JP2018536864A - コンクリートのレオロジー特性を求めるための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、コンクリートのレオロジー特性を求めるための携帯用手持式装置（１０）に関し、この装置は、装置を手動で操作するためのハンドル（１１）と、上記のハンドル（１１）に回転不能に取り付けられているパドル（１２）と、上記のパドル（１２）に作用する力を求めるためのセンサ手段（１４）と、上記のセンサ手段（１４）によって収集されたデータを評価するための電子モジュール（１７）と、上記のセンサ手段および上記の電子モジュールに電気エネルギーを供給するための電源と、を含んでいる。本発明はまた、このような携帯用手持式装置を使用して、コンクリートのレオロジー特性を求めるための方法に関し、この方法は、上記の装置の上記のパドル（１２）をコンクリート内に完全に浸すステップと、コンクリート内で、線形経路に沿って、上記のパドル（１２）を所定の距離ぶん手動で動かすステップと、上記のパドルの、コンクリート内の移動中に、上記のパドル（１２）に作用する力を測定し、上記の力データを収集するステップと、測定された上記の力データを評価し、評価された結果を表示するステップと、を含んでいる。

Description

本発明は、コンクリートのレオロジー特性を求めるための装置およびコンクリートのレオロジー特性を求めるための装置を使用した方法に関する。

近年、コンクリート技術は極限に向かって躍進している。近頃では、究極の機械的特性および曲げ特性を備える部材を製造すること、極めて厳しい状況下でワーカビリティを数時間保持するコンクリートを流し込むことおよび耐久性と美しさの面で極めて高い能力を保証することが可能になったが、その反面、このような極限に達することは、取り扱い、移動、ポンプ圧送、流し込みおよび仕上げがより困難になった材料を加工することを意味する。

コンクリート、たとえば自己収縮コンクリートのレオロジー特性を改善するために、流動化剤等の添加剤を使用することができる。合成高分子に基づく混和材料を含有するコンクリートは、一般的に「ｒｈｅｏｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ」と称される。フレッシュコンクリートの特性は、通常、スランプ試験、スランプフロー試験またはＶＥＢＥ試験等の標準化された方法を用いて、現場で特徴付けられる。得られた値を使用して、コンクリートの初期流動性およびコンクリートのワーカビリティ保持性の両方が表される。しかし、これらの方法は、その製造に重要な影響を及ぼし得る、コンクリートのレオロジー特性を特徴付けることはできない。練混ぜ時間から表面仕上げまで、ポンプ圧送と打設を通して、コンクリートレオロジーは建造物の寿命に重要な役割を果たすが、各ステップでのコンクリートレオロジーの定量化は、容易な作業ではない。

レオロジーは、定義上、主に液体状態であるが、加えられた力に対して、弾性的な変形よりも、塑性流動で応答する状況下において、「軟らかい固体」または固体でもある物質の流動の学問である。コロイド系として、コンクリートのレオロジーをビンガムモデルによって表すことができる。ビンガム流体は、低応力では剛体として作用するが、高応力では粘性流体として流動する粘塑性材料である。降伏応力（τ_０）は、コンクリートが自身の質量の下で流れ始めるときの値を決定する。塑性粘度（μ）は、流し込みまたはポンプ圧送中のコンクリートの流動時間または速度を決定する。この値は、どのくらい容易にコンクリートを型内に打設または充填することができるのかを示す。

コンクリートのレオメーターは、コンクリートの静的降伏応力、動的降伏応力および塑性粘度を特徴付けるように設計されている。高い静的降伏応力は、型枠の圧力を低下させ、材料分離に対する耐性を高めるので望ましい。しかし、ポンプ圧送、打設および自己締固めを容易にするためには、低い動的降伏応力が必要である。動的粘性は凝集性を提供し、コンクリートが流動しているときの材料分離を減少させるのに寄与する。これまで、実験室および現場で実行されてきた試験は、スランプまたはスランプフローの変化を測定することによって、フレッシュセメント質材料のワーカビリティを評価することに焦点が当てられていた。これらの工業試験は、ほとんどの場合、降伏応力と直接的に相関している。セメント質材料は降伏応力流体だけではないが、この実用的なアプローチは、自身の重量の下で型枠またはより一般的には型を満たす材料の能力を表すのに、降伏応力がしばしば最も関連性のあるパラメータであるという事実によって正当化された。

