JP2995459B2

JP2995459B2 - セメント混練物のセンサ及びセメント混練物の打設状態検査装置

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Publication number: JP2995459B2
Application number: JP8216117A
Authority: JP
Inventors: 和敬久下; 栄牛島; 秀明谷口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2016-07-29
Also published as: JPH1037462A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】コンクリート、モルタル、ペ
ースト等のセメント混練物で構造体を建造する工事にお
いては、セメント混練物を型枠内に打設した後、バイブ
レータ等で振動を与えて型枠内に隙間等の未充填部分が
生じないよう締め固めをしている。しかし、この型枠内
の充填部分を目視することができないために未充填部分
が残ることがある。本発明は、このような未充填部分を
打設中に発見し、バイブレーター等で再度締固めをすべ
く、打設したセメント混練物の充填状態を検査すると同
時に、コンクリートの水和反応により発生し得るひび割
れ等を未然に防止すべく温度管理のための温度検査を行
うセメント混練物のセンサ及びセメント混練物の打設状
態検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建設現場において、例えば打設し
たフレッシュコンクリート（セメント、水、砂、砂利を
適当な割合で練り混ぜたもので、水和反応によって硬化
する性質をもつ）の未充填部分が型枠内に存在するか否
かの確認は、作業員が型枠の外側から木槌等で叩き、そ
の打撃音で未充填部分の有無を判断していた。すなわ
ち、この方法は、フレッシュコンクリートが充填されて
いない未充填部分に空気が溜まった状態では、伝播する
波の振動数によって打撃音の高低が左右されることに基
づいたものである。そして、型枠内に前記未充填部分が
あると判断した場合は、バイブレータ等でその部分に振
動を与えて締固めていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の検査は、外
部から全く目視、確認できないことから作業員の熟練度
によってその正確さに差を生じ、熟練度が低いと判断ミ
スによって未充填部分が出やすいという問題があった。
そして、このフレッシュコンクリートの未充填部分の存
在を見逃したまま硬化してコンクリートになると、構造
体として強度的に満足されなかったり、供用年数が短く
なったり、あるいは事故の原因ともなったりする。

【０００４】本発明は、前述の問題を解消することを課
題とし、該課題を解決したセメント混練物のセンサ及び
セメント混練物の打設状態検査装置を提供することを目
的とする。

【０００５】また、本発明は、セメント混練物内に残存
したセンサを小さくするとともに、リード線を少なくし
て、セメント混練物の強度に悪影響を及ぼさないセメン
ト混練物のセンサを提供することを目的とする。

【０００６】さらに、本発明は、フレッシュコンクリー
トの各部の温度管理を行うことを目的とする。この温度
管理は、フレッシュコンクリートは硬化中に水和反応に
伴って熱を発生させる性質があり、その内部と表層部に
温度差が出るとひび割れが生じるおそれがあるために行
う。そして、前記温度差が大きい場合には、温度勾配の
平均化を図るため、表層部をストーブ等で加熱したり内
部にパイプを入れて水を通し冷却する等の養生を施すこ
とになる。

【０００７】またさらに、本発明は、打設後の混練物の
温度に対応して、セメント混練物が各センサ配置部位に
存在するか否かの正確な判定を行うことが可能なセメン
ト混練物の打設状態検査装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のセメント混練物
のセンサは、前記目的を達成するために、１本の電極と
一対の熱電対とから成るセンサであって、前記熱電対に
よって打設したセメント混練物内部の温度を検出する温
度検出部を構成するとともに、前記電極と前記熱電対の
一方によって電気抵抗値を検出する抵抗値検出部を構成
したものである。

【０００９】また、本発明のセメント混練物の打設状態
検査装置は、型枠に打設されたセメント混練物内部の温
度を電気信号として検出する温度検出部と、電気抵抗値
を検出する抵抗値検出部とを設けた複数のセンサを型枠
の内側に配置する一方、前記各センサの温度検出部と抵
抗値検出部に各別に電気的に連繋し、各センサが検出し
た前記電気信号によって温度を計測するとともに、各セ
ンサが検出した前記電気抵抗値によってセメント混練物
が各センサ配置部位に存在するか否かを、前記計測温度
に対応した設定値によって判定する、前記型枠の外部に
配置した計測装置を有するものである。

