JP4736109B2 - コンクリート材料の計量装置及び計量方法 - Google Patents
コンクリート材料の計量装置及び計量方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面水の状態が異なる骨材及び水を計量するコンクリート材料の計量装置及び計量方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンクリートを現場配合する際、水量がコンクリート強度等に大きな影響を及ぼすため、練混ぜ時に十分管理する必要があるが、配合材料である骨材は、その貯蔵状況や気候条件等によって含水状態が異なり、湿潤状態の骨材を用いるとコンクリート中の水量が骨材の表面水の量だけ増加し、乾燥状態の骨材を用いるとコンクリート中の水量は有効吸水量だけ減少する。
【0003】
そのため、骨材の乾湿程度に応じて練混ぜ時の水量を補正し示方配合通りのコンクリートを製造することが、コンクリートの品質を維持する上できわめて重要な事項となる。
【0004】
ここで、湿潤状態における表面水の水量(細骨材の表面に付着している水量)を表乾状態(表面乾燥飽水状態)の細骨材の質量で除した比率を表面水率と呼んでいるが、貯蔵されている骨材、特に細骨材は一般に濡れていることが多いため、かかる表面水率を骨材の乾湿程度の指標として予め測定し、その測定値に基づいて練混ぜ水量を調整するのが一般的である。
【0005】
そして、このような表面水率の測定は、従来、細骨材が貯蔵されたストックビンと呼ばれる貯蔵容器から少量の試料を採取してその質量及び絶乾状態での質量を計測し、次いで、これらの計測値と予め測定された表乾状態の吸水率とを用いて算出していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような測定方法では、わずかな試料から全体の表面水率を推測しているにすぎないため、精度の面でどうしても限界がある一方、絶乾状態の質量を計測するにはバーナー等による加熱作業が必要となるため、実際に使用する量に近い量を採取してこれを試料とすることは、経済性や時間の面で非現実的であるという問題を生じていた。
【0007】
また、このような問題を補うべく、練混ぜ状況をオペレータが目視で確認したり、ミキサの負荷電流を参考にすることによって練混ぜ水量の調整を行うといった方法を採用することがあるが、かかる方法自体が精度の低いものであり、結局、強度面で20%近い大きな安全率を見込まざるを得なくなり、不経済な配合となるという問題も生じていた。
【0008】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、骨材及び水の質量を正確に計測することが可能なコンクリート材料の計量装置及び計量方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート材料の計量装置は請求項1に記載したように、計測の対象となる骨材が貯留される骨材計量容器と、該骨材計量容器内の骨材の質量を計測する骨材質量計測手段と、前記骨材計量容器内の骨材を水とともに水浸骨材として収容する水浸骨材容器とを備え、前記水浸骨材容器の底部開口には該水浸骨材容器内の水密性を保持可能な底蓋を開閉自在に取り付けるとともに、前記水浸骨材容器の所定高さ位置には該水浸骨材容器内の水が外側に溢れ出るように所定のオーバーフロー用開口を該水浸骨材容器を構成する壁体に形成し、前記オーバーフロー用開口から溢れ出た水の質量を計測するオーバーフロー水計量手段を備えたものである。
【0010】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量装置は、前記オーバーフロー用開口を異なる高さに複数設けたものである。
【0011】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量装置は、前記オーバーフロー用開口のオーバーフロー高さを可変に構成したものである。
【0012】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量装置は、前記水浸骨材容器を中空円錐台状に形成したものである。
【0013】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量装置は、前記水浸骨材容器の上方に所定のバイブレータを昇降自在にかつその降下位置にて前記水浸骨材に埋没するように設置したものである。
【0014】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量装置は、給水計量手段が設けられた給水手段を備えたものである。
【0015】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は請求項7に記載したように、湿潤状態における骨材の質量Mawを計測し、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に前記骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記骨材及び前記水を投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρaを前記骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、前記骨材の表乾状態の質量Ma及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0016】
Ma+Mw=Maw+(MI―MO) (1)
【0017】
Ma/ρa+Mw/ρw=Vf (2)
【0018】
から求めるとともに前記骨材の表面水率を、次式
【0019】
(Maw―Ma)/Ma (3)
【0020】
により算出するものである。
【0021】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は、前記水浸骨材容器への前記骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記骨材の表乾状態の質量Ma及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに前記骨材の投入を終了するものである。
【0022】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は請求項9に記載したように、第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の湿潤状態における質量Mawiをそれぞれ計測し、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に第1の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水及び前記第1の骨材を投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρa1を前記第1の骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、前記第1の骨材の表乾状態の質量Ma1を以下の2式、すなわち、
【0023】
Ma1+Mw=Maw1+(MI―MO) (4)
【0024】
Ma1/ρa+Mw/ρw=Vf (5)
【0025】
から求めるとともに前記第1の骨材の表面水率を、次式
【0026】
(Maw1―Ma1)/Ma1 (6)
【0027】
により算出し、次に、第2の骨材を該第2の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水浸骨材容器内に投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、ρa2を前記第2の骨材の表乾状態における密度として、前記第2の骨材の表乾状態の質量Ma2を以下の2式、すなわち、
【0028】
Ma1+Ma2+Mw=Maw1+Maw2+(MI―MO) (7)
【0029】
Ma1/ρa1+Ma2/ρa2+Mw/ρw=Vf (8)
【0030】
から求めるとともに前記第2の骨材の表面水率を、次式
【0031】
(Maw2―Ma2)/Ma2 (9)
