JP2000088843A

JP2000088843A - フレッシュコンクリートエアメータおよび空気量測定方法

Info

Publication number: JP2000088843A
Application number: JP10256414A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yoshimoto; 昌次吉本; Masaharu Ito; 正治伊藤; Ippei Isaka; 一平井坂; Hitoshi Takagaichi; 仁志高垣内; Toshimi Hirabayashi; 敏美平林
Original assignee: MIE PREFECTURE NAMA CONCRETE K; MIE PREFECTURE NAMA CONCRETE KOGYO KUMIAI
Current assignee: MIE PREFECTURE NAMA CONCRETE K; MIE PREFECTURE NAMA CONCRETE KOGYO KUMIAI
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-31
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: JP3690923B2

Abstract

(57)【要約】【課題】約 50 ％程度の空気量を含むフレッシュコン
クリートの空気量を精度よく測定でき、またキャリブレ
ーションも容易にできる。【解決手段】試料容器と、この試料容器の上部に作動
弁を介して試料容器と連通する空気室とを備えてなるフ
レッシュコンクリートエアメータにおいて、上記空気室
に取り付けられる圧力計がデジタル式の圧力センサーで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレッシュコンクリ
ートの空気量を測定するためのフレッシュコンクリート
エアメータおよび空気量測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フレッシュコンクリートに含まれる微小
気泡は凍結融解に対する抵抗性などを向上させるため、
空気量は重要な値であり、「フレッシュコンクリートの
空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」として
ＪＩＳＡ１１２８に規定されている。ＪＩＳに準拠
する従来の空気量測定方法を図６および図７により説明
する。図６（ａ）は空気室の圧力を所定の圧力に高めた
場合を、図６（ｂ）は作動弁を開いた状態をそれぞれ示
す図であり、図７は圧力計の目盛り板の一例を示す図で
あり、いずれもＪＩＳＡ１１２８に記載されてい
る。１）フランジ付きの円筒状容器１に試料９を容器から少
しあふれる程度に入れ、余分の試料を定規でかきとって
平坦にならし、ふた２を容器に取り付け空気が漏れない
ように密閉して、空気室４内の気圧を初圧力値の線まで
上げる（図６（ａ））。２）作動弁３を十分に開き、圧力計１０の空気量を小数
点以下１けたで読む（図６（ｂ））。なお、空気量が直
読できるように目盛りしてある圧力計１０は、容量約 1
kgf/cm²｛100kPa｝で 0.01kgf/cm²｛1.00kPa｝程度の感
度が求められている。また、空気量の目盛りは容器に水
を満たした後、上述の方法で空気室内の気圧を初圧力値
の線まで上げ、その後一定量の水を抜き出して、空気量
として目盛り板に目盛る。この目盛りは時々キャリブレ
ーションを行ない較正する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法は、発泡モルタル等の高空気量のフレッシュコンク
リートの測定には、精度が低下し、また使用できないと
いう問題があった。例えば、図７に示す圧力計１０の場
合、空気量が 0〜 8％までは 0.1％目盛りであるが、 8
〜10％までは 0.2％目盛りであり、さらに 10％を越え
た場合は、空気量の測定ができない。

【０００４】また、空気室内の気圧を初圧力値の線まで
上げる操作において、初圧力値の線にメータの針を一致
させることが困難である。実際には空気室に圧力調整弁
などを設けて初圧力値の線以上に圧力を上げた後、放圧
することにより調整しているが熟練を要するという問題
がある。

【０００５】さらに、圧力計としてブルトン管やベロー
ズ管が用いられているため、機械的原因による精度劣化
やキャリブレーションの不安定化等の問題がある。その
ため、キャリブレーション毎に試験機メーカに依頼する
か、キャリブレーションを頻繁に行なわなければならな
いという問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、約 5％程度の空気量を含む通常のフ
レッシュコンクリートから 50％程度の空気量を含む気
泡モルタルの空気量を精度よく測定でき、またキャリブ
レーションも容易にできるフレッシュコンクリートエア
メータおよびフレッシュコンクリートの空気量測定方法
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】本発明のフレッシュコン
クリートエアメータは、試料容器と、この試料容器の上
部に作動弁を介して試料容器と連通する空気室とを備え
てなるフレッシュコンクリートエアメータにおいて、上
記空気室に取り付けられる圧力計がデジタル式の圧力セ
ンサーであることを特徴とする。