しかし、配合設計の変更（水／結合材比の低減、硬質骨材の添加等）における近年の傾向は、材料のワーカビリティに対して劇的な結果を示し、建築現場の作業者はしばしば、これらの「粘り強い」コンクリートの打設および表面仕上げができないことに苦情を訴えている。この「粘り強さ」、より具体的には、材料を加工するのに必要な付加的なストレスは、降伏応力に関連するだけでなく、塑性粘度にも関係する。したがって、降伏応力（τ_０）と塑性粘度（μ）の両方を低減することは、コンクリートのレオロジー特性の改善に寄与する。粘り強さおよびレオロジーの実際の評価は、一般的に困難な作業であり、顧客が有する、レオロジーの「知覚された感覚」に対する１つの数字に帰するのは難しい。

通常、レオメーターは降伏応力と塑性粘度値を測定するために使用されるが、これらの両方の数字は、現場で測定されたコンクリート特性と、それほど直接的にも容易にも相関されておらず、全ての現場に典型的にこのような器具が備えられているわけではない。

したがって打設、振動および仕上げ等の、現場での作業のいくつかの重要な側面に関して有意な結果を提供することができる、改良された試験方法および装置が必要とされている。さらに、これらの方法および装置は実験室だけでなく、現場でも使用されるべきであるため、各装置は携帯用であるべきである。本明細書では、「打設性（Ｐｌａｃｅａｂｉｌｉｔｙ）」は、流し込み後のコンクリートの移動し易さの尺度として使用される。

本出願人は、欧州生コンクリート連合ＥＲＭＣＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｒｅａｄｙ Ｍｉｘｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）が２０１５年６月４日および５日にイスタンブール（トルコ）で開催した会議で、浸されたパドルをコンクリート内で動かすのに必要なトルクを定量化するためのプーリーシステムを使用した、新たな携帯用ツールを提示した。可動の、車輪付きのトロリーに取り付けられたパドルが、コンクリートで満たされた型枠またはバケットまたは容器内に浸される。車輪付きのトロリーは、スチールワイヤーを介してプーリーに取り付けられている。プーリー自体は、プーリーを所定の回転速度で一定に回転させるレオメーターの軸に取り付けられている。同時に、レオメーターによって測定されたトルクが記録される。この携帯用装置は、コンクリート内を通るパドルの動きが、現場の作業者によって行われるコンクリート操作に、より密接に関連しているために、コンクリート特性のより現実的な算出を可能にするが、この携帯用装置は依然として、種々のコンポーネントの入念な設定および外部電源を必要とするため、主に実験室で使用されており、現場での使用は限られている。

米国特許第５，５４１，８５５号明細書（ＵＳ５，５４１，８５５）は、フレッシュコンクリートまたは未硬化コンクリートまたはモルタルの特性を試験するための携帯用装置を開示している。英国特許第２０９２３０８号明細書（ＧＢ２０９２３０８）は、携帯用コンクリートワーカビリティメータを開示している。これら２つの従来技術の装置は、コンクリートまたはモルタル内に浸される回転プローブを使用している。したがってこれらの装置は、実質的に携帯用回転式レオメーターであり、したがってコンクリートのレオロジー特性を求める際に生じる、従来の実験室用のレオメーターと同じ問題に悩まされている。たとえば、回転プローブは、流体コンクリート中に存在する固体粒子の放射状の材料分離を引き起こし、したがって、測定された特性を誤ったものにしてしまう。さらに、回転プローブによって得られた測定値は、手動でコンクリート特性を試験する際に、現場で作業者が経験する主観的な「感覚」と容易に相関させられない。

したがって、本発明の基になる技術的問題を、現場で使用することができ、装置を使用する労働者の分析技術を必要としない、コンクリートのレオロジー特性を求めるための改良された装置および方法を提供することと見なすことができる。

この技術的問題は、添付の特許請求の範囲において定義される、コンクリートのレオロジー特性を求めるための装置および方法によって解決される。

したがって本発明は、コンクリートのレオロジー特性を求めるための携帯用手持式装置に関し、この装置は、前端と後端を有している、上記の装置を手動で操作するためのハンドルと、上記のハンドルの前端（１３）に回転不能に取り付けられているパドルと、上記のパドルに作用する力を求めるためのセンサ手段と、上記のセンサ手段によって収集されたデータを評価するための電子モジュールと、上記のセンサ手段および上記の電子モジュールに電気エネルギーを供給するための電源と、を含んでいる。

