JP6026341B2

JP6026341B2 - コンクリート締固め判定装置

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Publication number: JP6026341B2
Application number: JP2013074019A
Authority: JP
Inventors: 睦中出
Original assignee: りんかい日産建設株式会社
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2016-11-16
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Description

本発明は、コンクリート締固め判定装置に関する。より詳細には、締固めのときに生じる加速度を検出して、コンクリートの締固め状態を判定するコンクリート締固め判定装置に関する。

建設物の構造体は、コンクリートにより形成されている。建設物の構造体を形成するときに、コンクリートは、バケット等の運搬手段で所定の打設場所まで順次運搬され、打設される。打設された直後のコンクリートは、充填されておらず、内部に多くの空隙が形成されている。

内部に多くの空隙を有するコンクリートを密実なコンクリートにするために、打設されたコンクリートに締固めと称される処理が施されている。締固めは、打設されたコンクリートにバイブレータを挿入して振動を与えて、コンクリートの空隙をなくし、密実にすることである。打設されたコンクリートを締固めることにより、粗骨材と粗骨材の間に形成されていた空隙は、細骨材、セメント、及び水分を含むモルタルで充填され、内部に空隙を有さない密実なコンクリートが得られる。

図１は、締固め処理を概略的に示す図である。

コンクリート１００は、仮設枠１０１を設けて形成される空間に打設されている。締固め作業車１１０は、オペレータ搭乗部１１２と、アーム部１１４と、バイブレータ１１６とを有する。オペレータ搭乗部１１２は、締固め作業車１１０を操作するオペレータが搭乗する。アーム部１１４は、オペレータ搭乗部１１２に搭乗したオペレータの指示により伸縮するともに連結部を介して動作し、バイブレータ１１６を所定の位置に移動する。バイブレータ１１６は、アーム部１１４の端部に配置され、オペレータ搭乗部１１２に搭乗したオペレータの指示により振動する。バイブレータ１１６が振動することにより、バイブレータ１１６が挿入された位置の近傍に位置するコンクリート１００が振動し締固められる。

従来、打設されたコンクリートを締固めるときにバイブレータを動作させる時間はオペレータの経験に基づいて決定されていた。締固めの時間が足りない場合、コンクリート内部に空隙が残ってしまい密実なコンクリートが得られず、形成された構造体の強度が不足するおそれがある。また、締固めの時間が長過ぎる場合、材料分離が発生するおそれがある。材料分離が発生すると、粗骨材など重い材料は沈殿し、コンクリートは不均一な状態となる。このため、打設されたコンクリートを締固めるために適当なバイブレータ稼働時間を判定する種々の方法が提案されている。

特許文献１には、打設したコンクリートを締固めるバイブレータの振動により生じる振動音の変化を検出することにより、コンクリートの締固め状態を判定する技術が記載されている。特許文献１に記載される技術では、締固め作業車１１０にマイクロフォンを設置して、設置したマイクロフォンが検出した振動音の変化に基づいて、コンクリートの締固めが終了したか否かを判定する。しかしながら、建設現場では、様々な音を発生する種々の作業が各所で行われており、締固め作業車１１０に設置されたマイクロフォンによって、コンクリートを締固めるバイブレータによる振動により生じる振動音を検出することは容易ではない。

非特許文献１には、コンクリートの締固め状態を判定する技術が記載されている。非特許文献１に記載される技術は、コンクリートの締固め状態を判定する締固めエネルギーはコンクリートの最大加速度に依存するという知見に基づくものである。式（１）は、締固めエネルギーを示す式である。

ここで、Ｅ_tはｔ秒間にコンクリートが受ける締固めエネルギー（Ｊ／Ｌ）を示し、ｔは振動時間（ｓ）を示し、α_maxは最大加速度（ｍ／ｓ²）を示し、ｆは振動周波数を示し、ρは単位容積質量（ｋｇ/ｍ³）を示す。

非特許文献１に記載される技術では、試験容器内に投入されるコンクリートを振動させたときに、コンクリートに生じる加速度及び試験容器内に投入されるコンクリートの形状の変化を検出している。非特許文献１に記載される技術では、検出される加速度及び形状変化に基づいて、締固め状態の定量的な判定に使用される試験データを収集している。

