JP5736206B2

JP5736206B2 - エアモルタル打設システム

Info

Publication number: JP5736206B2
Application number: JP2011064522A
Authority: JP
Inventors: 岡浩一花; 山昌市青
Original assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Current assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: JP2012200880A

Description

本発明は、エアモルタル打設システムに係り、より詳細には、モルタルと泡を混合して造られ、打設現場に送るエアモルタルの品質の指標を算出するようにしたエアモルタル打設システムに関する。

従来のエアモルタル打設システムは、図６に示すように、バッチャープラント１でまずモルタルが造られ、モルタル搬送ポンプ２で混合筒８に送り出す。一方、発泡希釈液タンク２７から発泡希釈液をポンプ２８で汲み出し、エアコンプレッサ１７から送られた空気と合わせて発泡筒７で発泡させ、混合筒８に送り出す。混合筒８で造られたエアモルタル２５は、打設現場３０の構造物の隙間などに充填される。モルタルの量はモルタル流量計３で計測され、エアモルタル２５の量はエアモルタル流量計４で計測される。そのため、エアモルタル打設結果表には、例えば、エアモルタルおよびモルタルの打設量が示されるが、空気の量や発泡希釈液の量は示されなかった。

特許文献１のエアモルタル打設装置には、発泡希釈液の流量計やエアコンプレッサの流量計も設置される。そのため、エアモルタル打設結果表に発泡希釈液の投入量や空気の投入量も示すことが可能である。また、各流量計の値を時間軸で記録し、時間軸に対する空気の供給量を示すことができる。

しかしながら、モルタル供給量に対して例えばポンプやバルブを制御し、空気の供給量を一定にしても、エアモルタルの品質としては十分でない場合がある。モルタルの供給量が一定でも、その重量が変動したような場合には、空気が所定の割合であることを示しても、エアモルタルの品質が適切とは言えない。

特開２００９−１５０１９３号公報

本発明の目的は、エアモルタルの品質を示す指標値を算出するようにしたエアモルタル打設システムを提供することにある。

本発明によるエアモルタル打設システムは、セメントと水と細骨材と混和材の重量を混合して、泥状のモルタルを造るバッチャープラントと、希釈水と発泡原液を混合して、発泡希釈液を造り、発泡希釈液ポンプで送り出す装置と、エアコンプレッサで圧縮空気を送り出す装置からなる発泡ユニットと、前記発泡ユニットから送り出された発泡希釈液と圧縮空気を混合して泡を生成する発泡筒と、前記バッチャープラントからのモルタルと前記発泡筒からの泡を混合して打設現場に送り出すモルタル搬送ポンプと、打設するモルタルの流量を計測するモルタル流量計と、打設するエアモルタルの流量を計測するエアモルタル流量計と、モルタルの重量、モルタルの流量、希釈水の流量、発泡原液の流量、圧縮空気の流量およびエアモルタルの流量を一定の時間間隔で収集し、メモリーカードに記録し、モルタルの重量と希釈水の重量と発泡原液の重量との和を、モルタルの体積と希釈水の体積と発泡原液の体積と空気の体積との和で割った値を湿潤密度として算出し、エアモルタルが所定の湿潤密度にない場合、前記モルタル搬送ポンプまたは前記発泡ユニットの流量を制御して、湿潤密度が一定となるように制御するエアモルタル管理ユニットと、前記メモリーカードに記録された計測データからエアモルタル打設結果表を作成するパーソナルコンピュータと、打設現場に設けられ、モルタルの送出量、圧縮空気、希釈水の設定値を変更してエアモルタル打設量を調整でき、前記湿潤密度が表示されて、前記発泡ユニットと前記バッチャープラントの稼働状況が監視できる遠隔操作盤と、が備えられ、前記エアモルタル打設結果表には、前記湿潤密度が示されることを特徴とする。

本発明のエアモルタル打設システムによれば、重量や流量の記録を行なうエアモルタル管理ユニットと、記録された測定値からエアモルタル打設結果表を作成するパーソナルコンピュータとを備え、エアモルタル打設結果表にはエアモルタルの体積に対するエアモルタルの重量の割合である湿潤密度を含む値を示すようにしたので、モルタルの重量がエアモルタルの体積に対して変動していないかを示すことができる。

