示装置３０６では、入力された所定の圧送圧や、ロードセル２０から送信される圧送反力が随時表示され、例えば、圧送反力が最大圧送圧を超えた際には、この情報を管理者に報知するための点灯表示やブザー告知などが実行される。一方、第一演算装置５０における表示装置５０６では、ロードセル２０から受信する圧送反力の時刻歴波形が表示される。また、油圧シリンダー１１によって所定の圧送圧がコンクリートに付与された際に、油圧シリンダー１１がコンクリートから受ける圧送反力と圧送試験時間の積からなる積算受圧量を表示する。さらに、第一演算装置５０にて算定された、閉塞までのポンプ圧送回数等を表示する。
【００３８】
＜４．第一演算装置の機能構成＞
次に、第一演算装置の機能構成について説明する。図４は、第一演算装置の機能構成の一例を示す図である。図４に示すように、第一演算装置５０は、ポンプ圧送回数算定部５１０、ポンプ圧送距離特定部５２０、及びデータ格納部１７０を備える。
【００３９】
ポンプ圧送回数算定部５１０は、まず、圧送手段１１によって所定の圧送圧がコンクリートＣに付与された際に、圧送手段１１がコンクリートＣから受ける圧送反力と、圧送試験時間と、の積からなる積算受圧量を算定する。圧送反力は、コンクリートＣを圧送する側の圧送手段１１が圧送の際にコンクリートＣから受ける反力であり、圧送の度に圧送反力は変化する。試験装置１０は、２つの圧送手段１１を有しているが、コンクリートＣを圧送している一方の圧送手段１１が圧送反力を受け、コンクリートＣを圧送しておらず、フリーな状態の他方の圧送手段１１は圧送反力を受けない。２つの圧送手段１１は交互にコンクリートＣを圧送することから、圧送試験時間に亘り、それぞれの圧送手段１１が固有の圧送反力の時刻歴波形を有する。それぞれの圧送手段１１で圧送反力が異なる理由は、配管４０内でコンクリートＣ内の骨材の状態や態様が場所ごとに異なっていることから、コンクリートＣの往復移動の態様も配管４０の場所ごとに異なり、このことが、２つの圧送手段１１が受ける圧送反力の時刻歴波形の相違に影響する。また、「圧送試験時間」は、圧送試験の開始から終了までの時間である。試験装置に対して圧送反力に関する所定の閾値を設けておき、圧送反力がこの閾値に到達した段階で配管閉塞と評価し、圧送試験が終了する。
【００４０】
２つの油圧シリンダー１１Ａ，１１Ｂは、それぞれに固有のロードセル２０Ａ，２０Ｂを有しており、各ロードセル２０Ａ，２０Ｂにおけるセンシングデータに基づいて、それぞれの圧送反力の時刻歴波形が作成され、それぞれに固有の積算受圧量が算定される。後述する、ポンプ圧送距離特定部５２０では、いずれか一方の積算受圧量を用いてポンプ圧送距離を特定する。従って、例えば、算定された積算受圧量のうち、値の大きな方の積算受圧量が選定されてデータ格納部５３０に格納される。なお、値の異なる積算受圧量のいずれを採用するかは、設計者の判断による。
【００４１】
次に、固有の施工現場における必要圧送圧、及び、双方の前記圧送手段にてコンクリートを圧送している総圧送時間で除すことにより、閉塞までのポンプ圧送回数を算定する。
【００４２】
ポンプ圧送距離特定部５２０は、データ格納部５３０に格納されている配管閉塞までのポンプ圧送回数を読み出し、このポンプ圧送回数に対して、圧送手段である油圧シリンダー１１の一回の送出し量（ピストンロッド１２のストローク量）を乗じることにより、配管４０内でコンクリートＣが閉塞する距離を算定する。そして、算定されたコンクリートＣが閉塞するまでの距離を、ポンプ圧送距離に特定する。
【００４３】
［第１の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定方法］
次に、第１の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定方法について説明する。図５は、第１の実施形態に係るポンプ圧送距離特定方法の一例を示すフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ１０００において、試験装置１０を作動し、２つの油圧シリンダー１１のピストンロッド１２を交互に伸長させながら、配管４０内のコンクリートＣを交互に圧送して配管４０内で往復移動させる。
【００４５】
この圧送試験の過程で、各油圧シリンダー１１の有するロードセル２０にて、圧送時にロードセル２０が受ける圧送反力データを随時取得し、圧送反力データを圧送手段コントローラ３０と第一演算装置５０の双方に送信する（ステップＳ１００２）。第一演算装置５０では、２つのロードセル２０から送信される圧送反力の時刻歴波形が作成される。
【００４６】
