JP2000088737A - 建設発生土の含水量測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設発生土に含まれる水分量を測定する方法
および装置に関し、容易に含水量を測定することができ
ることを目的とする。 【解決手段】 あらかじめ建設発生土の含水量値に対応
した既存柔軟度値および既存重量値を既存データとして
記憶させておくと共に、測定槽に一定量ためられた建設
発生土を撹拌した時の抵抗を検知することで柔軟度値を
測定し且つ前記測定槽に一定量ためられた建設発生土の
重量値を測定して、前記柔軟度値と前記重量値を前記既
存データと比較することで含水量値を算出する建設発生
土の含水量測定方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】建設工事に伴い副次的に発生
する土砂である建設発生土（礫、砂、礫質土、砂質土、
シルト、粘性土、火山灰質粘性土、有機質土、高有機質
土などがある）に含まれる水分量を測定する方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、建設発生土、セメントおよびセ
メント類似物、水をミキサ内に供給し、混合してセメン
ト混合物とすることで建設発生土の再利用が計られてい
る。しかし、この場合においては、建設発生土はすべて
が均一な性状のものではなく、水分を多く含み柔らかい
土、乾燥してパサパサになった土など多種多様な性状を
していることから、それらを直接混合してしまうと混合
物の混合割合（特に水の割合）にバラツキが生じ再利用
できない混合物になってしまうのである。そこで、あら
かじめ調整槽において建設発生土を所望の性状にする含
水量調整作業を行ってからミキサに供給し、セメントお
よびセメント類似物、水とともに混合していた。

【０００３】すなわち、土に含まれる水分量が多すぎる
場合は、乾燥した土を加えて混ぜることで全体の含水率
を下げる調整を行い、また、乾燥しすぎてパサパサにな
った土には水を加えて含水率を上げる調整を行っていた
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記含水量調
整作業においては、目視による調整で正確さに欠けてお
り、また、大きな調整槽を作る必要があるので作業場所
が限定されてしまうなどの問題があった。

【０００５】そこで、前記含水量調整作業を行うことな
く混合割合を良くするためには、建設発生土に含まれる
水分量を正確に知る必要がある。

【０００６】本発明は、この実状に鑑み、建設発生土の
含水量をその柔らかさおよび重さと関連づけることで、
容易に含水量を測定することができる方法および装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明に係る建設発生土に含まれる水分の測定方法
によれば、あらかじめ建設発生土の含水量値に対応した
既存柔軟度値および既存重量値を既存データとして記憶
させておくと共に、測定槽に一定量ためられた建設発生
土を撹拌した時の抵抗を検知することで柔軟度値を測定
し且つ前記測定槽に一定量ためられた建設発生土の重量
値を測定して、前記柔軟度値と前記重量値を前記既存デ
ータと比較することで含水量値を算出するようなされて
いる。

【０００８】請求項２の建設発生土の含水量測定装置に
よれば、前記建設発生土を一定量ためておく測定槽と、
該測定槽にためられた建設発生土を撹拌した時の撹拌抵
抗を検知することにより建設発生土の柔らかさを測る柔
軟度測定手段と、前記測定槽内の建設発生土の重さを測
る重量測定手段と、前記柔軟度測定手段により測定され
た柔軟度値および前記重量測定手段により測定された重
量値から建設発生土の含水量の値を導き出すための既存
データを記憶させておく記憶手段と、前記柔軟度値と前
記重量値を前記記憶手段の既存データと比較することに
より建設発生土の含水量の値を算出する演算手段を備え
た構成になされている。

【０００９】請求項３によれば、請求項２記載の建設発
生土の含水量測定装置が測定槽にためられた建設発生土
の土面高さを検知することにより体積を測るようになさ
れた体積測定手段を備えた構成になされている。

【００１０】請求項４によれば、請求項２記載の建設発
生土の含水量測定装置が測定槽に入れる前にあらかじめ
建設発生土の体積を測るようになされた体積測定手段を
備えた構成になされている。

【００１１】請求項５によれば、請求項２〜４記載の建
設発生土の含水量測定装置が演算手段により算出された
含水量値を表示する表示手段を備えた構成になされてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の含水量測定装置を用いて
建設発生土の含水量値の測定を行い、表示手段に表示さ
せるまでを図１のフロー図を用いて説明する。

