JP6629820B2 - 調合推定方法及び調合推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、フレッシュコンクリートの調合推定方法及び調合推定装置に関する。

例えば工事現場にはフレッシュコンクリートが搬送され、搬送されたフレッシュコンクリートに対して、フレッシュコンクリートの調合を推定する作業が従来から行われている。この作業は、コンクリートの強度を推定し、コンクリートの品質を管理する上で重要である。フレッシュコンクリートの調合を推定する方法としては、特開平２−２７６９６５号公報に、フレッシュコンクリートに含まれる水とセメントとの比を求める測定方法が記載されている。

この測定方法では、フレッシュコンクリートからモルタルを採取し、採取したモルタルに含まれるセメント成分をイオン交換樹脂で溶解し、溶解して得られた濾液の電気伝導度を測定する。そして、測定した電気伝導度からセメント量を測定すると共に、採取したモルタルを乾燥し、乾燥したときの重量の減少度合からフレッシュコンクリートの含水量を測定する。このようにセメント量と含水量とを測定し、これらの測定結果から水とセメントとの比を求めている。

特開平２−２７６９６５号公報

前述した測定方法では、イオン交換樹脂によるセメント成分の溶解、及びモルタルの乾燥等を経て水とセメントの比を求めている。このように、前述した測定方法では、イオン交換樹脂による溶解及びモルタルの乾燥等を伴うため、測定に時間がかかり、現場で速やかにフレッシュコンクリートの調合を評価できないという問題がある。

また、フレッシュコンクリートの調合の推定は、フレッシュコンクリートが搬送された現場で行われるものであり、調合の推定の結果を用いてフレッシュコンクリートの購入可否を判断しなければならない場合がある。このように現場で判断しなければならないこともあるため、調合の推定を短時間で行うことが求められている。しかしながら、前述した測定方法は、乾燥等を経ることによって多大な時間を要するため、現場での採用にそぐわない。従って、フレッシュコンクリートの調合を迅速に推定する方法が求められている。

本発明は、フレッシュコンクリートの調合の推定を迅速に行うことができる調合推定方法及び調合推定装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、フレッシュコンクリートの電気伝導率が、フレッシュコンクリートの含有成分と温度の影響を受けているという知見を見出した。この知見によれば、フレッシュコンクリートの電気伝導率、温度、及び単位容積当たりの質量（単位容積質量）を測定することにより、フレッシュコンクリートの含有成分を短時間で推定できる。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明に係る調合推定方法は、水と、セメントと、骨材とを含むフレッシュコンクリートの調合を推定する調合推定方法であって、フレッシュコンクリートの電気伝導率を測定する工程と、フレッシュコンクリートの温度を測定する工程と、フレッシュコンクリートの単位容積当たりの質量を測定する工程と、電気伝導率、温度及び単位容積当たりの質量から、フレッシュコンクリートに含まれる水の水量、フレッシュコンクリートに含まれるセメントのセメント量、及びフレッシュコンクリートに含まれる骨材の骨材量を算出する工程と、を備える。

この調合推定方法では、フレッシュコンクリートの電気伝導率、温度、及び単位容積質量を測定し、測定した電気伝導率、温度、及び単位容積質量からフレッシュコンクリートに含まれる水の水量、セメント量、及び骨材量を算出する。このように電気伝導率と温度と単位容積質量から水量、セメント量及び骨材量を算出するので、フレッシュコンクリートに含まれる水及びセメントの量、並びに骨材量を迅速且つ容易に導き出すことができる。水の量とセメントの量が分かれば、水セメント比を把握することが可能であり、水セメント比によってフレッシュコンクリートの強度を容易に推定することができる。具体的には、セメントに対する水の比率が高い場合にフレッシュコンクリートの強度が低いことを推定できる。このように、フレッシュコンクリートの調合及び強度を迅速に推定することができるので、フレッシュコンクリートの品質を効率よく評価することができる。

また、フレッシュコンクリートは、混和材を含んでおり、フレッシュコンクリートに含まれる水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度を測定する工程と、フレッシュコンクリートに含まれる空気量を測定する工程と、を備え、算出する工程では、電気伝導率、温度、単位容積質量、密度及び空気量から、水量、セメント量、骨材量、及びフレッシュコンクリートに含まれる混和材の混和材量を算出してもよい。この場合、混和材の量を迅速且つ容易に導き出すこともできる。また、この混和材量と水量とセメント量からフレッシュコンクリートの強度を推定することができる。

また、密度を測定する工程では、算出する工程を実行する前に、密度を予め算出してもよい。この場合、水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度が未知であったときでも、各密度を予め算出することにより、フレッシュコンクリートに含まれる水、セメント、骨材及び混和材の量を速やかに算出することができる。従って、フレッシュコンクリートの調合の推定をより迅速に行うことができる。

また、空気量を測定する工程では、算出する工程を実行する前に、空気量を予め算出してもよい。この場合、空気量を現場で測定する測定器がないときであっても、空気量を予め算出しておくことにより、フレッシュコンクリートの調合の推定を迅速に行うことができる。また、予め空気量を算出することにより、現場で空気量を測定する必要がなくなるため、フレッシュコンクリートの調合の推定をより迅速に行うことができる。

