特許 5715040 フレッシュコンクリートの試験方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5715040

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】フレッシュコンクリートの試験方法および装置

(51)【国際特許分類】

   B28C 7/16 20060101AFI20150416BHJP

   B28C 5/42 20060101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   B28C7/16

   B28C5/42

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-282690(P2011-282690)

(22)【出願日】2011年12月26日

(65)【公開番号】特開2013-132760(P2013-132760A)

(43)【公開日】2013年7月8日

【審査請求日】2014年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078695

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 司

(72)【発明者】

【氏名】蔡 成浩

(72)【発明者】

【氏名】親本 俊憲

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０４５１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２４０４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６３５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７９００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４９６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７０８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４３−０２５７６０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平１０−１７６９８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２８Ｃ １／００−９／０４

Ｇ０１Ｎ １１／００−１１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アジテータ車のシュートに取り付けたカメラを用いてシュートを流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影し、
同時に、ある位置のコンクリートの断面形状とシュートの傾きを測定し、
測定した写真からコンクリートの流速を算出し、断面形状からコンクリートの断面積を算出し、
次に、コンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、
最後に、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断することを特徴としたフレッシュコンクリートの試験方法。

【請求項2】

シュートを流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影するカメラと、
シュート内のコンクリート面の高さを測定する平面レーザー距離計と、
シュートの傾を測定する傾斜計と、
これらカメラと、平面レーザー距離計と、傾斜計とからのデータを処理し、
シュートを流れるコンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断する合否を判定し、判定結果を表示するコンピュータと
からなることを特徴としたフレッシュコンクリートの試験装置。

【請求項3】

カメラと平面レーザー距離計と傾斜計とは、シュート上に載置する遮光カバーに設け、この遮光カバーに照明を取り付けた請求項２記載のフレッシュコンクリートの試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリートアジテータ車のフレッシュコンクリートのコンシステンシー(変形や流動に対する抵抗性)や材料分離の有無(コンクリートの粗骨材とモルタル分が分離すること)など、コンクリートの品質や施工性に影響する性質を荷卸し時点で自動的に全数検査し、施工不良や品質事故を防止するフレッシュコンクリートの試験方法および装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

通常、フレッシュコンクリートのコンシステンシーの評価はスランプ試験(JIS
A 1101)やスランプフロー試験(JIS A 1150)の値で代表されており、所定の範囲内であれば合格と判断されている。

【0003】

これらの試験の実施頻度は、一般には打込み工区ごと・打込み日ごと、かつ150m³またはその端数ごとに1回を基本とし、また打込中品質変化が認められた場合となっている(日本建築学会建築工事標準仕様書・同解説JASS5鉄筋コンフリート工事)。また、特殊なコンクリートである高流動コンクリートについては、「高流動コンクリートの充填装置を用いた間隙通過試験方法(案)」(JSCEF511)や「高流動コンクリートのL型フロー試験方法(案)」(JSCE-F514)などの試験方法が定められている。

【0004】

従来、生コンクリート製造プラントにて製造したコンクリートは、プラント工場内でその一部を採取してスランプ試験などを行ってコンシステンシーや材料分離抵抗性などの性状を管理しており、その性状がコンクリートを打設する現場毎に設定されるコンシステンシーや材料分離抵抗性などの目標性状に適合しているかどうかを確認している。

【0005】

ところが、コンクリートを打設現場へと運搬する際に、時間の経過と共に水和反応が進行して徐々にスランプ値が低下し、それに伴ってコンシステンシーや材料分離抵抗性などの性状値も低下していく傾向があるため、例えばアジテータ車による運搬時間が長いと出荷時では適合していた性状が現場での打設時には既に適合していないといった場合がある。

【0006】

一方、コンクリートのコンシステンシーや材料分離を評価するため、アジテータ車のドラム内にカメラを設置して監視する技術も下記特許文献に提案されている。

【特許文献1】特開２００６−１５９６５８号公報

【特許文献2】特開２００９−８５２号公報

【0007】

前記特許文献１は、複数のアジテータ車のコンクリートのコンシステンシーや材料分離抵抗性などの性状を、管理事務所にて一括してリアルタイムに管理可能とするアジテータ車のコンクリート品質管理装置を提供するもので、アジテータ車にミキサドラム内のコンクリートの動きや付着具合を撮影するテレビカメラと、この画像データを含むコンクリート管理情報を管理事務所のサーバーに送信する送信端末とを備える。

