JP2006003121A - 生コンクリートの単位水量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で、大掛かりなシステムになることがなく、打設現場で簡単に生コンクリートの単位水量を測定することができる単位水量測定装置である。
【解決手段】 単位水量測定装置１は、生コンクリートから採取した試料中の空気量を測定するエアメータ２と、単位水量の推定式をプログラムした携帯情報端末３とを備え、試料の測定空気量と、試料について別途測定された測定質量と、生コンクリートの配合とから、携帯情報端末３によって生コンクリートの単位水量を演算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアメータ法により生コンクリートの単位水量を測定する装置に関する。

コンクリートの強度は水とセメントの重量比等で決まって来、水が多いとコンクリートの強度が低下し、ひび割れも発生しやすくなる。このため、生コンクリート製造時の混錬水量を十分に管理する一方、コンクリートの打設現場で荷卸時を含む打設前の時期に、生コンクリートの単位水量（生コンクリート１ｍ³あたりの水量）を測定して、コンクリートの品質を確保した打設が行われるようにすることが求められる。

ところで、近年、トンネル等においてコンクリートの脆化に伴う剥落等の現象が相次いで発生したことなどから、国土交通省が耐久性指針として生コンクリートの単位水量について許容値を示し、生コンクリートを打設するにあたり単位水量を測定することを義務づけることとなった。

生コンクリートの単位水量の測定法には、高周波加熱乾燥法や一般加熱乾燥法、アルコール等を用いる試薬濃度差法、水分計法である静電容量測定法やＲＩ水分計による方法、赤外線水分計を用いる方法、さらにはエアメータ法等々、多くの方法が知られている。

中でも、生コンクリートの空気量と質量とから単位水量を求めるエアメータ法は、他の測定方法に比べて試料量が５〜７リットルと多いため、試料のサンプリング誤差が無視できる容量で試験が行えるとともに、試験方法が従来の空気量試験と同様に行うことができるため、測定の簡便性や迅速性などから現場適用性が高い。

従来、エアメータ法による単位水量測定装置として、生コンクリートの空気量測定器（エアメータ）を質量（重量）計測ユニット上に設置し、空気量測定器の空気室に取付けた圧力計および質量計測ユニットに無線送受信機能を具備させて測定装置本体を構成する一方、打設現場から離れた例えば生コンクリート製造工場に集中制御部を設置して、計測した質量データおよび圧力データを集中制御部に無線で送信し、集中制御部の演算表示部で単位水量を演算し表示して、遠隔で単位水量を管理できるようにしたものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２０００−１４６０２号公報

上記提案の単位水量測定装置によれば、コンクリートの打設現場から離れた場所で単位水量を知って集中管理することができる利点がある。しかしながら、打設現場に持ち込んだ測定装置本体以外に、そこから離れた場所に集中制御設備を設置して無線で計測データ等の送受信を行わなければならず、その上、集中制御設備にパソコン等のデータ処理・管理手段を具備させる必要もあり、単位水量測定装置全体が大掛かりなシステムになる。また空気量測定器を質量計測ユニット上に一体化しているので、測定装置本体が大型化する。

したがって本発明の課題は、小型で、大掛かりなシステムになることがなく、打設現場で簡単に生コンクリートの単位水量を測定することができる単位水量測定装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の単位水量測定装置は、生コンクリートから採取した試料中の空気量を測定するエアメータと、単位水量の推定式をプログラムした携帯情報端末とを備え、前記試料の測定空気量と、前記試料について別途測定された測定質量と、前記生コンクリートの配合とから、前記携帯情報端末によって前記生コンクリートの単位水量を演算することを特徴とする。

本発明では、エアメータで測定した試料中の空気量と、別途測定した試料の質量と、生コンクリートの配合とから、生コンクリートの単位水量（単位容積あたりの水量）を演算するのに、単位水量の推定式をプログラムした携帯情報端末を使用するので、打設現場で簡単に生コンクリートの単位水量を測定でき、また測定結果を表示することができる。また単水量測定装置本体は、エアメータだけなので、小型なものに維持することができる。また打設現場から離れた場所に集中制御設備を設置して、エアメータとの間で無線により計測データ等の送受信を行ったり、集中制御設備にパソコン等のデータ処理・管理手段を具備させる必要がないので、単位水量測定装置全体が大掛かりなシステムになることがない。