エアモルタル管理ユニットは、エアモルタルが所定の湿潤密度にない場合、モルタル搬送ポンプまたは発泡ユニットの流量を制御して、湿潤密度が一定となるように制御したので、エアモルタルの品質を均一にできる。

打設現場に遠隔操作盤を設けたので、施工管理者は現場にて直接、発泡ユニットとバッチャープラントの稼働状況を監視できる。また、モルタルの送出量、圧縮空気、希釈水の設定値を変更してエアモルタル打設量を調整できる。

本発明によるエアモルタル打設システムの構成図である。図１のエアモルタル管理ユニットの接続関係を示す説明図である。図１のエアモルタル管理ユニットの制御フローチャートである。エアモルタルの湿潤密度の説明図である。エアモルタル打設結果表の出力例である。従来のエアモルタル打設システムの構成図である。

以下、図面を参照して、本発明によるエアモルタル打設システムを説明する。

図１は本発明によるエアモルタル打設システムの構成図である。エアモルタル打設システム１００は、バッチャープラント１、発泡ユニット５、発泡筒７、モルタル搬送ポンプ２、モルタル流量計３、エアモルタル流量計４、エアモルタル管理ユニット６、パーソナルコンピュータ２１を備える。エアモルタル２５は、打設現場３０に送られ、壁体及び構造物もしくは地山などに囲まれた内部（盛土）や管渠の隙間などに充填される。

バッチャープラント１は、モルタルを造る装置である。バッチ式に所定量をあらかじめ造り込む装置であるが、少量を連続的にリアルタイムに造るミキシングプラントであってもよい。モルタルは、セメントと水と細骨材と混和材の重量を混合し撹拌した泥状のものである。混合する時には、それぞれの重量が計測されるが、混合した後に重量が計測されてもよい。作泥の重量に関する計測値はエアモルタル管理ユニット６に送られる。

発泡ユニット５は、希釈水タンク１０の希釈水１０ａと発泡原液タンク１４の発泡原液１４ａを混合して、発泡希釈液を造り発泡希釈液ポンプ１２で送り出す装置と、エアコンプレッサ１７で圧縮空気を送り出す装置の２つを含む。発泡原液１４ａは発泡原液ポンプ１５で汲み出す。エアコンプレッサ１７の下流にはフィルタ１８を設けている。希釈水１０ａの流量は希釈水流量計１１で計測され、発泡原液１４ａの流量は、発泡原液流量計１６で計測され、圧縮空気の流量は、空気流量計１９で計測される。これらの計測値はエアモルタル管理ユニット６に送られる。また、エアモルタル管理ユニット６からの指示により、発泡原液ポンプ１５と発泡希釈液ポンプ１２を制御して流量を増減でき、調整器１３を制御して圧縮空気の流量を増減できる。

発泡筒７は、発泡ユニット５から送り出された発泡希釈液と圧縮空気を混合して泡を生成する装置である。泡は、発泡性水溶液の膜が空気を囲い込んだ構造となっている。

モルタル搬送ポンプ２は、バッチャープラント１からのモルタルと、発泡筒７からの泡を混合して打設現場に送り出す。泡はモルタル搬送ポンプ２で合流させている。打設の規模にもよるが、図６に示すような混合筒８を備えなくてもモルタルに泡を混合できる。モルタル搬送ポンプ２は、エアモルタル管理ユニット６からの指示により制御され、モルタルの吐出量を増減できる。

モルタル流量計３は、モルタルの流量を計測する。エアモルタル流量計４は、打設するエアモルタルの流量を計測する。これらの計測値は、エアモルタル管理ユニット６に送られる。

エアモルタル管理ユニット６は、バッチャープラント１、発泡ユニット５、モルタル搬送ポンプ２、モルタル流量計３、エアモルタル流量計４と接続され、モルタルの重量、モルタルの流量、希釈水の流量、発泡原液の流量、圧縮空気の流量およびエアモルタルの流量を一定の時間間隔で収集する。計測したデータは、メモリーカードに記録される。

