JP6951431B2 - 運搬されたコンクリートの流し込み前スランプの最大化 - Google Patents

Description

本発明はモニタリングされたコンクリート運搬に関し、より詳細には、運搬されるコンクリート混合物積荷（ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｉｘ ｌｏａｄ）へ最大化された流動化混和剤添加量（ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｄｏｓａｇｅ）を加えるための方法およびシステムに関し、添加は好ましくはコンクリート混合トラックが運搬物流し込み場所に到着する前に開始される。

建設目的のコンクリートの製造元は、混和剤（ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）のような液体成分を正確かつ制御されたやり方で添加して（ｄｏｓｅ）、運搬されたコンクリート積荷に所望のワーカビリティー（ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ）または目的のスランプを、コンクリートが流し込まれる時点にその建設資材配送先（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｉｔｅ）で達成することを長い間求めてきた。

Ｚａｎｄｂｅｒｇらへの特許文献１（１９９８）は、運搬トラックのミキシングドラム中のコンクリート積荷を回転するために使用するトルク、および、正しい量の液体成分をコンクリートに添加するために使用するトルクのモニタリングの使用を開示する。さらに過剰量の水がトラックに加えられると、コンクリート配合はスランプ試験に合格せず、そして、運搬トラックは問題を正すために追加の粒状コンクリート材料を加えることができるようにデポ（ｄｅｐｏｔ）に戻る必要がある。あるいはトラックはスランプが低下するまで待つことになるが、これにはかなりの時間を要する。追加の粒子材料は余分な液体が加えられた後に比較的短い時間内で加えられなければ、コンクリートが凝結時に必要な強度に達しないと説明された。特許文献１のカラム１、２４〜４２行を参照されたい。さらに使用者は、デポに戻るコンクリートについての支払を行うことはできないので、余分な液体を加えることを回避する強い経済的動機があった。特許文献１のカラム１、４３〜４８行を参照されたい。コンクリートへの液体の過剰添加により生じる不安は、さらにＺａｎｄｂｅｒｇらが「指定のスランプに関連して、ミキシングバレル中の粒子材料の量にかけられる所定の最小トルクに「近づくことを試みるために、混合が指定スランプに近づくために」（原文は太字）十分な体積で［液体成分（ａ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）］を加えること」と記載する時の慎重な様子に反映されていた。特許文献１のカラム２、１６〜２０行（太字は引用者が加筆した）。カラム３、５５〜６０行も参照されたい。

換言すると、運搬されるコンクリートが目標のスランプに達するがそれを越えないことを担保するために、目標のスランプに達するために必要な全液体成分の理論的量の画分のみを加え、この操作を反復的に繰り返すことが重要であった。無駄になる燃料、材料および運搬／積み込み時間を回避するために、コンクリート製造元は積荷を混合プラントまたは中央デポに戻さなければならない事態を回避する必要があった。

このコンクリート積荷における運搬スランプ目標の行き過ぎについての不安は、Ｚａｎｄｂｅｒｇらの特許に限ったわけではない。同じ不安は１４年前にＤｕｒａｎｔ（１９８４）の特許文献２でも熟考され、彼は「所定のワーカビリティー」は、「［コンクリート］の固体成分を含むミキサーに水を理論的量の「所定画分」（原文は太字）で加えることにより達成されることができた」と説明した。特許文献２の段落“５７”（表題ページの要約）、１〜１４行を参照されたい。すなわち必要な液体成分の理論的量の画分を使用することにより、運搬／流し込み場所で必要とされるコンクリートの過剰添加および目標スランプ（すなわち所望のワーカビリティー）の超過を回避することができた。

Ｈｉｎｅｓらへの特許文献３および４は、ミキサードラム中のコンクリートの正確なモニタリングの必要性に取り組み、そして、水和安定化剤（例えば凝結遅延剤）および／または活性化剤（凝結促進剤）を、新たなコンクリートまたは作業場所から戻ってきた再生（ｒｅｃｌａｉｍｅｄ）コンクリートのバッチに使用できたと教示した。彼らはコンクリートに添加する時に考慮しなければならない要因を挙げるチャートに頼り、そして、これらの要因には、例えばコンクリート材料、使用した混合設計（ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ）、初期バッチ処理から経過した時間、塑性コンクリート温度およびその他がある。チャートは間違って解釈される恐れがあり、または過大な量もしくは不正確な値を含む恐れがあったとＨｉｎｅｓらは認めた。特許文献３、カラム２、３１〜５４行を参照されたい。Ｈｉｎｅｓらは、混和剤の使用の成功は、彼らが調製し、そして、バッチ処理したものの正確さに依存すると考え、「バッチ処理はコンクリートまたはモルタルのバッチに関する材料を重量で、または体積で計測し、そして、それらをミキサーに導入することを意味する」と強調した。彼らはさらに、「バッチ処理中に加える混和剤の量は、慎重に制御されなければならない」と注意喚起した。特許文献３、カラム２、６１〜６７行を参照されたい。

特許文献５（本発明者と共通の譲受人により所有）では、Ｋｏｅｈｉｅｒらがコンクリートの物性は、水、および水和レベル、混合成分、温度その他の参照テーブル中の因子を参照する代わりに、適応処理を使用することにより調整できたことを開示した。この適応処理は、積荷サイズおよび目標の物性（例えばスランプ）以外のインプットを必要とせずに薬品（ｃｈｅｍｉｃａｌ）または水の添加を通して達成されるべき目標の物性値を可能にする。本質的にＫｏｅｈｉｅｒらは、コンクリート積荷の物性を変えるために必要な薬品または水の添加量は、コンクリートの各運搬中に知得され、そして、実施される、すなわち他の要因から独立して知得することができると考えた。混合設計または水分量のような情報は演繹的には分からないが、システムプロセッサにより検定された初期添加量は控えめに測定され、特定の物性の目標（例えばスランプ）を上回ることが回避される。スランプ目標を上回れば、コンクリートのスランプが目標値に合うようにスランプを再調整するか、またはスランプが正しい値に下がることを待つことが必要になり、重大な時間の損失をもたらす恐れがある。そこでＫｏｅｈｉｅｒらは、参照テーブルに因子を入力しなければならない必要性を避けつつコンクリートの物性を管理する慎重なアプローチを熟考したので、彼らのアプローチは、スランプ目標を上回るリスクを下げるために、目標スランプ到達前の多数の微調整を含んだ。

本発明者は、コンクリートミキサートラックで運搬されているコンクリート積荷への液体成分（水および／または混和剤のいずれでも）の正確かつ迅速な添加のために、そして、特に化学的流動化混和剤（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）の添加のために新規方法およびシステムが必要であると考える。

米国特許第５，７１３，６６３号明細書 欧州特許第１ １２６ ５７３号明細書 米国特許第６，０４２，２５８号明細書 米国特許第６，０４２，２５９号明細書 米国特許第８，３１１，６７８号明細書

従来技術のアプローチの欠点を克服するために、本発明は、建設資材配送先での流し込み（ｐｏｕｒ ｅｖｅｎｔ）直前のコンクリート混合物積荷に、最大化された液体成分添加量（水および／または混和剤、例えばセメント流動化剤のいずれであっても）を導入す
るための、ならびに、最大化されたスランプ上昇（ｉｎｃｒｅａｓｅ）を流し込み前に、そして、より好ましくは流し込み場所に到着する直前に達成するための、直観に反する方法およびシステムを提供する。本発明者は、本発明が作業場所への移動運搬中により早く、しかも信頼性のある、コンクリートに対する修正（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を可能にすると考えている。これは２つの重要な観点を念頭にコンクリートモニタリングシステムプロセッサをプログラムすることにより達成される。

