JP5730847B2 - コンクリートの監視及び制御のためのミキサー波形分析 - Google Patents
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Description
本発明はコンクリートの製造に関し、さらに特定的に、エネルギー波形(例えば液圧)の分析により混合ドラム中のセメント材料の量及び/又は特性ついての情報を監視し、且つ得、ならびにより好ましくは時間−領域(time−domain)波形を周波数−領域(frequency−domain)スペクトルに転換し、それによりさらなる情報を得、且つ評価することができるようにするための方法に関する。
混合ドラムを回転させるために必要なエネルギー(例えば特許文献1)及び/又は液圧によりドラムに適用されるトルク(例えば特許文献2)を監視するためのセンサーの使用により、ミキサー車(ready−mix delivery trucks)中のコンクリートの「スランプ」又は流動性を監視し、且つ制御することは既知である。与えられた速度でドラムを回転させるのに必要なアンペア数又は液圧がより高いほど、コンクリート混合物はより剛い(stiffer)か、又は低流動性(less flow−able)(より低いスランプ)である。
つがいが付けられて、他端を固定された距離だけ持ち上げ且つ落下させることができる平らな板から成る。コーンを除去した後、ある回数、板を持ち上げて落下させ、コンクリートの水平流を測定する。自己−締固めコンクリート(self−consolidating concrete)のような高度に流動性のコンクリート混合物の場合には、スランプフローテストを用いる(ASTM C 1611−05)。このテストでは、コンクリートを標準的なスランプコーン中に入れ、コーンを除去し−鉛直落下ではなくて−水平広がり(horizontal spread)を測定する。
本発明は、回転可能な混合ドラム中で混合されているセメント性材料の流動学的性質及び他の特性を監視し、且つ制御するための方法及びシステムを提供する。先行技術の方法は、単一の液圧−即時に測定されるか、又は時間に沿った(over time)測定値から平均される−を分析し、スランプ又は稠度(consistency)を計算したが、本発明は、混合の程度、回転ドラム速度又は材料の量のようなセメント性材料についてのさらなる情報を得るために、平均エネルギーの他に測定されるエネルギー(例えば液圧)における変動の考察及び分析を含む。さらに別の代表的な態様において、この時間−領域情報を、例えば高速フーリエ変換(FFT)、離散フーリエ変換(DFT)又はそれらの変形を用いることにより、周波数−領域に転換する。与えられるセメント性混合物から得られる波形(時間−領域)又は転換された波形データ(例えばFFT)を比較し、且つ保存されている値と比較することにより、材料の量及び特性を得ることができ、例えば液体又は他の成分の添加を介して、流動学及び他の性質を調整することができる。
いることができる。
以下の好ましい態様の詳細な記述を添付の図面と結び付けて理解すると、本発明のさらなる利点及び特徴をより容易に理解することができる。
本明細書で用いられる「セメント性」という用語は、ポルトランドセメント又は細かい骨材(例えば砂)、粗い骨材(例えば砕石又は砂利)を結合させるための結合剤として他のやり方で(otherwise)機能するポルトランドセメント置換物を含む材料を指す。
第11/834,002号明細書(公告番号第2009/0037026号)に開示されている。コンクリート混合物の種々の物理的性質を監視するためのセンサーと組み合わされた無線通信を用いる監視及び制御のためのさらに別の代表的なシステムは、Coffeeの米国特許第6,611,755号明細書に記載されている。これらの記載は、引用することにより本明細書の内容となる。
定することにより試料コンクリート混合物の監視を行うことができ、これは、スランプコーンを取り除いて試料が表面上で広がるのを許した後にコンクリート試料混合物の水平広がりを測定することにより成される。従って、そのようなスランプ流値を、与えられる試料コンクリート混合物の体積の場合に与えられる速度において混合ドラムを回転させるのに必要な平均エネルギー(例えば液圧)と関連付けることもできる。スランプ流テストは、ASTM C1611−05に従って施行される。
ス可能なメモリ域に保存される時を突き止めることにより、与えられる混合物において均一な稠度に達した時を決定するのに必要な回転はより少ないであろう。さらに、下記でさらに議論する通り、パターン認識を用いて、波形がある目標に対応する時を決定することができる。波形を時間領域から周波数領域に移す(transferred)こともできる。
安定化も、ある混合度と関連する。従って、これらの液圧波形の特性を分析し、混合の進行を評価して、コンクリートが十分に混合されていることを保証するために用いることができる。コンクリートが十分に混合される前ではなくて、その後にコンクリートの性質を確証することが重要である。さらに、混合の程度を知ることにより、完全に混合されたコンクリートの最終的な性質を見積もることができる。本発明者らは、十分な混合の後の液圧データを、混合ドラム中に含有されるセメント性材料の1つもしくはそれより多くの物理的性質、例えば(a)装入材料の重量、(b)装入材料の体積、(c)コンクリート密度、(d)コンクリート空気含有率、(e)コンクリートスランプ、(f)コンクリートスランプ流、(g)コンクリートフローテーブル値、(h)コンクリートレオロジー(例えば降伏応力、粘度、チキソトロピー)、(i)コンクリート成分の分離、(j)コンクリート凝結、(k)混合ドラムの傾斜、(l)内部ドラム構造の寸法及び配置;ならびに(m)ドラム内におけるコンクリートの堆積と関連付けるために用いることができると考える。混合ドラム自身についてのそのような物理的性質又は情報をデータメモリ域内に保存するか、モニター上にグラフ的に表示するか、紙上に印刷することができる。
