JP6820509B2 - コンクリート打設管理システム - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート打設のトレーサビリティ管理を行い得るコンクリート打設管理システムに関する。

凝結が進んでいる状態にあるコンクリートに新たなコンクリートを打ち重ねる場合、適正な時間間隔を過ぎてコンクリートを打設すると、硬化し始めたコンクリートと後から打ち重ねたコンクリートとが一体化せず、不連続な面が生じるコールドジョイントが発生する場合がある。

コールドジョイントは構造的な脆弱部となるので、発生を防止するためには、各層毎の打ち重ね時間間隔を、コールドジョイントが発生しない程度の時間間隔に収めるようにして打設する必要がある。コンクリートを打ち重ねるまでの適正な打ち重ね時間間隔は、例えば気温２５℃以下の施工条件下では２時間、気温２５℃超過の施工条件下では２時間３０分として計画されることが多い。したがって、こうした時間間隔を超えて打ち重ねした場合にはコールドジョイントが発生してしまう可能性が高くなる
複数回のコンクリートの打継ぎにより施工されるコンクリート構造物の施工管理技術に関して、例えば特許文献１（特開２０１０−２０３１１０号公報）の技術が知られている。この特許文献１は、複数回のコンクリートの打継ぎにより施工されるコンクリート構造物の部位に問題が生じた場合の問題の原因究明するために、その問題が生じた部位の施工情報、その部位に使用したコンクリートの製造情報や品質確認のための試験結果情報などの履歴情報（トレーサビリティ）を容易に把握するようにしたものである。
特開２０１０−２０３１１０号公報

しかしながら、特許文献１記載の従来技術においては、打継ぎ単位領域のコンクリート施工に関するデータについては、人手によって入力する必要があり、時間や手間がかかる、という問題があった。コンクリート打設現場においては、上記のようなデータ入力を行うことは実質的に不可能であり、従来技術のようなシステムを用いたとしても、コンクリート打設のトレーサビリティ管理はこれまでなかなか実施されてこなかった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係るコンクリート打設管理システムは、コンクリート打設現場にコンクリートを送り出すホースの筒先に配される通信タグと、既知の基準位置に設置され、前記通信タグと通信を行うことで前記通信タグとの間の距離を取得する複数の基準位置設置通信機と、前記複数の基準位置設置通信機で取得された距離から前記通信タグの座標を取得する情報処理装置と、コンクリートを圧送するポンプと、を有し、前記情報処理装置は、前記コンクリート打設現場におけるゾーン区分に係るゾーン座標データを記憶し、取得された前記通信タグの座標と、前記ゾーン座標データとから、コンクリートの打設を行っている打設ゾーンを特定し、前記ポンプから圧送するコンクリートの流量データを取得し、特定した打設ゾーンに打設した打設数量を算出し、計時部を有しており、特定した打設ゾーンが切り替わった移行時刻を記憶し、前記ゾーン区分毎の打設予定時刻を記憶し、前記打設予定時刻と、前記移行時刻とを比較し、コンクリートの打設厚さの変更が必要であるか否かを判定することを特徴とする。

本発明に係るコンクリート打設管理システムは、前記情報処理装置が、前記コンクリート打設現場におけるゾーン区分に係るゾーン座標データを記憶し、取得された前記通信タグの座標と、前記ゾーン座標データとから、コンクリートの打設を行っている打設ゾーンを特定するようになっているので、本発明に係るコンクリート打設管理システムによれば、コンクリート施工に関するデータを人手によって入力する必要がなく、時間や手間をかけることなく、簡便にコンクリート打設のトレーサビリティ管理を行うことができる。

本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０が適用されるコンクリート打設現場の様子を示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０の概要を示す模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０のパーソナルコンピューター１１（情報処理装置）の記憶データ例を示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０のパーソナルコンピューター１１（情報処理装置）の記憶データ例を示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０におけるゾーン別打設数量算出処理のフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０におけるゾーン移行時間確定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０のパーソナルコンピューター１１（情報処理装置）に記憶される履歴データの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０における打設厚さ変更要否判定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０における打設厚さ算出処理のフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０が適用されるコンクリート打設現場の様子を示す図である。また、図２は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０の概要を示す模式的に示す図である。

