JP7191325B6

JP7191325B6 - 骨材投入量の制御方法、及び、骨材投入量の制御システム

Info

Publication number: JP7191325B6
Application number: JP2019058467A
Authority: JP
Inventors: 裕一小田部; 雅裕宮薗; 八郎大場; 春喜白幡
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020157570A; JP7191325B2

Description

本発明は、骨材投入量の制御方法、及び、骨材投入量の制御システムに関する。

コンクリートは、水、セメント、骨材（細骨材、粗骨材）等の各種材料から構成される。コンクリートを製造する際には、コンクリートが所望の性能を有するように、セメント量を基準として、骨材及び水の量が適切な範囲に決定される。特に、コンクリート中に含まれる水の量は、コンクリートの性能に大きく影響を与えることが知られている。そのため、強度、作業性等に優れた高性能コンクリートを安定して製造するためには、コンクリート中に含まれる水の量を管理することが重要となる。

コンクリート中に含まれる水には、練混ぜのために添加する練混ぜ水の他に、骨材の表面に付着した表面水が含まれる。そのため、コンクリートを製造する際には、まず、骨材の表面に付着した表面水の量を測定し、この表面水の量に応じて、添加する練混ぜ水の量を決定する必要がある。

一般的に、骨材の表面水は、１日に２回程度（例えば、午前と午後）、作業員が骨材貯蔵ビンから骨材を採取し、「細骨材の表面水率試験方法（ＪＩＳＡ１１１１）」又は「粗骨材の表面水率試験方法（ＺＫＴ１０８）」に基づき測定する。ところが、このような測定方法では、作業員の技量によって測定値にばらつきが生じるため、正確性の点で問題があった。そこで、このような問題を解決するため、例えば、特許文献１では、骨材貯蔵槽の出口付近に水分計を設け、該骨材貯蔵槽から排出される骨材の水分量を連続的に測定し、該水分量から骨材の表面水量を算出する方法が開示されている。

特開平８－４７９２０号公報

骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水は、時間の経過とともに重力の影響で下方へ移動する。そのため、骨材を骨材貯蔵ビン内に長時間貯蔵すると、骨材貯蔵ビンの上方に存在する骨材の表面水率は小さく、骨材貯蔵ビンの下方に存在する骨材の表面水率は大きくなり、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率にばらつきが生じるという問題があった。したがって、従来の方法を用いて特定の箇所における骨材の表面水率を測定したとしても、正確な表面水率を測定することができないため、適切な量の練混ぜ水を添加することができず、その結果、コンクリートの性能を充分に向上させることができなかった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきを抑制することが可能な骨材投入量の制御方法、及び、骨材投入量の制御システムを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率によって、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率にばらつきが生じ始める時間が異なることを見出した。そこで、本発明者らは、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率にばらつきが生じないよう、骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率に基づき、骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定し、さらに、該貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビンに投入する骨材量を制御することで、本発明に至った。本発明の要旨は、以下の通りである。

本発明に係る骨材投入量の制御方法は、セメント、骨材、水、混和材等の各種材料からコンクリートを製造する設備において、骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンへ投入する骨材量を制御する方法であって、骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率を測定する工程と、該表面水率に基づき、骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定する工程と、設定した貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビンに投入する骨材量を制御する工程と、を含む。

本発明に係る骨材投入量の制御方法は、骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率に基づき、骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定し、該貯蔵可能時間に基づき骨材貯蔵ビンへ投入する骨材量を制御するため、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきを抑制することができる。

本発明に係る骨材投入量の制御方法において、前記貯蔵可能時間は、前記骨材が細骨材である場合は下記（１）のように設定することが好ましい。
（１）ａ）表面水率が２．０％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、６時間以内
ｃ）表面水率が３．０％を超えて４．０％以下である場合、２０分以内
ｄ）表面水率が４．０％を超えて６．０％以下である場合、１５分以内
ｅ）表面水率が６．０％を超えて８．０％以下である場合、１０分以内