【0032】
により算出し、以下、上述の手順を繰り返して第(N―1)の骨材までの表乾状態の質量Ma(N-1)を求め、最後に、第Nの骨材を該第Nの骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水浸骨材容器内に投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、ρaNを前記第Nの骨材の表乾状態における密度として、前記第Nの骨材の表乾状態の質量MaN及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0033】
ΣMai(i=1,2,3,・・(N-1))+MaN+Mw=Σ(Mawi(i=1,2,3,・・(N-1))+MawN+(MI―MO) (10)
【0034】
Σ(Mai/ρai)(i=1,2,3,・・(N-1))+MaN/ρaN+Mw/ρw=Vf (11)
【0035】
から求めるとともに前記第Nの骨材の表面水率を、次式
【0036】
(MawN―MaN)/MaN (12)
【0037】
により算出するものである。
【0038】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は、前記水浸骨材容器への前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記手順による算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材のうち、第jの骨材を投入中又は投入後に、以下の2式、すなわち
【0039】
ΣMai(i=1,2,3,・・(j-1))+Maj+Mw=Σ(Mawi(i=1,2,3,・・(j-1))+Mawj+(MI―MO) (13)
【0040】
Σ(Mai/ρai)(i=1,2,3,・・(j-1))+Maj/ρaj+Mw/ρw=Vf (14)
【0041】
から求まる前記第1の骨材から前記第jの骨材までの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・j)及び及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量が予定量に達したときに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を途中で終了するものである。
【0042】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は請求項11に記載したように、第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の湿潤状態における質量総和ΣMawi(i=1,2,3,・・N)を計測し、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の質量混合比と前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における密度ρai(i=1,2,3,・・N)とから平均骨材密度ρaveを求め、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水及び前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材を投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρwを水の密度として、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0043】
ΣMai(i=1,2,3,・・N)+Mw=ΣMawi(i=1,2,3,・・N)+(MI―MO)(15)
【0044】
ΣMai(i=1,2,3,・・N)/ρave+Mw/ρw=Vf (16)
【0045】
から求めるとともに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の平均表面水率を、次式、
【0046】
(ΣMawi(i=1,2,・・N)―ΣMai(i=1,2,・・N))/ΣMai(i=1,2,・・N) (17)
【0047】
から算出するものである。
【0048】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は、前記水浸骨材容器への前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を途中で終了するものである。
【0049】
また、本発明に係るコンクリート材料の計量方法は、前記水浸骨材内の空気量をa(%)とし、前記Vfに代えて、Vf・(1―a/100)を用いるものである。
【0050】
本発明に係るコンクリート材料の計量装置及び計量方法においては、まず、骨材計量容器に貯留された湿潤状態における骨材の質量Mawを骨材質量計測手段で計測する。
【0051】
次に、水浸骨材容器の底部開口を底蓋で閉じて該水浸骨材容器内を水密状態とし、かかる状態にて水浸骨材容器内に水を投入するとともに、質量が計測された上述の骨材を水浸状態となるように水浸骨材容器内に投入し、水浸骨材容器内を水浸骨材で満たす。
【0052】
水浸骨材容器に骨材と水を投入するにあたり、いずれを先行させるかは任意であるが、水を先行投入し、しかる後に骨材を投入するようにすれば、特に細骨材の場合に水浸骨材への気泡混入をかなり抑制することが可能となる。
【0053】
ここで、水浸骨材容器の所定高さ位置には該水浸骨材容器内の水が外側に溢れ出るように所定のオーバーフロー用開口を該水浸骨材容器を構成する壁体に形成してあり、水及び骨材を投入して水浸骨材容器内を水浸骨材で満たすにあたっては、骨材が水面から出ないようにかつ水がオーバーフロー用開口から溢れ出るようにする一方、投入された水の給水量MIを累積値として計測するとともに、オーバーフロー用開口から溢れ出たオーバーフロー量MOをオーバーフロー水計量手段によって累積値として計測する。
【0054】
このようにすると、オーバーフロー用開口から水が溢れ出る水位レベルは予め決まっているから、上述したように水浸骨材を満たせば、その全容量Vfは、計量せずとも既知の値となる。
【0055】
次に、ρaを前記骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、前記骨材の表乾状態の質量Ma及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0056】
Ma+Mw=Maw+(MI―MO) (1)
【0057】
Ma/ρa+Mw/ρw=Vf (2)
【0058】
から求めるとともに前記骨材の表面水率を、次式
【0059】
(Maw―Ma)/Ma (3)
【0060】
により算出する。
【0061】
このようにして水の質量Mw、表乾状態の骨材の質量Ma及び表面水率を計測算出したならば、次に、示方配合で示されたそれらの配合量と適宜比較して補充すべき不足分を計量し、補充すべきものが水であればその不足分を、補充すべきものが骨材であれば、算出された表面水率を用いて表面水を考慮しつつ、その不足分を上述の水浸骨材に加えてコンクリート材料とする。なお、水が多すぎた場合には、その余剰分をバキューム等で吸引すればよい。
【0062】
このように、骨材の表面水は、湿潤状態が異なる骨材ごとのばらつきが考慮された状態で水の質量Mwの一部として間接的に算出されるとともに、骨材の質量は、表乾状態のときの質量Maとして把握される。すなわち、骨材や水の質量が示方配合と同等の条件で把握されることとなるので、湿潤状態が異なる骨材を用いても、示方配合通りの水量でコンクリートを製造することが可能となる。
【0063】
骨材は、主として細骨材を対象とするが、粗骨材にも適用することができることは言うまでもない。
【0064】
水浸骨材容器に投入された水の給水量MIをどのように計測するかは任意であり、例えば、該水浸骨材容器に水をオーバーフローするように先行投入するようにすれば、上述したように、オーバーフロー用開口から水があふれ出る水位レベルは予め決まっているから、投入された水の給水量MIは、計量せずとも既知の値となる。
【0065】