本発明に係る調合推定装置は、水と、セメントと、骨材とを含むフレッシュコンクリートの調合を推定する調合推定装置であって、フレッシュコンクリートの電気伝導率を測定する電気伝導率測定部と、フレッシュコンクリートの温度を測定する温度測定部と、フレッシュコンクリートの単位容積当たりの質量を測定する単位容積質量測定部と、電気伝導率、温度、及び単位容積当たりの質量から、フレッシュコンクリートに含まれる水の水量、フレッシュコンクリートに含まれるセメントのセメント量、及びフレッシュコンクリートに含まれる骨材の骨材量を算出する算出部と、を備える。

この調合推定装置は、電気伝導率測定部がフレッシュコンクリートの電気伝導率を測定し、温度測定部がフレッシュコンクリートの温度を測定し、単位容積質量測定部がフレッシュコンクリートの単位容積質量を測定し、算出部は、電気伝導率、温度及び単位容積質量から水量、セメント量及び骨材量を算出する。算出部が電気伝導率、温度及び単位容積質量から水量、セメント量及び骨材量を算出することにより、フレッシュコンクリートの水量、セメント量及び骨材量を迅速且つ容易に導き出すことができる。従って、前述した調合推定方法と同様、フレッシュコンクリートの調合を迅速に推定することができると共に、フレッシュコンクリートの品質を効率よく評価することができる。

本発明によれば、フレッシュコンクリートの調合の推定を迅速に行うことができる。

実施形態に係るフレッシュコンクリートの調合推定装置を示すブロック図である。 図１の調合推定装置におけるフレッシュコンクリートの測定部の例を示す斜視図である。 フレッシュコンクリートの単位容積質量と空気率との関係を示すグラフである。 図１の調合推定装置の表示部の例を示す図である。 （ａ）は、フレッシュコンクリートの電気抵抗率（１／ＥＣ）の測定値と回帰式による電気抵抗率（１／ＥＣ）の計算値との関係を示すグラフである。（ｂ）は、フレッシュコンクリートの混和材量とΔ（１／ＥＣ）との関係を示すグラフである。 （ａ）は、ｌｎＥＣの測定値と回帰式によって得られたｌｎＥＣの計算値との関係を示すグラフである。（ｂ）は、混和材量とΔ（ｌｎＥＣ）との関係を示すグラフである。 （ａ）は、セメント量とΔ（１／ＥＣ）との関係をセメントの種類ごとに示したグラフである。（ｂ）は、セメント量とΔ（ｌｎＥＣ）との関係をセメントの種類ごとに示したグラフである。 （ａ）は、セメント量とΔ（１／ＥＣ）との関係をセメントの種類ごとに示したグラフである。（ｂ）は、セメント量とΔ（ｌｎＥＣ）との関係をセメントの種類ごとに示したグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、実際の調合と推定した調合との関係を示したグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、実際の調合と推定した調合との関係を示したグラフである。 実施形態に係るフレッシュコンクリートの調合推定方法を示すフローチャートである。

以下では、図面を参照しながら、実施形態に係るフレッシュコンクリートの調合推定装置及び調合推定方法について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

まず、本実施形態に係るフレッシュコンクリートの調合推定装置について説明する。図１は、本実施形態に係る調合推定装置１を示すブロック図である。図２は、フレッシュコンクリートＲを測定する手段の一例を示す斜視図である。フレッシュコンクリートＲは、工事現場に搬送される生コンであり、固まっていない状態で荷降しされる。フレッシュコンクリートＲが固まった後には補修又は撤去等に多大な時間を要するため、固まる前に品質検査を行うことが重要である。調合推定装置１は、工事現場に搬入されたフレッシュコンクリートＲの品質検査を行い、フレッシュコンクリートＲの調合が所望の状態になっているか否かの検査を行う。

フレッシュコンクリートＲは、例えば、普通ポルトランドセメントを含んでいる。フレッシュコンクリートＲは、水、細骨材及び粗骨材を含む骨材、セメント、並びに混和材によって構成されている。混和材は、フライアッシュ及び高炉スラグ等を含んでいてもよい。フライアッシュ及び高炉スラグ等の混和材は、セメントと反応して強度を高めるために用いられる。すなわち、セメント及び混和材は、フレッシュコンクリートＲの強度を高める結合材である。

調合推定装置１は、例えばフレッシュコンクリートＲが購入される前に、フレッシュコンクリートＲの調合を推定する。このように、調合推定装置１によって購入前にフレッシュコンクリートＲの調合が推定されることにより、購入者は、フレッシュコンクリートＲを購入するかどうかの判断を現場で迅速に行うことが可能である。

