(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の骨材を量り取る工程と、セメントに練り合わせる所定量の混練水を量り取る工程と、を含むコンクリートの製造方法において、
骨材中の表面水の量が不明な場合で、前記混練水と、予め絶乾比重ρSのわかっている前記骨材と、を合わせて混合物として扱い、
前記混合物の体積あるいは重量を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせたときの量に一致させる工程と、
前記混合物の比重を、前記骨材と前記骨材を完全に水没させるために十分な量の前記混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させる工程と、
を含むことにより、所定量の前記骨材と前記混練水とをそれぞれ量り取ることを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
容器に、所定量挿入した骨材を完全に水没させるために十分な量の混練水を挿入する工程と、
前記絶乾比重ρSのわかっている骨材を前記容器内に挿入して、前記容器内の混練水および骨材を合わせた前記混合物の重量Ｗ及び体積Ｖから計算される、前記容器内部の骨材の体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）を、前記骨材の所定量としての所定体積に一致させる工程と、
前記容器内の混練水の量を調節して、前記容器内の前記混合物の重量を前記所定量としての所定重量に一致させることにより、前記混合物の比重を、前記骨材と混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法に用いる秤量器であって、
内部に骨材及び水を挿入する挿入口と、内部の水を排出する排水口と、を有する容器と、
前記容器内部の骨材及び水を混合物として体積計量する体積計量手段と、
前記容器内部の骨材及び水を混合物として重量計量する重量計量手段と、
を備えることを特徴とする秤量器。
【請求項４】
前記体積計量手段の検出結果Ｖと前記重量計量手段の検出結果Ｗと骨材の絶乾比重ρSを用いて、前記容器内部の骨材の体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）を算出する演算手段を有することを特徴とする請求項３記載の秤量器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの製造方法および秤量器に係わり、特に、正確に骨材と水を所定量ほど量り取るコンクリートの製造方法および秤量器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートは、骨材（細骨材を含む）、セメント、水（混練水）を主原料としているが、これらの混合量によってその特性は変動する。
特に、高流動コンクリートは、優れた自己充填性を有しているため、現場における施工効率の向上および省力化に有効である反面、主原料の混合比、特に練り合わせる混練水の量によって練り上がり性状、つまり流動性は大きく左右される。すなわち、高流動コンクリートの特性を十分発揮するには、所定量通りに主原料を混合することが必要である。
【０００３】
通常、骨材は表面に表面水を有する。
従来は、例えばコンクリート製造工場において、以下の手順に従って表面水の量を補正して、混練水の量を決定していた。
【０００４】
すなわち、表面水を含んだ骨材の量を計量する。
また、骨材中の表面水の比率を、センサや規格に沿った試験を行うことにより別途計量する。
次に、前記計量した骨材と、前記計量した骨材中の表面水の比率から、骨材中の表面水の量を算出する。この表面水の量を所定混練水量から差し引いて、新たに外部より加える水の量を算出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、骨材中の表面水の比率は、降雨量・日射量などの気象条件や貯蔵方法などによって変動するため、常に骨材中の表面水の比率を正確に把握することは難しかった。
このため、コンクリートの品質にばらつきが生ずる可能性があった。また、ばらつきが生じる可能性は、特に高流動コンクリートにおいて大きかった。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、骨材中の表面水の量を計量工程上無視することが可能となり、主原料の混合量はばらつかず、従って、製造したコンクリートの品質にばらつきは生じないコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。
また、骨材中の表面水の量を正確に補正することにより、骨材の量と混練水の量を正確に秤量する秤量器を提供することも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、