【００１０】さらに、本発明のセメント混練物の打設状
態検査装置は、第２に、一対の熱電対と１本の電極から
成り、前記熱電対によって打設したセメント混練物内部
の温度を検出する温度検出部を構成するとともに、前記
熱電対の一方と前記電極によって電気抵抗値を検出する
抵抗値検出部を構成した複数のセンサと、前記温度検出
部を構成する熱電対にスイッチを介して接続し、熱電対
で発生した電圧値を測定することによってセンサ配置部
位の温度を計測し、その温度信号を出力するとともに、
前記抵抗値検出部に、電源に接続したブリッジ回路にス
イッチを介して接続し、電極と熱電対の一方間を通電し
て計測した不平衡電圧と、あらかじめ入力してあるセメ
ント混練物の未充填部分の有無を判定する基準となる基
準不平衡電圧の温度ごとの設定値のうち、前記計測温度
における設定値とを比較することによって、セメント混
練物が各センサ配置部位に存在するか否かを判定してそ
の判定信号を出力する計測部と、前記各スイッチを任意
に切り換え得るスイッチコントローラと、前記計測部か
ら出力された判定信号と温度信号を入力する一方、前記
計測部と前記スイッチコントローラを制御する計測制御
部と、判定信号及び温度信号を計測制御部から入力する
とともに、前記基準不平衡電圧の設定値を前記計測制御
部を介して制御し得る主制御部と、該主制御部に連繋
し、各センサ設置部位の温度及びセメント混練物の有無
の判定を表示する表示部を設けたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここにおい
て、添付図面の図１〜図６は本実施の形態を表すもの
で、図１は型枠に固定した状態のセンサの正面図、図２
はセンサの平面図、図３はセンサの側面図、図４は検査
装置の全体の回路を示すブロック図、図５はデータロガ
ーの回路を示すブロック図、図６はスイッチボックスの
回路図である。

【００１２】図１〜図３に明示したように、前記センサ
１は、一対のリード線２ａ，２ｂに接続した一対の熱電
対３と、リード線４ａに接続した一つの電極４とを台座
５に固定して成る。前記熱電対３は、銅３ａとコンスタ
ンタン３ｂを一対として先端を接触させたもので、打設
したフレッシュコンクリートの内部温度を検出する温度
検出部を構成するとともに、前記電極４と対になる他方
の電極ともなるもので、これら熱電対３の一方３ａと電
極４とによって電気抵抗値を検出する抵抗値検出部を構
成する。また、台座５は、フレッシュコンクリートを打
ち込む型枠ａに設けた透孔６に嵌合するように形成する
とともに、両脇にフック７，７を設けて成るものであ
る。

【００１３】図４及び図５に示すように、検査装置８
は、型枠ａ（図１参照）内に打ち込まれたフレッシュコ
ンクリート内部に配置し、電気抵抗値を検出するととも
に、同フレッシュコンクリートの内部温度を検出する上
述のセンサ１・・・を複数有する。また、この検査装置
８は、前記フレッシュコンクリートの外部に配置し、そ
れぞれの前記センサ１・・・の抵抗値検出部３ａ，４と
温度検出部３にそれぞれ電気的に連繋したスイッチボッ
クス９と、該スイッチボックス９に連繋し、検出した前
記各センサ１・・・の抵抗値によってフレッシュコンク
リートが各センサ１・・・配置部位に存在するか否かを
判定し、かつ、各センサ１・・・部分の温度を測定する
計測部１０と、ブリッジ電源１１と、計測制御部１２を
備えたデータロガー１３と、該データロガー１３からの
出力信号を記憶、分析し、制御信号を出力する主制御部
１４と、該主制御部１４からの出力で各センサ１・・・
配置部位の前記判定と温度を表示するＣＲＴ１５と、該
主制御部１４からの出力で各センサ１・・・配置部位に
おける判定及び温度をプリントアウトするプリンタ１６
から構成した計測装置１７を有する。

