コンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法
【課題】ベースコンクリートの表面水率を画一的に定めることができ、供給される水の供給水量を規則的に決めることができるコンクリートの乾式吹き付けシステムを提供する。
【解決手段】乾式吹き付けシステムでは、輝度測定装置１１がベースコンクリートの第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を制御装置１２に出力する。制御装置１２は、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してベースコンクリートの表面水率を算出するとともに供給水量を算出し、算出した供給水量を水自動供給装置１８に出力する。
【解決手段】乾式吹き付けシステムでは、輝度測定装置１１がベースコンクリートの第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を制御装置１２に出力する。制御装置１２は、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してベースコンクリートの表面水率を算出するとともに供給水量を算出し、算出した供給水量を水自動供給装置１８に出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや大空洞構造物の覆工、法面や斜面、壁面の風化や剥離、剥落の防止に乾式吹き付け工法が利用されている。乾式吹き付け工法は、セメントと骨材とを空練りミキサで混合してベースコンクリート（混合物）を作り、エアーコンプレッサーからの圧送空気を利用してそのベースコンクリートをマテリアルホースから吹き付けノズルに圧送するとともに、吹き付けノズルの近傍に延びるマテリアルホースに所定量の急結剤と水とを注入し、急結剤と水とを含むベースコンクリートを吹き付けノズルから吹き付け面に吹き付ける。乾式吹き付け工法の一例として、セメントとリバウンドコンクリートを含む骨材と急結剤とを混合したベースコンクリートをマテリアルホースに送り込み、吹き付けノズルの近傍に延びるマテリアルホースに所定量の水を注入し、吹き付けノズルから湿潤状態のベースコンクリートを吹き付ける技術が開示されている（特許文献１参照）。ここで、リバウンドコンクリートとは、吹き付け中に吹き付け面から跳ね返り、吹き付け面に施工されないコンクリートである。
【特許文献１】特開２００２−１２８５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
乾式吹き付け工法は、広い範囲に薄く施工することができ、斜面や上面に型枠を設置せずに施工することができるとともに、複雑な形状の吹き付け面に対しても施工することができるという利点を有する反面、骨材に含まれる含水量を考慮しつつ、マテリアルホースに供給される水の供給水量を現場における作業者が経験と感覚とを頼りに決めなければならず、作業者の能力によって施工精度にばらつきが生じるという欠点がある。前記公報に開示の乾式吹き付け工法は、吹き付け面に吹き付けるベースコンクリートにリバウンドコンクリートを含む骨材を使用するから、リバウンドコンクリートの再利用を図ることができる。しかし、リバウンドコンクリートを含む骨材の含水量を画一的に定めることができず、マテリアルホースに供給される水の供給水量の決定を作業者の経験と感覚とに頼らざるを得ない問題を解決することはできない。
【０００４】
本発明の目的は、セメントと骨材とを混合した混合物の表面水率を画一的に定めることができ、供給される水の供給水量を作業者の経験と感覚とに頼ることなく規則的に決めることができるコンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付けシステムである。
【０００６】
前記第１の前提における本発明の第１の特徴は、コンクリートの乾式吹き付けシステムが、吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定装置と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、輝度測定装置が測定した混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する制御装置とを備え、制御装置が、算出した混合物の表面水率を表示することにある。
【０００７】
前記第１の特徴を有する本発明の一例としては、輝度測定装置が、混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を制御装置に出力し、制御装置が、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出する。
【０００８】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例として、コンクリートの乾式吹き付けシステムでは、第１輝度の測定時間を１〜１５分の範囲で設定可能、かつ、第１輝度の測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定可能であり、制御装置が測定時間内に測定されたそれら第１輝度の第１集団に基づいて輝度平均値と標準偏差とを求める。
【０００９】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例として、コンクリートの乾式吹き付けシステムでは、第１輝度の第２集団を抽出するときの信頼度を６８．２６〜９９．７３％の範囲で設定可能である。
【００１０】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例としては、コンクリートの乾式吹き付けシステムが、制御装置から出力された供給水量の水を吹き付けノズルの近傍に自動的に供給する水自動供給装置を含み、制御装置が、表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、算出した供給水量を水自動供給装置に出力する。
【００１１】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例としては、輝度測定装置が、一方向へ連続して移動する混合物を部分的に覆って暗所を作る被覆部材と、暗所を移動する混合物に光を照射する光源と、光源から照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定する輝度計とから形成されている。
【００１２】
前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付け工法である。
【００１３】
前記第２の前提における本発明の第２の特徴は、コンクリートの乾式吹き付け工法が、吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定工程と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、輝度測定工程において測定された混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する表面水率算出工程と、算出した混合物の表面水率を表示する表面水率表示工程とを有することにある。
【００１４】
前記第２の特徴を有する本発明の一例として、輝度測定工程では、混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を制御装置に出力し、表面水率算出工程では、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出する。
【００１５】
前記第２の特徴を有する本発明の他の一例としては、コンクリートの乾式吹き付け工法が、吹き付けノズルの近傍に水を自動的に供給する水自動供給工程を含み、表面水率算出工程では、表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材に含まれる含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、水自動供給工程では、表面水率算出工程において算出された供給水量の水を供給する。
【００１６】
前記第２の特徴を有する本発明の他の一例として、輝度測定工程では、一方向へ連続して移動する混合物を部分的に覆って暗所を作り、暗所を移動する混合物に光を照射しつつ、照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるコンクリートの乾式吹き付けシステムによれば、測定された混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入してその混合物の表面水率を算出するから、混合物の表面水率を画一的に求めることができ、さらに、算出した表面水率を表示するから、作業者が表示された表面水率に基づいて供給する水の供給水量を規則的に決定することができる。この乾式吹き付けシステムは、現場における作業者が経験と感覚とを頼りに水の供給水量を決める必要はなく、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００１８】
