JP5973308B2 - 打設コンクリート強度管理システム - Google Patents

Description

本発明は、使用状態の把握を容易にしたリサイクル対応型枠を使用する打設コンクリート強度管理システムに関するものである。樹脂型枠は、リサイクル対応型の代表であるが、重量、価格等の性質が適するのであれば、本発明のリサイクル型枠は、樹脂型枠のみならず、金属型枠、特にアルミニウム型枠や鉄製型枠を含む。

二酸化炭素に代表される温室効果ガス対策は、人類が直ちに解決を目指すべき重要な課題の一つである。経済の失速を防止しつつ二酸化炭素削減を強力に実施すべきである。本出願人は、コンクリートを養生するために使用される型枠の分野における新規な提案を行う。

型枠の主要な材料は、現在に至るも南洋材を伐採して製造されるコンクリートパネル（通常「コンパネ」と略称する。）である。

これに変わるものとして、樹脂型枠が開発され実用に供されている。樹脂型枠には完全なリサイクルが可能なものがあり、次世代型枠として注目されている。

しかしながら、第１に、樹脂型枠の単価はコンパネの単価の５倍程度となる、第２に、初期投資が多大になる、第３に、単一現場で償却できない、という諸問題が内在する。

使用回数を加味して、コストについて述べると、コンパネの転用（繰り返し使用）回数は、通常約５回程度であるが、樹脂型枠の転用回数は約５０回であり、コンパネの１０倍である。単価を使用回数で単純に割ると、使用回数１回あたりの単価は、コンパネの方が樹脂型枠の２倍程度高くなる。つまり、樹脂型枠は、環境負荷の面だけでなく使用回数あたりの単価の面でも、コンパネよりも優れている。

しかしながら、樹脂型枠を長期使用する際にその使用時間を有効に管理するための手段が存在しないため、樹脂型枠は本格的に実用される状態には至っていない。

例えば、型枠が壁、梁、床等、構築すべき建物の部分によって、現場に持ち込まれ、組み込まれるが、その後、コンクリートが打設されてから養生が進行し、離型されるまでの時間が大きく異なる。

このような使用部分における使用時間の差を含めて管理をするための技術手段は存在しない。現実には、現場監督らの勘に頼った使用がなされているに過ぎない。

要するに、現状の樹脂型枠のみでは問題を解決することが不可能であり、樹脂型枠に従前になかった機能を追加する必要がある。しかも、追加した結果、樹脂型枠の機能が損なわれないように考慮する必要がある。かかる要請に対応できる技術は未だ知られていない。

このような追加すべき機能には、できあがった建造物の強度を合理的に保証するためのものがある。
特開平７−２６７１７号公報 特開平７−２２９２９７号公報

本発明は、できあがった建造物の強度を合理的に保証できる打設コンクリート強度管理システムを提供することを目的とする。

第１の発明に係る打設コンクリート強度管理システムは、対面する型枠と共に、コンクリート打設空間を形成する複数の型枠と、複数の型枠に設けられる送信装置と、送信装置と通信する制御端末とを備える打設コンクリート強度管理システムであって、複数の型枠のそれぞれは、底面がコンクリート打設空間に臨むセンサ収納ケースと、センサ収納ケース内に収納され、コンクリート打設空間に打設されるコンクリートの表面温度を計測するサーミスタと、複数の型枠のそれぞれをユニークに識別するための識別子とを備え、送信装置は、サーミスタが検出した計測値を制御端末へ出力し、制御端末は、識別子を読み取って複数の型枠のそれぞれを識別する識別情報入力部と、識別情報入力部により識別された当該型枠の計測値を入力する計測値入力部と、計測値入力部が入力した計測値に基づいて当該型枠付近の強度を求める強度演算部と、強度演算部が求めた強度を記憶する演算結果記憶部とを備える。

この構成において、強度演算部が型枠毎にコンクリートの強度を求め、求められた強度を演算結果記憶部が記憶することにより、演算結果記憶部の強度を参照すれば、当該型枠付近のコンクリート（現場のそのもの）の強度を実測し、脱型できる強度まで達しているかを知ることができる。

脱型できる強度に達してから脱型することにより、できあがった建造物の強度が所定水準を満たしていることを保証できる。いいかえれば、早すぎる脱型を回避することにより、建造物のひび割れ、クラック、剥落、強度不足などの不具合を未然に防止できる。

また、十分な強度が得られているのに脱型しないままにする、無駄な待機期間を削減して、全体として工期を短縮でき、環境負荷を低減できる。

第２の発明に係る打設コンクリート強度管理システムでは、第１の発明に加え、送信装置は、Ａ／Ｄ変換器を介してサーミスタの第１の端子と第２の端子との間の電圧を計測するプロセッサを備え、サーミスタの第１の端子は、固定インピーダンス素子の第２の端子に接続され、固定インピーダンス素子の第１の端子には一定電圧が印加され、サーミスタの第２の端子は、プロセッサのグラウンド端子に接続される。

この構成により、打設されたコンクリートにおいて化学変化が進行し、温度が変化すると、サーミスタのインピーダンスが変化するが、この変化は、プロセッサがサーミスタの第１、第２の端子間の電圧を監視することにより、正確かつ容易に計測することができる。

第３の発明に係る打設コンクリート強度管理システムでは、第１の発明に加え、制御端末は、複数の型枠の配置を模したフレーム群を有するフレーム画像を表示する画像表示部と、演算結果記憶部に記憶された当該型枠の強度を強度に対応する色に変換し、当該型枠に対応するフレームの色を変更する色変換部とをさらに備える。

