プレスリリース日：2017/4/20

練上がり温度を自動制御する吹付けコンクリート製造設備「スマートバッチャープラント®」
厳冬の寒冷地にて安定した温度でのコンクリート製造を実現
株式会社原商（社長：秀浦 淑晃）は、2016 年 5 月に開発し、岩手県宮古市区界の国土交通省東北地方整備局の道路トンネル建設工事に適用した「スマートバッチャープラント®」が、厳冬の氷点下20℃の環境において、目標練上がり温度 25℃のコンクリートを安定して製造できたことを確認しました。
スマートバッチャープラントとは、山岳トンネル建設工事の主要支保部材である吹付けコンクリートの練上がり温度を自動制御して、練混ぜ材料の性能が最大限に発揮される一定の温度でコンクリートを供給できるコンクリート製造設備です（図-1、特許出願済み）。
この自動温度制御機能は、以下の 3 つの要素によって成り立っています。
機能Ⅰ：コンクリート材料である、水、細骨材（砂）、粗骨材（砕石）を加温する機能
機能Ⅱ：各材料の練混ぜ前の正確な温度計測および練混ぜ時の連続温度計測機能
機能Ⅲ：目標練上がり温度に合わせて冷水と温水の割合を自動調整する制御機能
287蒸気ボイラ

運搬中加温外気温
プラント建屋外冷水温水ボイラ

45蒸気噴霧ノズルｘ24個

1粗骨材計量器

保温タンク

ヤンベ
トコ
ル材ベ粗骨温水計量器 水計量器
2ベヤ
コンルト
ベ材
細骨

1細骨材計量器
セメント
3□

12

45 と温度Ｔから練混ぜ水の水と温水の割合を決定…温度計

3 から目標練上がり温度に必要な練混ぜ水の温度Ｔを算出

6ミキサ

6 で目標練上がり温度を確認し目標との誤差を次バッチにフィードバック

切羽

7 で練混ぜ時の外気温を記録

98 で温水ボイラの稼働を制御
9 の荷卸し時の温度を見て目標練上がり温度を調整

吹付け機
生コン車

図-1 スマートバッチャープラントの概要図
1

今回スマートバッチャープラントを適用した岩井地区トンネル工事（発注：国土交通省東北地方整備局）は、本州の中でも特に寒さの厳しい岩手県宮古市区界に位置し、2016 年度に区界のアメダスで観測された最低気温は氷点下 19.5℃でした。このような厳冬下の環境では、目標練上がり温度である25℃を温水の加水のみで達成することは困難であるため、細骨材や粗骨材の加温も不可欠となりました。本工事では、ベルトコンベヤ上で搬送中の骨材を高温の蒸気により加温する方法を採用することで、1 回の練混ぜに必要な量を効率的に加温することができました（写真-1）。
ベルコン出口での砂の加温状況

粗骨材用ベルコン

細骨材用
ベルコン

計量器
蒸気配管

放射型温度計
写真-1 蒸気による加温状況

その結果、図-2 に示す通り、出荷されるコンクリートの温度（グラフの赤丸印）を目標の 25℃前後にすることができました。温水ボイラで練混ぜ水を加温しているものの、蒸気による骨材の加温機能や自動温度制御機能のない従来のバッチャープラントが配備されている S トンネル（福井県小浜市）の練上がり温度と対比してみると、図-3 に示す通り、出荷されるコンクリートの温度は 15℃前後に温度（ ℃）

なっていたことが分かります。
30252015
1050-5-10-15-20-25
1月11日

外気温（気象庁：区界）
バッチ毎の練上がり温度
出荷されるコンクリートの温度（※）-19.5℃
1月13日

1月15日

1月17日

-16.5℃
1月19日

1月21日

※同じ生コン車に投入されるコンクリートの平均温度

1月23日

温度（ ℃）

図-2 2017 年 1 月のスマートバッチャープラントの練上がり温度と外気温
30
2520
15
1050-5-10-15-20-25
1月11日

外気温（気象庁：小浜）
バッチ毎の練上がり温度
出荷されるコンクリートの温度（※）※同じ生コン車に投入されるコンクリートの平均温度
1月13日

1月15日

1月17日

1月19日

1月21日

1月23日

図-3 2017 年 1 月のＳトンネルの練上がり温度と外気温
2次に、冬季（2016 年 12 月～2017 年 3 月）に出荷した吹付けコンクリートの全バッチの練上がり温度の分布を見ると、岩井地区トンネル工事では平均温度μが 24.7℃、標準偏差σが 1.9℃で、μ±σの範囲に 78.4%のデータが含まれます。一方、温度制御機能のない S トンネルでは、平均温度μが15.9℃、標準偏差σが 2.6℃で、μ±σの範囲に 64.1%のデータが含まれます（図-4）。このことから、スマートバッチャープラントの自動温度制御機能は、練上がり温度のばらつきを抑制できることが確認されました。