第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出するコンクリートの乾式吹き付けシステムは、確率分布における信頼度を採用し、信頼度の範囲内に存する第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入するから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができる。この乾式吹き付けシステムは、作業者の経験と感覚とに頼ることなく混合物の安定した表面水率を画一的に求めることができ、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００１９】
第１輝度の測定時間を１〜１５分の範囲で設定可能、かつ、第１輝度の測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定可能であり、測定時間内に測定されたそれら第１輝度の第１集団に基づいて輝度平均値と標準偏差とを求めるコンクリートの乾式吹き付けシステムは、混合物の吹き付け時間や混合物の単位時間当たりの吹き付け量にあわせて第１輝度の測定時間や測定間隔を前記範囲で調節することができ、混合物毎における最適な測定時間と測定間隔とを設定することができるから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができ、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２０】
第１輝度の第２集団を抽出するときの信頼度を６８．２６〜９９．７３％の範囲で設定可能なコンクリートの乾式吹き付けシステムは、混合物の構成材の混合比率や骨材の含水量にあわせて信頼度を決定することができ、高い信頼度に基づいて混合物の表面水率を求めることができるから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができ、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２１】
表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、算出した供給水量の水を吹き付けノズルの近傍に自動的に供給するコンクリートの乾式吹き付けシステムは、供給水量の水が自動的に供給されるから、混合物の表面水率から作業者が供給する水の供給水量を推測する必要はなく、作業者が水の供給水量を手作業で調節する必要もない。この乾式吹き付けシステムは、骨材の含水量を考慮した水の供給水量を高い精度で画一的に算出することができ、算出した供給水量の水を作業者の作業を伴うことなく自動的に供給することができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２２】
輝度測定装置が暗所を作る被覆部材と暗所を移動する混合物に光を照射する光源と光源から照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定する輝度計とから形成されたコンクリートの乾式吹き付けシステムは、輝度の測定時に混合物を暗所に位置させることで、混合物に余計な光が照射されることを防ぎ、さらに、暗所に位置する混合物に所定の光源から光を照射することで、混合物に一定の光のみを照射するから、混合物の第１輝度の測定を常時一定の条件下で行うことができる。この乾式吹き付けシステムは、混合物の第１輝度を一定条件下で正確に測定することができ、その第１輝度に基づいて混合物の表面水率を画一的に求めることができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができるとともに、施工精度の均一化を確実に図ることができる。
【００２３】
本発明にかかるコンクリートの乾式吹き付け工法によれば、測定された混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入してその混合物の表面水率を算出するから、混合物の表面水率を画一的に求めることができ、さらに、算出した表面水率を表示するから、作業者が表示された表面水率に基づいて供給する水の供給水量を規則的に決定することができる。この乾式吹き付け工法は、現場における作業者が経験と感覚とを頼りに水の供給水量を決める必要はなく、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００２４】
第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出するコンクリートの乾式吹き付け工法は、確率分布における信頼度を採用し、信頼度の範囲内に存する第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入するから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができる。この乾式吹き付け工法は、作業者の経験と感覚とに頼ることなく混合物の安定した表面水率を画一的に求めることができ、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００２５】
表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、算出した供給水量の水を吹き付けノズルの近傍に自動的に供給するコンクリートの乾式吹き付け工法は、供給水量の水が自動的に供給されるから、混合物の表面水率から作業者が供給する水の供給水量を推測する必要はなく、作業者が水の供給水量を手作業で調節する必要もない。この乾式吹き付け工法は、骨材の含水量を考慮した水の供給水量を高い精度で画一的に算出することができ、算出した供給水量の水を作業者の作業を伴うことなく自動的に供給することができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２６】
輝度測定工程において一方向へ連続して移動する混合物を部分的に覆って暗所を作り、暗所を移動する混合物に光を照射しつつ、照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定するコンクリートの乾式吹き付け工法は、輝度測定工程において混合物を暗所に位置させることで、混合物に余計な光が照射されることを防ぎ、さらに、暗所に位置する混合物に光を照射することで、混合物に一定の光のみを照射するから、混合物の第１輝度の測定を常時一定の条件下で行うことができる。この乾式吹き付け工法は、混合物の第１輝度を一定条件下で正確に測定することができ、その第１輝度に基づいて混合物の表面水率を画一的に求めることができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができるとともに、施工精度の均一化を確実に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付の図面を参照し、本発明に係るコンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示す乾式吹き付けシステムの構成図であり、図２は、一例として示す輝度測定装置１１の斜視図である。図３は、試作ベースコンクリートの輝度と表面水率との相関関係の一例を示す図である。図１では、輝度測定装置１１を形成するユニット２３の図示を省略している。図２では、上下方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂで示し、前後方向を矢印Ｃで示す。乾式吹き付けシステムは、ベースコンクリート１０（ドライミックス混合物）の輝度を測定する輝度測定装置１１と、制御装置１２と、ベースコンクリート１０をマテリアルホース１３に供給するコンクリート搬送装置１４と、マテリアルホース１３の後端部１５からコンクリート圧送空気を給気するエアーコンプレッサー１６と、マテリアルホース１３に向かって急結剤を供給する急結剤供給装置１７（二点鎖線内）と、マテリアルホース１３に向かって水を自動的に供給する水自動供給装置１８（一点鎖線内）と、マテリアルホース１３の先端部１９に取り付けられた吹き付けノズル２０とから形成されている。輝度測定装置１１、制御装置１２、コンクリート搬送装置１４、エアーコンプレッサー１６、急結剤供給装置１７、水自動供給装置１８には、配線（図示せず）を介して所定の電力が供給されている。
【００２８】
