JPH039809A

JPH039809A - 水分計測方法

Info

Publication number: JPH039809A
Application number: JP14217889A
Authority: JP
Inventors: Masao Takai; 高井　正夫
Original assignee: DAIETSU KK
Current assignee: DAIETSU KK
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-01-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、生コンクリートを混練りするバッチャ−プラ
ントにおいて使用する骨材に吸水・含浸されている水分
の計測方法に関するものである。

〈従来の技術〉一般に硬化したコンクリートの強度をはじめとした各種
特性は、混練した生コンクリート時の特性に大きく依存
する。従って用途に応じて生コンクリートの特性が選択
され、この特性を得るためのセメントと、これに加えら
れる砂、砂利等の骨材と、水の配合比が設計され、この
設計に基づいて生コンクリートが混線・製造される。し
かしながら、設計通りの特性を持った生コンクリートを
コンスタントに製造することは困難であり、実際にはバ
ッチャ−プラントをオペレートするオぺレータの熟練し
た勘によって一定の特性幅の中で製造されるような品質
管理が行われている。このように設計通りの生コンクリ
ートをコンスタントに製造することが困難な最も大きな
要因は、配合される砂、砂利等の骨材がその保存時に既
に吸水しており、この吸水量が正確に計測できないため
に設計通りの配合比にならないことにある。従来、この
ような骨材の吸水量の計測は、ＪＩＳＡｌ　１１１に定
められた細骨材の表面水率測定法に基づいて行われてい
るのが一般的である。即ち、野積みまたは、サイロ中に
保存されている骨材の一部を抜き取り例えばチャツプマ
ンフラスコ等を用いて吸水されている表面水分率を計測
する。このように事前に抜き取り計測された値から配合
時の骨材に吸水されている水分量を推定する方法である
。

一方、近年これ等の計測方法を改善したいくつかの方法
が提案されている。例えば、特開昭５４−１１５２９８
号では、高周波静電容量を測定して表面水率を求めよう
とするものである。即ち、高圧およびアース電極で構成
された針状検出部を一定の圧力で骨材中に挿入し、両電
極間の静電容量を測定し、表面水率を求めようとする方
法が提案されている。

さらには、特開昭６１−２３００４１号では、従来のチ
ャツプマンフラスコによる計測原理と基本的には変わり
がないが、配合のために計量される骨材の一部を切り出
して吸水量を求めようとする方法であり、バッチャ−プ
ラントと連動させるところに特徴を有した提案がなされ
ている。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら従来の方法はいずれも、配合される骨材の
一部に含浸されている水分を計測して、使用される骨材
全体の含浸水分量を推定しようとするものであり、基本
的にはこれまでの抜き取り計測の域を出ていないために
、使用される骨材の高々数％を取り出して計測し、全体
の水分率としている。従って用途に合わせて設計された
特性を備えた生コンクリートを安定して製造することが
できないと云う欠点があった。さらに、測定においては
常に被検体としての骨材との接触が必要であり、検出部
分の摩耗、破損がつきまとい、安定した計測ができない
と云う欠点もあった。

本発明の目的は前記従来の欠点を解決せしめ、配合に必
要な骨材のすべてを対象にそこに吸水、含浸されている
水分を実測することができる水分計測方法を提供するこ
とにある。

〈問題点を解決するための手段〉本発明によれば、２個の超音波センサにより被検体とし
ての骨材の落下流がもつゆらぎを検出し、該ゆらぎから
前記超音波センサの標準波からの位相差を検出して第一
のデータ群とし、前記２個の超音波センサから得られる
単位時間の前記位相差の変化を相関演算を行うことによ
って相関値を求めて第２のデータ群とすると共に、前記
骨材の落下流の流れ始めから流れ終りまでの流出時間を
第三のデータとして、該被検体からの各データ群をあら
かじめ質量とそこに吸水・含浸している水分量のわかっ
ている骨材を用いて実測されている前記第一、第二、第
三の各データと質量、水分量を基礎データベースとして
質量をベースとした重み付け演算によって前記被検体骨
材の質量を求めた後、該求めた質量と前記被検体からの
各データ群とを前記基礎データベースにより再度重み付
け演算を行うことによって被検体骨材に吸水・含浸され
ている水分量を求めることを特徴とする水分計測方法が
得られる。