【００１３】含水量測定装置２０は、測定槽３と柔軟度
測定手段５１と重量測定手段５２から構成される測定部
５０と、演算手段１４と、記憶手段１１と、表示手段１
７とを備えている。測定槽３において柔軟度測定手段５
１と、重量測定手段５２を用いて測定される建設発生土
の柔軟度値１３と重量値１２の信号は演算手段１４に送
られ、記憶手段１１の既存データと比較されることで含
水量値１１６が決定され、表示手段１７に含水量値１１
６が表示される。ここで、あらかじめ記憶手段１１には
土質をパラメーターとして含水量値と柔軟度値の関係を
示す既存のデータ、および土質をパラメーターとして含
水量値と重量値の関係を示す既存のデータをそれぞれ土
質別に入れておく。例えば、砂質土で含水量値の異なる
ものを数パターン、シルトまたは粘性土で同じく含水量
値の異なるものを数パターンというふうに実際に含水量
測定装置２０で柔軟度と重量の測定を行いデータを収集
する。この場合できるだけたくさんの種類の土質をサン
プルとして測定を行い含水量値に対応した既存柔軟度値
および既存重量値の既存データを取っておくことが重要
である。

【００１４】図２は図１の測定部５０の概略側面図であ
って測定槽３を断面で表したものである。

【００１５】上部に供給口１、下部にゲート付きの排出
口２を備えた円筒形の測定槽３はその上部を荷重検出器
４を介して支持フレーム５より吊り下げられた状態とさ
れている。測定槽３内の垂直中心線部分には下端部にプ
ロペラ状の複数の撹拌羽根６を備えた回転軸７を備え、
この回転軸７を上端部のモータ８で回転させることによ
って撹拌羽根６の回転を行う。また、シリンダ９が測定
槽３の上部に備えられ回転軸７を支えていることから、
シリンダ９を伸縮することにより回転軸７および撹拌羽
根６を測定槽３の内部で上昇・下降させることができ
る。測定槽３の側面上方には、内部にためられた建設発
生土１５の土面高さを規制し体積を一定とするための体
積検出リミットスイッチ１０を備える。この時、柔軟度
測定手段５１は回転軸７、撹拌羽根６、モータ８、シリ
ンダ９および電流計１８から構成されており、また重量
測定手段５２は荷重検出器４とされている。

【００１６】建設発生土１５の含水量値１１６を算出す
る方法について図１、図２を用いて説明する。体積検出
リミットスイッチ１０により所定量体積に達するまで測
定槽３の上部の供給口１から建設発生土１５を供給す
る。この供給の際、含水量の比較的多い土の場合は、流
動性が高いので測定槽３の内部において土面がほぼ水平
となるが、含水量の少ない土については、流動性が低い
ことから供給口１付近にかたまってしまう。このため、
含水量の少ない土については体積検出リミットスイッチ
１０が作動したときの土面が水平でなく所定量の体積と
ならない。そこで、撹拌羽根６を回転させながら供給す
ることにより、測定槽３の内部において建設発生土１５
の土面高さが一定になるように調整を行う。

【００１７】建設発生土１５の供給完了後、重量と柔軟
度の測定を行う。まず、重量の測定は荷重検出器４によ
り行われ、測定結果の重量値１２の信号は演算手段１４
に送られる。この時、水の比重は土の比重よりも小さい
ので測定槽３において体積を一定にして重量の測定を行
うことから、重量値が小さければ含水量が多く、大きけ
れば含水量が少ないといえるのであるが、仮に重量値が
同じ数値であったとしても土質が違えば比重が異なるの
で含水量は違っていたり、粒の粗い土は空間がたくさん
あり見かけの体積が大きくなるなどの問題があるので、
測定中の建設発生土１５の土質が何であるかを調べてか
ら測定を行う必要がある。この時、建設発生土１５の土
質に合わせて記憶手段１１に記憶させてある数種類の土
質別の既存データのうちから当てはまるものをあらかじ
め選択しておく必要がある。