ベースコンクリート１０は、セメントと骨材とを空練りミキサ（図示せず）で混練することで作られている。ベースコンクリート１０は、空練りミキサからベルトコンベア２１に移り、図１，２に矢印Ｌ１で示すように、ベルトコンベア２１上を一方向へ移動してコンクリート搬送装置１４に進入する。使用するセメントの種類について特に限定はなく、プレミックスセメント，ポルトランドセメント，高炉セメント，フライアッシュセメント，シリカセメント等のうちのいずれか、または、それらを所定の割合で混合したセメントを使用することができる。それらセメントは、乾燥状態にある。骨材には、粗骨材および細骨材が使用されている。粗骨材には、砂利、砕石、砕砂、高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、銅スラグ骨材、人工軽量骨材のうちのいずれか、または、それらを所定の割合で混合した骨材を使用することができる。細骨材には、砂、高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、銅スラグ骨材、人工軽量骨材のうちのいずれか、または、それらを所定の割合で混合した骨材を使用することができる。粗骨材や細骨材には、所定量の水分が含まれている。
【００２９】
輝度測定装置１１は、ベルトコンベア２１の略中間に設置されている。輝度測定装置１１は、図２に示すように、ベルトコンベア２１上を移動するベースコンクリート１０を部分的に覆って暗所２２を作るユニット２３（被覆部材）と、暗所２２を移動するベースコンクリート１０に光を照射するＬＥＤ２４（光源）と、ＬＥＤ２４から照射された光によって照らされたベースコンクリート１０の輝度を測定する輝度計２５とから形成されている。ＬＥＤ２４と輝度計２５とは、インターフェイス２６（有線または無線）を介して制御装置１２に接続されている。ユニット２３は、ベルトコンベア２１の上方に位置する前後方向へ長い直方体である。ユニット２３は、頂壁２７と、頂壁２７から下方へ延びる４つの側壁２８とから形成されている。それら側壁２８が交差する角部２９には、下方へ延びる４本の脚３０が取り付けられている。側壁２８には、暗所２２を覗くための開閉可能な窓３１が作られている。各壁２７，２８や脚３０は、金属やプラスチックから作られている。各壁２７，２８は、外部から入射する光を遮断する。
【００３０】
ＬＥＤ２４は、ユニット２３の頂壁２７に固定手段（図示せず）を介して固定されている。ＬＥＤ２４の光照射部３１は、頂壁２７の略中央に作られた開口３２から下方へ向かい、ベルトコンベア２１に対向している。光照射部３１からの光は、暗所２２を移動するベースコンクリート１０の上方から照射され、暗所２２に位置するベースコンクリート１０の略全域に満遍なく照射される。なお、ＬＥＤ２４の他に、白熱電球や蛍光灯等の他の光源を使用することもできる。輝度計２５は、ユニット２３の頂壁２７に固定手段（図示せず）を介して固定されている。輝度計２５の輝度受光部３３は、頂壁２７の開口３２から下方へ向かい、ベルトコンベア２１に対向している。輝度計２５は、暗所２２に位置するベースコンクリート１０の略全域の輝度を測定し得るようにその取り付けた高さや取り付け位置が決定されている。
【００３１】
輝度測定装置１１は、暗所２２に位置するベースコンクリート１０の輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で時系列に複数回測定し（輝度測定工程）、測定したそれら輝度を制御装置１２に順次出力する。輝度測定装置１１における輝度の測定時間や測定間隔は、制御装置１２によって設定される。輝度の測定時間は、１〜１５分の範囲で設定することができ、輝度の測定間隔は、２〜１０秒の範囲で設定することができる。このシステムでは、ベースコンクリート１０の吹き付け時間やベースコンクリート１０の単位時間当たりの吹き付け量等にあわせて輝度の測定時間や測定間隔を前記範囲で調節することができ、ベースコンクリート１０毎における最適な測定時間と測定間隔とを設定することができる。
【００３２】
制御装置１２は、中央処理部（ＣＰＵまたはＭＰＵ）と大容量ハードディスク（メモリ）とを有するコンピュータであり、キーボード３４およびディスプレイ３５が装備されている。制御装置１２のハードディスクには、各種の手段を制御装置１２に実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。制御装置１２の中央処理部は、オペレーティングシステムによる制御に基づいて、メモリからアプリケーションプログラムを起動し、起動したアプリケーションプログラムに従って、以下の各手段を実行する。
【００３３】
制御装置１２の中央処理部は、あらかじめ測定された試作ベースコンクリート（試作ドライミックス混合物）（図示せず）の複数の輝度（第２輝度）とそれら輝度に対応する試作ベースコンクリートの複数の表面水率との相関関係を特定する相関関係特定手段を実行し、特定した相関関係をハードディスクに格納する相関関係記憶手段を実行する。中央処理部は、格納した相関関係から試作ベースコンクリートの表面水率算出式を決定する算出式決定手段を実行し、決定した表面水率算出式をハードディスクに格納する算出式記憶手段を実行する。中央処理部は、輝度測定装置１１から出力されたベースコンクリート１０の補正輝度平均値を表面水率算出式に代入し、そのベースコンクリート１０の表面水率を算出する表面水率算出手段（表面水率算出工程）を実行し、算出したベースコンクリート１０の表面水率をディスプレイ３５に表示する表面水率表示手段（表面水率表示工程）を実行する。中央処理部は、表面水率算出式に基づいて算出したベースコンクリート１０の表面水率からそのベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を算出する含水量算出手段を実行し、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じ、供給する水の供給水量を算出する供給水量算出手段を実行する。さらに、算出した水の供給水量を水自動供給装置１８に出力する供給水量出力手段を実行し、水の供給水量をディスプレイ３５に表示する供給水量表示手段を実行する。
【００３４】
試作ベースコンクリートの輝度と表面水率との相関関係を特定する一例や特定した相関関係から表面水率算出式を決定する一例は、以下のとおりである。たとえば、乾燥状態にある普通ポルトランドセメントを用意するとともに、平均粒径が所定範囲にあり、含水量があらかじめ決まっている砂利（粗骨材）や砂（細骨材）を容易する。普通ポルトランドセメントと砂利と砂とをミキサで混合して試作ベースコンクリートを作る。骨材の水分が分散することで試作ベースコンクリートには所定量の水分が含まれる。この手順を繰り返し、それぞれ表面水率の異なる複数の試作ベースコンクリートを作る。それら試作ベースコンクリートを用意した後、各試作ベースコンクリートの輝度（第２輝度）を測定するとともに、各試作ベースコンクリートの表面水率を測定し、測定したそれら輝度や表面水率をキーボード３４を介して制御装置１２に入力する。制御装置１２の中央処理部は、縦軸に輝度、横軸に表面水率を表した輝度−表面水率相関関係表（図３参照）に、入力された輝度（％）と表面水率（％）との交点（図３の黒点）を表示し、輝度と表面水率との相関関係を特定する（相関関係特定手段）。次に、それら交点どうしを結んで所定の傾きを有する線分を引き、その線分の関数（ｙ＝−ａｘ＋ｂ）を表面水率算出式とする（算出式決定手段）。中央処理部は、特定した輝度−表面水率相関関係表をハードディスクに格納し（相関関係記憶手段）、決定した表面水率算出式をハードディスクに格納する（算出式記憶手段）。図３から明らかなように、輝度が低下するにつれて表面水率が増加する。
【００３５】
制御装置１２の中央処理部は、輝度測定装置１１から出力されたベースコンクリート１０の輝度（第１輝度）を確率分布における所定の信頼度に基づいて補正し、補正した輝度の補正輝度平均値を表面水率算出式に代入する。具体的には、以下のとおりである。中央処理部は、輝度測定装置１１から出力された複数の輝度（第１集団）を積算して輝度第１積算値を算出し、輝度第１積算値を測定回数で除して輝度平均値を算出するとともに、標準偏差を算出する。次に、輝度測定装置１１から出力された複数の輝度（第１集団）の中から、輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内（信頼区間内）に存する複数の輝度（第２集団）を抽出し、信頼度の範囲内に存する複数の輝度を積算して輝度第２積算値を算出し、輝度第２積算値を測定回数（信頼度の範囲外の輝度の測定回数を除く）で除して補正輝度平均値を算出する。中央処理部は、設定された測定時間毎に補正輝度平均値を順次算出し、それら補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して移動するベースコンクリート１０の表面水率を順次算出するとともに（表面水率算出手段）、ベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を順次算出し（含水量算出手段）、供給する水の供給水量を順次算出する（供給水量算出手段）。中央処理部は、供給水量を水自動供給装置１８に順次出力し（供給水量出力手段）、表面水率と供給水量とをディスプレイ３５に順次表示する（表面水率表示手段、供給水量表示手段）。
【００３６】
システムでは、制御装置１２が補正輝度平均値を算出する際の信頼度をμ（平均値）±１σ（標準偏差の１倍）、μ（平均値）±２σ（標準偏差の２倍）、μ（平均値）±３σ（標準偏差の３倍）のいずれかに設定することができる。μ±１σでは、信頼度が６８．２６％であり、μ±２σでは、信頼度が９５．４４％である。μ±３σでは、信頼度が９９．７３％である。システムは、ベースコンクリート１０の構成材の混合比率やベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量にあわせて信頼度を決定することができ、高い信頼度に基づいてベースコンクリート１０の表面水率を求めることができる。
