JP6868741B1 - ポーラスコンクリートの品質管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現場で使用する骨材の随伴水量や混錬機内の残留水量の影響によって混練開始時に添加する水量を決定することが難しいポーラスコンクリートにおいて容易に品質管理を行うことが可能なポーラスコンクリートの品質管理方法を提供する。【解決手段】本ポーラスコンクリートの品質管理方法は、混錬後のポーラスコンクリートに対して近赤外線を照射して近赤外線の吸光度を計測し、計測した近赤外線の吸光度を、予め求められたコンクリート流動性試験値と近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって、ポーラスコンクリートの品質を評価する方法である。【選択図】図４

Description

本発明は、セメントと、骨材と、水とが混練されてなるポーラスコンクリートの品質管理方法に関する。

従来、通常のポーラスコンクリートの品質管理方法としては、特許文献１に示すような方法がある。特許文献１のコンクリートの品質管理方法は、コンクリート等の水硬性流動体の品質管理を行うに際し、水硬性流動体の水分量を測定する方法である。

特許文献１における水硬性流動体の水分量の測定方法では、測定対象である水硬性流動体に、水に吸収される波長を有する赤外線を照射し、照射した赤外線の反射量を測定することによって、水硬性流動体の水分量を求める。

一方、この種のポーラスコンクリートの品質管理方法としては、特許文献２に示すような方法がある。特許文献２のコンクリートの品質管理方法は、コンクリートの品質管理を行うに際し、コンクリートの流動性を判断する方法である。

特許文献２におけるコンクリートの流動性を判断する方法では、鉛直部と水平部とがＬ型に連結した函体であるＬ型フロー試験器の鉛直部に測定試料を充填した後、鉛直部と水平部との間を開放させて測定試料を水平部へ流動させることで、測定試料の流動状況を観察する。

さらに、この種のポーラスコンクリートの製造時における、セメントと、骨材と、水との混練は、ポーラスコンクリートが打設される現場において行われる場合がある。また、この種のポーラスコンクリートに用いられる骨材は、乾燥した状態では内部に水分を吸収し易いため、上記混錬前に水を充分に湿らせた状態で用いられる。

特平１１−６７９６号 特開２０１４−１０８９１０号

しかしながら、上記混錬は、吸収する水分の量が大きく変動する骨材を用いて行われ、さらに、上記混錬を行う混錬機内に残留する水分の量が大きく変動する現場において行われるため、ポーラスコンクリートの現場打設に適した流動性が得られる良好な混練状態とするために混練開始時に添加する水分量を適正に管理することが困難であった。また、特許文献１のように、赤外線を照射して水分量を測定する方法は、通常のコンクリートと異なり、空隙の多いポーラスコンクリートでは、上記混錬直後におけるポーラスコンクリートの水分量を適正に測定することができない虞があった。
また、特許文献２のコンクリートの品質管理方法のように、Ｌ型フロー試験器を用いてコンクリートの流動性を判断する方法では、コンクリートを混錬する所定のバッジ毎に、Ｌ型フロー試験器に測定試料を充填して測定を行う必要があるため、測定自体が煩雑であり、また、測定に時間を要する虞があった。

本発明は、現場で使用する骨材の随伴水量や混錬機内の残留水量の影響によって混練開始時に添加する水量を決定することが難しいポーラスコンクリートにおいて容易に品質管理を行うことが可能なポーラスコンクリートの品質管理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法は、セメントと、骨材と、水とが混練されてなるポーラスコンクリートの品質管理方法であって、混錬後の前記ポーラスコンクリートに対して近赤外線を照射して前記近赤外線の吸光度を計測し、計測した前記近赤外線の吸光度を、予め求められたコンクリート流動性試験値と前記近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって、前記ポーラスコンクリートの品質を評価する方法である。

これによると、混練開始時の混練機内の水分量が不明なために混練直後の水分量を把握できなくても、予め求められたコンクリート流動性試験値と近赤外線の吸光度との相関関係からポーラスコンクリートの品質を評価することができ、必要に応じて追加水量を添加調整することで良好な品質のポーラスコンクリートを得ることができる。

本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法では、前記コンクリート流動性試験値が、例えば、Ｌ型フロー試験値であるとよい。

これによると、混錬直後の水分量を把握できなくても、予め求められたＬ型フロー試験値と近赤外線の吸光度との相関関係からポーラスコンクリートの品質を評価することができる。