ステップＳ１００４において、配管閉塞の評価を実行する。例えば、経験則より、５ＭＰａを超える圧送圧にてコンクリートを圧送しなければならない状態の時には、既に配管内での配管閉塞が生じていると判断できる場合は、この５ＭＰａを最大圧送圧に設定し、圧送手段コントローラ３０に最大圧送圧を入力しておく。圧送試験の過程で、圧送手段コントローラ３０が受信するロードセル２０からの圧送反力データが、格納されている最大圧送圧以上となった段階で、圧送手段コントローラ３０は配管閉塞であると評価する。圧送手段コントローラ３０は、配管閉塞であるとする情報データを第一演算装置５０に送信する。第一演算装置５０では、配管閉塞情報を受信した際に、圧送反力の時刻歴波形の作成を終了する。
【００４７】
ステップＳ１００６において、第一演算装置５０では、２つの圧送反力の時刻歴波形に基づいて、それぞれの圧送反力と圧送試験時間との積からなる積算受圧量、すなわち、時刻歴波形を時間積分してなる積算受圧量を算定する。ここでは、２種類の積算受圧量が算定されるが、例えば、値の大きな方の積算受圧量を採用する。
【００４８】
ステップＳ１００８において、固有の施工現場における、配管閉塞までのポンプ圧送回数の算定を実行する。具体的には、閉塞までのポンプ圧送回数の算定は、ステップＳ１００６にて算定されている積算受圧量を、固有の施工現場における必要圧送圧、及び、圧送試験において２つの油圧シリンダー１１にてコンクリートを圧送している総圧送時間にて除すことにより行われる。
【００４９】
「固有の施工現場における必要圧送圧」とは、実際の施工現場において、施工計画に基づいて算定された圧送圧のことである。施工計画では、一定の打設時間が設定され、この打設時間内に所定量のコンクリート打設が計画される。さらに、施工現場に固有の、コンクリートポンプ車の配置計画が設定され、コンクリートポンプ車から打設場所までの配管配設計画が設定される。この打設時間とコンクリート打設量から時間当たりの打設量が決定され、ポンプ車による必要な圧送圧が割出される。これが、固有の施工現場における必要圧送圧である。また、「圧送試験における総圧送時間」とは、各圧送手段によって直接コンクリートを圧送している時間の総計を意味する。例えば、圧送手段である油圧シリンダー１１は、ピストンロッド１２を伸長してコンクリートＣを圧送することから、試験装置１０を構成する２つの油圧シリンダー１１が交互にピストンロッド１２を伸長させる際には、この２つの油圧シリンダー１１のピストンロッド１２の伸長に要する時間の総計が総圧送時間となる。なお、伸長したピストンロッド１２が元に戻るまでの時間は極めて短時間であり、総圧送時間に加味する必要はない。閉塞までのポンプ圧送回数は、以下の式（１）により算定される。
【００５０】
【数１】
2019085758.tif 000003
式（１）により、閉塞までのポンプ圧送回数が算定される。
【００５１】
ここで、式（１）の分子が２倍されている理由を、図６を用いて説明する。図６は、配管における、ポンプ側の必要圧送圧と筒先側の圧力を説明する説明図である。実際の配管では、ポンプ車側の配管に必要圧送圧Ｐｒが作用し、一方で、配管の筒先側の圧力は０である。従って、配管の延長に亘り、コンクリートに作用する圧送圧は図示するように三角形状に模擬することができ、コンクリート全体として見れば、Ｐｒ／２の圧送圧が作用することになる。上式（１）では、本来的には、Ｐｒに１／２の係数が乗じられることになるが、これを展開することにより、分子が２倍される上式（１）となる。以上、ステップＳ１０００乃至ステップＳ１００８が、ポンプ圧送距離特定方法におけるポンプ圧送回数算定工程である。
【００５２】
ステップＳ１０１０において、固有の施工現場におけるポンプ圧送距離の特定を実行する。具体的には、ステップＳ１００８にて算定された、配管閉塞までのポンプ圧送回数に対して、油圧シリンダー１１による一回の送出し量（ストローク量）を乗じることにより、配管４０内でコンクリートが閉塞するまでの距離を算定する。この配管閉塞までの距離を、ポンプ圧送距離に特定する。ポンプ圧送距離は、以下の式（２）により算定される。
【００５３】
【数２】
2019085758.tif 000004
式（２）により、固有の施工現場におけるポンプ圧送距離が算定される。このステップＳ１００８が、ポンプ圧送距離特定工程である。
【００５４】
図示するポンプ圧送距離特定方法によれば、ベント管４２Ａ，４２Ｂを備えた試験装置１０を使用してコンクリートＣを往復移動させ、圧送反力の時刻歴波形を時間積分してなる積算受圧量に基づいて算定された配管閉塞までのポンプ圧送回数からポンプ圧送距離を特定することにより、高い精度で、施工現場に応じたポンプ圧送距離を特定することが可能になる。
【００５５】
［第２の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定システム］