本発明は、現場で容易に使用することができ、洗練された設定または使用者の一部への入念な訓練を必要としない、コンパクトで、自己給電式の、手動の携帯用装置を提供する。測定を実行するために、使用者は、パドルをコンクリートの中に浸し、パドルに作用する力が記録されている間、浸されたパドルをコンクリート内で手動で動かすために、ハンドルを把持するだけでよい。したがってハンドルは、使用者の手によって容易に把持することができる外形を呈する。有利には、ハンドルは、円形、楕円形またはそうでなければ、人間工学的に好都合な断面を有する実質的に円筒形の形状を有する細長いハンドルバーとして構成されている。パドルを、ハンドルの前端に直接的に取り付けることができる、またはセンサ手段がハンドルの前端にまたはハンドルの前端とパドルとの間に設けられている場合には、上記のセンサ手段を介して間接的に取り付けることができる。有利には、パドルは軸を介してハンドルに取り付けられる。ハンドルが実質的に円筒形のハンドルバーとして構成されている場合には、ハンドルバーの前端にパドルが取り付けられ、ハンドルバーの後端に電子モジュールが設けられることが有利であり、これによってパドルの重さを釣り合わせることができる。

パドルがハンドルに回転不能に取り付けられているので、コンクリート内を動く間にパドルに作用する力は、結果として、市販の圧力センサを用いて測定することができる、パドルに作用する圧力をもたらす、または結果として、市販の力センサを使用して測定することができる、パドルに作用する曲げ力をもたらす。

いずれにしても、回転不能なパドルは、コンクリート中に存在する固体粒子の放射状の材料分離を引き起こさないので、本発明の装置によって測定された特性は、測定プロセス自体によって変化されない。さらに、本発明の装置は、現場で作業者が使用する従来の鏝を模しているので、測定データを、コンクリート特性を手動で試験する際に作業者が経験する主観的な「感覚」と相関させることができる。

鏝によって測定された力データを、レオロジー特性、塑性粘度等の各特性と相関させることができる。

有利には、パドルは取り外し可能にハンドルに取り付けられており、パドルを交換することができる。一実施形態では、装置は、パドルの形状および／または表面積を、ペースト、モルタル、コンクリート等のセメント質材料の様々なレオロジー特性に適合させることができるように、交換可能な少なくとも２つのパドルを含んでいる。

パドルに作用する力を測定するための様々なセンサ手段を本発明の装置内で用いることができる。たとえば、当技術分野で知られている力センサまたは圧力センサを直接的にパドル上に取り付けることができる。パドルに作用する圧力を測定するための圧力センサまたはパドルおよび／またはパドル軸に作用する曲げ力を測定するための力センサは有利にはひずみゲージ、たとえば抵抗性ひずみゲージ（金属または半導体のひずみゲージ）または圧電センサを使用する。

測定中のパドルの線形運動のために、単軸ひずみゲージを使用することができる。しかし、本発明の特定の実施形態では、多軸ひずみゲージを使用して、線形運動からのずれを付加的に求めることができ、たとえば本発明の装置の誤った取り扱いのために、測定値の信頼性が低い場合に警告を発することができる。

有利な実施形態では、センサ手段は、ハンドルの前端に配置されたセンサヘッドを含んでいる。この場合、パドルはこのセンサヘッドに堅固に取り付けられ、パドルに作用する力は、たとえばパドルをセンサヘッドに接続する軸を介して、センサヘッドに作用するトルクに変換される。有利な実施形態では、センサヘッドは撓み薄片（ｆｌｅｘｔｉｏｎ ｌｅａｆ）を含んでおり、この撓み薄片に、上記のパドルが軸を介して堅固に固定される。コンクリート内を動く間にパドルに作用する曲げ力は、結果として、撓み薄片に作用するトルクをもたらし、これは撓み薄片の変形、たとえば湾曲を引き起こす。撓み薄片のこの変形は結果として、ひずみをもたらし、このひずみを有利には、上述したように、ひずみゲージを用いて測定することができる。撓み薄片は、パドルの軸を撓み薄片に対して堅固に、しかし解放可能に固定する取り付けブラケットを含んでいてよい。

上記のセンサ手段によって収集されたデータを評価するための電子モジュールは、その移動時間を通じてパドルに加えられた最大の力および／または平均の力を評価するように有利に構成されている電子回路基板を含むことができる。付加的にまたは択一的に、電子モジュールは、移動距離にわたる、加えられた力の積分、すなわち力対距離曲線または力対時間曲線の下方の領域を評価する。電子モジュールはまた、測定データを記憶するための記憶手段および／またはデータを外部コンピュータに転送するためのインターフェース、たとえばＵＳＢポート等の有線インターフェースまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ^（Ｒ）インターフェースまたはＷｉＦｉインターフェース等の無線インターフェースも含んでいてよい。

