JP6931568B2 - 吹付材配合システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば法面の安定化のために法面に吹付材を吹き付ける吹付工法に関し、より詳細には、吹付工法の施工現場において吹付材を配合する技術に関する。

吹付工法は従来から広く実施されており、吹付材の配合装置は、例えば図４で示す様に構成されている。
図４において、例えば、ダンプトラックＴにより砂が搬送され、砂貯蔵装置５１に貯蔵される。施工時には、貯蔵された砂が砂用ホッパー１に供給される（矢印Ａ）。
砂用ホッパー１から排出された砂は、第１のベルトコンベア２により砂計量機３に供給され、砂計量機３で計量された砂は、第２のベルトコンベア４によりミキサー６に供給される。ミキサー６には、セメント用ホッパー５からセメントも供給される（矢印Ｂ）。
供給された砂とセメントはミキサー６で混合され、第３のベルトコンベア７により吹付機１１に供給される。吹付機１１には、水槽８の水が、ポンプ９により送水管１０により供給される。さらに吹付機１１には、エア供給源１２から吹付材圧送用のエア（圧送エア）が供給される。
吹付機１１で混合、配合された吹付材は、圧送エアにより、吹付材ホース１３を通して（先端の）吹付ノズル１４から吹付現場Ｓ（吹付対象）の法面等に吹き付けられる。
なお、図１で、符号１６、１７、１８は排出弁、符号１９は流量調整弁、符号２０はエア流量を制御するエア制御弁を示している。

ここで、吹付材を法面に好適に吹き付けるためには、吹付材におけるセメントと水の割合（Ｗ／Ｃ）を適正な数値にする必要がある。吹付材に添加される砂には水分が含有されているので、吹付材を所定のＷ／Ｃとするためには、砂中の水分の量を計測する必要がある。
それに対して、従来は、チャップマンフラスコ５２（図４参照）を用いて、作業者Ｍにより、午前と午後に、現場に搬入された砂（砂貯蔵装置５１に貯蔵された砂）の表面水率（砂の中に含まれる水分量の指標）を測定していた。そして測定された表面水率に基づいて砂中の水分量を決定し、吹付材中の配合（例えば、水とコンクリートとの比率Ｗ／Ｃ）を決定していた。

しかし、チャップマンフラスコ５２を用いて作業者Ｍが午前と午後に砂の表面水率を測定する作業は、その労力が大きい。
また、施工現場に搬入される砂は、例えば、ダンプトラックＴにより搬送された砂毎に表面水率が異なる。そのため、作業者Ｍがチャップマンフラスコ５２を用いて施工現場に搬入された砂（或いは、砂貯蔵装置５１に貯蔵された砂）の表面水率を午前と午後に測定するのみでは、砂の表面水率を適切に測定したことにはならず、吹付材のＷ／Ｃを適正に調整することは不可能である。そのため従来技術では、現場で吹付材を配合する際に、吹付材が法面等に吹き付けられる状態を作業者Ｍが観察して、その観察結果により吹付材の配合を、微調整していた。
しかし、係る微調整を行うためには、多大な労力が必要とされる。

その他の従来技術として、砂の表面水率を考慮する吹付用モルタルの製造方法が提案され（例えば、特許文献１参照）、骨材及び水の質量を正確に計測することが可能なコンクリート材料の計量装置（例えば、特許文献２、３参照）、コンクリート混練時の細骨材の表面水率を補正する方法（例えば、特許文献４）が提案されている。
しかし、これ等の従来技術（特許文献１〜４）では、材料吐出状況に合わせて補正配合をすることが困難である。

特許第３２０４８８３号公報 特許第４０９９６２５号公報 特許第４０９９６２６号公報 特許第４６４７１３８号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、吹付作業の施工現場で吹付材を配合する際に、吹付材の水とコンクリートとの比率（Ｗ／Ｃ）を正確に決定し且つ容易に調整することが出来る吹付材配合システムの提供を目的としている。

本発明の吹付材配合システム（１００）は、砂を供給する砂用ホッパー（１）と、砂を計量する砂計量機（３）と、供給される砂の表面水率を計測する表面水率計測装置（２１：表面水率センサ）と、セメントを供給するセメント供給装置（５：セメント用ホッパー）と、水を供給する装置（水槽８、ポンプ９）と、水、砂、セメントを混合し吹付材ホース（１３）を介して吹付ノズル（１４）へ供給する吹付装置（１１：吹付機）と、制御装置（３０：コントロールユニット）を備え、
前記表面水率計測装置（２１）は前記砂計量器（３）の砂供給口に設けられ、
吹付ノズル（１４）から吹き付けられる吹付材の状態（例えば、法面から跳ね返る状態）から、吹付材の水とコンクリートとの比率（Ｗ／Ｃ）を微調整する指示を制御装置（３０）に発信する機能を有するＷ／Ｃ調整手段（２２）を有しており、
前記制御装置（３０）は、
（例えば１バッチの吹付材に必要な砂の量に対して）所定の割合（例えば７０％）の砂が供給された際に表面水率計測装置（２１）で計測された表面水率に基づいて当該所定の割合の砂における表面水率を決定すると共に、決定された表面水率が残りの砂の表面水率であるとして供給された砂における表面水率を決定する機能と、
砂の残量（前記所定の割合の砂に対する残量：例えば３０％）を表面水率０％の砂に換算して決定し、当該換算された重量に到達した時点で砂の供給を停止する機能と、
砂の水分量を計算して、水を供給する装置から供給される水の量を、吹付材の配合に必要な水分量と前記計算された砂の水分量との差に制御する機能と、
Ｗ／Ｃ調整手段（２２）からの配合を微調整する旨の信号により、セメント量及び水量を調節する制御信号を生成する機能を有することを特徴としている。