図１は、開削工法における床面に、コンクリートを打設する現場の様子を示している。図１において、ミキサー車３で混練された生コンクリートは、ポンプ５に供給される。ポンプ５は、ミキサー車３から供給されたコンクリートをホース６に圧送する。作業員は、ホース６の筒先７を操作することで、床面にコンクリートを送り出す。

ここで、床面は一例として（１）、（２）、（３）、・・・・、（１１）、（１２）のようにゾーン分けがなされており、ゾーン（１）から（１２）までの順序で、順次コンクリートを打設する作業が行われることを想定している。

また、ゾーン（１２）までコンクリートが打設されると、コールドジョイントが発生しないように、再びゾーン（１）にコンクリートを打ち重ねる作業を想定している。本実施形態においては、コールドジョイントが発生しない程度の時間間隔として仮に２時間の場合を例にとり説明するが、このような時間間隔は、気温や季節などに依存するので、先の２時間はあくまで例示した数値である。

本発明に係るコンクリート打設管理システム１０においては、作業員によって操作されるホース６の筒先７の位置情報を取得する構成となっている。このために、ホース６の筒先７に取り付けた通信タグ１７と、既知の基準位置に設置される複数の基準位置設置通信機１５とが用いられる。本実施形態の場合には、４台の基準位置設置通信機１５が、それぞれ位置座標が既知であるポイントに設置されている。

それぞれの基準位置設置通信機１５は、筒先７の通信タグ１７と通信を行うことで通信タグ１７との間の距離（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）を取得する。なお、基準位置設置通信機１５と通信タグ１７と間の距離データを取得するためには、タイムオブフライト法などを用いることができる。

本実施形態では、基準位置設置通信機１５と通信タグ１７とは、Ｅｓｓｅｎｓｉｕｍ社がＥＰＳシステムとして提供しているものを用いた。このＥＰＳシステムは、２．４ＧＨｚの双方向無線通信により３０ｃｍ程度の精度で通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）を取得することができる。

複数の基準位置設置通信機１５で取得された距離データは、例えば情報処理装置の一例であるパーソナルコンピューター１１に取り込まれることで、筒先７の通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）が取得される。この場合、パーソナルコンピューター１１には予め４台の基準位置設置通信機１５が設置されている位置座標が記憶されるようになっている。

パーソナルコンピューター１１としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部や、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶部、ディスプレイ、キーボードなどの入出力部、通信部などを有する一般的なものを用いることができる。本発明に係るコンクリート打設管理システム１０では、情報処理装置としてパーソナルコンピューター１１を用いるようにしたが、タブレット端末、スマートフォンなどの情報処理装置を用いるようにしもよい。

なお、本実施形態では、パーソナルコンピューター１１による演算で、通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）を取得しているが、他の装置で、予め複数の基準位置設置通信機１５で取得される距離データから通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）を演算しておき、それをパーソナルコンピューター１１に入力するようにしてもよい。

本発明に係るコンクリート打設管理システム１０では、作業員によって操作されるホース６の筒先７の位置情報を取得するために、無線双方向通信技術を用いるようにしたが、これに限らず、画像処理やレーザーを用いる方法、或いは、ＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＮＳ（Global Navigation Satellite Systems）を用いる方法などを採用することもできる。

ただし、実際の作業現場では足場や支柱などの物品が設置されていることが多く、これらによって光路が遮蔽されてしまうことがあり、画像処理やレーザーを用いる方法では、適切に筒先７の位置情報を取得できないことがある。

また、開削工法における床面部では、ＧＰＳ衛星などからの電波を受信することができないので、ＧＰＳなどのＧＮＮＳを用いる方法は、開削工法の床面へのコンクリート打設作業において、筒先７の位置情報を取得することには向かない。