流を分析することができると考える。例えば低いスランプを有するコンクリートはドラムを回転させるのにより多くのエネルギーを要すると予測され、ドラム内に取り付けられたフィン上を流れ難くて、混合ドラムの1回の回転サイクル内のより高いピークとより低い谷の間を推移する時の波形(the shape of the waveform)は、多くの「スパイク状の」エネルギー活性を伴うであろう。これは、図5にグラフ的に示される通り、900−930秒の領域内の波形を1050−1080秒の領域内の波形と比較すると、明白にわかる。900−930の領域内で見られる波形は大きな振動度を示し、コンクリートが回転する混合翼上をあまり流れなかったことを示唆しているが;ピーク振幅及び谷の間のより滑らかな推移は、1050−1080秒の領域内でコンクリートが回転する混合翼上を比較的より容易に流れたことを示唆している。
Claims (5)
- コンクリートミキサー車においてコンクリートを混合し監視する方法であって、
混合ドラムを分当たり1〜25回転の範囲内の一定の速度SC1において回転させること、ここで、混合ドラムは、供給されたコンクリートを混合するための内部ドラム壁及び内部ドラム壁上に取り付けられた少なくとも2つの混合翼を有する;
供給されたコンクリートを含む混合ドラムを回転させるのに必要なエネルギーに対応する時間に沿った(over time)1連続の値を検知し、混合ドラムの1回転サイクル中に少なくとも2つの混合翼上を流れる供給されたコンクリートに対応する波形データの形状移行を検出するために、連続の値をコンピューター処理装置ユニットに供給すること、ここで、該連続の値は「M」または「W」形波形を有する;
前記コンクリートを含む混合ドラムを回転させるのに必要なエネルギーに対応する時間に沿って検知され前以て保存された連続の値に由来する波形データを有するデータメモリ保存域を用意すること、ここで、連続の値は混合ドラム回転の一定の速度S C1 の少なくとも10倍の周波数でセンサーによって監視され、保存された波形データによってコンピューター処理装置ユニットが混合ドラムの1回転サイクル中にドラムに取り付けられた少なくとも2つの混合翼上を流れる前記コンクリートに対応する波形データの形状移行を検出することが可能となり、該連続の値は「M」または「W」形波形を有する;
および、
前記コンピューター処理ユニットとして、下記の機能、即ち、
検知された連続の値を混合ドラム回転の一定の速度S C1 の少なくとも10倍の周波数で監視して波形データの形状移行を含む「M」または「W」形波形データを得る機能、ここで、波形データは混合ドラムの1回転サイクル中に少なくとも2つの混合翼上を流れる供給されたコンクリートに対応し、且つ、供給されたコンクリートを含む混合ドラムを回転させるのに必要なエネルギーに対応する、
混合ドラムの1回転サイクル中の「M」または「W」形波形の変動を検出するために連続の値の時間領域値、周波数領域値、または時間および周波数の両領域値を解析する機能、
検知された連続の値によって供給された「M」または「W」形波形の範囲内の波形データ変動と、前以て保存された連続の値の範囲内の波形データ変動を比較する機能、および
供給されたコンクリートのスランプ、スランプ流、または他の性質を調整する機能、ここで、調整は、供給されたコンクリートを含む混合ドラムに液体または他のセメント質材料を導入して行われ、導入は、検知された連続の値の「M」または「W」形波形の変動と保存された変動の比較に基づく、
を実現するコンピューター処理ユニットを採用すること
を含んでなる方法。 - 波形データ変動が(a)装入材料の重量、(b)装入材料の体積、(c)コンクリート密度、(d)コンクリート空気含有率、(e)コンクリートスランプ、(f)コンクリートスランプ流、(g)コンクリートフローテーブル値、(h)降伏応力、粘度、チキソトロピーから選択されるコンクリートレオロジー、(i)コンクリート成分の分離(segregaton)、(j)コンクリート凝結、(k)混合ドラムの傾斜(inclination)、(l)内部ドラム構造の寸法及び配置(configuration);ならびに(m)ドラム内におけるコンクリートの堆積から選ばれるセメント性材料混合パラメーターの少なくとも1つと関連付けられる請求項1の方法。
- コンクリートの性質がコンクリート空気含有率とスランプ流である請求項2の方法。
- コンクリートの性質がコンクリートスランプとコンクリートスランプ流である請求項2の方法。
- 請求項1記載のコンクリート混合ドラム、および、請求項1記載の方法を実行するためにプログラムされたコンピューター処理装置を有するコンクリートミキサートラックの混合システム。
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