JP6180019B2

JP6180019B2 - フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法

Info

Publication number: JP6180019B2
Application number: JP2013152103A
Authority: JP
Inventors: 真帆西岡; 西村　晋一; 晋一西村; 正満江渡; ウォックファン; 圭一高橋
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP2015021905A

Description

本発明は、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法に関する。

コンクリート製（またはモルタル製）の部材や構造物を製造、構築する際には、フレッシュコンクリートの搬送・打設時の温度や製造から打設までの時間は勿論、フレッシュコンクリートのスランプ、空気量、塩化物イオン量等を管理することが重要である。また、特に、強度等の硬化後のコンクリートの物理的特性や耐久性に大きく影響するため、フレッシュコンクリートの単位水量を測定、管理することが重要である。

このため、フレッシュコンクリート（レディーミクストコンクリート）の品質確保の重要性を踏まえ、「レディーミクストコンクリート単位水量測定要領（案）：国土交通省」により、現場で測定した単位水量の管理基準値を「配合設計±１５ｋｇ／ｍ^３」にすることが示されている。

また、フレッシュコンクリートの単位水量の測定方法としては、エアメータ法、水中質量法、高周波加熱乾燥法、減圧式加熱乾燥法、乾燥炉法、静電容量法、水濃度測定法、塩分濃度差法などが挙げられ、このうち、エアメータ法、高周波加熱乾燥法が多用されている。

上記の測定方法は、例えば生コン車（アジテータ車、ミキサー車）でフレッシュコンクリート（あるいはフレッシュモルタル）を現場に搬入した後、ドラム内からフレッシュコンクリートを採取し、この採取試料の単位水量を測定する。すなわち、サンプリング測定となることから、ドラムから排出して打設するフレッシュコンクリートの一部の単位水量を管理している状態になる。さらに、上記の測定方法は、測定結果が得られるまでに長い時間が必要になり、打設するフレッシュコンクリートの単位水量をリアルタイムで確認することができない。

これに対し、フレッシュコンクリートを圧送するポンプ車（コンクリートディストリビュータ）の圧送管に中性子線水分計と検出子、γ線密度計と検出子を取り付け、微弱な放射線同位元素（ＲＩ）を用いてフレッシュコンクリートの単位水量をリアルタイムで連続的に測定する手法が提案、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この連続式ＲＩ法では、圧送管内を満管状態で流動するフレッシュコンクリート中の水素原子および電子によって減衰されることなく検出子に透過する放射線を検出することにより、フレッシュコンクリートの単位水量を連続的に測定することができる。

特許第４３１４１６４号公報

しかしながら、フレッシュコンクリートの単位水量をリアルタイムで測定する放射線（ＲＩ）を利用した手法は、コンクリート打設用の圧送管等の閉鎖空間に密実にコンクリートが充填した状態が保たれていることが必要であり、空気などが混入して閉鎖空間内に間隙が生じていると極端に測定精度が低くなるという問題があった。また、閉鎖空間に密実にコンクリートが充填されている場合であっても、単位水量の測定精度はあまり高くない。

さらに、圧送管に取り付けて測定するため、水分量（単位水量）が分かるのが打設後になってしまう。また、自然放射線（バックグラウンド）の補正、管厚の影響の補正などを行う必要があり、フレッシュコンクリートの単位水量の測定精度を確保するために高精度で補正に係る前処理作業を行う必要がある。