しかしながら、非特許文献１に記載される技術では、締固め状態の定量的な判定を試験的に実施することは可能であるが、非特許文献１に記載される技術を建設現場における締固め状態の判定に使用することは容易ではない。コンクリートの締固め状態を判定するために使用された加速度計を、締め固められたコンクリートの内部から取り出すことは容易ではないためである。加速度計は高価なものであり、締固めをするごとに加速度計を締固めされたコンクリートの内部に放置しておくことは、建設コストの上昇を招くため現実的ではない。そこで、コンクリートの締固め状態を判定する締固めエネルギーをコンクリートの加速度ではなく、安価な検出装置で物理量を検出する技術が検討されている。

特許文献２には、コンクリートの締固め状態を判定する締固めエネルギーをダイアフラムの変形で検出する技術が記載されている。

図２（ａ）はダイアフラムの変形を検出することにより締固めエネルギーを検出してコンクリートの締固め状態を検出するコンクリート締固め検出装置の断面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）に示すコンクリート締固め検出装置の締固め前の状態を示す断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すコンクリート締固め検出装置の締固め後の状態を示す断面図である。

コンクリート締固め検出装置２００は、圧電素子２０１と、歪ゲージ２０２と、金属板２０３で閉鎖される有底円筒形状のダイヤフラム２０４とを有する。

圧電素子２０１は、圧電セラミックスであり、金属板２０３の外面に接着される。圧電素子２０１は、電圧が印加されると振動を開始する。圧電素子２０１が振動することにより、コンクリート締固め検出装置２００の周囲にコンクリートが充填されているか否かの判定に使用される。

歪ゲージ２０２は、歪検出素子であり、金属板２０３の内面に接着される。歪ゲージ２０２は、締固めエネルギーにより生じる金属板２０３の歪を検出することによりコンクリート締固め検出装置２００の周囲のコンクリートに与えられた締固めエネルギーの大きさを判定するために使用される。

図３（ａ）はコンクリートが打設される前のコンクリート締固め検出装置２００の配置を示す図であり、図３（ｂ）はコンクリートが締固めされた後のコンクリート締固め検出装置２００の配置を示す図である。

複数のコンクリート締固め検出装置２００はそれぞれ、コンクリートが打設されたときに、位置及び方向がずれないように建設物の鉄筋１０７に固定されている。領域１０６にコンクリート１００を打設するために、仮設枠１０１が配置される。複数のコンクリート締固め検出装置２００はそれぞれ、配線２０５を介して制御装置２０６に接続されている。複数のコンクリート締固め検出装置２００に接続される制御装置２０６は、圧電素子２０１及び歪ゲージ２０２からそれぞれ出力される検出信号に基づいて、コンクリートの充填状況及びコンクリートの締固め状態を判定する。

仮設枠１０１に囲まれた領域１０６にコンクリート１００が打設され、打設されたコンクリート１００が締固められると、複数のコンクリート締固め検出装置２００と制御装置２０６の間を接続する配線２０５は切断される。複数のコンクリート締固め検出装置２００は建設物の鉄筋１０７に固定されているため、締固められたコンクリート１００の内部から取り出すことができずに、凝結したコンクリート１００の内部に放置されるためである。

特開２００２−５４３０２号公報特開２００６−２３４５０６号公報

「フレッシュコンクリートの締固め性試験法に関する研究」，土木学会論文集Ｅ，Ｖｏｌ.６２，Ｎｏ.２，ｐｐ.４１６−４２７，２００６．６

しかしながら、複数のコンクリート締固め検出装置２００は、コンクリート１００が締固められた後は使用されないので、締固めされた後に取り出されることが望ましい。コンクリート締固め検出装置２００はコンクリートが打設されるごとに躯体に取り付けられるものであり、多くのコンクリート締固め検出装置２００が不要な異物として建設物の構造体の内部に存在することは好ましくないためである。

そこで、本発明は、コンクリートが締固められた後に建設物の構造体の内部に異物を残すことなく、コンクリートの締固め状態を判定することが可能なコンクリート締固め判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るコンクリート締固め判定装置は、凝結する前のコンクリートに加えられる加速度を検出する加速度検出部と、加速度検出部を保持して、加速度検出部を凝結する前のコンクリート内に挿入し且つ引抜くための保持部と、保持部を支持するための支持部と、加速度検出部が検出した加速度に基づいて、凝結する前のコンクリートの締固め状態を判定し、締固めが完了したことを示す締固め完了信号を出力する判定部と、締固め完了信号を受信したときに、コンクリートの締固めが完了したことを表示する表示部と、を有することを特徴とする。