【０００８】本発明の空気量測定方法は、試料容器にフ
レッシュコンクリートを充填した後、該試料容器を密閉
する工程と、試料容器の上部に設けられた空気室の空気
圧を所定の値に上昇させる工程と、空気室と試料容器内
との間に設けられた作動弁を連通させて空気室と試料容
器内との平衡圧力を測定する工程とを含むフレッシュコ
ンクリートの空気量測定方法において、上記空気圧およ
び平衡圧力をデジタル式の圧力センサーにより直接測定
し、平衡圧力の逆数と空気量とのキャリブレーション直
線を用いてフレッシュコンクリートに含有する空気量を
算出することを特徴とする。また、デジタル式の圧力セ
ンサーにより直接測定した値を用いてフレッシュコンク
リートに含有する空気量を算出することを特徴とする。

【０００９】なお、本発明においてフレッシュコンクリ
ートとは、通常の生コンクリートのみならず空気を多量
に含むモルタル等も含み、まだ固まらないコンクリート
一般をいう。

【００１０】本発明は、空気室と試料容器内との平衡圧
力をデジタル式の圧力センサーで直接測定できる装置、
および平衡圧力の逆数と空気量とのキャリブレーション
直線を用いて、あるいは直接測定値を用いて空気量を算
出することにより、 50％程度の空気量まで精度よく測
定できる。また、デジタル式の圧力センサーを用いるこ
とにより、空気室内の初圧力を上げることができるので
より測定精度を上げることができ、また初圧力設定操作
やキャリブレーション操作が容易にできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】ＪＩＳＡ１１２８に規定され
る空気室圧力方法は、「ボイルの法則」を測定原理とす
るもので、図６に示す装置において、加圧された空気室
内と常圧の試料容器とを連通したときの平衡圧力を測定
してフレッシュコンクリート（試料）に含有する空気量
を容量百分率として測定する方法である。試料中の空気
量をＶ_Sとすると、ボイルの法則によりＶ_Sは次の式で求
められる。Ｖ_S＝Ｖ₀（Ｐ₀−Ｐ_e）／Ｐ_e ここで、Ｖ₀：空気室の体積Ｐ₀：空気室の初圧力Ｐ_e：平衡圧力をそれぞれ表す。なお、上式において試料表面とふた下面の間に介在する
空気量を 0としている。また、骨材補正係数を 0として
いる。

【００１２】従来、空気室の初圧力Ｐ₀は、初圧力値の
線まで気圧を上げるという方法を採用し、その値は直接
測定されていなかった。また、キャリブレーションで得
られた試料中の空気量Ｖ_Sを圧力計に表示すると、図７
に示すように、空気の含有量が大きくなるに従って目盛
り幅が小さくなり、その結果、測定誤差が大きくなり、
空気量 10 ％以上では事実上測定が困難となっていた。
この関係を考察するため、上述の式において、Ｖ_Sを縦
軸に、Ｐ_eを横軸にしてその関係を図示すると図２に示
す曲線となる。図２に示すように、従来の方法では空気
量が大きくなるに従って測定される平衡圧力の幅が小さ
くなっており、その結果、測定誤差が大きくなることが
分かった。

【００１３】しかしながら、上式を変形すると、Ｖ_S＝
Ｖ₀・Ｐ₀／Ｐ_e−Ｖ₀となる。このため、Ｖ_Sを縦軸に、
１／Ｐ_eを横軸にしてその関係を図示すると直線関係が
得られる。また、Ｐ_e、Ｐ₀の値が精密に直接測定できれ
ば、Ｖ₀は既知なのでＶ_Sが求まる。その結果、試料表面
とふた下面の間に介在する空気量や、骨材等の補正値を
いれることにより、空気量が求まることになる。実際的
には、測定容器等の有する固有な誤差などを考慮してキ
ャリブレーションを行なって空気量を算出することが好
ましい。

【００１４】本発明において、キャリブレーションの結
果、Ｐ₀の値を大きくするにしがって、Ｖ_Sと１／Ｐ_eと
の相関係数が限りなく１に近ずくことが認められ、Ｖ_S
の精度を高められることが分かった。本発明はこのよう
な知見に基づきなされたもので、本発明のフレッシュコ
ンクリートエアメータは、空気室に取り付けられる圧力
計を従来のアナログ式のブルトン管やベローズ管に代え
て、圧力を直接精密に測定できるデジタル式の圧力セン
サーとするものである。また、本発明の空気量測定方法
は、この直接精密に測定された圧力を用いてフレッシュ
コンクリートに含有する空気量を算出するものである。