第１の観点では、システムプロセッサが以前に、そして、最近に記録した運搬（例えば同日中の現在の運搬より前の運搬）からスランプ特性（例えばスランプ、スランプフロー、粘度、降伏応力その他の物性の測定）を取り出す。このデータには、混和剤添加前のスランプ（例えば）値、混和剤添加後のスランプ値、スランプに変化を生じるために加えた混和剤の体積、および混和剤が加えられたコンクリートの体積を含む。当業者には混和剤添加後のスランプ値は、薬品がコンクリート体積全体と混合された後に測定されると理解するだろう。またデータは、例えば、スランプの１インチのゲイン（ｇａｉｎ）について立方ヤードあたりのオンス（ｏｚ／ｙｄ^３その他のコンクリート体積あたりの薬品体積）、または１ｏｚ／ｙｄ^３の薬品あたりのスランプゲイン（インチ単位）のようなデータの組み合わせからなる場合があると理解されている。またスランプデータは、混合設計パラメータ（例えばセメント含量）および／またはトラック特性（例えばミキサードラムの種類）のような他の情報を含む場合もある。当業者は、異なるセメント質およびトラックシステムでは混和剤が異なる応答をすると理解するであろう。さらに現在の空気量（例えば米国特許第２０１４／０２９７２０４号明細書を参照されたい）、密度および粘度のような性能データは、検討対象因子（ｑｕａｌｉｆｙｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ）としても使用できる。システム工程は、混和剤添加量を投入するために必要な時間と、投入された添加量がスランプに生じる効果とを含む特定の因子を考慮することにより、正確さを犠牲にせず、より迅速にモニタリングシステムが目標の性能を達成できるようにこの取り出したデータを使用する。混和剤添加量には導入（添加）するための時間と、ミキサードラム内に収容されるコンクリート混合物の積荷全体を混合するため（均質性または均一性を得るために）の時間とが必要であるため、これは正に重要である。多数回の添加は達成するためにかなりの時間がかかる恐れがある。少量の多数回の添加量の効力は、添加量を投入するために時間がかかるので、コンクリート中の変化（例えばスランプロス）により打ち消されるかもしれない。すなわちスランプロスは加えるべき混和剤の量を決定するためにも使用することができる。

さらに、少量の液体セメント流動化剤（例えば水）が高いスランプロスを有するコンクリートに使用されるならば、全体的なスランプロスは、より少量の流動化剤の添加を使用することを通して達成されるいかなるスランプゲインをも打ち消す可能性があると以前は考えられた。米国特許第８，３１１，６７８号明細書では、少ない目の（ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ）添加量が使用されるべきことを以前に教示し、そして、この増分添加量は所定の性能の目標について予測される仮定的添加量の８５％で使用された。これは特に水の添加の場合に、コンクリートへの水の過剰添加は生じた硬化コンクリートの強度を著しく下げるので好ましかった。

目標スランプ値を行き過ぎるリスクを最少にするために、本発明者は過去の運搬からのデータ、好ましくは、同日中に本発明を使用するために現在の運搬作業として取ったデータを、より高い添加量を加えることに随伴するリスクを下げるためにコンクリートモニタリングシステムのプロセッサに有利に使用することができ、しかも目標スランプ値に達成するために必要な添加数を下げることもできると考える。例えば８５％の予測添加量の代わりに、９５％の混和剤のようなより高い割合を、好ましくは運搬場所に到着する直前にコンクリート積荷に投入することができるので、流し込み（排出）時、またはその直前にスランプ目標に到達することができる。さらにより大きなスランプの上昇を達成すること
ができる。現在は、システムがスランプを１または２インチのような小さい間隔（ｉｎｔｅｒｖａｌ）で増すことが多い。本発明は４インチより大きいスランプゲインを含む、さらに大きなスランプ間隔を達成するための正確な添加を可能にする。

本発明の第２の観点は、運搬作業中できる限り遅く混和剤を加えることがより「添加量効率的」（すなわち排出／流し込みの時に所定の目標スランプに達するために、特定の積荷の運搬にわたり最少量の全化学的セメント分散混和剤を使用すること）であるという驚くべき知見である。そしてさらに一層驚くことには、同量のコンクリート材料（混和剤を含む）および同じ混合時間で、混和剤ができる限り遅く加えられた場合に強度が改善されたという知見である。

この第２の観点は、コンクリート運搬トラックが３インチの初期スランプを有する所定のコンクリート混合物でバッチ処理される２つの事例を比較することによって、より良く理解される。第１の事例では、コンクリート混合物積荷のスランプが最初に８インチまでできる限り早く上げられ、そして、引き続き化学的セメント分散混和剤の添加および混合が移動中のコンクリート積荷に添加されて、運搬場所へ移動している間にもスランプを８インチに維持する。第２の事例では、スランプはバッチプラントからの移動の初期相から作業場まで３インチで維持され、そして、作業場に到着直前に全混和剤のほとんどの割合（例えば排出／流し込みの時に、コンクリート混合物積荷中の所定の目標スランプに達するために使用する全混和剤の少なくとも５１％）を添加することにより目標スランプ値に急に上げられる。このやり方では、コンクリートは到着時に流し込まれる準備ができている。もし作業場での遅れが生じれば、スランプモニタリングシステムプロセッサによる混和剤添加の計算に予想される時間の遅れを要件として入力することができる。

このように従来技術の早期添加法（事例１）および本発明の後期添加法（事例２）を、図１で比較しながら具体的に説明する。本発明者は驚くことに、同じコンクリート混合および目標スランプ値について、より少い化学的セメント分散混和剤の全量が、本発明の後期添加法により必要とされ（事例２）、そして、より高い強度を促す水和を促進したことを見出した。

このように本発明のセメント流動化混和剤を、プロセッサ制御型システムおよび運搬ミキサートラックのミキサードラムを使用して運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に添加する例示的方法は：（Ａ）既知の体積を有するコンクリート混合物積荷を、運搬トラックの回転可能なドラムに提供すること、（Ｂ）少なくとも４つの添加量から得られるデータセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースを提供すること、ここでデータセットは、混和剤の添加前のスランプ特性、混和剤の添加後のスランプ特性、スランプ特性に変化を達成するために加える混和剤の体積、および、混和剤を加えたコンクリートの体積、または、それらの組み合わせを含む、（Ｃ）移動中に少なくともバッチ処理から混和剤の添加まで少なくとも５分毎に、プロセッサユニットを使用して、トラックドラム中のコンクリート混合物積荷を、モニタリングすること、ここでコンクリート混合物積荷への混和剤を投入するための時間（ｔ_ａ）を以下のｉ．ないしｉｉｉ．に基づき計算し、：
（ｉ）計画された流し込み時間（ｔ_ｐ）；
（ｉｉ）流し込みで目標とするスランプ特性に達するために必要なスランプ特性の上昇（ΔＳ）、ここでスランプ特性の上昇は関係式
ΔＳ＝Ｓ_Ｔ−Ｓ_ｃ
を使用して算出され、ここでＳ_Ｔは目標とするスランプ特性を表し、Ｓ_ｃは移動中のコンクリート混合物積荷の現在のスランプ特性を表す；
（ｉｉｉ）スランプ特性の上昇ΔＳを達成するために必要な添加量（Ｄ_ΔＳ）、これは現在のスランプ特性（Ｓ_ｃにより表される、）および上記工程（Ｂ）に記載したデータに基
づく：
ここで混和剤添加量を投入するための時間（ｔ_ａ）は、関係式ｔ_ａ＝ｔ_ｐ−ｔ_ｈ
により算出され、ここでｔ_ｈは少なくとも混和剤を加えるために必要な時間に基づく；
および
（Ｄ）現在の時間（ｔ_ｃ）が投入するための時間に等しいか、または上回る（ｔ_ｃ ＞ｔ_ａ）ならば、以下の関係式：
Ｄ_ΔＳ＞Ｄ_ｃ／（ｔ_ｃ−ｔ_ｂ）ｘ（ｔ_ｐ−ｔ_ａ）
が満たされるように混和剤添加量を投入すること
ここで ｔ_ｃは現在の時間を表し、ｔ_ａは混和剤添加量を投入するための時間を表し、Ｄ_ΔＳは現在のスランプ特性から目標のスランプ特性を達成するために必要な添加量を表し、Ｄ_ｃはバッチ処理（ｔ_ｂ）から現在の時間（ｔ_ｃ）までの全累積混和剤添加量を表し、そして、ｔ_ｐはコンクリート積荷が流し込まれるために計画されている時間を表す、
を含む。