さらに、本発明に係るコンクリート締固め判定装置では、保持部の端部は、円錐状の形状を有することが好ましい。

さらに、本発明に係るコンクリート締固め判定装置では、加速度検出部は、３軸加速度計であることが好ましい。

さらに、本発明に係るコンクリート締固め判定装置の表示は、支持部に設けられることが好ましい。

さらに、本発明に係るコンクリート締固め判定装置では、判定部は、加速度検出部が検出した加速度に対応する加速度信号を所定の周期で取得する加速度信号取得部と、取得された加速度信号の大きさと、所定のしきい値とを比較して、取得された加速度信号の大きさが所定のしきい値を上回っている期間の累積時間を演算する累積時間演算部と、演算された累積時間が所定の締固め完了時間を超えたか否かを判定し、演算された累積時間が締固め完了時間を超えた場合にコンクリートの締固めが完了したことを示す締固め完了信号を生成する締固め完了信号生成部と、を有することが好ましい。

さらに、本発明に係るコンクリート締固め判定装置では、判定部は、演算された累積時間が所定の締固め完了予告時間を超えたか否かを判定し、演算された累積時間が締固め完了予告時間を超えた場合に、所定の時間が経過するとコンクリートの締固めが終了することを示す締固め完了予告信号を生成する締固め完了予告信号生成部を更に有し、締固め状態表示部は、締固め完了予告信号を取得したときに、所定の時間が経過するとコンクリートの締固めが終了することを表示することが好ましい。

本発明に係るコンクリート締固め判定装置は、加速度検出部を保持して、加速度検出部を凝結する前のコンクリート内に挿入し且つ引抜くための保持部を有するので、コンクリートの締固めが終了した後に、加速度検出部をコンクリートから引抜くことができる。このため、本発明に係るコンクリート締固め判定装置では、建設物の構造体の内部に加速度検出部を残すことなく、コンクリートの締固め状態を判定することが可能になった。

締固め処理を概略的に示す図である。（ａ）は従来のコンクリート締固め検出装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すコンクリート締固め検出装置の締固め前の状態を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すコンクリート締固め検出装置の締固め後の状態を示す断面図である。３（ａ）はコンクリートが打設される前の従来のコンクリート締固め検出装置の配置を示す図であり、（ｂ）はコンクリートが締固めされた後の従来のコンクリート締固め検出装置の配置を示す図である。コンクリート締固め判定装置の一例の斜視図である。図４に示すコンクリート締固め判定装置の回路ブロック図である。判定部の機能ブロック図である。（ａ）は水平方向の１つの方向である第１軸に平行な方向の加速度信号を示す図であり、（ｂ）は鉛直方向である第２軸に平行な方向の加速度信号を示す図であり、（ｃ）は水平面上の第１軸と直交する第３軸に平行な方向の加速度信号を示す図であり、（ｄ）は（ａ）〜（ｃ）に示される加速度信号を合成した合成加速度信号を示す図である。判定部の処理フローを示す図である。図８に示す処理フローの詳細な処理フローを示す図である。コンクリート締固め判定装置の他の例を示す図ある。図１０に示すコンクリート締固め判定装置の回路ブロック図である。

以下の図面を参照して、本発明に係るコンクリート締固め判定装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。

図４は、コンクリート締固め判定装置の一例の斜視図である。図５は、図４に示すコンクリート締固め判定装置の回路ブロック図である。

コンクリート締固め判定装置１は、加速度検出部１０と、検出部筐体２０と、演算装置３０と、締固め状態表示部４０とを有する。

加速度検出部１０は、歪ゲージ式変換器を有する３軸加速度計であり、配線１２を介して演算装置３０に電気的に接続される。加速度検出部１０は、第１軸、第１軸に直交する第２軸及び第１軸と第２軸とを包含する平面に直交する第３軸の３軸方向の加速度を検出する。加速度検出部１０は、バイブレータが発生した振動によりコンクリートに加えられる加速度を起歪体で３軸方向の歪に変換し、変換された３軸方向の歪を歪ゲージで電気信号である３軸方向の加速度信号に変換する。変換された３軸方向の加速度信号は、配線１２を介して演算装置３０に送信される。

検出部筐体２０は、金属からなり、端部２２を有する保持部２４と、支持部２６とを有する。

保持部２４の端部２２は、検出部筐体２０の下端に位置し、頂角が６０度である円錐形状を有する。保持部２４の端部２２の頂角がコンクリートが打設される領域の下層部材の表面の表面に食い込むことにより、検出部筐体２０は、打設されたコンクリートに押し流されることなく、所定の位置に定置される。