なお、かかる場合、その後の骨材投入によって水がオーバーフローすることはあっても、水位が下がることはないので、給水量MIの累積値は計量中、一定となる。
【0066】
ここで、給水計量手段が設けられた給水手段を備え、かかる給水手段から給水される水の量を累積値として給水計量手段で計測し、これを給水量MIとしてもよい。
【0067】
オーバーフロー用開口をどのように水浸骨材容器に形成するかは任意であるが、これを異なる高さに複数設けた場合、全容量Vfに関して異なる容量ごとに水浸骨材容器を個別に準備する必要がなくなる。かかる構成においては、計量したい全容量Vfに対応するオーバーフロー用開口だけを開いておき、他のオーバーフロー用開口については、例えば密封栓を用いることによって、すべて密封しておけばよい。
【0068】
また、前記オーバーフロー用開口のオーバーフロー高さを可変に構成した場合、オーバーフロー用開口を複数設けずとも、全容量Vfに関して異なる容量に対する上述と同様のニーズに対応することが可能となる。オーバーフロー用開口のオーバーフロー高さを可変に構成するには、例えば、オーバーフロー用開口を塞ぐ塞ぎ板を水密状態が保持されるように昇降自在に取り付け、該塞ぎ板を昇降させることで、所望のオーバーフロー高さよりも下方に存在する開口部分を塞ぎ板で塞ぐことが可能となり、かくして水浸骨材容器内の水浸骨材の水が溢れ出る水位レベルを可変に調整することが可能となる。
【0069】
水浸骨材容器は、水浸骨材を収容できる限り、どのような形状とするかは任意であって、例えば中空円筒状としてもかまわないが、これを中空円錐台状に形成した場合、下方に行くほど内径が大きくなるため、水浸骨材が途中で閉塞するおそれがなくなり、計量が終了したとき、底蓋を開いただけで水浸骨材を自由落下させて容易に取り出すことができる。
【0070】
なお、水浸骨材容器内面への骨材付着や骨材の締め固め等により水浸骨材を完全に自由落下させることができない場合には、バイブレータ、ノッカー等の振動付与機器を水浸骨材容器の側方に適宜取り付けるようにすればよい。
【0071】
ここで、前記水浸骨材容器の上方に所定のバイブレータを昇降自在にかつその降下位置にて前記水浸骨材に埋没するように設置した場合においては、骨材の投入中又は投入後にバイブレータを降下させ、かかる状態にて該バイブレータを作動させる。
【0072】
このようにすると、水浸骨材容器内に投入された骨材は振動によって平坦になり、該骨材が水面上に出るおそれがなくなる。
【0073】
水浸骨材容器の容積については任意であって、コンクリート配合を行う単位すなわち1バッチに必要な全量としてもよいし、何回かに分けて計量するようにしてもよい。
【0074】
ここで、水浸骨材容器内に骨材を投入する際、適当な量の骨材を投入し、しかる後、上述したように不足分の骨材を補充するようにしてもかまわないが、前記水浸骨材容器への前記骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記骨材の表乾状態の質量Ma及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに前記骨材の投入を終了するようにすれば、後で骨材補充を行う必要がなくなる。
【0075】
一方、骨材は、上述したように細骨材でも粗骨材でもかまわないが、コンクリートを構成する材料は、実際には細骨材も粗骨材も必要であるし、細骨材や粗骨材についても、密度が互いに異なるものや粒度が互いに異なるものを複数使う場合が想定される。特に、粒度が互いに異なる複数の骨材を適当な割合で混ぜ合わせることによって、所望の粒度をもつ骨材をあらたに作り出すことがコンクリートの配合上、重要となることが多い。
【0076】
このように主として密度及び粒度の少なくともいずれかが互いに異なる複数の骨材を本発明のコンクリート材料の計量装置で計量する方法として、累加計量方式と同時投入計量方式の二つが考えられる。
【0077】
なお、本発明で複数の骨材と言うときは、すべてが細骨材である場合、すべてが粗骨材である場合及び細骨材と粗骨材とを任意に含む場合のすべてを包摂するものとする。また、上述したように、複数の骨材とは、密度や粒度が互いに異なるものをはじめ、産地、強度、ヤング係数、耐久性、天然骨材か人工骨材か副産骨材かあるいは天然骨材でも海砂か山砂かという産出状況その他骨材に関する分類指標が互いに異なるものを言うものとする。
【0078】
また、例えば、ΣMi(i=1,2,3,・・N)と表記したときには、総和、すなわち、M1+M2+・・・・+MNを表すものとする。また、第i(i=1,2,3,・・N)の骨材と標記したときには、第1の骨材、第2の骨材、第3の骨材、・・・・及び第Nの骨材を意味するものとする。
【0079】
累加計量方式の計量方法においては、まず、第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の湿潤状態における質量Mawi(i=1,2,3,・・N)をそれぞれ骨材質量計測手段で計測する。
【0080】
次に、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に第1の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水及び前記第1の骨材を投入する一方、前記水の給水量MIを累積値として計測するとともに、オーバーフロー量MOをオーバーフロー水計量手段を用いて累積値として計測する。
【0081】
次に、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρa1を前記第1の骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、前記第1の骨材の表乾状態の質量Ma1を以下の2式、すなわち、
【0082】
Ma1+Mw=Maw1+(MI―MO) (4)
【0083】
Ma1/ρa+Mw/ρw=Vf (5)
【0084】
から求めるとともに前記第1の骨材の表面水率を、次式
【0085】
(Maw1―Ma1)/Ma1 (6)
【0086】
により算出する。
【0087】
次に、第2の骨材を該第2の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水浸骨材容器内に投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、ρa2を前記第2の骨材の表乾状態における密度として、前記第2の骨材の表乾状態の質量Ma2を以下の2式、すなわち、
【0088】
Ma1+Ma2+Mw=Maw1+Maw2+(MI―MO) (7)
【0089】
Ma1/ρa1+Ma2/ρa2+Mw/ρw=Vf (8)
【0090】
から求めるとともに前記第2の骨材の表面水率を、次式
【0091】
(Maw2―Ma2)/Ma2 (9)
【0092】
により算出し、以下、上述の手順を繰り返して第(N―1)の骨材までの表乾状態の質量Mai(i=1,2,3,・・(N-1)を求める。
【0093】
最後に、第Nの骨材を該第Nの骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水浸骨材容器内に投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、ρaNを前記第Nの骨材の表乾状態における密度として、前記第Nの骨材の表乾状態の質量MaN及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0094】
ΣMai(i=1,2,3,・・(N-1))+MaN+Mw=Σ(Mawi(i=1,2,3,・・(N-1))+MawN+(MI―MO) (10)
【0095】
Σ(Mai/ρai)(i=1,2,3,・・(N-1))+MaN/ρaN+Mw/ρw=Vf (11)
【0096】
から求めるとともに前記第Nの骨材の表面水率を、次式
【0097】
(MawN―MaN)/MaN (12)
【0098】
により算出する。
【0099】
このようにして水の質量Mw、表乾状態の骨材の質量Mai(i=1,2,3,・・N)及び各骨材の表面水率を計測算出したならば、次に、示方配合で示されたそれらの配合量と適宜比較して補充すべき不足分を計量し、補充すべきものが水であればその不足分を、補充すべきものが骨材であれば、算出された表面水率を用いて表面水を考慮しつつ、その不足分を上述の水浸骨材に加えてコンクリート材料とする。なお、水が多すぎた場合には、その余剰分をバキューム等で吸引すればよい。