斯かる構成により、骨材貯蔵ビンに貯蔵される細骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

本発明に係る骨材投入量の制御方法において、前記貯蔵可能時間は、前記骨材が粗骨材である場合は下記（２）のように設定することが好ましい。
（２）ａ）表面水率が０．３％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が０．３％を超えて１．０％以下である場合、１５分以内
ｃ）表面水率が１．０％を超えて２．０％以下である場合、１０分以内
ｄ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、５分以内

斯かる構成により、骨材貯蔵ビンに貯蔵される粗骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

本発明に係る骨材投入量の制御方法において、前記表面水率は、近赤外水分計を用いて測定することが好ましい。

斯かる構成により、骨材の表面水率を精度良く測定することができるため、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

本発明に係る骨材投入量の制御システムは、セメント、骨材、水、混和材等の各種材料からコンクリートを製造する設備において、骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンへ投入する骨材量を制御するシステムであって、骨材が投入される骨材ホッパーと、該骨材ホッパーから供給される骨材を骨材貯蔵ビンへ搬送するベルトコンベアと、該ベルトコンベアで搬送された骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンと、該骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率を測定する水分検出器と、を備え、前記水分検出器で測定された骨材の表面水率に基づき、前記骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定し、設定した貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビンに投入する骨材量を制御する。

本発明に係る骨材投入量の制御システムでは、骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率に基づき、骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定し、該貯蔵可能時間に基づき骨材貯蔵ビンへ投入する骨材量を制御するため、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきを抑制することができる。

本発明に係る骨材投入量の制御システムにおいて、前記貯蔵可能時間は、前記骨材が細骨材である場合は下記（１）のように設定することが好ましい。
（１）ａ）表面水率が２．０％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、６時間以内
ｃ）表面水率が３．０％を超えて４．０％以下である場合、２０分以内
ｄ）表面水率が４．０％を超えて６．０％以下である場合、１５分以内
ｅ）表面水率が６．０％を超えて８．０％以下である場合、１０分以内

本発明に係る骨材投入量の制御システムにおいて、前記貯蔵可能時間は、前記骨材が粗骨材である場合は下記（２）のように設定することが好ましい。
（２）ａ）表面水率が０．３％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が０．３％を超えて１．０％以下である場合、１５分以内
ｃ）表面水率が１．０％を超えて２．０％以下である場合、１０分以内
ｄ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、５分以内

本発明に係る骨材投入量の制御システムにおいて、前記水分検出器は、近赤外水分計であることが好ましい。

本発明に係る骨材投入量の制御システムにおいて、前記骨材貯蔵ビンは、内部が複数の区画に分割されていることが好ましい。

斯かる構成により、複数種の骨材を各区画にそれぞれ貯蔵することができるため、骨材ホッパー、ベルトコンベア、水分検出器等の設備を骨材の種類ごとに設置する必要がなくなり、設備コストを低減させることができる。

本発明に係る骨材投入量の制御システムにおいて、前記骨材貯蔵ビンの高さは、２～６ｍであることが好ましい。

斯かる構成により、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

本発明によれば、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきを抑制することが可能な骨材投入量の制御方法、及び、骨材投入量の制御システムを提供することができる。

図１は、本実施形態に係る骨材投入量の制御方法を実施するための本実施形態に係る骨材投入量の制御システム１の概略図である。図２は、細骨材における表面水率の経時変化を示すグラフである。図３は、粗骨材における表面水率の経時変化を示すグラフである。

以下、本実施形態に係る骨材投入量の制御方法を実施するための本実施形態に係る骨材投入量の制御システムについて、図１を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る骨材投入量の制御方法を実施するための本実施形態に係る骨材投入量の制御システム１の概略図である。骨材投入量の制御システム１は、セメント、骨材、水、混和材等の各種材料からコンクリートを製造する設備において、骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビン４へ投入する骨材量を制御するシステムであって、骨材２が投入される骨材ホッパー３と、該骨材ホッパー３から供給される骨材２を骨材貯蔵ビン４へ搬送するベルトコンベア５と、該ベルトコンベア５で搬送された骨材２を貯蔵する骨材貯蔵ビン４と、該骨材貯蔵ビン４へ投入する直前の骨材２の表面水率を測定する水分検出器６と、を備える。