保持部２４の上方の部分は、底面が端部２２の底面と接する略円柱の形状を有する。保持部２４は、中空部が形成されており、中空部には加速度検出部１０が保持される。また、保持部２４の外周壁には、スパナで握持されるための一対の凹部２５が形成されている。保持部２４の直径は５０ｍｍであり、保持部２４の高さは１６５ｍｍである。

支持部２６は、保持部２４の上方に位置し、底面が保持部２４の上面と接する略円柱の棒状の形状を有する。コンクリートを打設、締固めるとき、オペレータが支持部２６を握持することにより、コンクリート締固め判定装置１は固定される。支持部２６は、中空部が形成されており、中空部には加速度検出部１０と演算装置３０とを電気的に接続する配線１２が配置される。また、支持部２６の外周壁には、スパナで握持されるための一対の凹部２７が形成されている。支持部２６の底面の直径は３４ｍｍであり、支持部２６の長手方向の長さは１４９０ｍｍである。

支持部２６の外周には、目盛２８が形成されており、打設されたコンクリート及び加速度検出部１０の深度をオペレータが目視することができる。

保持部２４の内周壁の上端、及び支持部２６の外周壁の下端には、不図示のねじ切り加工部が配置されており、保持部２４と支持部２６とはねじ切り加工部で螺合されている。加速度検出部１０に不具合が生じた場合、一対の凹部２５及び２７をそれぞれスパナで握持し回転させて、螺合されたねじ切り加工部を回動させることにより、保持部２４と支持部２６とを分離し、加速度検出部１０を保持部２４の中空部から取り出す。

演算装置３０は、判定部３１と、記憶部３２と、加速度検出開始終了スイッチ３３と、表示部３４と、加速度信号受信部３５と、締固め状態信号送信部３６と、Ｉ／Ｏ部３７と、電源部３８と、バス３９とを有する。

判定部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算処理装置）であり、プロセッサとも称される。記憶部３２は、不揮発性のＲＡＭ（Random Access Memory、ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（Read Only Memory、リードオンリーメモリ）、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive、ハードディスクドライブ）などの記憶装置である。

加速度検出開始終了スイッチ３３は、演算装置３０の筐体の表面に配置される１対のスイッチ３３ａ及び３３ｂとを有する。スイッチ３３ａは締固め状態を判定するためにコンクリートの加速度を検出し始めるときにオペレータによって押下される。スイッチ３３ｂは締固めが完了し、コンクリートの加速度検出を終了するときにオペレータによって押下される。

スイッチ３３ａが押下されると、スイッチ３３ａ内部に配置される接点がオンし、判定部３１及び締固め状態信号送信部３６に加速度検出開始信号が送信される。スイッチ３３ｂが押下されると、スイッチ３３ｂ内部に配置される接点がオンし、判定部３１及び締固め状態信号送信部３６に加速度検出終了信号が送信される。

表示部３４は、演算装置３０の筐体の表面に配置され、記憶部３２に記憶される種々のデータをグラフ又は表の形式で表示する。加速度信号受信部３５は、配線１２に接続され、加速度検出部１０が検出した３軸方向の加速度に対応する加速度信号をそれぞれ加速度検出部１０から受信する。

締固め状態信号送信部３６は、配線４２を介して締固め状態表示部４０に電気的に接続され、判定部３１で生成された締固め完了予告信号及び締固め完了信号を締固め状態表示部４０に送信する。また、締固め状態信号送信部３６は、加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出開始信号を締固め状態表示部４０に送信する。

Ｉ／Ｏ部３７は、不図示の電子計算機と電気的に着脱可能な端子を有し、記憶部３２に記憶される各種設定データ及び検出データ等を電子計算機との間で入出力する。電源部３８は、単数又は複数の電圧を提供可能な電源装置であり、判定部３１、記憶部３２、表示部３４と、加速度信号受信部３５、締固め状態信号送信部３６、及びＩ／Ｏ部３７、加速度検出部１０、並びに締固め状態表示部４０に所定の電源電圧を供給する。バス３９は、判定部３１、記憶部３２、加速度検出開始終了スイッチ３３、表示部３４と、加速度信号受信部３５、締固め状態信号送信部３６、及びＩ／Ｏ部３７を互いに電気的に接続する。