また本発明は、運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に、プロセッサ制御システムおよび運搬ミキサートラックのミキサードラムを使用して液体流動化混和剤を添加するシステムを提供し、このシステムは、
プロセッサユニットと、
プロセッサユニットと通信して運搬ミキサートラックのミキサードラム内に収容されるコンクリート積荷のスランプ特性をモニタリングできるようにし、そして、ミキサードラムの少なくとも１つの回転特性をモニタリングできるようにする少なくとも２つのセンサーと、
液体流動化混和剤を運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に導入するために、プロセッサユニットと通信している液体分配器コントロールとを含み、
プロセッサユニットが上記の工程（Ａ）から（Ｄ）を有する方法を実行するようにプログラムされる。

本発明のさらなる利点および特徴は、以下に詳細に記載する。

本発明の利点および特徴の真価は、以下に記載する好適な態様の説明が図面と一緒に考察される時により容易に理解され得る。

２つの曲線の比較グラフによる図解である：上の曲線は、コンクリート混合物積荷の運搬の始めに、目標スランプ値に達するために化学的セメント流動化混和剤の早期添加がなされる従来技術を表す（事例１）；そして下の曲線は、初期スランプおよび混和剤添加量が最初に低く、そして、全セメント分散混和剤の大部分の割合（＞５１重量％）が運搬の終了付近で加えられて、コンクリート積荷中のスランプの到達を排出／流し込み直前に最大にする本発明の例示的工程を表す（事例２）。 別の従来技術のコンクリート運搬工程のグラフによる図解であり、ここで全セメント流動化混和剤添加量の大部分の割合が運搬工程の始めに加えられ、そして、混和剤のより少量の添加（細かい点線）が排出／流し込みの６０分前に目標スランプまたはその付近で維持するために必要となり（実線）、そして、粗い点線は比較的小さいスランプのばらつきを表す。 従来技術のコンクリート運搬工程のグラフによる図解であり、ここで移動中にスランプはモニタリングされず、そして、全混和剤添加量の６０パーセント（６０％）が、運搬トラックが運搬場所に到着した後に手動で（プロセッサ制御システムによらない）コンクリートに加えられ、これにより大きなスランプのばらつきが存在する（粗い点線）。 本発明の例示的工程およびシステムのグラフによる図解であり、ここでスランプ（実線）が移動中にモニタリングされ、そして、７６パーセント（７６％）の全混和剤（細かい点線）が、運搬トラックが運搬場所に到着する直前に加えられ、そして、比較的小さいスランプのばらつき（粗い点線）を事前の積荷からのデータの使用を通して維持している。 本発明の例示的工程およびシステムのグラフによる図解であり、ここでスランプ管理システムプロセッサが、予想される流し込み時間（ｔ_ｐ）、混和剤の添加量を投入するための時間（ｔ_ａ）およびコンクリートの均質性を確実にするために必要な時間（ｔ_ｈ）を含む要件を考慮するためにプログラムされ、ここで全混和剤添加量のほとんど割合が、好ましくは運搬流し込み場所に到着する直前に加えられ（「到着場所」前）、そして、運搬コンクリートのスランプは予想される流し込みの直前に最大化される（流し込み時間がｔ_ｐとして表される）。 従来技術の工程のグラフによる図解であり、ここで最大化されたスランプの上昇は、運搬作業の最後に達成されるが、排出／流し込みの時間（斜線領域）ではスランプのばらつきによりスランプ目標には達しておらず、そして、薬品を添加し、そして、薬品がコンクリートと混合されるために必要な時間の遅れを生じる。 従来技術のアプローチのグラフによる図解であり、ここで全混和剤添加量の大部分の割合が運搬の始め近くにコンクリートに加えられて目標スランプ値に合うようになるが（スランプの＋／− ０．５インチの許容差内）、最大のスランプ（例えば６インチで）は移動運搬作業の早期および残りの期間中達成される。 本発明の例示的工程を具体的に説明するブロック図である。 本発明の例示システムの構成要素の図解である。

本明細書で使用する文言「化学的セメント流動化混和剤（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｅｍｅｎｔ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）」（またはそれらの変形、例えば、「セメント分散混和剤（ｃｅｍｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）」または「混和剤（ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）」は、所定のコンクリート混合において、特定のスランプまたはワーカビリティーを達成するために必要な水の量を減らすポリマー性分散混和剤を指す。そのような減水混和剤は他に減水剤とも呼ぶが、何十年もコンクリート工業で使用されてきた。本明細書で使用する「混和剤」という用語は、いわゆるセメント流動化剤および／または高性能減水剤（ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ）（後者は、コンクリート混合中の大量の水部分の置換を指す）を含むと理解されるだろう。

本明細書で使用する「スランプ」という用語は、標準的な逆コーンを使用したコンクリートの従来の垂直落下測定を使用して測定されるようなコンクリートワーカビリティーの特性を指す；しかしこれには「スランプフロー」も含むことができ、これによりワーカビリティーはコーンを取り外した時のコンクリートの水平方向の広がりの測定を使用して測定される。用語「スランプ特性」とは、これら物性のいずれか、または双方を指すために使用でき、そして、本発明がスランプまたはスランプフローの測定またはモニタリングのいずれかに必ずしも限定されず、降伏応力のような関連する物性値もまた包含できることを強調する。本明細書では用語「スランプ」は、コンクリートの物性およびコンクリートの管理／モニタリングシステムを指すために便宜上使用する。

スランプまたは他の物性を管理するための自動化コンクリートスランプ管理（モニタリング）システムは、例えば米国、マサチューセッツ州、ケンブリッジ、ホイットモア通りのベリファイ合同会社（Ｖｅｒｉｆｉ ＬＬＣ）から市販されており、同社は特許文献、例えば米国特許第８０２０４３１号；同第８１１８４７３号；同第８３１１６７８号；同第８４９１７１７号；同第８７２７６０４号；同第８７６４２７３号；同第８９８９９０５号明細書；ならびに米国特許出願第１１／８３４，００２号（米国特許出願公開第２００９／００３７０２６（Ａ１）号）；同第２５８，１０３号（同第２０１２／００１６５
２３（Ａ１）号；同第１４／０５２，２８９号（同第２０１４／０１０４０６６（Ａ１）号；同第１４／０５２，３１０号明細書（同第２０１４／０１０４９７２号明細書）；国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０２５０５４号（国際公開第２０１５／１６０６１０（Ａ１）号）；および同第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０６５７０９号明細書（同第２０１５０７３８２５（Ａ１）号パンフレット）に様々な自動化コンクリートモニタリング法およびシステムを開示した。

あるいはスランプモニタリングシステムは、例えばＢｅｒｍａｎ（センソクリート社／ジー・シー・ピーアプライドテクノロジー：Ｓｅｎｓｏｃｒｅｔｅ Ｉｎｃ．／ＧＣＰ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）の米国特許第８，８４８，０６１号明細書および米国特許出願公開第２０１５／００５１７３７（Ａ１）号明細書、Ｄｅｎｉｓ Ｂｅａｕｐｒｅら（アイ・ビー・ビーレオロジー社（Ｉ．Ｂ．Ｂ．Ｒｈｅｏｌｏｇｉｅ Ｉｎｃ．））の米国特許第９，１９９，３９１号明細書、またはＢｅｎｅｇａｓの米国特許出願公開第２００９／０１７１５９５号明細書および国際公開第２００７／０６０２７２号パンフレットに教示されているようなドラム内に取り付けられた力センサーの使用に基づくことができる。