図１に示されるように、調合推定装置１は、フレッシュコンクリートＲの電気伝導率を測定する電気伝導率測定部１１と、フレッシュコンクリートＲの温度を測定する温度測定部１２と、フレッシュコンクリートＲの単位容積質量（単位容積当たりの質量）を測定する単位容積質量測定部１３と、フレッシュコンクリートＲの各成分の密度を測定する密度測定部１４と、フレッシュコンクリートＲに含まれる空気量を測定する空気量測定部１５とを備える。

更に、調合推定装置１は、フレッシュコンクリートＲの各成分の量を算出する算出部２０と、算出部２０によって算出された各成分を表示する表示部３０とを備えている。電気伝導率測定部１１、温度測定部１２、単位容積質量測定部１３、密度測定部１４及び空気量測定部１５によって測定された各測定値は、算出部２０に入力される。算出部２０は、入力された各測定値から、フレッシュコンクリートＲの成分である水量Ｗ、骨材量Ｇ、セメント量Ｃ及び混和材量Ｆを算出する。算出部２０及び表示部３０は、例えば、タブレット端末等の携帯端末に含まれており、算出部２０への各測定値の入力、及び算出された各成分の量の表示は、タブレット端末のディスプレイに対して行われる。

電気伝導率測定部１１は、例えば図２に示されるように、フレッシュコンクリートＲに挿入される電気伝導率セル１１ａを備えており、電気伝導率セル１１ａがフレッシュコンクリートＲに挿入されることによってフレッシュコンクリートＲの電気伝導率が測定される。電気伝導率測定部１１が測定した電気伝導率は算出部２０に入力される。電気伝導率セル１１ａは、例えば、任意の４箇所の部分Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれに挿入され、算出部２０には、測定された４つの電気伝導率が入力される。なお、電気伝導率測定部１１の構成、及び電気伝導率セル１１ａが挿入される箇所は、上記の例に限られず適宜変更可能である。

温度測定部１２は、例えば電気伝導率セル１１ａと同様、フレッシュコンクリートＲに挿入されるセンサ部を備えており、このセンサ部がフレッシュコンクリートＲに挿入されることによってフレッシュコンクリートＲの温度を測定する。温度測定部１２が測定したフレッシュコンクリートＲの温度は、算出部２０に入力される。なお、温度測定部１２の構成についても適宜変更可能である。

単位容積質量測定部１３は、例えば、所定容量の容器に充填されたフレッシュコンクリートＲの質量を求めることによって測定される。また、現場でのフレッシュコンクリートＲの測定に先立ち、実験室又はコンクリートプラントにおいて複数種類（Ｎ種類）の調合のコンクリートを練り混ぜて単位容積質量を測定してもよい。単位容積質量測定部１３が測定したフレッシュコンクリートＲの単位容積質量は、算出部２０に入力される。単位容積質量測定部１３の構成についても適宜変更可能である。

密度測定部１４は、フレッシュコンクリートＲに含まれる水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度を測定し、測定した各密度は算出部２０に入力される。密度測定部１４は、上記の各密度を現場での測定に先立ち予め測定してもよい。具体例として、密度測定部１４は、式（１）を用いてセメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度を、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３の逆数として算出する。

ｘ_１ｊ、ｘ_２ｊ、ｘ_３ｊ（ｊ＝１、２、・・・Ｎ）は、調合ｊにおけるセメント、骨材及び混和材の質量であり、ｙ_ｊは固体材料の体積である。ここで、算出される密度の逆数をｂ_ｉとすると、固体材料の体積の計算値ｙ_ｊ’は式（２）で表される。

Ｎ個の調合（ｊ＝１、２、・・・Ｎ）について最小２乗法によりｂ_１、ｂ_２、ｂ₃を求める式が前述した式（１）である。具体的には、式（３）に対して式（４）を満たす連立方程式が式（１）である。

空気量測定部１５は、フレッシュコンクリートＲに含まれる空気の量（空気量）を測定し、測定した空気量は算出部２０に入力される。空気量測定部１５は、例えば、ＪＩＳ Ａ １１２８（フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法）によって空気量を測定してもよい。また、空気量測定部１５は、式（５）を用いて、単位容積質量測定部１３が求めた単位容積質量ＵＷ（ｋｇ／ｍ^３）からフレッシュコンクリートＲの空気率Ａを測定してもよい。

調合ｊ（ｘ_１ｊ、ｘ_２ｊ、ｘ_３ｊ、ｘ_４ｊ：ｋｇ）（ｊ＝１、２、・・・Ｎ）の単位容積質量ＵＷ_ｊ（ｋｇ／ｍ^３）から、式（６）のように１ｍ^３中の各調合量ｘ_ｉｊ（ｋｇ／ｍ^３）を計算して空気率Ａ_ｊを求めてもよい。

式（６）のＮ個の（Ａ_ｊ，ＵＷ_ｊ）からの回帰式が式（５）となる。また、フレッシュコンクリートＲに含まれる空気率Ａと単位容積質量ＵＷとの関係は、図３に示されるように、１次関数の関係で表されることが分かっている。よって、空気量測定部１５は、単位容積質量測定部１３が測定した単位容積質量ＵＷからフレッシュコンクリートＲの空気率Ａを求め、求めた空気率Ａから空気量Ｖ_ａを算出してもよい。