締固め状態表示部４０は、締固め中表示部４４と、締固め完了予告表示部４６と、締固め完了表示部４８とを有する。締固め状態表示部４０は、配線４２を介して演算装置３０に接続される。

締固め中表示部４４は、ＬＥＤとＬＥＤを囲むように配置される赤色の透過性部材とを有する。締固め中表示部４４は、演算装置３０から加速度検出開始信号を受信すると点灯し、演算装置３０から締固め完了予告信号を受信すると消灯する。締固め完了予告表示部４６は、ＬＥＤとＬＥＤを囲むように配置される黄色の透過性部材とを有する。締固め完了予告表示部４６は、演算装置３０から締固め完了予告信号を受信すると点灯し、演算装置３０から締固め完了信号を受信すると消灯する。締固め完了表示部４８は、ＬＥＤとＬＥＤを囲むように配置される緑色の透過性部材とを有する。締固め完了表示部４８は、演算装置３０から締固め完了信号を受信すると点灯し、演算装置３０から加速度検出終了信号を受信すると消灯する。

図６は、判定部３１の機能ブロック図である。

判定部３１は、加速度検出開始指示部３１１と、加速度信号取得部３１２と、累積時間演算部３１３とを有する。判定部３１は、締固め完了予告信号生成部３１４と、締固め完了予告信号出力部３１５と、締固め完了信号生成部３１６と、締固め完了信号出力部３１７と、加速度検出終了指示部３１８とを更に有する。

加速度検出開始指示部３１１は、加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出開始信号を受信すると、加速度検出部１０で検出された３軸方向の加速度に対応する加速度信号の取得を開始するように加速度信号取得部３１２に指示する。また、加速度検出開始指示部３１１は、受信した加速度検出開始信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。

加速度信号取得部３１２は、加速度検出部１０が検出した３軸方向の加速度に対応する加速度信号を加速度信号受信部３５を介して所定の周期で取得する。

累積時間演算部３１３は、加速度信号取得部３１２が取得した３軸方向の加速度信号を合成して、合成加速度信号を演算する。

図７は、累積時間演算部３１３で演算される合成加速度信号の一例を示す図である。図７（ａ）は水平方向の１つの方向である第１軸に平行な方向の加速度信号を示す図であり、図７（ｂ）は鉛直方向である第２軸に平行な方向の加速度信号を示す図である。図７（ｃ）は水平面上の第１軸と直交する第３軸に平行な方向の加速度信号を示す図である。図７（ｄ）は図７（ａ）〜７（ｃ）に示される加速度信号を合成した合成加速度信号を示す図である。

さらに、累積時間演算部３１３は、演算された合成加速度信号の大きさと、所定のしきい値と比較して、合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する。そして、加速度信号取得部３１２は、判定結果を加速度判定結果信号として記憶部３２に記憶する。加速度検出周期の１周期前及び現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも大きいと判定される場合、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の１周期に相当する時間を累積時間に加算する。加速度検出周期の１周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも小さく、現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも大きいと判定される場合、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の半周期に相当する時間を累積時間に加算する。加速度検出周期の１周期前は合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも大きく、現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも小さいと判定されている場合、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の半周期に相当する時間を累積時間に加算する。加速度検出周期の１周期前及び現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値よりも小さいと判定されている場合、累積時間演算部３１３は、累積時間に時間を加算する処理は行わない。

締固め完了予告信号生成部３１４は、累積時間演算部３１３が演算した累積時間が、所定の締固め完了予告時間を超えたか否かを判定する。締固め完了予告時間は、締固めが完了する時間よりも短い時間であり、所定の時間が経過するとコンクリートの締固めが終了することをオペレータに知らせるために使用される。締固め完了予告時間は、オペレータの経験又は実験結果に基づいて決定される時間であり、記憶部３２に記憶されている。累積時間演算部３１３が演算した累積時間が締固め完了予告時間を超えていると判定した場合、締固め完了予告信号生成部３１４は、締固め完了予告信号を生成する。

締固め完了予告信号出力部３１５は、締固め完了予告信号生成部３１４が生成した締固め完了予告信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。

締固め完了信号生成部３１６は、累積時間演算部３１３が演算した累積時間が、検出周期の締固め完了時間を超えたか否かを判定する。締固め完了時間は、締固め完了予告時間より長い時間である。締固め完了時間は、オペレータの経験又は実験結果に基づいて決定される時間であり、記憶部３２に記憶されている。累積時間演算部３１３が演算した累積時間が締固め完了時間を超えていると判定した場合、締固め完了信号生成部３１６は、コンクリートの締固めが完了したことを示す締固め完了信号を生成する。