本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法では、前記Ｌ型フロー試験値が、Ｌ型フロー試験において用いられるＬ字状縦断面を有する中空箱体の縦部分を沈下する前記ポーラスコンクリートの沈下量であり、計測した前記近赤外線の吸光度を、予め求められた前記ポーラスコンクリートの沈下量と前記近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって、前記ポーラスコンクリートの品質を評価する。

これによると、混錬直後の水分量を把握できなくても、予め求められたポーラスコンクリートの沈下量と近赤外線の吸光度との相関関係からポーラスコンクリートの品質を評価することができる。

本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法では、前記Ｌ型フロー試験値が、Ｌ型フロー試験において用いられるＬ字状縦断面を有する中空箱体の横部分を水平方向に移動する前記ポーラスコンクリートの水平移動量であり、計測した前記近赤外線の吸光度を、予め求められた前記ポーラスコンクリートの水平移動量と前記近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって前記ポーラスコンクリートの品質を評価する。

これによると、混錬直後の水分量を把握できなくても、予め求められたポーラスコンクリートの水平移動量と近赤外線の吸光度との相関関係からポーラスコンクリートの品質を評価することができる。

本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法では、前記Ｌ型フロー試験値と前記近赤外線の吸光度との相関関係における、前記ポーラスコンクリートの品質を評価する際の前記Ｌ型フロー試験値の判定基準値を、前記ポーラスコンクリートの空隙率によって決定する。

これによると、ポーラスコンクリートの品質を評価する際のＬ型フロー試験値の判定基準値が、ポーラスコンクリートの空隙率によって決定される。

本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法によれば、混錬直後に水分量を測定することなく、予め求められたコンクリート流動性試験値と近赤外線の吸光度との相関関係からポーラスコンクリートの品質を評価できることから、現場で使用する骨材の随伴水量や混錬機内の残留水量の影響によって、混錬直後の水分量が把握することが難しいポーラスコンクリートにおいて、混錬直後の流動性を把握することができ、容易に品質管理を行うことができる。また、混錬後のポーラスコンクリートに対する近赤外線の吸光度を計測するのみで、ポーラスコンクリートの品質を評価できることから、煩雑なコンクリート流動性試験を行うことなく、容易にポーラスコンクリートの品質管理を行うことができる。

本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法において使用するＬ型フロー試験器の斜視図であって、（ａ）は、Ｌ型フロー試験を開始する前のＬ型フロー試験器の斜視図であり、（ｂ）は、Ｌ型フロー試験を開始した後のＬ型フロー試験器の斜視図である。 本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法において、Ｌ型フロー試験の沈下量とポーラスコンクリートの空隙率との相関関係を示すグラフである。 本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法において、Ｌ型フロー試験の水平移動量とポーラスコンクリートの空隙率との相関関係を示すグラフである。 本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法において、近赤外線の吸光度とＬ型フロー試験の沈下量との相関関係を示すグラフである。 本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法において、近赤外線の吸光度とＬ型フロー試験の水平移動量との相関関係を示すグラフである。

以下、本発明のポーラスコンクリートの品質管理方法（以下、本発明の品質管理方法と称す）について説明する。

本発明の品質管理方法は、例えば、水処理設備のろ過池や活性炭吸着池等の下部集水装置としてポーラスコンクリートを打設する現場において、混錬直後のポーラスコンクリートの品質を管理する際に用いられる。上記ポーラスコンクリートは、例えば、セメントと、砂利等の骨材と、水とが混練されて製造されるものであり、上記下部集水装置の多孔板を形成する。

本発明の品質管理方法では、現場の作業者が、混錬直後のポーラスコンクリートに、水に吸収される特定の波長（例えば、１．２μｍ、１．４５μｍ、１．９４μｍ）を有する近赤外線を照射する。本発明の品質管理方法では、照射した近赤外線の反射量を測定することで、ポーラスコンクリートの品質を管理する。より具体的には、上記近赤外線の吸光度を計測することで、混錬直後のポーラスコンクリートの流動性を把握する。上記波長以外の水に吸収されにくい波長の反射量も同時に計測し、その差分や比によって水以外の材料による吸収や反射の影響を補正しても良い。