この構成により、作業員は、画像表示部に表示されるフレーム内の色を見るだけで、各型枠におけるコンクリート強度を直感的かつ容易に把握できる。

第４の発明に係る打設コンクリート強度管理システムでは、第１の発明に加え、色変換部は、変換テーブルに定義された対応関係を参照して当該型枠に対応するフレームの色を変更すると共に、変換テーブルでは、当該型枠の強度がより低いときに合わせて寒色系の色が定義されると共に、当該型枠の強度がより高いときに合わせて暖色系の色が定義されている。

この構成により、作業員は、寒色系の色が表示されているフレームに対応する型枠は未だ脱型してはならないことを理解できる。一方、暖色系の色が表示されているフレームに対応する型枠は、まもなく脱型して差し支えないことを理解できる。

したがって、作業員は、脱型して良くなった型枠から脱型を始め、脱型してはならない型枠をそのままにして養生を継続するなど、その後の作業を合理的に進行できる。

第５の発明に係る打設コンクリート強度管理システムでは、第１の発明に加え、識別子は、複数の型枠のそれぞれをユニークに特定するバーコードラベルであり、識別情報入力部は、バーコードラベルを読み取るカメラを有する。

この構成により、カメラでバーコードラベルを読み取り、各型枠を識別できる。したがって、型枠からある程度離れた位置から、カメラを各型枠のバーコードラベルへ向けて順次まとめて読み取ることができるから、型枠に近づいて一つ一つ識別作業を行う場合に比べ、作業効率を大幅に向上できる。

本発明によれば、早すぎる脱型を回避して、建造物のひび割れ、クラック、剥落、強度不足などの不具合を未然に防止でき、建造物の強度を保証することができる。また、無駄な待機期間を削減して、全体として工期を短縮でき、環境負荷を低減できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態におけるリサイクル対応型枠を接触面側から見た斜視図、図２は、本発明の一実施の形態におけるリサイクル対応型枠を非接触面側から見た斜視図である。図１、図２は、いずれも筐体が取り付けられる前の状態を示す。

図１に示すように、本形態のリサイクル対応型枠本体１は、概ね長方形をなし、コンクリート打設時にコンクリートに接触する接触面２には、接触面２から非接触面１ａに至り内部にセパレータ（図示せず。）を挿通可能に形成される複数のセパレータ孔２ａが、所定寸法毎に開設されている。リサイクル対応型枠本体１の外形寸法は、コンクリートパネルの寸法に準ずるとよい。例えば、短辺が６０センチメートル、長辺が９０センチメートル程度とする。もちろん、これらの数値は例示に過ぎず、種々変更できる。

これらのセパレータ孔２ａは、リサイクル対応型枠本体１を製造する工場で形成されるものであり、その精度は非常に高い。セパレータ１８を挿入せず使用しないときは、セパレータ孔２ａに樹脂（例えばポリプロピレン等）製の栓（図示せず）をしておく。そして、現場では、セパレータ孔２ａ以外の孔を開けることを禁止しておくことが好ましい。

この点に関し、コンクリートパネル（木製）を使用する通常の現場では、孔が開けられていないコンクリートパネルに現場作業者がドリルで孔を開けているが、このような作業は時間・労力を要するだけでなく、開けられた孔の位置・寸法の精度に問題があることが多い。

さらに、一度ある寸法系で孔が開けられたコンクリートパネルを別の箇所で使い回す場合、コンクリートパネルが孔だらけになって使用しにくくなるし、開けられているが使用しない孔をわざわざ栓で塞ぐのは面倒であるため、孔が開いたままの好ましくない状態で、コンクリートパネルが使用されるという事態になりやすい。

本形態によれば、このような欠点がない。本形態のリサイクル対応型枠は、短辺が６０センチメートル、長辺が９０センチメートルとしているので、長辺からセパレータ孔２ａまでの間隔ｔ１は、１５センチメートルとしている。よって、図１のリサイクル対応型枠本体１を横に並べると、隣り合うリサイクル対応型枠のセパレータ孔の間隔は、３０センチメートルとなる。

リサイクル対応型枠本体１は、単なる板状ではない。即ち、短辺及び長辺から図１の下向き（接触面２から非接触面１ａ側）に同じ高さの長辺縁リブ３、短辺縁リブ４が延設される。これらのリブ３、４には、間隔ｔ３：１０センチメートル、間隔ｔ４：３０センチメートル、間隔ｔ５：２０センチメートルで、各リブ３、４を板圧方向に貫通するクリップ孔３ａ、４ａが開けられている。

隣り合うリサイクル対応型枠の長辺同士、あるいは短辺同士を密着させ、これらのクリップ孔３ａ、４ａにＵ字状のクリップを挿入し、クリップにより隣接する長辺同士、あるいは短辺同士を外側からクリップすることにより、これらのリサイクル対応型枠同士を連結することができる。

非接触面１ａが上向きになるようにリサイクル対応型枠本体１を置くと、図２のようになる。即ち、上述した長辺縁リブ３、短辺縁リブ４の他に、最大高さがこれらのリブ３、４の最大高さと等しくなるように、長辺補強リブ５、短辺補強リブ６が複数形成され、リサイクル対応型枠本体１の全体的な強度が高められている。

図２を見ると分かるように、リブとリブと間には、空間がある。そこで、本形態では、リブとリブとの間に、筐体７を取付て固定する。取付位置は、リサイクル対応型枠本体１の中心付近が望ましいが、それ以外の位置に取り付けても差し支えない。取付は、通常ビス等によるが、他の常法によっても良い。

図３は、本発明の一実施の形態における筐体付近を示す断面図である。筐体７が固定される位置に対応してリサイクル対応型枠本体１には、非接触面１ａから接触面２に貫通する貫通孔１６が開けられる。セパレータ孔２ａと同様に、貫通孔１６も、工場で開けておくことが望ましい。

筐体７は、リサイクル対応型枠本体１の非接触面１ａに接して固定される基板保持箱８と、基板保持箱８の上部を覆う蓋２５と、基板保持箱８の下部に固定され、この下部から貫通孔１６を貫通して底面１７ａがコンクリート１８に臨むセンサ収納ケース１７とを有する。

