JP6434249B2 - コンクリートの評価装置および評価方法 - Google Patents

Description

本発明は超高強度繊維補強コンクリート（ＵＦＣ）などの高流動コンクリートや、その他のコンクリートの性状をフロー試験でもって評価するための評価装置および評価方法に関するものである。

コンクリートの練り混ぜ時のフレッシュ性状を確認する方法のひとつとして、フロー試験による品質管理が行われている。
このフロー試験には、セメントの物理試験方法を規定するＪＩＳ Ｒ ５２０１におけるフロー試験や、ＪＩＳ Ａ １１５０ のスランプフロー試験などがある。
これらの方法は、フローコーンやスランプコーンを引き抜いた後のコンクリートの平面的な広がりを測定してコンクリートの流動性を評価する方法である。

特開平１０−２６７９２１号公報。

これらの試験では測定者の目視による測定をベースとして、フロー値、フロー時間などの試験値を測定するものである。
したがって、試験値は測定者による判断のばらつきの影響を受けやすいため、より客観的に試験値を測定する方法の提案が望まれている。

上記のような課題を解決するために、本願の第１発明は、コンクリートのフロー値を評価するための評価装置であって、透光性を備え、コンクリートをコーンに充填してなる試験体を載置する、パネルと、前記パネルの下方に設け、前記試験体を撮影する、カメラと、前記パネルの上面に設け、前記試験体を周囲から照らす、光源と、前記カメラで撮影した映像または画像から前記試験体の性状を算出する、演算装置と、を少なくとも具備し、前記演算装置は、引き上げるコーンの影部分を除去してコンクリートの影部分を特定することを特徴とする、コンクリートの評価装置を提供する。
また、本願の第２発明は、前記第１発明に記載の評価装置を用いた、コンクリートの評価方法であって、前記パネル上に前記試験体を載置し、前記試験体のコーンを引き上げて、前記パネル上に残されたコンクリートの陰影の広がりを前記カメラで撮影し、前記カメラで撮影した映像または画像から、前記コンクリートの最大直径、最少直径、平均直径および面積のうち、少なくとも何れか１つのパラメータを、前記演算装置で経時的に算出する、ことを特徴とする、コンクリートの評価方法を提供する。

本発明によれば、以下に記載する効果のうち、少なくとも何れか１つの効果を得ることができる。
（１）より客観的な試験結果の取得が可能。
フロー試験の過程を撮影し、撮影データを画像処理することで、コンクリートの広がりの遷移を正確に把握することができるため、測定者によるばらつきが生じることがなく、客観的な数値を得ることができる。
（２）ノイズの抑制が可能。
コンクリートを撮影するにあたり、コンクリートの影として認識してはならないノイズの発生を、光源を設けることで抑制することができる。
（３）ノイズの除去が可能。
仮にコンクリートの影として認識してはならないノイズが発生したとしても、演算装置でノイズを除去することができる。
（４）試験結果の資産化が可能。
フロー試験の結果を、過程を含めた形でデータとして保存できるから、コンクリートの打設後でもデータを保存、追跡をすることが容易である。

本発明のコンクリートの評価装置の構成図。 コンクリートの広がりをパネルの下から撮影した静止画の一例を示す図。 不自然な陰影がある場合の画像処理を示す図。 試験結果を経時的に表にした図。 試験結果を経時的にグラフにした図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

まず、図１を参照しながら、本発明の評価装置の構成について説明する。
＜１＞全体構成。
本発明の評価装置は、透光性を有するパネル１０と、該パネル１０の下方に設けたカメラ２０と、前記パネル１０の上面に設けた光源３０と、前記カメラで撮影したデータを加工する演算装置（図示せず）と、を少なくとも含んで構成する。
このパネル１０に試験体Ａを載置して、試験を行う。

＜２＞試験体。
試験体Ａとは、フロー試験で用いる、コンクリートＡ２をコーンＡ１に充填してなるものである。
コーンＡ１は、上下端を開口した筒状の部材である。この内部にコンクリートＡ２を充填することができる。
コンクリートＡ２は、ＵＦＣなどの高流動コンクリートや、その他のコンクリートが含まれる。

＜３＞パネル。
パネル１０は、試験体Ａを載置するための部材である。
パネル１０は、鉄製の平板と同等な水密性、剛性を持ち、その表面が平滑である材料を用いるものとする。
これは、フロー試験はＪＩＳによって鉄製の平板の上で実施することが規定されており、当該平板は十分な水密性と剛性をもち、表面が平滑であることが要求されているからである。
本発明では、前記パネル１０をこの鉄製の平板の代替として使用する。

＜３．１＞パネルの透光性。
パネル１０は、透光性を有する部材を用いる。
透光性を有するパネル１０を使用することで、パネル１０の上面で広がるコンクリートＡ２の陰影を、パネル１０の下からも視認することができる。

＜３．２＞透光度の調整。
パネル１０の透光度は、試験環境に応じて適宜決定することができる。
すなわち、パネル１０は、透明に限られず、半透明であってもよい。
なお、パネル１０を半透明にしておくと、パネル１０に直接接している物体の陰影のみがパネル１０の底面に明瞭に表れることが確認できたため、有益である。