所定量の骨材を量り取る工程と、セメントに練り合わせる所定量の混練水を量り取る工程と、を含むコンクリートの製造方法において、骨材中の表面水の量が不明な場合で、前記混練水と、予め絶乾比重ρSのわかっている前記骨材と、を合わせて混合物として扱い、前記混合物の体積あるいは重量を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせたときの量に一致させる工程と、前記混合物の比重を、前記骨材と前記骨材を完全に水没させるために十分な量の前記混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させる工程と、を含むことにより、所定量の前記骨材と前記混練水とをそれぞれ量り取ることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記骨材には細骨材も含まれる。
【０００９】
請求項１記載の発明において、前記骨材の絶乾比重は予めわかっている。また、水の比重は１である。このため、所定量の前記骨材と所定量の前記混練水を混合物として考えたとき、比重、体積、重量のうち２つを決めると残りの一つも決定する。
従って、請求項１記載の発明によれば、骨材と、混練水（表面水を含む）を混合物として扱い、この混合物の比重を、前記骨材と前記骨材を完全に水没させるために十分な量の前記混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させ、かつ、体積あるいは重量を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせたときの所定量に一致させるので、外部から加える水と表面水とを別個に扱って測定する必要はなく、かつ、正確に骨材と混練水とを計量できる。
すなわち、主原料の混合量はばらつかず、従って製造したコンクリートの品質にばらつきは生じない。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンクリートの製造方法において、
容器に、所定量挿入した骨材を完全に水没させるために十分な量の混練水を挿入する工程と、前記絶乾比重ρSのわかっている骨材を前記容器内に挿入して、前記容器内の混練水および骨材を合わせた前記混合物の重量Ｗ及び体積Ｖから計算される、前記容器内部の骨材の体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）を、前記骨材の所定量としての所定体積に一致させる工程と、前記容器内の混練水の量を調節して、前記容器内の前記混合物の重量を前記所定量としての所定重量に一致させることにより、前記混合物の比重を、前記骨材と混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
この請求項２記載の発明において、予め混練水が挿入された前記容器に前記骨材を挿入した後に、前記骨材と前記混練水を混合物として重量Ｗ及び体積Ｖを計量する。続いて、前記容器内部の骨材の体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）を前記骨材の所定体積に一致させることによって前記骨材を量り取り、その後前記容器内の水の量を調節して重量Ｗを前記所定重量に一致させることにより、前記混合物の比重を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させる。
従って、請求項２記載の発明によれば、より簡単な作業を行うことにより、請求項１記載の発明と同等の作用を得る。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法に用いる秤量器であって、
内部に骨材及び水を挿入する挿入口と、内部の水を排出する排水口と、を有する容器と、前記容器内部の骨材及び水を混合物として体積計量する体積計量手段と、前記容器内部の骨材及び水を混合物として重量計量する重量計量手段と、を備える秤量器であることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記容器は例えばステンレス鋼板によって作製される。また、体積計量手段としては、前記容器に設けられた目盛りや、目盛りを有していて前記容器の内部につながっている透明な細パイプや、あるいは通常用いられる水位計などである。また、前記重量計量手段としては、通常用いられるロードセルでよい。
【００１４】
この請求項３記載の発明によれば、前記体積計量手段により前記容器内部の骨材及び水の体積は混合物として計量され、また、前記重量計量手段により前記容器の骨材及び水の重量は混合物として計量される。また、水を排出する排水口を有するため、容器内部の水量を減らすことができる。従って、請求項１または請求項２記載の発明に用いる秤量器を作製できる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の秤量器において、
前記体積計量手段の体積Ｖと前記重量計量手段の重量Ｗと骨材の絶乾比重ρSを用いて、前記容器内部の骨材体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）を算出する演算手段を有することを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記演算手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、キーボードなどの入力装置と、この入力装置から入力された骨材の絶乾比重ρSを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）とを含んで構成される。
