JPH10123126A - フレッシュコンクリートの空気量試験装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレッシュコンクリートに含まれる空気量を迅
速かつ容易に計測するとともに、該空気量をエントレイ
ンドエアとエントラップトエアに分けて評価する。 【解決手段】本発明に係るフレッシュコンクリートの空
気量試験装置は、試験対象となるフレッシュコンクリー
トを流し込む試験容器１と、該試験容器に設けられた透
明板２を撮像する撮像手段としてのＣＣＤカメラ３と、
該カメラからの画像信号を取り込んで画像処理及び演算
処理を行うパソコン４とから概ね構成してある。パソコ
ン４は、図１(b)のブロック図に示したように、Ａ／Ｄ
コンバータ５でデジタルに変換されたＣＣＤカメラ３か
らの画像データを処理する画像処理手段としての画像処
理部６と、該処理結果を用いて空気量に関する評価を行
う演算手段としての演算部７とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレッシュコンク
リートの空気量試験装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】界面活性剤の一種であるＡＥ剤をフレッ
シュコンクリートに添加することがある。かかるＡＥ剤
は、エントレインドエアと呼ばれる直径数十μｍ〜数百
μm程度の微細な独立気泡をコンクリート中に連行し、
コンクリートのワーカビリティを改善するとともにコン
クリートの耐凍害性を著しく改善する。

【０００３】ただ、空気量が５％を超えると乾燥収縮や
強度低下などが大きくなり、空気量が３％未満では凍結
融解作用に対する耐久性の改善に効果が少ない。したが
って、寒中コンクリートを打設する際には、コンクリー
ト中の空気量を、重量による空気量の試験方法（JISA11
16）、容積による空気量の試験方法(JISA1118)又は空気
室圧力方法による空気量の試験方法(JISA1128)のいずれ
かの方法を用いて計測し、該計測値が４〜５％になるよ
うにＡＥ剤の添加量を調整する必要がある。

【０００４】一方、練混ぜ時に自然に混入する気泡とし
てエントラップトエアがあり、エントレインドエアとは
異なってその気泡径は大きい。そして、かかるエントラ
ップトエアについても、耐凍害性の向上に若干の効果は
認められるものの、エントレインドエアほどの耐凍害性
を期待することはできない。

【０００５】したがって、エントラップトエアが多くな
りがちな小さな粗骨材を使用する場合には、空気量の適
正値も大きめに考える必要があり、例えば２０ｍｍ、２
５ｍｍ骨材では５％、１０ｍｍ骨材では６％程度が適正
値となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の試験方法では、いずれも手順が煩雑で計測の自
動化が困難であるばかりでなく、フレッシュコンクリー
ト中の空気量の総量を計測することはできても、エント
レインドエアとエントラップトエアとを区別することが
できないという問題を生じていた。

【０００７】すなわち、計測値が規定値を満足したとし
てもエントラップトエアの割合が多い場合には、空気量
の割には耐凍害性が劣るといった事態が生じるおそれが
あった。

【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、フレッシュコンクリートに含まれる空気量を
迅速かつ容易に計測可能なフレッシュコンクリートの空
気量試験装置及び方法を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、フレッシュコンクリート
に含まれる空気量をエントレインドエアとエントラップ
トエアに区別して評価することが可能なフレッシュコン
クリートの空気量試験装置及び方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のフレッシュコンクリートの空気量試験装置
は請求項１に記載したように、内部を取り囲む側壁の少
なくとも一部がガラス、アクリル等の透明板で形成され
た試験容器と、前記透明板を撮像する撮像手段と、該撮
像手段で得られた画像データから前記透明板の裏側に付
着したフレッシュコンクリート内の気泡の径を求める画
像処理手段と、該気泡径を用いて前記フレッシュコンク
リートの空気量に関する評価を行う演算手段とからなる
ものである。

【００１１】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記画像処理手段を、前記画像
データの輝度値を用いて前記フレッシュコンクリート内
の気泡の径を求めるように構成したものである。

【００１２】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記演算手段を、前記気泡径を
用いて前記フレッシュコンクリートに含まれるエントレ
インドエアとエントラップトエアの比率を算出するよう
に構成したものである。

