(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生コンクリート製造プラントのコンクリートホッパにホッパ内の生コンクリートの増減量を検出する増減量検出手段を備え、コンクリートホッパ下部の排出ゲートにゲート開度を調節する開度調節手段を備えると共に、コンクリートホッパの側壁に生コンクリートの水分量を測定する水分センサを備え、コンクリートホッパより生コンクリートを排出する時には前記増減量検出手段にて生コンクリートの排出量を検出し、単位時間あたりの排出量から排出速度を演算し、この排出速度が常に所定の速度となるように前記開度調節手段にてゲート開度を調節し、その状態で排出する生コンクリートから前記水分センサにて水分量を測定するようにしたことを特徴とする生コンクリートの品質管理方法。
【請求項２】
前記方法にて測定した生コンクリートの水分量から単位水量を求める一方、プラントのセメント計量槽にて実際に計量したセメントの計量値から単位セメント量を求め、これら単位水量と単位セメント量よりＷ／Ｃ（水セメント比）を導き出し、このＷ／Ｃに基づいて生コンクリートの圧縮強度の推測を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の生コンクリートの品質管理方法。
【請求項３】
前記方法にて推測した生コンクリートの圧縮強度に基づいて次回製造する生コンクリートの配合値を補正するようにしたことを特徴とする請求項２記載の生コンクリートの品質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生コンクリート製造時の品質を管理する方法に関し、特に生コンクリートの水分量測定、及びその水分量に基づく圧縮強度の推測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生コンクリート製造プラントで製造した生コンクリートの品質管理方法として、生コンクリートを打設する際にその一部をサンプリングして供試体を製作し、この供試体について２８日後に圧縮強度試験などの各種試験を実施してデータを収集し、これらのデータを統計的に集計したりして製造出荷した生コンクリートの品質を管理し、後の配合設計にフィードバックするようにしている。ところで、最近では高流動コンクリートや、高強度コンクリートなどの特殊用途の生コンクリートが多く用いられるようになっているが、これらの生コンクリートでは通常のものと比較して水分量や圧縮強度の管理が一層高く求められ、上記方法のように生コンクリートの品質を把握するまでに多くの日数を要する方法では十分とは言えなかった。
【０００３】
そこで、生コンクリートの製造時点でサンプリングを行い、この水分量を水分計などで直接測定し、こうして得た水分量より単位水量を求めると共に、これと実際に配合したセメントの計量値より単位セメント量を求め、これら単位水量と単位セメント量よりＷ／Ｃ（水セメント比）を導き出す一方、Ｗ／Ｃには生コンクリートの圧縮強度と一定の関係があるため、導き出したＷ／Ｃに基づいて圧縮強度を推測するという方法がある。この方法であれば、プラントで生コンクリートを製造した時点でリアルタイムにその生コンクリートの水分量やＷ／Ｃ、及びこれらから推測される圧縮強度が設計通りになっているかを判断することができ、以降の配合設計へフィードバックさせることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生コンクリートの水分量は混練水量だけでなく砂の表面水量にもよるところが大きいためどうしてもばらつきが生じやすく、上記方法のように一度や二度サンプリングしても製造する全ての生コンクリートについて正確な水分量を把握することは難しかった。また、製造する全ての生コンクリートについてサンプリングを行うという方法も考えられるが、実際には作業効率の点から考えても毎回実施することは現実的ではない。