【００１７】
この請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明と同等の作用を得るほか、前記演算手段により前記容器内部の骨材体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）は算出されるので、請求項２記載の発明をより簡単に行える秤量器を作製できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の要点について図１及び図２を用いて説明した後に、実施の形態例を図３及び図４を用いて説明する。
【００１９】
まず、本発明の要点について説明する。
従来は、混練水の混合量と骨材の混合量とを、それぞれの重量あるいは体積により量り取っていたため、表面水の量の変動分を精度良く補正できなかった。
ここで、本発明者は、従来とは視点を変更することにより、比重が既知である骨材を用いた場合、混練水と骨材とを混合物としたときの比重と、重量もしくは体積とを計量することにより、表面水の量に左右されることなく、混練水の混合量と骨材の混合量とを正確に管理できることを見いだした。
以下、図１および図２を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図１（Ａ）は、混練水２の構成要素と骨材３との関係を示す模式図であり、図２は、混練水２の量と骨材３の量を示す図表である。
図１（Ａ）に示すように、骨材３の重量および比重をそれぞれＷS（体積はＶS）およびρSとし、表面水２ｂの重量をΔＷl（体積はΔＶl）とする。また、外部から加える計量水２ａの重量をＷl（体積はＶl）とする。すなわち混練水２の重量は計量水２ａの重量と表面水２ｂの重量とを足した量、つまりＷl＋ΔＷlとなる。
【００２１】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、例えば容器を用いて、計量水２ａと骨材３（表面水２ｂを含む）を混合物４として扱うと、図２の図表に示すように、混合物４の重量Ｗ＝ＷS＋ΔＷl＋Ｗlとなり、また、体積Ｖ＝ＶS＋ΔＶl＋Ｖlとなる。つまり、混合物４の比重ρは、次に示す（１）式の通りとなる。
【００２２】
ρ＝Ｗ／Ｖ＝（ＷS＋ΔＷl＋Ｗl）／（ＶS＋ΔＶl＋Ｖl）・・・（１）
【００２３】
次に、比重ρを、次に示す（２）式で表される所定比重ρ0に一致させる。
【００２４】
ρ0＝Ｗ0／Ｖ0＝（Ｗl0+ＷS0）／（Ｖl0+ＶS0）・・・（２）
【００２５】
ここで、Ｗl0＝混練水２の所定重量、Ｖl0＝混練水２の所定体積、ＷS0＝骨材３の所定重量、ＶS0＝骨材３の所定体積である。
すなわち、次に示す（３）式が成立する。
【００２６】
（Ｗl0+ＷS0）／（Ｖl0+ＶS0）＝（ＷS＋ΔＷl＋Ｗl）／（ＶS＋ΔＶl＋Ｖl）・・・（３）
【００２７】
さらに、次に示す（４）式または（５）式を成立させる。
【００２８】
（Ｗl0+ＷS0）＝（ＷS＋ΔＷl＋Ｗl）・・・（４）
【００２９】
（Ｖl0+ＶS0）＝（ＶS＋ΔＶl＋Ｖl）・・・（５）
【００３０】
この（４）式または（５）式と、重量＝体積×比重の関係と、水の比重＝１から、次に示す（６）式を導き出せる。
【００３１】
Ｖl0＝ΔＶl＋Ｖl・・・（６）
【００３２】
さらに、（６）式と（３）式から、次に示す（７）式を導き出せる。
【００３３】
ＶS0＝ＶS・・・（７）
【００３４】
すなわち、混合物４の比重を所定比重ρ0に一致させ、また、混合物４の重量を混練水２の所定重量と骨材３の所定重量の和に一致させる、あるいは混合物４の体積を混練水２の所定体積と骨材３の所定体積の和に一致させることにより、混練水２と骨材３は、表面水２ｂの量にかかわらず、所定量通り混合される。
上述した方法は、骨材３の表面に付着する物質が主原料の一つである水であることを逆に利用する方法である、ということもできる。
【００３５】
さらに、本出願人は、水の比重が１であることに着目して、以下の（９）式に示す実用的な式を見いだした。
【００３６】
（Ｗ−Ｖ）＝（Ｗl−Ｖl）＋（ΔＷl−ΔＶl）＋（ρS−１）×ＶS・・・（８）
変形して、
【００３７】
ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）・・・（９）
【００３８】
すなわち、（９）式の右辺を骨材３の所定体積に一致させ、続いて計量水２ａの量を調節して混合物４の体積あるいは重量を前記所定体積の和あるいは前記所定重量の和に一致させることにより、混練水２と骨材３は、表面水２ｂの量にかかわらず、所定量通り混合される。
【００３９】
＜実施の形態例＞
以下、図３および図４を用いて、（９）式を利用して混練水２と骨材３を所定量通り混合する工程を含む、本発明の一実施の形態例であるコンクリートの製造方法について、詳細に説明する。
図３は（９）式を利用して混練水２と骨材３を所定量通り混合するために用いる秤量器１の構成を示す断面図である。
また、図４は秤量器１を用いたコンクリートの製造方法において、秤量器１を用いる工程を示す図である。