【００１３】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記演算手段を、前記気泡径を
用いて前記フレッシュコンクリートに含まれるエントレ
インドエアとエントラップトエアの各空気量をそれぞれ
算出するように構成したものである。

【００１４】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記透明板を複数枚で構成し、
前記評価結果若しくは前記算出結果を前記各透明板で平
均するようにしたものである。

【００１５】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験方法は請求項５に記載したように、内部
を取り囲む側壁の少なくとも一部がガラス、アクリル等
の透明板で形成された試験容器にフレッシュコンクリー
トを流入し、前記試験容器を所定時間静置して前記透明
板の裏側に気泡を付着させ、該透明板を撮像し、該撮像
工程で得られた画像データから前記気泡の径を求める画
像処理を行い、該気泡径を用いて前記フレッシュコンク
リートの空気量に関する評価を行うものである。

【００１６】本発明に係るフレッシュコンクリートの空
気量試験装置及び方法においては、フレッシュコンクリ
ートを試験容器に流し込んでしばらく静置しておくと、
該コンクリートに含まれていた空気が気泡となって試験
容器の透明板の裏側に付着するので、かかる気泡が付着
した状態で透明板を撮像する。撮像の際には、必要に応
じて透明板に光を当てる。次に、撮像で得られた画像デ
ータから気泡の径を算出する画像処理を行い、該気泡径
を用いてフレッシュコンクリートの空気量に関する評価
を行う。

【００１７】ここで、気泡の径を算出するための画像処
理の仕方は任意であり、例えば、各画素の色差を利用し
て気泡を識別する、円形をパターン認識させる等の方法
が考えられるが、画像データの輝度値を用いてフレッシ
ュコンクリート内の気泡の径を求めるようにした場合、
輝度値の大きさと気泡の径との相関関係を予め調べてお
くことによって気泡径を簡単に求めることができる。

【００１８】空気量に関する評価とは、エントレインド
エアとエントラップトエアを特に区別することなく全体
量として算出する、両者の比率を算出する、両者の空気
量を個別に算出する、の３つの概念を含むものとする。
なお、両者の比率を算出する場合には、別の試験方法で
計測された全体空気量データを用いてエントレインドエ
アとエントラップトエアの空気量をそれぞれ求める。

【００１９】透明板を試験容器の側壁のどの部分に配置
するかは任意であり、例えば試験容器を直方体状とする
のであれば、４面すべてを透明板としてもよいし、一面
のみを透明板としてもよいが、透明板を複数枚で構成
し、前記評価結果若しくは前記算出結果を前記各透明板
で平均するようにした場合、短時間で精度の高い結果を
得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るフレッシュコ
ンクリートの空気量試験装置及び方法の実施の形態につ
いて、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と
実質的に同一の部品等については同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００２１】図１(a)は、本実施形態に係るフレッシュ
コンクリートの空気量試験装置を示した概念図であり、
同図(b)はその一部をブロック図で示したものである。
これらの図でわかるように、本実施形態に係るフレッシ
ュコンクリートの空気量試験装置は、試験対象となるフ
レッシュコンクリートを流し込む試験容器１と、該試験
容器に設けられた透明板２を撮像する撮像手段としての
ＣＣＤカメラ３と、該カメラからの画像信号を取り込ん
で画像処理及び演算処理を行うパソコン４とから概ね構
成してある。

【００２２】試験容器１は、図２(a)でよくわかるよう
にプラスチック等で形成されたコの字状フレーム１１に
ガラス、アクリル等で形成された１０ｃｍ角程度の透明
板２、２を例えば２〜３ｃｍ程度の間隔で対向配置して
なり、該透明板に挟まれた中空空間内に同図(b)に示す
ようにフレッシュコンクリート１２を流し込むようにな
っている。

【００２３】パソコン４は、図１(b)のブロック図に示
したように、Ａ／Ｄコンバータ５でデジタルに変換され
たＣＣＤカメラ３からの画像データを処理する画像処理
手段としての画像処理部６と、該処理結果を用いて空気
量に関する評価を行う演算手段としての演算部７とから
なる。

