JPH0716827A - 生コンクリートの品質制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 モルタル混錬段階において、ミキサ１の軸ト
ルク値を検出する軸トルク演算器３０から出力される軸
トルク信号３１が安定した状態になると、安定状態判定
器３２から演算開始信号３３が出力され、補充水量演算
器３６が軸トルク信号３１と水分率データ記憶器３４に
メモリされた水分率データ３５とに基づきモルタルに補
充すべき二次水量を求める。補充水供給制御器３８は補
充水量演算器３６からの水補充信号３７に基づき流量調
整弁１７を作動させてモルタルに二次水１９を供給し、
生コンクリートのモルタル混錬段階における水分率が適
切な状態になるようにする。 【効果】 モルタル混錬段階における水分率が適切な状
態になるので、生コンクリートに所定のワーカビリティ
を具備させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生コンクリートの品質制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、建設工事等に使用される生コンク
リートは、バッチャプラント等の生コンクリート製造設
備において、セメント、水、砂並びに砂利（骨材）等の
生コンクリート構成材料を混錬することにより製造され
ている。

【０００３】生コンクリートのワーカビリティ（流れ易
さ、打込み易さ）は、スランプ値、スランプフロー値、
ロートタイム値等により表わすことができるが、上記の
生コンクリート構成材料を所定の配合で混錬しても、骨
材の表面水量並びに粒度分布に起因してワーカビリティ
を表わす各値が設計値とは異なることがあり、これは、
生コンクリート構成材料の計量管理が行き届いた生コン
クリート製造設備においても発生する。

【０００４】このため従来は、生コンクリート製造設備
を操作する作業者が生コンクリートの混錬時に供給する
水の量を経験に基づいて適宜調整することにより、生コ
ンクリートに所定のワーカビリティを具備させるように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
研究開発が行われている締固め不要コンクリートのよう
な流動性に優れた高級コンクリートでは、水の量が適切
でないと生コンクリートの流動が損われてしまう。

【０００６】一方、水分計等の手段によって砂の表面水
量を検知するようにしても測定誤差があり、生コンクリ
ート中の総水量を常時適切な値にすることは難しい。

【０００７】

【調査結果に基づく知見】上記の課題を解決するために
発明者は、鋭意調査を行った結果、下記のような知見を
得るに至った。

【０００８】（１）図４に示すように、所定量のセメン
ト、水、骨材をミキサに投入して生コンクリートを製造
する際に、砂利を投入する前までのモルタル混錬段階に
おいてミキサの回転速度を高速にし、ミキサの軸トルク
（ミキサがモータ駆動の場合は電流値／回転数あるいは
電力値／回転数、ミキサが油圧駆動の場合は油圧力／回
転数）の経時変化を計測すると、軸トルクは混錬開始後
一旦増大し、モルタルが練り上がり状態に近付くのにつ
れ減少してモルタルが練り上がると略安定した状態とな
る傾向を呈し、このときの軸トルクからモルタルのスラ
ンプ値（ワーカビリティ）を推定することができる。

【０００９】（２）また、ミキサに投入する水量が所定
範囲内にあるときには、図２に示すように、練り上がっ
たモルタル中の水分率（水量Ｗ／粉体量Ｖｐ）が高くな
るほど、ミキサの軸トルクが低くなる傾向がある。

【００１０】（３）そこで、予め表面水量を実測により
把握した砂を用いて、所定量のセメント並びに砂に対し
所定量よりもやや少なくした水（一次水）を混錬するモ
デル混錬を、一次水量に対しミキサの軸トルクが略比例
関係を保つ範囲内において一次水量を種々変更して行
い、各モデル混錬におけるモルタルの練り上がり時のミ
キサの軸トルクをそれぞれ求めておけば、砂の表面水量
と一次水量とが既知であるので、前記の軸トルクに基づ
き練り上がったモルタルの水分率を把握することができ
る。

【００１１】（４）このように、練り上がったモルタル
の水分率が把握できれば、所定量のセメントと表面水量
が未知の砂と該砂の表面水量の変動に対応し得るように
所定量よりも少なめの一次水とを混錬したモルタルの水
分率を推測し、所定のワーカビリティを具備させるため
に更にモルタルに補充すべき水（二次水）の量を算出す
ることができる。