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑み、製造する全ての生コンクリートの水分量をリアルタイムにかつ正確に把握し、その水分量に基づいて出荷する全ての生コンクリートの品質管理を行うことができる生コンクリートの品質管理方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、請求項１記載の生コンクリートの品質管理方法にあっては、生コンクリート製造プラントのコンクリートホッパにホッパ内の生コンクリートの増減量を検出する増減量検出手段を備え、コンクリートホッパ下部の排出ゲートにゲート開度を調節する開度調節手段を備えると共に、コンクリートホッパの側壁に生コンクリートの水分量を測定する水分センサを備え、コンクリートホッパより生コンクリートを排出する時には前記増減量検出手段にて生コンクリートの排出量を検出し、単位時間あたりの排出量から排出速度を演算し、この排出速度が常に所定の速度となるように前記開度調節手段にてゲート開度を調節し、その状態で排出する生コンクリートから前記水分センサにて水分量を測定するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の生コンクリートの品質管理方法にあっては、前記方法にて測定した生コンクリートの水分量から単位水量を求める一方、プラントのセメント計量槽にて実際に計量したセメントの計量値から単位セメント量を求め、これら単位水量と単位セメント量よりＷ／Ｃ（水セメント比）を導き出し、このＷ／Ｃに基づいて生コンクリートの圧縮強度の推測を行うようにしたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の生コンクリートの品質管理方法にあっては、前記方法にて推測した生コンクリートの圧縮強度に基づいて次回製造する生コンクリートの配合値を補正するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の生コンクリートの品質管理方法によれば、コンクリートホッパ内の生コンクリートを払い出す際、コンクリートホッパ上位に備えた距離センサにてホッパ内の生コンクリート表面のレベルを連続的に検出する。ここで、コンクリートホッパの容量は予めわかっているため、自ずと生コンクリートの排出量が検出できる。そして、任意の単位時間における生コンクリートの排出量から排出速度を割り出す。この排出速度は生コンクリートの性状や品種に応じて変動するが、それに応じて排出ゲートの開度を適宜調節し、何れの品種であっても排出速度が常に同じ速度となるように制御する。こうして、排出速度を調整した状態で排出されていく生コンクリートからコンクリートホッパに備えた水分センサにて水分量を測定していく。
【００１０】
このように、出荷する全ての生コンクリートのコンクリートホッパからの排出速度を常に同じ速度に調節した上で、コンクリートホッパに備えた水分センサにて水分量を測定するようにしたことにより、生コンクリートの品種や性状を問わず常に安定した水分量の測定を行うことができ、サンプリングなどを必要とせず、通常通り出荷し続けながら出荷する全ての生コンクリートについて正確な水分量を把握することができる。
【００１１】
また、請求項２記載の生コンクリートの品質管理方法によれば、前記方法にて測定した水分量から単位水量を求める一方、そのとき配合したセメントの計量値から単位セメント量を求め、これら単位水量と単位セメント量とからＷ／Ｃ（水セメント比）を導き出す。そして、Ｗ／Ｃには生コンクリートの圧縮強度と一定の関係があるため、導き出したＷ／Ｃに基づき検量線を用いて生コンクリートの圧縮強度の推測を行う。
【００１２】
また、請求項３記載の生コンクリートの品質管理方法によれば、前記方法にて推測した生コンクリートの圧縮強度と配合設計の段階で予定していた予定圧縮強度とを比較し、もしその値に所定値以上の差があるようであれば、この差値量に基づいて次回製造する生コンクリートの配合値を適宜補正するようにしたので、製造データを直ちに以降の製造に対してフィードバックでき、圧縮強度のばらつきの少ない高品質の生コンクリートを安定して製造することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の生コンクリートの品質管理方法を採用した生コンクリート製造プラントの一部を示すものであり、コンクリート材料である水を計量する水計量槽１、セメントを計量するセメント計量槽２、砂を計量する砂計量槽３、及び砂利を計量する砂利計量槽４の下位に、これらコンクリート材料を混練するコンクリートミキサ５と、混練後の生コンクリートを一時貯留して出荷する出荷工程に用いられるコンクリートホッパ６を配設している。
【００１５】
前記各計量槽には材料計量手段であるロードセル７、８、９、１０をそれぞれ備えていると共に、水計量槽１下部に排水バルブ１１を、残る各計量槽下部には排出ゲート１２、１３、１４をそれぞれ備えている。
【００１６】