【００１８】次に、柔軟度の測定は撹拌羽根６を回転さ
せることにより、撹拌羽根６と建設発生土１５との間に
抵抗が生じる。その時のモータ８にかかる負荷の度合い
（電流値）を電流計１８で検出することにより行うもの
である。まず、撹拌羽根６が測定槽３の最下部の位置に
あるようにしてからモータ８を起動し撹拌羽根６を回転
させる。撹拌羽根６の回転が安定した時点でシリンダ９
を一定速度で伸ばし、撹拌羽根６を徐々に上昇させる。
撹拌羽根６が建設発生土１５の上面からはみ出さないと
ころでシリンダ９を止めて撹拌羽根６の上昇を停止させ
る。今度は、シリンダ９を一定速度で縮めて、撹拌羽根
６を測定槽３の最下部まで徐々に下降させる。測定槽３
の最下部に到達したら撹拌羽根６の回転を停止する。こ
の時、撹拌羽根6の回転数、シリンダ9の伸縮スピードは
あらかじめ決められた数値とし、既存データを収集する
時と同一とすることが正確な含水量値を測定する上で重
要である。

【００１９】このように撹拌羽根６が上昇・下降を一往
復することで測定槽３の内部の建設発生土１５全体を測
定の対象とすることができるので、測定精度を向上させ
ることができる。また、測定しながら予備混合も行いた
いときにはこの装置は全体をかき混ぜるようにしてある
ので非常に有効である。この間のモータ８の電流値は演
算手段１４に送られ、起動時と停止時におけるモータ８
の回転数が安定していない部分を除いた部分の電流値を
平均して柔軟度値１３とされる。

【００２０】演算手段１４において重量値１２と柔軟度
値１３は、それぞれが記憶手段１１の既存データと比較
され、各々に対応する含水量値１６が選択される。この
２つの含水量値１６の平均値が全体の含水量値１１６と
して演算手段１４より算出されるのである。この比較す
る際の数種類の土質別の既存データのうち土質ａについ
ての既存データを図３、図４のグラフに示す。

【００２１】図３は横軸を含水量値（kg）、縦軸をモー
タ８の柔軟度値（電流値）（Ａ）として既存データをプ
ロットしグラフとしたものであり、含水量値が大きくな
るにしたがい柔軟度値は小さくなる右下がりのグラフと
なる。図４は横軸を含水量値（kg）、縦軸を荷重検出器
４による重量値（kg）として既存データをプロットしグ
ラフとしたものであり、含水量値が大きくなるにしたが
い重量値は点Ｐから点Ｑまでは右上がり、点Ｑから点Ｒ
までは右下がりのグラフとなる。この時、点Ｐは水を一
切含まない土質ａのみの重量値を示す点であり、点Ｑは
土質ａの測定体積を保ち最大に水を含んだ時の重量値お
よび含水量値を示す点であり、点Ｒは測定体積の中に土
質ａを含まず水のみの重量値を示す点である。

【００２２】このグラフを用いて含水量値を求めてみ
る。測定体積は決められたある一定体積とする。柔軟度
値はモータ８の平均電流値で表され、ｙ１Ａ（アンペ
ア）であったとする。重量値は荷重検出器４により測定
され、ｗ１kgであったとする。これら各測定値からそれ
ぞれの含水量値を求めてみると、図３より柔軟度値ｙ１
に対応する含水量値はｘ１であり、図４より重量値ｗ１
に対応する含水量値はｖ１である。この２つの含水量値
のｘ１とｖ１を平均した（ｘ１＋ｖ１）÷２が土質ａの
含水量値である。

【００２３】次に同じく土質ａの建設発生土を測定した
結果、柔軟度値がｙ２、重量値がｗ２であったとする。
この時、重量値ｗ２が図４の範囲Ｊに含まれている場合
は、重量値ｗ２に対応する含水量値がｖ２１とｖ２２の
２つ存在することになるので、その時は次の様にして含
水量値を求めることとする。なお、この範囲Ｊは重量値
が点Ｐ以上点Ｑ未満の範囲である。図３より柔軟度値ｙ
２に対応する含水量値はｘ２である。ｖ２１とｖ２２の
うちｘ２に近い方を重量値ｗ２に対応する含水量値とし
て選択する。次の計算により｜ｘ２−ｖ２１｜＞｜ｘ２
−ｖ２２｜であったとするとｖ２２の方がｘ２に近いの
で重量値ｗ２に対応する含水量値はｖ２２となる。よっ
て土質ａの含水量値は（ｘ２＋ｖ２２）÷２となる。

【００２４】また、表示手段１７では重量値１２、柔軟
度値１３および含水量値１１６の表示が行われ、作業員
に建設発生土１５の性状が知らされる。建設発生土１５
に何らかの処理をして再利用する場合は、表示手段１７
により表示された各数値に基づいて後の処理作業を行え
ばよい。