【００１２】

【発明の目的】本発明は生コンクリートに所定のワーカ
ビリティを具備させることができるようにすることを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の生コンクリートの品質制御装置において
は、所定量のセメントと予め表面水量を実測した所定量
の砂と所定量以下の水である一次水とをミキサにより混
錬して生成されるモルタルの練り上がり時のミキサの軸
トルクとモルタルの水分率との関係を水分率データとし
てメモリした水分率データ記憶器と、ミキサへの水の供
給系路に設けた流量調整弁と、該流量調整弁を通過する
水の流量を検出する流量計と、モルタルの混錬を行うミ
キサの軸トルクを求める軸トルク演算器と、該軸トルク
演算器より出力される軸トルク信号値が安定した状態と
なったか否かを判定するか、あるいは前記の軸トルク信
号が出力され始めてから所定時間が経過したか否かを判
定する安定状態判定器と、該安定状態判定器より演算開
始信号が出力された際に前記の水分率データと軸トルク
信号とに基づき現在ミキサにより混錬されているモルタ
ルの実測水分率と該モルタルに存在すべき目標水分率と
を求め且つ実測水分率と目標水分率との差からモルタル
に対し補充すべき水量を求めて水補充信号を出力する補
充水量演算器と、補充水量演算器より水補充信号が出力
された際に該水補充信号と前記の流量計より出力される
流量検出信号とに基づき前記の流量調整弁に対し流量調
整信号を出力して流量調整弁の開度を調整する補充水供
給制御器とを備えている。

【００１４】

【作用】本発明の生コンクリートの品質制御装置では、
軸トルク演算器から出力される軸トルク信号が安定した
状態になったことを安定状態判定器により判定させ、補
充水量演算器により水分率データ記憶器にメモリされた
水分率データと前記の軸トルク信号とに基づきモルタル
に補充すべき二次水量を求めさせ、補充水量演算器より
流量調整弁を作動させることにより二次水をモルタルに
供給させるので、生コンクリートのモルタル混錬段階に
おける水分率が適切な状態になる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

【００１６】図１は本発明の生コンクリートの品質制御
装置の一実施例を適用した生コンクリート製造設備の一
例を示すもので、１はミキサであり、該ミキサ１はモー
タ２により駆動され、生コンクリートの混錬を行うよう
になっている。

【００１７】３は砂利貯蔵ホッパ、４は砂利計量ホッパ
であり、該砂利計量ホッパ４は砂利貯蔵ホッパ３から投
入される砂利５の計量を行い、計量した砂利５を前記の
ミキサ１へ供給するようになっている。

【００１８】６は砂貯蔵ホッパ、７は砂計量ホッパであ
り、該砂計量ホッパ７は砂貯蔵ホッパ６から投入される
砂８の計量を行い、計量した砂８を前記のミキサ１へ供
給するようになっている。

【００１９】９はセメント貯蔵ホッパ、１０はセメント
計量ホッパであり、該セメント計量ホッパ１０はセメン
ト貯蔵ホッパ９から投入されるセメント１１の計量を行
い、計量したセメント１１を前記のミキサ１へ供給する
ようになっている。

【００２０】１２は水貯蔵タンク、１３は水計量ホッパ
であり、該水計量ホッパ１３は中仕切板により二室に区
介され、水貯蔵タンク１２より開閉弁１４を介して流入
する水１５の計量、及び開閉弁４２を介して流入する水
１５の計量を累積して行い、計量した水１５を一次水１
６あるいは三次水４１として前記のミキサ１へ供給する
ようになっている。

【００２１】１７は前記の水貯蔵タンク１２に接続され
た流量調整弁、１８は流量調整弁１７を通過する水１５
の流量を計測する流量計であり、該流量計１８を通過す
る水１５は二次水１９として前記のミキサ１へ供給され
るようになっている。

【００２２】２０は混和剤貯蔵タンクであり、該混和剤
貯蔵タンク２０に貯蔵される混和剤２１は開閉弁２２を
介して前記のミキサ１へ供給されるようになっており、
ミキサ１へ供給される混和剤２１の流量は流量計２３に
よって計測されるようになっている。

【００２３】２４はインバータ装置であり、該インバー
タ装置２４は前記のモータ２へ駆動電流２５を供給する
ようになっている。

【００２４】２６は回転数検出器であり、該回転数検出
器２６はミキサ１の回転数を検出して回転数検出信号２
７を出力するようになっている。

【００２５】２８は電力計であり、該電力計２８は前記
インバータ装置２４からモータ２へ供給される電力を計
測して電力値計測信号２９を出力するようになってい
る。

【００２６】３０は軸トルク演算器であり、該軸トルク
演算器３０は、前記の回転数検出信号２７と電力値計測
信号２９とに基づきミキサ１の軸トルクを求めて軸トル
ク信号３１を出力するようになっている。

【００２７】３２は安定状態判定器であり、該安定状態
判定器３２は、前記の軸トルク演算器３０より出力され
る軸トルク信号３１の信号値が一定時間以上安定した状
態になったか否かを判定し、軸トルク信号３１が安定し
た状態となった際に演算開始信号３３を出力するように
なっている。