筐体７の最上部は、蓋２５の上面２５ａであるが、この上面２５ａの高さは、長辺縁リブ３の上端部よりも間隔ｔだけ低く形成されている。これにより、リサイクル対応型枠本体１を平行に重ねても筐体７が長辺縁リブ３よりも突出することが無く、筐体７が設けられていない場合と同様に、リサイクル対応型枠本体１を隙間無く積み重ねることができる。

基板保持箱８の上面上には、電池４５（図５参照。）を内部に収納する電池ケース１４が設けられ、基板保持箱８の内部上側には、主基板９が固定される。

主基板９には、図５に示すアンテナ４１、電圧印加回路４２、ＦＥＴ４３、レギュレータ４４、マイクロプロセッサ４６、ＬＥＤ１１、姿勢検出センサ１３、外気温検出センサ１０等の受信器４０の主要な要素がそれぞれ実装される。これらの要素の詳細は、後述する。

比較的背が高い、ＬＥＤ１１と外気温検出センサ１０とは、それらの端子が主基板９に挿入され上向きに起立し、これらを保護するため、保護ケース１２によって覆われている。外気温検出センサ１０は、例えばサーミスタからなり、図３に示すように、センサ収納ケース１７から離れた位置に配置するのが望ましい。

一方、基板保持箱８の内部下側には、センサ収納ケース１７と一体的にセンサ基板１５が固定される。

そして、センサ収納ケース１７の内部には、コンクリート１８の表面温度を検出するコンクリート温度検出センサ２０（本例では、サーミスタである。）が設けられ、センサ収納ケース１７の底面１７ａの内側には、コンクリート検出センサ１９が設けられ、コンクリート温度検出センサ２０、コンクリート検出センサ１９は、それぞれ端子又は配線２１、２２により、センサ基板１５に電気的に接続される。

もちろん、主基板９とセンサ基板１５とは、適宜ケーブル（図示せず）等により電気的に接続される。

センサ収納ケース１７は、熱伝導性が高い金属製材料により、キャップ状に形成することが望ましい。センサ収納ケース１７の底面１７ａは、平面として、装着時に接触面２と面一となるように形成するのが好ましい。こうすると、センサ収納ケース１７付近にコンクリート１８の凹凸ができないからである。

コンクリート１８は、アルカリ性であるから、繰り返し使用に耐えうるように、センサ収納ケース１７は、ステンレス等クロム乃至ニッケル成分を含み耐食性に優れた材料で構成するのが望ましい。このほか、アルミニウム製のキャップをニッケルメッキしたものも好適に使用できる。

さらには、センサ収納ケース１７内に熱伝導率の高い材料（例えば樹脂など）を充填し、コンクリート温度検出センサ２０の応答性を向上させるのが望ましい。充填材料としては、ヒートシンクに使用される熱伝導性グリスが好適に使用できる。

図４は、本発明の一実施の形態におけるコンクリート検出センサ１９を示す断面図である。コンクリート検出センサ１９は、コンクリート１８がセンサ収納ケース１７付近に存在するか、しないかを検出できれば十分であり、機械的スイッチ、光センサ、ｐＨセンサ、電気抵抗計等を使用することもできるが、好ましくは、図４に示すように、静電容量センサとする。

静電容量センサとする場合の原理を図４を用いて説明する。ガラスエポキシ基板２４の表面に電極２３を（例えば銅箔をパターニングで）形成し、端子又は配線２１をこれに接続する。そして、ガラスエポキシ基板２４の下面を底面１７ａの内側に固定する。

もし、センサ収納ケース１７付近にコンクリート１８が存在すると、存在しない場合に比べて、空気とは異なる誘電率を持つ物質（コンクリート１６）が電極２３に接近することになるから、静電容量が変化し、この変化を検出する。

これにより、センサ収納ケース１７付近にコンクリート１８が存在する（打設された）場合と、存在しない（打設前あるいは脱型後）の状態を弁別できるし、非存在から存在への遷移時をコンクリート１８の打設時と判定することができる。

動作を確実にするには、コンクリート検出センサ１９は、図４のように構成するのが望ましいが、センサ収納ケース１７自体を金属製キャップとするときは、原理的には、センサ収納ケース１７自体を電極として使用することもできる。

次に、センサ収納ケース１７内の回路等について説明する。

さて、リサイクル対応型枠本体１は、レンタル会社等の事業体が管理するストックヤードに通常保管される。そして、使用するには、ストックヤードからリサイクル対応型枠本体１を取り出し、トラックの荷台に積み、工事現場へ搬送される。リサイクル対応型枠本体１が工事現場に着くと、荷解きされ、支保工等と共に現場で組み上げられ使用される。

使用後は、再びトラックの荷台に積まれて、ストックヤードまで戻される。そして、所定回数、所定の姿勢で使用されると、リサイクルへ回されることになる。

このように、リサイクル対応型枠本体１は一つの現場で多数枚並行して使用されるものであり、リサイクル対応型枠本体１に回路を組み込んで動作させるとき、電源を商用電源とするのは、事実上困難である。というのは、もしそうするとなると、電源ケーブルを各リサイクル対応型枠本体１に接続することになり、非現実的であるからである。

結局、リサイクル対応型枠本体１に回路を組み込んで動作させるには、電池駆動とせざるを得ない。電池は、時間の経過に伴い消耗するものであるから、できるだけ無駄に消耗しないようにする工夫が必要となる。

例えば、工場からストックヤードへ運ぶ際に、機構スイッチを用いて電池による通電を開始することが考えられる。

しかしながら、このようにすると、ストックヤードに保管されている時間にも電池は消耗するから、電池寿命が短くなり不適である。また、機構スイッチによると、いちいち作業員がスイッチをオンさせる作業をする必要があり、時間及び労力の無駄が多くなる。

