JP7208078B2 - Fiber amount measuring device and fiber amount measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、鋼繊維補強コンクリートの鋼繊維量を簡便に測定することができる繊維補強コンクリートの繊維量測定装置、及び繊維量測定方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber amount measuring apparatus and a fiber amount measuring method for fiber reinforced concrete, which can easily measure the amount of steel fibers in steel fiber reinforced concrete.
構造物の建設に用いられるコンクリートは、圧縮方向の外力に対して強度が強いが、引張方向の外力に対して強度が弱いという特性がある。コンクリートの引張方向の強度を向上させるものとして、硬化前のコンクリートの中に合成繊維や鋼繊維等を一様に分散するように混入して硬化させる繊維補強コンクリートが知られている。繊維補強コンクリートによれば、引張方向の強度を向上させ、ひび割れの発生を抑制することができる。繊維補強コンクリートは、繊維の混入率に応じて強度が変化するため、製造過程において繊維の混入率を正確に把握する必要がある。 Concrete, which is used for construction of structures, has a characteristic of being strong against external force in the compressive direction but weak against external force in the tensile direction. Fiber-reinforced concrete, which is made by uniformly dispersing synthetic fibers, steel fibers, etc. into concrete before hardening and hardening, is known as a technique for improving the tensile strength of concrete. According to fiber reinforced concrete, it is possible to improve the strength in the tensile direction and suppress the occurrence of cracks. Since the strength of fiber-reinforced concrete changes depending on the fiber content, it is necessary to accurately grasp the fiber content during the manufacturing process.
建物の施工現場においては、硬化前の鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率を測定して、混入率を規定値になるように調整することが求められる。鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率は、配合したコンクリートのサンプルを採取して重量を測定した後、コンクリートを洗い流して鋼繊維を取り出し、鋼繊維の重量の測定結果を用いて算出される。しかし、このような洗い出しの作業を行うことは、試料を洗う労力を要すると共に、コンクリートを洗い流すことにより濁水が排出され、環境を悪化させる虞がある。そして洗い出しの作業の過程で繊維が流出して正確な鋼繊維の混入率が算出できなくなる虞がある。 At construction sites of buildings, it is required to measure the mixing rate of steel fibers in steel fiber concrete before hardening and adjust the mixing rate to a specified value. The content of steel fiber in steel fiber concrete is calculated by taking a sample of mixed concrete, measuring the weight, washing the concrete to remove the steel fiber, and using the result of measuring the weight of the steel fiber. However, performing such a washing operation requires labor for washing the sample, and washing the concrete may result in discharge of turbid water, which may deteriorate the environment. In addition, there is a risk that the fibers will flow out during the washing process, making it impossible to accurately calculate the mixing ratio of the steel fibers.
特許文献1には、鋼製の鋼繊維が混入された鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率を測定する測定装置が記載されている。この測定装置は、鋼繊維コンクリートに磁界を与え磁束変化を検出する送受信コイルと、検出値に基づいて鋼繊維の混入量を演算する手段とを備えている。この測定装置によれば、検出された磁束の波形に基づいて鋼繊維補強コンクリート構造物の金属繊維混入量を測定できる。
特許文献1に記載された測定装置は、硬化した鋼繊維補強コンクリート中に含まれる鋼繊維量を測定する手法であり、硬化前のフレッシュ時に測定はできない。
The measuring device described in
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡便な手法により鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率を算出することができる繊維量測定装置、及び繊維量測定方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a fiber amount measuring device and a fiber amount measuring method that can calculate the mixing ratio of steel fibers in steel fiber concrete by a simple method. aim.
上記の目的を達するために、本発明は、硬化前の鋼繊維コンクリートに含まれる鋼繊維の混入率を測定する繊維量測定装置であって、一対の電極と、前記一対の電極および前記鋼繊維コンクリートを収容する収容容器と、前記一対の電極に流れる所定の周波数特性を有する電流の値に基づいて前記鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定する測定部と、前記測定部により測定された前記インピーダンスの値に基づいて、前記鋼繊維コンクリートに対する前記鋼繊維の混入率を演算する演算部と、を備えることを特徴とする繊維量測定装置である。 In order to achieve the above objects, the present invention provides a fiber amount measuring device for measuring the mixing ratio of steel fibers contained in steel fiber concrete before hardening, comprising a pair of electrodes, the pair of electrodes and the steel fibers a container for containing concrete; a measuring unit for measuring the impedance of the steel fiber concrete based on the value of the current flowing through the pair of electrodes and having predetermined frequency characteristics; and the impedance value measured by the measuring unit. and a calculation unit for calculating the mixing rate of the steel fiber in the steel fiber concrete based on the above.