【００１４】次に、検査装置８のフレッシュコンクリー
ト内部の温度計測と、フレッシュコンクリートの有無を
判定する機能に係る回路構成について説明する。図４〜
図６に明示したように、前記センサ１の熱電対３のリー
ド線２ａ，２ｂは、スイッチボックス９のスイッチ（Ｓ
Ｗ１），（ＳＷ２）を経て、計測部１０に接続される。
また、前記センサ１の、熱電対３の一方３ａのリード線
２ａと抵抗値検出部を構成する電極４のリード線４ａ
は、ブリッジ回路１８とスイッチ（ＳＷ３），（ＳＷ
４）を経て、前記計測部１０に接続される。さらに、ブ
リッジ回路１８に対しては、直流のブリッジ電源１１が
スイッチ（ＳＷ５），（ＳＷ６）を介して接続されてい
る。

【００１５】そして、前記スイッチボックス９には、各
センサ１・・・のそれぞれに対応して、前記スイッチ
（ＳＷ１），（ＳＷ２），（ＳＷ３），（ＳＷ４），
（ＳＷ５），（ＳＷ６）・・・と、ブリッジ回路１８・
・・とを設けるほか、該各スイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ
２），（ＳＷ３），（ＳＷ４），（ＳＷ５），（ＳＷ
６）・・・を順次切り換えるスイッチコントローラ１９
が設けてある。

【００１６】スイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ２）がオン
で、スイッチ（ＳＷ３），（ＳＷ４），（ＳＷ５），
（ＳＷ６）がオフの状態においては、熱電対３で発生し
た微小電圧が前記計測部１０に向けて出力される。前記
計測部１０は、この微小電圧が入力すると、その値から
センサ１部分の温度を算出し、温度信号を計測制御部１
２に出力する。

【００１７】また、前記スイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ
２）がオフで、スイッチ（ＳＷ３），（ＳＷ４），（Ｓ
Ｗ５），（ＳＷ６）がオンの状態において、熱電対３の
一方３ａと電極４をリード線２ａ，４ａを介して連繋し
たブリッジ回路１８にブリッジ電源１１の直流電圧が印
加すると、熱電対３の一方３ａと前記電極４間が通電す
るため、ブリッジ回路１８に不平衡電圧が発生し、前記
計測部１０に向けて出力する。この不平衡電圧は、熱電
対３の一方３ａと電極２間の抵抗値によって変化するも
ので、例えば、抵抗値が小さい場合（フレッシュコンク
リートが熱電対３間の一方３ａと電極４に存在する場
合）に高く、また抵抗値が大きい場合（水や空気が熱電
対３一方３ａと電極４間に存在する場合）に低くなる。
なお、フレッシュコンクリートが水より導電度が大きい
（電気抵抗値が小さい）理由は、フレッシュコンクリー
トに含まれるセメントが水に溶解してイオン化するため
である。また、前記導電度は、温度、セメント混練物の
種類（コンクリート、モルタル、ペースト）、あるいは
同種のセメント混練物の砂、水、砂利等の混合比率によ
って変化する。

【００１８】前記計測部１０は、この不平衡電圧が入力
すると、その値が設定した境界値（以下設定値という）
以上であれば、前記センサ１の部分にフレッシュコンク
リートが存在していると判定し、逆に前記設定値以下で
あれば、前記センサ１の部分に空洞が形成され空気や水
が存在し未充填部分が存在すると判定し、その判定信号
を計測制御部１２に出力する。

【００１９】前記設定値を定めるにあたっては、あらか
じめ温度、前記種類、前記混合比率が判明している基準
セメント混練物を、前記ブリッジ回路１１と同じ基準ブ
リッジ回路における電極と熱電対の一方間に配置し、通
電して得た不平衡電圧を基準にして定める。そして、温
度ごと、前記種類ごと、前記混合比率ごとに各別に定め
た設定値のデータを制御部から計測部１０に入力する。
前記計測部１０は、この各設定値のうち、実測した温度
に対応する温度の設定値を用いて前記判定を行う。