有利には、電子モジュールはディスプレイを含んでいる。このディスプレイは様々な形態を有している。一実施形態では、ディスプレイは、たとえばＬＣＤまたはＯＬＥＤスクリーンであるスクリーンを含んでいてよい。しかし、現場での過酷な環境では通常、簡素かつ堅牢なディスプレイが好まれる。一実施形態では、ディスプレイは、評価された、パドルに加えられた最大の力または平均の力または積分された力を示すためのデジタル表示部を含んでいる。択一的または付加的に、ディスプレイは、１つまたは複数のインジケータライト、たとえば、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいてよい。インジケータライトを、本発明の装置の状態を示すために使用することができるだけでなく、測定された力が、所定の許容可能な境界内にあるか否かを示すためにも使用することができる。これはたとえばそれぞれ赤色のＬＥＤおよび緑色のＬＥＤを介して示されてよい。

有利な実施形態によれば、センサ手段または上記の電子モジュールは、加速度計、有利には３軸加速度計を含んでいる。この加速度計を使用して、装置の、自身の垂直方向からのずれ、特にパドルの、自身の垂直方向からのずれを求めることができる。パドルが運動方向に対して直交に配向されていない場合、パドルに作用する力が減少するので、加速度計から得られたデータを使用して、運動方向におけるパドルの有効面積を計算して、これに従って、測定された力データを較正することができる。上述した多軸ひずみゲージに加えてまたは上述した多軸ひずみゲージの代わりに、加速度計からのデータを使用して、パドルの線形運動からのずれを求めることもできる。

本発明の装置に、様々な電源を用いることができる。真に独立した、ポータブルオペレーションを可能にするために、有利には、統合された電源が使用される。この効果のために、電源は、たとえば、再充電可能な電池または再充電可能でない電池を含んでいてよい。

本発明はまた、上で定義した携帯用手持式装置を使用して、コンクリートのレオロジー特性を求めるための方法に関する。本発明によるこの方法は、
・後続の測定において再現可能な結果が得られるように、上記の装置のパドルをコンクリート内に完全に浸すステップと、
・コンクリート内で、線形経路に沿って、上記のパドルを所定の距離ぶん手動で動かすステップと、
・上記のパドルの、コンクリート内の移動中に、上記のパドルに作用する力を測定し、上記の力データを収集するステップと、
・測定された上記の力データを評価し、評価された結果を表示するステップと、
を含んでいる。

パドルが完全に浸されていない場合、後続の測定における結果の再現性は悪影響を受ける。また、パドルが垂直に保たれることが有利であるが、上述したように、加速度計を含んでいる装置が使用される場合、垂直方向からのずれが自動的に補正される。

有利には、上記の力データは、定期的な時間間隔で収集される。総距離が予め定められており、パドルが実質的に一定の速度で動かされていると仮定すると、この定期的な時間間隔は実質的に距離間隔に対応し、力曲線の下方の面積は、コンクリート内でパドルを動かすために費やされるエネルギーを表す。

本発明の方法の有利な実施形態によれば、上記の力データは、測定された力が所定の閾値を超えたときに自動的に収集され、これによって装置の動作は単純化される。

測定中にパドルがコンクリート内で動かされるべき距離として、典型的に、操作者が自身の位置を変える必要なく、パドルがスイープすることができる距離が選択されている。典型的な好都合な距離は、１０〜６０ｃｍの間で選択され、有利には約３０ｃｍである。

典型的には、評価された結果は、上記のパドルの経路に沿って測定された最大の力および／または平均の力および／または上記のパドルの移動中に得られた上記の力データの積分を含んでいる。これらの結果を、装置に設けられたディスプレイに表示することができる。これらの評価された結果および／または元来のデータを、有線または無線のデータ接続を介して、固定のコンピュータに、またはタブレットコンピュータまたは携帯電話等のモバイルコンピューティングデバイスに転送することもできる。

本発明を以下で、添付の図面に示された有利な実施形態を参照して、より詳細に説明する。

本発明に相応にコンクリートのレオロジー特性を測定するための携帯用手持式装置の斜視図である。 図１の装置の側面図である。 図１および図２の装置の力センサの拡大図である。 図３の力センサの軸方向断面図である。 本発明の装置を用いた、例示的な力測定を示す図である。 従来の試験を用いて求められた、第１のタイプのコンクリートのレオロジー特性と、本発明の装置を用いて求められた、第１のタイプのコンクリートのレオロジー特性それぞれの相関データを示す図である。 第２のタイプのコンクリートに対する、図６と同様のデータを示す図である。