本発明によれば、硬化前の鋼繊維コンクリートが収容された容器に一対の電極から交流電流を流して鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定することで、予め分かっているインピーダンスと鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率との関係に基づいて混入率を演算することができる。 According to the present invention, by measuring the impedance of the steel fiber concrete by applying an alternating current from a pair of electrodes to a container containing the steel fiber concrete before hardening, the previously known impedance and the steel fiber of the steel fiber concrete are measured. The mixing rate can be calculated based on the relationship with the mixing rate of .
また、本発明は、前記演算部が測定された前記インピーダンスの値を予め設定された前記鋼繊維の混入率と前記インピーダンスとの関係を示す関係式に適用して前記混入率を算出するように構成されていてもよい。 Further, in the present invention , the calculating unit calculates the mixing rate by applying the measured impedance value to a relational expression showing the relationship between the steel fiber mixing rate and the impedance set in advance. may be configured to
本発明によれば、インピーダンスと鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率との関係が所定の関係式で予め求められていることにより、硬化前の鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定するだけで鋼繊維の混入率を算出することができる。 According to the present invention, the relationship between the impedance and the steel fiber mixing ratio of the steel fiber concrete is obtained in advance by a predetermined relational expression, so that the steel fiber content can be determined simply by measuring the impedance of the steel fiber concrete before hardening. A mixing rate can be calculated.
本発明は、硬化前の鋼繊維コンクリートに含まれる鋼繊維の混入率を測定する繊維量測定方法であって、一対の電極を収容した収容容器に前記鋼繊維コンクリートを流し込んで、前記一対の電極を前記鋼繊維コンクリートに接触させる工程と、前記一対の電極に流れる所定の周波数特性を有する電流の値に基づいて前記鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定する工程と、測定された前記インピーダンスの値に基づいて、前記鋼繊維コンクリートに対する前記鋼繊維の混入率を演算する工程と、を備えることを特徴とする繊維量測定方法である。
The present invention is a fiber amount measuring method for measuring the mixing ratio of steel fibers contained in steel fiber concrete before hardening , wherein the steel fiber concrete is poured into a container containing a pair of electrodes, and the pair of electrodes is measured. contacting the steel fiber concrete; measuring the impedance of the steel fiber concrete based on the value of current having a predetermined frequency characteristic flowing through the pair of electrodes; and measuring the impedance value based on the measured impedance value. and calculating the mixing ratio of the steel fibers in the steel fiber concrete.
本発明によれば、硬化前の鋼繊維コンクリートが収容された容器に一対の電極から交流電流を流して鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定することで、予め分かっているインピーダンスと鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率との関係に基づいて混入率を演算することができる。 According to the present invention, by measuring the impedance of the steel fiber concrete by applying an alternating current from a pair of electrodes to a container containing the steel fiber concrete before hardening, the previously known impedance and the steel fiber of the steel fiber concrete are measured. The mixing rate can be calculated based on the relationship with the mixing rate of .