そこで、本形態では、次に述べるように、ストックヤードからリサイクル対応型枠本体１を運び出す際に、通電を開始でき、しかも遠隔操作で複数枚のリサイクル対応型枠本体１の電池を一括して通電状態にできる、無線スイッチ方式を採用する。

図５は、本発明の一実施の形態における送信器３０及び受信器４０を示すブロック図である。

このシステムは、ストックヤードに設置される送信器３０と、センサ収納ケース１７内に収納される（リサイクル対応型枠本体１と一体に移動する）受信器４０とを備えて構成される。なお、送信器３０は、ストックヤードではなく、運搬するトラックや工事現場においても良い。

本形態では、１３．５６ＭＨｚの周波数が使用され、ＲＦＩＤキャリアが送信される。もちろん、この点は周波数帯を上記のものに限定する趣旨ではなく、他の周波数帯を使用しても良い。

送信器３０は、電源３１と、電源３１の電力を入り切りするスイッチ３３と、ＲＦＩＤ送信回路３２と、ＲＦＩＤ送信回路３２に接続されるアンテナ３４とを有する。スイッチ３３をオンすると、ＲＦＩＤ送信回路３２が動作し、アンテナ３４から受信器４０のアンテナ４１へ向けて上記周波数のキャリアが送信される。

また、受信器４０は、次の要素を有する。

アンテナ４１は、上記キャリアを受信する。電圧印加回路４２は、アンテナ４１が上記キャリアを受信すると誘導電圧を発生する。

ＦＥＴ４３は、電圧印加回路４２が誘導電圧を発生するとオンし、レギュレータ４４を動作させる。

レギュレータ４４は、動作すると、電池４５の電力をマイクロプロセッサ４６に供給する。

マイクロプロセッサ４６は、電力を受けて、図６のフローチャートに沿った処理を行い、受信器４０の各要素を制御する。本形態では、マイクロプロセッサ４６は、タイマを内蔵しているものとする。

本形態では、図５に示すように、４つのセンサを設けている。外気温検出センサ１０、コンクリート検出センサ１９、コンクリート温度検出センサ２０については、既に説明したとおりである。

姿勢検出センサ１３は、少なくともリサイクル対応型枠本体１の姿勢が水平であるか、あるいは垂直であるかを検出する。姿勢検出センサ１３としては、加速度センサが好適に使用できる。

加速度センサとしては、機械式、光学式、半導体式のいずれでも良いが、半導体式の加速度センサが安価で取り扱い容易なため、好適である。半導体式の加速度センサとしては、静電容量型、ピエゾ抵抗型、ガス温度分布型のいずれでも良い。

なお、３軸の加速度センサであることが望ましいが、設置あるいは個数を工夫すれば、１軸あるいは２軸の加速度センサも使用できる。また、加速度センサを使用すると、リサイクル対応型枠本体１が落下したり衝撃を受けたりするなど、リサイクル対応型枠本体１の損傷のおそれがある事故を検出できるという利点がある。

次に、図６を参照しながら、受信器４０の動作を説明する。まず、上述したように、マイクロプロセッサ４６の電力供給が開始したら、ステップ１にて、インターバルが待機モードに設定される。

ここで、「インターバル」とは、マイクロプロセッサ４６が各センサ１３、２０、１９、１０の出力をチェックする時間的間隔であり、インターバルが長ければ、マイクロプロセッサ４６等の動作が緩慢になり、電池４５の消耗は少ない（つまり寿命が見かけ上長くなる）。逆に、インターバルが短ければ、マイクロプロセッサ４６等の動作が頻繁になり、電池４５の消耗は多い（つまり寿命が見かけ上短くなる）。

本形態では、待機モードの長目のインターバル（例えば、１時間程度）と計測モードの短めのインターバル（例えば、１０乃至３０分程度）との２つのインターバルを設定している。

インターバルを短くすると検出精度が向上するが、電池寿命が短くなる。インターバルを長くすると電池寿命が長くなるが、検出精度が低下する。したがって、経験則により、インターバルを上記例に準じて設定すると良い。

さて、ステップ２では、マイクロプロセッサ４６は、姿勢検出センサ１３の出力をチェックする。姿勢が変化していればそのまま待機し、姿勢変化がなくなれば、ステップ３へ処理が移行する。

姿勢変化は、リサイクル対応型枠本体１の運搬中や枠組みがなされている間、ずっと発生する。しかしながら、支保工及び枠組みが完了したら、リサイクル対応型枠本体１の姿勢は拘束されることになり、姿勢変化がなくなる。

このため、姿勢変化がなくなると、ステップ３にて、マイクロプロセッサ４６は、型組が完了したものと認識する。そして、ステップ４にて、マイクロプロセッサ４６は、コンクリート検出センサ１９の出力をチェックし、コンクリート１８の有無を検出する。

コンクリートが検出されないのであれば、型組はなされたものの、コンクリートの打設が行われていない状態か、あるいは、打設中ではあるが、打設されたコンクリートの高さが不十分である場合ということになる。この場合、処理はステップ２へ戻される。

ステップ４にて、コンクリートが検出されたら、処理はステップ５へ移行し、打設開始時が認識される。

次に、ステップ６にて、マイクロプロセッサ４６は、インターバルを計測モードへ変更し、インターバルは短縮される。

そして、ステップ７にて、必要なデータ（例えば、打設開始時のデータ、姿勢検出、コンクリート検出及び温度検出の各検出結果など）の保存が開始される。

ステップ８では、姿勢変化が無いことがチェックされる。もしあれば、誤認識のおそれがあるため、ステップ９にてデータが破棄され、ステップ１に処理が戻る。

姿勢変化がなければ、ステップ９にて、コンクリートの表面温度が外気温よりも高いことがチェックされる。もし高くなければ、誤認識のおそれがあるため、ステップ９にてデータが破棄され、ステップ１に処理が戻る。