本発明に係るコンクリート打設管理システム１０では、パーソナルコンピューター１１は計時機能を有しており、現在時刻Ｔ（ｈｈ：ｍｍ：ｓｓ）を取得することができるようになっている。また、パーソナルコンピューター１１はポンプ５から、ポンプ５が圧送するコンクリートの（体積）流量に係るデータ（Ｆ）が入力されるようになっている。

また、パーソナルコンピューター１１には、床面におけるゾーン区分けに係るデータや、ゾーン毎の打設予定時刻などが、予めＨＤＤなどの記憶部に記憶されるようになっている。このような記憶データの一例を図３及び図４に示す。

図３及び図４は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０のパーソナルコンピューター１１の記憶データ例を示す図である。

図３に示すように、パーソナルコンピューター１１には、各ゾーンの頂点の位置座標（「ゾーン座標データ」という）が記憶されている。また、Ｓは各ゾーンの面積であり、本例では、全てのゾーンで面積が共通であるものとしたが、必ずしも面積は共通としなくてもよい。このような面積Ｓはゾーン座標データから求めることもできる。

また、ゾーン座標データからは、例えば、ゾーン（１）とゾーン（２）との間などのゾーン境界ラインも求めることができる。

図４に示すように、パーソナルコンピューター１１には、さらに、コンクリートの打設を行う順序に係るデータが記憶される。本例では、（１）→（２）→（３）→・・・・→（１１）→（１２）の順序で打設をし、再びゾーン（１）に戻り、打ち重ねを（１）→（２）→（３）→・・・・というように行うことが記憶されている。

また、図４に示すように、パーソナルコンピューター１１には、ゾーン区分毎の打設予定時刻が記憶される。図４の例では、本例では、１２：００：００にゾーン（１）の打設を開始し、ゾーン（１）から（２）に１２：１０：００で移行し、・・・ゾーン（１２）の打設を１４：００：００に終了し、コールドジョイントが発生しない２時間後の１４：００：００に再びゾーン（１）に戻り、コンクリートの打ち重ねを予定していることが、パーソナルコンピューター１１に記憶されている。

以上のように構成される本発明に係るコンクリート打設管理システム１０による各種の処理について以下説明する。

まず、本発明に係るコンクリート打設管理システム１０において、ゾーン別にどの程度の数量のコンクリートを打設したかを算出する処理の一例について説明する。

図５は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０におけるゾーン別打設数量算出処理のフローチャートを示す図である。

図５において、ステップＳ１００で、ゾーン別打設数量算出処理が開始されると、続いて、ステップＳ１０１に進み、ホース６の筒先７の通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）を取得する。

次のステップＳ１０２では、取得された位置座標（ｘ，ｙ）と、ゾーン座標データとから、筒先７の通信タグ１７が存在するゾーンを特定する。そして、このゾーンに、ホース６の筒先７からコンクリートが打設されているものであるとみなす。

ステップＳ１０３では、パーソナルコンピューター１１の計時機能を参照し時刻Ｔを取得し、この時刻Ｔから、ホース６の筒先７のゾーン滞在時間を算出（積算）する。また、ステップＳ１０４では、ポンプ５が圧送するコンクリートの流量Ｆを取得する。

続く、ステップＳ１０５では、特定したゾーンの滞在時間と流量Ｆとから、打設数量を算出（積算）する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５の結果を累積していき、ゾーン別の打設数量を履歴データとして記憶する。

ステップＳ１０７では、ポンプ５がＯＦＦとなったか否かが判定される。この判定の結果がＮＯであれば、ステップＳ１０１に戻りループする。一方、この。この判定の結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１０８に進み、ゾーン別打設数量算出処理を終了する。

以上のようなゾーン別打設数量算出処理によれば、ゾーン別にどの程度の数量のコンクリートを打設したかをデータ化することが可能となる。

次に、コンクリートの打設ゾーンが切り替わった移行時刻を確定し、データ化するアルゴリズムについて説明する。図６は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０におけるゾーン移行時間確定処理のフローチャートを示す図である。