表示部３０は、算出部２０によって算出されたフレッシュコンクリートＲの各成分を表示する。表示部３０は、例えば図４に示されるように、ディスプレイ３１を備えており、このディスプレイ３１には、フレッシュコンクリートＲの温度、水量、電気伝導率、単位容積質量、セメント量、骨材量、混和材量、及び合否（フレッシュコンクリートＲの調合が所望の状態になっているか否か）をそれぞれ表示するテキストボックス３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈが設けられている。

算出部２０には、フレッシュコンクリートＲの電気伝導率、フレッシュコンクリートＲの温度、フレッシュコンクリートＲの単位容積質量、フレッシュコンクリートＲの各成分（水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれ）の密度、並びにフレッシュコンクリートＲの空気量が入力される。図１に示されるように、算出部２０は、水量算出部２１、骨材量算出部２２、セメント量算出部２３及び混和材量算出部２４を備えている。算出部２０は、前述したように例えばタブレット端末であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む記憶部と備える。算出部２０の各機能は、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって実現される。

算出部２０の記憶部には、例えば、下記の式（７）〜式（１０）が記憶される。

（１／ＥＣ）はフレッシュコンクリートＲの電気抵抗率、ＴはフレッシュコンクリートＲの温度（Ｋ）、ＷはフレッシュコンクリートＲの水量（ｋｇ／ｍ^３）、ＣはフレッシュコンクリートＲのセメント量（ｋｇ／ｍ^３）、ＧはフレッシュコンクリートＲの骨材量（ｋｇ／ｍ^３）、ＦはフレッシュコンクリートＲの混和材量（ｋｇ／ｍ^３）をそれぞれ示している。電気抵抗率（１／ＥＣ）は電気伝導率ＥＣの逆数である。ａ_０，ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５は、フレッシュコンクリートＲの種類ごとに予め回帰分析によって求められた係数を示している。

ｌｎＥＣはＥＣの対数、ｂ_０，ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４，ｂ_５は、フレッシュコンクリートＲの種類ごとに予め回帰分析によって求められた係数を示している。

式（９）は、フレッシュコンクリートの単位容積質量ＵＷ（ｋｇ／ｍ^３）と各成分の質量の和とが互いに等しいことを示している。

ρ_Ｗは水の密度、ρ_Ｃはセメントの密度、ρ_Ｇは骨材の密度、ρ_Ｆは混和材の密度、Ｖ_ａは空気量をそれぞれ示している。式（１０）は、各成分の質量を各成分の密度で割った値の和が１になることを示している。

例えば前述した式（７）〜式（１０）から、水量算出部２１はフレッシュコンクリートＲの水量Ｗを算出し、骨材量算出部２２はフレッシュコンクリートＲの骨材量Ｇを算出し、セメント量算出部２３はフレッシュコンクリートＲのセメント量Ｃを算出し、混和材量算出部２４はフレッシュコンクリートＲの混和材量Ｆを算出する。

例えば、フレッシュコンクリートＲが普通ポルトランドセメントである場合、ａ_０，ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５，ｂ_０，ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４及びｂ_５の各値は、ａ_０＝−０．８６９、ａ_１＝１８８、ａ_２＝−７．８４×１０^−４、ａ_３＝−１．３９×１０^−４、ａ_４＝２．７９×１０^−４、ａ_５＝４．３７×１０^−４、ｂ_０＝１７．３、ｂ_１＝−２．７０×１０^３、ｂ_２＝１．０１×１０^−２、ｂ_３＝１．１４×１０^−３、ｂ_４＝−４．４２×１０^−３、ｂ_５＝−３．９２×１０^−３である。但し、ａ_０，ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５，ｂ_０，ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４及びｂ_５の各値は、フレッシュコンクリートＲの種類に応じて変更される。

前述した式（７）が導き出された根拠について説明する。式（７）は、電気抵抗率（１／ＥＣ）を示す式である。電気抵抗率（１／ＥＣ）の散乱となる散乱機構がいくつか存在するときの全抵抗は、個々の機構が単独に存在する場合の抵抗の和になるという経験則がマティーセンの法則として知られている。例えば、希薄合金の電気抵抗率は、温度に依存しない抵抗（不純物散乱由来）と、温度に依存する抵抗（格子散乱由来）の和になることが見出されている。一般に物質の電気抵抗率は温度に依存することから、フレッシュコンクリートＲの電気抵抗率（１／ＥＣ）を、マティーセンの法則を参考に、温度依存項と各材料の項とからなる式（７）で表している。

また、水量Ｗ、コンクリートが普通ポルトランドセメントであるときのセメント量Ｃ、及び骨材量Ｇを含むフレッシュコンクリートから得られた４６の実測データに対する重回帰分析の結果として式（１１）を得た。式（１１）では混和材量Ｆ（フライアッシュＦＡの量）を０としている。式（１１）の回帰式による計算値は、図５（ａ）に示されるように、測定値と良好に一致した。こうして式（１１）の妥当性が検証されている。