本発明において、前記Ｗ／Ｃ調整手段（２２）は各種センサを具備した装置で構成することも出来るし、作業者（Ｍ）であっても良い。
吹付材の配合を作業者（Ｍ）が微調整する（前記Ｗ／Ｃ調整手段２２が作業者Ｍである）場合には、吹付機（１１）にＷ／Ｃ調整装置（１５）を設け、当該調整装置（１５）を作業者（Ｍ）が操作して、吹付材の配合が容易に調整されるのが好ましい。

上述の構成を具備する本発明によれば、表面水率を連続的に計測しつつ、計量機（３）のロードセルで砂の重量を測定し、当初予定していた砂の重量に対して所定の割合、例えば７０％に到達した時点で、表面水率の測定結果から（例えば平均値を演算して）計測された砂の表面水率を決定し、決定された表面水率を、その１バッチにおける砂の表面水率として決定する。
そのため、吹付材１バッチに用いられる砂を計量する際に、その砂の表面水率を求めることが出来るので、ダンプトラックにより搬送された砂毎に表面水率が異なったとしても、吹付材における水の量を決定するのに必要且つ十分な精度で砂の表面水率を決定することが出来る。
そのため、吹付材の配合、特にＷ／Ｃを適正に調整することが可能になる。

本発明においては、１バッチに用いられる砂における前記所定の割合の残量（例えば３０％）における表面水率は、所定の割合の砂の表面水率に基づいて決定された表面水率と想定して、必要な砂量（水を含んだ砂量）を決定している。
そして、前記残量（例えば３０％）の砂については、表面水率０％の砂に換算した場合における１バッチあたりの砂の配合量（乾燥重量）に換算して、当該換算された重量に到達した時点で砂の供給を停止している。
すなわち本発明によれば、必要な配合（Ｗ／Ｃ等）に調整するため、１バッチの砂における水分量を計算して、当該水分量に基づいて吹付機（１１）に供給される水の量を調整して、砂とセメントと混練するので、配合された吹付材のＷ／Ｃを正確に調整することが出来る。

本発明によれば、１バッチの吹付材の配合に際して砂の供給を停止する（例えば、砂計量機用排出弁１６を閉弁制御する）のは１回のみである。そのため、砂の供給を停止した際に、（例えば、強制ミキサー６或いは吹付機１１内に）最後に供給される砂（最後に落ちる砂）の状態に基づいて行う補正（いわゆる「落差補正」）を行えば、当該１バッチの吹付材の配合については落差補正を行う必要が無くなり、落差補正が容易に行われ、その分だけ落差補正の精度を向上することが出来る。

本発明において、吹付材の配合を調整（微調整）する調整手段（２２）を設ければ、吹付作業状況に対応して吹付材の配合（例えばＷ／Ｃ）を容易に調整することが出来る。

本発明の実施形態に係る吹付材配合システムのブロック図である。 実施形態におけるコントロールユニットの機能ブロック図である。 実施形態における吹付材配合の制御を示すフローチャートである。 従来の吹付材の配合機器を示すブロック図である。

以下、添付図面の図１〜図３を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１〜図３において、図４と同様な部品には同様な符号を付している。
図１において、本発明の実施形態に係る吹付材配合システムは全体が符号１００で示されている。
吹付材配合システム１００は、砂用ホッパー１、砂計量機３、供給される砂の表面水率を計測する表面水率計測装置２１（表面水率センサ）、セメントを供給するセメント供給装置５（セメント用ホッパー）、供給されたセメントと砂を混合する強制ミキサー６、水槽８、ポンプ９、吹付装置１１（吹付機）と、制御装置３０（コントロールユニット）を備えている。吹付装置１１は、ミキサー６から供給される砂とセメント（の混合物）と、水槽８から供給される水を混合して、吹付材ホース１３を介して吹付ノズル１４へ供給している。

図１において明示されてはいないが、砂用ホッパー１には、ダンプトラックＴにより搬送され、砂貯蔵装置５１（図４参照）に貯蔵された砂が供給される（矢印Ａ）。砂用ホッパー１から排出された砂は、第１のベルトコンベア２により砂計量機３に供給される。
砂計量機３の入口（供給口）には表面水率センサ２１が設けられており、表面水率センサ２１は、第１のベルトコンベア２から砂計量機３に供給される砂の表面水率をリアルタイムで計測し、計測信号ラインＳＬ１を介して計測された表面水率をコントロールユニット３０に送信する。図示の実施形態では表面水率センサ２１は計量機３の入口（供給口）に設けているが、砂用ホッパー１出口或いは第１のベルトコンベア２に表面水率センサ２１を設けても良い。