図１に示すように、骨材ホッパー３に投入された骨材２は、ベルトコンベア５の下端側に供給された後、ベルトコンベア５によって、該ベルトコンベア５の上端側に搬送され、その後、骨材貯蔵ビン４へ投入される。ベルトコンベア５を設置する角度は、特に限定されるものではなく、例えば、水平方向に対して１０～３０度で設置することができる。

ベルトコンベア５の上端側には、骨材貯蔵ビン４へ投入する直前の骨材２の表面水率を測定する水分検出器６が配置される。水分検出器６は、骨材２の正確な表面水率を測定するため、可能な限りベルトコンベア５の上端に近づけて配置することが好ましい。具体的には、水分検出器６は、ベルトコンベア５の上端から１００ｃｍ以内の位置に配置することが好ましい。また、水分検出器６は、骨材２の正確な表面水率を測定するため、ベルトコンベア５から２３０～２９０ｃｍ上方に配置することが好ましい。

水分検出器６としては、例えば、マイクロ波方式、静電容量式、赤外線方式、中性子（ＲＩ）方式、重量測定方式等の水分検出器が挙げられる。これらの中でも、水分検出器６は、骨材２の表面水率を精度良く測定する観点から、赤外線方式の近赤外水分計を用いることが好ましい。近赤外水分計は、光を対象物に照射して水分を測定する器械であって、非破壊及び非接触で、リアルタイムに水分測定を行うことができる。近赤外水分計としては、例えば、商品名でＫＢ－３０（株式会社ケツト科学研究所）等が挙げられる。

骨材２としては、例えば、細骨材、粗骨材等を用いることができる。複数種の骨材２を使用する場合、骨材貯蔵ビン４は、内部が複数の区画に分割されていることが好ましい。なお、図１に示す骨材貯蔵ビン４では、内部が６区画（ｓ１～ｓ６）に分割され、上方にベルトコンベア５で搬送された骨材２を骨材貯蔵ビン４へ投入するためのターンシュート７が備え付けられている。ターンシュート７を上面視で時計回り又は反時計回りに回転させることにより、ベルトコンベア５で搬送された骨材２を各区画にそれぞれ投入することができる。具体的には、例えば、ベルトコンベア５で搬送された骨材２が細骨材である場合、ターンシュート７を回転させて骨材貯蔵ビン４の区画ｓ１へ投入し、ベルトコンベア５で搬送された骨材２が粗骨材である場合、ターンシュート７を回転させて骨材貯蔵ビン４の区画ｓ２へ投入することができる。このように、骨材貯蔵ビン４の内部が複数の区画に分割されていることにより、複数種の骨材を各区画にそれぞれ貯蔵することができるため、骨材ホッパー、ベルトコンベア、水分検出器等の設備を骨材の種類ごとに設置する必要がなくなり、設備コストを低減させることができる。

骨材貯蔵ビン４は、骨材貯蔵ビンに貯蔵される骨材の表面水率のばらつきをより抑制する観点から、高さが２～６ｍであることが好ましく、一辺が０．５～４．０ｍの矩形形状であることが好ましい。

本実施形態に係る骨材投入量の制御方法は、上述の骨材投入量の制御システム１を用いて実施することができる。本実施形態に係る骨材投入量の制御方法は、骨材貯蔵ビン４へ投入する直前の骨材２の表面水率を測定する工程と、該表面水率に基づき、骨材貯蔵ビン４における骨材２の貯蔵可能時間を設定する工程と、設定した貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビン４に投入する骨材量を制御する工程と、を含む。

まず、骨材貯蔵ビン４へ投入する直前の骨材２の表面水率を測定する。骨材２の表面水率は、上述の水分検出器６を用いて測定することができる。

次に、測定した表面水率に基づき、骨材貯蔵ビン４における骨材２の貯蔵可能時間を設定する。骨材貯蔵ビン４における骨材２の貯蔵可能時間は、例えば、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される骨材２の表面水率にばらつきが生じ始めるまでの時間とすることができる。骨材２の表面水率にばらつきが生じ始めるまでの時間は、例えば、以下の方法により算出することができる。