図１は、本発明の、コンクリートのレオロジー特性を求めるための携帯用手持式装置の有利な実施形態を示している。この実施形態では、本発明の装置は手持式の鏝（こて）１０の全体的な構造を有している。従来の鏝のように、本発明の鏝１０は、ハンドルバー１１と、ハンドルバー１１に取り付けられたパドル１２と、を含んでいる。ハンドルバー１１は、自身の前端１３において、センサヘッド１４を備えており、このセンサヘッド１４に、パドル１２が軸１５を介して取り外し可能に取り付けられている。ハンドルバー１１は、自身の後端１６において、電子モジュール１７を備えており、この電子モジュール１７にはディスプレイ１８が設けられている。図１に示されている実施形態では、ディスプレイ１８は、デジタル表示部１９と、第１および第２のＬＥＤインジケータライト２０、２１と、を含んでいる。インジケータライト２０、２１を、装置の正しい動作を示すステータスインジケータとして使用することができる。インジケータライト２０、２１を、たとえばそれぞれ赤色および緑色の光を介して、コンクリートのレオロジー特性が所定の境界内にあるか否かを示すために使用することもできる。センサヘッド１４内には、パドル１２に作用する力を測定することができる力センサが設けられている。力センサを、以降の図３および図４に関連してより詳細に説明する。電子モジュール１７内には、センサヘッド１４によって検出された力データを収集および処理し、ディスプレイ１８を制御する電子基板（図示せず）が設けられている。電子モジュール１７および／またはハンドルバー１１はまた、この場合には、再充電可能な２つの単三電池から成る電源を囲っている。

図２は、図１の鏝１０の側面図を示している。

コンクリートのレオロジー特性を求めるために、鏝１０は以下のように使用される。オン／オフスイッチ（図示せず）を介して鏝１０をオンにすると、このシステムは力センサの自動ハードウェア較正を実行し、これによってデータが周囲温度に合わせて較正される。初期較正が完了した後、パドル１２はコンクリート内に完全に浸され、操作者は、典型的には３０ｃｍの所定の距離にわたって、鏝１０の線形移動を手動で実行する。移動が開始されると、システムはパドルに作用する力データを自動的に取得し始める。有利な実施形態では、センサヘッド１４または電子モジュール１７の電子基板には、自身の垂直方向に関するパドルの角度を求めることを可能にする加速度計も設けられている。同時に、鏝１０の移動中にこれらのデータが収集される。並進が終了すると、収集されたデータが補間され、パドルに加えられた平均の力および／または最大の力の結果が、電子モジュール１７のデジタル表示部１９に表示される。

当技術分野で知られている様々な種類の力センサを使用して、コンクリート内のパドルの移動中に、パドル１２に作用する力を求めることができる。

図示された有利な実施形態では、屈曲センサが、コンクリート内のパドルの移動中に、パドルに作用する力を求めるために使用される。屈曲センサは、力測定値をトルク測定値に変換する。このタイプの測定について、図３および図４を参照してより詳細に説明する。

図３は、図１および図２の鏝１０のセンサヘッド１４の拡大図である。図４は、センサヘッド１４の断面図を示している。

図３から見て取れるように、パドル１２は、軸１５を介して、センサヘッド１４の前端に配置されている撓み薄片２２に堅固に結合されている。撓み薄片２２は、センサヘッド１４の本体２４に固定されている、固定された縁部２３を有している。撓み薄片２２の反対側の縁部２５は自由に動くことができ、浮動縁部として作用する。その結果、浸されたパドルがコンクリート内を移動する間に、浸されたパドル１２に作用する力が、堅固に、撓み薄片２２に伝播される。固定された端部および可動端部がそれぞれ設けられているために、撓み薄片２２は、軸１５を介して、自身に作用する曲げ力に応じて、自由に摺動し、曲がる。撓み薄片２２のこの動きは、屈曲センサ、たとえばひずみゲージ２６を用いて測定される。これは、図４の断面図から見て取れるように、撓み薄片２２の底面に加えられている。図４はまた、見やすくするために、図３においては省かれているフロントカバー２７を示している。カバー２７には開口部２８が設けられており、軸１５はこの開口部２８を摺動可能に通ることができる。カバー２７は、予想される力／トルクを測定するのに必要な境界を伴って、撓み薄片２２の摺動運動および屈曲運動を妨げないように配置されている。この作用のために、図４に示されている実施形態では、カバー２７の底面２９に凹部３０が設けられており、これによって、軸１５によって撓み薄片２２に加えられるトルクに応じて撓み薄片２２を上方に曲げることができる。軸１５によって加えられるトルクに応答した典型的な象徴的な、撓み薄片２２の湾曲が線３１によって示されており、矢印３２が撓み薄片２２の屈曲運動を示し、矢印３３が撓み薄片２２の摺動運動を、それぞれ示している。固定点３４は、線３１（すなわち撓み薄片２２）の固定された端部を示している。