「表面水率」は砂の中に含まれる水分量の指標であり、当該表面水率をリアルタイムで計測し把握することは、施工現場で吹付材を配合（例えばＷ／Ｃを決定）する上で重要である。
表面水率センサ２１としては、公知のセンサ（例えば、特許第４６４７１３８号公報に開示されているセンサ）や市販のセンサ（例えば、ハカルプラス株式会社製の商品名「ピクノスター」）を適用可能である。実施に際しては、砂に接触すると、リアルタイムで当該砂の表面水率を計測することが出来るタイプのセンサが好適である。

図１で、砂計量機３は砂の重量を計測する機能を持つ装置であり、図示の実施形態ではロードセルを使用している。ただし、分銅式の重量測定装置を用いることも可能である。
ロードセル３（砂計量機）で計量された砂は、砂計量機用排出弁１６を介して第２のベルトコンベア４により搬送され、強制ミキサー６に投入される。
強制ミキサー６には、セメント用ホッパー５及びセメント用排出弁１７を介して、セメントが投入される（矢印Ｂ）。
強制ミキサー６では砂とセメントが混合され、砂とセメントの混合物は、ミキサー用排出弁１８を介して第３のベルトコンベア７により搬送され、吹付機１１に供給される。

水槽８の水は、ポンプ９を駆動することにより、流量調整弁１９を介装した送水管１０を経由して吹付機１１に供給される。符号２４は、送水管１０に介装された流量計を示す。
図１では強制ミキサー６を設けているが、強制ミキサーを省略して、吹付機１１に水、砂、セメントを直接供給することも可能である。
さらに吹付機１１には、エア供給源１２から圧送エアが供給される。符号２０はエア制御弁を示している。
吹付機１１で混合、配合された吹付材は、圧送エアにより、吹付材ホース１３を介して先端の吹付ノズル１４に送られ、吹付ノズル１４から吹付現場Ｓの法面等に吹き付けられる。

図１では明示されていないが、吹付ノズル１４から吹き付けられる吹付材の状態（例えば、法面から跳ね返る状態）から、吹付材の配合（例えばＷ／Ｃ）を微調整する旨の指示をコントロールユニット３０（制御装置）に発信する調整手段２２は、各種センサを具備した装置として構成することが出来る。
例えば、吹付ノズル１４を操作するロボット（図示しない）によりを構成することが出来る。当該ロボット（調整手段２２）には、吹き付けられた吹付材の状態を検出するセンサ（例えば、乾燥度、温度等の複数のセンサの組み合わせ）が設けられ、当該センサの計測信号に基づき、ロボット（調整手段２２）は吹付材の配合（水とコンクリートとの比率Ｗ／Ｃその他）を微調整する旨の指示をコントロールユニット３０に送信する。そしてコントロールユニット３０は、吹付材のＷ／Ｃを微調整するため、セメント用ホッパー５の排出弁１７の開度調整及び／又は流量調整弁１９の開度調整のため、制御信号を発信する。

一方、調整手段２２を作業者（図示しない）により構成することも可能である（すなわち、自動制御ではなく、作業者による制御）。
調整手段２２が作業者で構成されている場合には、吹付機１１にＷ／Ｃ調整装置１５（図１）を設け、Ｗ／Ｃ調整装置１５を作業者が操作してコントロールユニット３に制御指令を送信し、水の供給量及び／又はセメントの供給量を制御して、吹付材のＷ／Ｃを容易に調整することが出来る。
或いは、作業者の手元（例えば、吹付ノズル１４）に遠隔操作可能なＷ／Ｃ調整装置（図示しない）を配置し、遠隔操作可能なＷ／Ｃ調整装置を吹付ノズル１４で吹き付け作業を行っている作業者が操作して、コントロールユニット３に制御指令を送信し、吹付材のＷ／Ｃを調整することも出来る。

コントロールユニット３０（制御装置）は、吹付材を配合する際に、吹付材の１バッチ毎に、水とコンクリートとの比率（Ｗ／Ｃ）を調整するための制御を行う。コントロールユニット３０の詳細については、図２を参照して後述する。
図１において、コントロールユニット３０は、計測信号ラインＳＬ１を介して表面水率センサ２１と接続されており、計測信号ラインＳＬ２を介してロードセル３と接続されている。
そしてコントロールユニット３０は、計測信号ラインＳＬ３を介して、送水管１０に介装された流量計２４に接続されている。
また、コントロールユニット３０は、指令信号ラインＤＬ１を介して吹付現場Ｓに設けられたＷ／Ｃ調整手段２２（図示しない遠隔操作可能なＷ／Ｃ調整装置を含む）と接続されている。或いは、指令信号ラインＤＬ２を介して、吹付機１１に設けられたＷ／Ｃ調整装置１５と接続されている。

さらに、コントロールユニット３０は、制御信号ラインＯＬ１を介して砂計量機用排出弁１６と接続され、制御信号ラインＯＬ２を介してセメント用排出弁１７と接続されている。
同様に、コントロールユニット３０は、作動信号ラインＯＬ３を介してポンプ９と接続され、制御信号ラインＯＬ４を介して流量調整弁１９と接続されている。