【００２４】すなわち、画像処理部６は、各画素の輝度
値の大きさから透明板２の裏側の対応位置において気泡
が付着しているかどうかを判定するとともに、付着して
いる場合にはその径を求めるようになっており、演算部
７は、該気泡径を用いてフレッシュコンクリートの空気
量に関する評価を行うようになっている。

【００２５】次に、本実施形態に係るフレッシュコンク
リートの空気量試験方法の手順を説明する。本実施形態
の空気量試験方法においては、図３のフローチャートに
示すように、まず、試験対象のフレッシュコンクリー
ト、例えばコンクリート打設寸前にミキサー車から採取
したフレッシュコンクリートを例えば１００ｃｃ程度試
験容器１内に静かに流し込む（ステップ１０１）。

【００２６】次に、かかる試験容器１を数分間静置する
（ステップ１０２）。すると、図２(b)に示すようにフ
レッシュコンクリート１２に含まれていた空気が気泡１
３となって試験容器１の透明板２の裏側に付着するの
で、かかる気泡が付着した状態で透明板２をＣＣＤカメ
ラ３で撮像する（ステップ１０３）。撮像の際には、必
要に応じて光源（図示せず）を設置し、透明板２に十分
な強度の光を照射する。

【００２７】透明板２に入射した光は、該透明板の裏側
にて反射し、再び手前に戻ってくるが、透明板２の裏側
に存在する材料の性質によって光の屈折率や反射率が異
なる。そして、裏面における光の反射率は、コンクリー
トの場合よりも気泡（空気）の場合の方が大きいため、
透明板２からの反射光は、気泡が存在しない場合には光
の強度が弱くなり、気泡が存在する場合は光の強度が強
くなる。また、気泡が大きくなるほど光の強度も大きく
なる。したがって、気泡１３が付着した透明板２をＣＣ
Ｄカメラ３で撮像して画像データを処理することによ
り、気泡の有無及びその大きさを知ることができる。

【００２８】次に、ＣＣＤカメラ３からの画像信号を画
像データの形でパソコン４の画像処理部６に取り込む。
そして、取り込まれた画像データの各画素の輝度値の大
きさから透明板２の裏側の対応位置において気泡が付着
しているかどうかを判定するとともに、付着している場
合にはその気泡径を算出する（ステップ１０４）。気泡
径の算出にあたっては、図４(a)に示すような気泡径と
輝度との相関関係を予め調べておけばよい。ちなみに同
図に示す例では、輝度の大きさと気泡径とが正比例の関
係にある。

【００２９】次に、画像処理結果を用いてフレッシュコ
ンクリートに含まれる空気量に関する評価を行う（ステ
ップ１０５）。

【００３０】すなわち、まず、算出された気泡径を用い
て気泡径ごとの気泡量を計算する。図４(b)は、気泡径
と気泡量との関係をヒストグラムに整理した例を示した
ものである。同図の例では、気泡径が小さな領域と大き
な領域のそれぞれに気泡量のピークがあり、前者はエン
トレインドエアを、後者はエントラップトエアの存在を
示している。

【００３１】なお、三次元空間内に分布する気泡の量を
任意の鉛直断面における気泡の存在から推定するにあた
っては、必要に応じて統計学的評価手法や確立論的評価
手法を適宜導入すればよい。

【００３２】次に、気泡径ごとの気泡量をエントレイン
ドエア及びエントラップトエアごとに合計してフレッシ
ュコンクリートに含まれる両者の空気量を別々に算出す
るとともに、それらを合計して全体空気量を算出する。
なお、各気泡がエントレインドエアとエントラップトエ
アのいずれに属するのかは、該気泡の径の大きさに基づ
いて判断する。

【００３３】このように一方の透明板２について空気量
の評価を行ったならば、他方の透明板についても同様の
手順（ステップ１０３〜１０５）を繰り返し行って空気
量の評価を行い、先に求めた結果と平均する。