式（１１）において、ａ’_０＝−０．８６９、ａ_１＝１８８、ａ_２＝−７．８４×１０^−４、ａ_３＝−１．３９×１０^−４、ａ_４＝２．７９×１０^−４である。

次に、水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ及び混和材量Ｆ（フライアッシュＦＡ）を含むフレッシュコンクリートから得られた２２の実測データの電気抵抗率（１／ＥＣ）の測定値と共に、式（１１）に水量Ｗ、セメント量Ｃ及び骨材量Ｇを代入した計算値との差であるΔ（１／ＥＣ）を求めた。その結果、Δ（１／ＥＣ）と混和材量Ｆとの間に図５（ｂ）及び式（１２）に示される線形関係を確認した。

式（１２）において、ａ’’_０＝０、ａ_５＝４．３７×１０^−４である。

以上の結果より、式（１１）と式（１２）の和、及び式（１３）にて電気抵抗率（１／ＥＣ）を表した。

式（１３）において、ａ_０＝−０．８６９、ａ_１＝１８８、ａ_２＝−７．８４×１０^−４、ａ_３＝−１．３９×１０^−４、ａ_４＝２．７９×１０^−４、ａ_５＝４．３７×１０^−４である。
以上の式（１３）から式（７）が導出される。

前述した式（８）が導き出された根拠について説明する。フレッシュコンクリートの電気伝導率ＥＣは、セメント水溶液のイオン移動度に支配される。この仮定によれば、電気伝導率ＥＣを式（１４）で表すことができ、Einsteinの関係式である式（１５）が成立すると考えられる。

式（１４）、式（１５）において、ｎは単位体積中のイオン数、ｅはイオンの電荷、μはイオンの移動度、Ｔは絶対温度、Ｄは拡散係数、ｋ_ＢはBoltzmann定数をそれぞれ示す。また、拡散係数Ｄは、式（１６）のように温度依存性がある。

式（１６）において、Ｑは拡散の活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｄ_０は定数（振動数因子）をそれぞれ示す。式（１４）〜式（１６）から式（１７）が導出される。

式（１７）の対数をとると、

また、Taylor級数展開を示す式（１９）を式（１８）の右辺２項に適用して式（２０）で近似すると、式（２１）が得られる。

イオン濃度、拡散の振動数因子、及び定数から成る前述したＡが調合に依存すると考え、各調合量の線形式で置き換えた式（２２）を仮定した。

また、式（７）の導出に用いた水量Ｗ、セメント量Ｃ及び骨材量Ｇを含むフレッシュコンクリートの４６の実測データに対する重回帰分析の結果として式（２３）を得た。式（２３）の回帰式による計算値とｌｎＥＣの測定値は図６（ａ）に示されるように良好な一致を示した。こうして式（２２）の妥当性が検証されている。

式（２３）において、ｂ’_０＝１７．４、ｂ_１＝−２．７０×１０^３、ｂ_２＝１．０１×１０^−２、ｂ_３＝１．１４×１０^−３、ｂ_４＝−４．４２×１０^−３である。

次に、式（７）の導出に用いた水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ及び混和材量Ｆを含むフレッシュコンクリートから得られた２２の実測データのｌｎＥＣの測定値と、式（２３）に水量Ｗ、セメント量Ｃ及び骨材量Ｇを代入した計算値の差であるΔ（ｌｎＥＣ）と混和材量Ｆに図６（ｂ）及び式（２４）に示す線形関係を確認した。

式（２４）において、ｂ’’_０＝−１．３９×１０^−１、ｂ_５＝３．９２×１０^−４である。

以上、式（２３）と式（２４）の和、及び式（２５）でｌｎＥＣを表した。

式（２５）において、ｂ_０＝１７．３、ｂ_１＝−２．７０×１０^３、ｂ_２＝１．０１×１０^−２、ｂ_３＝１．１４×１０^−３、ｂ_４＝−４．４２×１０^−３、ｂ_５＝−３．９２×１０^−３である。
以上の式（２５）から式（８）が導出される。

前述した式（７）及び式（８）は、フレッシュコンクリートのセメントの種類に応じて修正される。以下では、セメントの種類に応じた式（７）及び式（８）の修正について説明する。式（１３）及び式（２５）のそれぞれの係数ａ_０，ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５、ｂ_０，ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４及びｂ_５の各値は、普通ポルトランドセメントを用いた場合の値である。セメントが普通ポルトランドセメントでない場合には、上記の各係数の値と定数項を修正する。式（１３）と式（２５）による計算値と実測値の差は、式（２６）及び式（２７）のように、単位セメント量の１次式で近似できることを実験で確認している。