コントロールユニット３０（制御装置）について、コントロールユニット３０の機能ブロック図である図２を参照して説明する。
図２において、コントロールユニット３０は、表面水率決定ブロック３０Ａ、供給砂重量決定ブロック３０Ｂ、必要砂量決定ブロック３０Ｃ、砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄ、供給水量演算ブロック３０Ｅ、水量決定ブロック３０Ｆ、比較ブロック３０Ｇ、セメント排出弁制御信号発生ブロック３０Ｈ、流量調整弁制御信号発生ブロック３０Ｉ、ポンプ制御信号発生ブロック３０Ｊ及び記憶ブロック３０Ｋを有している。
図２において、図示の煩雑を防止するため、各種外部センサ（表面水率センサ等）からコントロールユニット３０への入力側インターフェースの図示、コントロールユニット３０から各種外部機構（流量調整弁等）への出力側インターフェースの図示を省略している。同様に、記憶ブロック３０Ｋとその他のブロック間において情報を授受するラインの図示も省略している。

表面水率決定ブロック３０Ａは、計測信号ラインＳＬ１を介して表面水率センサ２１からの計測信号（計測された表面水率）を受信し、情報信号ラインＩＬ１を介して供給砂重量決定ブロック３０Ｂで決定した供給砂（供給された砂：以下同じ）の重量を受信し、供給砂重量に対応した供給砂の表面水率を決定する機能を有している。
供給砂重量決定ブロック３０Ｂが１バッチの吹付材に必要な砂の量に対して所定の割合（例えば７０％）の砂が供給されたと決定するまで、リアルタアイムで表面水率を決定する処理は継続される。
表面水率決定ブロック３０Ａは、その間（供給砂重量決定ブロック３０Ｂが１バッチの吹付材に必要な砂の量に対して所定の割合（例えば７０％）の砂が供給されたと決定するまでの間）に決定した表面水率の平均値を演算し、当該平均値を、１バッチの吹付材に必要な砂の量に対して所定の割合（例えば７０％）の砂の表面水率として決定する機能を有している。

ここで、所定の割合（例えば７０％）の供給砂の表面水率は、１バッチの吹付け材に必要な砂の残りの砂（例えば１バッチの吹付け材に必要な砂の３０％）の表面水率であると想定され、当該残りの砂の表面水率として決定される。そして、表面水率決定ブロック３０Ａにおいて、１バッチの吹付材に必要な砂の量に対して所定の割合（例えば７０％）の砂が供給された段階で、１バッチの吹付材に必要な砂の量（１００％の砂）の表面水率が決定される。
表面水率決定ブロック３０Ａで決定した表面水率（１バッチの吹付材に必要な砂の表面水率）は、それぞれ情報信号ラインＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４を介して、供給砂重量決定ブロック３０Ｂ、必要砂量決定ブロック３０Ｃ、供給水量演算ブロック３０Ｅに送信される。

供給砂重量決定ブロック３０Ｂは、計測信号ラインＳＬ２を介してロードセル３（砂計量機）からの計測信号（ロードセル３で計量された砂の重量：供給された砂の重量）を受信し、供給砂の量が１バッチの吹付材に必要な砂の重量（但し、便宜上、表面水率０％の乾燥した砂の重量を用いる）に対して所定の割合（例えば７０％）になったことを決定する機能を有している。ここで、１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の量（重量）は（１バッチ毎に）当初から決定され、記憶ブロック３０Ｋに記憶されており、記憶された砂の量（１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の量）の上方は、必要に応じて供給砂重量決定ブロック３０Ｂ、必要砂量決定ブロック３０Ｃ、供給水量演算ブロック３０Ｅにより送信される。

供給砂重量決定ブロック３０Ｂで決定する供給砂（水分を含有する砂）の量Ｗ１は、１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量に対して、所定の割合の重量である。例えば、所定の割合が７０％であれば、供給砂重量決定ブロック３０Ｂで決定する供給砂の量Ｗ１は、１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量を「Ｗ０」とすれば、
Ｗ１＝Ｗ０×０．７（７０％） である。
図２では明確に示されていないが、記憶ブロック３０Ｋには上述した１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の量（重量）、１バッチの吹付材に必要なセメントの量、１バッチの吹付材に必要な水の量、各種施工現場におけるＷ／Ｃ等が記憶されており、必要に応じて各機能ブロックにより送信される。

ロードセルで計量される砂（水分を含有する砂）の重量が供給砂重量決定ブロック３０Ｂで決定した供給砂の重量Ｗ１に到達した場合には、その旨は情報信号ラインＩＬ１を介して表面水率決定ブロック３０Ａに送信される。
供給砂重量決定ブロック３０Ｂで決定した供給砂の重量（Ｗ１＝Ｗ０×０．７）は、情報信号ラインＩＬ５を介して必要砂量決定ブロック３０Ｃに送信される。
また、供給砂重量決定ブロック３０Ｂは、供給砂の重量が上述したＷ１（＝Ｗ０×０．７：１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量の７０％の重量）に到達した際に、情報信号ラインＩＬ６を介して、到達した旨を砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄに送信する。