【0100】
このようにすれば、単一の骨材を使用する場合に述べたと同様、骨材や水の質量が示方配合と同等の条件で把握されることとなり、湿潤状態が異なる骨材を用いても、示方配合通りの水量でコンクリートを製造することが可能となることに加えて、密度、粒度等が異なる骨材であっても、一つの水浸骨材容器内で効率よくしかも高い精度で計量することが可能となる。
【0101】
また、水浸骨材容器内に骨材を投入する際、適当な量の骨材を投入し、しかる後、上述したように不足分の骨材を補充するようにしてもかまわないが、前記水浸骨材容器への前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記手順による算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材のうち、第jの骨材を投入中又は投入後に、以下の2式、すなわち
【0102】
ΣMai(i=1,2,3,・・(j-1))+Maj+Mw=Σ(Mawi(i=1,2,3,・・(j-1))+Mawj+(MI―MO) (13)
【0103】
Σ(Mai/ρai)(i=1,2,3,・・(j-1))+Maj/ρaj+Mw/ρw=Vf (14)
【0104】
から求まる前記第1の骨材から前記第jの骨材までの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・j)及び及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量が予定量に達したときに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を途中で終了するようにすれば、後で骨材補充を行う必要がなくなる。
【0105】
次に、同時投入計量方式では、まず、第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の湿潤状態における質量総和ΣMawi(i=1,2,3,・・N)を骨材質量計測手段で計測する。
【0106】
次に、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の質量混合比と前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における密度ρai(i=1,2,3,・・N)とから平均骨材密度ρaveを求める。
【0107】
次に、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水及び前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材を投入する一方、前記水の給水量MIを累積値として計測するとともに、オーバーフロー量MOをオーバーフロー水計量手段を用いて累積値として計測する。
【0108】
次に、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρwを水の密度として、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0109】
ΣMai(i=1,2,3,・・N)+Mw=ΣMawi(i=1,2,3,・・N)+(MI―MO)(15)
【0110】
ΣMai(i=1,2,3,・・N)/ρave+Mw/ρw=Vf (16)
【0111】
から求めるとともに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の平均表面水率を、次式、
【0112】
(ΣMawi(i=1,2,・・N)―ΣMai(i=1,2,・・N))/ΣMai(i=1,2,・・N) (17)
【0113】
から算出する。
【0114】
このようにして水の質量Mw、第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び平均表面水率を計測算出したならば、次に、示方配合で示されたそれらの配合量と適宜比較して補充すべき不足分を計量し、補充すべきものが水であればその不足分を、補充すべきものが骨材であれば、算出された平均表面水率を用いて表面水を考慮しつつ、その不足分を上述の水浸骨材に加えてコンクリート材料とする。なお、水が多すぎた場合には、その余剰分をバキューム等で吸引すればよい。
【0115】
このようにすれば、単一の骨材を使用する場合に述べたと同様、骨材や水の質量が示方配合と同等の条件で把握されることとなり、湿潤状態が異なる骨材を用いても、示方配合通りの水量でコンクリートを製造することが可能となることに加えて、密度、粒度等が異なる骨材であっても、一つの水浸骨材容器内で効率よくしかも高い精度で計量することが可能となる。
【0116】
また、水浸骨材容器内に骨材を投入する際、適当な量の骨材を投入し、しかる後、上述したように不足分の骨材を補充するようにしてもかまわないが、前記水浸骨材容器への前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を途中で終了するようにすれば、後で骨材補充を行う必要がなくなる。
【0117】
なお、水浸骨材内の空気量a(%)を考慮するのであれば、既知である全容量Vfに(1―a/100)を乗じ、これをあらためて全容量Vfとすることで、空気量を除いた実際の全容量でさらに精度の高い計量が可能となる。但し、累加的に骨材を投入していく方式の場合には、水浸骨材中の骨材割合は徐々に増えていくため、空気量についてもその点を考慮する。
【0118】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンクリート材料の計量装置及び計量方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0119】
図1は、本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置を示した全体図である。同図に示すように、本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置1は、水を貯留する水貯留ホッパー2と、計量の対象となる骨材としての細骨材が貯留される骨材計量容器としての細骨材計量容器3と、水貯留ホッパー2及び細骨材計量容器3からそれぞれ供給された水及び細骨材を水浸骨材として収容する水浸骨材容器4と、細骨材計量容器3内の細骨材の質量を計測する骨材質量計測手段としてのロードセル8とからなり、水貯留ホッパー2は、その底部に接続され吐出口が水浸骨材容器4の上方に位置決めされた水供給管5と該水供給管5の所定位置に設けられた開閉弁6及び給水計量手段としての流量計52とともに給水手段を構成する。
【0120】
なお、細骨材計量容器3は、図示しない貯留ビンから細骨材を随時供給されるようになっているとともに、その底部には、吐出口が水浸骨材容器4の上方に位置決めされた細骨材供給管7を接続してある。
【0121】
ここで、水貯留ホッパー2、水浸骨材容器4及びロードセル8は、それぞれ図示しない架台に取り付けてあるとともに、該ロードセルの上に細骨材計量容器3の上端開口縁部に取り付けられた鍔状円環部42を載せて細骨材計量容器3を吊持することで、該細骨材計量容器内に貯留された細骨材の質量をロードセル8で計測できるようになっている。ロードセル8は、細骨材計量容器3を安定した状態で吊持計測できるよう、例えば、同一水平面に120゜ごとに3箇所設けるようにするのが望ましい。
【0122】
図2は、水浸骨材容器4の縦断面図である。図1及び図2でよくわかるように、水浸骨材容器4の底部開口15には、該水浸骨材容器内の水密性を保持可能な底蓋9を開閉自在に取り付けることができるようになっている。すなわち、底蓋9は、水浸骨材容器4の底部開口外径とほぼ同等かそれより若干大きめの外径を有する円形状平板で構成してあり、該円形状平板の周縁から延設されたL字状の取付けアーム13の先端に長孔14を形成し、図示しない架台に固定されたピン10を長孔14に挿通することにより、底蓋9をピン10の廻りに回動させて水浸骨材容器4の底部開口15を開閉できるようになっている。底蓋9を水浸骨材容器4の底部開口15に固定するには、ボルトで締め付ける、クランプ部材で締め付けるなど、公知の方法から適宜選択すればよい。