【００２０】このように、スイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ
２）とスイッチ（ＳＷ３），（ＳＷ４），（ＳＷ５），
（ＳＷ６）のオン・オフを交互に切り換えることによっ
て、計測部１０は、センサ１部位の温度を計測するとと
もに、該計測温度に対応した設定値を基に、センサ１部
位のフレッシュコンクリートの有無（未充填部分が無い
か有るか）を判定し、同様の動作を順次以下の各センサ
１・・・ごとに行うように構成する。また、この計測部
１０に連繋する計測制御部１２は、計測部１０からの判
定信号と温度信号を入力して一時記憶する機能と、スイ
ッチボックス９のスイッチコントローラ１９の作動を指
示する機能と、前記設定値を、前記主制御部１４の操作
による入力で、計測部１０に指示して変更する機能を有
する。

【００２１】図４に明示したように、前記ＣＲＴ１５
は、前記主制御部１４からの入力で、各センサ１・・・
部位における、未充填部分の有無と温度を表示し、ま
た、プリンタ７は、これらの判定及び温度を印刷するも
のである。

【００２２】次に、センサの他の実施の形態を図７及び
図８に基づいて説明する。ここにおいて、図７はセンサ
の正面図、図８は同じく側面図である。この実施の形態
に係るセンサ１００は、鉄筋に固定し得るように構成さ
れたもので、電極と熱電対とリード線は前述のセンサ１
と同様であるから、これら電極と熱電対とリード線の説
明は省略し、前述のセンサ１の各部材に付した符号と同
一の符号を該当する部材に付すに止める。

【００２３】図７及び図８に明示したように、本実施の
形態に係るセンサ１００は台座１０１に特徴を有するも
のである。すなわち、該台座１０１は、コンクリート内
に組み込まれる鉄筋ｂに針金１０２で固定するよう、四
つの透孔１０３・・・を設けたもので、使用にあたって
は、この透孔１０３・・・に通した針金１０２を鉄筋ｂ
に巻き付けるのである。

【００２４】次に上記実施の形態によるセンサ１及びセ
ンサ１００を用いた検査装置８の使用例を説明する。図
９に示すように、先ず、内側に鉄筋ｂを配置した型枠ａ
を設け、型枠ａ上面の内側に、センサ１−１からセンサ
１−６までを配置、固定し、また、鉄筋ｂにはセンサ１
００−１から１００−１２までを配置、固定し、矢印の
ようにフレッシュコンクリートを打設する。そして、リ
ード線２ａ，２ｂ，４ａ・・・で連繋され、型枠ａの外
部に設置した計測制御部１２において、主制御部１４
に、センサ１の部分にフレッシュコンクリートが存在し
ているか否かの判定をするための前述の設定値データを
入力し、データロガー１３の計測制御部１２にこれを出
力し、検査装置８を作動させる。該設定値データは、打
設したフレッシュコンクリートのセメント、水、砂、砂
利の混合率に合わせるとともに、温度ごとの値を有す
る。

【００２５】続いて、センサ１−１に対応するスイッチ
（ＳＷ１），（ＳＷ２），（ＳＷ３），（ＳＷ４），
（ＳＷ５），（ＳＷ６）のうち、スイッチ（ＳＷ１），
（ＳＷ２）をスイッチコントローラー１９によってオン
にすると、熱電対３で発生した微小電圧が計測部１０に
出力され、温度が算出されて、その温度信号が計測制御
部１２に入力、記憶される。この際、計測部１０では、
前記設定値データのうちこの計測温度に対応する設定値
が選択される。さらに、前記スイッチコントローラー１
９によって、センサ１−１に対応するスイッチ（ＳＷ
１），（ＳＷ２），（ＳＷ３），（ＳＷ４），（ＳＷ
５），（ＳＷ６）のうち、スイッチ（ＳＷ３），（ＳＷ
４），（ＳＷ５），（ＳＷ６）をスイッチコントローラ
ー１９によってオンにすると、電極４と熱電対３の一方
３ａ間が通電状態となり、ブリッジ電源１８に印加され
平衡状態であったブリッジ回路１８が不平衡状態とな
り、その不平衡電圧が計測部１０に出力される。この不
平衡電圧が前記設定値より高いときフレッシュコンクリ
ートが電極４と熱電対３の一方３ａ間に存在していて、
未充填部分が無い、との判定がなされ、該判定信号がマ
イコン１２に入力され一時記憶される。続いて、前記ス
イッチコントローラー１９によって、該スイッチ（ＳＷ
３），（ＳＷ４），（ＳＷ５），（ＳＷ６）をオフと
し、次位のセンサ１−２のスイッチ（ＳＷ３），（ＳＷ
４），（ＳＷ５），（ＳＷ６）をオンとし、前記センサ
１−１と同様の動作がなされ、判定信号が計測制御部１
２に入力、記憶される。以下センサ１−３からセンサ１
−６を経て１００−１まで同様にして判定信号が計測制
御部１２に入力、記憶される。