必要砂量決定ブロック３０Ｃは、情報信号ラインＩＬ５を介して、供給砂重量決定ブロック３０Ｂから供給砂の重量Ｗ１（＝Ｗ０×０．７：１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量の７０％の重量）を受信する。また、情報信号ラインＩＬ３を介して表面水率決定ブロック３０Ａから決定された供給砂の表面水率を受信し、１バッチの吹付材に必要な砂の量（現在供給されている水分を含有する砂の量）と、当該砂の量に到達するまでに必要な砂の残量を決定する機能を有している。
ここで、「必要な砂の残量」は、例えば、１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量の７０％の重量の水分を含有する砂が供給された時点において、１バッチの吹付材に必要な砂の残量であって、表面水率０％の乾燥した砂の重量である。

１バッチの吹付材に必要な砂の量Ｗは、１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量Ｗ０と砂の表面水率αから、式 Ｗ＝Ｗ０／（１−α） で演算することが出来る。
また、必要な砂の残量Ｗ２は、１バッチに必要な砂の量Ｗと供給砂重量決定ブロック３０Ｂで決定した供給砂の重量Ｗ１（＝Ｗ０×０．７）から、下式
Ｗ２＝Ｗ−Ｗ１＝｛Ｗ０／（１−α）｝−Ｗ０×０．７ で演算することが出来る。上述した様に、必要な砂の残量Ｗ２は、表面水率０％の乾燥した砂に換算して決定した数値である。
必要砂量決定ブロック３０Ｃは、供給砂の重量がＷ１に達した後、残りの砂を供給してロードセル３で計測する際に、ロードセル３で計測された重量が上述の必要な砂の残量Ｗ２に到達した場合に、その旨を、情報信号ラインＩＬ７を介して砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄに送信する機能を有している。

砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄは、情報信号ラインＩＬ６を介して、供給砂重量決定ブロック３０Ｂから、供給砂の重量が上述した重量Ｗ１（１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量の７０％の重量）に到達した旨を受信する。そして、情報信号ラインＩＬ７を介して、必要砂量決定ブロック３０Ｃから、供給砂の重量がＷ１に達した後、残りの砂を供給してロードセル３で計測する際に、ロードセル３で計測された重量が必要な砂の残量Ｗ２に到達した旨を受信する。
砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄは、受信された情報に基づき、基づき、制御信号ラインＯＬ１を介して砂計量機用排出弁１６に開平制御信号を送信する機能を有している。

砂計量機用排出弁１６は吹付材調合を開始する時に開弁し、供給砂の重量が前記重量Ｗ１（＝Ｗ０×０．７）なると閉弁する（表面水率決定のため、一時的に閉弁して砂の供給を停止する）様に制御される。換言すれば、砂計量機用排出弁１６は、ロードセル３で計量された砂（水分を含有する砂）の重量が、吹付材１バッチに必要な砂の重量であって、表面水率０％の乾燥した砂に換算された重量に対して所定の割合（７０％）に到達した時点で、砂の供給を一時的に閉鎖する。
砂計量機用排出弁１６は一時的に閉鎖した後に再び開弁し、再び開弁した後に、ロードセル３で計量された砂（水分を含有する砂）の重量が、前記必要な砂の残量Ｗ２に到達すると、再び閉弁する様に制御される。換言すれば、１バッチに必要な砂が供給されたため、砂の供給は停止される。

供給水量演算ブロック３０Ｅは、１バッチの吹付材を所定のＷ／Ｃに配合するために必要な水量であって、水槽８から供給されるべき水量を演算して決定する機能を有している。
１バッチの吹付材に必要なセメントの量は当初から決定されており、所定のＷ／Ｃに配合するために必要な水分量も決定している。
水槽８から供給されるべき水の量（供給水量）をＱ１、所定のＷ／Ｃに配合するために必要な水分量をＱ、１バッチの吹付材に必要な砂に含まれる水分量をＱ２とすれば、
供給水量Ｑ１＝Ｑ−Ｑ２ である。

砂の水分量Ｑ２は１バッチの吹付材に必要な砂の量であって、表面水率０％の乾燥した砂の重量Ｗ０、表面水率決定ブロック３０Ａより受信した砂の表面水率αから、下式（１）で演算することが出来る。
Ｑ２＝Ｗ０×α／（１−α） ・・・（１）
ここで、１バッチの吹付材に必要な砂の量であって、表面水率０％の乾燥した砂の重量Ｗ０は記憶ブロック３０Ｋから供給水量演算ブロック３０Ｅに送信され、表面水率αは信号伝達ラインＩＬ４を介して表面水率決定ブロック３０Ａから送信されている。
或いは砂の水分量Ｑ２は、ロードセル３で計測された砂（水分を含有する砂）の量Ｗ３と、表面水率決定ブロック３０Ａで決定された砂の表面水率αから、次式（２）で演算することが出来る。 Ｑ２＝Ｗ×α ・・・（２）
この場合、砂（水分を含有する砂）の量Ｗ３は、信号伝達ラインＳＬ２Ａを介してロードセル３から供給水量演算ブロック３０Ｅに送信される。
供給水量演算ブロック３０Ｅは、必要水量Ｑと砂の水分量Ｑ２との差として供給水量Ｑ１（演算された供給水量）を演算して決定し、情報信号ラインＩＬ８を介して演算された供給水量Ｑ１を比較ブロック３０Ｇに送信する機能を有している。