＜３．３＞半透明パネルの形成方法。
なお、パネル１０を半透明にしておく方法としては、パネル１０自身を半透明状に形成してもよいし、透明なパネル１０の間にトレーシングペーパーのような、ある程度の遮光性を有する部材を貼り付けたり挟みこんだりする方法が考えられる。

＜４＞カメラ。
カメラ２０は、前記パネル１０の下方から、前記パネル１０に載置したコンクリートＡ２を撮影するための装置である。
カメラ２０は、動画撮影が可能なビデオカメラや、短い間隔で画像を連写可能な静止画カメラなどを用いることができる。
すなわち、カメラ２０で撮影したデータは、動画であってもよいし、静止画であってもよい。
このカメラ２０を、前記パネル１０の下方に、上向きに撮影が可能な状態で設置する。
カメラ２０をパネル１０の下方に設置して撮影する理由は、仮にパネル１０の上方から撮影した場合、試験開始直後において、測定者の上半身や試験用具であるスランプコーンやフローコーンなどのコーンＡ１の存在が、撮影の邪魔になるためである。

＜５＞光源。
光源３０は、カメラでもってパネルの下方から試験体を撮影する際に、試験体の陰影をより明瞭とするための部材である。
光源は、パネルの上面であってできる限り低い位置に設置する。これは、試験体からコーンを抜き出す際に測定者の腕などの影がパネルに投影されないようにするためである。
また、光源は、前記試験体を取り囲むように設置しても良いし、左右から挟み込むように設置しても良い。
また、光源の配置態様は、連続配置でも良いし、間欠状に配置してもよい。

＜６＞演算装置。
演算装置は、前記カメラで撮影したデータから、コンクリートの性状を算出するための装置である。
演算装置はＰＣなどの情報処理装置に、公知の計算ソフト、画像処理ソフトなどをインストールすることで実現することができるため、詳細な説明は省略する。

＜７＞その他の部材。
その他の部材としては、パネル１０の上面に載置するマーカー４０がある。
マーカー４０は、試験体ＡからコーンＡ１を引き上げた瞬間を撮影データ上で容易に把握可能とするための部材である。
マーカー４０は、コーンＡ１を抜き出す作業と同時に撤去する。
マーカー４０は、コーンＡ１と一体化した部材としてもよいし、別部材としてもよい。
このマーカー４０を取り除いて陰影が消えた瞬間をもって、試験体ＡからコーンＡ１を引き上げた瞬間と規定しておけば、試験の開始時期を特定することができる。

次に、実施例１に記載の評価装置を用いて、コンクリートの性状を評価するための評価方法について説明する。

＜１＞試験体の構成。
本実施例に係る試験体Ａに用いるコーンＡ１は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に規定するフローコーンであり、上端の内径が７ｃｍ、下端の内径が１０ｃｍ、高さが６ｃｍの中空の円筒である。本試験では、このコーンＡ１を引き上げてから、コンクリートＡ２の直径が２０ｃｍに達した時の時間を計測するものとする。

＜２＞試験体の設置。
パネル１０の上に載置したコーンＡ１の内部に、ＪＩＳの手順に沿って、評価対象のコンクリートＡ２を充填する。

＜３＞コーンの引き上げ。
その後、前記コーンＡ１を引き上げる。
前記コーンＡ１を引き上げた直後から、拘束から解放されたコンクリートＡ２は、前記パネル１０の上で時間とともに拡がってゆく。

＜４＞カメラによる陰影の撮影。
コンクリートＡ２の陰影の広がりを、前記パネル１０の下から前記カメラ２０で撮影する。
カメラ２０による撮影の開始時期は、コーンＡ１の引き上げと同時であってもよいし、試験の開始前から撮影を開始しておいてもよい。
ただし、後者の場合には、パネル１０の上にマーカー４０を設置し、試験開始と同時にマーカー４０を取り除くなどして、試験開始時が明確であるようにしておくものとする。

＜５＞撮影データの加工。
撮影したデータは、動画、静止画の何れであってもよいが、動画の場合には、複数の静止画への変換処理を行う必要が生じる。
静止画への変換処理は、公知のキャプチャーソフトなどで行うことができるため、詳細な説明は省略する。
動画から静止画を切り出し間隔は適宜決定することができるが、本実施例では、試験開始から２秒までは０．１秒間隔で、開始から２秒から２０秒までは１秒間隔とした。

＜６＞撮影例。
図２に、動画から切り出した静止画の一部を示す。
＜６．１＞コーン設置時（図２（ａ））。
大きな黒い円は、コンクリートを充填したコーンを下から見た状態の影である。この状態では、コーンＡ１とコンクリートＡ２との影が確認できる。
同図の左下の小さい黒丸は、試験開始用のマーカー４０の影である。
このマーカー４０は測定者がコーンＡ１を抜き出すと同時に撤去して、この瞬間を０秒として試験の開始時を明確にする。