【0008】

また、管理事務所のサーバーには複数のアジテータ車より送信されてくるコンクリート管理情報を受信する受信端末と、このコンクリート管理情報を表示するモニタとを備える。

【0009】

前記テレビカメラは、ミキサドラム内部の様子を撮影するための撮影手段として、ミキサドラム内にコンクリートを投入するための投入ホッパの上部に備えられ、該テレビカメラの操作によって回転中のミキサドラムの内部を転動するコンクリートの動きや、ミキサドラム２内壁への付着具合などを常時撮影可能としている。

【0010】

そして、管理事務所の管理者がモニタに映し出される撮影画像等のコンクリート管理情報を見て、各アジテータ車のコンクリートのコンシステンシーや材料分離抵抗性などの性状が目標性状と適合しているかどうかを判定する。

【0011】

前記特許文献２は、アジテータ車のドラム内でアジテートされている生コンクリートの性状を監視するものとして、アジテータ車が有するドラムの開口部で鉛直方向と直交する水平面上に位置決めされ、前記ドラム内へレーザー光を照射するレーザー墨出し器と、前記ドラム内の画像を撮影する撮像装置と、を備え、前記撮像装置は、レーザー光および前記ドラム内の生コンクリート表面を撮影する。

【0012】

この場合、撮像装置は、レーザー光および前記ドラム内の生コンクリート表面を撮影するので、撮影した画像中に基準線を表わすことが可能となる。すなわち、レーザー墨出し器が水平面上に位置決めされているため、画像中に正確な水平線や垂直線を表わすことができる。

【0013】

また、生コンクリートは、ドラムが回転しているときにはその性状によって、表面が水平線から一定の角度を有するようになる。撮影した画像中には正確な水平線または垂直線を表わすことができるので、画像を表示装置で表示することによって、生コンクリートの表面と水平線とのなす角度を容易に求めることができる。

【0014】

また、ドラムが回転しているときは、生コンクリートの表面の形状（例えば、凹凸の高さまたは深さ）もその性状に応じて変化する。撮影した画像中には正確な水平線または垂直線を表わすことができるので、画像を表示装置で表示することによって、生コンクリートの表面の形状を容易に把握することが可能となる。これにより、生コンクリートのコンシステンシーを特定することが可能となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

フレッシュコンクリートのコンシステンシーはスランプ(フロー)試験の結果を代用するが、従来は、試験サンプルをアジテータ車から別途採取し、人手により試験を行うため手間がかかるものであった。

【0016】

また、試験中はアジテータ車からのコンクリートの荷卸しを中断するため、工事の進捗に影響を与える。そのため、試験は「従来技術」で述べた頻度に限定せざるを得ず、試験対象以外のアジテータ車のコンクリートはそのままコンクリートポンプ車等を使って打設され、ポンプの閉そくや施工不良などが発生するケースがある。

【0017】

さらに、材料分離は上記スランプ(フロー)試験の際に目視により定性的に確認するのみであり、評価には個人差が生じるという問題があった。

【0018】

前記特許文献１や２のように、コンクリートのコンシステンシーや材料分離を評価するため、アジテータ車のドラム内にカメラを設置して監視する方法では、監視に人手を要する上に、個々のアジテータ車にカメラを設置しなければならず、導入コストの点からも現実的ではない。

【0019】

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、シュートを流れるコンクリートの流速や体積を画像を用いて自動的かつ非接触で測定することで、簡単に全アジテータ車を試験することができ、しかも、材料分離の程度を画像処理により定量的に評価することができるので、目視により定性的に確認する場合と異なり評価に個人差が生じるおそれがないフレッシュコンクリートの試験方法および装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

前記目的を達成するため、フレッシュコンクリートの試験方法として本発明は、アジテータ車のシュートに取り付けたカメラを用いてシュートを流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影し、同時に、ある位置のコンクリートの断面形状とシュートの傾きを測定し、測定した写真からコンクリートの流速を算出し、断面形状からコンクリートの断面積を算出し、次に、コンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、最後に、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断することを要旨とするものである。