本発明の例示的自動化コンクリートスランプ管理（モニタリング）システムを図９で具体的に説明する。この例示システムは、モーターもしくは油圧ドライブ３からの信号を受けるため、ならびにミキサードラム２を回転するモーター／ドライブ３の速度を制御するために、電気的に、または無線で接続された１もしくは複数のプロセッサユニット６を備えている。プロセッサユニット６は１もしくは複数の記憶場所７に電気的または電子的に連結され、この場所はモーターまたは油圧ドライブ３をモニタリングおよび制御するためのプログラムアプリケーションを保存するために使用することができ（これによりドラム２の回転速度を調整する）、そして、プロセッサユニット６は、ミキサードラム２に収容されるコンクリート混合物に水、混和剤または両方を投入するための１もしくは複数の分配システム８に電気的に接続されるか、または電子的に接続される。システム１は好ましくは、標準的な作業中にドラム２の回転を測定するために、回転モニタリングユニット５、例えばジャイロ回転測定デバイスを備えている。本発明のさらに例示的態様では、回転モニタリングユニット５はドラム２上に直接取り付けられている。ユニット５は、その回転軸とは一致しない場所で、回転可能な容器またはコンテナ内もしくは上に例えば接着されるか、もしくは固定具で固定されることにより取り付けられてもよい。１つの態様ではユニット５は、その回転軸から離れて取り付けられ、回転可能なドラム２の回転軸からの距離が大きいほどより正確になる。ドラム２がモーター３により駆動される時、ドラムは回転軸１０の周りを回転し、モニタリングユニット５はドラム２の角速度を測定する。モニタリングユニット５は測定された角速度に対応する出力信号を提供するように構成されている。

今日まで、ほとんどのコンクリート製造業者が彼らのレディーミックスコンクリート運搬トラックに自動化コンクリートスランプ管理／モニタリングシステムを使用していない。以下の章はそのような自動化スランプモニタリングシステムを用いた、および、用いていない従来技術の水および／または混和剤添加工程を比較する。

以下の用語は本発明を説明するために使用し、そして、便利な参照のために列挙し、そして、以下のように定める：

スランプ特性―物性の測定、例えばスランプ、スランプフロー、降伏応力、粘度等。

現在の時間（ｔ_ｃ）―システムプロセッサが本発明の例示的方法を現在実施している時間（移動運搬作業中）。

バッチ処理の時間（ｔ_ｂ）―現在のコンクリートミキサードラム運搬トラック中のコンクリートが最初にバッチ処理された時間（成分はドラム中で合わせられ、そして、混合された）。

投入の時間（ｔ_ａ）―セメント流動化混和剤の大部分（全添加量に対する割合）が投入される（コンクリートに加えられる）ことになる時間。

流し込み時間（ｔ_ｐ）―運搬トラックのコンクリートミキサードラムからコンクリートが流し込まれる、または排出される時間。

混和剤を加えるために要する時間（ｔ_ｈ）―セメント流動化混和剤のコンクリートへの追加（添加）をなすために要する時間。これには混和剤をドラムにポンプで投入するためにかかる時間、混和剤をコンクリート体積全体に混合するために要する時間（コンクリート混合物積荷内に均質性の状態を達成するため）、ＡＳＴＭ Ｃ９４−１６ａ（例えば混和剤中で混合するために必要な回転数）に合わせることによる他の期間、またはそれらの組み合わせを含む場合がある。

目標スランプ特性（Ｓ_Ｔ）―コンクリートが排出されることになる流し込み時間で、コンクリートの所望するスランプ特性。

現在のスランプ特性（Ｓ_Ｃ）―現時点でのコンクリートの現在のスランプ特性。

スランプ特性の上昇（ΔＳ）―現在のスランプ特性を目標スランプ特性にするために必要なスランプ特性の上昇。

全累積混和剤添加量（Ｄ_ｃ）―バッチ処理から現時点までに投入された全累積セメント流動化混和剤の添加量。

目標スランプに到達するために必要な添加量（Ｄ_ΔＳ）―現在のスランプ特性値から目標のスランプ特性値にスランプ特性を変えるために予想されるセメント流動化混和剤の添加量。

図１で具体的に説明するように、スランプモニタリングシステムおよび流体分配システムを装備した典型的なコンクリート運搬作業では、化学的セメント流動化混和剤を添加することに対する最も一般的な従来技術のアプローチは、上の曲線で分かるように全セメント流動化混和剤添加量のほとんどの割合の初期添加を含む（事例１）。事例１では、全混和剤添加量の８パーセント（８０％）が運搬作業の最初の数分の間に加えられて、コンクリート混合物積荷のスランプを目標のスランプ値に上げるか、または向けられ、この値は流し込み（排出）時に望まれるスランプである。コンクリート混合に大量添加を行うことに伴う危険性はいつでもあるが、特にコンクリートの応答が分からない時はそうであり、事例１については輸送中そして排出／流し込みまでの間にコンクリートを調整するための時間が必要である。この場合では多くの時間が場所に到着する前に追加の調整に割り当てられたように、薬品添加は慎重にまたは少ない目に行われるように示される。

他方で、本発明による例示的な後期添加は図１の下の曲線で表されるが（事例２）、ここで初期スランプおよび全混和剤添加量の初期添加割合の量は最初は低いことが分かる；しかし全セメント流動化混和剤添加量の大部分の割合は運搬の最後付近で加えられて、コンクリート積荷中のスランプ達成をそれが排出／流し込まれる直前に最大にする。すなわち事例２では、スランプは目標スランプ値近く、そして、その値未満に調整され、そして、引き続いて少しの流動化混和剤が添加されて、排出／流し込みの直前に目標のスランプ
に到達させることができる。本発明のこの革新的方法およびシステムは、過去のデータ（例えば好ましくは同じコンクリート混合設計および同じトラック設計（ｔｒｕｃｋ ｄｅｓｉｇｎ）に基づき、その日以前に得た輸送スランプモニタリングデータ）を使用するので、大量の薬品の添加を自信を持って行うことができ、そして、これにより高い添加量効率および強度を最終スランプの正確さを犠牲にせずに達成することができる。

さらに図２で説明するように、ほとんどの液体成分（水および／または混和剤のいずれでも）が運搬作業の開始でかなり添加され、そして、次いで自動化スランプモニタリングシステムの使用で管理される従来技術の方法は、（排出／流し込み時の目標のスランプに合うように）正確な最終スランプを達成することができ、これは粗い点線により表され、最適な薬品の添加および強度を表す。

図３は、トラックミキサードラム中のコンクリート積荷のスランプが輸送中にモニタリングされない別の従来技術のコンクリート輸送工程を具体的に説明する。最初に全セメント流動化混和剤添加量の４０パーセント（４０％）がコンクリートに加えられ、これはグラフの右側の縦軸で測られるように２から４インチの間のスランプで輸送される。運搬の終わりに向けて、全セメント流動化混和剤の約６０パーセント（６０％）が手動で（車内のプロセッサ制御型コンクリート管理システムによってではなく）、運搬トラックが建設資材配送先に到着した後にコンクリート積荷に添加される。スランプの挙動として理想的、または望ましいことを表す実線と比較すると、破線内で定められる領域により示唆されるように、実際の状態にはスランプに大きなばらつきが存在する。８（８）インチの目標スランプに到達する代わりに、コンクリートのスランプは目標のスランプ値を最高２インチ以上、さらに超えるか、または達しない広い範囲の誤差範囲（ｍａｒｇｉｎ ｏｆ ｅｒｒｏｒ）内のどこかにある恐れがある。さらにスランプ目標に達するために、運搬場所にトラックが到着した後にコンクリート混合物積荷を調整するためにかなりの時間が必要になるだろう。スランプ目標を達成するために必要な正確さは、スランプをモニタリング（測定する）するための、混和剤を添加するための、そして、事前の運搬から過去のスランプモニタリングデータを使用するための能力なしには不可能である。

図３で具体的に説明する従来技術の工程とは対照的に、図４で具体的に説明する従来技術の工程は、運搬トラック車内の自動化スランプ管理システムを採用しているので、液体成分（例えば混和剤）の漸進的添加が運搬の最中にモニタリングできる。図４に示すように、スランプ管理システムによりモニタリングされるとおり全セメント流動化混和剤添加量の大部分が輸送中に加えられる。本発明の利点無しに、スランプは４（４）インチのスランプで維持されることができ、そして、全混和剤添加量の６０パーセント（６０％）が、例えば６０分で当て推量または近似を用いて加えることができる；しかし本発明の工程を使用する利点が無いので、大きな誤差範囲の存在によりコンクリートをスランプ目標値に調整するためには、運搬場所に到着した後に２０分も必要とする恐れがある。