【0123】
水浸骨材容器4は、下方に行くほど内径が大きくなるよう、中空円錐台状に形成してあり、バイブレータ等の振動器具を使用せずとも、計量が終わった水浸骨材を該水浸骨材容器内で閉塞させることなく、底蓋9を開いただけで下方に自然落下させ、これを、別途計量されたセメントや粗骨材とともに、図示しない混練ミキサーに投入することができるようになっている。
【0124】
水浸骨材容器4の所定高さ位置には、図2に示した断面図でよくわかるように、内部に収容された水浸骨材の水が外側に溢れ出るよう、矩形状のオーバーフロー用開口11を該水浸骨材容器を構成する壁体12に形成してあるとともに、オーバーフロー用開口11の下縁位置に沿って溝状のガイド部材17を水平方向に突設してあり、該ガイド部材の上をオーバーフロー水が流れてその先端から流れ落ちることにより、水浸骨材容器4の周面をつたうことなく、オーバーフロー用開口11からスムーズに溢れさせることができるようになっている。
【0125】
水浸骨材容器4の容積については任意であって、コンクリート配合を行う単位すなわち1バッチに必要な全量としてもよいし、何回かに分けて計量することを前提とした容量でもかまわない。
【0126】
一方、本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置1は、図2の断面図でよくわかるように、オーバーフロー用開口11から溢れ出てガイド部材17の先端から流れ落ちるオーバーフロー水を貯留する貯留容器53と該貯留容器に貯留されたオーバーフロー水の質量を計測するオーバーフロー水計量手段としての質量計54とを備えており、上述した流量計52によって水浸骨材容器4への投入水量を計測するとともに、質量計54によって水浸骨材容器4からのオーバーフロー水量を計測することができるようになっている。
【0127】
本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置1を用いて水及び細骨材を計量するにあたっては、単一種類の細骨材だけを計量する場合(ケース1)、複数の細骨材を累加計量方式で計量する場合(ケース2)及び同じく複数の細骨材を同時投入計量方式で計量する場合(ケース3)の3つが考えられるので、以下、順に説明する。
【0128】
(ケース1)
【0129】
単一種類の細骨材だけを計量する場合の計量手順を図3のフローチャートに示す。同図に示すように、ケース1に係る計量方法においては、まず、細骨材計量容器3に貯留された湿潤状態における細骨材の質量Mawをロードセル8で計測する(ステップ101)。
【0130】
細骨材計量容器3内にある湿潤状態における細骨材の質量Mawは、ロードセル8による計測値から、細骨材が収容されていない空の細骨材計量容器3の質量を差し引けばよい。
【0131】
次に、水浸骨材容器4の底部開口15を底蓋9で閉じて該水浸骨材容器内を水密状態とし、かかる状態にて開閉弁6を開いて水貯留ホッパー2から水浸骨材容器4内に水を投入する(ステップ102)。
【0132】
次に、細骨材計量容器3に貯留されている細骨材を図4に示すように、該細骨材が水面から出ないようにかつ水がオーバーフロー用開口11から溢れ出るように水浸骨材容器4内に投入し、該水浸骨材容器内を水浸骨材21で満たすとともに、水貯留ホッパー2から投入された水の給水量MIを累積値として流量計52で計測する一方、オーバーフロー用開口11から溢れ出た水を貯留容器53にいったん貯めた上、そのオーバーフロー量MOを累積値として質量計54で計測する(ステップ103)。
【0133】
このように水浸骨材21をオーバーフロー用開口11からオーバーフローさせると、オーバーフロー用開口11から水22が溢れ出る水位レベルは予め決まっているから、上述したように水浸骨材21を満たせば、その全容量Vfは、計量せずとも既知の値となる。
【0134】
なお、細骨材を細骨材計量容器3から水浸骨材容器4に直接投入するのではなく、例えば電磁式振動体を備えた振動フィーダを用いて細骨材計量容器3の直下から水浸骨材容器4の上部開口まで搬送するようにすれば、細骨材の団粒化、ひいては気泡混入を防止することができる。
【0135】
次に、ρaを細骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、細骨材の表乾状態の質量Ma及び水浸骨材21中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0136】
Ma+Mw=Maw+(MI―MO) (1)
【0137】
Ma/ρa+Mw/ρw=Vf (2)
【0138】
から求めるとともに細骨材の表面水率を、次式
【0139】
(Maw―Ma)/Ma (3)
【0140】
により算出する(ステップ104)。
【0141】
このようにして水の質量Mw、表乾状態の骨材の質量Ma及び表面水率を計測算出したならば、次に、示方配合で示されたそれらの配合量と適宜比較して補充すべき不足分を計量し、補充すべきものが水であればその不足分を、補充すべきものが骨材であれば、算出された表面水率を用いて表面水を考慮しつつ、その不足分を上述の水浸骨材に加えてコンクリート材料とする(ステップ105)。なお、水が多すぎた場合には、その余剰分をバキューム等で吸引すればよい。
【0142】
(ケース2)
【0143】
複数の細骨材を累加計量方式で計量する場合の計量手順を図5及び図6のフローチャートに示す。同図に示すように、ケース2に係る計量方法においては、2つの細骨材A,Bをそれぞれ第1の骨材、第2の骨材として用いる場合を例とし、ケース1と同様、まず、細骨材計量容器3に貯留された湿潤状態における細骨材Aの質量Maw1をロードセル8で計測する(ステップ111)。
【0144】
次に、水浸骨材容器4の底部開口15を底蓋9で閉じて該水浸骨材容器内を水密状態とし、かかる状態にて開閉弁6を開いて水貯留ホッパー2から水浸骨材容器4内に水を投入する(ステップ112)。
【0145】
次に、細骨材計量容器3に貯留されている細骨材Aを図4と同様にして、該細骨材が水面から出ないようにかつ水がオーバーフロー用開口11から溢れ出るように水浸骨材容器4内に投入し、該水浸骨材容器内を水浸骨材で満たすとともに、水貯留ホッパー2から投入された水の給水量MIを累積値として流量計52で計測する一方、オーバーフロー用開口11から溢れ出た水を貯留容器53にいったん貯めた上、そのオーバーフロー量MOを累積値として質量計54で計測する(ステップ113)。
【0146】
なお、水浸骨材容器4に細骨材Aを投入したり後工程で細骨材Bを投入するにあたっては、例えば電磁式振動体を備えた振動フィーダを用いて細骨材計量容器3の直下から水浸骨材容器4の上部開口まで搬送するようにするのが望ましいことはケース1と同様である。
【0147】
次に、ρa1を細骨材Aの表乾状態における密度、ρwを水の密度として、細骨材Aの表乾状態の質量Ma1を以下の2式、すなわち、
【0148】
Ma1+Mw=Maw1+(MI―MO) (4)
【0149】
Ma1/ρa+Mw/ρw=Vf (5)
【0150】
から求めるとともに細骨材Aの表面水率を、次式
【0151】
(Maw1―Ma1)/Ma1 (6)
【0152】
により算出する(ステップ114)。
【0153】
次に、細骨材計量容器3に貯留された湿潤状態における細骨材Bの質量Maw2をロードセル8で計測する(ステップ115)。
【0154】
次に、細骨材計量容器3に貯留されている細骨材Bを図4と同様にして、該細骨材が水面から出ないようにかつ水がオーバーフロー用開口11から溢れ出るように水浸骨材容器4内に投入し、該水浸骨材容器内を水浸骨材で満たすとともに、水貯留ホッパー2から投入された水の給水量MIを累積値として流量計52で計測する一方、オーバーフロー用開口11から溢れ出た水を貯留容器53にいったん貯めた上、そのオーバーフロー量MOを累積値として質量計54で計測する(ステップ116)。
【0155】
次に、ρa2を細骨材Bの表乾状態における密度、ρwを水の密度として、細骨材Bの表乾状態の質量Ma2及び水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0156】
Ma1+Ma2+Mw=Maw1+Maw2+(MI―MO) (7)
【0157】