また、コンクリートミキサ５として本実施例では二軸式ミキサを採用しており、該二軸式ミキサは混練槽１５に二本の平行な混練軸１６、１６´を貫通し、相反する方向に回転自在に枢支している。前記混練軸１６、１６´には半径方向に多数のアーム１７を放射状に配設し、該アーム１７の先端部には適宜角度を有したブレード１８を取り付け、駆動用モータ（図示せず）により所定速度で回転させている。１９は混練槽１５の下部よりコンクリートミキサ５内の生コンクリートを排出する排出ゲートであって、シリンダ２０のピストンロッドの伸縮によって開閉するようにしている。
【００１７】
前記コンクリートミキサ５の下位にはコンクリートミキサ５にて混練した生コンクリートを一時貯留するコンクリートホッパ６を配設しており、該コンクリートホッパ６の下部には排出ゲートとして生コンクリート排出用の筒状をした可撓性のラバーゲート２１を備えている。ラバーゲート２１にはその開口部を開放、閉塞するために両側より狭持して押圧する一対のローラ２２を配設している。このローラ２２は、ホッパ本体に固着した支持材２３に軸体２４によって回動自在に取り付けたアーム２５の下端に軸着しており、ローラ２２は軸体２４を支点として回動自在となっている。一方、支持材２３の両端部に取り付けた一対のシリンダ２６の各ピストンロッド２７先端に前記ローラ２２を取り付けており、ピストンロッド２７の伸縮に応じてローラ２２を前進、後退させ、ラバーゲート２１を両側より押圧したり、押圧を解除するようにしている。
【００１８】
また、前記軸体２４上にポテンショメータ２８を備えてアーム２５の回動角度を検知可能としており、このアーム２５の回動角度からラバーゲート２１の開度を正確に判断すると共に、これに基づいてシリンダ２６のピストンロッド２７を伸縮制御して開度を調節するようにしている。
【００１９】
また、コンクリートホッパ６の天井部には超音波やレーザ方式の距離センサ２９を備えており、該距離センサ２９によってコンクリートホッパ６内の生コンクリート表面のレベル位置をリアルタイムに特定し、操作盤３０へ送信するようにしている。
【００２０】
ここで、コンクリートホッパ６の容量は予め分かっているので、例えば図に示すように、コンクリートホッパ６の異なる深さ位置に基準点Ａ、Ｂを設定し、排出中の生コンクリート表面のレベル位置が各基準点Ａ、Ｂを通過するのに要する時間に基づき、コンクリートホッパ６から排出する生コンクリートの排出速度を割り出していくことができる。このとき、生コンクリートの品種が高流動コンクリートなどであれば、生コンクリート表面は略水平となるため、割り出される排出速度はより精度の良い値が期待できる。なお、ホッパ内の生コンクリートの増減量を検出する手段として、上記距離センサ２９を利用したもの以外に、コンクリートホッパ６に複数のレベル計を備えて直接検出したり、或いはコンクリートホッパ６にロードセルを備えてホッパの重量の変動量から生コンクリートの増減量を検出するようにしたものを採用しても良い。
【００２１】
また、コンクリートホッパ６の側壁部分には生コンクリートの水分量を測定するためのマイクロ波や中性子などを利用した水分センサ３１を備えており、先端のセンサ部分をコンクリートホッパ６の側壁を貫通させてホッパ内部に臨ませている。
【００２２】
ここで、水分センサ３１は、０．１乃至１秒程度の単位時間内に、センサ部分周辺の測定範囲内にある全測定対象物に含まれている総水分量を積算演算するため、もし測定対象物が流動するものであり、かつその流動する速度が毎回異なれば当然単位時間内における測定範囲内を通過する測定対象物の量が変わってしまう結果、不測に水分量にばらつきが生じて正確な測定ができなくなってしまう。そして、生コンクリートはその性状や品種によって大きく流動性が異なるため、例えゲート開度を同じに設定しても排出速度に大きな差が生じてしまい、常に安定して正確な水分量を得ることはできない。一方、水分量を測定する間、コンクリートホッパ６内に一時生コンクリートを貯留させるという方法もあるが、高流動コンクリートなどの場合では貯留させている間に砂利などの骨材部分が沈下してしまい、水分量が偏って結局正確に測定することができないばかりか、生コンクリートの出荷効率の低下を招いてしまう。
【００２３】
そこで、生コンクリートの排出速度として予め基準となる基準排出速度を設定しておき、前記距離センサ３１のデータから導かれる実際の排出速度と比較し、両者が略等速となるようにラバーゲート２１の開度を適宜調節し、排出速度を常に一定に制御することによって水分量を安定して正確に測定することを可能としている。
【００２４】