図５で具体的に説明するように、本発明の例示的方法およびシステムはコンクリートスランプ管理システム（例えば限定するわけではないが、スランプ、スランプフロー、粘度、降伏応力またはそれらの組み合わせを含む物性をモニタリングするシステム）の使用を含み、ここでシステムプロセッサは、いつ（混和剤の添加量を投入するための時間（ｔ_ａ））そしてどれくらいの化学的セメント分散混和剤をコンクリート積荷に添加するかを計算するために、以下の因子を考慮することを含む工程を行うことがプログラムされる。これらの因子は、流し込むために予想される時間（ｔ_ｐ）、および、コンクリート積荷の均質性を確実にするために必要な時間（ｔ_ｈ）を含む。これらの因子の考察は、運搬されるコンクリートのスランプが運搬／流し込み直前に最大化されるように、スランプ管理システムが大部分の、そして、より好ましくは全セメント分散混和剤添加量のほとんどの割合をコンクリート積荷が運搬場所に到着する直前に分配することを許可する（ここで排出時間、または排出／流し込みの時間はｔ_ｐとして表される）。当業者は混和剤が異なるコンクリート混合設計およびトラックシステム設計に対しては異なって応答すると考えるだろう。したがって加えられるべき化学的セメント分散剤の必要量は、過去のデータに反映されているようなスランプの挙動に加えて、混合設計パラメータ（例えばセメント含量）、およびミキサートラックパラメータ（例えばミキサードラムの種類）のような検討対象因子が分かる過去の薬品添加事例に基づき計算されることが好ましい。さらに現在の塑性コンクリートデータ、例えば、空気量（例えば米国特許出願公開第２０１４／０２９７２０４号明細書により測定されるような）、密度および粘度も定性的因子として使用することができる。この添加量データには、薬品添加前のスランプ、薬品添加後のスランプ、薬品添加後にスランプを達成するために加える薬品の体積、および混和剤が加えられたコンクリート体積を含む。当業者は、混和剤が加えられた後のスランプ値は、薬品がコンクリート体積全体と混合された後に測定されると考えるだろう。またデータは、例えばスランプが１”ゲインするためのｏｚ／ｙｄ^３（コンクリート体積あたりの薬品体積）、または１ｏｚ／ｙｄ^３の薬品あたりのスランプゲイン（インチで）を含め、そのようなデータの組み合わせから構成できると理解するであろう。

図５から分かるように、添加曲線の傾斜は計画された混和剤添加の効果を反映し、そして、この添加曲線はｔ_ａとして表される時点で大部分の割合の添加量がコンクリート積荷に加えられる前に、混和剤の順次添加として段階的なやり方で横軸（時間）に沿って増加する実線のプロットとして見ることができ、ｔ_ａ前の時間の関数としてプロットした時、全混和剤量のほとんどの割合を投入するための時間（ｔ_ａ）と、バッチ処理時（ｔ_ｂ）との間の時間間隔で除算した累積添加量（Ｄ_ｃ）である。好ましくは累積的添加量（Ｄ_ｃ）後の混和剤添加計画を反映する添加曲線の傾斜は、流し込み時間（ｔ_ｐ）と、投入するための時間（ｔ_ａ）との間の時間量により除算される目標スランプにスランプを上げるために必要な添加量（Ｄ_ΔＳ）として算出される。混和剤をコンクリート積荷に投入するための時間（ｔ_ａ）前の混和剤の添加計画を反映する曲線の傾斜が、投入するための時間（ｔ_ａ）後の曲線の傾斜よりも低いならば、ｔ_ａ後に生じる添加量はｔ_ａ前に生じる添加量よりも多い必要がある。これは投入するための時点後に全混和剤の大部分（ほとんど）の割合が加えられることを意味する。本発明者は大量の混和剤添加量後のスランプは、特にドラム中のコンクリート体積が高い場合に、どのような「こぼれ出るスランプ（ｓｐｉｌｌ
ｓｌｕｍｐ）」の限界も超えるべきではなく、これによりそうしなければドラムからスロッシング溢流（ｓｌｏｓｈ ｏｕｔ）が発生すると警告する。

図６は従来技術の工程のグラフによる具体的説明であり、ここでスランプ上昇は運搬作業の最後に試みられるが、スランプ目標はスランプの変動により排出／流し込みの時間には間に合わない。混和剤添加量の効率およびコンクリート強度は達成されない。コンクリート積荷のスランプはトラックが場所に到着する前に３インチ（３”）を維持し、そして、混和剤添加量を投入するための時間（ｔ_ａ）は、運搬トラックがその場所に着いた後に始まる。これは時間の遅れを生じ、これは将来の運搬の遅れと合わさる恐れがある。

図７は従来技術のアプローチのグラフによる具体的説明であり、ここで全セメント分散混和剤添加量のほとんどの割合が、運搬作業の始めに向けてコンクリートに加えられ、これは目標スランプ値がスランプの＋／−０．５インチの許容範囲内であることに合っているが、最大化スランプ（例えば６インチの）が早期に達成され、そして、移動運搬作業の残りについては最適な添加量効率およびコンクリート強度に満たない。

図８は本発明の例示的方法を具体的に説明するブロック図である。本発明の好適な方法には、以下の手順を行う自動化スランプ管理プロセッサが関与する。プロセッサは同じトラックの最近のコンクリート運搬から、または同日に輸送車群内の類似トラックからのデータ（ブロック２０）；そして最も好ましくはその日のより早い運搬に関与し、そして、
同じコンクリート混合設計が関与するデータを集め；そしてこのデータはプロセッサがアクセスできるメモリーに保存される（例えば中央ステーションまたはクラウド内）。好ましくはこのデータは、トラックシステムプロセッサまたはスランプ管理システムプロセッサと通信する他のプロセッサにより取り出し、そして、フィルターにかけることができる特定の検討対象パラメータまたはタグ、例えば運搬トラックの種類、コンクリート混合設計（ブロック２２）等と一緒に保存される（ブロック２４）。システムプロセッサまたはスランプ管理システムプロセッサと通信する他の工程は、好ましくはメモリーに保存された最近の履歴データ中のばらつきまたは平均誤差範囲を計算するようにプログラムされる（ブロック２６）。誤差範囲は、排出（流し込み）が必要とされるまで、時間を計算または計画するために使用することができる（ブロック２８）。システムプロセッサは、現在のスランプおよび流し込みで望まれる目標スランプを考察し、そして、目標スランプへトラックミキサードラム中のコンクリート積荷のスランプを上げるために必要な水および／または混和剤の量を決定し（ブロック３０）、これはまたブロック３０で計算された分散データを含むことができる。システムプロセッサが大部分の割合の混和剤添加量をまだ投入する時間ではないと決定した場合（ブロック３２）、添加量を添加する時まで（ブロック３４）、プロセッサは再度初期工程２０に戻る。システムはコンクリート積荷へ投入した混和剤添加量の応答または効果を記録し、そして、これをプロセッサがアクセスできるメモリー（ブロック３６）に保存し、ここでは最近の運搬の一部として使用することができる（ブロック２０を参照されたい）。

図９は本発明の目的を達成するための自動化コンクリートスランプ管理システム１の構成要素の具体的説明である。プロセッサ制御型システム１および運搬ミキサートラックのミキサードラム２（トラックは示さず）を使用して、液体セメント流動化混和剤を運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に添加するシステムは；プロセッサユニット６、運搬ミキサートラックのミキサードラム２に収容されるコンクリート積荷のスランプをモニタリングできるようにし、そして、ミキサードラム２の少なくとも１つの回転特性をモニタリングできるようにするプロセッサユニット６と通信している少なくとも２つのセンサー（５，９）、および、液体流動化混和剤を運搬ミキサードラム２に収容されるコンクリート積荷に導入するために、プロセッサユニット６と通信している液体分配器コントロール８を備え、プロセッサユニット６が上記の方法を行うようにプログラムされる。

センサーは油圧センサー（９で示される）であることが好ましく、そして、より好ましくは１つの油圧センサーがチャージ圧力口に取り付けられ、そして、２つめの油圧センサーはミキサードラム２を回転するために使用される油圧モーター３の吐出圧力口に取り付けられる（例えばチャージおよび吐出油圧センサーの使用を開示している本発明の共通の譲受人により所有されている米国特許出願公開第２０１４／０１０４９７２号明細書を参照されたい）。ミキサードラムの回転状態を感知するための第２センサーは５で表され、そして、好ましくは米国特許第８，７２７，６０４号明細書に教示されている加速度計および／または国際公開第２０１４／０７３８２５（Ａ１）号パンフレットに教示されているジャイロスコープユニットの使用に基づく。