まず、表面水率が１％，２％，３％，４％，６％，８％の細骨材を約１８ｍ^３の貯蔵ビンに投入後、該貯蔵ビンの上部及び下部からそれぞれ試料を採取した。なお、表面水率が１％，２％，３％の細骨材については、６時間が経過するまでは１時間毎に、６時間経過後１２時間が経過するまでは２時間毎に試料を採取した。また、表面水率が４％，６％，８％の細骨材については、３０分が経過するまで５分毎に試料を採取した。貯蔵ビンの上部の試料としては、貯蔵ビンの上端から５～１５ｃｍの位置における細骨材を作業員の手作業で採取した。また、貯蔵ビンの下部の試料としては、貯蔵ビンの下部から排出された細骨材を採取した。そして、表面水率の測定は、「細骨材の表面水率試験方法（ＪＩＳＡ１１１１）」に基づき行った。細骨材における表面水率の経時変化を図２に示す。なお、貯蔵可能時間は、各表面水率の細骨材において貯蔵ビンの上部及び下部の表面水率に乖離が生じるまでの時間とすることができる。

図２の結果に基づき、骨材が細骨材である場合、貯蔵可能時間は下記（１）のように設定することが好ましい。
（１）ａ）表面水率が２．０％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、６時間以内
ｃ）表面水率が３．０％を超えて４．０％以下である場合、２０分以内
ｄ）表面水率が４．０％を超えて６．０％以下である場合、１５分以内
ｅ）表面水率が６．０％を超えて８．０％以下である場合、１０分以内

表面水率が０．３％，１％，２％，３％の粗骨材についても、上述の細骨材の場合と同様に試料を採取した。なお、表面水率が０．３％の細骨材については、６時間が経過するまでは１時間毎に、６時間経過後１２時間が経過するまでは２時間毎に試料を採取した。また、表面水率が１％，２％，３％の細骨材については、３０分が経過するまで５分毎に試料を採取した。その後、「粗骨材の表面水率試験方法（ＺＫＴ１０８）」に基づき表面水率を測定した。粗骨材における表面水率の経時変化を図３に示す。なお、貯蔵可能時間は、各表面水率の粗骨材において貯蔵ビンの上部及び下部の表面水率に乖離が生じるまでの時間とすることができる。

図３の結果に基づき、骨材が粗骨材である場合、貯蔵可能時間は下記（２）のように設定することが好ましい。
（２）ａ）表面水率が０．３％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が０．３％を超えて１．０％以下である場合、１５分以内
ｃ）表面水率が１．０％を超えて２．０％以下である場合、１０分以内
ｄ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、５分以内

そして、設定した貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビン４に投入する骨材量を制御する。例えば、粗骨材の表面水率が１．６％であって、コンクリート出荷量が６０ｍ^３／ｈである場合を考える。コンクリート１ｍ^３に含まれる粗骨材の量を１ｔとした場合、コンクリート出荷量から必要な粗骨材の量を算出すると６０ｔ／ｈとなる。したがって、貯蔵可能時間を上記（２）に基づき１０分とすると、骨材貯蔵ビン４に投入する粗骨材量は１０ｔとなる。同様に、例えば、粗骨材の表面水率が１．６％であって、コンクリート出荷量が３０ｍ^３／ｈである場合は、貯蔵可能時間を上記（２）に基づき１０分とすると、骨材貯蔵ビン４に投入する粗骨材量は５ｔとなる。

本実施形態に係る骨材投入量の制御方法は、骨材貯蔵ビン４へ投入する直前の骨材２の表面水率に基づき、骨材貯蔵ビン４における骨材２の貯蔵可能時間を設定し、該貯蔵可能時間に基づき骨材貯蔵ビン４へ投入する骨材量を制御するため、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される骨材２の表面水率のばらつきを抑制することができる。

本実施形態に係る骨材投入量の制御方法において、骨材２が細骨材である場合、貯蔵可能時間を上記（１）のように設定することにより、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される細骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

本実施形態に係る骨材投入量の制御方法において、骨材２が粗骨材である場合、貯蔵可能時間を上記（２）のように設定することにより、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される粗骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

また、本実施形態に係る骨材投入量の制御システム１では、骨材貯蔵ビン４へ投入する直前の骨材の表面水率に基づき、骨材貯蔵ビン４における骨材の貯蔵可能時間を設定し、該貯蔵可能時間に基づき骨材貯蔵ビン４へ投入する骨材量を制御するため、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される骨材の表面水率のばらつきを抑制することができる。