【００３７】
コンクリート搬送装置１４は、ベルトコンベア２１によって運ばれたベースコンクリート１０を受け取るホッパー３６と、ベースコンクリート１０をコンクリートホース３７に向かって圧送するコンクリートポンプ（図示せず）とから形成されている。コンクリートホース３７は、Ｙ字管３８を介してマテリアルホース１３に連結されている。エアーコンプレッサー１６は、エアーホース３９を介してコンクリート圧送空気をマテリアルホース１３に送る。エアーホース３９は、Ｙ字管３８を介してマテリアルホース１３に連結されている。エアーホース３９には、流量調節バルブ４０と流量計４１とが取り付けられている。エアーホース３９内を流れるコンクリート圧送空気の量は、バルブ４０によって調節されている。
【００３８】
急結剤供給装置１７は、粉体急結剤を圧送空気によって強制的に搬送するエアーコンプレッサー４２と、設定量の急結剤を供給する急結剤供給ユニット４３とから形成されている。コンプレッサー４２は、急結剤供給ホース４４を介して供給ユニット４３に連結されている。供給ホース４４は、Ｙ字管４５を介してマテリアルホース１３の中間部４６につながっている。供給ホース４４には、スラリー化ノズル４７が取り付けられている。供給ユニット４３に収容された急結剤は、エアーコンプレッサー４２から給気される急結剤圧送空気によってマテリアルホース１３に向かって供給される。供給ユニット４３は、エアーコンプレッサー４２から給気される圧送空気の流量や圧力を制御することで、供給する急結剤の量を調節している。
【００３９】
水自動供給装置１８は、水を収容するタンク４８と、タンク４８内の水をスラリー化ノズル４７に向かって強制的に供給するポンプ４９と、水の流量を計測する流量計５０と、ポンプ４９の出力を制御して水の流量を調節する制御盤５１とから形成されている。制御盤５１は、インターフェイス５２を介して制御装置１２に接続されている。タンク４８とポンプ４９とは、ウォータホース５３を介して互いに連結されている。ウォータホース５３は、スラリー化ノズル４７につながっている。流量計５０は、ポンプ４９の下流側に延びるウォータホース５３に取り付けられている。水自動供給装置１３は、制御装置１２から出力された供給水量（単位時間当たりのノズル２０からの吐出量（リットル／分））の水を自動的に供給する（水自動供給工程）。なお、作業者が制御盤５１の水量調節部（図示せず）を手動で操作することにより、単位時間当たりの水の供給水量を自由に変えることもできる。
【００４０】
このコンクリートの乾式吹き付けシステムは、圧送空気を利用してベースコンクリート１０をマテリアルホース１３から吹き付けノズル２０に搬送するとともに、吹き付けノズル２０の近傍に延びるマテリアルホース１３にスラリー急結剤を注入し、スラリー急結剤を含むベースコンクリート１０をノズル２０から吹き付け面に吹き付ける。このシステムでは、スラリー化ノズル４７を用いて粉体急結剤に水を連続的に混入させ、粉体急結剤をスラリー化し、スラリー化したスラリー急結剤をベースコンクリート１０に混入させている。スラリー急結剤を使用することによってベースコンクリート１０との混合性が向上し、吹き付け時における粉塵の発生を防ぐことができる。粉体急結剤には、カルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォアルミネート系、カルシウムナトリウムアルミネート系、アルミン系を使用することができる。水には、上水道水、地下水、河川水、湖沼水等を使用することができる。
【００４１】
図４は、輝度の測定時間と測定間隔との一例を示す図であり、図５は、制御装置１２によって行われる表面水率および供給水量の算出の一例を示すフローチャートである。図４では、時間の経過を矢印Ｌ２で示す。図４では、制御装置１２が算出した表面水率と供給水量とがディスプレイ３５に表示されている。システムを起動させる前段階として、制御装置１２のハードディスクに格納された相関関係の特定に用いた試作ベースコンクリートの材料と同一の材料を用意する。たとえば、相関関係の特定に用いられた試作ベースコンクリートが普通ポルトランドセメントと平均粒径が所定範囲にある砂利（粗骨材）と砂（細骨材）とから作られている場合、それらと同一の普通ポルトランドセメントと砂利と砂とを用意する。また、試作ベースコンクリートがフライアッシュセメントと平均粒径が所定範囲にある砕石（粗骨材）と高炉スラグ骨材（細骨材）とから作られている場合、それらと同一のフライアッシュセメントと砕石と高炉スラグ骨材とを用意する。
【００４２】
次に、システムを起動させて制御装置１２に各種条件を入力する。条件には、輝度の測定時間や測定間隔、信頼度、粉体急結剤の供給量、エアーコンプレッサー１６，４２の出力、ポンプ４９の出力等がある。図４，５では、輝度の測定時間の一測定単位を３分とし、測定間隔を５秒としている。したがって、輝度測定装置１１は、５秒毎にベースコンクリート１０の輝度を測定する。ただし、測定時間や測定間隔はそれらに限定されず、上述したように、測定時間を１〜１５分の範囲で設定することができ、測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定することができる。信頼度は、μ（平均値）±１σ（標準偏差の１倍）に設定されているものとする。ただし、信頼度はそれに限定されず、上述したように、信頼度をμ（平均値）±２σ（標準偏差の２倍）とμ（平均値）±３σ（標準偏差の３倍）とのいずれかに設定することもできる。
【００４３】
システムが起動すると、輝度測定装置１１のＬＥＤ２４が点灯して暗所２２を照らし、輝度計２５が暗所２２を移動するベースコンクリート１０の輝度を測定可能となる。作業者は、試作ベースコンクリートと同一のセメントと骨材とを空練りミキサに投入する。たとえば、普通ポルトランドセメントと砂利と砂とをミキサに投入する。または、フライアッシュセメントと砕石と高炉スラグ骨材とをミキサに投入する。ミキサでは、それら材料が混練されてベースコンクリート１０となる。ベースコンクリート１０には、骨材に含まれる水分が分散する。ゆえに、ベースコンクリート１０には、所定量の水分が含まれる。ベースコンクリート１０は、ミキサからベルトコンベア２１上に移動する。輝度測定装置１１は、暗所２２を移動するベースコンクリート１０の輝度を５秒毎に測定する（Ｓ−１）。輝度測定装置１１は、測定した輝度を順次制御装置１２に出力する。
【００４４】
制御装置１２では、３分間を一測定単位としてカウントするとともに、６分間を信頼度確定単位としてカウントする。制御装置１２の中央処理部は、輝度測定装置１１で測定された輝度を６分間で一区切りとし、６分間の測定回数７２回の輝度データ７２個（第１集団）を積算して輝度第１積算値を算出し、輝度第１積算値を７２で除して輝度平均値を算出するとともに、標準偏差を算出する。次に、中央処理部は、輝度データ７２個（第１集団）のうち、輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度（μ±１σ）の範囲外（信頼区間外）の不採用データを特定する（Ｓ−２）。ここで、不採用データは、輝度平均値からマイナス側にαだけ移動した点からさらにマイナス側に存在するデータ（−α未満）、輝度平均値からプラス側にαだけ移動した点からさらにプラス側に存在するデータ（＋α超過）である。
【００４５】
制御装置１２の中央処理部は、輝度データ７２個（第１集団）のうち、後半分の３６個の輝度データから不採用データを除外し（Ｓ−３）。信頼度の範囲内に存する残余の輝度データ（第２集団）を抽出する。中央処理部は、残余の輝度データを積算して輝度第２積算値を算出し、輝度第２積算値を３６から不採用データの測定回数を引いた値で除して補正輝度平均値を算出する（Ｓ−４）。中央処理部は、補正輝度平均値を表面水率算出式に代入し、ベースコンクリート１０の表面水率を算出し（Ｓ−５）、算出した表面水率をディスプレイ３５に表示する（Ｓ−６）。具体的には、表面水率算出式が（ｙ）＝−１．５００４（ｘ）＋１４．５９９であり、補正輝度平均値（ｘ）が６．３９（％）である場合、表面水率（ｙ）＝−１．５００４×６．３９＋１４．５９９＝５．０（％）となり、表面水率５．０（％）をディスプレイ３５に表示する。
【００４６】
次に、制御装置１２の中央処理部は、表面水率算出式に基づいて算出した表面水率からベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を算出し、あらかじめ設定された設定水量からその含水量を減じて供給水量を算出し（Ｓ−７）、算出した供給水量をディスプレイ３５に表示するとともに、供給水量を水自動供給装置１８に出力する（Ｓ−８）。具体的には、毎分当たりの供給水量を（ａ）、毎分当たりの設定水量を（ｂ）、含水量を（ｃ）、ベースコンクリート１０に含まれる骨材の重量を（ｄ）、表面水率を（ｙ）とすると、供給水量（ａ）＝設定水量（ｂ）−含水量（ｂ）、含水量（ｂ）＝骨材の重量（ｄ）×表面水率（ｙ）によって算出する。毎分当たりの設定水量（ｂ）が２０（リットル／分）、骨材の重量（ｄ）が１００（ｋｇ／分）、表面水率が（ｙ）５．０（％）である場合、含水量（ｂ）＝１００×０．０５＝５（リットル／分）、供給水量（ａ）＝２０−５＝１５（リットル／分）となり、供給水量１５（リットル／分）をディスプレイ３５に表示するとともに、水自動供給装置１８に出力する。