Ma1/ρa1+Ma2/ρa2+Mw/ρw=Vf (8)
【0158】
から求めるとともに細骨材Bの表面水率を、次式
【0159】
(Maw2―Ma2)/Ma2 (9)
【0160】
により算出する(ステップ117)。
【0161】
このようにして水の質量Mw、表乾状態の細骨材A及び細骨材Bの質量Mai(i=1,2)及び各細骨材の表面水率を計測算出したならば、次に、示方配合で示されたそれらの配合量と適宜比較して補充すべき不足分を計量し、補充すべきものが水であればその不足分を、補充すべきものが細骨材であれば、算出された表面水率を用いて表面水を考慮しつつ、その不足分を上述の水浸骨材に加えてコンクリート材料とする(ステップ118)。なお、水が多すぎた場合には、その余剰分をバキューム等で吸引すればよい。
【0162】
(ケース3)
【0163】
複数の細骨材を同時投入計量方式で計量する場合の計量手順を図7のフローチャートに示す。同図に示すように、ケース3に係る計量方法においては、2つの細骨材A,Bを用いる場合を例とし、まず、第1の骨材である細骨材A及び第2の骨材である細骨材Bをロードセル8で計測する(ステップ121)。
【0164】
次に、細骨材A及び細骨材Bの質量混合比と細骨材A及び細骨材Bの表乾状態における密度ρai(i=1,2)とから平均骨材密度ρaveを求める(ステップ122)。
【0165】
細骨材Aと細骨材Bは、質量混合比がわかっている状態で細骨材計量容器3にまとめて貯留し、これらの質量をあらためて計測してもよいし、2つの細骨材計量容器3,3及びロードセル8,8を用意し、細骨材A及び細骨材Bを個別に計測するとともに、そのときに質量混合比を算出するようにしてもよい。
【0166】
次に、ケース1、2と同様、水浸骨材容器4の底部開口15を底蓋9で閉じて該水浸骨材容器内を水密状態とし、かかる状態にて開閉弁6を開いて水貯留ホッパー2から水浸骨材容器4内に水を投入する(ステップ123)。
【0167】
次に、細骨材計量容器3に貯留されている細骨材A及び細骨材Bを図4と同様に、該細骨材が水面から出ないようにかつ水がオーバーフロー用開口11から溢れ出るように水浸骨材容器4内に投入し、該水浸骨材容器内を水浸骨材で満たすとともに、水貯留ホッパー2から投入された水の給水量MIを累積値として流量計52で計測する一方、オーバーフロー用開口11から溢れ出た水を貯留容器53にいったん貯めた上、そのオーバーフロー量MOを累積値として質量計54で計測する(ステップ124)。
【0168】
なお、水浸骨材容器4に細骨材A及び細骨材Bを投入するにあたっては、例えば電磁式振動体を備えた振動フィーダを用いて細骨材計量容器3の直下から水浸骨材容器4の上部開口まで搬送するようにするのが望ましいことはケース1と同様である。
【0169】
次に、ρwを水の密度として、細骨材A及び細骨材Bの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2)及び水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
【0170】
ΣMai(i=1,2)+Mw=ΣMawi(i=1,2)+(MI―MO) (15)
【0171】
ΣMai(i=1,2)/ρave+Mw/ρw=Vf (16)
【0172】
から求めるとともに細骨材A及び細骨材Bの平均表面水率を、次式、
【0173】
(ΣMawi(i=1,2)―ΣMai(i=1,2))/ΣMai(i=1,2) (17)
【0174】
から算出する(ステップ125)。
【0175】
次に、算出された水の質量Mw及び細骨材A及び細骨材Bの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2)を、示方配合で示されたそれらの配合量と適宜比較して補充すべき不足分を計量し、補充すべきものが水であればその不足分を、補充すべきものが骨材であれば、算出された平均表面水率を用いて表面水を考慮しつつ、その不足分を上述の水浸骨材に加えてコンクリート材料とする(ステップ126)。なお、水が多すぎた場合には、その余剰分をバキューム等で吸引すればよい。
【0176】
以上説明したように、本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置及び計量方法によれば、細骨材の表面水を、湿潤状態が異なる骨材ごとのばらつきが考慮された状態で水の質量Mwの一部として間接的に算出することができるとともに、細骨材の質量を表乾状態のときの質量Maとして把握することができる。すなわち、骨材や水の質量が示方配合と同等の条件で把握されることとなるので、湿潤状態が異なる骨材を用いても、示方配合通りの水量でコンクリートを製造することが可能となる。
【0177】
特に、ケース2、ケース3に係る計量方法によれば、上述した作用効果に加えて、密度、粒度等が異なる細骨材A,Bであっても、一つの水浸骨材容器4内で効率よくしかも高い精度で計量することが可能となる。
【0178】
本実施形態では、ケース2及びケース3において2種類の細骨材を例として説明したが、骨材の種類の数は任意であることは言うまでもない。また、粗骨材の計量にも適用することができるし、細骨材と粗骨材との組み合わせについても適用可能である。
【0179】
また、本実施形態ではロードセル8を圧縮型とし、設置数を3個としたが、骨材質量計測手段としてどのようなロードセルを用いるかは任意であり、例えば引張型を用いてもよいし、4個以上設置してもかまわない。また、水浸骨材容器4を安定吊持できるのであれば、1個又は2個でもかまわない。
【0180】
また、本実施形態では、空気量補正に関して特に言及しなかったが、水浸骨材内の空気量a(%)を考慮するのであれば、既知である全容量Vfに(1―a/100)を乗じればよい。例えば、ケース1であれば、(2)式に代えて、
【0181】
Ma/ρa+Mw/ρw=Vf・(1―a/100) (2′)
【0182】
を用いればよい。
【0183】
かかる構成により、空気量を除いた実際の全容量でさらに精度の高い計量が可能となる。その他のケースについても、必要に応じて同様に空気量補正を行えばよい。
【0184】
また、本実施形態では、水浸骨材容器4内に投入された水の量MIを累積値として流量計52で計測するようにしたが、これに代えて、例えば、該水浸骨材容器に水をオーバーフローするように先行投入するようにすれば、上述したように、オーバーフロー用開口から水があふれ出る水位レベルは予め決まっているから、投入された水の給水量MIは、計量せずとも既知の値となる。したがって、かかる構成においては、給水計量手段としての流量計52をはじめ、水貯留ホッパー2、水供給管5及び開閉弁6からなる給水手段が不要となる。
【0185】
なお、この場合、その後の骨材投入によって水がオーバーフローすることはあっても、水位が下がることはないので、給水量MIの累積値は計量中、一定となる。
【0186】
また、本実施形態では、水浸骨材容器4内に細骨材を投入する際、適当な量を投入し、しかる後、上述したように不足分を補充するようにしたが、これに代えて、水浸骨材容器4への細骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、該細骨材の表乾状態の質量Ma及び水浸骨材21中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに細骨材の投入を終了するようにすれば、後で骨材補充を行う必要がなくなる。
【0187】
かかる変形例は、ケース2やケース3にもそのままあてはまる。
【0188】
すなわち、ケース2においては、水浸骨材容器4への細骨材A及び細骨材Bの投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、実施形態で述べた手順による算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、例えば細骨材Bを投入中に、以下の2式、
【0189】
ΣMai(i=1)+Ma2+Mw=ΣMawi(i=1)+Maw2+(MI―MO) (13)
【0190】
Σ(Mai/ρai)(i=1)+Ma2/ρa2+Mw/ρw=Vf (14)
【0191】
から求まる細骨材A及び細骨材Bの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2)及び及び水浸骨材中の水の質量Mwの総量が予定量に達したとき、細骨材Bの投入を途中で終了する。