ここで、ポーラスコンクリートの混錬は、吸収する水分の量が大きく変動する骨材を用いて行われ、さらに、上記混錬を行う混錬機内に残留する水分の量が大きく変動する現場において行われるため、骨材の随伴水量や混錬機内の残留水量の把握が困難であり、これらの水量と混練開始時に添加する水量との総和としての混錬直後のポーラスコンクリートの水分量を正確に把握することはできない。そこで、本発明の品質管理方法では、コンクリート流動性試験値の一例であるＬ型フロー試験値と近赤外線の吸光度との相関関係を予め求め、求めた当該相関関係に、混錬後に計測した近赤外線の吸光度を当てはめることで、間接的にポーラスコンクリートのＬ型フロー試験値を把握する。

上述の相関関係におけるＬ型フロー試験値は、例えば、図１に示すようなＬ型フロー試験器１０によって求められる。Ｌ型フロー試験器１０は、Ｌ字状縦断面を有する中空箱体であり、当該中空箱体の縦部分を形成する鉛直部１１と、当該中空箱体の横部分を形成する水平部１２と、がＬ型に連結されたものである。Ｌ型フロー試験器１０は、上方に引抜き可能な仕切板１３によって鉛直部１１と水平部１２とが遮断可能に構成されている。

Ｌ型フロー試験では、所定量の測定試料Ｌを、鉛直部１１の上方の試料投入口１４から鉛直部１１内に充填した後、仕切板１３を上方に引上げて鉛直部１１と水平部１２との間を開放状態にする。これによって、鉛直部１１に充填されていた測定試料Ｌが、自重によって水平部１２に流れ出し、測定試料Ｌの流動性に応じて水平部１２内を流動する。

Ｌ型フロー試験では、鉛直部１１と水平部１２との間が開放状態となった際に、鉛直部１１内を沈下する測定試料の沈下量Ｔ（ｃｍ）、及び水平部１２内を流動する測定試料の水平移動量Ｓ（ｃｍ）が測定され、当該測定値が所定の判定基準値内であるか否かが評価される。

下部集水装置に用いられるポーラスコンクリートは、その内部の空隙において処理水（ろ過水）の集水及び逆洗水、並びに洗浄用空気の供給を行うため、適切な空隙率を有する必要がある。特に、ポーラスコンクリートの空隙率が小さ過ぎると圧力損失が大きくなるため、上記処理水及び洗浄用空気を流すための所定流量を確保することが困難となる。

また、下部集水装置に用いられるポーラスコンクリートは、現場での打設時の施工性を良くするために、適切な流動性が必要である。特に、ポーラスコンクリート中の水分量が少ないと流動性が損なわれ、打設時の施工性が悪化する。

以上のことから、Ｌ型フロー試験では、製造されるポーラスコンクリートの空隙率及び流動性によって、測定試料Ｌの沈下量Ｔ（ｃｍ）及び測定試料Ｌの水平移動量Ｓ（ｃｍ）の判定基準値が決定される。

具体的には、Ｌ型フロー試験器１０によって複数の試料Ｌの沈下量Ｔ及び水平移動量Ｓを測定するとともに、沈下量Ｔ及び水平移動量Ｓを測定した試料Ｌと同じ配合で混練して製作したポーラスコンクリート供試体の空隙率（％）を別途測定する。そして、図２及び図３に示すように、上記沈下量Ｔ（ｃｍ）又は水平移動量Ｓ（ｃｍ）と上記空隙率（％）との関係をプロットしたグラフに対して近似線Ｋ１、Ｋ２を作成する。さらに、下部集水装置に用いられるポーラスコンクリートとして適切なポーラスコンクリートの空隙率の上限基準値ＫＨ及び下限基準値ＫＬを設定し、設定した空隙率の上限基準値ＫＨ及び下限基準値ＫＬを近似線Ｋ１、Ｋ２に当てはめて、空隙率の上限基準値ＫＨ及び下限基準値ＫＬに対する沈下量ＴＨ、ＴＬ及び水平移動量ＳＨ、ＳＬを求める。ここで、空隙率の上限基準値ＫＨに対する沈下量の下限値ＴＬ及び水平移動量の下限値ＳＬは、ポーラスコンクリートの適切な空隙率を確保する点では許容される値であるが、ポーラスコンクリートの施工性（流動性）を確保する点では許容できない値である。そのため、本発明の品質管理方法では、近似線Ｋ１、Ｋ２から求めた沈下量Ｔの範囲（沈下量Ｔの上限値ＴＨから沈下量Ｔの下限値ＴＬの範囲）及び水平移動量Ｓの範囲（水平移動量Ｓの上限値ＳＨから水平移動量Ｓの下限値ＳＬの範囲）より狭い範囲（沈下量ＴＨ１から沈下量ＴＬ１の範囲、水平移動量ＳＨ１から水平移動量ＳＬ１の範囲）をＬ型フロー試験値の判定基準値としている。