締固め完了信号出力部３１７は、締固め完了信号生成部３１６が生成した締固め完了信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。

加速度検出終了指示部３１８は、加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出終了信号を受信すると、加速度信号の取得を終了するように加速度信号取得部３１２に指示する。また、加速度検出開始指示部３１１は、受信した加速度検出終了信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。

図８は、判定部３１の処理フローを示す図である。

まず、ステップＳ１０１において、締固めが開始された後にスイッチ３３ａが押下されると、加速度検出開始指示部３１１は、加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出開始信号を受信する。加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出開始信号を受信すると、加速度検出開始指示部３１１は、加速度検出部１０で検出された加速度に対応する加速度信号の取得を開始するように加速度信号取得部３１２に指示する。また、加速度検出開始指示部３１１は、受信した加速度検出開始信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。加速度検出開始信号を受信した締固め状態表示部４０は、締固め中表示部４４を点灯する。

次いで、ステップＳ１０２において、加速度信号取得部３１２は、加速度検出部１０が検出した加速度に対応する加速度信号を加速度信号受信部３５を介して所定の周期で取得する。

次いで、ステップＳ１０３において、累積時間演算部３１３は、加速度信号取得部３１２が取得した加速度信号の大きさと所定のしきい値とを比較して、取得された加速度信号の大きさが所定のしきい値を上回っている期間の累積時間を演算する。

図９は、ステップＳ１０３の詳細な処理フローを示す図である。

まず、ステップＳ２０１において、累積時間演算部３１３は、加速度信号取得部３１２が取得した３軸方向の加速度信号を合成して、現在の合成加速度信号を演算する。

次いで、ステップＳ２０２では、演算された現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より大きいか判定する。現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より大きいと判定された場合、ステップＳ２０３において、累積時間演算部３１３は、その判定結果を記憶部３２に記憶する。

次いで、ステップＳ２０４において、累積時間演算部３１３は、記憶部３２に記憶される判定結果に基づいて、加速度検出周期の１周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より大きいか判定する。周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より大きいと判定された場合、処理はステップＳ２０４に進む。一方、加速度検出周期の１周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より小さいと判定された場合、処理はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の１周期に相当する時間を累積時間に加算して処理を終了する。一方、ステップＳ２０６では、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の半周期に相当する時間を累積時間に加算して処理を終了する。

ステップＳ２０２において、現在の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より小さいと判定された場合、ステップＳ２０７において、累積時間演算部３１３は、その判定結果を記憶部３２に記憶する。

次いで、ステップＳ２０８において、累積時間演算部３１３は、記憶部３２に記憶される判定結果に基づいて、加速度検出周期の１周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より大きいか判定する。加速度検出周期の１周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より大きいと判定された場合、処理はステップＳ２０８に進む。一方、加速度検出周期の１周期前の合成加速度信号の大きさが所定のしきい値より小さいと判定された場合、処理は終了する。

ステップＳ２０８では、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の半周期に相当する時間を累積時間に加算して処理を終了する。

ステップＳ１０３の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、締固め完了予告信号生成部３１４は、ステップＳ１０３で演算された累積時間が締固め完了予告時間を超えたか否かを判定する。累積時間が締固め完了予告時間を超えたと判定された場合、処理はステップＳ１０５に進む。一方、累積時間が締固め完了予告時間を超えていないと判定された場合、処理はステップＳ１０２に戻る。

累積時間が締固め完了予告時間を超えたと判定されて処理がステップＳ１０５に進むと、締固め完了予告信号生成部３１４は、締固め完了予告信号を生成する。

次いで、ステップＳ１０６において、締固め完了予告信号出力部３１５は、締固め完了予告信号生成部３１４が生成した締固め完了予告信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。締固め完了予告信号を受信した締固め状態表示部４０は、締固め中表示部４４を消灯して締固め完了予告表示部４６を点灯する。

次いで、ステップＳ１０７において、加速度信号取得部３１２は、先に加速度信号を受信してから所定の周期を経過した後に、加速度信号を取得する。

次いで、ステップＳ１０８において、累積時間演算部３１３は、ステップＳ１０２の処理と同様な処理により、累積時間を演算する。

次いで、ステップＳ１０９において、締固め完了信号生成部３１６は、ステップＳ１０８で演算された累積時間が締固め完了時間を超えたか否かを判定する。累積時間が締固め完了時間を超えたと判定された場合、処理はステップＳ１１０に進む。一方、累積時間が締固め完了時間を超えていないと判定された場合、処理はステップＳ１０７に戻る。