温度が適正であれば、ステップ１１にて、打設開始時から所定時間が経過したかどうかチェックされる。この所定時間とは、コンクリートが硬化するのに必要な時間であって予め設定されている。

所定時間が経過していなければ、処理がステップ８へ戻され、経過していれば、ステップ１２にてデータ保存が終了される。

また、ステップ１３にて、脱型して良い時間となったと認識され、マイクロプロセッサ４６は、ＬＥＤ１１を点灯させる。この点灯は、このリサイクル対応型枠本体１が脱型して良いということを報知するものである。即ち、作業員は、ＬＥＤ１１が点灯したものから順に、リサイクル対応型枠本体１を脱型してゆくこととなる。

次に、ステップ１５にて、インターバルが待機モードのものへ伸ばされ、電池寿命を延長し、ステップ１６にて、マイクロプロセッサ４６は、このリサイクル対応型枠本体１の打設数カウンタをカウントアップする。なお同時に、水平姿勢で使用されたものか、あるいは垂直姿勢で使用されたものかという点も保存される。

そして、ステップ１７にて終了コマンドを含むキャリアが入力されると、処理が終了する。

以上のように、本形態では、姿勢検出、コンクリート検出及び温度検出の３つの検出結果がいずれも打設を肯定するという条件により、打設開始時の認識を行っている。

そうしない場合、次のような問題点がある。

第１に、姿勢検出のみで判定すると、ストックヤードや工事現場で静置されている場合、姿勢変化はないから、これを打設開始と誤認識するおそれがある。

第２に、コンクリート検出のみで判定すると、雨が降ってリサイクル対応型枠本体１がぬれた場合や、水没が発生した場合に、打設開始と誤認識するおそれがある。

第３に、温度検出のみで判定すると、気温の変化、天候の変化、日射状態の変化等により、打設開始を誤認識するおそれがある。

逆に言えば、上記３つの検出結果を総合すると、殆ど誤認識のおそれはなく、検出精度を良好にすることができる。このように、本形態のコンクリート打設時検出法は、（１）姿勢検出センサ１３により姿勢変化が無くなったと認められること、（２）コンクリート検出センサ１９によりコンクリートの存在が確認できること、及び（３）コンクリート温度検出センサ２０によりコンクリートの温度上昇が認めれられること、という３条件を満たすことにより、コンクリート打設時を認識するという点に特徴がある。

次に、図７を参照しながら、上記３つの検出結果の時間的変化を例説する。図７は、本発明の一実施の形態における検出結果を例示するタイムチャートである。

図７の横軸は、時間ｔを示し、縦軸は、各検出結果を示す。なお、３軸の加速度センサを使用すると、姿勢検出結果は３つ得られるが、説明を簡単にするために、図７では１つの結果のみが示されている。

まず、検出を開始したとき、リサイクル対応型枠本体１が運搬中あるいは型組されている間、姿勢は変化を続け、コンクリートは、リサイクル対応型枠本体１の前に存在しないから、コンクリートはない（静電容量センサならば、予め設定される閾値よりも低いキャパシタンスが検出される）という結果になり、さらに、コンクリート温度と外気温とは、殆ど一致することになる。

時間ｔ１において、姿勢が変化しなくなると、リサイクル対応型枠本体１は静止した状態であることが分かる。通常この静止は、型組が完了したことに起因する。一方、このとき、コンクリート検出と温度検出は、従前と殆ど変化しない。

その後、コンクリートの打設が開始されるが、その直後には、コンクリートがリサイクル対応型枠本体１まで至らない時間がある。

時間ｔ２で、コンクリートがリサイクル対応型枠本体１に至ると、その後しばらくの間、コンクリート検出結果は、コンクリートがあることを示し続ける。一方、姿勢検出は変化なしの状態を継続し、コンクリート温度は上昇傾向となる。

このとき、上記３つの結果が一致して打設を示すので、打設時が認識される。

時間ｔ２ののち、打設されたコンクリート内では、化学反応が活発に進行する。このため、外気温（鎖線）よりもコンクリート温度が高い状態に移行する。これらの温度差は、４０℃程度になることもあるが、反応のすすみ具合や外気の状態などにより変化する。

時間ｔ３において、温度差がピークに達し、時間ｔ４において、再び温度差がゼロ（つまり、コンクリートの温度が外気温とほとんど一致）の状態になる。

時間ｔ５において、時間ｔ２から所定時間（必要な養生時間）が経過すると、打設完了が認識され、ＬＥＤ１１が点灯する。このように、客観的（作業員等の人的要素によらない）データに基づいて、必要な温度差及び経過時間が確保されたことを証明できるため、できあがった構造物の強度等の品質を直接的に、かつ正確に証明できる。

なお、時間ｔ５ののち、脱型が始まるので、姿勢検出は変化があることを示し、コンクリート検出及び温度検出は、時間ｔ１よりも以前の状態と同様の結果を示すこととなる。

次に、図８〜図１４を参照しながら、本形態の打設コンクリート強度管理システムについて説明する。なお、以下において、上述した内容と同様の点については、重複を避けるため説明を省略する。

さて、図８は、本形態のシステムのうち、各型枠の構成を示すブロック図である。図８では、既に型枠本体１により形成されるコンクリート打設空間にコンクリート１８が打設されている状態（養生中）が示されている。