【００４７】
作業者はシステムの継続稼動または停止を選択する（Ｓ−９）。作業者がシステムの停止を選択すると、システムの稼動が停止する。作業者がシステムの継続稼動を選択すると、制御装置１２の中央処理部は、ステップ２（Ｓ−２）に戻り、ステップ２以降の処理を繰り返す。中央処理部は、図４に示すように、移動平均により、表面水率や供給水量を順次算出する。具体的には、測定回数７２回のうち、前半分の３６回を除外し、後半分の３６回にさらに３分間測定した３６回を加えて測定回数７２回とし、その７２回の輝度データを採用しつつ、加えた３６回の輝度データから補正輝度平均値を算出し、補正輝度平均値からベースコンクリート１０の表面水率を算出するとともに、骨材の含水量を算出し、供給する水の供給水量を算出する。中央処理部は、移動平均によって順次算出した表面水率および供給水量をディスプレイ３５に表示するとともに、順次算出した供給水量を水自動供給装置１８に出力する。水自動供給装置１８では、制御装置１２から出力された供給水量（リットル／分）にしたがって、制御盤５１がポンプ４９の出力を調節し、供給水量の水を自動的に供給する供給水量（リットル／分）の水をスラリー化ノズル４７に供給する。
【００４８】
この乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、測定されたベースコンクリート１０の補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出し、さらに、表面水率を用いて供給する水の供給水量を算出するから、ベースコンクリート１０の表面水率や水の供給水量を画一的に求めることができる。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、算出した供給水量を水自動供給装置１８に出力し、供給水量の水が装置１８から自動的に供給されるから、作業者が経験と感覚とを頼りに水の供給水量を決める必要はなく、さらに、作業者がベースコンクリート１０の表面水率に基づいて供給する水の供給水量を手作業で調整する必要はない。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、ベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を考慮した水の供給水量を高い精度で画一的に算出することができ、算出した供給水量の水を作業者の作業を伴うことなく自動的に供給することができるから、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００４９】
乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、測定した輝度（第１輝度）の集団（第１集団）から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から信頼度の範囲内に存する集団（第２集団）を抽出し、その集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してベースコンクリート１０の表面水率を算出するから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができる。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、輝度測定装置１１が暗所２２を作るユニット２３と暗所２２を移動するベースコンクリート１０に光を照射するＬＥＤ２４とＬＥＤ２４から照射された光によって照らされたベースコンクリート１０の輝度を測定する輝度計２５とから形成されているから、輝度の測定時にベースコンクリート１０を暗所２２に位置させることで、ベースコンクリート１０に余計な光が照射されることを防ぐことができる。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、暗所２２に位置するベースコンクリート１０にＬＥＤ２４から光を照射することで、ベースコンクリート１０に一定の光のみを照射するから、ベースコンクリート１０の輝度の測定を常時一定の条件下で行うことができ、ベースコンクリート１０の輝度を一定条件下で正確に測定することができる。
【００５０】
乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法では、供給水量を水自動供給装置１８に出力し、制御盤５１がポンプ４９の出力を調節して供給水量の水を自動的に供給するが、供給装置１８のポンプ４９出力や弁機構（図示せず）を作業者が手作業で調節して供給水量の水を供給するようにしてもよい。この場合、制御装置１２が算出した供給水量は供給装置１８に出力されず、ディスプレイ３５に供給水量が表示され、作業者が表示された供給水量を目視しながら、供給装置１８から供給する水の分量を調整する。また、乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法では、補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出しているが、測定装置１１が測定したベースコンクリート１０の輝度（第１輝度）の平均値を表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出してもよく、測定装置１１が測定したベースコンクリート１０の輝度（第１輝度）を直接表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一例として示す乾式吹き付けシステムの構成図。
【図２】一例として示す輝度測定装置の斜視図。
【図３】試作ベースコンクリートの輝度と表面水率との相関関係の一例を示す図。
【図４】輝度の測定時間と測定間隔との一例を示す図。
【図５】制御装置によって行われる表面水率および供給水量の算出の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１０ ベースコンクリート（混合物）
１１ 輝度測定装置
１２ 制御装置
１７ 急結剤供給装置
１８ 水自動供給装置
２０ 吹き付けノズル
２１ ベルトコンベア
２２ 暗所
２３ ユニット（被覆部材）
２４ ＬＥＤ（光源）
２５ 輝度計
３５ ディスプレイ
５１ 制御盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや大空洞構造物の覆工、法面や斜面、壁面の風化や剥離、剥落の防止に乾式吹き付け工法が利用されている。乾式吹き付け工法は、セメントと骨材とを空練りミキサで混合してベースコンクリート（混合物）を作り、エアーコンプレッサーからの圧送空気を利用してそのベースコンクリートをマテリアルホースから吹き付けノズルに圧送するとともに、吹き付けノズルの近傍に延びるマテリアルホースに所定量の急結剤と水とを注入し、急結剤と水とを含むベースコンクリートを吹き付けノズルから吹き付け面に吹き付ける。乾式吹き付け工法の一例として、セメントとリバウンドコンクリートを含む骨材と急結剤とを混合したベースコンクリートをマテリアルホースに送り込み、吹き付けノズルの近傍に延びるマテリアルホースに所定量の水を注入し、吹き付けノズルから湿潤状態のベースコンクリートを吹き付ける技術が開示されている（特許文献１参照）。ここで、リバウンドコンクリートとは、吹き付け中に吹き付け面から跳ね返り、吹き付け面に施工されないコンクリートである。
【特許文献１】特開２００２−１２８５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
乾式吹き付け工法は、広い範囲に薄く施工することができ、斜面や上面に型枠を設置せずに施工することができるとともに、複雑な形状の吹き付け面に対しても施工することができるという利点を有する反面、骨材に含まれる含水量を考慮しつつ、マテリアルホースに供給される水の供給水量を現場における作業者が経験と感覚とを頼りに決めなければならず、作業者の能力によって施工精度にばらつきが生じるという欠点がある。前記公報に開示の乾式吹き付け工法は、吹き付け面に吹き付けるベースコンクリートにリバウンドコンクリートを含む骨材を使用するから、リバウンドコンクリートの再利用を図ることができる。しかし、リバウンドコンクリートを含む骨材の含水量を画一的に定めることができず、マテリアルホースに供給される水の供給水量の決定を作業者の経験と感覚とに頼らざるを得ない問題を解決することはできない。
【０００４】
本発明の目的は、セメントと骨材とを混合した混合物の表面水率を画一的に定めることができ、供給される水の供給水量を作業者の経験と感覚とに頼ることなく規則的に決めることができるコンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付けシステムである。