＜６．２＞開始０．１秒後（図２（ｂ））。
コーンＡ１を持ち上げた直後であり、黒い円が、コンクリートＡ２が周囲に流れ出してフローが始まった状態であり、この状態をパネル１０の下から撮影したものである。
この状態ではコーンＡ１の影は消失し、コンクリートＡ２の影のみが確認できる。

＜６．３＞開始５秒後（図２（ｃ））。
試験開始から５秒後には、コンクリートＡ２の黒い円の直径は約１５ｃｍに達した。

＜６．４＞開始１６秒後（図２（ｄ））。
試験開始から１６秒後には、コンクリートＡ２の黒い円の直径は約２０ｃｍに達した。

＜７＞静止画からのパラメータ取得。
取り出した各静止画から、コンクリートＡ２の状態を示す各パラメータを求める。
このパラメータには、コンクリートＡ２の最大直径、最少直径、平均直径および面積などがある。

＜７．１＞最大、最小直径から平均直径を求める方法。
ここで「直径」とは、広がった範囲の重心を中心として、例えば角度２度ごとに対象物の２点を結んだ測定値から求めた値である。
最少直径、最大直径のデータが得られれば、そのデータから時間ごとの平均直径、面積の経時的変化を算定することができる。

＜７．２＞面積から平均直径を求める方法。
その他、カメラ２０の解像度と、カメラ２０からパネル１０までの距離に基づき、撮影画像の１ピクセルあたりの面積を算出しておき、更に影の部分のピクセル数を求めて、それらを掛け合わせた値をコンクリートＡ２の面積とすることもできる。
面積が求まれば、逆算で平均直径を求めることができる。

＜８＞不自然な陰影についての画像処理（図３）。
コーンＡ１は垂直に引き上げるのが原則であるが、実際には多少の傾きが生じる場合がある。
すると、コーンＡ１を引き上げた直後にコーンＡ１の影がコンクリートＡ２の一部に重なる場合が生じ、図３（ａ）において赤線で囲んだ領域のように鮮明な陰影を得ることができない場合がある。

その場合には、まずコンクリートの中心部のＲＧＢ信号を取得する。
そして、取得したＲＧＢ信号と同じＲＧＢを調べ、その範囲をコンクリートの範囲とする。図３（ｂ）では、取得したＲＧＢ信号と同じＲＧＢの範囲が赤色で着色されている。
赤色で着色した部分のみを切り出して二値化した図を図３（ｃ）に示す。
この図３（ｃ）で示した陰影に対して、直径や面積を求めればよい。
これらの処理は、公知の画像処理ソフトを使って行うことができる。

＜９＞算出結果。
図４に、試験結果を経時的に表した図を示す。
黄色で着色した部分は、前記＜８＞で説明した画像処理を施した。
これは、コーンＡ１の引き上げ直後はコンクリートＡ２以外の影が生じ易いことによるものである。
灰色で着色した部分は、フロー試験において直径が２０ｃｍに最も近い値を示している。よって、本試験に用いたコンクリートＡ２では、平均直径が２０ｃｍに最も近づいた時点を、１６秒後として試験結果とすることができる。

図５は、図４の試験結果をグラフにした図である。
コーンＡ１の引き上げ直後は、コーンＡ１の分だけ、直径や面積が減少しているが、コンクリートＡ２は徐々にパネル１０上に拡がっていく様子が理解できる。

このように、コンクリートＡ２について、最終的に２０ｃｍになった時の時間だけを求めるのではなく、その過程を経時的に取得・保管しておけば、打設後のコンクリートＡ２の状態と紐付けて、今後の研究開発の資産として活用することができる。

前記した実施例１，２では、コーンＡ１の引き上げを、測定者が手動で行っているが、本発明は、この引き上げ動作を、機械で自動化した構成としても良い。
また、この引き上げ動作の自動化と連動して、カメラ２０の撮影が開始されるように構成すれば、前記したマーカー４０の撤去による試験開始の目印は不要となる。

１０ パネル
２０ カメラ
３０ 光源
４０ マーカー
Ａ 試験体
Ａ１ コーン
Ａ２ コンクリート

Claims (2)

1. コンクリートのフロー値を評価するための評価装置であって、
   透光性を備え、コンクリートをコーンに充填してなる試験体を載置する、パネルと、
   前記パネルの下方に設け、前記試験体を撮影する、カメラと、
   前記パネルの上面に設け、前記試験体を周囲から照らす、光源と、
   前記カメラで撮影した映像または画像から前記試験体の性状を算出する、演算装置と、
   を少なくとも具備し、
   前記演算装置は、引き上げるコーンの影部分を除去してコンクリートの影部分を特定することを特徴とする、コンクリートの評価装置。
2. 請求項１に記載の評価装置を用いた、コンクリートの評価方法であって、
   前記パネル上に前記試験体を載置し、
   前記試験体のコーンを引き上げて、前記パネル上に残されたコンクリートの陰影の広がりを前記カメラで撮影し、
   前記カメラで撮影した映像または画像から、前記コンクリートの最大直径、最少直径、平均直径および面積のうち、少なくとも何れか１つのパラメータを、前記演算装置で経時的に算出する、
   ことを特徴とする、コンクリートの評価方法。