式（２６）、式（２７）において、ｃ_０、ｃ_３、ｄ_０及びｄ_３は定数である。

数種類の調合から上記の定数ｃ_０、ｃ_３、ｄ_０及びｄ_３の値を決定し、式（２８）、式（２９）のように修正すればよい。

セメント量ＣとΔ（１／ＥＣ）の関係、及びセメント量ＣとΔ（ｌｎＥＣ）の関係を図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す。図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、セメント量ＣとΔ（１／ＥＣ）の関係、及びセメント量ＣとΔ（ｌｎＥＣ）の関係は、共に、線形関係を満たしていることが分かる。すなわち、ｙ（Δ（１／ＥＣ）又はΔ（ｌｎＥＣ））は、ｘ（セメント量Ｃ）の１次関数で表される。なお、各グラフにおけるＮＰ＿Ｐ、ＮＳ＿Ｓ、ＴＳ＿Ｒ及びＴＣ＿Ｌは、それぞれセメントの種類を示している。また、ｙは補正量を示している。

また、式（７）〜式（１０）を用いて得られた水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ及び混和材量Ｆ（フライアッシュ）の推定調合と、実際の調合である実調合との関係を図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す。図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、式（７）〜式（１０）を用いたときの各成分の推定調合と実調合とは概ね一致していることが分かる。こうして式（７）〜式（１０）の妥当性が検証されている。

電気抵抗率（１／ＥＣ）を示す式（７）において、温度Ｔの逆数の係数ａ_１は正、水量Ｗの係数ａ_２は負、セメント量Ｃの係数ａ_３は負、骨材量Ｇの係数ａ_４は正、混和材量Ｆの係数ａ_５は正である。これは、温度Ｔが高くなるか、又は水量Ｗ若しくはセメント量Ｃが多くなると電気抵抗率（１／ＥＣ）が減少し、骨材量Ｇ若しくは混和材量Ｆが多くなると電気抵抗率（１／ＥＣ）が増加するという知見による。

電気伝導率の対数であるｌｎＥＣを示す式（８）において、温度Ｔの逆数の係数ｂ_１は負、水量Ｗの係数ｂ_２は正、セメント量Ｃの係数ｂ_３は正、骨材量Ｇの係数ｂ_４は負、混和材量Ｆの係数ｂ_５は負である。これは、温度Ｔが高くなるか、又は水量Ｗ若しくはセメント量Ｃが多くなると電気伝導率ＥＣが増加し、骨材量Ｇ若しくは混和材量Ｆの量が多くなると電気伝導率ＥＣが減少するという知見による。

次に、本実施形態に係るフレッシュコンクリートＲの調合推定方法について説明する。図１１は、調合推定装置１を用いた調合推定方法の一例を示すフローチャートである。まず、電気伝導率測定部１１、温度測定部１２及び単位容積質量測定部１３を用いてフレッシュコンクリートＲの電気伝導率ＥＣ、温度Ｔ及び単位容積質量ＵＷの測定を行う（ステップＳ１）。

具体的には、フレッシュコンクリートＲに電気伝導率セル１１ａを挿入して電気伝導率ＥＣの測定を行い、測定した電気伝導率ＥＣを算出部２０に入力する。そして、温度測定部１２のセンサ部をフレッシュコンクリートＲに挿入して温度Ｔを測定し、測定した温度Ｔを算出部２０に入力する（電気伝導率及び温度を入力する工程）。また、例えば所定容量の容器に充填されたフレッシュコンクリートＲの質量を求めることによって単位容積質量測定部１３が単位容積質量ＵＷを測定し、測定した単位容積質量ＵＷを算出部２０に入力する（単位容積質量を入力する工程）。

続いて、密度測定部１４及び空気量測定部１５を用いてフレッシュコンクリートＲの水の密度ρ_Ｗ、セメントの密度ρ_Ｃ、骨材の密度ρ_Ｇ、混和材の密度ρ_Ｆ及び空気量Ｖ_ａを測定する。例えば、密度測定部１４は前述した式（１）を用いてフレッシュコンクリートＲの密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆを測定し、空気量測定部１５は前述した式（５）を用いて空気量Ｖ_ａを測定する。

また、空気量測定部１５は、ＪＩＳ Ａ １１２８（フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法）等によりフレッシュコンクリートＲの空気量Ｖ_ａを測定してもよい。そして、密度測定部１４が測定したフレッシュコンクリートＲの各成分の密度、及び空気量測定部１５が測定したフレッシュコンクリートＲの空気量Ｖ_ａのそれぞれを算出部２０に入力する（密度及び空気量を入力する工程）。

なお、密度測定部１４による密度の測定に代えて、例えばメーカーによって示された値等、既知の密度を算出部２０に入力してもよい。また、フレッシュコンクリートＲに混和材が含まれていないことが予め分かっている場合には、密度測定部１４による密度の測定、及び空気量測定部１５による空気量の測定を省略すると共に、式（７）〜式（９）の混和材量Ｆの項と式（１０）を省略することも可能である。