【００２６】続いて、センサ１００−２〜１００−１２
について、対応するスイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ２），
（ＳＷ３），（ＳＷ４），（ＳＷ５），（ＳＷ６）のう
ち、スイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ２）を順次スイッチコ
ントローラー１９によってそれぞれオン・オフを繰り返
し温度が算出されて、それらの温度信号が計測制御部１
２に入力、記憶される。

【００２７】このように、各判定信号及び温度信号は計
測制御部１７に一時的に記憶され、主制御部１４を操作
することで、主制御部１４に記憶される。さらに、主制
御部１４を操作することによって、前記各判定及び温度
はＣＲＴ１５で表示したり、プリンタ１６で印字され
る。

【００２８】以上のようにして建造されるコンクリート
構造体は、幅と厚みが大きく内部に鉄筋を配置し、か
つ、フレッシュコンクリートの投入部の縦方向の厚みが
奥部より薄いテーパー状であって、該奥部の上側にフレ
ッシュコンクリートの未充填部分が生じやすいので、上
側の型枠ａに充填状態のみをセンサ１−１からセンサ１
−６を経てセンサ１００−１までを前記判定する一方、
コンクリート硬化時の発熱で中心部と外部近傍との間に
温度差が出てひび割れを防止するため、内部の鉄筋にセ
ンサ１００−２からセンサ１００−１２までの内部温度
を測定するように、スイッチコントローラー１９のスイ
ッチングを制御するように主制御部１５を操作する。ま
た、フレッシュコンクリートが硬化した後、型枠ａを取
り除くとセンサ１−１からセンサ１−６は該型枠ａとと
もに取り除かれ、またセンサ１００−１からセンサ１０
０−１２はそれらの各リード線２ａ，３ａ，３ｂ・・・
をコンクリート外面部分で切断する。したがって、これ
らセンサ１００−１からセンサ１００−１２はリード線
２ａ，３ａ，３ｂ・・・の一部とともにコンクリート内
に残存したままになる。

【００２９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、電極部分の電気抵抗値を測定
する方法はブリッジ回路１８を用いなくてもよい。ま
た、表示部はＣＲＴではなくＬＥＤ等他の手段に代えて
もよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された本
発明は、セメント混練物に未充填部分の有無の検査と、
温度検査とを同時に行い得るセンサにおいて、熱電対を
他方の電極として利用したので電極を一つにでき、セン
サを小さく形成し得るとともに、リード線も３本で済ま
せ得るから、内部に残存しても構造体の強度に悪影響を
及ぼすことが少ないという効果を奏する。

【００３１】また、請求項２に記載された本発明は、セ
メント混練物内に未充填部分が存在するか否かを判定す
ると同時にセメント混練物内部の温度を管理することが
できるとともに、計測温度に対応する設定値に基いて前
記判定を行うので、判定結果が正確であるという効果を
奏する。