本発明は、上記事情に鑑み、流動するフレッシュコンクリートやフレッシュモルタルの単位水量を連続的に且つ短時間で、容易に且つ高精度で測定することを可能にするフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法は、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量を測定する方法であって、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルに電磁波を発信するとともに水分で反射した電磁波を受信する水分計を用い、現場において、打設するフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルが流通する開放空間に前記水分計を設置し、前記水分計によって、開放空間で流動して通過してゆくフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの動的測定値を連続的に測定する実測定工程と、単位水量が異なるフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの複数の試料を製造し、静置した前記複数の試料に対してそれぞれ前記水分計で静的測定を行い、静置した状態の前記水分計による静的測定値とフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量の関係を示す検量線を作成する検量線作成工程と、流動させた前記複数の試料に対してそれぞれ前記水分計で動的測定を行い、前記水分計による動的測定値÷静的測定値を求めて補正係数を設定する補正係数設定工程と、前記実測定工程で得られた動的測定値を、該動的測定値×前記補正係数によって静的測定値に変換補正し、補正した静的測定値を前記検量線に照らし合わせてフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量を求める単位水量算出工程と、を備えていることを特徴とする。

ここで、本発明のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法における「開放空間」とは、例えば生コン車からフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルを排出する際に使用するシュートなど、現場においてフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルを打設するにあたり、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルが流通するとともに、流動するフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの上方側の面が開口（開放）されている空間を示す。すなわち、圧送管等のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルが充満した状態で流通する閉鎖空間とは異なり、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルが大気圧下に開放された状態で流通する空間を示す。

本発明のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法においては、例えば、現場において、生コン車（アジテータ車、ミキサー車）から排出しシュート（開放空間）を流動するフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）を水分計で連続的に測定し、このフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量をリアルタイムに（瞬時に）、且つ連続的に測定することが可能になる。

よって、本発明のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法によれば、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルに電磁波を発信するとともに水分で反射した電磁波を受信する水分計を用いることで、従来の連続式ＲＩ法などと比較し、流動するフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量を連続的に且つ短時間で、容易に且つ高精度で測定することが可能になる。

また、本発明のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法においては、生コン車のシュートなどの開放空間に水分計を設置し、このような開放空間を流通するフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルに対して測定が行えるため、コンクリートを打設する前に単位水量をチェックすることができ、信頼性の高い施工管理、ひいては高品質のコンクリート製、モルタル製の部材や構造物を製造、構築することが可能になる。

さらに、予め生コン工場等で静的測定と動的測定を行い、多くのケースの検量線、補正係数を準備しておけば、セメントの種類、配合やコンクリート温度などが変わっても、容易に対応でき、汎用性の高いシステムにすることが可能になる。

本発明の一実施形態に係るフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量測定方法において、現場で、流動するフレッシュコンクリートに対して連続的に動的測定を行っている状態を示すイメージ図である。本発明の一実施形態に係るフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量測定方法で用いる水分計の一例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量測定方法を示すフロー図である。本発明の一実施形態に係るフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量測定方法の検量線作成工程で作成した検量線の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量測定方法の補正係数設定工程において、静的測定値と動的測定値を対比した図である。

以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係るフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法について説明する。

はじめに、本実施形態は、例えば、図１に示すように、生コン車（アジテータ車、ミキサー車）１から排出させ、シュート２で所定位置にフレッシュコンクリート３を流動させる際に、シュート２の開放空間２ａで流動するフレッシュコンクリート３の単位水量（水分量）を連続的に且つ短時間で、容易に且つ高精度で測定する方法に関するものである。

そして、本実施形態のフレッシュコンクリートの単位水量測定方法では、図１及び図２に示すように、フレッシュコンクリート３の水分量を、フレッシュコンクリート３に電磁波を発信するとともに水分で反射した電磁波を受信する水分計４を用いて測定する。

ここで、本願の発明者らは、水分計４として例えばＨｙｄｒｏｎｉｘ社製のＨｙｄｒｏ−Ｐｒｏｂｅを用いることにより、フレッシュコンクリート３の水分量を測定できることを見出した。すなわち、例えばＨｙｄｒｏｎｉｘ社製のＨｙｄｒｏ−Ｐｒｏｂｅは小麦粉や砂、骨材などの紛体、粒体の水分量を測定するために使用されており、フレッシュコンクリート３のような流動性が高い材料、また、セメント、骨材、混和材等の複数種の複合した材料の水分を測定するためにはほとんど用いられていない。