図６において、ステップＳ２００で、ゾーン移行時間確定処理が開始されると、続いて、ステップＳ２０１に進み、ポンプ５がＯＮの状態であるか否かが判定される。この判定結果がＮＯであれば、ステップＳ２０６に進み、ゾーン移行時間確定処理を終了する。

一方、ステップＳ２０１の判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ２０２に進み、ホース６の筒先７の通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）を取得する。

ステップＳ２０３では、取得された位置座標（ｘ，ｙ）と、ゾーン座標データとから、筒先７の通信タグ１７がゾーン境界ラインを通過したか否かが判定される。ステップＳ２０３における判定結果がＮＯであればステップＳ２０１に戻り、ループする。

一方、ステップＳ２０３の判定結果がＹＥＳとなると、続いて、ステップＳ２０４に進み、パーソナルコンピューター１１の計時機能を参照し時刻Ｔを取得する。

ステップＳ２０５では、取得された時刻Ｔをゾーン間の移行時間として記憶する。

以上のようなゾーン移行時間確定処理によれば、筒先７の通信タグ１７がゾーン境界ラインを跨いだ時刻をデータ化することが可能となる。

以上のような、本発明に係るコンクリート打設管理システム１０におけるゾーン別打設数量算出処理、及び、ゾーン移行時間確定処理によれば、図７に示すようなデータを履歴として、パーソナルコンピューター１１のＨＤＤなどの記憶部に記憶させることができる。

図７は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０のパーソナルコンピューター１１（情報処理装置）に記憶される履歴データの一例を示す図である。例えば、図７を参照すると、ゾーン（１）では、１２：００：００からコンクリートの打設が開始され、数量Ｖｏの打設後、１２：１０：００において、ゾーン（１）からゾーン（２）へと打設ゾーンが移行したことなどが、履歴データとしてパーソナルコンピューター１１に記憶されることがわかる。

続いて、上記のような履歴データを活用する方法の一例について説明する。本発明に係るコンクリート打設管理システム１０では、コンクリート打設の履歴データを参照して、コンクリート打設が予定時刻より遅れてしまい、次の打ち重ねまでの時間が予定より短くなってしまうような場合、遅れが判明した後には、予定していたコンクリート厚さより薄くコンクリートを打つ（厚さを変更して打設する）ことでゾーン当たりにかかる時間を短縮し、打ち重ねまでの時間に間に合わせることを行う。

まず、打ち重ねまでの時間に間に合わせるために、打設厚さを変更する必要があるか否かを判定する処理について説明する。図８は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０における打設厚さ変更要否判定処理のフローチャートを示す図である。

図８において、ステップＳ３００で、打設厚さ変更要否判定処理が開始されると、ステップＳ３０１に進み、履歴データを参照して、前のゾーンの終了時刻を取得する。

ステップＳ３０２では、当該終了時刻と、図４のゾーン区分毎の打設予定時刻とを比較し、 （終了時刻）≦（予定時刻）であるか否かが判定される。

ステップＳ３０２における判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ３０３に進み、打設厚さ変更は不要であるものと判断し、当該判定結果がＮＯであれば、ステップＳ３０４に進み、打設厚さ変更が必要であるものと判断する。

ステップＳ３０５では、打設厚さ変更要否判定処理を終了する。

次に、上記のような打設厚さ変更要否判定処理で、コンクリート打設が予定時刻より遅れており、打設厚さ変更が必要であるものと判断されたときに、コンクリート打設厚さをどの程度とすればよいかを求め、変更後の厚さを報知する処理について説明する。

図９は本発明の実施形態に係るコンクリート打設管理システム１０における打設厚さ算出処理のフローチャートを示す図である。以下のフローチャートは、ゾーン（１）の１回目の打ち重ねにおける打設厚さを算出するための処理に係るものであり、２回目の打ち重ねについてまでは考慮されていない。