測定対象のポーラスコンクリートのＬ型フロー試験値（沈下量Ｔ及び水平移動量Ｓ）が、Ｌ型フロー試験値の判定基準値の範囲にあることで、測定対象のポーラスコンクリートの空隙率及び施工性（流動性）が適正であることがわかる。

本発明の品質管理方法では、予め、Ｌ型フロー試験値の判定基準値の範囲内にあるポーラスコンクリートに対する近赤外線の吸光度を測定することで、空隙率や施工性（流動性）が適正な場合の近赤外線の吸光度の範囲を求め、当該近赤外線の吸光度の範囲内に、混錬直後のポーラスコンクリートに対する近赤外線の吸光度が入っているか否かによって、混錬直後のポーラスコンクリートの施工性（流動性）や固化後の空隙率の適否を判断する。そのために、本発明の品質管理方法では、Ｌ型フロー試験値と近赤外線の吸光度との相関関係を求める。

Ｌ型フロー試験値と近赤外線の吸光度との相関関係を求めるに際しては、混錬直後のポーラスコンクリートに対する近赤外線の吸光度を測定するとともに、近赤外線の吸光度を測定したポーラスコンクリートにおけるＬ型フロー試験器１０での沈下量及び水平移動量を測定する。そして、図４及び図５に示すように、近赤外線の吸光度Ａと上記沈下量Ｔ（ｃｍ）又は水平移動量Ｓ（ｃｍ）との関係をプロットしたグラフに対して相関線Ｋ３、Ｋ４を作成する。さらに、Ｌ型フロー試験値の判定基準値における上限基準値（沈下量ＴＨ１、水平移動量ＳＨ１）及び下限基準値（沈下量ＴＬ１、水平移動量ＳＬ１）を相関線Ｋ３、Ｋ４に当てはめて、Ｌ型フロー試験値の判定基準値における上限基準値（沈下量ＴＨ１、水平移動量ＳＨ１）及び下限基準値（沈下量ＴＬ１、水平移動量ＳＬ１）に対する上限吸光度ＡＨ及び下限吸光度ＡＬを求める。

ここで、上限吸光度ＡＨ及び下限吸光度ＡＬは、ポーラスコンクリートの適切なＬ型フロー試験値（沈下量、水平移動量）を確保する点では許容される値であるが、本発明の品質管理方法では、より安全側となる吸光度の範囲で上限吸光度及び下限吸光度を設定する。具体的には、図４及び図５に示すように、相関線Ｋ３、Ｋ４を中心とする所定の標準偏差の範囲（例えば、±３σの範囲）を算出する。さらに、算出した所定の標準偏差の範囲の上限Ｈ（例えば、＋３σ）において、Ｌ型フロー試験値の判定基準値の上限値（沈下量ＴＨ１、水平移動量ＳＨ１）に対応する近赤外線の吸光度ＡＨ１、ＡＨ２を算出する。そして、算出した近赤外線の吸光度ＡＨ１、ＡＨ２を、ポーラスコンクリートの水分量の適否を判断する際の近赤外線の吸光度の上限値とする。同様に、算出した所定の標準偏差の範囲の下限Ｌ（例えば、−３σ）において、Ｌ型フロー試験値の判定基準値の下限値（沈下量ＴＬ１、水平移動量ＳＬ１）に対応する近赤外線の吸光度ＡＬ１、ＡＬ２とする。そして、算出した近赤外線の吸光度ＡＬ１、ＡＬ２を、ポーラスコンクリートの水分量の適否をする際の近赤外線の吸光度の下限値とする。