本発明の単位水量測定装置によれば、小型で、大掛かりなシステムになることがなく、打設現場で簡単に生コンクリートの単位水量を測定することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳述する。図１は、本発明の生コンクリートの単位水量測定装置の実施例を示す全体図である。本測定装置１は、生コンクリート中の空気量を測定するエアメータ２と、その測定空気量その他の測定値、および生コンクリートの配合（略してコンクリートの配合）（生コンクリートに使用したセメント、水、細骨材、粗骨材の量、空気量）から単位水量を演算する携帯情報端末（ＰＤＡ）３とを組み合わせてなっている。

エアメータ２は、生コンクリートから採取した試料を詰めるフランジ付きの円筒容器４と、該容器４の上部開口に施蓋して容器内を密閉する蓋５とからなり、蓋５の上部には空気室６を形成して、該空気室６に排気弁７、手動空気ポンプ８、圧力計９、調圧弁１０および空気室内６を蓋５の浅い円錐形状の下面に連通させる開閉動作弁１１が設けられている。また蓋５には図では空気室６の後側で見えないが開閉コック付きの給水口と、蓋周縁部に施蓋時に容器４のフランジ４ａに係合締結するようにした複数個の締金具１２が設けられている。

生コンクリート中の空気量の測定法はＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２８）に定められており、エアメータ２の他に、突き棒、メスシリンダー、スポイト、ストレート・エッジ、キャリブレーション用パイプを使って、一定の手順で操作するようになっている。生コンクリートの単位水量を測定にするには、他に試料の質量を測定する必要があり、質量計（秤）を別途用意する。質量計は秤量が２５ｋｇ以上で、最小目盛りが５ｇ以下のものならばよい。

携帯情報端末３、つまりＰＤＡ(Personal Digital Assistants)としては、各種のものが市販されているが、小型で携帯性の高いものならばよい。入力方式は、キーボート゛式でなくタッチボタン式がよく、ペン入力が可能ならばなおよい。またパソコンとのデータ連携機能や通信機能は、あってもなくてもよい。

本発明の測定装置では、単位水量の測定にエアメータ法を採用しているが、エアメータ法は、エアメータにより生コンクリートの空気量を測定し、この測定した空気量と別途測定した生コンクリートの質量とから単位水量を演算により求めるものである。具体的には、生コンクリートの「配合表上の単位容積質量γ１」と「試験で得られる単位容積質量γ２」を比較することで単位水量を推定するもので、本実施例では、その推定演算に独立行政法人土木研究所が導いた推定式（以下土研式推定式と称す）を用いている。携帯情報端末３には、土研式推定式の演算プログラムおよびその他必要なプログラムが予め組み込まれている。

単位容積質量および土研式推定式は次ぎのようになる。
単位容積質量γ１、γ２
γ１＝Ｍｃ／｛１−（Ａir＋α）×０．０１｝ ・・・（１）
ここに、γ１：配合表上の空気量を除いた単位容積質量（ｋｇ／ｍ³）
Ｍｃ：配合表上のコンクリート１ｍ³あたりの質量（ｋｇ／ｍ³）
Ａir：配合表上の空気量（％）
α：セメント粒子への水の浸潤による容積減少量（％）。

単位セメント量１００ｋｇあたり０．０１％とする。

γ２＝Ｍ２／｛Ｖ２−Ｖ３×Ａir２×０．０１｝ ・・・（２）
ここに、γ２：試験で得られる空気量を除いた単位容積質量（ｋｇ／ｍ³）
Ｍ２：試料の質量（ｇ）
Ｖ２：試料の容積（リットル）
注水法ではＶ２＝全容器容積−注水量
無注水法ではＶ２＝Ｖ３
Ｖ３：思料を詰める容器の容積
Ａir２：試料中の空気量（％）
Ａir２＝測定空気量−骨材修正係数
単位水量推定式
正規の配合で混錬したコンクリートのγ２はγ１と同じ値を示すはずであるが、実際のコンクリートが式（１）に示す配合表通りのコンクリートにＷ’の加水があったものになっているとすると、実際の単位容積質量γ２は式（１）を書き換えて式（３）のように表せる。

γ２＝（Ｍｃ＋Ｗ’）／｛１−（Ａir＋α）×０．０１＋Ｗ’×０．００１｝
・・・（３）
ここに、Ｗ’：単位水量の誤差（ｋｇ／ｍ³）
式（３）からＷ’を求めると
Ｗ’＝｛γ２（１−（Ａir＋α）×０．０１）−Ｍｃ｝
／（１―γ２×０．００１） ・・・（４）
となる。従って、推定単位水量Ｗは、式（５）によって求めることができる。

Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ’＝Ｗ１＋｛γ２（１−（Ａir＋α）×０．０１）−Ｍｃ｝
／（１―γ２×０．００１） ・・・（５）
ここに、 Ｗ ：推定単位水量（ｋｇ／ｍ³）
Ｗ１：配合表上の単位水量（ｋｇ／ｍ³）
本発明の測定装置による生コンクリートの単位水量の測定法を図２に示すＰＤＡの操作法に従い説明する。なお、空気量の測定は無注水法としたが、注水法で測定する場合も、無水法に順じた操作で単位水量を測定することができる。

先ず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ＰＤＡ（携帯情報端末３）の液晶パネルの「トップメニュー」の画面から「エアメータの諸元」を選択して、開いた「エアメータの諸元」の画面でエアメータ２の容器４の容積、蓋５を含めた容器４の全容積、エアメータ２の質量を確認する。なお、必要に応じて、キャリブレーション用パイプを用いてキャリブレーションを行い、これら諸元に変更が生じている場合には、正しい値を入力する。ついで「トップメニュー」の画面に戻って「配合入力」を選択し、図２（ｃ）に示すように、「コンクリートの配合入力」の画面で水、セメント、細骨材および粗骨材の各質量（ｋｇ）と空気量（％）を入力する。ついで生コンクリートから採取した試料についてＪＩＳ Ａ １１２８に従って空気量を測定し、これと一緒に試料の質量も測定する。

ＪＩＳ Ａ １１２８による空気量の測定では、先ず、生コンクリートから試料を約２０ｋｇ程度採取して、エアメータ２の容器４に試料を突き棒で突きながら詰め、詰めた生コンクリートの表面をストレート・エッジで均してから、蓋５を締める。試料を詰めた容器の質量を蓋ごと測定し（Ｍ_A）、試料の質量（Ｍ_B）をＭ_B＝Ｍ_O−Ｍ_A（Ｍ_O：エアメータ質量）と求める。ついで、エアメータ２の空気室６に手動空気ポンプ８で圧縮空気を入れて高圧状態に保持し、そのときの空気室６の圧力を圧力計９で計測する。ついで開閉弁１１を開いて空気室６を蓋２の下面に連通し、空気室６の圧縮空気を容器４内の生コンクリートに作用させる。これにより、空気室６と容器４の空気の圧力が平衡し、その平衡圧力を圧力計９で測定すると、平衡圧力の初期圧力からの減量（減量＝初期圧力−平衡圧力）としてコンクリート中の空気量（％）が測定される。空気量は０．１％単位で測定する。

試料の空気量および質量を測定したら、図２（ｄ）に示すように、その試料の測定空気量および測定質量を「無注水法の測定値」の画面で入力し、「結果」を選択すると、ＰＤＡにプログラムしてある土研式推定式の演算が実行されて演算結果が求まり、図２（ｅ）に示すように、「無注水法の結果」の画面に、配合上の単位容積質量、試料の単位容積質量、単位水量の誤差の推定値と共に推定単位水量が表示され、単位水量の測定値が求まる。

以上説明したように、本発明の単位水量測定装置によれば、エアメータで測定した試料中の空気量と、別途測定した試料の質量と、コンクリートの配合とから、生コンクリートの単位水量を演算するのに、単位水量の推定式をプログラムした携帯情報端末を使用するので、装置が小型で、大掛かりなシステムになることがなく、打設現場で簡単に生コンクリートの単位水量を測定し、また測定結果を表示することができる。

本発明の生コンクリートの単位水量測定装置の実施例を示す全体図である。 図１の測定装置で使用する携帯情報端末の操作を示す説明図である。

符号の説明

１ 単位水量測定装置
２ エアメータ
３ 携帯情報端末（ＰＤＡ）
４ 容器
５ 蓋
６ 空気室
９ 圧力計

Claims (1)

1. 生コンクリートから採取した試料中の空気量を測定するエアメータと、単位水量の推定式をプログラムした携帯情報端末とを備え、前記試料の測定空気量と、前記試料について別途測定された測定質量と、前記生コンクリートの配合とから、前記携帯情報端末によって前記生コンクリートの単位水量を演算することを特徴とする生コンクリートの単位水量測定装置。
   
   

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