【００４０】
まず、図３を用いて、秤量器１の構成について説明する。
図３に示すように、秤量器１は、容器１０と、容器１０を支持する支持架台１１と、支持架台１１を支えていて容器１０の内挿物の重量Ｗを計量するロードセル１１ａ，１１ａ（重量計量手段）と、容器１０内部とつながっていて容器１０の内挿物の体積Ｖを計量する体積計量用パイプ１２（体積計量手段）と、ロードセル１１ａ，１１ａの計量結果と体積計量用パイプ１２の計量結果から秤量器１内の骨材３の量を算出する演算手段１３と、により概略構成される。
【００４１】
容器１０は、例えばステンレス鋼板製であり、半円状の断面を有する筒の下端を丸めた形状である。
また、容器１０の上部は、計量水２ａや骨材３を受け入れるために解放されている。また、容器１０の下端には、内挿物を排出するための排出口１０ａと、排出口１０ａを覆う蓋１０ｂと、内部の水を排出する開閉自在の排水口１０ｃと、をそれぞれ設ける。
ここで、容器１０の下端の形状は１／４球であるため、蓋１０ｂは容器１０の一側面の１横線を軸としてなめらかに動いて排出口１０ａを開閉する。
【００４２】
支持架台１１は、例えば鋼製であり、溶接あるいはボルト締めなどの方法にて容器１０の上部に固定される。
ロードセル１１ａ，１１ａは通常の秤量器に用いられるロードセルであり、その規格は容器１０の容量に従って適宜変更される。また、ロードセル１１ａ，１１ａの検出値である重量Ｗは演算手段１３に出力される。
【００４３】
体積計量用パイプ１２は、容器１０の容量と比べて十分細いステンレス製のパイプであり、容器１０内部とつながって、例えば容器１０の中部付近に設けられる。また、その形状は、容器１０との接続部から水平に伸びたのちに上方に垂直に伸びるものとする。この垂直に伸びた部分に、体積計量用の目盛りを一定間隔毎に設ける。
また、体積計量用パイプ１２は内挿物の上面と一致する目盛りを読みとり、その値を演算手段１３に出力する目盛り読み取り装置（図示省略）を有する。
【００４４】
このため、例えば容器１０内部に一定量以上の水を挿入すると、体積計量用パイプ１２にも水は入り込む。ここで、体積計量用パイプ１２の水面の高さは容器１０の水面の高さと一致し、また、体積計量用パイプ１２は容器１０の容量と比べて十分細いパイプにより形成されるため、体積計量用パイプ１２の水面と一致した目盛りを読むことにより、計量結果に影響を与えることなく容器１０内の水量を計量し、その体積Ｖを演算手段１３に出力する。
【００４５】
演算手段１３は、例えばＣＰＵと、ＲＯＭと、キーボードなどの入力装置と、この入力装置から入力された骨材３の比重ρSを格納するＲＡＭと、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置と、により概略構成される。前記ＣＰＵは、前記ＲＯＭに格納される演算プログラムに従って、（９）式により容器１０内に挿入された骨材３の体積を算出するとともに、前記ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、前記骨材３の体積の算出結果および重量Ｗ，Ｖを前記表示装置に表示させる。
【００４６】
次に、図４を用いて、秤量器１を用いたコンクリートの製造方法について説明する。なお、図４において、演算手段１３の図示を省略する。
コンクリートの製造方法は大きく分けて主原料を計量する工程と、計量した主原料を練り合わせて生コンクリートとする工程と、生コンクリートを型枠に打設する工程に分けられるが、ここでは主原料の一部である混練水２と骨材３の計量工程についてのみ詳細に説明する。すなわち、他の工程は通常のコンクリートの製造方法と同じである。
【００４７】
まず、秤量器１に計量水２ａを決められた量ほど挿入する。ここで、計量水２ａの挿入量は、骨材３の推定空隙容積や混練水２の所定量よりも多くすることにより、骨材３を所定量程度挿入しても骨材３が水面上に出ないようにする（図４（Ａ））。
【００４８】
次に、秤量器１に骨材３を、山となって計量水２ａの水面上に出ないように、かつ、骨材３が空気を巻き込まないようにするため、かき混ぜながら徐々に挿入する。ここで、演算手段１３の前記表示装置の表示値は徐々に上がる。
演算手段１３の前記表示装置の表示値が骨材３の所定体積に等しくなったら、骨材３の挿入を終了する（図４（Ｂ））。
【００４９】
次に、ロードセル１１ａ，１１ａの重量Ｗ＝Ｗl0+ＷS0となるまで、容器１０の計量水２ａを排水口１０ｃから抜く。ここで、重量Ｗ＜Ｗl0+ＷS0の場合は、計量水２ａを継ぎ足して、重量Ｗ＝Ｗl0+ＷS0を成立させる。
以上の作業により、混練水２と骨材３の量り取りは終了する（図４（Ｃ））。
【００５０】
続いて、蓋１０ｂを移動して排出口１０ａを開き、混練水２と骨材３とを該排出口１０ａの下に配置されたミキサに投入し、また、セメントを所定重量ほど投入する。
これ以降の工程は通常のコンクリート製造工程と同じである。
【００５１】
以上により、本発明の一実施の形態例であるコンクリートの製造方法によれば、予め多めの計量水２ａを挿入された秤量器１に骨材３を挿入することにより、骨材３と計量水２ａおよび表面水２ｂを混合物として一体計量し、続いて（９）式に従って骨材３を量り取った後に、計量水２ａの量を調節して重量Ｗ＝Ｗl0+ＷS0を成立させることにより混練水２を量り取る。すなわち、混練水２と骨材３とを混合物４としてその量と比重とを所定値に一致させるので、表面水２ｂの量が未知であるにもかかわらず、骨材３と混練水２を所定量通りに量り取る。