く作　　用〉次に本発明の測定原理を示す。

本発明は、吸水・含浸している水分の量により骨材の質
量が変化し、これにより落下する体積速度が変化すると
共に、骨材の流れはゆらぎを伴うことに着目している。

本発明は、前記骨材の流れが持つゆらぎを超音波により
検出する。このとき、放射した超音波と骨材から反射さ
れて（る反射超音波との間には位相差φを生じ、骨材の
質量なｍ、比重なρ、音速をＣとするととして表すことができる。

一方、骨材の流れに対して垂直で、距離β離れた２点で
前記骨材の流れがもつゆらぎを検出した場合、第一の検
出点で検出されたゆらぎは時間ｔｌ連れて第二の検出点
でそのゆらぎが検出される。

今、第一の検出点における単位時間における前記位相差
の変化としての信号なＵＡ、第二の検出点での信号なＵ
Ｂとすると次式が成り立つ。

ＵＢ　（ｔ）＝ＵＡ　（ｔ−ｔ＋　）しかも信号ＵＡとＵＢの間には相関Ｓ０があり次式で荒
らさされる。

この相関曲線はｔ　＝ｔ　ｒでピークを持ち、この相関
値は骨材が測定の２点間を通過する速度即ち、骨材の流
速Ｖに反比例する値となりｏ　ｏｃ− ■ と表すことができる。

また、前記超音波センサが配置された計測２点間の距離
βと骨材の流れの断面積Ｓで決まる単位体積の質量ｍはｍ＝（ρ・ｙ）ｘｓ＝［汁］ｘｓとして表すことができ、骨材の流れの断面積Ｓが一定と
して考えると、前記超音波センサ２点間を通過していく
骨材の全質量ｍ０は、前記単位体積を単位で考えた時、
通過回数（サンプリング回数）ｎの各質量の総和・・へＸ（・）・＝ｘ［汁］７として表すことができる。また位相差の関係式より ρ“ｔａｎφｘ０従って一、−：：＝：［ｓ。：１ｆａｎ、　、　。］。

として表される。さらに前記通過回数（サンプリング回
数）ｎは、被検体としての全骨材が前記超音波センサ２
点間を通過していく時間即ち、骨材の流れ始めから流れ
終るまでの流出時間を七〇とするとｔ。＝［汁１の関係が成り立つ、当然のことながら前記流出時間上〇
は、吸水・含浸している水分の量で変化する骨材の質量
によって変化する。

このように、骨材に吸水・含浸される水分量によって質
量、流速、位相、相関値そして流速時間が変化し、しか
もお互いの間には相関が成立する。従って、被検体とし
ての骨材について位相差、相関値、流速時間を計測し、
これ等をデータとしてあらかじめ質量と水分量がわかっ
ている骨材について求められた前記各データと質量、水
分量を基礎データペースとして、質量をペースとした重
み付け演算によって被検体としての骨材の質量が求めら
れ、求めた質量と前記各データを前記基礎データペース
により、水分量をベースとした重み付け演算を再度行う
ことによって吸水・含浸されている水分量を求めること
ができる。

く実　施　例〉次に、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図はバッチャ−プラントにおけるセンサ配置の一例
を説明するための図である０図において骨材２は貯蔵槽
１に貯えられ、ゲート４の開閉によって計量槽３に送ら
れさらにゲート５の開閉によってミキサーに投入される
。

本発明における基本信号としての骨材の流れがもつゆら
ぎの検出、貯蔵槽ｌから計量槽３に送り出されるときの
骨材の流れに対して垂直に一定間隔をもって配置された
二個の超音波センサ６．７によって検出される。

図において８は骨材の流れの有無を検出するフローセン
サであり、９はパイロットセンサである。該パイロット
センサ９は、骨材が流れる環境、゛即ちバッチャ−プラ
ントの設置環境空間を伝播する超音波を検出して標準波
とするためのセンサである。これによってゆらぎ検出に
おける温度補償が同時に実現される。これ等の各センサ
は固定置１０によって固定されている。

