JP2018193681A - コンクリートの締め固め管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ確実に打設コンクリートを締め固めることを可能としたコンクリートの締め固め管理装置を提案する。【解決手段】コンクリートに挿入したバイブレータ１の位置を検出する位置検出手段４と、コンクリート内におけるバイブレータ１の振動付与時間を計測する振動時間計測手段６と、位置と振動付与時間とに基づいてコンクリート内のバイブレータ１による振動の影響範囲を算出する演算手段８と、影響範囲を表示する表示手段９とを備えるコンクリートの締め固め管理装置２。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリートの締め固め管理装置に関する。

コンクリート打設時には、打設コンクリートに振動を加えて締め固めることで、硬化後のコンクリートの品質を確保する。打設コンクリートの締め固め方法として、打設コンクリートに内部振動機（バイブレータ等）を挿入して振動を加える方法がある。このとき、内部振動機を挿入する位置、深さ、時間等は、作業員の勘や経験に基づいて、コンクリートを全体的に締め固めるように管理されていることが多い。一方、打設コンクリートの締め固めが不均一または不十分だとコンクリート構造物の不具合の原因となる場合があるが、打設コンクリートの締め固め状況は、目視により確認できない。
そのため、特許文献１には、作業員の勘や経験等に頼ることなく、コンクリートを全体的にかつ均一に締め固めることを目的として、型枠内のコンクリートを当該コンクリートの性状に応じた大きさのグリッドに区画するとともに、区画毎に所定時間の振動を加えることで、全体的に均一に振動を加えるコンクリート締め固め方法が開示されている。

特開２０１４−７４２９７号公報

特許文献１に記載のコンクリート締め固め方法は、指定された位置にバイブレータを挿入し、指定された時間だけ振動を加える必要があるため、施工管理に手間がかかる。すなわち、一つのグリッドの中心部にバイブレータを挿入して振動を加えた後、隣接する他のグリッドの中央部にバイブレータを移動させて振動を加える作業を繰り返し行う必要がある。そのため、バイブレータを正確な位置に配置することや、振動を加える時間を管理する必要がある。
このような観点から、本発明は、簡易かつ確実に打設コンクリートを締め固めることを可能としたコンクリートの締め固め管理装置を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のコンクリートの締め固め管理装置は、コンクリートに挿入したバイブレータの位置を検出する位置検出手段と、前記コンクリート内における前記バイブレータの振動付与時間を計測する振動時間計測手段と、前記位置と前記振動付与時間とに基づいて、前記バイブレータによる振動の影響範囲を算出する演算手段と、前記影響範囲を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
かかるコンクリートの締め固め管理装置によれば、バイブレータによる締め固め状況に応じた管理が可能である。すなわち、バイブレータによって締め固めた範囲を表示手段に表示することにより、次に締め固める位置を決定することや、締め固め不足の位置を把握することができる。そのため、予め定められた位置を決められた時間だけ締め固める必要がなく、作業が容易である。

なお、前記締め固め管理装置が前記バイブレータの振動体の深度を検出する深度検出手段を備えていれば、深さ方向に対しても締め固め管理を簡易に行うことができる。このような深度検出手段としては、前記バイブレータのケーブルに間隔をあけて設置された複数のＩＣタグと、前記バイブレータを保持する作業員に設置されるタグリーダーとを備えたものを使用すればよい。
また、前記振動時間計測手段としては、電流センサを備えたものを使用すればよい。かかる締め固め管理装置によれば、電流センサにより電流値の変化を計測することによりバイブレータがコンクリート内に挿入したタイミングとコンクリートから抜き出したタイミングを把握することができる。
さらに、前記位置検出手段としては、前記バイブレータを保持する作業員を自動追尾する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像を解析する画像解析手段とを備えたものを使用すればよい。かかる締め固め管理装置によれば、作業員の位置によりバイブレータの位置を把握することができるため、複雑な測量や装置を要しない。

本発明のコンクリートの締め固め管理装置によれば、簡易かつ確実に打設コンクリートを締め固めることが可能となる。

本発明の実施形態に係るコンクリートの締め固め状況を示す模式図である。 本実施形態のコンクリートの締め固め管理装置を示すブロック図である。 （ａ）は影響範囲を平面的に示す模式図、（ｂ）は影響範囲を断面的に示す模式図である。

本実施形態では、図１に示すように、バイブレータ１を利用して型枠内のコンクリートＣを全体的に締め固める場合について説明する。コンクリートＣを全体的に締め固める場合は、バイブレータ１を順次移動させながら型枠内に挿入することで、コンクリートＣ全体に対して振動を加える。本実施形態では、コンクリートの締め固め管理装置２（図２参照）を利用することで、コンクリートＣを全体的にもれなく締め固めるものとする。本実施形態では、バイブレータ１を保持する作業員Ｐが、型枠（コンクリートＣ）上に設置された足場を移動しながら、バイブレータ１を所定の位置に挿入する。バイブレータ１は、振動体１１と振動体１１に接続されたケーブル１２とを備えていて、作業員Ｐは、ケーブル１２を保持して作業を行う。