図示された有利な実施形態では、浸されるパドルはオーステナイト鋼ＡＩＳＩ３１４で作られており、撓み薄片は、調和する鋼３８Ｓｉ７で作られている。

撓み薄片２２の移動は、電子モジュール１７内の電子基板上に設けられたホイートストーンブリッジによって種々に読み出される、ひずみゲージ２６の電気抵抗の変化を誘発する。したがって、環境温度およびシステムに固有のあらゆる電気抵抗によって誘発される誤差を補償することが可能である。ホイートストーンブリッジの出力信号は差動アンプに送られるので（「レイル・ツー・レイル」）、バッテリ電圧の変動によって生じる誤差を補償することができる。その後、アナログ信号は、１０ビット分解能アナログ／デジタル変換器に読み込まれる。

パドルが移動中に垂直に保持されていない場合に、パドルの有効面積の変化を補償するために、３軸加速度計（これは、センサヘッド１４内にまたは電子モジュール１７の電子基板上に設けられていてよい）のデータが評価され、有効面積の変化を補償するために力データが適切に補正される。

ＰＩＣプロセッサは、浸されたパドルに力が加えられている限り、デジタルデータを収集および蓄積する。力が加えられなくなったり、所定の閾値を下回ったりすると直ちに、器具の、測定された角度値によってデータが適合され、曲線の積分が計算され、対応する結果がディスプレイ１８に表示される。データは、デジタル値としてデジタル表示部１９上に表示されても、あるいは、赤色および緑色のＬＥＤ２０，２１を介して表示されてもよく、それぞれ、コンクリートのレオロジー特性が所定の境界内にあるか否かが示される。

ディスプレイ１８は、通常、最新の測定のデータのみを表示する。これらのデータは、新しい測定が実行されたときに消去されてよいが、有利な実施形態では、電子基板は、データ記憶装置および／またはインターフェース（たとえばＵＳＢポート）も含んでおり、これによって、データを、詳細な処理および評価のために、外部コンピュータ（たとえば固定コンピュータ、タブレットコンピュータまたは携帯電話）に転送することが可能になる。この場合、記憶されたデータは、最大の力または測定の力曲線の積分等の要約データを含むだけでなく、個々の全測定点を含んでいてもよい。

図５は、そのような測定の生データを示している。浸されたパドルは、約３０ｃｍの距離にわたってコンクリート内を手動で動かされる。データは０．０５秒ごとに収集される。ｘ軸上では、各データポイントに連続的に番号が付けられており、すなわち約２．５秒の総測定時間が示されている。ｙ軸はひずみゲージ２６の抵抗を示している。この抵抗を、パドルに作用する力に合うように較正することができる。すなわち曲線３５は、パドル１２がコンクリート内を移動する間にパドル１２に作用する力に実質的に対応する曲線を示している。曲線３５の下方の斜線領域３６は、実質的に、コンクリート内のパドルの移動の間に消費されるエネルギーに対応する。鏝１０自体のディスプレイ１８は、測定された最大の力および／または力／時間曲線の下方の総面積のみを示す。

本発明の装置により、コンクリート間、たとえば異なる流動化剤または異なる量の流動化剤を含有するコンクリート間のレオロジー相違を検出することが可能であり、測定データは、操作者が感じた凝集性と相関する。この相関関係を示すために、図１〜図４の鏝によって測定された力データを従来のレオロジーコンクリート試験で得られたデータと比較することによって、本発明の装置が試験された。

以下の例において、混和材料ＰＣＥ １、ＰＣＥ ３、ＰＣＥ ４およびＰＣＥ ６は、ビニルオキシブチルポリエチレングリコールエトキシレートおよびアクリル酸から製造されたコポリマーであり、ＰＣＥ ２およびＰＣＥ ５は、フェノキシエタノールポリエチレングリコールエトキシレート、ホルムアルデヒドおよびフェノキシエタノールホスフェートから製造された重縮合体である。