【００３２】さらに、請求項３に記載された本発明は、
前記請求項２に記載された発明が奏する効果に加えて、
スイッチコントローラーでスイッチを切り換えつつ、ブ
リッジ回路からの不平衡電圧と、熱電対からの微小電圧
とを各別に入力して、セメント混練物が各センサ配置部
位に存在するか否かの判定と、温度の算出とを計測部で
行うように構成したので、回路を簡単なものにすること
ができるとともに、フレッシュコンクリートの未充填部
分の有無を判定する基準となる不平衡電圧の設定値を制
御し得るので、セメント混練物の種類や構造体の周囲環
境に応じて該設定値を変更することができ、さらに、判
定結果と温度を表示したり印字したりできるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】型枠に固定した状態のセンサの正面図。

【図２】センサの平面図。

【図３】センサの側面図。

【図４】検査装置の回路を示すブロック図。

【図５】データロックの回路を示すブロック図。

【図６】スイッチボックスの回路図。

【図７】他の実施の形態のセンサ正面図。

【図８】同じく側面図。

【図９】型枠内にセンサを配置しフレッシュコンクリー
トを打設する状態を示す縦断面図。

【符号の説明】

ａフレッシュコンクリートｂ鉄筋１，１−１〜１−６，１００，１００−１〜１００−１
２センサ２ａ，２ｂ，４ａリード線３熱電対３ａ一方の熱電対３ｂ他方の熱電対４電極５台座８検査装置９スイッチボックス１０計測部１１，ブリッジ電源１２計測制御部１３データロガー１４主制御部１５ＣＲＴ１６プリンタ１７計測装置１８ブリッジ回路１９スイッチコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牛島栄千葉県柏市豊住３−１−14 Ｂ204 (72)発明者谷口秀明茨城県稲敷郡茎崎町高見原１−１−12 ランドスケープＣ105 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04G 21/02 103 G01K 1/14 G01K 7/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１本の電極と一対の熱電対とから成るセ
ンサであって、前記熱電対によって打設したセメント混
練物内部の温度を検出する温度検出部を構成するととも
に、前記電極と前記熱電対の一方によって電気抵抗値を
検出する抵抗値検出部を構成したことを特徴とするセメ
ント混練物のセンサ。
【請求項２】型枠に打設されたセメント混練物内部の
温度を電気信号として検出する温度検出部と、電気抵抗
値を検出する抵抗値検出部とを設けた複数のセンサを型
枠の内側に配置する一方、前記各センサの温度検出部と
抵抗値検出部に各別に電気的に連繋し、各センサが検出
した前記電気信号によって温度を計測するとともに、各
センサが検出した前記電気抵抗値によってセメント混練
物が各センサ配置部位に存在するか否かを、前記計測温
度に対応した設定値によって判定する、前記型枠の外部
に配置した計測装置を有するセメント混練物の打設状態
検査装置。
【請求項３】一対の熱電対と１本の電極から成り、前
記熱電対によって打設したセメント混練物内部の温度を
検出する温度検出部を構成するとともに、前記熱電対の
一方と前記電極によって電気抵抗値を検出する抵抗値検
出部を構成した複数のセンサと、前記温度検出部を構成
する熱電対にスイッチを介して接続し、熱電対で発生し
た電圧値を測定することによってセンサ配置部位の温度
を計測し、その温度信号を出力するとともに、前記抵抗
値検出部に、電源に接続したブリッジ回路にスイッチを
介して接続し、電極と熱電対の一方間を通電して計測し
た不平衡電圧と、あらかじめ入力してあるセメント混練
物の未充填部分の有無を判定する基準となる基準不平衡
電圧の温度ごとの設定値のうち、前記計測温度における
設定値とを比較することによって、セメント混練物が各
センサ配置部位に存在するか否かを判定してその判定信
号を出力する計測部と、前記各スイッチを任意に切り換
え得るスイッチコントローラと、前記計測部から出力さ
れた判定信号と温度信号を入力する一方、前記計測部と
前記スイッチコントローラを制御する計測制御部と、判
定信号及び温度信号を計測制御部から入力するととも
に、前記基準不平衡電圧の設定値を前記計測制御部を介
して制御し得る主制御部と、該主制御部に連繋し、各セ
ンサ設置部位の温度及びセメント混練物の有無の判定を
表示する表示部を設けたことを特徴とするセメント混練
物の打ち込み状態検査装置。