【0192】
また、ケース3においては、水浸骨材容器4への細骨材A及び細骨材Bの投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、細骨材A及び細骨材Bの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2)及び水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに細骨材A及び細骨材Bの同時投入を途中で終了する。
【0193】
また、本実施形態では、水浸骨材容器4の所定高さ位置に矩形状のオーバーフロー用開口11を該水浸骨材容器を構成する壁体12に形成するとともに、該オーバーフロー用開口の下縁位置に沿ってガイド部材17を水平方向に突設したが、図8及び図9に示すように、オーバーフロー用開口11に代えて、異なる高さに設けられた3つのオーバーフロー用開口31を水浸骨材容器4の壁体12に形成するとともに、該オーバーフロー用開口31のうち、最下段のオーバーフロー用開口31の下縁位置に沿ってガイド部材17を水平方向に突設するようにしてもよい。
【0194】
かかる構成においては、計量したい全容量Vfに対応するオーバーフロー用開口31だけを開いておき、他のオーバーフロー用開口31については、図9に示すように密封栓32や密封栓33を用いて全て密封しておけばよい。
【0195】
かかる構成によれば、全容量Vfに関して異なる容量ごとに水浸骨材容器を個別に製作する必要がなくなる。
【0196】
なお、図8及び図9に示したコンクリート材料の計量装置は、オーバーフロー用開口11が形成された水浸骨材容器4に代えて、3つのオーバーフロー用開口31が形成された水浸骨材容器4aを採用したものであり、オーバーフロー用開口の相違を除く他の構成については、水浸骨材容器4と水浸骨材容器4aとの間に相違点はないとともに、全体構成についても同一であるので、ここではその説明を省略する。
【0197】
また、本実施形態では、水浸骨材容器4の所定高さ位置に矩形状のオーバーフロー用開口11を該水浸骨材容器を構成する壁体12に形成するとともに、該オーバーフロー用開口の下縁位置に沿ってガイド部材17を水平方向に突設したが、図10及び図11に示すように、オーバーフロー用開口11に代えて、開口高さを大きくしたオーバーフロー用開口34を壁体12に形成するとともに、昇降自在なブラケット状塞ぎ部材35で該オーバーフロー用開口で塞ぐようにし、そのオーバーフロー高さをブラケット状塞ぎ部材35の昇降位置で可変に構成してもかまわない。
【0198】
ブラケット状塞ぎ部材35は、水浸骨材容器4bの周面に沿って昇降する湾曲状塞ぎ板の上縁からガイド部材17と同様のガイド部材を水平に突設してなるものであり、ネジ36で水浸骨材容器4bの壁体に固定することで所望の高さに位置決めすることができるようになっている。湾曲状塞ぎ板と水浸骨材容器4bの壁体との間は所定の水密性が確保されるよう、ゴムガスケット等を適宜使用すればよい。
【0199】
かかる構成においては、ブラケット状塞ぎ部材35のガイド部材が所望の高さ位置となるようにブラケット状塞ぎ部材35を昇降させ、該位置にてネジ36で固定する。このようにすると、ブラケット状塞ぎ部材35の湾曲状塞ぎ板がオーバーフロー用開口34のうち、ガイド部材より下方の開口を塞ぐので、水浸骨材容器4b内の水浸骨材の水が溢れ出る水位レベルを可変に調整することが可能となり、かくして、全容量Vfに関して異なる容量ごとに水浸骨材容器を個別に製作する必要がなくなる。
【0200】
なお、図10及び図11に示したコンクリート材料の計量装置は、オーバーフロー用開口11が形成された水浸骨材容器4に代えて、オーバーフロー用開口34とそのオーバーフロー高さを可変に調整するためのブラケット状塞ぎ部材35を設けた水浸骨材容器4bを採用したものであり、オーバーフロー用開口及びその関連部材の相違を除く他の構成については、水浸骨材容器4と水浸骨材容器4bとの間に相違点はないとともに、全体構成についても同一であるので、ここではその説明を省略する。
【0201】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、水浸骨材容器4内に投入した骨材が水面から出てしまい水浸骨材とならないおそれがある場合には、バイブレータを用いて骨材天端を均すようにすればよい。
【0202】
図12は、かかる変形例を示したものであり、同図では、水浸骨材容器4の上方にロッド状のバイブレータ37を昇降自在にかつ、その降下位置(図中、一点鎖線で示す)にて水浸骨材21に埋没するように設置してある。
【0203】
かかる構成においては、細骨材の投入中又は投入後にバイブレータ37を降下させ、かかる状態にて該バイバイブレータを作動させる。
【0204】
このようにすると、水浸骨材容器4内に投入された細骨材は、バイブレータ37の振動によって平坦に均され、該細骨材が水面上に出るおそれがなくなる。なお、水浸骨材21の質量を計量する際には、バイブレータ37を引き上げ、上昇位置にて次の計量まで退避させておけばよい。
【0205】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るコンクリート材料の計量装置及び計量方法によれば、骨材の表面水を、湿潤状態が異なる骨材ごとのばらつきが考慮された状態で水の質量Mwの一部として間接的に算出することができるとともに、骨材の質量を表乾状態のときの質量Maとして把握することができる。すなわち、骨材や水の質量が示方配合と同等の条件で把握されることとなるので、湿潤状態が異なる骨材を用いても、示方配合通りの水量でコンクリートを製造することが可能となる。
【0206】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置の全体図。
【図2】図1のA−A線に沿う水浸骨材容器の断面図。
【図3】本実施形態に係るコンクリート材料の計量方法を示したフローチャート。
【図4】本実施形態に係るコンクリート材料の計量装置の作用を示した図。
【図5】本実施形態に係るコンクリート材料の計量方法を示したフローチャート。
【図6】引き続き本実施形態に係るコンクリート材料の計量方法を示したフローチャート。
【図7】本実施形態に係るコンクリート材料の計量方法を示したフローチャート。
【図8】変形例に係るコンクリート材料の計量装置を示した全体図。
【図9】図8のB−B線に沿う水浸骨材容器の断面図。
【図10】別の変形例に係るコンクリート材料の計量装置を示した全体図。
【図11】図10のC−C線に沿う水浸骨材容器の断面図。
【図12】別の変形例に係るコンクリート材料の計量装置を示した断面図。
【符号の説明】
1 コンクリート材料の計量装置
2 水貯留ホッパー(給水手段)
3 細骨材計量容器(骨材計量容器)
4,4a,4b 水浸骨材容器
5 水供給管(給水手段)
6 開閉弁(給水手段)
7 細骨材供給管
8 ロードセル(骨材質量計測手段)
9 底蓋
11,31,34 オーバーフロー用開口
12 壁体
15 底部開口
52 流量計(給水計量手段)
53 貯留容器
54 質量計(オーバーフロー水計量手段)
Claims (13)
- 計測の対象となる骨材が貯留される骨材計量容器と、該骨材計量容器内の骨材の質量を計測する骨材質量計測手段と、前記骨材計量容器内の骨材を水とともに水浸骨材として収容する水浸骨材容器とを備え、前記水浸骨材容器の底部開口には該水浸骨材容器内の水密性を保持可能な底蓋を開閉自在に取り付けるとともに、前記水浸骨材容器の所定高さ位置には該水浸骨材容器内の水が外側に溢れ出るように所定のオーバーフロー用開口を該水浸骨材容器を構成する壁体に形成し、前記オーバーフロー用開口から溢れ出た水の質量を計測するオーバーフロー水計量手段を備えたことを特徴とするコンクリート材料の計量装置。
- 前記オーバーフロー用開口を異なる高さに複数設けた請求項1記載のコンクリート材料の計量装置。
- 前記オーバーフロー用開口のオーバーフロー高さを可変に構成した請求項1記載のコンクリート材料の計量装置。
- 前記水浸骨材容器を中空円錐台状に形成した請求項1記載のコンクリート材料の計量装置。