【００２５】この含水量測定装置２０において体積検出
リミットスイッチ１０の測定槽３への取付け位置は任意
の高さを選択できるようになされており、測定する建設
発生土１５の量に合わせるなど任意の測定体積を選択す
ることが可能である。

【００２６】また、建設発生土１５を測定槽３の供給口
１いっぱいまで供給し測定を行うこととすれば、測定体
積は測定槽３の容積となるので体積検出リミットスイッ
チ１０は設ける必要がなくなる。

【００２７】さらに、荷重検出器４の取付け位置は測定
槽３の上方としているが、測定槽３の下部に設置しても
同様に測定を行うことができる。

【００２８】次に、建設発生土にセメントおよびセメン
ト類似物、水を加えて混合することにより再利用できる
混合物を連続的に得るための装置の一部に本測定装置を
用いた例について説明する。

【００２９】図５は建設発生土の再利用方法のフロー図
である。連続ミキサ２５の供給口上方に測定部５０を２
台並列に設置し、各測定部５０の上方にはそれぞれベル
トコンベア２１を備えている。この方法によれば２台の
測定部５０が交互に測定と排出を繰り返すことにより連
続ミキサ２５において建設発生土１１５とセメント２８
と水２９は連続的に混合され、再利用可能な混合物３０
を連続的に排出することが可能となる。この方法をより
詳しく説明すると次のようになる。測定部５０への建設
発生土１１５の供給は、ベルトコンベア２１などにより
行われるが、この時ベルトコンベア２１上に一定面積の
開口部を持つゲート２２を設けることとベルトコンベア
２１の搬送スピードを一定に保つことで、ゲート２２を
通過した後の建設発生土１１５の単位時間当たりの搬送
体積は一定とされる。こうすることで決められたある一
定時間ベルトコンベア２１での搬送を行えば、測定部５
０へは毎回必ず同じ体積の建設発生土１１５を供給する
ことができる。測定部５０において重量と柔軟度の測定
を前記同様に行い、各測定値を演算手段１１４において
記憶手段１１１の既存データと比較する。ここで記憶手
段１１１には各測定値に対して混合する際に適したセメ
ント量値２３および水量値２４の既存データを記憶させ
ておくことが必要である。演算手段１１４において各測
定値と記憶手段１１１の既存データを比較後、この建設
発生土１１５に混合する理想的なセメント量値２３と水
量値２４を出力する。

【００３０】測定が全て終了した建設発生土１１５は排
出口２より排出され連続ミキサ２５に供給されると同時
に、セメント量値２３と水量値２４に対応してセメント
供給手段２６および水供給手段２７から連続ミキサ２５
にそれぞれセメント２８と水２９が供給される。以上の
過程を２台の測定部５０が交互に行うことにより、測定
に伴うタイムラグが解消され連続ミキサ２５において建
設発生土１１５とセメント２８と水２９は連続的に混合
され、再利用可能な混合物３０として連続的に排出され
るのである。

【００３１】また、より大量の建設発生土１１５を処理
するために連続ミキサ２５の処理能力を上げたときは、
測定部５０の容量を上げるかまたは、測定部５０の設置
台数を増やせばよい。

【００３２】さらに、測定部１２０を図６のようにして
測定槽４３への建設発生土２１５の供給および測定槽４
３からの建設発生土２１５の排出を連続的に行えば、連
続ミキサ２５が１台に対して測定部１２０を１台設置す
れば良いので装置および制御をより簡略化できる。この
測定部１２０について詳しく説明する。円筒形の測定槽
４３の水平中心線部分にスクリュー羽根４６を備えた回
転軸４７が回転軸４７の端部で測定槽４３の外に設けら
れたモータ４８により回転可能になされた状態で構成さ
れている。測定槽４３下方には荷重検出器４４が設置さ
れている。測定槽４３内部の建設発生土２１５の土面高
さを測るために測定槽４３上部に体積検出リミットスイ
ッチ１０が備えられている。測定槽４３上部には供給口
４１、下部には排出口４２が備えられ、排出口４２には
建設発生土２１５の排出を行ったり止めたりするための
フタ４５が図示しないシリンダなどにより開閉自在に取
り付けられている。