本発明によれば、簡便な手法により鋼繊維コンクリートの鋼繊維の混入率を算出することができる。 According to the present invention, the mixing ratio of steel fibers in steel fiber concrete can be calculated by a simple method.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る繊維量測定装置1及び繊維量測定方法の実施形態について説明する。繊維量測定装置1は、硬化前の鋼繊維コンクリートSに含まれる鋼繊維の混入率を測定するものである。鋼繊維は、コンクリートを補強するための金属製の繊維状に形成されたチップである。鋼繊維は、硬化後のコンクリートに絡むように波形に形成されるなどの加工が施されている。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the fiber
図1に示されるように、繊維量測定装置1は、硬化前の鋼繊維コンクリートSを収容するための収容容器2と、収容容器2に設けられた一対の電極5と、一対の電極5に電気的に接続されたメータ10とを備える。
As shown in FIG. 1, the fiber amount measuring
収容容器2は、例えば、塩化ビニル等の非導電性の材質で形成された有底の容器である。収容容器2は、上方が開口して形成されている。収容容器2は、例えば、円形に形成されている。収容容器2は、矩形に形成されていてもよい。円形の収容容器2は、直径がコンクリートに混入する鋼繊維の長さの3倍以上の長さに形成されている。矩形の収容容器2は、一辺の長さがコンクリートに混入する鋼繊維の長さの3倍以上の長さに形成されている。収容容器2において、対向する側壁に一対の電極5が設けられている。
The
電極5は、例えば、矩形の板状体に形成されている。電極5は、円形に形成されていてもよい。電極5は、鋼繊維と同じ材質の金属等の導電性素材を用いて形成されていることが望ましいが、導電性の素材であればどのようなものを用いて形成されていてもよい。電極5は、矩形の場合一辺の長さが混入する鋼繊維の長さの3倍以上の長さに形成されている。電極5は、円形の場合直径の長さが混入する鋼繊維の長さの3倍以上の長さに形成されている。一対の電極5には、導線Wを介してメータ10が接続されている。
The
メータ10は、収容容器2内の鋼繊維コンクリートSのインピーダンスの値を算出するための装置である。メータ10は、例えば、市販のLCRメータが用いられてもよい。LCRメータとは、一般的には電子回路を構成する部品のインダクタンス、キャパシタンス、レジスタンス、インピーダンスなどのパラメータを交流電流により測定する装置である。
The
メータ10は、一対の電極5に電気的に接続されている。メータ10は、測定対象の供試体(鋼繊維コンクリートS)に一対の電極5からなる二端子で接触するように構成されている。メータ10は、LCRメータだけでなくパーソナルコンピュータ、タブレット型端末、スマートフォンなどに測定用のインターフェースを接続して実現してもよいし、LCRメータと上記端末とを組み合わせて実現してもよい。
図2に示されるように、メータ10は、例えば、供試体に電流を通電するための電源部11と、供試体に与える電流及び電圧の測定値を取得し、取得された測定値に基づいて供試体のインピーダンスを算出する測定部12と、算出されたインピーダンスに基づいて供試体の鋼繊維の混入率を演算する演算部13と、測定値や各種データを記憶する記憶部14と、演算結果を表示する表示部15とを備える。
As shown in FIG. 2, the
電源部11は、メータ10の電源となると共に、導線Wを介して一対の電極5に接続され、収容容器2内の鋼繊維コンクリートSに所定の周波数特性(例えば、1[kHz])を有する電流を通電する。測定部12は、電源部11が通電した電流の電流値及び電圧値のデータを取得する。測定部12は、取得したデータを記憶部14に記憶する。測定部12は、データを記憶部14から読み出し、各データに基づいて鋼繊維コンクリートSのインピーダンスを算出する。インピーダンスは、例えば、一般的な交流インピーダンス測定の手法を用いて算出される。
The
演算部13は、算出されたインピーダンスの値に基づいて、鋼繊維コンクリートSに対する鋼繊維の混入率を演算する。混入率は、収容容器の容積に対する鋼繊維の体積の割合である。演算部13の演算手法の詳細な内容については後述する。
The
演算部13は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 The program may be stored in advance in a storage device such as a HDD (Hard Disk Drive) or flash memory, or may be stored in a removable storage medium such as a DVD or CD-ROM. It may be installed by being worn. Alternatively, the computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.