次に、算出部２０において、水量算出部２１がフレッシュコンクリートＲの水量Ｗを算出し、骨材量算出部２２がフレッシュコンクリートＲの骨材量Ｇを算出し、セメント量算出部２３がフレッシュコンクリートＲのセメント量Ｃを算出し、混和材量算出部２４がフレッシュコンクリートＲの混和材量Ｆを算出する（ステップＳ３）。このとき、水量算出部２１、骨材量算出部２２、セメント量算出部２３及び混和材量算出部２４は、入力された電気伝導率ＥＣ、温度Ｔ、単位容積質量ＵＷ、密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆ及び空気量Ｖ_ａと前述した式（７）〜式（１０）を用いて、水量Ｗ、骨材量Ｇ、セメント量Ｃ及び混和材量Ｆのそれぞれを算出する（算出する工程）。

水量Ｗ、骨材量Ｇ、セメント量Ｃ及び混和材量Ｆを算出した後には、算出した各値を表示部３０が表示する（ステップＳ４）。例えば、表示部３０は、ディスプレイ３１のテキストボックス３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈのそれぞれに、フレッシュコンクリートＲの温度Ｔ、水量Ｗ、電気伝導率ＥＣ、単位容積質量ＵＷ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ、混和材量Ｆ、及び合否を表示する。

テキストボックス３１ｈには、工事現場に搬入されたフレッシュコンクリートＲの品質検査の結果が表示される。具体的には、テキストボックス３１ｈには、フレッシュコンクリートＲの調合が所望の状態になっている場合には合格と表示され、所望の状態になっていない場合には不合格と表示される。このようにフレッシュコンクリートＲの各成分の量及び合否を表示した後、一連の工程が完了する。

前述したように、フレッシュコンクリートＲは、水、セメント、骨材及び混和材によって構成されるが、フレッシュコンクリートＲとしては、セメントの量を減らしてセメントとは異なる粉体を含む不正なものが混入されることがある。このような不正なフレッシュコンクリートＲが現場に搬入された場合、調合推定装置１では、水セメント比（セメントに対する水の割合（Ｗ／Ｃ））が大きい値となる。よって、調合推定装置１では、不正なフレッシュコンクリートＲを迅速に検出することが可能であり、フレッシュコンクリートＲの品質を迅速に推定することが可能である。

次に、本実施形態に係るフレッシュコンクリートＲの調合推定方法及び調合推定装置１から得られる作用効果について説明する。本実施形態に係る調合推定方法及び調合推定装置１では、フレッシュコンクリートＲの電気伝導率ＥＣ、温度Ｔ及び単位容積質量ＵＷを測定し、測定した電気伝導率ＥＣ、温度Ｔ及び単位容積質量ＵＷからフレッシュコンクリートＲに含まれる水の水量Ｗ、セメント量Ｃ及び骨材量Ｇを算出する。このように電気伝導率ＥＣと温度Ｔと単位容積質量ＵＷから水量Ｗ、セメント量Ｃ及び骨材量Ｇを算出するので、フレッシュコンクリートＲに含まれる水及びセメントの量、並びに骨材量を迅速且つ容易に導き出すことができる。

水量Ｗとセメント量Ｃが分かれば、水セメント比を把握することが可能であり、水セメント比によってフレッシュコンクリートＲの強度を容易に推定することができる。具体的には、セメントに対する水の比率が高い場合にはフレッシュコンクリートＲの強度が低いことを推定できる。このように、フレッシュコンクリートＲの調合及び強度を迅速に推定することができるので、フレッシュコンクリートＲの品質を効率よく評価することができる。

また、フレッシュコンクリートＲは、混和材を含んでおり、フレッシュコンクリートＲに含まれる水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度を測定する工程と、フレッシュコンクリートＲに含まれる空気量を測定する工程とを備え、算出する工程では、電気伝導率ＥＣ、温度Ｔ、単位容積質量ＵＷ、密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆ及び空気量Ｖ_ａから、水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ、及びフレッシュコンクリートＲに含まれる混和材量Ｆを算出する。よって、混和材の量を迅速且つ容易に導き出すこともできる。また、混和材量Ｆと水量Ｗとセメント量ＣからフレッシュコンクリートＲの強度を推定することができる。

また、密度を測定する工程では、算出する工程を実行する前に、密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆを予め算出しておいてもよい。この場合、水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆが未知であったときでも、各密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆを予め算出することにより、フレッシュコンクリートＲに含まれる水、セメント、骨材及び混和材の量を速やかに算出することができる。従って、フレッシュコンクリートＲの調合の推定をより迅速に行うことができる。

また、空気量を測定する工程では、算出する工程を実行する前に、空気量Ｖ_ａを予め算出してもよい。この場合、空気量Ｖ_ａを現場で測定する測定器がないときであっても、空気量Ｖ_ａを予め算出しておくことにより、フレッシュコンクリートＲの調合の推定を迅速に行うことができる。また、予め空気量Ｖ_ａを算出することにより、現場で空気量を測定する必要がなくなるため、フレッシュコンクリートＲの調合の推定をより迅速に行うことができる。

特に、本実施形態では、前述した式（７）〜式（１０）を用いて、水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ及び混和材量Ｆを算出しているので、水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ及び混和材量Ｆを迅速且つ正確に算出することができる。よって、本実施形態では、フレッシュコンクリートＲにおける水、セメント、骨材及び混和材の調合を高精度且つ迅速に評価することができる。