【００３４】以上説明したように、本実施形態の空気量
試験装置及び方法によれば、フレッシュコンクリートを
試験容器内に入れてしばらく静置し、その後、気泡が付
着した透明板の画像データを画像処理するだけでフレッ
シュコンクリートの空気量が計測される。したがって、
ＪＩＳに規定された空気量の試験方法に比べてはるかに
簡単な手順でかつ短時間にフレッシュコンクリートの空
気量を計測することができるとともに、測定の自動化も
可能となる。

【００３５】また、本実施形態のフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置及び方法によれば、透明板に付着し
た気泡の大きさに着目して空気量を計測するようにした
ので、フレッシュコンクリートに含まれるエントレイン
ドエアとエントラップトエアの各空気量を別々に算出す
ることができる。そのため、従来のように、エントラッ
プトエアであることに気づかずに耐凍害性に対する効果
を過大に評価することがなくなり、耐凍害性に関する判
定精度を向上させることができる。

【００３６】また、本実施形態のフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置及び方法によれば、画像データの輝
度値を用いてフレッシュコンクリート内の気泡の径を求
めるようにしたので、輝度値の大きさと気泡径との相関
関係を予め調べておくことによって気泡径を簡単に求め
ることができる。

【００３７】また、本実施形態のフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置及び方法によれば、透明板を複数枚
で構成し、空気量の評価結果若しくは算出結果を各透明
板で平均するようにしたので、短時間で精度の高い結果
を得ることができる。

【００３８】本実施形態では、一対の透明板を対向配置
して試験容器を構成したが、透明板を試験容器の側壁の
どの部分に配置するか、あるいは何枚で構成するは任意
であり、例えば試験容器を直方体状とするのであれば、
４面すべてを透明板としてもよいし、一面のみを透明板
としてもよい。

【００３９】また、これに関連して、各透明板ごとに画
像処理を行うかどうか、また、それらの結果を平均する
かどうかについても任意であり、複数枚の透明板で試験
容器を構成した場合であっても、特定の透明板に対して
行った画像処理の結果のみから空気量の評価を行うよう
にしてもよい。

【００４０】また、本実施形態では、画像データの輝度
値に注目して画像処理を行うようにしたが、輝度値でな
くても色差やパターン認識によって気泡を識別するよう
にしてもよい。

【００４１】また、本実施形態では、空気量に関する評
価として、エントレインドエアとエントラップトエアの
空気量を別々に算出するようにしたが、場合によっては
両者の比率を算出するだけにとどめてもよい。かかる構
成であっても、別の試験方法で計測された全体空気量デ
ータがあれば、そのデータを用いてエントレインドエア
とエントラップトエアの空気量をそれぞれ求めることが
できる。また、場合によっては、両者を特に区別するこ
となく全体量としてのみ算出するようにしてもよい。か
かる構成であっても、従来の試験方法に比べて迅速かつ
容易にフレッシュコンクリートの空気量を計測すること
ができるという効果を享受することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るフレッ
シュコンクリートの空気量試験装置は請求項１に記載し
たように、内部を取り囲む側壁の少なくとも一部がガラ
ス、アクリル等の透明板で形成された試験容器と、前記
透明板を撮像する撮像手段と、該撮像手段で得られた画
像データから前記透明板の裏側に付着したフレッシュコ
ンクリート内の気泡の径を求める画像処理手段と、該気
泡径を用いて前記フレッシュコンクリートの空気量に関
する評価を行う演算手段とから構成したので、ＪＩＳに
規定された空気量の試験方法に比べてはるかに簡単な手
順でかつ短時間にフレッシュコンクリートの空気量を計
測することが可能となる。

【００４３】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記画像処理手段を前記画像デ
ータの輝度値を用いて前記フレッシュコンクリート内の
気泡の径を求めるように構成したので、輝度値の大きさ
と気泡径とを予め調べておけば、気泡径を簡単に求める
ことができる。

【００４４】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記演算手段を、前記気泡径を
用いて前記フレッシュコンクリートに含まれるエントレ
インドエアとエントラップトエアの比率を算出するよう
に構成したので、別の試験方法で計測された全体空気量
データがあれば、そのデータを用いてエントレインドエ
アとエントラップトエアの空気量をそれぞれ求めること
ができる。