エアモルタル管理ユニット６からメモリーカードを取り外してパーソナルコンピュータ２１にセットすると、パーソナルコンピュータ２１はメモリーカードに記録された計測値を読み出し、エアモルタル打設結果表を作成する。パーソナルコンピュータ２１とエアモルタル管理ユニット６をＬＡＮで接続して、メモリーカードをＬＡＮ経由で読み出すようにしてもよい。

図１に示すように、打設現場３０には、エアモルタル管理ユニット６からの遠隔操作盤９（５インチ液晶ディスプレイを含む）が設けられる。遠隔操作盤９から、発泡ユニット５とバッチャープラント１の稼働状況を監視できる。また、モルタルの送出量、圧縮空気、希釈水の設定値を変更してエアモルタルの打設量を変更できる。これによれば、施工管理者は、打設現場にていて施工状況を確認しながらシステム全体の状況を把握できる。また、常に最適な状態に設定し高い施工効率を維持することができる。

遠隔操作盤９の機能を表１に示す。表１に示すように、遠隔操作盤９はエアモルタル管理ユニット６の監視項目ａ１を表示し、操作項目ｂ１の操作ができる。ここで監視項目ａ１には、エアモルタルデータと作動状況からなり、エアモルタルデータは、モルタル流量とその圧力、希釈水の流量とその圧力、圧縮空気の流量とその圧力、発泡原液の流量、湿潤密度がある。作動状況には、機器の運転状況と機器の制御量と警報発令時の警報項目表示がある。操作項目ｂ１によれば、手動操作と自動運転の切り替え、工法別施工設定の切り替え、１時間毎の打設量の切り替え、手動操作時の機器制御量の設定が操作できる。遠隔操作盤９はさらにバッチャープラント１の監視項目ａ２を表示し操作項目ｂ２の操作ができる。監視項目ａ２には、自動運転中か停止中かの表示、警報発令時の警報項目表示、直前に混練したグラウトの計量値がある。操作項目ｂ２によれば、自動運転の開始と終了が操作できる。

図２は、図１のエアモルタル管理ユニット６の接続関係を示す説明図である。接続先（モルタル搬送ポンプ２、モルタル流量計３、エアモルタル流量計４、発泡ユニット５）とは、信号線数の少ないシリアルインタフェースまたはアナログ信号でやりとりする。アナログ信号を扱うので、エアモルタル管理ユニット６はＡ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器を備える。計測データはＳＤメモリーカード（登録商標）２０に記録される。この計測データをパーソナルコンピュータ２１から参照してエアモルタル打設結果表２２を作成する。

図３は、図１のエアモルタル管理ユニット６の制御フローチャート示す。バッチャープラント１は、泥状のモルタルを造り、計量（この場合は重量）が完了すると、計量データをエアモルタル管理ユニット６に送信する。エアモルタル管理ユニット６は受信データを記憶しておく。また、モルタル流量設定値が設定されると運転を開始する。モルタル流量から湿潤密度が適正値になるように調整する。なお、例として、ここでは１分間の時間間隔毎に各流量計の計測値を収集してメモリーカードに記録している。

図４は、エアモルタルの湿潤密度の説明図である。エアモルタルの体積Ｖ_Ｔは、モルタルの体積、希釈水の体積、発泡原液の体積、空気の体積からなる。ここで、モルタルの重量Ｗａ、希釈水の重量Ｗｂ、発泡原液の重量Ｗｃの和をとり、体積Ｖ_Ｔで割った値がエアモルタルの湿潤密度となる。空気は重量がゼロであるから、分子に加える値はゼロとなる。

図５は、エアモルタル打設結果表２２の出力例である。エアモルタルの全打設量（表の右上）は２９７ｍ^３である。モルタルの量は、１０５．７ｍ^３である。計測は、１分ごとに行なって記録したが、打設時刻の縦の欄は約１２分ごとに示す。例えば、時刻１０：３２のエアモルタルの流量（Ｌ／分）は、８３１（Ｌ／分）を示している。これはモルタル流量２９７（Ｌ／分）＋希釈水流量２６．２（Ｌ／分）＋発泡原液流量０．４５（Ｌ／分）＋エア流量５０７（Ｌ／分）の合計に一致している。エアモルタルの流量が８３１（Ｌ／分）の場合、１２分間後には、打設量は１０ｍ^３（＝８３１（Ｌ／分）×１２分×（１／１０００））となる。時刻１０：３２から１２分後の時刻１０：４２の打設量は２０ｍ^３となっている。なお、エアは圧縮空気を大気圧に換算したものである。