水量決定ブロック３０Ｆは、計測信号ラインＳＬ３を介して流量計２４からの計測信号、すなわち送水管１０（図１）の流量の計測信号を受信し、水槽８から供給された実際の水量Ｑ１Ｒを決定すると共に、決定した実際の水量Ｑ１Ｒを比較ブロック３０Ｇに送信する（情報信号ラインＩＬ９）機能を有している。
比較ブロック３０Ｇは、供給水量演算ブロック３０Ｅから送信された（情報信号ラインＩＬ８）演算された供給水量Ｑ１と水量決定ブロック３０Ｆから送信された（情報信号ラインＩＬ９）実際の水量Ｑ１Ｒとを比較し、当該比較結果（実際の水量が演算された供給水量に達したか否か）を、それぞれ情報信号ラインＩＬ１１、ＩＬ１０を介して、流量調整弁制御信号発生ブロック３０Ｉ及びポンプ制御信号発生ブロック３０Ｊに送信する機能を有している。

セメント排出弁制御信号発生ブロック３０Ｈは、指令信号ラインＤＬ１或はＤＬ２（図１参照）の何れかを介してＷ／Ｃ調整手段２２からの配合を微調整する旨の信号を受信し、当該信号に基づき、制御信号ラインＯＬ２を介してセメント用排出弁１７に排出量を調節する制御信号を送信する機能を有している。
セメント用排出弁１７は、当該制御信号に基づき開度或いは排出量が微調整され、吹付材の配合（Ｗ／Ｃ）が微調整される。

流量調整弁制御信号発生ブロック３０Ｉは、比較ブロック３０Ｇから前記比較結果（実際の水量が演算された供給水量に達したか否か）を受信し（情報信号ラインＩＬ１１）、当該比較結果に基づき、制御信号ラインＯＬ４を介して流量調整弁１９に制御信号を送信する機能を有している。
係る制御信号により流量調整弁１９は、「実際の水量が演算された供給水量に達していない」場合に開弁し、「実際の水量が演算された供給水量に達した」場合に閉弁する様に制御される。
また、流量調整弁制御信号発生ブロック３０Ｉは、指令信号ラインＤＬ１或はＤＬ２（図１参照）の何れかを介してＷ／Ｃ調整手段２２からの信号（吹付材の配合微調整の指示）を受信し、当該信号に基づき、制御信号ラインＯＬ４を介して流量調整弁１９に制御信号を送信する機能を有している。
流量調整弁１９は、当該制御信号に基づき吹付機１１に供給する水量が微調整され、吹付材の配合（Ｗ／Ｃ）が微調整される。

ポンプ制御信号発生ブロック３０Ｊは、比較ブロック３０Ｇから前記比較結果（実際の水量が演算された供給水量に達したか否か）を受信し（情報信号ラインＩＬ１０）、当該比較結果に基づき、制御信号ラインＯＬ３を介してポンプ９に制御信号を送信する機能を有している。
係る制御信号によりポンプ９は、「実際の水量が演算された供給水量に達していない」場合に吐出量を増加し、「実際の水量が演算された供給水量に達した」場合に吐出量を減少する様に制御される。

次に主として図３を参照しつつ、図示の実施形態において吹付材を配合する手順について説明する。
図３におけるステップＳ１では、例えばダンプトラック等で吹付材配合システム１００に新たに砂が供給されたか否かを判断し、新たに砂が供給されれば（ステップＳ１が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２に進む。
一方、新たに砂が供給されなければ（ステップＳ１が「Ｎｏ」）、ステップＳ１に戻る（ステップＳ１が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ２では、表面水率センサ２１のキャリブレーション（較正）を行う。表面水率センサ２１のキャリブレーションはダンプトラック等で新たに砂が供給される度に行う。新たな砂が供給された場合は、当該砂が吹付機における新たなバッチにおいて投入されて吹付材の配合が行われるので、表面水率センサ２１のキャリブレーション（較正）が必要である。
表面水率センサ２１のキャリブレーション（較正）が終了したら、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、砂用ホッパー１（図１）から第１のベルトコンベア２（図１）を介してロードセル３（砂計量機）に砂を供給し、供給された砂（水分を含んだ砂）の重量をロードセル３により計量する。
砂を第１のベルトコンベア２からロードセル３に供給する際に、表面水率センサ２１により砂の表面水率がリアルタイムで計測され、当該計測結果はコントロールユニット３０の表面水率決定ブロック３０Ａに送信される。
そしてステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、供給砂重量決定ブロック３０Ｂにより、供給される砂の重量が１バッチの吹付材に必要な砂の重量（表面水率０％の乾燥した砂に換算した重量）に対して所定の割合（７０％）の重量であるか否かを判断する。ここで、１バッチの吹付材に必要な砂の重量（表面水率０％の乾燥した砂に換算した重量Ｗ０）に対して所定の割合（７０％）の重量Ｗ１（＝Ｗ０×０．７）は、例示であり、その他の割合を採用することが可能である。
ステップＳ４において、供給された砂（水分を含有する砂）の重量が１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の７０％の重量になった場合には（ステップＳ４が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ５に進む。
一方、供給された砂の重量が１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の７０％の重量になっていない場合には（ステップＳ４が「Ｎｏ」）、ステップＳ４に戻る（ステップＳ４が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ５（供給された水分を含有する砂の重量が１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の７０％の重量になった場合：ステップＳ４が「Ｙｅｓ」）では、砂の供給、計量を一時停止する。その際には、砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄにより砂計量機用排出弁１６を閉弁制御することにより、砂の供給を停止する。そしてステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、表面水率決定ブロック３０Ａにより、供給される砂の表面水率を決定する。表面水率を決定するに際しては、１バッチの吹付材に必要な砂の量に対して７０％を供給した段階において、その間に求めた表面水率の平均値を演算し、当該平均値を表面水率に決定する。ただし、その他の手法により、表面水率を決定することも可能である。
ここで、決定された表面水率は、既に供給された砂（７０％の砂）の表面水率であると共に、後述するステップＳ８以降で供給される残量の砂（一時停止後に供給される砂）の表面水率と推定され、且つ、１バッチに必要な砂（１００％の砂）の表面水率としても推定される。