上述したように、センサ収納ケース１７は、型枠本体１を貫通し、その底面１７ａは、コンクリート打設空間内のコンクリート１８の表面に臨んでいる。

センサ収納ケース１７内には、熱伝導性の高い樹脂等の材料が充填されると共に、サーミスタ２０が収納され、サーミスタ２０は、コンクリート１８の表面温度を計測する。

サーミスタ２０は、２つの端子を有し、そのうち、第１端子２０ａは、固定抵抗Ｒ１の第２端子とマイクロプロセッサ４６のＡ／Ｄ変換器５３が設けられるポートとに接続される。また、サーミスタ２０の第２端子２０ｂは、マイクロプロセッサ４６のグラウンド端子５７及びセンサ基板１５のグラウンド５９に接続される。

さらに、固定抵抗Ｒ１の第１端子は、定電圧Ｅ（本例では１．８Ｖ）を供給する電池の正極へ接続される。

結局、電池の正極とグラウンド５９の間に、固定抵抗Ｒ１とサーミスタ２０とが直列に接続されることとなる。

このとき、固定抵抗Ｒ１のインピーダンスは一定であるが、サーミスタ２０のインピーダンスは、コンクリート１８の表面温度により変化する。したがって、サーミスタ２０の第１端子２０ａと第２端子２０ｂとの間の電圧を計測すれば、サーミスタ２０のインピーダンスの変化（即ち、コンクリート１８の表面温度の変化）を計測することができる。

マイクロプロセッサ４６には、第１端子２０ａと第２端子２０ｂとの間の電圧値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５３の他、プロセッサ本体５４、クロック信号発生器５２、メモリ５６及び外部との通信を行うインターフェイス５５とが設けられている。

また、送信装置として、マイクロプロセッサ４６のインターフェイス５５には、無線回路５８と、アンテナ４１とが接続され、第１端子２０ａと第２端子２０ｂとの間の電圧値乃至その関数値は、アンテナ４１を介して無線により後述する制御端末６０へ送信できるようになっている。なお、送信方式については、既に述べたとおりである。

さらに、型枠本体１には、型枠本体１のそれぞれをユニークに識別するための識別子５０が取り付けられる。本例では、識別子５０をバーコードラベル（二次元でも一次元でも良い）とし、バーコードラベルの画像をカメラ５１でやや離れた位置から順次連続して撮影し、認識するようにしている。

このようにすると、型枠に近づいて一つ一つ識別作業を行う場合に比べ、作業効率を大幅に向上できるため、好適である。なお、作業の能率上問題ない限り、他にＩＣタグ等の識別手段によっても良い。

次に制御端末について説明する。図９は、本形態の制御端末のブロック図であり、図１０は、同制御端末の機能ブロック図である。

図９に示すように、本形態の制御端末６０は、次の要素を備えるパーソナルコンピュータとすることが望ましい。特に、工事現場での可搬性、携帯性を考慮すると、持ち運びできるノートブック型或いはタブレット型のパーソナルコンピュータとすると良い。

カメラ５１は、バーコードラベルの画像を読み取るためのものであり、パーソナルコンピュータに付属のカメラを用いても良いが、望遠を使用するなど撮影の便宜を考えると、パーソナルコンピュータとは別体のデジタルカメラ或いはビデオカメラが望ましい。

アンテナ６１と無線回路６２とは、送信装置（無線回路５８、アンテナ４１）との通信を行うための要素であり、通信に支障がない限り任意に構成して差し支えない。例えば、パーソナルコンピュータのＵＳＢポートに装着できる通信カード等が好適に使用できる。

制御端末６０は、パーソナルコンピュータであるため、インターフェイス６７を介してカメラ５１及び無線回路６２との信号入出力を行うだけでなく、次の要素をも備える。

ＣＰＵ６３は、各要素を制御し、ＲＯＭ６４及びＲＡＭ６５に記憶されるか、あるいはロードされるプログラムであって、図１３〜図１５のフローチャートに従うものを実行する。

ＲＡＭ６５には、プログラムの実行上必要な一時的な情報などが保存され、ハードディスク装置６６には、後述する各種テーブルや計測値、演算結果等各種のデータが保存される。

図１０に示すように、本形態の制御端末６０は、次のような機能ブロック群を備えて構成される。

まず、識別情報入力部７１は、カメラ５１等からなり、各型枠本体１に取り付けられたバーコードラベルを読み取って、型枠本体１のそれぞれをユニークに識別する。例えば、図１２に示すように、制御端末６０にカメラ５１を接続し、カメラ５１を型枠本体１から離れた位置に位置させて、適宜首を振りながら、上下左右にマトリックス状に配置される型枠本体１（図１２では、図示の便宜上、バーコードではなく、個体の識別番号５７、５８、５９、７１、６０、７２、７３、７４...が記載されている。）に取り付けられたバーコードラベルを所定の順番で読み取るようにしている。

なお一般に、現場では、型枠本体１をその番号を確かめながら、左から順に配置するというようなことは行われない。逆に言えば、型枠本体１は、ランダムな状態で配置されるといった方が現実に即していることになる。

そのような場合、一枚一枚の型枠本体１を個別に識別する作業は大変な労務となる。しかも、現場には、型枠本体１を支える部材が縦横に配置され、これらの部材に視界が妨げられることも多い。

よって、支える部材が配置されにくい共通の箇所を選んで、その箇所にバーコードラベルを貼るなどの配慮をすると識別作業が容易となって好ましい。

識別情報入力部７１が個々の型枠本体１の識別に成功すると、図１２に示すように、例えば音を鳴らす等の報知手段を作動させるようにすると、識別作業が一層容易になって好適である。

なお、マトリックス状に配置される各型枠本体１の識別順は、作業が容易であり、誤認識を防止できるようにすれば、任意に設定して差し支えない。

さて、図１０において、計測値入力部７２は、無線回路６２及びアンテナ６１を含んで構成され、図８に示した各型枠本体１の送信装置から計測値を入力する。

制御部７３は、図１０の各要素を制御する。

パラメータテーブル７４、変換テーブル７６及び演算結果記憶部７８は、ハードディスク装置６６の所定領域に確保される。パラメータテーブル７４は、強度演算部７５が計測値入力部７２が入力した計測値に基づいて強度を求める際に必要な各種パラメータを保持している。