【0021】

また、フレッシュコンクリートの試験装置として、本発明は、第１に、シュートを流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影するカメラと、シュート内のコンクリート面の高さを測定する平面レーザー距離計と、シュートの傾を測定する傾斜計と、これらカメラと、平面レーザー距離計と、傾斜計とからのデータを処理し、シュートを流れるコンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断する合否を判定し、判定結果を表示するコンピュータとからなること、第２に、カメラと平面レーザー距離計と傾斜計とは、シュート上に載置する遮光カバーに設け、この遮光カバーに照明を取り付けたことを要旨とするものである。

【0022】

請求項１および請求項２記載の本発明によれば、アジテータ車からコンクリートを荷卸しする前に本発明装置をシュートに取り付け、シュートを流れるコンクリートの流速を画像処理により、体積をレーザー距離計により測定し、流速の測定に用いた画像は同時に、材料分離の程度の判定に用いる。このように、シュートを流れるコンクリートの流速や体積を画像を用いて自動的かつ非接触で測定することで、全アジテータ車を試験することができ、材料分離の程度を画像処理により定量的に評価することができる。

【0023】

請求項３記載の本発明によれば、本発明装置は遮光カバーをシュート上に載置するだけで簡単にかつ場所を取らないでセットでき、また、この遮光カバーによりカメラと、平面レーザー距離計と、傾斜計の位置決めを正しく行うことができ、カメラ撮影のための光環境も作り出すこともできる。

【発明の効果】

【0024】

以上述べたように本発明のフレッシュコンクリートの試験方法および装置は、シュートを流れるコンクリートの流速や体積を画像を用いて自動的かつ非接触で測定することで、簡単に全アジテータ車を試験することができ、しかも、材料分離の程度を画像処理により定量的に評価することができるので、目視により定性的に確認する場合と異なり評価に個人差が生じるおそれがないものである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0025】

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のフレッシュコンクリートの試験方法および装置の１実施形態を示す斜視図で、図中６はアジテータ車からコンクリートを荷卸しするシュートである。

【0026】

先に本発明のフレッシュコンクリートの試験装置を説明すると、図中５は遮光カバーで、シュート６に設置するものとして、下面開口の矩形の箱体であり、左右が突出する段違いになっており、この段違い部分でシュート６の縁に掛止められる。この遮光カバー５にカメラ１、平面レーザー距離計２、傾斜計３を取り付けた。

【0027】

カメラ１はシュート６内のコンクリートの流れを撮影するものである。

【0028】

平面レーザー距離計２は、シュート６内のコンクリート面の高さを測定するものである。

【0029】

傾斜計は、シュート６の傾を測定するものである。

【0030】

これらカメラ１、平面レーザー距離計２、傾斜計３は遮光カバー５に取り付けられることで位置を決められ、外光を遮蔽することができる。また、遮光カバー５にはカメラ撮影のための光環境を提供するため照明４を設けた。

【0031】

図中７はコンピュータで、前記カメラ１、平面レーザー距離計２、傾斜計３からのデータを受け、このデータを処理し合否を判定する。さらに、判定結果を表示するものである。

【0032】

以上のように本発明装置は、シュート６を流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影するカメラ１と、シュート６内のコンクリート面の高さを測定する平面レーザー距離計２と、シュート６の傾を測定する傾斜計３と、これらカメラ１と、平面レーザー距離計２と、傾斜計３とからのデータを処理し、シュート６を流れるコンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断する合否を判定し、判定結果を表示するコンピュータ７とからなる。

【0033】

次に、この本発明装置を用いて行う本発明のフレッシュコンクリートの試験方法について説明する。図５は判定の手順を示すフローチャートで、前記装置を用いて、まず、アジテータ車のシュートに取り付けたカメラ１を用いてシュート６を流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影する。［ステップ（イ）］