記憶部14は、測定部12が取得した各値のデータや、測定部12がインピーダンスの演算に用いる後述の数式の各パラメータのデータを記憶する。記憶部14は、例えば、フラッシュメモリやHDDなどの記憶装置によって実現される。表示部15は、演算部13の演算結果を表示する。表示部15は、例えば、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示装置が用いられる。
The
次に、演算部13の演算方法について説明する。鋼繊維コンクリートSの鋼繊維の混入率とインピーダンスとの関係は、式(1)により示される。式(1)の係数(パラメータ)a,b,cを設定することで、任意に配合された鋼繊維コンクリートSの鋼繊維の混入率を演算することができる。
ある配合Aのコンクリートに0.0%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.5%の8個の水準の繊維混入率となるよう鋼繊維を加え、充分撹拌した後に8個の水準の繊維混入率の供試体を生成し収容容器2内に充填する。そして、収容容器2内で一対の電極5を鋼繊維コンクリートCAに接触させ、鋼繊維コンクリートSの8個の供試体のそれぞれのインピーダンスを測定する。
Eight levels of fiber inclusion rates of 0.0%, 0.3%, 0.5%, 0.7%, 0.9%, 1.1%, and 1.5% in a certain formulation A concrete Steel fibers are added to the mixture and stirred sufficiently. Then, a pair of
図3には、予め行われた測定により得られた鋼繊維の混入率とインピーダンスとの関係を示す実測値が示されている。鋼繊維の混入率の確認のための測定は、例えば、後述のように鋼繊維コンクリートの供試体の洗い出し作業により行われる(図5参照)。鋼繊維の混入率が増加するに従って鋼繊維の増加により電流が流れやすくなり、鋼繊維コンクリートSのインピーダンスが減少する。測定により得られた結果に基づいて、式(1)における係数a,b,cが決定される。各係数は、例えば、決定された各係数を式(1)に適用すると、配合Aで生成された鋼繊維コンクリートSの鋼繊維の混入率rAとインピーダンスRAとの関係は式(2)で示される。 FIG. 3 shows measured values indicating the relationship between the steel fiber mixing ratio and the impedance, which were obtained from measurements performed in advance. The measurement for confirming the mixing ratio of steel fibers is carried out, for example, by washing out steel fiber concrete specimens as described later (see FIG. 5). As the mixing ratio of steel fibers increases, the increase in steel fibers makes it easier for current to flow, and the impedance of the steel fiber concrete S decreases. The coefficients a, b, and c in equation (1) are determined based on the results obtained from the measurements. For example, when the determined coefficients are applied to the equation (1), the relationship between the steel fiber mixing ratio r A and the impedance R A of the steel fiber concrete S produced by the formulation A is expressed by the equation (2) is indicated by
他の配合のコンクリートで鋼繊維コンクリートSを生成する場合も同様に、予め所定の混入率で複数の鋼繊維コンクリートSの供試体を生成し、それぞれのインピーダンスを測定して、式(1)の各係数を決定することで、鋼繊維コンクリートSの鋼繊維の混入率とインピーダンスとの関係式(2)が得られる。 Similarly, in the case of producing steel fiber concrete S with concrete of other formulations, a plurality of specimens of steel fiber concrete S are produced in advance at a predetermined mixing ratio, and the impedance of each specimen is measured to obtain the formula (1). By determining each coefficient, the relational expression (2) between the steel fiber mixing ratio of the steel fiber concrete S and the impedance is obtained.
図4に示されるように、実測値で示される式(2)は、式(1)で示される鋼繊維の混入率とインピーダンスとの関係に一致する。算出された式(2)に基づいて、配合Aで生成された鋼繊維コンクリートSの鋼繊維の混入率が不明な場合でも、鋼繊維の混入率を演算することができる。例えば、鋼繊維の混入率が不明な硬化前の鋼繊維コンクリートSの供試体を収容容器2内に充填する。次に、収容容器2内の一対の電極5を介して供試体にメータ10から所定の周波数の電流を流す。
As shown in FIG. 4, the formula (2) represented by the measured values agrees with the relationship between the steel fiber mixing ratio and the impedance shown by the formula (1). Based on the calculated formula (2), even if the steel fiber mixing rate of the steel fiber concrete S produced by the mix A is unknown, the steel fiber mixing rate can be calculated. For example, the
このとき、測定部12は、電流値及び電圧値を取得する。測定部12は、取得された電流値及び電圧値に基づいて、供試体のインピーダンスRAを演算する。演算部13は、算出されたインピーダンスの値に基づいて、式(2)を参照し、供試体の鋼繊維の混入率rAを算出する。
At this time, the
図5に示されるように、演算された混入率を検証するため、供試体の洗い出し作業が行われた。先ず、供試体の重量及び容積を測定した後、供試体を篩上に載置する。篩上で水を流して供試体中のコンクリートを洗い流し、供試体に含まれる鋼繊維を取り出す。取り出された鋼繊維を乾燥後、重量及び密度を測定する。測定された鋼繊維の重量および密度と供試体の容積に基づいて、鋼繊維の混入率が算出される。混入率の実測値とインピーダンスに基づく混入率の算出値とは、略一致する(図4参照)。 As shown in FIG. 5, in order to verify the calculated contamination rate, the sample was washed out. First, after measuring the weight and volume of the specimen, the specimen is placed on the sieve. Water is run over the sieve to wash away the concrete in the specimen, and the steel fibers contained in the specimen are taken out. After drying the removed steel fibers, the weight and density are measured. Based on the measured weight and density of the steel fibers and the volume of the specimen, the steel fiber mixing rate is calculated. The measured value of the mixing rate and the calculated value of the mixing rate based on the impedance substantially match (see FIG. 4).