【００４５】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記演算手段を、前記気泡径を
用いて前記フレッシュコンクリートに含まれるエントレ
インドエアとエントラップトエアの各空気量をそれぞれ
算出するように構成したので、耐凍害性に関する判定の
精度を向上させることができる。

【００４６】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験装置は、前記透明板を複数枚で構成し、
前記評価結果若しくは前記算出結果を前記各透明板で平
均するようにしたので、短時間で精度の高い結果を得る
ことができる。

【００４７】また、本発明に係るフレッシュコンクリー
トの空気量試験方法は請求項５に記載したように、内部
を取り囲む側壁の少なくとも一部がガラス、アクリル等
の透明板で形成された試験容器にフレッシュコンクリー
トを流入し、前記試験容器を所定時間静置して前記透明
板の裏側に気泡を付着させ、該透明板を撮像し、該撮像
工程で得られた画像データから前記気泡の径を求める画
像処理を行い、該気泡径を用いて前記フレッシュコンク
リートの空気量に関する評価を行うようにしたので、Ｊ
ＩＳに規定された空気量の試験方法に比べてはるかに簡
単な手順でかつ短時間にフレッシュコンクリートの空気
量を計測することが可能となる。

【００４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るフレッシュコンクリートの空
気量試験装置を示した図であり、(a)は全体概念図、(b)
はその一部を示したブロック図。

【図２】本実施形態に係る空気量試験装置の一部を構成
する試験容器を示した全体斜視図であり、(a)はフレッ
シュコンクリートを入れる前、(b)は入れた後の状態を
それぞれ示した図。

【図３】本実施形態に係るフレッシュコンクリートの空
気量試験方法の手順を示したフローチャート。

【図４】本実施形態に係る空気量試験装置及び方法の作
用を説明したグラフであり、(a)は気泡径と輝度との相
関関係の一例を、(b)は気泡量と気泡径との関係の一例
をそれぞれ示したグラフ。

【符号の説明】

１ 試験容器 ２ 透明板 ３ ＣＣＤカメラ（撮像手段） ６ 画像処理部（画像処理手段） ７ 演算部（演算手段） １２ フレッシュコンクリート １３ 気泡

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を取り囲む側壁の少なくとも一部が
   ガラス、アクリル等の透明板で形成された試験容器と、
   前記透明板を撮像する撮像手段と、該撮像手段で得られ
   た画像データから前記透明板の裏側に付着したフレッシ
   ュコンクリート内の気泡の径を求める画像処理手段と、
   該気泡径を用いて前記フレッシュコンクリートの空気量
   に関する評価を行う演算手段とからなることを特徴とす
   るフレッシュコンクリートの空気量試験装置。
2. 【請求項２】 前記画像処理手段は、前記画像データの
   輝度値を用いて前記フレッシュコンクリート内の気泡の
   径を求める請求項１記載のフレッシュコンクリートの空
   気量試験装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、前記気泡径を用いて前
   記フレッシュコンクリートに含まれるエントレインドエ
   アとエントラップトエアの比率を算出する請求項１記載
   のフレッシュコンクリートの空気量試験装置。
4. 【請求項４】 前記演算手段は、前記気泡径を用いて前
   記フレッシュコンクリートに含まれるエントレインドエ
   アとエントラップトエアの各空気量をそれぞれ算出する
   請求項１記載のフレッシュコンクリートの空気量試験装
   置。
5. 【請求項５】 前記透明板を複数枚で構成し、前記評価
   結果若しくは前記算出結果を前記各透明板で平均する請
   求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の空気量試験装
   置。
6. 【請求項６】 内部を取り囲む側壁の少なくとも一部が
   ガラス、アクリル等の透明板で形成された試験容器にフ
   レッシュコンクリートを流入し、前記試験容器を所定時
   間静置して前記透明板の裏側に気泡を付着させ、該透明
   板を撮像し、該撮像工程で得られた画像データから前記
   気泡の径を求める画像処理を行い、該気泡径を用いて前
   記フレッシュコンクリートの空気量に関する評価を行う
   ことを特徴とするフレッシュコンクリートの空気量試験
   方法。