図９において、ステップＳ４００で打設厚さ算出処理が開始されると、続いて、ステップＳ４０１に進み、履歴データを参照し、ゾーン（１）における打設開始時刻を取得する。

続く、ステップＳ４０２では、第１回目のゾーン（１）打ち重ね開始時刻を、
｛ゾーン（１）打ち重ね開始時刻｝＝｛ゾーン（１）開始時刻取得｝＋０２：００：００
によって、算出する。

次のステップＳ４０３では、第１回目のゾーン（１）打ち重ね開始時刻までの残り時間を、
｛残り時間｝＝｛ゾーン（１）打ち重ね開始時刻｝−｛現在時刻｝
によって、算出する。

ステップＳ４０４では、ホース６の筒先７の通信タグ１７の位置座標（ｘ，ｙ）と、ゾーン座標データとから、現在、ホース６の筒先７が存在するゾーンを取得する。ステップＳ４０５では、取得された現在ゾーンを含めた残りゾーン数を算出する。例えば、現在ゾーンがゾーン（４）であるとすると、残りゾーン数は、１２−４＋１で、９である。

ステップＳ４０６では、変更後のコンクリート打設厚さ（変更厚さ）を、
（変更厚さ）＝｛（残り時間）×Ｆ｝／｛（残りゾーン数）×Ｓ｝
によって、算出する。

ステップＳ４０７では、算出した（変更厚さ）を、パーソナルコンピューター１１の出力部によって報知を行い、ステップＳ４０８で打設厚さ算出処理を終了する。

このような打設厚さ算出処理が実行され、作業員が変更後の打設厚さを知らされることにより、コンクリート打設が予定時刻より遅れてしまい、次の打ち重ねまでの時間が予定より短くなってしまっても、次回の打ち重ねに間に合うように、打設厚さを変更して対処し、コールドジョイントの発生防止を図ることが可能となる。

以上のように、本発明に係るコンクリート打設管理システム１０は、パーソナルコンピューター（情報処理装置）１１が、前記コンクリート打設現場におけるゾーン区分に係るゾーン座標データを記憶し、取得された前記通信タグの座標と、前記ゾーン座標データとから、コンクリートの打設を行っている打設ゾーンを特定するようになっているので、本発明に係るコンクリート打設管理システム１０によれば、コンクリート施工に関するデータを人手によって入力する必要がなく、時間や手間をかけることなく、簡便にコンクリート打設のトレーサビリティ管理を行うことができる。

３・・・ミキサー車
５・・・ポンプ
６・・・ホース
７・・・筒先
８・・・コンクリート
１０・・・コンクリート打設管理システム
１１・・・パーソナルコンピューター（情報処理装置）
１５・・・基準位置設置通信機
１７・・・通信タグ

Claims (1)

1. コンクリート打設現場にコンクリートを送り出すホースの筒先に配される通信タグと、
   既知の基準位置に設置され、前記通信タグと通信を行うことで前記通信タグとの間の距離を取得する複数の基準位置設置通信機と、
   前記複数の基準位置設置通信機で取得された距離から前記通信タグの座標を取得する情報処理装置と、
   コンクリートを圧送するポンプと、を有し、
   前記情報処理装置は、
   前記コンクリート打設現場におけるゾーン区分に係るゾーン座標データを記憶し、
   取得された前記通信タグの座標と、前記ゾーン座標データとから、コンクリートの打設を行っている打設ゾーンを特定し、
   前記ポンプから圧送するコンクリートの流量データを取得し、
   特定した打設ゾーンに打設した打設数量を算出し、
   計時部を有しており、特定した打設ゾーンが切り替わった移行時刻を記憶し、
   前記ゾーン区分毎の打設予定時刻を記憶し、
   前記打設予定時刻と、前記移行時刻とを比較し、コンクリートの打設厚さの変更が必要であるか否かを判定することを特徴とするコンクリート打設管理システム。

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