次に、第２の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定システムについて説明する。第２の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システム１００Ａは、第１の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システム１００とほぼ同様の構成を有しているが、第一演算装置５０Ａが更に他の機能構成を有している点で相違している。なお、第一演算装置５０、５０Ａのハードウェア構成は同様である。
【００５６】
＜第一演算装置の機能構成＞
図７を用いて、第２の実施形態に係るポンプ圧送距離特定システムを構成する第一演算装置の機能構成の一例を説明する。ポンプ圧送距離特定システム１００Ａを形成する第一演算装置５０Ａは、第一演算装置５０を形成する各機能構成に対して、さらにポンプ圧送距離補正部５４０を有している。ポンプ圧送距離補正部５４０では、固有の施工現場における配管の配置計画において、配管が、上向き垂直管と、テーパ管と、ベント管と、フレキシブルホースのいずれか一種もしくは複数種を有する場合において、各管長をそれぞれに固有の水平換算係数で除すことにより、ポンプ圧送距離特定部５２０にて特定されているポンプ圧送距離を補正する。この水平換算距離は、上向き垂直管やテーパ管、ベント管、フレキシブルホースといった、直管に比べて管内圧力損失の高い配管を適用している箇所の管長を、管内圧力損失に基づいたそれぞれの配管に固有の水平換算係数で除して補正するものである。ポンプ圧送距離補正部５４０にて作成された補正後のポンプ圧送距離は、データ格納部５３０に格納される。
【００５７】
［第２の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定方法］
次に、第２の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定方法について説明する。ステップＳ１０００乃至ステップＳ１０１０までは、第１の実施形態に係るコンクリートのポンプ圧送距離特定方法と同様である。ステップＳ１０１２において、固有の施工現場におけるポンプ圧送距離の補正を実行する。このポンプ圧送距離の補正は、固有の施工現場における配管の配置計画において、配管が、上向き垂直管と、テーパ管と、ベント管と、フレキシブルホースのいずれか一種もしくは複数種を有する場合において、各管長をそれぞれに固有の水平換算係数で除すことにより、ポンプ圧送距離特定工程にて特定されているポンプ圧送距離を補正する。ステップＳ１０１２が、ポンプ圧送距離補正工程となる。
【００５８】
ここで、コンクリートのポンプ施工指針（２０１２年版）の表２．１「水平換算係数（普通コンクリート）」に則り、各種の配管の水平換算係数を以下の表１のように規定する。
【００５９】
【表１】
2019085758.tif 000005
このように、管内圧力損失に基づいてポンプ圧送距離を補正することにより、実際の施工現場における配管の態様に応じた、より精度の高いポンプ圧送距離を特定することができる。
【００６０】
［実施形態に係るコンクリートの最適配合選定システム］
＜最適配合選定システムの全体構成＞
次に、実施形態に係るコンクリートの最適配合選定システムについて説明する。図９は、実施形態に係る最適配合選定システムの全体構成の一例を示す図である。図９に示すように、最適配合選定システム２００は、試験装置１０と、第二演算装置６０とを備える。試験装置１０については、ポンプ圧送距離特定システム１００において説明済みのため、構成の説明は省略する。
【００６１】
各ロードセル２０Ａ，２０Ｂは、圧送手段コントローラ３０に加えて、第二演算装置６０にも配線を介して接続されている。圧送試験中の各ロードセル２０Ａ，２０Ｂによるセンシングデータは、第二演算装置６０にも随時送信される。さらに、圧送手段コントローラ３０にて配管閉塞と評価され、圧送試験を終了する際の終了情報データは第二演算装置６０に送信され、第二演算装置６０では、圧送試験の開始から終了までの間の積算受圧量を算定する。
【００６２】
＜第二演算装置の機能構成＞
次に、第二演算装置の機能構成について説明する。図１０は、第二演算装置の機能構成の一例を示す図である。なお、第一演算装置５０、５０Ａと第二演算装置６０のハードウェア構成は同様であることから、第二演算装置６０のハードウェア構成の説明は省略する。図１０に示すように、第二演算装置６０は、積算受圧量特定部６１０、最適配合選定部６２０、及びデータ格納部６３０を備える。
【００６３】