【００２８】３４は水分率データ記憶器であり、該水分
率データ記憶器３４には、モルタルが練り上がった際の
ミキサ１の軸トルクに対するモルタルの水分率の関係
（図２参照）が水分率データ３５としてメモリされてい
る。

【００２９】３６は補充水量演算器であり、該補充水量
演算器３６は、前記の安定状態判定器３２より演算開始
信号３３が出力された際に、水分率データ記憶器３４に
メモリされた水分率データ３５を読み込み該水分率デー
タ３５と前記の軸トルク演算器３０より出力される軸ト
ルク信号３１とに基づき下記のような手順により演算を
行い、水補充信号３７を出力するようになっている。

【００３０】（１）水分率データ３５及び軸トルク信号
３１に基づいて、現在、ミキサ１により混錬されている
モルタルの水分率（実測水分率）と該モルタルに存在す
べき水分率（目標水分率）とを求める。

【００３１】（２）上記の実測水分率と目標水分率との
差からモルタルに対し補充すべき水量を求めて水補充信
号３７を出力する。

【００３２】３８は補充水供給制御器であり、該補充水
供給制御器３８は前記の補充水量演算器３６より水補充
信号３７が出力された際に、前記の流量調整弁１７に対
して流量調整弁１７が開くような流量調整信号３９を出
力し、前記の流量計１８より出力される流量検出信号４
０と水補充信号３７とに基づいて該水補充信号３７に相
当する流量が計測された後、流量調整弁１７に対して流
量調整弁１７が閉じるような流量調整信号３９を出力す
るようになっている。

【００３３】以下、本実施例の作動を説明する。

【００３４】図１に示す生コンクリートの製造設備にお
いて、生コンクリートの製造を行う際には、セメント貯
蔵ホッパ９に貯蔵されているセメント１１をセメント計
量ホッパ１０により所定量計量し、砂貯蔵ホッパ６に貯
蔵されている砂８を砂計量ホッパ７により所定量計量す
る。

【００３５】また、水貯蔵タンク１２に貯蔵されている
水１５を一次水１６として水計量ホッパ１３により前記
のセメント１１並びに砂８に対して所定量よりもやや少
なめに計量し、一次水１６とセメント１１と砂８とをミ
キサ１に投入したうえ、インバータ装置２４によりモー
タ２を作動させ、ミキサ１を高速回転させる。

【００３６】モータ２を作動させると、ミキサ１の回転
数が回転数検出器２６により検出され該回転数検出器２
６から回転数検出信号２７が出力されるとともに、イン
バータ装置２４よりモータ２へ供給される電力が電力計
２８により計測され、該電力計２８から電力値計測信号
２９が出力される。

【００３７】軸トルク演算器３０は前記の回転数検出信
号２７と電力値計測信号２９とに基づいてミキサ１の軸
トルクを求め、軸トルク信号３１を出力する。

【００３８】このとき、ミキサ１の軸トルクの経時変化
は、図３に示すように、混錬開始後一旦増大し、モルタ
ルが練り上がり状態に近付くのにつれ減少してモルタル
が練り上がると略安定した状態となる傾向を呈する。

【００３９】このようにして、一次水１６とセメント１
１と砂８とを混錬することにより生成されるモルタルが
練り上がり状態となり、前記の軸トルク信号３１の信号
値が一定時間以上安定した状態になると、安定状態判定
器３２から演算開始信号３３が出力される。

【００４０】演算開始信号３３が出力されると、補充水
量演算器３６は、水分率データ記憶器３４にメモリされ
た水分率データ３５（図２参照）と前記の軸トルク信号
３１とに基づいて、現在、ミキサ１により混錬されてい
るモルタルの水分率（実測水分率）と該モルタルに存在
すべき水分率（目標水分率）とを求め、この実測水分率
と目標水分率との差からモルタルに対し補充すべき水量
に対応する水補充信号３７を出力する。

【００４１】水補充信号３７が出力されると、補充水供
給制御器３８は、流量調整信号３９を流量調整弁１７に
対し出力して該流量調整弁１７を開かせ、水貯蔵タンク
１２に貯蔵されている水１５を流量計１８を介し二次水
１９として前記のミキサ１へ供給する。

【００４２】このとき、流量計１８は該流量計１８を通
過する二次水１９の流量を計測して流量検出信号４０を
出力する。

【００４３】更に、補充水供給制御器３８は、流量検出
信号４０と水補充信号３７とに基づいて該水補充信号３
７に相当する流量が計測された後、流量調整信号３９を
流量調整弁１７に対し出力して該流量調整弁１７を閉じ
させる。