- 前記水浸骨材容器の上方に所定のバイブレータを昇降自在にかつその降下位置にて前記水浸骨材に埋没するように設置した請求項1記載のコンクリート材料の計量装置。
- 給水計量手段が設けられた給水手段を備えた請求項1記載のコンクリート材料の計量装置。
- 湿潤状態における骨材の質量Mawを計測し、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に前記骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記骨材及び前記水を投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρaを前記骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、前記骨材の表乾状態の質量Ma及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
Ma+Mw=Maw+(MI―MO) (1)
Ma/ρa+Mw/ρw=Vf (2)
から求めるとともに前記骨材の表面水率を、次式
(Maw―Ma)/Ma (3)
により算出することを特徴とするコンクリート材料の計量方法。 - 前記水浸骨材容器への前記骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記骨材の表乾状態の質量Ma及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに前記骨材の投入を終了する請求項7記載のコンクリート材料の計量方法。
- 第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の湿潤状態における質量Mawiをそれぞれ計測し、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に第1の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水及び前記第1の骨材を投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρa1を前記第1の骨材の表乾状態における密度、ρwを水の密度として、前記第1の骨材の表乾状態の質量Ma1を以下の2式、すなわち、
Ma1+Mw=Maw1+(MI―MO) (4)
Ma1/ρa+Mw/ρw=Vf (5)
から求めるとともに前記第1の骨材の表面水率を、次式
(Maw1―Ma1)/Ma1 (6)
により算出し、次に、第2の骨材を該第2の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水浸骨材容器内に投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、ρa2を前記第2の骨材の表乾状態における密度として、前記第2の骨材の表乾状態の質量Ma2を以下の2式、すなわち、
Ma1+Ma2+Mw=Maw1+Maw2+(MI―MO) (7)
Ma1/ρa1+Ma2/ρa2+Mw/ρw=Vf (8)
から求めるとともに前記第2の骨材の表面水率を、次式
(Maw2―Ma2)/Ma2 (9)
により算出し、以下、上述の手順を繰り返して第(N―1)の骨材までの表乾状態の質量Ma(N-1)を求め、最後に、第Nの骨材を該第Nの骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水浸骨材容器内に投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、ρaNを前記第Nの骨材の表乾状態における密度として、前記第Nの骨材の表乾状態の質量MaN及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
ΣMai(i=1,2,3,・・(N-1))+MaN+Mw
=Σ(Mawi(i=1,2,3,・・(N-1))+MawN+(MI―MO) (10)
Σ(Mai/ρai)(i=1,2,3,・・(N-1))+MaN/ρaN+Mw/ρw=Vf
(11)
から求めるとともに前記第Nの骨材の表面水率を、次式
(MawN―MaN)/MaN (12)
により算出することを特徴とするコンクリート材料の計量方法。 - 前記水浸骨材容器への前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記手順による算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材のうち、第jの骨材を投入中又は投入後に、以下の2式、すなわち
ΣMai(i=1,2,3,・・(j-1))+Maj+Mw
=Σ(Mawi(i=1,2,3,・・(j-1))+Mawj+(MI―MO) (13)
Σ(Mai/ρai)(i=1,2,3,・・(j-1))+Maj/ρaj+Mw/ρw=Vf (14)
から求まる前記第1の骨材から前記第jの骨材までの表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・j)及び及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量が予定量に達したときに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を途中で終了する請求項9記載のコンクリート材料の計量方法。 - 第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の湿潤状態における質量総和ΣMawi(i=1,2,3,・・N)を計測し、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の質量混合比と前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における密度ρai(i=1,2,3,・・N)とから平均骨材密度ρaveを求め、オーバーフロー用開口が形成された水浸骨材容器に前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材が水面から出ない水浸骨材としてかつ水が前記オーバーフロー用開口からオーバーフローするように前記水及び前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材を投入するとともに、前記水の給水量MI及びオーバーフロー量MOを累積値として計測し、前記水浸骨材容器内のオーバーフロー時の内容積が前記水浸骨材の全容積Vfに等しいことを利用することにより、ρwを水の密度として、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び前記水浸骨材中の水の質量Mwを以下の2式、すなわち、
ΣMai(i=1,2,3,・・N)+Mw
=ΣMawi(i=1,2,3,・・N)+(MI―MO) (15)
ΣMai(i=1,2,3,・・N)/ρave+Mw/ρw=Vf (16)
から求めるとともに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の平均表面水率を、次式、(ΣMawi(i=1,2,・・N)―ΣMai(i=1,2,・・N))/ΣMai(i=1,2,・・N) (17)
から算出することを特徴とするコンクリート材料の計量方法。 - 前記水浸骨材容器への前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を所定速度で連続的に又は断続的に行いつつ、前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の表乾状態における質量総和ΣMai(i=1,2,3,・・N)及び前記水浸骨材中の水の質量Mwの総量の算出をリアルタイム又は所定時刻おきに行い、該総量が予定量に達したときに前記第i(i=1,2,3,・・N)の骨材の投入を途中で終了する請求項11記載のコンクリート材料の計量方法。
- 前記水浸骨材内の空気量をa(%)とし、前記Vfに代えて、Vf・(1―a/100)を用いる請求項7乃至請求項12のいずれか一記載のコンクリート材料の計量方法。
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