【０００６】
前記第１の前提における本発明の第１の特徴は、コンクリートの乾式吹き付けシステムが、吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定装置と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、輝度測定装置が測定した混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する制御装置とを備え、制御装置が、算出した混合物の表面水率を表示することにある。
【０００７】
前記第１の特徴を有する本発明の一例としては、輝度測定装置が、混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を制御装置に出力し、制御装置が、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出する。
【０００８】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例として、コンクリートの乾式吹き付けシステムでは、第１輝度の測定時間を１〜１５分の範囲で設定可能、かつ、第１輝度の測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定可能であり、制御装置が測定時間内に測定されたそれら第１輝度の第１集団に基づいて輝度平均値と標準偏差とを求める。
【０００９】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例として、コンクリートの乾式吹き付けシステムでは、第１輝度の第２集団を抽出するときの信頼度を６８．２６〜９９．７３％の範囲で設定可能である。
【００１０】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例としては、コンクリートの乾式吹き付けシステムが、制御装置から出力された供給水量の水を吹き付けノズルの近傍に自動的に供給する水自動供給装置を含み、制御装置が、表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、算出した供給水量を水自動供給装置に出力する。
【００１１】
前記第１の特徴を有する本発明の他の一例としては、輝度測定装置が、一方向へ連続して移動する混合物を部分的に覆って暗所を作る被覆部材と、暗所を移動する混合物に光を照射する光源と、光源から照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定する輝度計とから形成されている。
【００１２】
前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付け工法である。
【００１３】
前記第２の前提における本発明の第２の特徴は、コンクリートの乾式吹き付け工法が、吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定工程と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、輝度測定工程において測定された混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する表面水率算出工程と、算出した混合物の表面水率を表示する表面水率表示工程とを有することにある。
【００１４】
前記第２の特徴を有する本発明の一例として、輝度測定工程では、混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を制御装置に出力し、表面水率算出工程では、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出する。
【００１５】
前記第２の特徴を有する本発明の他の一例としては、コンクリートの乾式吹き付け工法が、吹き付けノズルの近傍に水を自動的に供給する水自動供給工程を含み、表面水率算出工程では、表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材に含まれる含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、水自動供給工程では、表面水率算出工程において算出された供給水量の水を供給する。
【００１６】
前記第２の特徴を有する本発明の他の一例として、輝度測定工程では、一方向へ連続して移動する混合物を部分的に覆って暗所を作り、暗所を移動する混合物に光を照射しつつ、照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるコンクリートの乾式吹き付けシステムによれば、測定された混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入してその混合物の表面水率を算出するから、混合物の表面水率を画一的に求めることができ、さらに、算出した表面水率を表示するから、作業者が表示された表面水率に基づいて供給する水の供給水量を規則的に決定することができる。この乾式吹き付けシステムは、現場における作業者が経験と感覚とを頼りに水の供給水量を決める必要はなく、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００１８】
第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出するコンクリートの乾式吹き付けシステムは、確率分布における信頼度を採用し、信頼度の範囲内に存する第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入するから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができる。この乾式吹き付けシステムは、作業者の経験と感覚とに頼ることなく混合物の安定した表面水率を画一的に求めることができ、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００１９】
第１輝度の測定時間を１〜１５分の範囲で設定可能、かつ、第１輝度の測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定可能であり、測定時間内に測定されたそれら第１輝度の第１集団に基づいて輝度平均値と標準偏差とを求めるコンクリートの乾式吹き付けシステムは、混合物の吹き付け時間や混合物の単位時間当たりの吹き付け量にあわせて第１輝度の測定時間や測定間隔を前記範囲で調節することができ、混合物毎における最適な測定時間と測定間隔とを設定することができるから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができ、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２０】
第１輝度の第２集団を抽出するときの信頼度を６８．２６〜９９．７３％の範囲で設定可能なコンクリートの乾式吹き付けシステムは、混合物の構成材の混合比率や骨材の含水量にあわせて信頼度を決定することができ、高い信頼度に基づいて混合物の表面水率を求めることができるから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができ、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２１】
表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、算出した供給水量の水を吹き付けノズルの近傍に自動的に供給するコンクリートの乾式吹き付けシステムは、供給水量の水が自動的に供給されるから、混合物の表面水率から作業者が供給する水の供給水量を推測する必要はなく、作業者が水の供給水量を手作業で調節する必要もない。この乾式吹き付けシステムは、骨材の含水量を考慮した水の供給水量を高い精度で画一的に算出することができ、算出した供給水量の水を作業者の作業を伴うことなく自動的に供給することができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２２】
輝度測定装置が暗所を作る被覆部材と暗所を移動する混合物に光を照射する光源と光源から照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定する輝度計とから形成されたコンクリートの乾式吹き付けシステムは、輝度の測定時に混合物を暗所に位置させることで、混合物に余計な光が照射されることを防ぎ、さらに、暗所に位置する混合物に所定の光源から光を照射することで、混合物に一定の光のみを照射するから、混合物の第１輝度の測定を常時一定の条件下で行うことができる。この乾式吹き付けシステムは、混合物の第１輝度を一定条件下で正確に測定することができ、その第１輝度に基づいて混合物の表面水率を画一的に求めることができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができるとともに、施工精度の均一化を確実に図ることができる。