本発明の品質管理方法では、図示しない水分計から照射される近赤外線を利用して、混錬直後のポーラスコンクリートに対する近赤外線の吸光度を測定し、測定した近赤外線の吸光度が、上記近赤外線の吸光度の上限値（ＡＨ１、ＡＨ２）から上記近赤外線の吸光度の下限値（ＡＬ１、ＡＬ２）までの範囲内に入っているか否かを判断する。測定した近赤外線の吸光度が、上記範囲内に入っている場合は、混錬直後のポーラスコンクリートが適正な流動性及び空隙率を有するものであり、打設が可能であると判断する。

以上のように、本実施の形態によると、混錬直後の水分量を把握することなく、予め求められたポーラスコンクリートの沈下量Ｔ、水平移動量Ｓと近赤外線の吸光度Ａとの相関関係からポーラスコンクリートの品質を評価できることから、現場で使用する骨材の随伴水量や混錬機内の残留水量の影響によって、混練開始時に添加する必要水量を正確に把握できなくても、間接的にＬ型フロー試験値が妥当な範囲にあるかどうかを評価することができ、容易に品質管理を行うことができる。それゆえに、バッチ混錬毎に発生する、現場で使用する骨材の随伴水量や混錬機内の残留水量のばらつきによらず、ポーラスコンクリートの適正な混錬状態を客観的に確認することができる。

さらに、混錬後のポーラスコンクリートに対する近赤外線の吸光度Ａを計測するのみで、ポーラスコンクリートの品質を評価できることから、煩雑なＬ型フロー試験を行うことなく、容易にポーラスコンクリートの品質管理を行うことができる。それゆえに、混錬責任者の経験値、感覚値を排除することができ、経験の浅い作業者でもポーラスコンクリートを容易に混錬することができる。

なお、本実施の形態においては、Ｌ型フロー試験値の沈下量Ｔ及び水平移動量Ｓと、近赤外線の吸光度Ａと、の相関関係によって混錬後のポーラスコンクリートに対する水分量の適否を判断しているが、これに限定されるものではなく、Ｌ型フロー試験値の沈下量Ｔ及び水平移動量Ｓのいずれか一方と、近赤外線の吸光度Ａと、の相関関係によって適否を判断しても構わない。

また、本実施の形態においてはＬ型フロー試験値を用いて説明したが、スランプ試験値などその他のコンクリート流動性試験値と近赤外線の吸光度との相関関係によって混錬後のポーラスコンクリートの品質項目の適否を判断しても構わない。

１０ Ｌ型フロー試験器
１１ 鉛直部
１２ 水平部
１３ 仕切板

Claims (5)

1. セメントと、骨材と、水とが混練されてなるポーラスコンクリートの品質管理方法であって、
   混錬後の前記ポーラスコンクリートに対して近赤外線を照射して前記近赤外線の吸光度を計測し、
   計測した前記近赤外線の吸光度を、予め求められたコンクリート流動性試験値と前記近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって、前記ポーラスコンクリートの品質を評価すること
   を特徴とするポーラスコンクリートの品質管理方法。
2. 前記コンクリート流動性試験値がＬ型フロー試験値であること
   を特徴とする請求項１に記載のポーラスコンクリートの品質管理方法。
3. 前記Ｌ型フロー試験値は、Ｌ型フロー試験において用いられるＬ字状縦断面を有する中空箱体の縦部分を沈下する前記ポーラスコンクリートの沈下量であり、
   計測した前記近赤外線の吸光度を、予め求められた前記ポーラスコンクリートの沈下量と前記近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって、前記ポーラスコンクリートの品質を評価すること
   を特徴とする請求項２に記載のポーラスコンクリートの品質管理方法。
4. 前記Ｌ型フロー試験値は、Ｌ型フロー試験において用いられるＬ字状縦断面を有する中空箱体の横部分を水平方向に移動する前記ポーラスコンクリートの水平移動量であり、
   計測した前記近赤外線の吸光度を、予め求められた前記ポーラスコンクリートの水平移動量と前記近赤外線の吸光度との相関関係に当てはめることによって前記ポーラスコンクリートの品質を評価すること
   を特徴とする請求項２又は請求項３に記載のポーラスコンクリートの品質管理方法。
5. 前記Ｌ型フロー試験値と前記近赤外線の吸光度との相関関係における、前記ポーラスコンクリートの品質を評価する際の前記Ｌ型フロー試験値の判定基準値を、前記ポーラスコンクリートの空隙率によって決定すること
   を特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のポーラスコンクリートの品質管理方法。
   

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