ステップＳ７では、必要砂量決定ブロック３０Ｃにより、ステップＳ６で決定された砂の表面水率に基づいて、１バッチの吹付材に必要な砂の量（水を含む砂の量）と、必要な砂の残量（水を含む砂であって、１バッチの吹付け材に必要な砂の残量）を決定する。
さらに、供給水量演算ブロック３０Ｅにより、ステップＳ６で決定された砂の表面水率に基づいて、１バッチの吹付材を所定のＷ／Ｃに配合するために、水槽８から吹付機１１に供給するべき水の量を演算する（演算された供給水量を求める）。

ステップＳ７で必要砂量決定ブロック３０Ｄにより、必要砂量Ｗ（水分を含む砂の量）、必要な砂残量Ｗ２（水分を含む砂の量）を計算するに際しては、図２を参照して上述した様に、必要砂量Ｗは、次式
Ｗ＝Ｗ０／（１−α）
（Ｗ０は１バッチの吹付材に必要な表面水率０％の乾燥した砂の重量、αは砂の表面水率） で演算することが出来る。
同様に、必要な砂残量Ｗ２は、次式
Ｗ２＝｛Ｗ０／（１−α）｝−Ｗ０×７０％ で演算することが出来る。

また、ステップＳ７で供給水量演算ブロック３０Ｅにより、供給されるべき必要な水量Ｑ１（供給水量）を演算する際には、図２を参照して上述した様に、供給水量Ｑ１は、所定のＷ／Ｃに配合するために必要な水分量Ｑと、砂に包含された水分量Ｑ２との差として、
供給水量Ｑ１＝Ｑ−Ｑ２＝Ｑ−Ｗ×α
或いは、
供給水量Ｑ１＝Ｑ−Ｗ０×（α／１−α）
の何れかの式を用いて演算することが出来る。

次のステップＳ８では、表面水率α、必要な砂量Ｗ及び残量Ｗ２、必要な供給水量Ｑ１を決定するため、ステップＳ５で一時停止した砂の供給、計量を再開する。その際に、砂計量機排出弁制御信号発生ブロック３０Ｄにより砂計量機用排出弁１６は開放制御される。そしてステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、砂供給を再開してから供給される砂の量がステップＳ７で計算した必要な砂残量Ｗ２に達したか否か、を判断する。ここで、供給された砂の量がステップＳ７で計算した必要砂量Ｗ（１００％）に達したか否か、を判断しても良い。
ステップＳ９の判断の結果、供給される砂の量が必要な砂残量Ｗ２に達した場合は（ステップＳ９が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１０に進む。
一方、ステップＳ９の判断の結果、供給される砂の量が必要な砂残量Ｗ２に達していない場合は（ステップＳ９が「Ｎｏ」）、ステップＳ９に戻る（ステップＳ９が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ１０では、砂計量機３で計量した砂が第２のベルトコンベア４（図１）により強制ミキサー６に供給されることに加えて、セメントも強制ミキサー６に供給される。換言すればステップＳ１０では、強制ミキサー６に供給された砂は、セメント用ホッパー５（図１）から強制ミキサー６に供給されたセメントと混合された上、第３のベルトコンベア７（図１）により吹付機１１（図１）に供給される。
そしてステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ステップＳ７で計算した必要な供給水量Ｑ１（水槽８から吹付機１１へ供給される水量）を、ポンプ９を駆動して供給する。供給水量Ｑ１を吹付機１１に供給するに際しては、図２を参照して上述した様に、水槽８のポンプをポンプ制御信号発生ブロック３０Ｊからの制御信号により制御すると共に、送水管１０に介装された流量調整弁１９を流量調整弁制御信号発生ブロック３０Ｉからの制御信号で制御する。
吹付材の配合を必要なＷ／Ｃに調整するため、図示の実施形態では、水槽８から吹付機１１に供給される水量を、砂に含有される水分量を計算した上で演算している。すなわち、１バッチの砂（水分を含有する砂）における水分量を計算して、当該水分量に基づいて、吹付機に供給される水の量を調整して、配合された吹付材のＷ／Ｃを正確に調整している。