例１
第１のタイプのコンクリートは、３３０ｋｇ／ｍ^３のポルトランドセメント（ＣＥＭ Ｉ ４５．５ Ｒ、ＳＣＨＷＥＮＫ社、ドイツ）と、１８０ｋｇ／ｍ^３の微粉燃焼灰（ＰＦＡ）と、６２７ｋｇ／ｍ^３の０〜２ｍｍ砂、３３６ｋｇ／ｍ^３の２〜８ｍｍ砂利および６７２ｋｇ／ｍ^３の８〜１６ｍｍ砂利の骨材混合と、の混合物から得られた。１５０ｌ／ｍ^３の水を加えて、水／セメント比０．４７が得られた。同じ流動性（ＥＮ１２３５０−８に従って測定されるスランプフロー）を達成するために、ＢＡＳＦ社（ドイツ）から入手したポリカルボキシレートエーテル（ＰＣＥ）流動化剤を３つの異なる濃度で添加した。
ＰＣＥ １：結合材（すなわち、セメント＋ＰＦＡ）の０．２９重量％
ＰＣＥ ２：結合材（すなわち、セメント＋ＰＦＡ）の０．３３重量％
ＰＣＥ ３：結合材（すなわち、セメント＋ＰＦＡ）の０．６５重量％

コンクリートのレオロジー特性を本発明の装置で試験した。３人の異なる操作者が３０ｃｍの距離ぶん、コンクリートで満たされたプール内で鏝を動かし、各測定の平均の力が求められた。各ＰＣＥ濃度に対して、各操作者は３回の別個の測定を行い、これらの結果を再び平均化した。比較のために、コンクリートのレオロジー特性が、規格ＥＮ１２３５０−９に即した従来のＶ型ロート試験によっても試験された。

図６は、Ｘ軸上に、秒で示された、Ｖ型ロート試験の流動時間を有する、これらの測定から得られたデータと、ｙ軸上に、任意単位で示された、本発明の装置（「Ｓｍａｒｔ Ｔｒｏｗｅｌ」と称される）で得られた平均の力のデータと、の相関を示している。ここから見て取れるように、Ｖ型ロートデータは、本発明の装置によって得られた力データと強く相関している。

第２のタイプのコンクリートは、４００ｋｇ／ｍ^３のポルトランドセメント（ＣＥＭ Ｉ ４２．５ Ｒ、ＳＣＨＷＥＮＫ社、ドイツ）と、５０ｋｇ／ｍ^３の石灰石粉末と、２０２．７５ｋｇ／ｍ^３の０〜０．５ｍｍ珪砂、１６．１９ｋｇ／ｍ^３の０〜１ｍｍ珪砂、７９０．３ｋｇ／ｍ^３の０〜４ｍｍ砂、２６７．２６ｋｇ／ｍ^３の４〜８ｍｍ砂利および４８６．９４ｋｇ／ｍ^３の８〜１６ｍｍ砂利の骨材混合と、の混合物から得られた。１６８ｌ／ｍ^３の水を加えて水／セメント比０．４２が得られた。ＢＡＳＦ社（ドイツ）から入手したポリカルボキシレートエーテル（ＰＣＥ）流動化剤を２つの異なる濃度で添加した。
ＰＣＥ ４：セメントの０．１５重量％
ＰＣＥ ５：セメントの０．３２重量％

第１のタイプのコンクリートについて記載したのと同様の試験が実行され、その結果を図７に示す。ここでも、本発明の鏝によって得られた結果とＶ型ロートによって得られた結果とは相関している。

例２
４つの異なるコンクリートのレオロジー特性が、本発明の装置と、携帯用回転レオメーター（Ｇｅｒｍａｎｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（デンマーク、コペンハーゲン）によって販売されているＩＣＡＲ３０００）と、を用いてそれぞれ測定された。水／セメント比（ｗ／ｃ）も流動化剤タイプも変えられている。混合された、けい酸質石灰石粉砕骨材（
Ｍｉｘｅｄ ｓｉｌｉｃｅｏｕｓ−ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｃｒｕｓｈｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ）（砂および砂利）が急速石灰石混合セメント（ｒａｐｉｄ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｂｌｅｎｄｅｄ ｃｅｍｅｎｔ）とともに使用された。４つのコンクリートの組成およびＥＮ １２３５０−２に従ったスランプ試験の結果を表１に要約する。

表１から見て取れるように、異なるコンクリートは、スランプ試験に関する限り、同様のコンシステンシーを示している。

次に、３人の異なる操作者が以下の手順に従ってコンクリートで作業を行った。
ステップ１ 各操作者は従来の鏝でコンクリートを動かし、４つのコンクリートを、それらでの作業の間に費やしたエネルギーに関する自身の感覚に従ってランク付けした。
ステップ２ 各操作者は、本発明の装置（Ｓｍａｒｔ Ｔｒｏｗｅｌ）を用いて各コンクリートを３回測定した。
ステップ３ ＩＣＡＲ ３０００レオメーターによってレオロジー特性（降伏応力および塑性粘度）を測定した。