【００３３】供給口４１より連続的に供給される建設発
生土２１５はスクリュー羽根４６が回転することにより
排出口４２に向って押し出される。この時点でフタ４５
は閉じた状態としておく。しばらく供給を続けていると
体積検出リミットスイッチ１０により規定体積の建設発
生土２１５が測定槽４３内にたまったという信号が発信
される。この信号によりフタ４５が開き、測定槽４３内
部にたまった建設発生土２１５が排出されはじめ、連続
ミキサ２５に供給される。重量値２１２は荷重検出器４
４により測定され、柔軟度値２１３はスクリュー羽根４
６が建設発生土２１５を押し出す力をモータ４８の電流
値を検出することで測定される。

【００３４】また、この測定部１２０は供給と排出を連
続的に行うようになされているので、測定槽４３内の建
設発生土２１５の体積を常に一定に保つようにする必要
がある。そのため体積検出リミットスイッチ１０の信号
によりベルトコンベア２１のスピードを増減し供給量を
調節するか、もしくはフタ４５の開度を増減し排出量を
調節することが必要である。

【００３５】さらに、連続ミキサ２５の供給口付近には
セメント供給口６２と給水口６１が備えられており、建
設発生土２１５の供給と同時に連続ミキサ２５へ連続的
にセメントと水が供給される。この時、ベルトコンベア
２１のスピードを検出するなどして測定槽４３から排出
される建設発生土２１５の排出量を計算し、その排出量
に合わせてセメントと水を連続的に供給し、またその供
給量を連続的に変化させる必要がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明の測定方法および装置によれば、
測定した柔軟度値と重量値をあらかじめ記憶させておい
た既存データと比較することで含水量値を算出するよう
にしているので、多種多様な性状をしている建設発生土
の正確な含水量値を容易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の含水量測定方法のフロー図

【図２】図１の測定部を一部断面で表した側面図

【図３】含水量値と柔軟度値の既存データによるグラフ

【図４】含水量値と重量値の既存データによるグラフ

【図５】本発明装置を用いた建設発生土再利用方法のフ
ロー図

【図６】本発明装置を用いた他の実施例の概略図

【符号の説明】

３・・・測定槽 ４，５２・・・重量測定手段（荷重検出器） ６・・・撹拌羽根 ７・・・回転軸 １０・・・体積検出リミットスイッチ １１・・・記憶手段 １２・・・重量値 １３・・・柔軟度値 １４・・・演算手段 １５・・・建設発生土 １６・・・含水量値 １７・・・表示手段 １８・・・電流計 ２０・・・含水量測定装置 ５０・・・測定部 ５１・・・柔軟度測定手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建設発生土に含まれる水分の測定方法であ
   って、あらかじめ建設発生土の含水量値に対応した既存
   柔軟度値および既存重量値を既存データとして記憶させ
   ておくと共に、測定槽に一定量ためられた建設発生土を
   撹拌した時の抵抗を検知することで柔軟度値を測定し且
   つ前記測定槽に一定量ためられた建設発生土の重量値を
   測定して、前記柔軟度値と前記重量値を前記既存データ
   と比較することで含水量値を算出する建設発生土の含水
   量測定方法。
2. 【請求項２】建設発生土の含水量測定装置であって、前
   記建設発生土を一定量ためておく測定槽と、該測定槽に
   ためられた建設発生土を撹拌した時の撹拌抵抗を検知す
   ることにより建設発生土の柔らかさを測る柔軟度測定手
   段と、前記測定槽内の建設発生土の重さを測る重量測定
   手段と、前記柔軟度測定手段により測定された柔軟度値
   および前記重量測定手段により測定された重量値から建
   設発生土の含水量の値を導き出すための既存データを記
   憶させておく記憶手段と、前記柔軟度値と前記重量値を
   前記記憶手段の既存データと比較することにより建設発
   生土の含水量の値を算出する演算手段を備えた建設発生
   土の含水量測定装置。
3. 【請求項３】前記測定槽にためられた建設発生土の土面
   高さを検知することにより体積を測るようになされた体
   積測定手段を備えていることを特徴とする請求項２記載
   の建設発生土の含水量測定装置。
4. 【請求項４】前記測定槽に入れる前にあらかじめ建設発
   生土の体積を測るようになされた体積測定手段を備えて
   いることを特徴とする請求項２記載の建設発生土の含水
   量測定装置。
5. 【請求項５】前記演算手段により算出された含水量値を
   表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項
   ２〜４記載の建設発生土の含水量測定装置。