これに対し、本願の発明者らは、鋭意研究、工夫を重ね、上記のような水分計４を用い、フレッシュコンクリート３中にプローブ（探針部）を埋設させ、電磁波を発信するとともにフレッシュコンクリート３中の水分で反射した電磁波を受信し、発信時と受信時の電磁波の差からフレッシュコンクリート３の水分量を精度よく測定することができることを見出した（下記の表１参照）。

これに加え、このような水分計４を用いることで、流動するフレッシュコンクリート３に対して連続的に測定を行って、リアルタイムで単位水量の測定を可能にする方法を創出した。

具体的に、図３及び表１に示すように、本実施形態のフレッシュコンクリートの単位水量測定方法では、まず、例えば生コン工場、生コンプラントで、単位水量（水分量）が異なるフレッシュコンクリートの試料（配合Ａ、配合Ｂ、配合Ｃ）を複数製造し、これらフレッシュコンクリートの試料を容器などに採取して静置し、この静置した状態のフレッシュコンクリートに対して水分計４で測定を行う。

これとともに、図４に示すように、単位水量が異なるフレッシュコンクリートの試料の単位水量の静的測定値と、各種フレッシュコンクリートの配合（示方配合）の単位水量の関係式を導出し、水分計４による静的測定値とフレッシュコンクリートの単位水量の検量線を作成する（検量線作成工程）。

なお、単位水量以外のセメントや骨材、混和材等の配合量が異なる場合、製造元の生コン工場が異なる場合等には、そのフレッシュコンクリートの配合毎、製造元毎に検量線を作成する。

次に、上記のように生コン工場等で水分計４による静的測定値とフレッシュコンクリートの単位水量の検量線を作成するとともに、各種フレッシュコンクリートの試料を流動させ、この流動した状態のフレッシュコンクリートの試料に対して水分計４で測定を行い、動的測定値を測定する。

そして、図５及び表２に示すように、動的測定値と静的測定値を対比し、動静倍率（補正係数；動的測定値÷静的測定値）を求める（補正係数設定工程）。

ここで、容器などに採取して静置したフレッシュコンクリートの水分量を本実施形態の水分計４で測定する際には、電磁波を発信・受信する方向を水平方向に対して例えば４５°の角度となるように水分計４を斜設してプローブをフレッシュコンクリート内に挿入すると、０°や９０°の角度で水分計４を配設した場合よりも、安定して精度よく測定が行なえる。

また、従来のＲＩ法等では、フレッシュコンクリートの水分量を測定する際に５〜２０分間の時間を要するのに対し、本実施形態の水分計４でフレッシュコンクリートの測定を行う際には、測定開始から測定値が急激に上昇してゆき、２０〜３０秒程度で確実に測定値が安定する。このため、検量線を作成する際など、静的測定を行う際には、２０秒以上、好ましくは３０秒以上測定を継続することで精度よく測定が行なえる。

そして、本実施形態のフレッシュコンクリートの単位水量測定方法では、図１及び図３に示すように、フレッシュコンクリート３を打設する現場において、例えば、フレッシュコンクリート３を生コン工場から搬送する生コン車１からフレッシュコンクリート３を排出する際に、生コン車１に取り付けたシュート２に水分計４を設置する。これにより、生コン車１からフレッシュコンクリート３がシュート２に案内されて排出されるとともに、シュート２の開放空間２ａで流動して通過してゆくフレッシュコンクリート３に対し、水分計４によって連続的に動的測定値が測定され、データロガー５、パソコン６等の記録演算装置によって動的測定値が随時記録演算されてゆく（実測定工程）。

また、これとともに、記録演算装置５、６が、実測定工程で得られた動的測定値を静的測定値に変換補正する演算を行い、すなわち、動的測定値÷補正係数（動静倍率）＝静的測定値の計算を行い、補正して得られた静的測定値を予め作成した検量線に照らし合わせて、フレッシュコンクリート３の単位水量を求める（単位水量算出工程）。