ステップ１、２および３の結果をそれぞれ表２、表３および表４に要約する。

表２から見て取れるように、コンクリート２が作業するのに最も軽いということが経験から得られた。またコンクリート３は、作業するのに最も重い。

本発明の装置（Ｓｍａｒｔ Ｔｒｏｗｅｌ）によって得られたこれらの結果は、表２の先行する評価の主観的なランク付けに相応する。

表４から見て取れるように、降伏応力の値はほぼ同じであり、表１に示されている同様のコンシステンシー（スランプ）特性に相応する。

また、ＩＣＡＲレオメーターを使用すると、コンクリート４がコンクリート３よりも、より粘性があると決定される。したがってＩＣＡＲによる塑性粘度測定は、現場の作業者の主観的な経験と完全には一致しない。

この例は、本発明の装置が、携帯用回転式レオメーターによって行われる測定よりも、現場の作業者の主観的な経験（感覚）と一致する測定に、より適していることを明確に示している。

１０ 鏝
１１ ハンドルバー
１２ パドル
１３ ハンドルバーの前端
１４ センサヘッド
１５ 取り外し可能な軸
１６ ハンドルバーの後端
１７ 電子モジュール
１８ ディスプレイ
１９ デジタル表示部
２０ 第１のインジケータＬＥＤ
２１ 第２のインジケータＬＥＤ
２２ 撓み薄片
２３ 撓み薄片の固定された縁部
２４ 本体
２５ 撓み薄片の浮動縁部
２６ 屈曲センサ
２７ カバー
２８ 開口部
２９ カバーの底面
３０ 凹部
３１ 例示的な湾曲線
３２ 屈曲運動を示す矢印
３３ 摺動運動を示す矢印
３４ 固定点
３５ 力曲線
３６ 曲線３５の下方の領域

Claims (14)

1. コンクリートのレオロジー特性を求めるための携帯用手持式装置（１０）であって、
   前端（１３）と後端（１６）を有している、前記装置を手動で操作するためのハンドル（１１）と、
   前記ハンドル（１１）の前記前端（１３）に回転不能に取り付けられているパドル（１２）と、
   前記パドル（１２）に作用する力を求めるためのセンサ手段（１４）と、
   前記センサ手段（１４）によって収集されたデータを評価するための電子モジュール（１７）と、
   前記センサ手段および前記電子モジュールに電気エネルギーを供給するための電源と、
   を含んでいる携帯用手持式装置（１０）。
2. 前記パドル（１２）は、前記ハンドル（１１）の前記前端（１３）に取り外し可能に取り付けられている、
   請求項１記載の装置。
3. 交換可能な少なくとも２つのパドルを含んでいる、
   請求項２記載の装置。
4. 前記センサ手段は、ひずみゲージを含んでいる、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記センサ手段（１４）は、前記ハンドル（１１）の前記前端（１３）に配置されたセンサヘッドを含んでいる、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記センサヘッド（１４）は、撓み薄片（２２）を含んでおり、前記撓み薄片に、前記パドル（１２）が軸（１５）を介して堅固に固定されている、
   請求項５記載の装置。
7. 前記電子モジュール（１７）は、ディスプレイ（１８）を含んでいる、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記センサ手段（１４）または前記電子モジュール（１７）は、加速度計を含んでいる、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記電源は、再充電可能な電池または再充電可能でない電池を含んでいる、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の携帯用手持式装置を使用して、コンクリートのレオロジー特性を求めるための方法であって、前記方法は、
    ・前記装置の前記パドル（１２）をコンクリート内に完全に浸すステップと、
    ・コンクリート内で、線形経路に沿って、前記パドル（１２）を所定の距離ぶん手動で動かすステップと、
    ・前記パドル（１２）の、前記コンクリート内の移動中に、前記パドル（１２）に作用する力を測定し、力データを収集するステップと、
    ・測定された前記力データを評価し、評価された結果を表示するステップと、
    を含んでいる方法。
11. 前記力データは、定期的な間隔で収集される、
    請求項１０記載の方法。
12. 前記力データは、測定された前記力が所定の閾値を超えたときに自動的に収集される、
    請求項１１記載の方法。
13. 前記所定の距離は、１０〜６０ｃｍの間で選択され、有利には約３０ｃｍである、
    請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 前記評価された結果は、前記パドル（１２）の経路に沿って測定された最大の力および／または前記パドルの移動中に得られた前記力データの積分を含んでいる、
    請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。

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