積算受圧量特定部６１０は、任意の配合要素のコンクリートに対し、試験装置１０を用いて圧送試験を実施して、積算受圧量を特定する。任意の配合要素のコンクリートとは、細骨材率、単位セメント量、及びスランプのうち、いずれか二種の配合要素を所定値に固定した状態で、残りの一種の配合要素を配合選定対象要素とするコンクリートである。複数種の配合選定対象要素の配合のコンクリートごとに圧送試験が実行され、積算受圧量特定部６１０において積算受圧量が特定される。積算受圧量の特定方法は既述の通りである。例えば、単位セメント量とスランプをそれぞれ所定値に固定し、細骨材率を配合選定対象要素して種々変化させ、各細骨材率の配合のコンクリートの積算受圧量を特定する。これを、単位セメント量を配合選定対象要素とする場合と、スランプを配合選定対象要素とする場合でも同様に実行する。配合選定対象要素ごとに、特定された積算受圧量に関する相関グラフを作成し、データ格納部６３０に格納する。
【００６４】
最適配合選定部６２０は、データ格納部６３０から積算受圧量に関する相関グラフを読み出し、積算受圧量の最も大きな配合選定対象要素を最適配合として配合選定する。例えば、細骨材率が配合選定対象要素である場合、横軸を細骨材率とし、縦軸を各細骨材率における積算受圧量とする細骨材率−積算受圧量の相関グラフを用いて、最適配合選定部６２０において、積算受圧量を最大とする細骨材率を特定し、特定された細骨材率を最適配合として決定する。なお、必ずしも積算受圧量を最大とする細骨材率でなくても、積算受圧量が最大値に近い細骨材率を最適配合として決定してもよい。単位セメント量とスランプに関しても同様の操作が実行され、各配合選定対象要素における最適配合を決定する。決定された最適配合データは、データ格納部６３０に格納される。
【００６５】
［実施形態に係るコンクリートの最適配合選定方法］
次に、実施形態に係るコンクリートの最適配合選定方法について説明する。図１１は、実施形態に係る最適配合選定方法の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
ステップＳ２０００において、配合選定対象要素の選定を行う。細骨材率、単位セメント量、及びスランプのうち、いずれか二種の配合要素を一定値に固定した状態で、残りの一種の配合要素を配合選定対象要素とする。ここでは、細骨材率を配合選定対象要素として説明する。単位セメント量とスランプをそれぞれ所定値に設定した状態で、細骨材率を、例えば、３０％、４０％、４５％、５０％等、複数種設定し、各細骨材率の配合を有するコンクリートを用意する。
【００６７】
ステップＳ２００２において、例えば細骨材率が３０％のコンクリートを試験装置１０に充填し、試験装置１０を作動させて配管４０内で往復移動させる圧送試験を行う。ステップＳ２００４では、圧送反力データを随時取得し、圧送手段コントローラ３０と第二演算装置６０の双方に圧送反力データを送信する。第二演算装置６０では、受信データに基づいて、圧送反力の時刻歴波形が作成される。
【００６８】
ステップＳ２００６において、圧送反力データが、既に設定されている圧送反力に関する閾値以上となった段階で、圧送手段コントローラ３０にて配管閉塞であると評価され、圧送試験が終了するとともに、試験終了データが第二演算装置６０に送信される。
【００６９】
ステップＳ２００８において、圧送試験の終了時点までの圧送反力の時刻歴波形を用いて、この時刻歴波形を時間積分することにより、積算受圧量を特定する。
【００７０】
ステップＳ２０００に戻り、細骨材率が４０％のコンクリートに対して、ステップＳ２００８までの工程を同様に実行し、細骨材率４５％、５０％のコンクリートに対してもステップＳ２００８までの工程を同様に実行し、細骨材率が３０％、４０％、４５％、５０％の場合の各積算受圧量を特定する。これが、積算受圧量特定工程である。
【００７１】
ステップＳ２００９において、細骨材率−積算受圧量に関する座標系内に細骨材率が３０％、４０％、４５％、５０％の場合の各積算受圧量をプロットし、各プロットを通る相関グラフを作成する。作成された相関グラフを用いて、最大の積算受圧量を与える細骨材率を特定し、細骨材率に関する最適配合が特定される。これが、最適配合選定工程である。
【００７２】
以上の最適配合選定方法を、単位セメント量とスランプに関しても同様に実行し、単位セメント量に関する最適配合、及びスランプに関する最適配合を特定する。
【００７３】
図示する最適配合選定方法によれば、ベント管４２Ａ，４２Ｂを備えた試験装置１０を使用してコンクリートＣを往復移動させ、圧送反力の時刻歴波形を時間積分してなる積算受圧量に基づいて算定された配管閉塞までの積算受圧量に基づいて最適配合を特定することにより、高い精度で、コンクリートの最適配合を特定することが可能になる。
【００７４】
［試験装置の妥当性に関する検証とその結果］