より具体的には、強度演算部７５は、次式により有効材齢ｔｅ［日］を求める。

また、強度演算部７５は、求めた有効材齢ｔｅ［日］に基づき、次式により推定強度fc(te)［N/mm²］を求める。

強度演算部７５が求めた各データ及びその時間データは、演算結果記憶部７８に、各型枠本体１毎に保存される。

色変換部７７は、演算結果記憶部７８に記憶された当該型枠の強度を強度に対応する色に変換し、当該型枠に対応するフレームの色を変更する。

色変換部７７は、変換テーブル７６に定義された対応関係を参照して当該型枠に対応するフレームの色を変更するが、変換テーブル７６では、当該型枠の強度がより低いときに合わせて寒色系の色が定義されると共に、当該型枠の強度がより高いときに合わせて暖色系の色が定義されている。

より具体的には、図１１に示すように、本例では、最も強度が高い領域（３０［N/mm²］程度）で「赤」とし、最も強度が低い領域（０〜１［N/mm²］程度）を「紫」とし、また、その真ん中の領域（１１〜１５［N/mm²］程度）を「黄緑」としている。さらに強度が低い方から「紫」、「紺」、「青」、「緑」、「黄緑」、「黄」、「茶」、「橙」、「赤」というように変化するように設定している。

もちろん、これは例示に過ぎないのであって、直感的に強度を理解しやすいようにすれば、任意に変更できる。

以上の例では、型枠のフレームの色が赤になるにつれ、順次脱型してよい状態となったことが一目瞭然である。

例えば、図１６（ａ）に示すように、コンクリートの打設後３日を経過した時点で、殆どのフレームが緑であり、一部のフレームが青であるとき、作業者は脱型するにはまだかなりの時間が必要であることが分かる。

次に、図１６（ｂ）に示すように、打設後７日を経過した時点で、殆どのフレームが茶であり、一部のフレームが黄であるとき、作業者は強度がかなり上がってきているが、未だ脱型してはならないことが分かる。

さらに、図１６（ｃ）に示すように、打設後１４日を経過した時点で、殆どのフレームが赤であるとき、作業者は、脱軽作業に着手することができる。この際にも、赤になったフレームに対応する型枠内では、コンクリートの強度が十分担保されていることが分かるので、無駄な待ち時間なく、しかも養生が不十分となる事態を避けて、脱型することができる。

また、図１０において、画像生成部７９は、ＬＣＤ６８などからなる画像表示部８０が表示すべき画像を生成する。

特に、識別情報入力部７１が各型枠本体１を識別すると、その配置に応じてフレーム群を配置したフレーム画像を生成し、また、色変換部７７が各フレームの色を決定したら、その色になるように各フレーム内の色を変更する。

本形態の打設コンクリート強度管理システムは以上のような構成によりなり、次に、制御端末６０における処理の流れを説明する。

まず、図１３に示すように、各型枠本体１の組立を行い、それが完了したら、ステップ１にてフレーム画像生成を行う。

即ち、図１４に示すように、ステップ１１にて、カメラ５１を向ける位置を開始位置（図１２では、左上）とし、カメラ５１にて、その位置の型枠本体１に取り付けられたバーコードの画像を読み込み、識別情報入力部７１がこの位置の型枠本体１を識別する。

識別に成功すれば、報知手段により作業者にその旨通知し、全ての型枠本体１について識別が完了するまで（ステップ１３）、カメラ５１を向ける位置を更新しながら（ステップ１４）、識別情報入力部７１が識別作業を行い、画像生成部７９がその識別に係るフレームの画像を生成し続ける。

次に、図１３のステップ２にて、処理を終了すべきでない限り、ステップ３にて計測処理が行われる。

即ち、図１５に示すように、ステップ３１にて、制御部７３は、計測位置を初期位置（例えば、図１２の左上など）とし、その位置のマイクロプロセッサ４６へ計測値を送信するよう要求する（ステップ３２）。

すると該当型枠本体１のマイクロプロセッサ４６は、自身のサーミスタ２０による電圧乃至その関数値を無線回路５８、アンテナ４１を介して、計測値入力部７２のアンテナ６１へ送信し、計測値入力部７２は、当該計測値を入力する（ステップ３３）。

制御部７３は、計測値入力部７２が入力した計測値を強度演算部７５へ出力し、演算を命ずる。すると、強度演算部７５は、パラメータテーブル７４を参照し、入力した計測値による有効材齢と推定強度とを求め、演算結果記憶部７８に保存する（ステップ３４）。

次に、制御部７３は、色変換部７７に色変換を命じ、色変換部７７は、変換テーブル７６を参照し、演算結果記憶部７８に保存された演算結果に対応する色を決定し、画像生成部７９へ出力する（ステップ３５）。

もちろん、対応する色も有効材齢、推定強度及び現在の時刻と共に、演算結果記憶部７８に保存される（ステップ３６）。

そして、ステップ３７にて、画像生成部７９は、決定された色を該当フレームの色として割り当て、画像表示部８０へ表示を指示する（ステップ３７）。

以上の処理により、該当型枠本体１に対応するフレームの色が更新される。

そして、ステップ３８にて全ての型枠本体の処理が完了していないなら、該当型枠本体１の位置を更新しながら（ステップ３９）、ステップ３２〜３７の処理が繰り返される。

また、図１３のステップ４において、一連の処理が終了してから一定のインターバルが経過するまで待つことにより、電池の消耗を防止しつつ、ステップ１２以下の処理が繰り返される。