累積時間が締固め完了時間を超えたと判定されて処理がステップＳ１１０に進むと、締固め完了信号生成部３１６は、締固め完了信号を生成する。

次いで、ステップＳ１１１において、締固め完了信号出力部３１７は、締固め完了信号生成部３１６が生成した締固め完了信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。締固め完了信号を受信した締固め状態表示部４０は、締固め完了予告表示部４６を消灯して締固め完了表示部４８を点灯する。

そして、ステップＳ１１２において、スイッチ３３ｂが押下されると、加速度検出終了指示部３１８は、加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出終了信号を受信する。加速度検出開始終了スイッチ３３から送信される加速度検出終了信号を受信すると、加速度検出終了指示部３１８は、加速度信号の取得を終了するように加速度信号取得部３１２に指示する。また、加速度検出開始指示部３１１は、受信した加速度検出終了信号を締固め状態信号送信部３６を介して締固め状態表示部４０に送信する。締固め完了信号を受信した締固め状態表示部４０は、締固め完了表示部４８を消灯する。

図１０は、コンクリート締固め判定装置の他の例を示す図ある。図１１は、図１０に示すコンクリート締固め判定装置の回路ブロック図である。

コンクリート締固め判定装置２は、検出部筐体２０と締固め状態表示部４０との間に演算装置３０の代わりに、携帯型演算装置１３０が配置されることが図４〜８を参照して説明されたコンクリート締固め判定装置１と相違する。さらに、コンクリート締固め判定装置２は、インタフェース装置１３１と、携帯型加速度検出開始終了スイッチ１３３と、携帯型表示装置１３４と、携帯型電源装置１３８とを有する。

携帯型演算装置１３０は、加速度検出開始終了スイッチ３３、表示部３４、加速度信号受信部３５及び電源部３８を有さずに、第２のＩ／Ｏ部１３７を有することが演算装置３０と相違する。第２のＩ／Ｏ部１３７は、Ｉ／Ｏ部３７と同様な構造及び機能を有する。

インタフェース装置１３１は、携帯型演算装置１３０、携帯型加速度検出開始終了スイッチ１３３、携帯型表示装置１３４、携帯型電源装置１３８及び締固め状態表示部４０と電気的に接続され、種々のデータを相互に送受信可能な構造及び機能を有する。

携帯型加速度検出開始終了スイッチ１３３は、加速度検出開始終了スイッチ３３と同様な機能を有する携帯型スイッチである。携帯型表示装置１３４は、表示部３４と同様な機能を有する携帯型表示装置である。携帯型電源装置１３８は、加速度検出部１０、携帯型演算装置１３０、インタフェース装置１３１、携帯型加速度検出開始終了スイッチ１３３及び携帯型表示装置１３４に電源供給可能な携帯型電源である。

コンクリート締固め判定装置１及び２では、支持部２６の下端に配置される保持部２４に加速度検出部１０に内蔵される。コンクリートが締固める間、オペレータが支持部２６を支持することにより、加速度検出部１０を支持部２６を覆っているコンクリート中の所定の位置に設置させることができる。また、コンクリートの締固めが終了した後に、オペレータが支持部２６をコンクリートから引抜くことにより、支持部２６の下端に配置される保持部２４内蔵される加速度検出部１０をコンクリートから引抜くことができる。

コンクリート締固め判定装置１及び２を引抜いた後にコンクリートに形成される孔は、コンクリートが充填された後にバイブレータ等で、締固める。

コンクリート締固め判定装置１及び２では、保持部２４の端部２２は円錐状の形状を有している。保持部２４の端部２２の頂点がコンクリート締固め判定装置１及び２が配置される下層部材の表面の一点に押入されることにより、コンクリート締固め判定装置１及び２は下層部材の表面の面上の一点に固定される。

コンクリート締固め判定装置１及び２では加速度検出部１０として、１軸加速度計ではなく、３軸加速度計が採用されている。加速度検出部として１軸加速度計を使用する場合、加速度検出部は、検出面がバイブレータと対向する面に位置するように配置される。一方、３軸加速度計を使用すると、加速度検出部の方向は何れの方向に配置してもよい。