【００２３】
本発明にかかるコンクリートの乾式吹き付け工法によれば、測定された混合物の第１輝度を表面水率算出式に代入してその混合物の表面水率を算出するから、混合物の表面水率を画一的に求めることができ、さらに、算出した表面水率を表示するから、作業者が表示された表面水率に基づいて供給する水の供給水量を規則的に決定することができる。この乾式吹き付け工法は、現場における作業者が経験と感覚とを頼りに水の供給水量を決める必要はなく、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００２４】
第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して混合物の表面水率を算出するコンクリートの乾式吹き付け工法は、確率分布における信頼度を採用し、信頼度の範囲内に存する第２集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入するから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができる。この乾式吹き付け工法は、作業者の経験と感覚とに頼ることなく混合物の安定した表面水率を画一的に求めることができ、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００２５】
表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じて供給水量を算出し、算出した供給水量の水を吹き付けノズルの近傍に自動的に供給するコンクリートの乾式吹き付け工法は、供給水量の水が自動的に供給されるから、混合物の表面水率から作業者が供給する水の供給水量を推測する必要はなく、作業者が水の供給水量を手作業で調節する必要もない。この乾式吹き付け工法は、骨材の含水量を考慮した水の供給水量を高い精度で画一的に算出することができ、算出した供給水量の水を作業者の作業を伴うことなく自動的に供給することができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができる。
【００２６】
輝度測定工程において一方向へ連続して移動する混合物を部分的に覆って暗所を作り、暗所を移動する混合物に光を照射しつつ、照射された光によって照らされた混合物の第１輝度を測定するコンクリートの乾式吹き付け工法は、輝度測定工程において混合物を暗所に位置させることで、混合物に余計な光が照射されることを防ぎ、さらに、暗所に位置する混合物に光を照射することで、混合物に一定の光のみを照射するから、混合物の第１輝度の測定を常時一定の条件下で行うことができる。この乾式吹き付け工法は、混合物の第１輝度を一定条件下で正確に測定することができ、その第１輝度に基づいて混合物の表面水率を画一的に求めることができるから、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができるとともに、施工精度の均一化を確実に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付の図面を参照し、本発明に係るコンクリートの乾式吹き付けシステムおよびコンクリートの乾式吹き付け工法の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示す乾式吹き付けシステムの構成図であり、図２は、一例として示す輝度測定装置１１の斜視図である。図３は、試作ベースコンクリートの輝度と表面水率との相関関係の一例を示す図である。図１では、輝度測定装置１１を形成するユニット２３の図示を省略している。図２では、上下方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂで示し、前後方向を矢印Ｃで示す。乾式吹き付けシステムは、ベースコンクリート１０（ドライミックス混合物）の輝度を測定する輝度測定装置１１と、制御装置１２と、ベースコンクリート１０をマテリアルホース１３に供給するコンクリート搬送装置１４と、マテリアルホース１３の後端部１５からコンクリート圧送空気を給気するエアーコンプレッサー１６と、マテリアルホース１３に向かって急結剤を供給する急結剤供給装置１７（二点鎖線内）と、マテリアルホース１３に向かって水を自動的に供給する水自動供給装置１８（一点鎖線内）と、マテリアルホース１３の先端部１９に取り付けられた吹き付けノズル２０とから形成されている。輝度測定装置１１、制御装置１２、コンクリート搬送装置１４、エアーコンプレッサー１６、急結剤供給装置１７、水自動供給装置１８には、配線（図示せず）を介して所定の電力が供給されている。
【００２８】
ベースコンクリート１０は、セメントと骨材とを空練りミキサ（図示せず）で混練することで作られている。ベースコンクリート１０は、空練りミキサからベルトコンベア２１に移り、図１，２に矢印Ｌ１で示すように、ベルトコンベア２１上を一方向へ移動してコンクリート搬送装置１４に進入する。使用するセメントの種類について特に限定はなく、プレミックスセメント，ポルトランドセメント，高炉セメント，フライアッシュセメント，シリカセメント等のうちのいずれか、または、それらを所定の割合で混合したセメントを使用することができる。それらセメントは、乾燥状態にある。骨材には、粗骨材および細骨材が使用されている。粗骨材には、砂利、砕石、砕砂、高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、銅スラグ骨材、人工軽量骨材のうちのいずれか、または、それらを所定の割合で混合した骨材を使用することができる。細骨材には、砂、高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、銅スラグ骨材、人工軽量骨材のうちのいずれか、または、それらを所定の割合で混合した骨材を使用することができる。粗骨材や細骨材には、所定量の水分が含まれている。
【００２９】
輝度測定装置１１は、ベルトコンベア２１の略中間に設置されている。輝度測定装置１１は、図２に示すように、ベルトコンベア２１上を移動するベースコンクリート１０を部分的に覆って暗所２２を作るユニット２３（被覆部材）と、暗所２２を移動するベースコンクリート１０に光を照射するＬＥＤ２４（光源）と、ＬＥＤ２４から照射された光によって照らされたベースコンクリート１０の輝度を測定する輝度計２５とから形成されている。ＬＥＤ２４と輝度計２５とは、インターフェイス２６（有線または無線）を介して制御装置１２に接続されている。ユニット２３は、ベルトコンベア２１の上方に位置する前後方向へ長い直方体である。ユニット２３は、頂壁２７と、頂壁２７から下方へ延びる４つの側壁２８とから形成されている。それら側壁２８が交差する角部２９には、下方へ延びる４本の脚３０が取り付けられている。側壁２８には、暗所２２を覗くための開閉可能な窓３１が作られている。各壁２７，２８や脚３０は、金属やプラスチックから作られている。各壁２７，２８は、外部から入射する光を遮断する。
【００３０】
ＬＥＤ２４は、ユニット２３の頂壁２７に固定手段（図示せず）を介して固定されている。ＬＥＤ２４の光照射部３１は、頂壁２７の略中央に作られた開口３２から下方へ向かい、ベルトコンベア２１に対向している。光照射部３１からの光は、暗所２２を移動するベースコンクリート１０の上方から照射され、暗所２２に位置するベースコンクリート１０の略全域に満遍なく照射される。なお、ＬＥＤ２４の他に、白熱電球や蛍光灯等の他の光源を使用することもできる。輝度計２５は、ユニット２３の頂壁２７に固定手段（図示せず）を介して固定されている。輝度計２５の輝度受光部３３は、頂壁２７の開口３２から下方へ向かい、ベルトコンベア２１に対向している。輝度計２５は、暗所２２に位置するベースコンクリート１０の略全域の輝度を測定し得るようにその取り付けた高さや取り付け位置が決定されている。
【００３１】
輝度測定装置１１は、暗所２２に位置するベースコンクリート１０の輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で時系列に複数回測定し（輝度測定工程）、測定したそれら輝度を制御装置１２に順次出力する。輝度測定装置１１における輝度の測定時間や測定間隔は、制御装置１２によって設定される。輝度の測定時間は、１〜１５分の範囲で設定することができ、輝度の測定間隔は、２〜１０秒の範囲で設定することができる。このシステムでは、ベースコンクリート１０の吹き付け時間やベースコンクリート１０の単位時間当たりの吹き付け量等にあわせて輝度の測定時間や測定間隔を前記範囲で調節することができ、ベースコンクリート１０毎における最適な測定時間と測定間隔とを設定することができる。
【００３２】
制御装置１２は、中央処理部（ＣＰＵまたはＭＰＵ）と大容量ハードディスク（メモリ）とを有するコンピュータであり、キーボード３４およびディスプレイ３５が装備されている。制御装置１２のハードディスクには、各種の手段を制御装置１２に実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。制御装置１２の中央処理部は、オペレーティングシステムによる制御に基づいて、メモリからアプリケーションプログラムを起動し、起動したアプリケーションプログラムに従って、以下の各手段を実行する。