【００１５】本発明のフレッシュコンクリートエアメー
タを図１に示す。図１は、デジタル式の圧力センサーが
取り付けられた空気室および容器の断面図を示す。フレ
ッシュコンクリートエアメータは、試料容器１とふた２
とから構成され、ふた２には、作動弁３を介して試料容
器１と連通する空気室４とを備えている。また、空気室
４にはデジタル式の圧力センサー５が取り付けられてい
る。なお、６は注水口、７は排気口、８は加圧装置、例
えば空気ハンド・ポンプである。また、空気室４には圧
力調節弁等を設けることができる。なお、本発明は初圧
力値を直読できるので、空気室に設けられている従来の
圧力調整弁を省略してもよい。

【００１６】本発明に係るデジタル式の圧力センサー５
は、空気室４および容器１の耐圧性能に応じた圧力範囲
を測定できるものであれば用いることができる。例え
ば、ＪＩＳＡ１１２８に準拠した場合、0.3MPaを越
えると安全係数を考慮した容器の耐圧性能を越えるおそ
れがあるため、 0〜0.3MPaの圧力範囲が好ましい。な
お、耐圧性能を向上させた容器を用いる場合には0.3MPa
を越える圧力を測定できる圧力センサーを用いることが
できる。圧力センサーの精度は、±0.2％Ｆ．Ｓ．±1di
git、好ましくは±0.1％Ｆ．Ｓ．±1digitである。例え
ば、圧力センサーの精度を±0.1％以下とすると、空気
量 10％の試料を測定する場合、±1％以下の精度で空気
量を測定できる。これに対して、ＪＩＳＡ１１２８
に準拠した場合、0.1MPa定量の精度は±0.001MPaである
ため、空気量 10％の場合（約 0.038MPa）の精度は±2.
6％となる。デジタル式の圧力センサーとしては、半導
体歪ゲージを感圧部に用いた圧力センサーなどを用いる
ことができる。例えば、市販品としては、長野計器社製
のＧＣ７シリーズのデジタル圧力計がある。

【００１７】本発明のフレッシュコンクリートエアメー
タを用いて、空気量Ｖ_SとＰ_eとのキャリブレーションを
行なった。キャリブレーションは、初圧力を 0.10MPa、
0.15MPa、 0.20MPaの 3水準とり、それぞれについて空
気量を 1〜50％までの 13 水準にて行なった。また、各
水準とも 3回の繰り返しでキャリブレーションを実施し
た。初圧力 3水準の計算で求められた空気量と圧力セン
サー値との関係を表１〜表３、およびＶ_Sと１／Ｐ_eとの
統計処理、回帰直線を図３〜図５に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】図３〜図５に示すように、Ｖ_Sと１／Ｐ_eと
の間には、分散分析結果によっても明らかなように、高
度な直線関係が認められ、空気量 50％程度の発泡モル
タルにも十分対応できることが認められた。また、初圧
力が高くなるにしたがって、相関係数の値が 1に近くな
り、初圧力を高くするほど測定精度が向上することが認
められた。空気量は圧力センサー値の逆数を一次回帰式
に代入することにより求めることができる。なお、キャ
リブレーションによって得られる一次回帰式は初圧力に
応じて定められる。また、空気量は、圧力センサー値を
データ出力して、メモリ領域に読み込み、予め保存させ
ておく一次回帰式を用いて計算し、その計算結果を表示
装置に表示させるコンピュータにより直接空気量を得る
ことができる。

【００２２】本発明のフレッシュコンクリートエアメー
タを用いて空気量を測定する方法を以下に説明する。１）試料容器にフレッシュコンクリートを充填した後、
該試料容器を密閉する。この手順は、ＪＩＳＡ１１
２８に規定されている方法を採用することができる。２）空気室の空気圧を所定の値に上昇させ、その値を読
み取る。この値は空気室および密閉された試料容器の耐
圧性能に依存するが、例えば 0.1MPa以上が好ましく、
より好ましくは 0.2MPaである。 0.2MPaとすることによ
り空気量の測定精度がより向上する。３）空気室と試料容器内との間に設けられた作動弁を連
通させて空気室と試料容器内との平衡圧力をデジタル式
の圧力センサーにより直接測定する。４）測定された圧力の逆数を用いてフレッシュコンクリ
ートに含有する空気量を算出する。この算出は、上述の
キャリブレーション直線を用いて、あるいは圧力センサ
ーにマイコンを内蔵させて自動演算させ、直接表示する
方法であってもよい。