ここで、本実施形態のフレッシュコンクリートの単位水量測定方法を用い、現場で設計単位水量が１７１ｋｇ／ｍ^３のフレッシュコンクリート３に対して動的測定を行い、フレッシュコンクリート３の単位水量を求めた結果、単位水量の変動値が最も大きくなったＮｏ．８（図５及び表２参照）でもその変動量は６ｋｇ／ｍ^３未満であった。これにより、本実施形態のフレッシュコンクリートの単位水量測定方法は、「レディーミクストコンクリート単位水量測定要領（案）：国土交通省」で定められた現場単位水量の管理基準値の「配合設計±１５ｋｇ／ｍ^３」を十分に余裕をもって満たすことができ、信頼性の高い管理を実現できることが実証された。

したがって、本実施形態のフレッシュコンクリート（又はフレッシュモルタル）の単位水量測定方法においては、例えば、現場において、生コン車１から排出しシュート２（開放空間２ａ）を流動するフレッシュコンクリート３を水分計４で連続的に測定し、このフレッシュコンクリート３の単位水量をリアルタイムに（瞬時に）、且つ連続的に測定することが可能になる。

よって、フレッシュコンクリート３に電磁波を発信するとともに水分で反射した電磁波を受信する水分計４を用いることで、従来の連続式ＲＩ法などと比較し、流動するフレッシュコンクリート３の単位水量を連続的に且つ短時間で、容易に且つ高精度で測定することが可能になる。

また、生コン車１のシュート２などの開放空間２ａに水分計４を設置し、このような開放空間２ａを流通するフレッシュコンクリート３に対して測定が行えるため、コンクリート３を打設する前に単位水量をチェックすることができ、信頼性の高い施工管理、ひいては高品質のコンクリート製、モルタル製の部材や構造物を製造、構築することが可能になる。

以上、本発明に係るフレッシュコンクリートの水分量測定システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

なお、本実施形態では、フレッシュコンクリートの単位水量を測定するものとして説明を行ったが、本発明は、フレッシュコンクリートでなく、フレッシュモルタルの単位水量を測定する際にも適用可能であり、フレッシュモルタルにおいても、本実施形態と同様にして、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

また、本実施形態では、本発明に係るフレッシュコンクリートやフレッシュモルタルが流動する開放空間がシュートで形成されているものとしたが、必ずしもシュートに水分計を設置して測定を行うことに限定しなくてもよい。すなわち、フレッシュコンクリートやフレッシュモルタルを打設するにあたり、開放空間で流動するフレッシュコンクリートやフレッシュモルタルの単位水量を連続的に測定することが可能であれば、どの位置で単位水量の測定をおこなってもよい。

１生コン車
２シュート
２ａ開放空間
３フレッシュコンクリート
４水分計
５データロガー（記録演算装置）
６パソコン（記録演算装置）

Claims

フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量を測定する方法であって、
フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルに電磁波を発信するとともに水分で反射した電磁波を受信する水分計を用い、
現場において、打設するフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルが流通する開放空間に前記水分計を設置し、前記水分計によって、開放空間で流動して通過してゆくフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの動的測定値を連続的に測定する実測定工程と、
単位水量が異なるフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの複数の試料を製造し、静置した前記複数の試料に対してそれぞれ前記水分計で静的測定を行い、静置した状態の前記水分計による静的測定値とフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量の関係を示す検量線を作成する検量線作成工程と、
流動させた前記複数の試料に対してそれぞれ前記水分計で動的測定を行い、前記水分計による動的測定値÷静的測定値を求めて補正係数を設定する補正係数設定工程と、
前記実測定工程で得られた動的測定値を、該動的測定値×前記補正係数によって静的測定値に変換補正し、補正した静的測定値を前記検量線に照らし合わせてフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量を求める単位水量算出工程と、を備えていることを特徴とするフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタルの単位水量測定方法。