あるいはスランプモニタリングシステムは、例えばＢｅｒｍａｎの米国特許第８，８４８，０６１号明細書および米国特許出願公開第２０１５／００５１７３７（Ａ１）号明細書（センソクリート社／ジー・シー・ピーアプライドテクノロジー）、Ｄｅｎｉｓ Ｂｅａｕｐｒｅらの米国特許第９，１９９，３９１号明細書（アイ・ビー・ビーレオロジー社）、またはＢｅｎｅｇａｓの米国特許出願公開第２００９／０１７１５９５号明細書、および国際公開第２００７／０６０２７２号パンフレットに教示されているようなドラム内に取り付けられた力センサーの使用に基づくことができる。

このように、運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に、プロセッサ制御型システムおよび運搬ミキサートラックのミキサードラムを使用してセメント流動化混和剤を添加する本発明の例示的方法は：（Ａ）コンクリート混合物積荷を、運搬トラックの回転可能なドラムに提供し、コンクリート混合物積荷は既知の容積を有し；（Ｂ）少なくとも４つの添加量から得られるデータセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースを提供し、ここでデータセットは混和剤の添加前のスランプ特性（例えば、スランプ、スランプフロー、降伏応力）、混和剤の添加後のスランプ特性、スランプ特性に変化を達成するために加える混和剤の体積、および、混和剤を加えたコンクリートの体積、またはそれらの組み合わせを含み；（Ｃ）、移動中に、少なくともバッチ処理から混和剤の添加まで少なくとも５分毎に、プロセッサユニットを使用してトラックドラム中のコンクリート混合物積荷をモニタリングして、コンクリート混合物積荷に混和剤添加量を投入するための時間（ｔ_ａ）を以下に基づき算出し、（ｉ）（ｔ_ｐ）計画された流し込み時間、（ｉｉ）流し込みで目標とするスランプ特性に達するために必要なスランプ特性の（ΔＳ）上昇、ここでスランプ特性は関係ΔＳ＝Ｓ_Ｔ−Ｓ_ｃを使用して算出され、ここでＳ_Ｔは目標とするスランプ特性を表し、そして、Ｓ_ｃは移動中のコンクリート混合物積荷の現在のスランプ特性を表す、（ｉｉｉ）スランプ特性の上昇ΔＳに達するために必要な（Ｄ_ΔＳにより表される添加量）、これは（Ｓ_ｃ）現在のスランプ特性および上記工程（Ｂ）に記載したデータに基づき、ここで混和剤添加量を投入するための（ｔ_ａ）時間は、関係ｔ_ａ＝ｔ_ｐ−ｔ_ｈにより算出され、ここでｔ_ｈは少なくとも混和剤を加えるために必要な時間に基づき；そして（Ｄ）現在の時間（ｔ_ｃ）が投入するための時間に等しいか、または上回るならば（ｔ_ｃ ＞ｔ_ａ）、以下の関係：
Ｄ_ΔＳ＞Ｄ_ｃ／（ｔ_ｃ−ｔ_ｂ）ｘ（ｔ_ｐ−ｔ_ａ）
が満たされるように混和剤添加量を投入することを含み、ここでｔ_ｃは現在の時間を表し、ｔ_ａは混和剤添加量を投入するための時間を表し、Ｄ_ΔＳは現在のスランプ特性から目標のスランプ特性に達成するために必要な添加量を表し、Ｄ_ｃはバッチ処理（ｔ_ｂ）から現在の時間（ｔ_ｃ）までの全累積混和剤添加量を表し、そして、ｔ_ｐはコンクリート積荷が流し込まれるために計画されている時間を表す。

さらに本発明の例示的方法は、工程（Ｂ）でのプロセッサが利用可能なデータベースの提供において、４つの添加量の代わりに少なくとも１０の添加量から得られるデータセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースを含む。本発明は４つの事前の混和剤添加量からのデータを使用して実施することができるが、本発明者は正確さを増すためにより多くのデータを採用することを好む。例えば過去の混和剤添加のデータおよび対応するスランプ特性に対する効果を、トラックに基づくスランプモニタリングシステム、または同日、同じ週の以前に運搬したシステムから得ることができ、あるいは好ましくは（スランプのシステムオペレーター、中央制御マネージャーまたはプログラマーの好みに従い）同じコンクリート混合、運搬トラック設計および流動特性（例えば空気量）を伴う以前の週のシステムから得ることができる。例えば大規模な建設作業では、流し込まれるコンクリートに１０，２０，５０または７０台分のトラック積荷を要する可能性があるので、最初の１０回の運搬（それぞれが自動化スランプ管理システムを使用する最高１０台の異なるトラックが関与する可能性がある）がスランプデータを提供でき、これにより混和剤の大部分の割合が本発明の後期添加工程に従い添加されるが、実際に投入される量は、計算された全量のうちのある割合（現時点で８５％完了）なので、実際のスランプ上昇が測定され、そして、予想されたスランプの上昇と実際のスランプの上昇との間の差がその後の添加量のために（同じトラック内で、ならびにスランプ管理システムが中央管理事務所またはステーションと無線で通信している運搬トラックの全車両内で）スランプ管理システムにより考慮され、１０回目の添加量に続く運搬について、より多くの割合の最大化された添加量（例えば９５％）を排出／流し込み直前に投入することができる。

本発明の他の例示的方法は、工程（Ｂ）でのプロセッサが利用可能なデータベースの提
供において、少なくとも５０回の添加量から得たデータセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースを含む。

本発明のさらに他の例示的態様では、スランプ管理システムプロセッサにより使用されるデータセットは、システムマネージャー、オペレーターまたはスーパーバイザーの好みによりフィルターにかけることができる。例えば中央監督または管理事務所に連続して流されるスランプ管理システムデータを再検討している、および／またはトラックシステムプロセッサにより使用されるデータについて順番にフィルターを変えることができる、スーパーバイザーまたはマネージャーにより考慮され得る因子には、限定するわけではないが、（ａ）トラック／ミキサーの組み合わせまたは設計が、運搬車両およびコンクリートスランプデータをわたってデータの変動に及ぼす大きな効果を有するかどうか；（ｂ）混和剤分散物（例えば特にポリカーボネートポリマーの種類）添加量の効率が悪影響を受けるような、コンクリートに使用した骨材が粘土含量に広い変動を有するかどうか；（ｃ）コンクリート混合設計がかなり広く変動するかどうか（例えば低いセメント含量の残留混合と高いセメント含量の特別な市販混合との間で）；そして（ｄ）本発明に従い、後期段階の間にいつ、そして、どのくらいの混和剤を投入するかの選定に、どの過去のデータを使用するかを決定する時、特定のデータが他のデータから除かれるべきであると示唆する他の状態または因子を含む。

さらなる例示的方法では、工程（Ｂ）でのプロセッサが利用可能なデータベースの提供において、データセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースが、薬品添加がなされたコンクリートの混合設計についての情報、薬品添加がなされたミキサードラムについての情報、薬品添加がなされたミキサードラムを回転するために使用されたミキサー駆動システムに関する情報、薬品添加がなされた塑性コンクリートに関する情報、または、それらの組み合わせをさらに含む。

他の例示的方法では、工程（Ｃ）のコンクリートのモニタリングにおいて、トラックドラム中のコンクリート混合物積荷が、スランプモニタリングシステムプロセッサにより少なくとも毎分モニタリングされる。

さらに例示的方法では、工程（Ｃ）のコンクリートのモニタリングにおいて、トラックドラム中のコンクリート混合物積荷が、少なくともコンクリートのバッチ処理から排出までモニタリングされる。

さらに例示的方法では、工程（Ｃ）、（ｉ）部のコンクリートのモニタリングにおいて、（ｔ_ｐ）計画された流し込み時間）が、コンクリートトラックがその場所に到着する時間である。