本発明の一実施例における前記各センサは周波数４０Ｋ
Ｈｚの送信器、受信器で構成される超音波センサを使用
している。本発明において使用される超音波センサの周
波数は任意の周波数を使用できるが、周波数が低過ぎる
と位相変化量が小さ（なり、逆に高過ぎると指向性が鋭
（なり、その取り扱いが難しくなる。また検出した信号
をもとに各種の演算を行う必要があるために使用するプ
ロセッサの処理スピードによってセンサの周波数を選択
すればよい。

第２図は本発明の一実施例を説明するためのブロックで
ある。本発明の一実施例によれば、先ず、超音波センサ
６．７により、被検体としての骨材の流れがもつゆらぎ
が検出され、該各ゆらぎ信号は、パイロットセンサから
の標準信号との間で位相検波され、位相差が計測されこ
れを第一のデータ群とすると共に、位相差の変化として
の連続信号をＡ／Ｄ変換する。このとき、フローセンサ
８からの信号は骨材の流れに依存する信号のみをＡ／Ｄ
変換させる制御信号として働く、続いて、前記超音波セ
ンサ６．７から得られる単位時間の前記位相差の変化を
サブプロセッサ１３で相関演算を行って相関値を求めこ
れを第二のデータ群とする。また、前記フローセンサ８
で計測された骨材の流れ始めから流れ終りまでの流出時
間を第三のデータ群として、各データ群はメモリ１４に
記録される。一方、これ等の各データ群はメインプロセ
ッサ１５に送られ、メモリ１６にあらかじめ質量とそこ
に吸水・含浸している水分量のわかっている骨材を用い
て実測された前記第一、第二、第三の各データと質量、
水分量が記録されている基礎データベースにより質量を
ベースとした重み付け演算が行われ、被検体骨材の質量
が求められる。続いて該求められた質量と前記メモリ１
４に記録されている各データ群とを、メモリ１６に記録
されている基礎データベースにより再度重み付け演算を
行うことによって被検体骨材に吸水・含浸されている水
分量を求める。

表１にＪＩＳで定められた標準方式で実測した水分率と
本発明による方式で計測した水分率を示す。

表　　１〈発明の効果〉本発明の水分計測方式は、被検体骨材に非接触状態で、
しかも計量中の全骨材中に吸水・含浸する水分量を高精
度に計測することができる。

また、計測時間も極めて短時間で、水分計測のための待
ち時間を全く意識する必要はない。即ち、骨材の計量と
同時に水分量の計測ができる。

このことは、バッチャ−プラントの稼動において骨材の
計量と同時に設計にあった水分量の添加を正確に行うこ
とが可能になり、得られる生コンクリートの特性、品質
を設計通りに管理することが可能になり、生コンクリー
ト産業分野の品質管理に与える効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における計測センサの配置を
説明するための図であり、第２図は本発明の一実施例と
しての水分計測処理を説明するための図である。１・・・貯蔵槽２・・・骨材３・・・計量槽４．５・・・ゲート６．７・・・超音波センサ８・・・フローセンサ９・・・パイロットセンサＯ・・・センサ固定具１・・・位相検波器２・・・Ａ／Ｄ変換器３・・・サブプロセッサ５・・・メインプロセッサ４．１６・・・メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

２個の超音波センサにより被検体としての骨材の落下流
がもつゆらぎを検出し、該ゆらぎから前記超音波センサ
の標準波からの位相差を検出して第一のデータ群とし、
前記２個の超音波センサから得られる単位時間の前記位
相差の変化を相関演算を行うことによって相関値を求め
て第２のデータ群とすると共に、前記骨材の落下流の流
れ始めから流れ終りまでの流出時間を第三のデータとし
て、該被検体からの各データ群をあらかじめ質量とそこ
に吸水・含浸している水分量のわかっている骨材を用い
て実測されている前記第一、第二、第三の各データと質
量、水分量を基礎データベースとして質量をベースとし
た重み付け演算によって前記被検体骨材の質量を求めた
後、該求めた質量と前記被検体からの各データ群とを前
記基礎データベースにより再度重み付け演算を行うこと
によって被検体骨材に吸水・含浸されている水分量を求
めることを特徴とする水分計測方法。