次のステップＳ１２では、コントロールユニット３０は、Ｗ／Ｃ調整手段２２からの信号（吹付材におけるＷ／Ｃ微調整の指示）を受信したか否かを判断する。
コントロールユニット３０がＷ／Ｃ調整手段２２からの当該信号を受信した場合（ステップＳ１２が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１３に進む。
一方、Ｗ／Ｃ調整手段２２からの当該信号を受信していなければ（ステップＳ１２が「Ｎｏ」）、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１３では、図２を参照して上述した様に、セメント用排出弁１７及び／又は流量調整弁１９を制御して、吹付機１１に供給される水及び／又はセメントの量を調整し、吹付材のＷ／Ｃを微調整する。
そしてステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、吹付材の配合をすべき次のバッチがあるか否か、換言すれば、さらに吹付材を１バッチ分調合するか否かを判断する。
次のバッチがある場合（ステップＳ１４が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ３に戻り、吹付材配合の制御を継続する（ステップＳ１４が「Ｙｅｓ」のループ）。次のバッチがない場合は（ステップＳ１４が「Ｎｏ」）、吹付材配合を終了する。
図３に示す吹付材を配合する手順では、表面水率α、必要な砂残量Ｗ２、供給するべき水の量Ｑ１を決定するため、砂の供給、計量を一時停止している（ステップＳ５）が、ステップＳ５を証私掠して、砂の供給、計量を一時停止しないことも可能である。その場合、砂の供給、計量を停止することなく続行し、表面水率α、必要な砂残量Ｗ２、供給するべき水の量Ｑ１を決定する。

図示の実施形態によれば、吹付材１バッチに用いられる砂を計量する際に、その砂の表面水率αをリアルタイムで計測することが出来るので、ダンプトラックにより搬送された砂毎に表面水率が異なったとしても、吹付材における水の量を決定するのに必要且つ十分な精度で砂の表面水率αを決定することが出来る。そのため、吹付材のＷ／Ｃを適正に調整することが可能になる。
また、図示の実施形態によれば、吹付材の配合を微調整する調整手段２２を設けているので、吹付作業状況に対応して吹付材の配合（例えばＷ／Ｃ）をリアルタイムに且つ容易に調整することが出来る。

さらに図示の実施形態では、１バッチの吹付材の配合に際して、砂計量機用排出弁１６を閉弁して砂の供給を停止するのは１回のみである。そのため、砂の供給を停止した際に、強制ミキサー６或いは吹付機１１内に最後に落ちる砂（最後に供給される砂）の状態に基づいて行う落差補正も、１バッチの吹付け材について１回だけ行えば良い。そのため、落差補正が容易となり且つ正確に行われる。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１・・・砂用ホッパー
３・・・砂計量機（ロードセル）
５・・・セメント用ホッパー
８・・・水槽
９・・・ポンプ
１１・・・吹付装置（吹付機）
１３・・・吹付材ホース
１４・・・吹付ノズル
１５・・・Ｗ／Ｃ調整装置
１６・・・砂計量機用排出弁
１７・・・セメント用排出弁
１９・・・流量調整弁
２１・・・表面水率センサ（表面水率計測装置）
２２・・・調整手段
２４・・・流量計
３０・・・コントロールユニット（制御装置）
１００・・・吹付材配合システム
Ｍ・・・作業者

Claims (1)

1. 砂を供給する砂用ホッパー（１）と、砂を計量する砂計量機（３）と、供給される砂の表面水率を計測する表面水率計測装置（２１）と、セメントを供給するセメント供給装置（５）と、水を供給する装置（８、９）と、水、砂、セメントを混合し吹付材ホース（１３）を介して吹付ノズル（１４）へ供給する吹付装置（１１）と、制御装置（３０）を備え、
   前記表面水率計測装置（２１）は前記砂計量器（３）の砂供給口に設けられ、
   吹付ノズル（１４）から吹き付けられる吹付材の状態から、吹付材の水とコンクリートとの比率（Ｗ／Ｃ）を微調整する指示を制御装置（３０）に発信する機能を有するＷ／Ｃ調整手段（２２）を有しており、
   前記制御装置（３０）は、
   所定の割合の砂が供給された際に表面水率計測装置（２１）で計測された表面水率に基づいて当該所定の割合の砂における表面水率を決定すると共に、決定された表面水率が残りの砂の表面水率であるとして供給された砂における表面水率を決定する機能と、
   砂の残量を表面水率０％の砂に換算して決定し、当該換算された重量に到達した時点で砂の供給を停止する機能と、
   砂の水分量を計算して、水を供給する装置から供給される水の量を、吹付材の配合に必要な水分量と前記計算された砂の水分量との差に制御する機能と、
   Ｗ／Ｃ調整手段（２２）からの配合を微調整する旨の信号により、セメント量及び水量を調節する制御信号を生成する機能を有することを特徴とする吹付材配合システム。
   

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