さらに例示的方法では、工程（Ｃ）、（ｉ）部のコンクリートのモニタリングにおいて、システムプロセッサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）および交通情報、同じ作業場への運搬履歴、コンクリートを作業場に配置する業者から受信する情報、またはその組み合わせにより提供される位置情報に基づいて（ｔ_ｐ）計画された流し込み時間を計算する。

さらに例示的方法では、工程（Ｃ）、（ｉ）部のコンクリートのモニタリングにおいて、システムプロセッサは、モバイルデバイスを介して業者により提供される情報に基づいて（ｔ_ｐ）計画された流し込み時間を計算する。

本発明で使用されるモニタリングシステムは、スランプまたはコンクリートの他の物性の測定を予想するために、油圧、ひずみゲージまたは両方の混合の使用に基づく場合がある。従って本発明のさらなる例示的方法では、システムプロセッサが、少なくとも１つの
油圧センサー、少なくとも１つの力センサー、または、それらの組み合わせにより提供される信号に基づき現在のスランプ特性（Ｓ_ｃ）を計算する。

さらに例示的方法では、工程（Ｃ）、（ｉｉｉ）部のコンクリートのモニタリングにおいて、システムプロセッサは、スランプ特性の上昇ΔＳを達成するために必要な（Ｄ_ΔＳ）添加量を、現在のスランプ特性の損失率に基づき計算する。

さらに例示的方法では、工程（Ｃ）の（ｉｉｉ）部のコンクリートのモニタリングにおいて、システムプロセッサが、スランプの上昇ΔＳを達成するために必要な（ＤΔＳ）添加量を、工程（Ｂ）で提供されるデータセット内のデータのばらつきに基づき計算する。

さらに他の例示的方法では、工程（Ｃ）のコンクリートのモニタリングにおいて、システムプロセッサが混和剤を加えるために必要な時間を、混和剤をポンプで送るために必要な時間、コンクリート体積全体に薬品を混合するために必要な時間、ＡＳＴＭ Ｃ９４−１６ａに従う他のコード要求事項、またはそれらの組み合わせに基づき計算する。

また本発明は、液体流動化混和剤を運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に添加するためのシステムを提供する。例示システムは、プロセッサユニットと、プロセッサユニットと通信して運搬ミキサートラックのミキサードラム内に収容されるコンクリート積荷のスランプ特性をモニタリングできるようにし、そして、ミキサードラムの少なくとも１つの回転特性をモニタリングできるようにする少なくとも２つのセンサーと、液体流動化混和剤を運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に導入するために、プロセッサユニットと通信している液体分配器コントロールとを備え、プロセッサユニットは上記の例示的方法を行うようにプログラムされている。

本発明を限られた数の実施例を使用して記載するが、これらの具体的態様は、本明細書で説明され、そして、本特許請求の範囲に記載される発明の範囲を限定することを意図していない。記載した態様からの改変および変形も存在する。より具体的には、以下の実施例は特許請求の範囲に記載された発明の態様の具体的説明として与えられる。本発明はこの実施例に説明される具体的詳細には限定されないと理解すべきである。実施例中、ならびに明細書の残りの箇所の全ての部および百分率は、別段の定めがない限り乾燥重量による百分率である。

以下は、移動運搬中に混和剤の大部分の割合を遅らせて添加することの予期せぬ利点を具体的説明する一例である。同じコンクリート混合設計に基づいて６０回のコンクリート積荷をバッチ処理し、そして、自動化スランプ管理システム（米国、マサチューセッツ州、ケンブリッジのベリファイ合同会社）を備えた同じコンクリートミキサートラックで輸送した。全てのコンクリート積荷を最初に２インチ（±１）のスランプにセメント分散混和剤の使用なしで調整した。この時点で、最初のサンプルを取って混和剤添加前の強度を測定し、そして、一貫した水分量が確実に達成されるようにした。ミキサードラムの混合速度は１分間に三（３）回の回転（ｒｐｍ）に六十（６０）分間設定した。

プロトコル１は１０回の積荷に使用し、ここでコンクリートには自動化スランプ管理システムで最初のスランプが確認された直後に８インチのスランプに達するように混和剤を添加した。このスランプは８インチで維持され、そして、スランプが０．５インチ下がったら、８インチのスランプに戻すために必要な混和剤の量をスランプ管理システムにより自動的に加えた。コンクリートが初期スランプに達した時点から６０分後、コンクリートを１８ｒｐｍで１分間混合し、次いで試験するために排出した。試験には２回スランプ測定、空気量、単位重量および強度を含んだ。コンクリートに加えた混和剤の全添加量を記
録した。

６回の積荷はプロトコル２に従い添加された。このプロトコルでは、積荷には初期スランプが確認された直後に４インチのスランプになるように添加された。スランプは同じ０．５インチ（１／２”）の誤差許容範囲（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）で４インチに維持された。５０分後、両プロトコルにより投入される全添加量が等しくなるように幾らかの量の混和剤を加えた。プロトコル２が等しい添加量での添加量という意味でより効率的ならば、プロトコル２のスランプはプロトコル１よりも高くなるはずである。コンクリートは１８ｒｐｍで１分間混合し、次いで排出し、そして、プロトコル１で行った同じやり方で試験した。

材料および試験法に固有のばらつきから（すなわちコンクリートの各積荷はバッチ処理装置の誤差許容範囲により変動し得る量の様々な材料を有することになり、そして、各物理的試験法はそれに独自の誤差を伴うので）、データは各プロトコル間で比較された添加量応答（単位当たりのスランプ上昇に必要な添加量）として標準化された。これは６０分後に測定されたスランプにより除算される全添加量として算出された。ＡＮＯＶＡと呼ばれることがある典型的な分散分析（例えばＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｗｏｒｋｅｒｓ（ＩＳＢＮ ０−０５−００２１７０−２）を参照されたい）を２組について使用して、組の平均が１％の有意さで統計的に異なることを決定した。プロトコル１について、平均添加量応答は６．３±０．２オンス／インチ（すなわち１インチのスランプゲインに達するために必要な混和剤の重量）であり、一方、プロトコル２では平均添加量応答は５．４±０．１オンス／インチであり、これは同じレベルのスランプ性能に達するために必要な混和剤の量に１４パーセント（１４％）の減少を反映していた。このプラス／マイナス値は、平均値付近の分散を表す。

プロトコル１を使用した１０回の積荷およびプロトコル２を使用した６回の積荷のそれぞれについて、以下の計算を行った：（ａ）最終添加前の累積添加量（Ｄ_ｃ）；（ｂ）最終添加時間―バッチ処理時間（ｔ_ｃ―ｔ_ｂ）；（ｃ）最終添加の添加量（Ｄ_ΔＳ）；（ｄ）排出時間―最終添加時間（ｔ_ｐ−ｔ_ｃ）；（ｅ）Ｄ_ｃ／（ｔ_ｃ―ｔ_ｂ）；および（ｆ）
Ｄ_ΔＳ／（ｔ_ｄ−ｔ_ｃ）。プロトコル１を使用した全ての積荷について、ｅ）の比はｆ）の比より大きかった。逆にプロトコル２を用いた全ての積荷について、ｅ）の比はｆ）の比より小さかった。全ての積荷に関する比を以下の表１に示す。

添加量応答に加えて、混和剤添加前と各プロトコルの終わりの間の強度の比較を分析した。強度における変化は、水分量と空気量が名目上等しいので、異なる混合プロトコルによるものであるはずである。コンクリートの初期強度（混和剤添加前）の割合として強度の上昇を以下のように算出した：（最終強度―初期強度）／初期強度。

プロトコル１については０．６±０．１％の平均上昇が観察され、プロトコル２については５．２６±０．１％の平均上昇が観察された。ＡＮＯＶＡはこの組の平均が５％の有意性で統計的に異なったことを示す。このプラス／マイナス値は、平均値付近の分散を表す。

さらなる試験は、混和剤添加前のコンクリート混合について試験したように、２８のコンクリートの強度特性に関して行い、水分量が同様な全てのミックスに追加の確認を得た。ＡＮＯＶＡからの結果は、２つのデータベースの平均間に統計的な有意さは示されなかった。