全バッチに対する割合

4%
岩井トンネル（6604バッチ）
3%

岩井トンネル
平均μ ：24.7℃
標準偏差σ ：1.9℃
μ ±σ 内に78.4％

Sトンネル
平均μ ：15.9℃
標準偏差σ ：2.6℃
μ ±σ 内に64.1％

Sトンネル（6092バッチ）

2%

1%μμ-σ+σ-σ+σ0%56789101112131415161718192021222324 252627282930

練上がり温度（℃）

図-4 2016 年 12 月～2017 年 3 月の練上がり温度の分布
また、練上がり温度を一定の最適な温度に保つことによって、スマートバッチャープラントの最大の目的である吹付けコンクリートの品質の安定と向上を達成することができました。吹付けコンクリートの品質と施工性はコンクリート温度への依存性が強く、特に、コンクリート温度が低い場合、付着性状や初期強度が低下するため、それらを確保するために急結剤の添加量を増やす等の対応が必要でした。
今回、岩井地区トンネル工事で施工した吹付けコンクリートの配合と施工条件は表-1、表-2 の通りです。
表-1 吹付けコンクリートの配合
水セメント比W/C(%)

細骨材率s/a(%)

51.1

62.0

単位量(kg/m3)
水W

ｾﾒﾝﾄ
C

細骨材
S

粗骨材
G1843601105694

粉じん低減剤
CL1.80(C×0.5%)

表-2 吹付けコンクリートの施工条件
施工条件

仕様吹付け方式

湿式吹付け機エレクター付一体型吹付け機（fts：ヘラクレス）

吐 出 量

15m3/hr（最大 25m3/hr）

付着性状と初期強度を確保する観点から最適な温度である 25℃でコンクリートを供給したことで、同じ急結剤添加率のときの温度制御なしの従来工法と比較して、材齢 28 日の圧縮強度が 15%向上したことが確認されました（図-5）。また、付着性状が安定したことによって、施工時の急結剤添加率を1.8%、余吹き率を 24%それぞれ低減することができました（図-6、図-7）。
39.0

30.98.2

8.03025201510.035.4

圧縮強度：15%向上

10

急結剤添加率 （％）

材齢28日圧縮強度（N/mm2）

356.4

7.0
6.0
5.04.0急結剤添加率：

3.01.8%低減2.051.000.0
従来工法

スマートBP図-5 圧縮強度の比較

従来工法

スマートBP

図-6 急結剤添加率の比較

280260240220200180160140120100806040200256232

余吹き率 （％）

40

余吹き率：24%低減

従来工法

スマートBP図-7 余吹き率の比較

コストについては、従来のバッチャープラントの費用に骨材の加温機能や練上がり温度の自動温度制御機能等の追加設備費用が増額となりましたが、急結剤使用量の低減によるコストダウンの額が追加設備費用を上回ることが確認できました。そのコストダウン効果は、余吹き率の低減による吹付けコンクリート施工数量の減少を加味すると、さらに大きくなるものと考えています。
今回、岩井地区トンネル工事においてスマートバッチャープラントを適用した結果、スマートバッチャープラントが吹付けコンクリートの「品質向上」と施工費の「コストダウン」という、通常ではトレードオフの関係にある二つの命題を同時に達成できる技術であることが確認できました。
今後は、練上がり温度をより正確に制御するための各種システムの改良の他、夏季のコンクリート温度上昇時に対応した材料冷却設備の開発に取り組んでいく予定です。そして、寒地に位置する道路トンネルや北海道新幹線のトンネルだけでなく、北陸新幹線や中央新幹線、全国の山岳トンネル工事への導入を積極的に提案していきたいと考えています。

写真-2 プラントの制御画面

写真-3 スマートバッチャープラント外観【お問い合わせ】
株式会社原商 東京営業所 秦 英昭

TEL:03-3552-1005，FAX:03-3552-1006

岐阜工場

TEL:0573-62-0082，FAX:0573-66-7600

遠藤 信広

本社 島根県松江市宍道町白石 81‐104

TEL:0852-66-1113，FAX:0852-66-1124