本発明のリサイクル対応型枠は、例えば、リサイクル対応型枠をレンタル・リースする分野において、各リサイクル対応型枠を管理するために好適に利用できる。

本発明の一実施の形態におけるリサイクル対応型枠を接触面側から見た斜視図 本発明の一実施の形態におけるリサイクル対応型枠を非接触面側から見た斜視図 本発明の一実施の形態における筐体付近を示す断面図 本発明の一実施の形態におけるコンクリート検出センサを示す断面図 本発明の一実施の形態における送信器及び受信器を示すブロック図 本発明の一実施の形態における動作手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態における検出結果を例示するタイムチャート 本発明の一実施の形態における打設コンクリート強度管理システムのうち、各型枠の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態における制御端末のブロック図 本発明の一実施の形態における制御端末の機能ブロック図 本発明の一実施の形態における色変換の例示図 本発明の一実施の形態における識別情報入力過程を示すレイアウト図 本発明の一実施の形態における制御プログラムの全体フローチャート 本発明の一実施の形態におけるフレーム画像生成プロセスのフローチャート 本発明の一実施の形態における計測処理プロセスのフローチャート （ａ）本発明の一実施の形態におけるフレーム色配置の例示図 （ｂ）本発明の一実施の形態におけるフレーム色配置の例示図 （ｃ）本発明の一実施の形態におけるフレーム色配置の例示図

１ リサイクル対応型枠本体
１ａ 非接触面
２ 接触面
２ａ セパレータ孔
３ 長辺縁リブ
３ａ、４ａ クリップ孔
４ 短辺縁リブ
５ 長辺補強リブ
６ 短辺補強リブ
７ 筐体
８ 基板保持箱
９ 主基板
１０ 外気温検出センサ
１１ ＬＥＤ
１２ 保護ケース
１３ 姿勢検出センサ
１４ 電池ケース
１５ センサ基板
１６ 貫通孔
１７ センサ収納ケース
１７ａ 底面
１８ コンクリート
１９ コンクリート検出センサ
２０ サーミスタ
２０ａ 第１端子
２０ｂ 第２端子
２１、２２ 端子又は配線
２３ 電極
２４ ガラスエポキシ基板
２５ 蓋
３０ 送信器
３１ 電源
３２ ＲＦＩＤ送信回路
３３ スイッチ
３４、４１ アンテナ
４０ 受信器
４２ 電圧印加回路
４３ ＦＥＴ
４４ レギュレータ
４５ 電池
４６ マイクロプロセッサ
５０ 識別子
５１ カメラ
５２ クロック信号発生器
５３ Ａ／Ｄ変換器
５４ プロセッサ本体
５５、６７ インターフェイス
５６ メモリ
５７ グラウンド端子
５８、６２ 無線回路
５９ グラウンド
６０ 無線端末
６１ アンテナ
６３ ＣＰＵ
６４ ＲＯＭ
６５ ＲＡＭ
６６ ハードディスク装置
６８ ＬＣＤ
７１ 識別情報入力部
７２ 計測値入力部
７３ 制御部
７４ パラメータテーブル
７５ 強度演算部
７６ 変換テーブル
７７ 色変換部
７８ 演算結果記憶部
７９ 画像精製部
８０ 画像表示部
Ｅ 定電圧
ｔ 間隔
Ｒ１ 固定抵抗

Claims (5)

1. 対面する型枠と共に、コンクリート打設空間を形成する複数の型枠と、
   前記複数の型枠に設けられる送信装置と、
   前記送信装置と通信する制御端末とを備える打設コンクリート強度管理システムであって、
   前記複数の型枠のそれぞれは、
   底面が前記コンクリート打設空間に臨むセンサ収納ケースと、
   前記センサ収納ケース内に収納され、前記コンクリート打設空間に打設されるコンクリートの表面温度を計測するサーミスタと、
   前記複数の型枠のそれぞれをユニークに識別するための識別子とを備え、
   前記送信装置は、前記サーミスタが検出した計測値を前記制御端末へ出力し、
   前記制御端末は、
   前記識別子を読み取って前記複数の型枠のそれぞれを識別する識別情報入力部と、
   前記識別情報入力部により識別された当該型枠の計測値を入力する計測値入力部と、
   前記計測値入力部が入力した計測値に基づいて当該型枠付近の強度を求める強度演算部と、
   前記強度演算部が求めた強度を記憶する演算結果記憶部とを備える打設コンクリート強度管理システム。
2. 前記送信装置は、Ａ／Ｄ変換器を介して前記サーミスタの第１の端子と第２の端子との間の電圧を計測するプロセッサを備え、
   前記サーミスタの前記第１の端子は、固定インピーダンス素子の第２の端子に接続され、
   前記固定インピーダンス素子の第１の端子には一定電圧が印加され、
   前記サーミスタの前記第２の端子は、前記プロセッサのグラウンド端子に接続される請求項１記載の打設コンクリート強度管理システム。
3. 前記制御端末は、
   前記複数の型枠の配置を模したフレーム群を有するフレーム画像を表示する画像表示部と、
   前記演算結果記憶部に記憶された当該型枠の強度を前記強度に対応する色に変換し、当該型枠に対応するフレームの色を変更する色変換部とをさらに備える請求項１又は２記載の打設コンクリート強度管理システム。
4. 前記色変換部は、変換テーブルに定義された対応関係を参照して当該型枠に対応するフレームの色を変更すると共に、
   前記変換テーブルでは、当該型枠の強度がより低いときに合わせて寒色系の色が定義されると共に、当該型枠の強度がより高いときに合わせて暖色系の色が定義されている請求項３記載の打設コンクリート強度管理システム。
5. 前記識別子は、前記複数の型枠のそれぞれをユニークに特定するバーコードラベルであり、
   前記識別情報入力部は、前記バーコードラベルを読み取るカメラを有する請求項１から４のいずれかに記載の打設コンクリート強度管理システム。