本発明者等は、図１及び図９に示す試験装置１０のうち、２つの圧送手段１１と配管４０とから構成される試験装置の妥当性について検証した。試験装置１０の妥当性の検証については、まず、ベント管の管長と、油圧シリンダーのストローク量の関係について検証した。また、油圧シリンダーによる圧送圧について検証した。まず、ベント管の管長と、油圧シリンダーのストローク量の関係についての検証に関しては、ベント管の管長を３００ｍｍに設定した上で、油圧シリンダーのストローク量を種々変化させ、各ストローク量の際の配管閉塞までの圧送回数を測定した。この試験結果を図１２（ａ）に示す。また、油圧シリンダーの圧送圧を種々変化させ、各圧送圧の際の配管閉塞までの圧送回数を測定した。この試験結果を図１２（ｂ）に示す。
【００７５】
図１２（ａ）より、ベント管の管長が３００ｍｍである試験装置を使用する場合、油圧シリンダーのストローク量がベント管の管長に相当する３００ｍｍ以上の場合には、配管閉塞までの圧送回数がほぼ１００回程度に収束することが分かる。これに対して、ストローク量が３００ｍｍを下回る場合には、圧送回数が急激に増加し、ストローク量が１５０ｍｍでは圧送回数が２０００回となっている。これは、ベント管の管長よりも油圧シリンダーのストローク量が小さい範囲では、ベント管の内部にあるコンクリートがベント管内で移動するだけで配管閉塞に至らないことを意味している。すなわち、実際の配管のように、直管からベント管に亘ってコンクリートが移動する過程において、ベント管内でコンクリートが配管閉塞を起こすことを模擬していないことを意味する。従って、油圧シリンダーのストローク量は、ベント管の管長以上に設定するのがよいことが実証されている。
【００７６】
一方、図１２（ｂ）より、油圧シリンダーの圧送圧が１．５ＭＰａ以下の範囲において、配管閉塞までの圧送回数が急激に増加することが分かる。また、同図より、圧送圧が３ＭＰａ程度を変曲点として圧送回数が１００回程度に収束していることより、最適な油圧シリンダーの圧送圧は、３乃至４ＭＰａ程度であると特定することができる。なお、これらの実験結果は、これまで述べてきた積算受圧量を指標とするものでなく、圧送回数を指標とするものであるが、圧送回数を指標とする本実験においても、試験装置の妥当性に関しては精度のよい結果が得られていることが分かる。
【００７７】
［コンクリートの各種配合と配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証とその結果］
本発明者等は、コンクリートの各種配合と配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証を行った。図１及び図９に示す試験装置１０のうち、２つの油圧シリンダー１１と配管４０とから構成される試験装置を使用した。本試験において、ベント管の管長は３００ｍｍ、油圧シリンダーのストローク量は３５０ｍｍ、圧送圧は３．０ＭＰａとし、上記する試験装置の妥当性に関する検証結果を踏襲した試験条件を採用している。本試験では、配合要素のうち、細骨材率、単位セメント量及びスランプの３種に関し、配管閉塞までの圧送回数を指標として各配合の最適配合を検証した。以下、表２は、細骨材率の変化形態と各細骨材率の際の他の条件を記載している。また、単位セメント量の変化形態と各単位セメント量の際の他の条件を記載している。さらに、スランプの変化形態と各スランプの際の他の条件を記載している。また、図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）は順に、細骨材率と配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証結果を示す図、単位セメント量と配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証結果を示す図、スランプと配管閉塞までの圧送回数の関係に関する検証結果を示す図である。
【００７８】
【表２】
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表中、Ｗ／Ｃは単位セメント量、Ｓ／ａは細骨材率、ＳＬはスランプを示している。
【００７９】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）において、曲線は、試験結果を示す各プロットに基づく近似曲線である。
【００８０】
図１３（ａ）より、細骨材率と配管閉塞までの圧送回数の関係に関しては、ある程度の相関性が見て取れるものの、各プロット間には誤差があることが分かる。また、図１３（ｂ）より、単位セメント量と配管閉塞までの圧送回数の関係に関しても、ある程度の相関性が見て取れるものの、ここでも、各プロット間には誤差があることが分かる。一方、図１３（ｃ）より、スランプと配管閉塞までの圧送回数の関係に関しては、一見、高い相関性が見て取れるようにも思われるが、スランプ８ｃｍとスランプ１５ｃｍにおける配管閉塞までの回数が同程度の結果となっており、信ぴょう性に疑問が残る。