コンクリート締固め判定装置１及び２では、保持部２４の端部２２は円錐形状を有するが、保持部の端部の形状は、コンクリート締固め判定装置を一点に固定できる形状であれば、三角錐又は四角錐など他の形状としてもよい。

また、コンクリート締固め判定装置１及び２では、支持部２６は円柱形状を有するが、所定の長さを有し、且つオペレータが指示可能な棒状の形状であればよい。例えば、コンクリート締固め判定装置の支持部は、直方体形状でもよく、三角柱の形状を有してもよい。

また、加速度検出部１０は３軸加速度計であるが、加速度検出部として１軸加速度計を採用してもよい。加速度検出部として１軸加速度計が採用される場合、コンクリート締固め判定装置は、加速度を検出するときに、加速度検出部の検出面がバイブレータと対向に配置されることが好ましい。加速度検出部として１軸加速度計が採用される場合、コンクリート締固め判定装置は１軸加速度計の検出面を表示する標識を有してもよい。

また、コンクリート締固め判定装置１及び２では、締固め状態表示部４０のみがコンクリートの締固めが完了したことを表示しているが、コンクリート締固め判定装置１の表示部３４又はコンクリート締固め判定装置２携帯型表示装置１３４に表示してもよい。

また、コンクリート締固め判定装置１及び２では、累積時間演算部３１３は、加速度検出周期の１周期前及び現在の合成加速度信号の大きさに基づいて累積時間を演算しているが、他の方法で累積時間を演算してもよい。例えば、累積時間演算部３１３は、所定のしきい値よりも合成加速度信号の大きさが大きい部分の面積を演算して累積時間を演算してもよい。

また、コンクリート締固め判定装置２の携帯型演算装置１３０、インタフェース装置１３１、携帯型加速度検出開始終了スイッチ１３３、携帯型表示装置１３４及び携帯型電源装置１３８はそれぞれ、汎用の装置を使用してもよい。

また、携帯型表示装置１３４は携帯情報端末で形成してもよい。携帯型表示装置１３４を携帯情報端末で形成する場合、携帯型演算装置１３０が実行する処理の一部又は全部を携帯情報端末が実行してもよい。

１、２コンクリート締固め判定装置
１０加速度検出部
２０検出部筐体
２４保持部
２６支持部
３０演算装置
３１判定部
４０締固め状態表示部

Claims

凝結する前のコンクリートに加えられる加速度を検出する加速度検出部と、
前記加速度検出部を保持して、前記加速度検出部を凝結する前のコンクリート内に挿入し且つ引抜くための保持部と、
前記保持部を支持するための支持部と、
前記加速度検出部が検出した加速度に基づいて、凝結する前のコンクリートの締固め状態を判定し、締固めが完了したことを示す締固め完了信号を出力する判定部と、
前記締固め完了信号を受信したときに、コンクリートの締固めが完了したことを表示する表示部と、
を有することを特徴とするコンクリート締固め判定装置。
前記支持部の端部は、円錐状の形状を有する、請求項１に記載のコンクリート締固め判定装置。
前記加速度検出部は、３軸加速度計である、請求項１又は２に記載のコンクリート締固め判定装置。
前記表示は、前記支持部に設けられる、請求項１〜３の何れか一項に記載のコンクリート締固め判定装置。
前記判定部は、
前記加速度検出部が検出した加速度に対応する加速度信号を所定の周期で取得する加速度信号取得部と、
前記取得された加速度信号の大きさと、所定のしきい値とを比較して、前記取得された加速度信号の大きさが前記所定のしきい値を上回っている期間の累積時間を演算する累積時間演算部と、
前記演算された累積時間が所定の締固め完了時間を超えたか否かを判定し、前記演算された累積時間が前記締固め完了時間を超えた場合にコンクリートの締固めが完了したことを示す締固め完了信号を生成する締固め完了信号生成部と、を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載のコンクリート締固め判定装置。
前記判定部は、前記演算された累積時間が所定の締固め完了予告時間を超えたか否かを判定し、前記演算された累積時間が前記締固め完了予告時間を超えた場合に所定の時間が経過するとコンクリートの締固めが終了することを示す締固め完了予告信号を生成する締固め完了予告信号生成部を更に有し、
前記表示部は、前記締固め完了予告信号を受信したときに、所定の時間が経過するとコンクリートの締固めが終了することを表示する、請求項５に記載のコンクリート締固め判定装置。