コンクリートの締め固め管理装置２は、図２に示すように、コンピュータ３を主体に構成されており、位置検出手段４と、深度検出手段５と、振動時間計測手段６と、記憶手段７と、演算手段８と、表示手段９とを備えている。

位置検出手段４は、コンクリートＣに挿入したバイブレータ１の平面位置を検出する。本実施形態では、バイブレータ１を保持する作業員Ｐの位置を検出（自動追尾）することで、コンクリートＣに挿入したバイブレータ１の平面位置を検出する。本実施形態の位置検出手段４は、撮影手段４１と、画像解析手段４２とを備えている。なお、位置検出手段４の構成は限定されるものではない。
撮影手段４１は、ビデオカメラであって、コンクリートＣの打設領域を全体的に撮影することが可能な位置に設けられている。撮影手段４１は、コンピュータ３から送信された信号に応じて撮影方向が変化するように制御されていてもよい。

画像解析手段４２は、コンピュータ３内に設けられていて、撮影手段４１により撮影した画像から作業員Ｐ（作業員Ｐの位置）を特定する。本実施形態では、画像データから作業員Ｐのヘルメットを認識するように設定されている。なお、画像解析手段４２は、必ずしもヘルメットを認識する必要はなく、例えば、作業員Ｐが装着している作業服や、当該作業服に設置された印等を認識することで作業員Ｐの位置を特定してもよい。画像解析手段４２は、型枠に対するバイブレータ１の平面位置を特定する。なお、画像解析手段４２は、バイブレータ１（作業員Ｐ）の位置を座標により管理してもよい。画像解析手段４２による解析結果は、記憶手段７に記憶される。
このように、位置検出手段４は、撮影手段４１により撮影された画像から、作業員Ｐの位置を特定し、作業員Ｐを自動追尾するように構成されている。

深度検出手段５は、バイブレータ１（振動体１１）の深度を検出する。本実施形態の深度検出手段５は、ケーブル１２に間隔をあけて設置された複数のＩＣタグ５１と、バイブレータ１を保持する作業員Ｐに設置されたタグリーダー５２と、深度算出手段５３とを備えている。なお、深度検出手段５は限定されるものではなく、例えば、振動体１１に設けられたセンサーであってもよい。
ＩＣタグ５１は、ケーブル１２に５ｃｍ間隔で設置されている。なお、ＩＣタグ５１の間隔は限定されるものではない。

タグリーダー５２は、例えば作業員Ｐの一方の手に装着する手袋に設置しておく。タグリーダー５２によりケーブル１２に設置されたＩＣタグ５１から識別情報を検出し、検出結果を深度算出手段５３に送信する。
深度算出手段５３は、ＩＣタグ５１の識別情報から振動体１１の深度を算出する。すなわち、記憶手段７には、各ＩＣタグ５１の識別情報と設置位置情報とが関連付けられて記憶されていて、タグリーダー５２に最も近いＩＣタグ５１を検出することで、深度算出手段５３により作業員Ｐの手（検出したＩＣタグ５１）から振動体１１までの距離を出力する。その結果、振動体１１のコンクリートＣ内の深さ位置を把握することができる。振動体１１の深さ位置は、バイブレータ１の平面位置とともに記憶手段７に記憶する。なお、深度検出手段５の構成は限定されるものではない。

振動時間計測手段６は、コンクリートＣ内におけるバイブレータ１の振動付与時間を計測する。本実施形態の振動時間計測手段６は、電流センサ６１と、電流処理手段６２とを備えている。
電流センサ６１は、バイブレータ１のケーブル（電気ケーブル）１２に設置されていて、バイブレータ１に送電された電流を計測する。電流センサ６１により計測された電流計測値は、コンピュータ３内の電流処理手段６２に送信される。

電流処理手段６２は、バイブレータ１の電流計測値の変化を計測することにより、コンクリートＣ内にバイブレータ１を挿入したタイミングと、コンクリートＣからバイブレータ１が抜き出したタイミングとを検出する。本実施形態では、バイブレータ１をコンクリートＣに挿入することで負荷が大きくなることに着目し、バイブレータ１の電流が予め設定された閾値を超えた場合をコンクリートＣ内に挿入されている状態と認定する。検出結果は、記憶手段７に保存する。また、本実施形態では、振動付与時間（バイブレータ１がコンクリートＣ内に挿入されている時間）を、振動体１１の深さ位置とともに記憶手段７に記憶する。バイブレータ１がコンクリートＣ内に挿入されている時間帯において振動体１１の深さ位置と当該位置に振動体１１がとどまる時間とを関連付けることで、深さ毎の振動付与時間を把握することができる。なお、振動時間計測手段６の構成は限定されるものではない。