【００８１】
このように、コンクリートの各種配合と配管閉塞までの圧送回数の関係性に関しては、ある程度の相関性が確認できるものの、高い相関性を検出できないことが分かった。
【００８２】
［コンクリートの各種配合と配管閉塞までの積算受圧量の関係に関する検証］
本発明者等は、コンクリートの各種配合と配管閉塞までの積算受圧量の関係に関する検証を行った。本試験は、上記するように、コンクリートの各種配合と配管閉塞までの圧送回数の間に高い相関性が見出せなかったことを受け、配管閉塞までの積算受圧量を指標とするものである。図１及び図９に示す試験装置１０のうち、２つの油圧シリンダー１１と配管４０とから構成される試験装置を使用し、２つのロードセル２０にて、それぞれの油圧シリンダー１１の受ける圧送反力を随時計測し、この計測結果に基づいて、積算受圧量を算定した。本試験においても、ベント管の管長は３００ｍｍ、油圧シリンダーのストローク量は３５０ｍｍ、圧送圧は３．０ＭＰａとし、配合要素のうち、細骨材率、単位セメント量及びスランプの３種に関し、配管閉塞までの積算受圧量を指標として各配合の最適配合を検証した。図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、各ロードセルにおける、圧送試験開始から試験終了までのロードセル圧の時刻歴波形を示す図である。本試験では、いずれか一方の時刻歴波形に基づいて積算受圧量を算定している。各種配合の変化形態と各種配合の際の他の条件については、表２に基づいている。図１５（ａ）、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は順に、細骨材率と積算受圧量の関係に関する検証結果を示す図、単位セメント量と積算受圧量の関係に関する検証結果を示す図、スランプと積算受圧量の関係に関する検証結果を示す図である。
【００８３】
図１５（ａ）より、細骨材率と積算受圧量の関係に関しては、高い相関性が見て取れることが分かる。また、図１５（ｂ）より、単位セメント量と積算受圧量の関係に関しても、高い相関性が見て取れることが分かる。さらに、図１５（ｃ）より、スランプと積算受圧量の関係に関しても、高い相関性が見て取れることが分かり、グラフの傾向に信ぴょう性がある。
【００８４】
このように、コンクリートの各種配合と配管閉塞までの積算受圧量の関係性に関しては、高い相関性が確認できた。従って、例えば、単位セメント量とスランプがいずれも所定値に設定されている場合には、これらを条件として、上記試験装置を用いて圧送試験を実行し、細骨材率と積算受圧量の関係に関する相関性を調べ、積算受圧量が最大となる、もしくは最大値に近似した積算受圧量を与える細骨材率を特定し、最適配合とする方法が適用できる。そして、このことは、単位セメント量やスランプの最適配合の決定に関しても同様である。
【００８５】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０                    ：試験装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ    ：圧送手段（油圧シリンダー）
１２，１２Ａ，１２Ｂ    ：ピストンロッド
１３，１３Ａ，１３Ｂ    ：圧送ロッド
１４，１４Ａ，１４Ｂ    ：圧送板
２０，２０Ａ，２０Ｂ    ：ロードセル
３０                    ：圧送手段コントローラ
４０                    ：配管
４１Ａ、４１Ｂ          ：直管
４２Ａ，４２Ｂ          ：ベント管
５０，５０Ａ            ：第一演算装置
６０                    ：第二演算装置
１００、１００Ａ        ：ポンプ圧送距離特定システム
２００                  ：最適配合選定システム
５１０                  ：ポンプ圧送回数算定部
５２０                  ：ポンプ圧送距離特定部
５４０                  ：ポンプ圧送距離補正部
６１０                  ：積算受圧量特定部
６２０                  ：最適配合選定部
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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１４】
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【図１５】
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