また、操作盤３０には、ポテンショメータ２８から送られてくるアーム２５の回動角度データや、距離センサ２９からの生コンクリートの増減量データや、水分センサ３１からの水分量データ、及びコンクリート材料の配合値データなどの入出力を行う入出力部３２と、生コンクリートの品種毎の標準配合値や、練り上がり時の生コンクリートの水分量に応じた配合値の補正量、或いは前記回動角度データや増減量データ、及び水分量データなどを記憶格納しておくための記憶部３３と、アーム２５の回動角度データからゲート開度を演算したり、増減量データから生コンクリートの排出速度を演算したり、水分量データとセメント計量値とに基づいてＷ／Ｃを導き出したり、このＷ／Ｃに基づいて生コンクリートの圧縮強度を推測したり、或いは標準配合値に対して配合値の補正量を加減算したりする演算部３４と、各種データを入力したり設定する入力部３５と、各種データ及び配合値などを表示する表示部３６と、これら各部を制御する制御部３７などを備えている。
【００２５】
次に、上記装置により生コンクリートを製造する手順をフローチャートで説明する。なお、図中のＳ１〜Ｓ２８は各ステップを表している。
【００２６】
先ず、前もって高流動コンクリートや高強度コンクリートなど、各種生コンクリート毎の各標準配合値と共に、配合設計時に予定している予定圧縮強度と実際に練り上がった生コンクリートの水分量に基づいて推測する推測圧縮強度の差に応じて調整する配合値の補正量を求めておく。
【００２７】
そして、操作盤３０には初期設定として、先程求めておいた各種生コンクリート毎の標準配合値を入力記憶させ（Ｓ１）、続いて練り上がった生コンクリートから推測する推測圧縮強度と予定圧縮強度との差に応じた配合値の補正量を入力記憶させ（Ｓ２）、更にコンクリートホッパ６より排出する生コンクリートの排出速度として基準となる基準排出速度を設定して入力記憶させる（Ｓ３）。そして初期設定を終了するか否か判断し（Ｓ４）、継続する場合はステップＳ１に戻って入力を継続する一方、終了する場合はＥＮＤに進んで終了する。
【００２８】
次に、生コンクリートの出荷要請があればその生コンクリートの品種を操作盤３０に入力し（Ｓ５）、記憶部３３より入力された生コンクリートの品種に応じた標準配合値を読み出す（Ｓ６）。そしてこの標準配合値を操作盤３０に設定し（Ｓ７）、この設定配合値に基づいて水、セメント、砂、砂利の各計量槽１、２、３、４にて各材料を計量し（Ｓ８）、計量を終えた各材料をコンクリートミキサ５に払い出して混練し（Ｓ９）、こうして練り上がった生コンクリートをコンクリートホッパ６へと排出し（１０）、続いてコンクリートホッパ６より待機中のミキサ車などへの排出を開始する（Ｓ１１）。そして生コンクリートの製造を終了するか否か判断し（Ｓ１２）、継続する場合はステップＳ１３に進んで配合値の補正を行う一方、終了する場合はＥＮＤに進んで製造を終了する。
【００２９】
続いて生コンクリートを製造する場合は、距離センサ２９にてコンクリートホッパ６から排出されていく生コンクリート表面のレベルを連続的に測定して生コンクリートの排出量を検出し（Ｓ１３）、単位時間における排出量から生コンクリートの排出速度を演算する（Ｓ１４）。次に、この実際の排出速度とステップＳ３にて設定した基準排出速度とを比較し（Ｓ１５）、両者間に速度差があるかどうか判断し（Ｓ１６）、もし速度差があるようであればシリンダ２６を制御してラバーゲート２１の開度を変更し、両者が略等速となるように生コンクリートの排出速度を調節し（Ｓ１７）、そうした上で水分センサ３１にて生コンクリート中の水分量を測定する（Ｓ１８）。一方、速度に差がないようであればそのままゲート開度を維持しながら水分量の測定を行う。
【００３０】
次に、こうして得た水分量から単位水量を求める一方（Ｓ１９）、この生コンクリートを製造するのに実際に計量したセメントの計量値より単位セメント量を求め（Ｓ２０）、これら単位水量と単位セメント量とからＷ／Ｃを導き出す（Ｓ２１）。そして、このＷ／Ｃに基づき記憶部３３に予め記憶格納している検量線にて生コンクリート打設後の圧縮強度の推測を行う（Ｓ２２）。
【００３１】
次に、こうして得た推測圧縮強度と配合設計の段階で予定していた予定圧縮強度とを比較し（Ｓ２３）、両者間の強度差が所定の大きさ以上であるかどうか判断し（Ｓ２４）、もし所定大きさ以上であれば記憶部３３より圧縮強度差に応じた配合値の補正量を読み出し（Ｓ２５）、この補正量を操作盤３０に入力し（Ｓ２６）、標準配合値に対して加減算を行って補正配合値を求め（Ｓ２７）、この補正配合値を操作盤３０へ再設定する（Ｓ２８）。そして、この新規の補正配合値に基づきステップＳ８に戻って再び計量、混練、排出の各工程を行う。一方、強度差が所定範囲内であれば補正を行わずにステップＳ８に戻って同様に計量、混練、排出の各工程を行って生コンクリートの製造をする。