【0034】

同時に、ある位置のコンクリートの断面形状とシュート６の傾きを測定する。［ステップ（ロ）（ハ）］

【0035】

測定した写真からコンクリートの流速を算出し、断面形状からコンクリートの断面積を算出する。［ステップ（ニ）（ホ）］

【0036】

次に、コンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出する。［ステップ（へ）］

【0037】

最後に、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断する。［ステップ（ト）（チ）（リ）］

【0038】

このように本発明は、アジテータ車からコンクリートを荷卸しする前に本発明装置をシュート６に取り付け、シュート６を流れるコンクリートの流速を画像処理により、体積をレーザー距離計２により測定するもので、流速の測定に用いた画像は同時に、材料分離の程度の判定に用いられる。

【0039】

なお、コンクリートの流速とコンシステンシーの間には強い相関があることが既往の研究から明らかになっている。(笹倉ほか:傾斜フロー試験器によるフレッシュコンクリートの流動性評価に関する実験、日本建築学会大会学術講演梗概集、pp.591-592、2010.9参照)

【0040】

前記コンクリートの流速の算出方法は下記の通りである。図７に算出手順を示すが、図６に示すように、コンクリート面の上に設置したカメラ１を用いて、時間mtと時間(m+1)tの画像を撮影する。［ステップ（イ）：コンクリート面からカメラまでの高さに対するカメラの画像の１ピクセルあたりの距離を算出する。ステップ（ロ）：１時間（ｔ）ごとに、画像をｎ回の連続撮影する。］

【0041】

次に、撮影した２枚の画像の共通点を判定して、mtの画像と(m+1)tの画像間の共通点位置のベクトル距離の差を算出する。［ステップ（ハ）：時間ｍｔと（ｍ＋１）ｔの画像の共通点を判定する（ｍ＝１からｎまで）。］

【0042】

算出したベクトル距離を時間mtから時間（ｍ＋１）ｔにおけるコンクリートの移動距離とし、撮影間隔と移動距離を用いてコンクリートの速度を算出する。［ステップ（ニ）：時間ｍｔと（ｍ＋１）ｔの画像の共通点間のピクセルの差を算出する。ステップ（ホ）：算出したピクセルから移動距離を算出する。ステップ（ヘ）：移動距離と時間を用いてコンクリートを速度（ｎｍ／ｔ）を算出する。］

【0043】

コンクリートの断面積の算出手順を図９に示す。２次元平面レーザー距離計２(たとえば:北洋電機UBG・04LX・F01)をシュート６面に垂直になるように設置し、シュート面までの距離を測定する。［ステップ（イ）］

【0044】

次に、コンクリートがシュート６内を流れる時にコンクリート面までの距離を測定し［ステップ（ロ）：時間ｔごとに、コンクリート面までの距離をｍ回測定］、シュート面までの距離とコンクリート面までの距離の差分からコンクリートの断面積を算出する。［ステップ（ハ）：シュート面とコンクリート面前の距離を用いて、時間ｔごとにコンクリート断面積（mm^２）を算出する。］

【0045】

コンクリートの流量の算出方法は、算出した時間ｔにおける、コンクリートの流速ｖと断面積ｒからコンクリートの流量ｓを式１を用いて求める。
ｓ＝ｖ×ｒ…式１

【0046】

コンクリート品質の合否判定は、図１０に示すように、コンクリートの種類ごとの標準流量を作成し、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断する。この判定結果は、コンピュータ７に表示する。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】本発明のフレッシュコンクリートの試験方法および装置の１実施形態を示す斜視図である。

【図2】本発明のフレッシュコンクリートの試験装置の１実施形態を示す側面図である。

【図3】本発明のフレッシュコンクリートの試験装置の１実施形態を示す縦断側面図である。

【図4】本発明のフレッシュコンクリートの試験装置の１実施形態を示す縦断正面面図である。

【図5】本発明のフレッシュコンクリートの試験方法の判定の手順を示すフローチャートである。

【図6】コンクリートの撮影方法を示す説明図である。

【図7】本発明のフレッシュコンクリートの試験方法のコンクリートの流速の算出手順を示すフローチャートである。

【図8】コンクリートの断面積の算出方法を示す説明図である。

【図9】コンクリートの断面積の算出手順を示すフローチャートである。

【図10】合否判定における標準流量のイメージ図である。

【符号の説明】

【0048】

１…カメラ ２…平面レーザー距離計
３…傾斜計 ４…照明
５…遮光カバー ６…シュート
７…コンピュータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】