【００２３】この方法によると、空気量が約 50 ％程度
含むフレッシュコンクリートであっても、その空気量を
精度よく測定できる。また、初圧力や 0点の設定がデジ
タル式のため、明瞭かつ簡易に行なうことができるの
で、測定作業を容易に行なうことができる。また、測定
された圧力センサー値を用いて、直接ボイルの法則によ
り空気量を算出することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のフレッシュコンクリートエアメ
ータは、空気室に取り付けられる圧力計がデジタル式の
圧力センサーであるので、初圧力を直接読み取ることが
でき、また、初圧力を高くすることができる。その結
果、空気量が約 50 ％程度含むフレッシュコンクリート
であっても精度よく測定できる。さらに、従来のＪＩＳ
Ａ１１２８に規定される装置の簡易な改良で精度よ
いフレッシュコンクリートエアメータが得られる。

【００２５】本発明の空気量測定方法は、上記フレッシ
ュコンクリートエアメータを用いて、空気圧をデジタル
式の圧力センサーにより直接測定し、この測定された圧
力を用いてフレッシュコンクリートに含有する空気量を
算出するので、熟練を要さずに精度よくフレッシュコン
クリート中の空気量が測定できる。また、空気量と圧力
の逆数との直線関係を用いるので、少なくとも 2点あれ
ば直線が引ける。その結果、キャリブレーションの測定
点を少なくすることができ、また、多点キャリブレーシ
ョンを行なうことにより精度がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】フレッシュコンクリートエアメータを示す図で
ある。

【図２】空気量と平衡圧力の関係を示す図である。

【図３】初圧 0.10MPaでの統計処理、回帰直線を示す図
である。

【図４】初圧 0.15MPaでの統計処理、回帰直線を示す図
である。

【図５】初圧 0.20MPaでの統計処理、回帰直線を示す図
である。

【図６】従来の空気量測定方法を示す図である。

【図７】圧力計の目盛り板の一例を示す図である。

【符号の説明】

１試料容器２ふた３作動弁４空気室５圧力センサー６注水口７排気口８加圧装置９試料１０圧力計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井坂一平三重県津市雲出長常町字中浜垣内1095 三重県生コンクリート工業組合内 (72)発明者高垣内仁志三重県津市雲出長常町字中浜垣内1095 三重県生コンクリート工業組合内 (72)発明者平林敏美三重県津市雲出長常町字中浜垣内1095 三重県生コンクリート工業組合内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料容器と、この試料容器の上部に作動
弁を介して前記試料容器と連通する空気室とを備えてな
るフレッシュコンクリートエアメータにおいて、前記空
気室に取り付けられる圧力計がデジタル式の圧力センサ
ーであることを特徴とするフレッシュコンクリートエア
メータ。
【請求項２】試料容器にフレッシュコンクリートを充
填した後、該試料容器を密閉する工程と、前記試料容器
の上部に設けられた空気室の空気圧を所定の値に上昇さ
せる工程と、前記空気室と試料容器内との間に設けられ
た作動弁を連通させて前記空気室と前記試料容器内との
平衡圧力を測定する工程とを含むフレッシュコンクリー
トの空気量測定方法において、前記空気圧および前記平衡圧力をデジタル式の圧力セン
サーにより直接測定し、平衡圧力の逆数と空気量とのキ
ャリブレーション直線を用いてフレッシュコンクリート
に含有する空気量を算出することを特徴とする空気量測
定方法。
【請求項３】試料容器にフレッシュコンクリートを充
填した後、該試料容器を密閉する工程と、前記試料容器
の上部に設けられた空気室の空気圧を所定の値に上昇さ
せる工程と、前記空気室と試料容器内との間に設けられ
た作動弁を連通させて前記空気室と前記試料容器内との
平衡圧力を測定する工程とを含むフレッシュコンクリー
トの空気量測定方法において、前記空気圧および前記平衡圧力をデジタル式の圧力セン
サーにより直接測定した値を用いてフレッシュコンクリ
ートに含有する空気量を算出することを特徴とする空気
量測定方法。