【００４４】モルタルに対して二次水１９の補充を行っ
たならば、砂利貯蔵ホッパ３に貯蔵されている砂利５を
砂利計量ホッパ４により所定量計量する。

【００４５】また、水貯蔵タンク１２に貯蔵されている
水１５を前記のモルタルに対する三次水４１として水計
量ホッパ１３により計量し、三次水４１と砂利５とをミ
キサ１に投入するとともに、混和剤貯蔵タンク２０に貯
蔵されている混和剤２１の流量を流量計２３により計測
しつつミキサ１へ供給したうえ、インバータ装置２４に
よりモータ２を作動させ、ミキサ１を中速回転させて生
コンクリートの混錬を行う。

【００４６】このように、本実施例においては、所定量
のセメント１１並びに砂８に対し所定量よりもやや少な
めの一次水１６を混錬することにより生成されるモルタ
ルの水分率を把握したうえ、所定のワーカビリティを具
備させるために更にモルタルに二次水１９を補充するの
で、生コンクリート製造のモルタル混錬段階において、
砂８の表面水率に左右されることなく生コンクリートの
水分率を適切な値にすることができ、よって、生コンク
リートに所定のワーカビリティを具備させることができ
る。

【００４７】なお、本発明の生コンクリートの品質制御
装置は、上述した実施例のみに限定されるものではな
く、安定状態反定期を軸トルク信号が出力されはじめて
から所定時間が経過したか否かを判定させるような構造
として時間経過により軸トルクが安定したか否かを判定
させるようにすること、砂利と三次水と混和剤とを二次
水と同時にミキサに投入させるようにすること、ミキサ
の軸トルクを把握する値として電力値に変えて電流値あ
るいは油圧力をパラメータとして用いるようにするこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の生コンクリ
ートの品質制御装置によれば、ミキサの軸トルクと水分
率データとに基づき生コンクリートのモルタル混錬段階
における水分率を把握し、モルタルに所定のワーカビリ
ティが具備されるように、自動的に二次水を供給するの
で、生コンクリートの水分率を適切な値にすることがで
きるとともに、生コンクリートの製造工程における省力
化を図ることができる、という優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生コンクリートの品質管理装置の一実
施例を適用した生コンクリート製造設備の一例を示す概
念図である。

【図２】練り上がったモルタル中の水分率とミキサの軸
トルク値との関係を示すグラフである。

【図３】図１に示す生コンクリート製造設備により生コ
ンクリートを製造する際のミキサの軸トルク値の経時変
化の一例を示すグラフである。

【図４】モルタル混錬時におけるミキサの軸トルク値の
経時変化を示すグラフである。

【符号の説明】 １ ミキサ ８ 砂 １１ セメント １５ 水 １６ 一次水 １７ 流量調整弁 １８ 流量計 １９ 二次水 ３０ 軸トルク演算器 ３１ 軸トルク信号 ３２ 安定状態判定器 ３３ 演算開始信号 ３４ 水分率データ記憶器 ３５ 水分率データ ３６ 補充水量演算器 ３７ 水補充信号 ３８ 補充水供給制御装置 ３９ 流量調整信号 ４０ 流量検出信号 ４１ 三次水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 真 神奈川県横浜市金沢区昭和町3174番地 石 川島建機株式会社本社内 (72)発明者 増田 浩明 神奈川県横浜市金沢区昭和町3174番地 石 川島建機株式会社本社内 (72)発明者 藤沢 淳彦 神奈川県横浜市金沢区昭和町3174番地 石 川島建機株式会社本社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定量のセメントと予め表面水量を実測
   した所定量の砂と所定量以下の水である一次水とをミキ
   サにより混錬して生成されるモルタルの練り上がり時の
   ミキサの軸トルクとモルタルの水分率との関係を水分率
   データとしてメモリした水分率データ記憶器と、ミキサ
   への水の供給系路に設けた流量調整弁と、該流量調整弁
   を通過する水の流量を検出する流量計と、モルタルの混
   錬を行うミキサの軸トルクを求める軸トルク演算器と、
   該軸トルク演算器より出力される軸トルク信号値が安定
   した状態となったか否かを判定するか、あるいは前記の
   軸トルク信号が出力され始めてから所定時間が経過した
   か否かを判定する安定状態判定器と、該安定状態判定器
   より演算開始信号が出力された際に前記の水分率データ
   と軸トルク信号とに基づき現在ミキサにより混錬されて
   いるモルタルの実測水分率と該モルタルに存在すべき目
   標水分率とを求め且つ実測水分率と目標水分率との差か
   らモルタルに対し補充すべき水量を求めて水補充信号を
   出力する補充水量演算器と、補充水量演算器より水補充
   信号が出力された際に該水補充信号と前記の流量計より
   出力される流量検出信号とに基づき前記の流量調整弁に
   対し流量調整信号を出力して流量調整弁の開度を調整す
   る補充水供給制御器とを備えてなることを特徴とする生
   コンクリートの品質制御装置。