演算手段８は、バイブレータ１の平面位置、振動体１１の深度および振動付与時間に基づいて、コンクリートＣ内のバイブレータ１による振動の影響範囲Ａ（図３参照）を算出する。すなわち、振動付与時間に応じて変化する影響半径（振動体１１を中心とした領域）をバイブレータ１の平面位置および深度毎に算出する。記憶手段７には、振動体１１による振動付与時間と影響範囲Ａの関係を規定する関数が記憶されている。影響範囲Ａの算出は、振動体１１による振動付与時間を記憶手段７に記憶された関数に当てはめることにより行う。算出した影響範囲Ａ（バイブレータ１の挿入位置毎の締め固めた範囲）は、記憶手段７に記憶する。

表示手段９は、図３（ａ）に示すように、演算手段８により算出した影響範囲Ａを表示する。本実施形態の表示手段９は、モニターである。表示手段９は、施工中のコンクリートＣに対して記憶手段７に記憶された全ての影響範囲Ａを表示することが可能に構成されている。本実施形態では、影響範囲Ａを平面図で表示するものとする。このとき、表示手段９に表示される影響範囲Ａは、バイブレータ１（振動体１１）を挿入した位置毎に、最も影響半径が小さい深度での影響範囲Ａ（最小影響範囲Ａ_ｍｉｎ）を表示する（図３（ｂ）参照）。なお、表示手段９は、影響範囲Ａを３次元的（例えば、円柱状や楕円球状等）に表示してもよい。

以上、本実施形態のコンクリートの締め固め管理装置２によれば、バイブレータ１による締め固め状況に応じた管理が可能である。バイブレータ１によって締め固めた範囲を表示手段９に表示することによって、次に締め固める位置を決定することができる。また、表示手段９を確認することで、影響範囲Ａ同士の間に締め固められていない領域が存在しているか否かを確認することができるため、締め固めが不十分な部分（未締め固め領域Ａ_０）に対して締め固めを行うことができる。そのため、作業員Ｐの勘や経験に頼ることなく、コンクリートＣを全体的に締め固めることができる。また、予め定められた位置にバイブレータ１を挿入して、決められた時間を締め固める従来の締め固め方法に比べて作業性に優れている。

バイブレータ１の平面位置の検出は、ビデオカメラを利用した自動追尾により行うため、複雑な設備や、測量を必要としない。
また、コンクリートの締め固め管理装置２は、バイブレータ１の振動体１１の深度を検出する深度検出手段５を有しているため、深さ方向に対しても締め固め管理を簡易に行うことができる。すなわち、３次元的にコンクリートＣの締め固め管理を行うことで、高品質に施工を行うことができる。このような深度検出手段５には、ＩＣタグ５１とタグリーダー５２を利用した簡易な設備により行うため、複雑な設備や、測量を必要とせず、簡易かつ安価である。
また、振動時間の計測は、電流センサ６１を利用して電流の変化により行うため、複雑な計測手段を必要としない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、深度検出手段５は、必要に応じて設ければよい。すなわち、バイブレータ１による影響範囲Ａを平面的に管理する場合には、深度検出手段５は省略してもよい。
また、振動時間計測手段６の構成は、前記実施形態で示したものに限定されるものではない。
同様に、位置検出手段４の構成は、前記実施形態で示したものに限定されるものではない。

１ バイブレータ
２ コンクリートの締め固め管理装置
３ コンピュータ
４ 位置検出手段
４１ 撮影手段
４２ 画像解析手段
５ 深度検出手段
５１ ＩＣタグ
５２ タグリーダー
６ 振動時間計測手段
６１ 電気センサ
７ 記憶手段
８ 演算手段
９ 表示手段

Claims (5)

1. コンクリートに挿入したバイブレータの位置を検出する位置検出手段と、
   前記コンクリート内における前記バイブレータの振動付与時間を計測する振動時間計測手段と、
   前記位置と前記振動付与時間とに基づいて、前記バイブレータによる振動の影響範囲を算出する演算手段と、
   前記影響範囲を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする、コンクリートの締め固め管理装置。
2. 前記バイブレータの振動体の深度を検出する深度検出手段を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートの締め固め管理装置。
3. 前記深度検出手段が、
   前記バイブレータのケーブルに間隔をあけて設置された複数のＩＣタグと、
   前記バイブレータを保持する作業員に設置されるタグリーダーと、
   を備えていることを特徴とする、請求項２に記載のコンクリート締め固め管理装置。
4. 前記振動時間計測手段が、電流センサを備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコンクリートの締め固め管理装置。
5. 前記位置検出手段が、前記バイブレータを保持する作業員を自動追尾する撮影手段と、
   前記撮影手段により撮影された画像を解析する画像解析手段と、
   を備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコンクリートの締め固め管理装置。

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