従って、主原料の混合量はばらつかず、従って製造したコンクリートの品質にばらつきは生じない。
【００５２】
また、センサによる測定や規定に沿った試験を行う必要はなく、計量水２ｂや骨材３の計量を合計３回行うのみで混練水２と骨材３を正確に量り取ることができるでの、計量精度を上げつつ作業は簡素化する。
【００５３】
なお、前記体積計量用パイプ１２の目盛り読み取り装置を省いて、作業員が水面と一致する体積計量用パイプ１２の目盛りを読み取り、その値を演算手段１３に入力してもよい。この場合は、体積計量用パイプ１２の材質としてガラスや透明プラスチックを用いて、外部から用意に目盛りを確認できるようにすることが望ましい。
同様の変形は、ロードセル１１ａ，１１ａの計量結果についても適用できる。
【００５４】
また、体積計量用パイプ１２を用いずに、容器１０に直接目盛りを取り付けたり、水位計を取り付けてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、骨材と、混練水（表面水を含む）を混合物として扱い、この混合物の比重を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させ、かつ、体積あるいは重量を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせたときの所定量に一致させるので、外部から加える水と表面水とを別個に扱って測定する必要はなく、かつ、正確に骨材と混練水とを計量することができる。
すなわち、主原料の混合量はばらつかず、従って製造したコンクリートの品質にばらつきは生じない。
【００５６】
請求項２記載の発明において、予め混練水が挿入された前記容器に前記骨材を挿入することにより、前記骨材と前記混練水を混合物として重量Ｗ及び体積Ｖを計量する。続いて、前記容器内部の骨材の体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）を前記骨材の所定体積に一致させることによって前記骨材を量り取り、その後前記容器内の水の量を調節して重量Ｗを前記所定重量に一致させることにより、前記混合物の比重を、前記骨材と前記混練水をそれぞれ所定量合わせた混合物の比重に一致させる。
従って、請求項２記載の発明によれば、より簡単な作業を行うことにより、請求項１記載の発明と同等の効果を得る。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、前記体積計量手段により前記容器内部の骨材及び水の体積は混合物として計量され、また、前記重量計量手段により前記容器の骨材及び水の重量は混合物として計量される。また、水を排出する排水口を有するため、容器内部の水量を減らすことができる。従って、請求項１または請求項２記載の発明に用いる秤量器を作製できる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明と同等の効果を得るほか、前記演算手段により前記容器内部の骨材体積ＶS＝（Ｗ−Ｖ）／（ρS−１）は算出されるので、請求項２記載の発明をより簡単に行える秤量器を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】混練水２の構成要素と骨材３との関係を示す模式図である。
【図２】混練水２の量と骨材３の量を示す図表である。
【図３】本発明の一実施の形態例であるコンクリートの製造方法に用いられ、（９）式を利用して混練水２と骨材３を所定量通り混合するために用いる秤量器１の構成を示す断面図である。
【図４】秤量器１を用いたコンクリートの製造方法において、秤量器１を用いる工程を示す図である。
【符号の説明】
１                              秤量器
２                              混練水
２ａ                            計量水
２ｂ                            表面水
３                              骨材
１０                            容器
１０ａ                          排出口
１０ｂ                          蓋
１０ｃ                          排水口
１１                            支持架台
１１ａ                          ロードセル（重量計量手段）
１２                            体積測定用パイプ（体積計量手段）
１３                            演算手段
【図１】
0004451937.tif 000002
【図２】
0004451937.tif 000003
【図３】
0004451937.tif 000004
【図４】
0004451937.tif 000005