モルタル密度（ｋｇ／Ｌ）は、バッチャープラント１から時時刻刻と通知され、時刻１０：３２での値は１．６７（ｋｇ／Ｌ）である。時刻１０：３２での湿潤密度は０．６３（ｋｇ／Ｌ）と算出される。これは湿潤密度の分子の値が、１．６７（ｋｇ／Ｌ）×２９７（Ｌ／分）＋１（ｋｇ／Ｌ）×（２６．２＋０．４５）（Ｌ／分）＝５２２ｋｇと算定され、湿潤密度の分母の値が８３１（Ｌ／分）であることによる。湿潤密度の指標は表の右上に示される。

湿潤密度によれば、モルタル流量が、時刻１０：４４〜時刻１６：１４までの間は２９７（Ｌ／分）で一定であるから、モルタルの重量に注目しないなら問題なしとなる。モルタルの密度は、時刻１２：２１で１．６５（ｋｇ／Ｌ）に低下している。湿潤密度を算定することにより、この変化を把握することができる。従って、エアモルタルの品質を表す指標として適している。エアモルタル管理ユニット６は、エアモルタルが所定の湿潤密度にないことを検出した場合、モルタル搬送ポンプ２または発泡ユニットの流量を制御して、湿潤密度が一定となるように制御することにより、エアモルタルの品質を向上できる。

本発明によれば、エアモルタルの品質を湿潤密度で表し、湿潤密度が一定となるように制御したので、高品質のエアモルタル打設システムに適している。

１バッチャープラント
２モルタル搬送ポンプ
３モルタル流量計
４エアモルタル流量計
５発泡ユニット
６エアモルタル管理ユニット
７発泡筒
８混合筒
９遠隔操作盤
１０希釈水タンク
１１希釈水流量計
１２発泡希釈液ポンプ
１３調整器
１４発泡原液タンク
１５発泡原液ポンプ
１６発泡原液流量計
１７エアコンプレッサ
１８フィルタ
１９空気流量計
２０メモリーカード
２１パーソナルコンピュータ
２２エアモルタル打設結果表
２５エアモルタル
２７発泡希釈液タンク
２８ポンプ
３０打設現場
１００エアモルタル打設システム

Claims

セメントと水と細骨材と混和材の重量を混合して、泥状のモルタルを造るバッチャープラントと、
希釈水と発泡原液を混合して、発泡希釈液を造り、発泡希釈液ポンプで送り出す装置と、エアコンプレッサで圧縮空気を送り出す装置からなる発泡ユニットと、
前記発泡ユニットから送り出された発泡希釈液と圧縮空気を混合して泡を生成する発泡筒と、
前記バッチャープラントからのモルタルと前記発泡筒からの泡を混合して打設現場に送り出すモルタル搬送ポンプと、
打設するモルタルの流量を計測するモルタル流量計と、
打設するエアモルタルの流量を計測するエアモルタル流量計と、
モルタルの重量、モルタルの流量、希釈水の流量、発泡原液の流量、圧縮空気の流量およびエアモルタルの流量を一定の時間間隔で収集し、メモリーカードに記録し、モルタルの重量と希釈水の重量と発泡原液の重量との和を、モルタルの体積と希釈水の体積と発泡原液の体積と空気の体積との和で割った値を湿潤密度として算出し、エアモルタルが所定の湿潤密度にない場合、前記モルタル搬送ポンプまたは前記発泡ユニットの流量を制御して、湿潤密度が一定となるように制御するエアモルタル管理ユニットと、
前記メモリーカードに記録された計測データからエアモルタル打設結果表を作成するパーソナルコンピュータと、
打設現場に設けられ、モルタルの送出量、圧縮空気、希釈水の設定値を変更してエアモルタル打設量を調整でき、前記湿潤密度が表示されて、前記発泡ユニットと前記バッチャープラントの稼働状況が監視できる遠隔操作盤と、が備えられ、
前記エアモルタル打設結果表には、前記湿潤密度が示されることを特徴とするエアモルタル打設システム。