本実施形態に係る骨材投入量の制御システム１において、骨材２が細骨材である場合、貯蔵可能時間を上記（１）のように設定することにより、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される細骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

本実施形態に係る骨材投入量の制御システム１において、骨材２が粗骨材である場合、貯蔵可能時間を上記（２）のように設定することにより、骨材貯蔵ビン４に貯蔵される粗骨材の表面水率のばらつきをより抑制することができる。

１骨材投入量の制御システム
２骨材
３骨材ホッパー
４骨材貯蔵ビン
５ベルトコンベア
６水分検出器

Claims

セメント、骨材、水、混和材等の各種材料からコンクリートを製造する設備において、骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンへ投入する骨材量を制御する方法であって、
骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率を測定する工程と、
該表面水率に基づき、骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定する工程と、
設定した貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビンに投入する骨材量を制御する工程と、
を含む、骨材投入量の制御方法。
前記貯蔵可能時間は、前記骨材が細骨材である場合は下記（１）のように設定する、請求項１に記載の骨材投入量の制御方法。
（１）ａ）表面水率が２．０％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、６時間以内
ｃ）表面水率が３．０％を超えて４．０％以下である場合、２０分以内
ｄ）表面水率が４．０％を超えて６．０％以下である場合、１５分以内
ｅ）表面水率が６．０％を超えて８．０％以下である場合、１０分以内
前記貯蔵可能時間は、前記骨材が粗骨材である場合は下記（２）のように設定する、請求項１に記載の骨材投入量の制御方法。
（２）ａ）表面水率が０．３％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が０．３％を超えて１．０％以下である場合、１５分以内
ｃ）表面水率が１．０％を超えて２．０％以下である場合、１０分以内
ｄ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、５分以内
前記表面水率は、近赤外水分計を用いて測定する、請求項１～３のいずれか一つに記載の骨材投入量の制御方法。
セメント、骨材、水、混和材等の各種材料からコンクリートを製造する設備において、骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンへ投入する骨材量を制御するシステムであって、
骨材が投入される骨材ホッパーと、
該骨材ホッパーから供給される骨材を骨材貯蔵ビンへ搬送するベルトコンベアと、
該ベルトコンベアで搬送された骨材を貯蔵する骨材貯蔵ビンと、
該骨材貯蔵ビンへ投入する直前の骨材の表面水率を測定する水分検出器と、を備え、
前記水分検出器で測定された骨材の表面水率に基づき、前記骨材貯蔵ビンにおける骨材の貯蔵可能時間を設定し、
設定した貯蔵可能時間、及び、単位時間当たりのコンクリート出荷量に基づき、骨材貯蔵ビンに投入する骨材量を制御する、骨材投入量の制御システム。
前記貯蔵可能時間は、前記骨材が細骨材である場合は下記（１）のように設定する、請求項５に記載の骨材投入量の制御システム。
（１）ａ）表面水率が２．０％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、６時間以内
ｃ）表面水率が３．０％を超えて４．０％以下である場合、２０分以内
ｄ）表面水率が４．０％を超えて６．０％以下である場合、１５分以内
ｅ）表面水率が６．０％を超えて８．０％以下である場合、１０分以内
前記貯蔵可能時間は、前記骨材が粗骨材である場合は下記（２）のように設定する、請求項５に記載の骨材投入量の制御システム。
（２）ａ）表面水率が０．３％以下である場合、１２時間以内
ｂ）表面水率が０．３％を超えて１．０％以下である場合、１５分以内
ｃ）表面水率が１．０％を超えて２．０％以下である場合、１０分以内
ｄ）表面水率が２．０％を超えて３．０％以下である場合、５分以内
前記水分検出器は、近赤外水分計である、請求項５～７のいずれか一つに記載の骨材投入量の制御システム。
前記骨材貯蔵ビンは、内部が複数の区画に分割されている、請求項５～８のいずれか一つに記載の骨材投入量の制御システム。
前記骨材貯蔵ビンの高さは、２～６ｍである、請求項５～９のいずれか一つに記載の骨材投入量の制御システム。