本発明者は仮説の実施例が本発明の驚くべき優位性および利点を検証するために使用できるのではないかと考える。コンクリート運搬トラックが新たな積荷を積んでバッチプラントを出発してその作業場所に行く途中を考えてください。同じミキサートラックの種類およびコンクリート混合設計を使用した以前の１０回の運搬が、自動化スランプ管理システムを通して得た時、平均オンス／インチのスランプ応答に、１オンスのポリマーセメント分散混和剤について４インチのスランプ上昇というデータをもたらした（＋／−０．５インチの範囲内）。投入し、そして、混合するために必要な時間は、１０分プラスマイナス１分であった。ＧＰＳ（全地球測位システム）データを使用して、作業場への到着時間は４４分になると予想される。過去の運搬は平均４６分±５分かかっていた。現在運搬するための現在のスランプは、３インチ（３”）である。この情報に基づき、スランプ管理システムはコンクリートミキサーが作業場から３０分（この時点で混和剤を投入し、そして、混合するために１０分かかり、５分をとっておく）になるまで、スランプを３”に維持し続けることになる。例えばさらに最新の運搬および交通の変化または作業場での遅れを含むために、これは毎分更新することができる。

本発明を限られた数の具体的態様を使用して記載するが、該具体的態様は、本明細書で説明され、そして、本特許請求の範囲に記載される発明の範囲を限定することを意図していない。

Claims (15)

1. 運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に、プロセッサ制御型システムおよび運搬ミキサートラックのミキサードラムを使用してセメント流動化混和剤を添加する方法であって：
   （Ａ）既知の体積を有するコンクリート混合物積荷を、運搬トラックの回転可能なドラム内に提供すること、
   （Ｂ）少なくとも４つの添加量から得られるデータセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースを提供すること、ここでデータセットは、混和剤の添加前のスランプ特性、混和剤の添加後のスランプ特性、スランプ特性に変化を達成するために加える混和剤の体積、および、混和剤を加えたコンクリートの体積、またはそれらの組み合わせを含む、
   （Ｃ）移動中に、少なくともバッチ処理から混和剤の添加まで少なくとも５分毎に、コンクリート混合物積荷に混和剤を投入するための時間（ｔ_ａ）を計算するためのプロセッサユニットを使用して、トラックドラム中のコンクリート混合物積荷をモニタリングすること、ここでコンクリート混合物積荷への混和剤を投入するための時間（ｔ_ａ）を以下のｉ．ないしｉｉｉ．に基づき計算し、：
   ｉ．計画された流し込み時間（ｔ_ｐ）；
   ｉｉ．流し込みで目標とするスランプ特性に達するために必要なスランプ特性の上昇（ΔＳ）、ここでスランプ特性の上昇は関係式
   ΔＳ＝Ｓ_Ｔ−Ｓ_ｃ
   を使用して計算され、ここでＳ_Ｔは目標とするスランプ特性を表し、Ｓ_ｃは移動中のコンクリート混合物積荷の現在のスランプ特性を表す；
   ｉｉｉ．スランプ特性の上昇ΔＳを達成するために必要な添加量（Ｄ_ΔＳ）、これは現在のスランプ特性（Ｓ_ｃ）および工程（Ｂ）に記載したデータに基づく；
   ここで混和剤を投入するための時間（ｔ_ａ）は、
   関係式
   ｔ_ａ＝ｔ_ｐ−ｔ_ｈ
   により計算され、ここでｔ_ｈは少なくとも混和剤を加えるために必要な時間に基づく；
   および
   （Ｄ）現在の時間（ｔ_ｃ）が投入するための時間に等しいか、または上回る（ｔ_ｃ ＞ｔ_ａ）ならば、以下の関係式：
   Ｄ_ΔＳ＞Ｄ_ｃ／（ｔ_ｃ−ｔ_ｂ）ｘ（ｔ_ｐ−ｔ_ａ）
   が満たされるように混和剤添加量を投入すること
   ここでｔ_ｃは現在の時間を表し、ｔ_ａは混和剤を投入するための時間を表し、Ｄ_ΔＳは現在のスランプ特性から目標のスランプ特性を達成するために必要な添加量を表し、Ｄ_ｃはバッチ処理の時間（ｔ_ｂ）から現在の時間（ｔ_ｃ）までの全累積混和剤添加量を表し、そして、ｔ_ｐはコンクリート積荷を流し込むために計画されている時間を表す、
   を含む、方法。
2. 工程（Ｂ）で、スランプ特性はスランプまたはスランプフローである、請求項１に記載の方法。
3. 工程（Ｂ）で、データセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースは少なくとも１０回の添加量から得られる、請求項１に記載の方法。
4. 工程（Ｂ）で、データセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースは少なくとも５０回の添加量から得られる、請求項１に記載の方法。
5. 工程（Ｂ）で、データセットを有し、プロセッサが利用可能な、データベースは、薬品添加がなされたコンクリートの混合設計についての情報、薬品添加がなされたミキサードラムについての情報、薬品添加がなされたミキサードラムを回転するために使用されたミキサー駆動システムに関する情報、薬品添加がなされた塑性コンクリートに関する情報、または、それらの組み合わせをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 工程（Ｃ）で、トラックドラム中のコンクリート混合物積荷は少なくとも１分毎にモニタリングされる、請求項１に記載の方法。
7. 工程（Ｃ）で、トラックドラム中のコンクリート混合物積荷は、少なくともコンクリートのバッチ処理から排出までモニタリングされる、請求項１に記載の方法。
8. 工程（Ｃ）の（ｉ）部で、計画された流し込み時間（ｔ_ｐ）は、コンクリートトラックがその場所に到着する時間である、請求項１に記載の方法。
9. 工程（Ｃ）の（ｉ）部で、全地球測位システム（ＧＰＳ）および交通情報、同じ作業場への運搬履歴、コンクリートを作業場に配置する業者から受信する情報、または、それらの組み合わせにより提供される位置情報に基づいて、システムプロセッサが計画した流し込み時間（ｔ_ｐ）を計算する、請求項１に記載の方法。
10. システムプロセッサが計画した流し込み時間（ｔ_ｐ）を、モバイルデバイスを介して業者により提供される情報に基づいて計算する、請求項９に記載の方法。
11. 工程（Ｃ）の（ｉｉ）部でシステムプロセッサは、少なくとも１つの油圧センサー、少なくとも１つの力センサー、または、それらの組み合わせによって提供される信号に基づいて現在のスランプ特性（Ｓ_ｃ）を計算する、請求項１に記載の方法。
12. 工程（Ｃ）の（ｉｉｉ）部で、システムプロセッサは、スランプ特性の上昇ΔＳを達成するために必要な添加量（Ｄ_ΔＳ）をスランプ特性の現在の損失率に基づいて計算する、請求項１に記載の方法。
13. 工程（Ｃ）の（ｉｉｉ）部で、システムプロセッサは、工程（Ｂ）で提供されるデータセット内のデータのばらつきに基づいて、スランプ特性の上昇ΔＳを達成するために必要な添加量（Ｄ_ΔＳ）を計算する、請求項１に記載の方法。
14. 工程（Ｃ）で、システムプロセッサは、混和剤をポンプで送るために必要な時間、コンクリート体積全体に薬品を混合するために必要な時間、ＡＳＴＭ Ｃ９４−１６ａに従う他のコード要求事項、または、それらの組み合わせに基づいて混和剤を加えるために必要な時間を計算する、請求項１に記載の方法。
15. プロセッサ制御型システムおよび運搬ミキサートラックのミキサードラムを使用して、液体流動化混和剤を運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に添加するシステムであって、
    プロセッサユニットと、
    運搬ミキサートラックのミキサードラム内に収容されるコンクリート積荷のスランプ特性をモニタリングできるようにし、そして、ミキサードラムの少なくとも１つの回転特性をモニタリングできるようにするプロセッサユニットと通信する少なくとも２つのセンサーと、
    運搬ミキサートラックに収容されるコンクリート積荷に液体流動化混和剤を導入するため
    にプロセッサユニットと通信する液体分配器コントロールと
    を含み、プロセッサユニットは請求項１に記載の方法を行うようにプログラムされる、システム。

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