以上、本発明に係る調合推定方法及び調合推定装置の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲において種々の変形が可能である。

例えば、前述の実施形態では、式（１）を用いてフレッシュコンクリートＲの各成分の密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆを算出し、式（５）を用いてフレッシュコンクリートＲの空気量Ｖ_ａを算出した。しかしながら、式（１）又は式（５）とは異なる式を用いて各成分の密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆ及び空気量Ｖ_ａのそれぞれを算出してもよい。また、式（７）〜式（１０）とは異なる式を用いて水量Ｗ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ及び混和材量Ｆを算出してもよい。このように前述した実施形態の式と異なる式を用いた場合であっても前述と同様の効果が得られる。

また、前述の実施形態では、電気伝導率測定部１１、温度測定部１２、単位容積質量測定部１３、密度測定部１４、空気量測定部１５、算出部２０及び表示部３０を備えた調合推定装置１について説明したが、調合推定装置１の各構成については適宜変更可能である。電気伝導率ＥＣを測定する手段、温度Ｔを測定する手段、単位容積質量ＵＷを測定する手段、密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆを測定する手段、及び空気量Ｖ_ａを測定する手段は適宜変更可能である。更に、算出部２０へのデータ入力の態様、並びに、表示部３０のディスプレイ３１の表示内容及び表示態様についても適宜変更可能である。

また、前述したように、密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆとしては既知の値を算出部２０に入力してもよいし、混和材量Ｆの算出を省略することが可能である。この場合、密度測定部１４及び空気量測定部１５を不要とすることもできる。

また、前述の実施形態では、図１１に示されるフローチャートの各工程を経て表示部３０が温度Ｔ、水量Ｗ、電気伝導率ＥＣ、単位容積質量ＵＷ、セメント量Ｃ、骨材量Ｇ、混和材量Ｆ及び合否を表示する例について説明した。しかしながら、本発明に係る調合推定方法において、各工程の順序及び内容は適宜変更可能である。特に、電気伝導率ＥＣ、温度Ｔ、単位容積質量ＵＷ、密度ρ_Ｗ，ρ_Ｃ，ρ_Ｇ，ρ_Ｆ及び空気量Ｖ_ａの測定順序については、前述の実施形態に限られず適宜変更することが可能である。

１…調合推定装置、１１…電気伝導率測定部、１１ａ…電気伝導率セル、１２…温度測定部、１３…単位容積質量測定部、１４…密度測定部、１５…空気量測定部、２０…算出部、２１…水量算出部、２２…骨材量算出部、２３…セメント量算出部、２４…混和材量算出部、３０…表示部、３１…ディスプレイ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ…テキストボックス、Ｒ…フレッシュコンクリート。

Claims (5)

1. 水と、セメントと、骨材とを含むフレッシュコンクリートの調合を推定する調合推定方法であって、
   前記フレッシュコンクリートの電気伝導率を測定する工程と、
   前記フレッシュコンクリートの温度を測定する工程と、
   前記フレッシュコンクリートの単位容積当たりの質量を測定する工程と、
   前記電気伝導率、前記温度及び前記単位容積当たりの質量から、前記フレッシュコンクリートに含まれる水の水量、前記フレッシュコンクリートに含まれるセメントのセメント量、及び前記フレッシュコンクリートに含まれる骨材の骨材量を算出する工程と、
   を備える調合推定方法。
2. 前記フレッシュコンクリートは、混和材を含んでおり、
   前記フレッシュコンクリートに含まれる水、セメント、骨材及び混和材のそれぞれの密度を測定する工程と、
   前記フレッシュコンクリートに含まれる空気量を測定する工程と、
   を備え、
   前記算出する工程では、前記電気伝導率、前記温度、前記単位容積当たりの質量、前記密度及び前記空気量から、前記水量、前記セメント量、前記骨材量、及び前記フレッシュコンクリートに含まれる混和材の混和材量を算出する、
   請求項１に記載の調合推定方法。
3. 前記密度を測定する工程では、前記算出する工程を実行する前に、前記密度を予め算出する、
   請求項２に記載の調合推定方法。
4. 前記空気量を測定する工程では、前記算出する工程を実行する前に、前記空気量を予め算出する、
   請求項２又は３に記載の調合推定方法。
5. 水と、セメントと、骨材とを含むフレッシュコンクリートの調合を推定する調合推定装置であって、
   前記フレッシュコンクリートの電気伝導率を測定する電気伝導率測定部と、
   前記フレッシュコンクリートの温度を測定する温度測定部と、
   前記フレッシュコンクリートの単位容積当たりの質量を測定する単位容積質量測定部と、
   前記電気伝導率、前記温度、及び前記単位容積当たりの質量から、前記フレッシュコンクリートに含まれる水の水量、前記フレッシュコンクリートに含まれるセメントのセメント量、及び前記フレッシュコンクリートに含まれる骨材の骨材量を算出する算出部と、
   を備える調合推定装置。

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