【００３２】
なお、この補正配合値にて製造した生コンクリートの圧縮強度についても同様に推測を行い、もし先程推測した圧縮強度と比較して変動があるようであれば、前回と同様にその圧縮強度に応じた配合値の補正量を読み出し、演算を行って配合値を補正し直し、その補正配合値を操作盤３０に再度設定する。
【００３３】
このように、生コンクリートを製造するたびに練り上がり時の水分量を測定し、その水分量からＷ／Ｃを導き出すと共に、そのＷ／Ｃに基づいて圧縮強度を推測し、こうして推測した圧縮強度を次回製造する生コンクリートの配合値にフィードバックさせ、常に現状の生コンクリートの水分量に即した最適の配合値にて生コンクリートの製造を行っていくことができる。
【００３４】
なお、操作盤３０に練り上がった生コンクリートから推測される圧縮強度の変動量の許容範囲を予め記憶格納させておき、推測した生コンクリートの圧縮強度が前記許容範囲を外れた場合にアラームなどを発するように構成し、アラーム発生時にのみ配合値の補正を行うようにしても良い。
【００３５】
また、前記ステップの内、ステップＳ１３からステップＳ２８までを操作盤３０にて自動に行うように構成すれば、作業員の手を煩わせることなく常に最適の配合値にて生コンクリートの製造を行っていくことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る請求項１記載の生コンクリートの品質管理方法によれば、生コンクリート製造プラントのコンクリートホッパにホッパ内の生コンクリートを排出する速度を検出する排出速度検出手段を備え、コンクリートホッパ下部の排出ゲートにゲート開度を調節する開度調節手段を備えると共に、コンクリートホッパの側壁に生コンクリートの水分量を測定する水分センサを備え、コンクリートホッパより生コンクリートを排出する時には前記排出速度検出手段にて検出される生コンクリートの排出速度が常に所定の速度となるように前記開度調節手段にてゲート開度を調節し、その状態で排出する生コンクリートから前記水分センサにて水分量を測定するようにしたので、生コンクリートの品種や性状に関わらず、練り上がった全ての生コンクリートの水分量をリアルタイムにかつ正確に把握することができ、これに基づいて生コンクリートの品質管理をすることができる。
【００３７】
また、本発明に係る請求項２記載の生コンクリートの品質管理方法によれば、前記方法にて測定した生コンクリートの水分量から単位水量を求める一方、プラントのセメント計量槽にて実際に計量したセメントの計量値から単位セメント量を求め、これら単位水量と単位セメント量よりＷ／Ｃ（水セメント比）を導き出し、このＷ／Ｃに基づいて生コンクリートの圧縮強度の推測を行うようにしたので、打設後の生コンクリートの圧縮強度の推測を誤差の少ないものとすることができる。
【００３８】
また、本発明に係る請求項３記載の生コンクリートの品質管理方法によれば、前記方法にて推測した生コンクリートの圧縮強度に基づいて次回製造する生コンクリートの配合値を補正するようにしたので、今回の製造データを直ちに以降の製造に対してフィードバックでき、圧縮強度のばらつきの少ない高品質の生コンクリートを安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生コンクリートの品質管理方法を採用する生コンクリート製造プラントの一部を示す概略説明図である。
【図２】生コンクリートの品質管理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…水計量槽                      ２…セメント計量槽
３…砂計量槽                      ４…砂利計量槽
５…コンクリートミキサ            ６…コンクリートホッパ
２１…ラバーゲート                ２２…ローラ（開度調整手段）
２６…シリンダ（開度調整手段）    ２８…ポテンショメータ（開度調整手段）
２９…距離センサ（増減量検出手段）
３０…操作盤                      ３１…水分センサ
【図１】
0004755790.tif 000002
【図２】
0004755790.tif 000003