上述したように繊維量測定装置1によれば、現場において硬化前の供試体のインピーダンスを測定することにより、鋼繊維補強コンクリートの鋼繊維の混入量を簡便な手法により演算することができる。繊維量測定装置1によれば、鋼繊維の種類によらず鋼繊維の混入量を演算することができる。繊維量測定装置1によれば、従来の洗い作業により繊維混入量を実測する手法に比して、現場において試料を洗う労力、濁水の排出、繊維流出の懸念などの問題点が解消され、簡易に、かつ濁水を排出せずに鋼繊維コンクリートSの鋼繊維の混入率を演算することができる。
As described above, according to the fiber
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 An embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.
1 繊維量測定装置
2 収容容器
5 電極
10 メータ
11 電源部
12 測定部
13 演算部
14 記憶部
15 表示部
S 鋼繊維コンクリート
W 導線
1 Fiber
Claims (3)
一対の電極と、
前記一対の電極および前記鋼繊維コンクリートを収容する収容容器と、
前記一対の電極に流れる所定の周波数特性を有する電流の値に基づいて前記鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記インピーダンスの値に基づいて、前記鋼繊維コンクリートに対する前記鋼繊維の混入率を演算する演算部と、を備えることを特徴とする、
繊維量測定装置。 A fiber amount measuring device for measuring the mixing ratio of steel fibers contained in steel fiber concrete before hardening,
a pair of electrodes;
a container containing the pair of electrodes and the steel fiber concrete;
a measuring unit that measures the impedance of the steel fiber concrete based on the value of the current flowing through the pair of electrodes and having predetermined frequency characteristics;
a calculation unit that calculates the mixing ratio of the steel fiber in the steel fiber concrete based on the impedance value measured by the measurement unit,
Fiber quantity measuring device.
請求項1に記載の繊維量測定装置。 The calculation unit calculates the mixing ratio by applying the measured impedance value to a relational expression showing the relationship between the steel fiber mixing ratio and the impedance set in advance.
The fiber amount measuring device according to claim 1.
一対の電極を収容した収容容器に前記鋼繊維コンクリートを流し込んで、前記一対の電極を前記鋼繊維コンクリートに接触させる工程と、
前記一対の電極に流れる所定の周波数特性を有する電流の値に基づいて前記鋼繊維コンクリートのインピーダンスを測定する工程と、
測定された前記インピーダンスの値に基づいて、前記鋼繊維コンクリートに対する前記鋼繊維の混入率を演算する工程と、を備えることを特徴とする、
繊維量測定方法。 A fiber amount measuring method for measuring the mixing ratio of steel fibers contained in steel fiber concrete before hardening, comprising:
a step of pouring the steel fiber concrete into a container containing a pair of electrodes to bring the pair of electrodes into contact with the steel fiber concrete;
measuring the impedance of the steel fiber concrete based on the value of the current flowing through the pair of electrodes and having predetermined frequency characteristics;
and calculating the mixing rate of the steel fiber in the steel fiber concrete based on the measured impedance value,
Fiber content measurement method.
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