【００３３】
制御装置１２の中央処理部は、あらかじめ測定された試作ベースコンクリート（試作ドライミックス混合物）（図示せず）の複数の輝度（第２輝度）とそれら輝度に対応する試作ベースコンクリートの複数の表面水率との相関関係を特定する相関関係特定手段を実行し、特定した相関関係をハードディスクに格納する相関関係記憶手段を実行する。中央処理部は、格納した相関関係から試作ベースコンクリートの表面水率算出式を決定する算出式決定手段を実行し、決定した表面水率算出式をハードディスクに格納する算出式記憶手段を実行する。中央処理部は、輝度測定装置１１から出力されたベースコンクリート１０の補正輝度平均値を表面水率算出式に代入し、そのベースコンクリート１０の表面水率を算出する表面水率算出手段（表面水率算出工程）を実行し、算出したベースコンクリート１０の表面水率をディスプレイ３５に表示する表面水率表示手段（表面水率表示工程）を実行する。中央処理部は、表面水率算出式に基づいて算出したベースコンクリート１０の表面水率からそのベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を算出する含水量算出手段を実行し、あらかじめ設定された設定水量から含水量を減じ、供給する水の供給水量を算出する供給水量算出手段を実行する。さらに、算出した水の供給水量を水自動供給装置１８に出力する供給水量出力手段を実行し、水の供給水量をディスプレイ３５に表示する供給水量表示手段を実行する。
【００３４】
試作ベースコンクリートの輝度と表面水率との相関関係を特定する一例や特定した相関関係から表面水率算出式を決定する一例は、以下のとおりである。たとえば、乾燥状態にある普通ポルトランドセメントを用意するとともに、平均粒径が所定範囲にあり、含水量があらかじめ決まっている砂利（粗骨材）や砂（細骨材）を容易する。普通ポルトランドセメントと砂利と砂とをミキサで混合して試作ベースコンクリートを作る。骨材の水分が分散することで試作ベースコンクリートには所定量の水分が含まれる。この手順を繰り返し、それぞれ表面水率の異なる複数の試作ベースコンクリートを作る。それら試作ベースコンクリートを用意した後、各試作ベースコンクリートの輝度（第２輝度）を測定するとともに、各試作ベースコンクリートの表面水率を測定し、測定したそれら輝度や表面水率をキーボード３４を介して制御装置１２に入力する。制御装置１２の中央処理部は、縦軸に輝度、横軸に表面水率を表した輝度−表面水率相関関係表（図３参照）に、入力された輝度（％）と表面水率（％）との交点（図３の黒点）を表示し、輝度と表面水率との相関関係を特定する（相関関係特定手段）。次に、それら交点どうしを結んで所定の傾きを有する線分を引き、その線分の関数（ｙ＝−ａｘ＋ｂ）を表面水率算出式とする（算出式決定手段）。中央処理部は、特定した輝度−表面水率相関関係表をハードディスクに格納し（相関関係記憶手段）、決定した表面水率算出式をハードディスクに格納する（算出式記憶手段）。図３から明らかなように、輝度が低下するにつれて表面水率が増加する。
【００３５】
制御装置１２の中央処理部は、輝度測定装置１１から出力されたベースコンクリート１０の輝度（第１輝度）を確率分布における所定の信頼度に基づいて補正し、補正した輝度の補正輝度平均値を表面水率算出式に代入する。具体的には、以下のとおりである。中央処理部は、輝度測定装置１１から出力された複数の輝度（第１集団）を積算して輝度第１積算値を算出し、輝度第１積算値を測定回数で除して輝度平均値を算出するとともに、標準偏差を算出する。次に、輝度測定装置１１から出力された複数の輝度（第１集団）の中から、輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度の範囲内（信頼区間内）に存する複数の輝度（第２集団）を抽出し、信頼度の範囲内に存する複数の輝度を積算して輝度第２積算値を算出し、輝度第２積算値を測定回数（信頼度の範囲外の輝度の測定回数を除く）で除して補正輝度平均値を算出する。中央処理部は、設定された測定時間毎に補正輝度平均値を順次算出し、それら補正輝度平均値を表面水率算出式に代入して移動するベースコンクリート１０の表面水率を順次算出するとともに（表面水率算出手段）、ベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を順次算出し（含水量算出手段）、供給する水の供給水量を順次算出する（供給水量算出手段）。中央処理部は、供給水量を水自動供給装置１８に順次出力し（供給水量出力手段）、表面水率と供給水量とをディスプレイ３５に順次表示する（表面水率表示手段、供給水量表示手段）。
【００３６】
システムでは、制御装置１２が補正輝度平均値を算出する際の信頼度をμ（平均値）±１σ（標準偏差の１倍）、μ（平均値）±２σ（標準偏差の２倍）、μ（平均値）±３σ（標準偏差の３倍）のいずれかに設定することができる。μ±１σでは、信頼度が６８．２６％であり、μ±２σでは、信頼度が９５．４４％である。μ±３σでは、信頼度が９９．７３％である。システムは、ベースコンクリート１０の構成材の混合比率やベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量にあわせて信頼度を決定することができ、高い信頼度に基づいてベースコンクリート１０の表面水率を求めることができる。
【００３７】
コンクリート搬送装置１４は、ベルトコンベア２１によって運ばれたベースコンクリート１０を受け取るホッパー３６と、ベースコンクリート１０をコンクリートホース３７に向かって圧送するコンクリートポンプ（図示せず）とから形成されている。コンクリートホース３７は、Ｙ字管３８を介してマテリアルホース１３に連結されている。エアーコンプレッサー１６は、エアーホース３９を介してコンクリート圧送空気をマテリアルホース１３に送る。エアーホース３９は、Ｙ字管３８を介してマテリアルホース１３に連結されている。エアーホース３９には、流量調節バルブ４０と流量計４１とが取り付けられている。エアーホース３９内を流れるコンクリート圧送空気の量は、バルブ４０によって調節されている。
【００３８】
急結剤供給装置１７は、粉体急結剤を圧送空気によって強制的に搬送するエアーコンプレッサー４２と、設定量の急結剤を供給する急結剤供給ユニット４３とから形成されている。コンプレッサー４２は、急結剤供給ホース４４を介して供給ユニット４３に連結されている。供給ホース４４は、Ｙ字管４５を介してマテリアルホース１３の中間部４６につながっている。供給ホース４４には、スラリー化ノズル４７が取り付けられている。供給ユニット４３に収容された急結剤は、エアーコンプレッサー４２から給気される急結剤圧送空気によってマテリアルホース１３に向かって供給される。供給ユニット４３は、エアーコンプレッサー４２から給気される圧送空気の流量や圧力を制御することで、供給する急結剤の量を調節している。
【００３９】
水自動供給装置１８は、水を収容するタンク４８と、タンク４８内の水をスラリー化ノズル４７に向かって強制的に供給するポンプ４９と、水の流量を計測する流量計５０と、ポンプ４９の出力を制御して水の流量を調節する制御盤５１とから形成されている。制御盤５１は、インターフェイス５２を介して制御装置１２に接続されている。タンク４８とポンプ４９とは、ウォータホース５３を介して互いに連結されている。ウォータホース５３は、スラリー化ノズル４７につながっている。流量計５０は、ポンプ４９の下流側に延びるウォータホース５３に取り付けられている。水自動供給装置１３は、制御装置１２から出力された供給水量（単位時間当たりのノズル２０からの吐出量（リットル／分））の水を自動的に供給する（水自動供給工程）。なお、作業者が制御盤５１の水量調節部（図示せず）を手動で操作することにより、単位時間当たりの水の供給水量を自由に変えることもできる。
【００４０】
このコンクリートの乾式吹き付けシステムは、圧送空気を利用してベースコンクリート１０をマテリアルホース１３から吹き付けノズル２０に搬送するとともに、吹き付けノズル２０の近傍に延びるマテリアルホース１３にスラリー急結剤を注入し、スラリー急結剤を含むベースコンクリート１０をノズル２０から吹き付け面に吹き付ける。このシステムでは、スラリー化ノズル４７を用いて粉体急結剤に水を連続的に混入させ、粉体急結剤をスラリー化し、スラリー化したスラリー急結剤をベースコンクリート１０に混入させている。スラリー急結剤を使用することによってベースコンクリート１０との混合性が向上し、吹き付け時における粉塵の発生を防ぐことができる。粉体急結剤には、カルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォアルミネート系、カルシウムナトリウムアルミネート系、アルミン系を使用することができる。水には、上水道水、地下水、河川水、湖沼水等を使用することができる。
【００４１】
図４は、輝度の測定時間と測定間隔との一例を示す図であり、図５は、制御装置１２によって行われる表面水率および供給水量の算出の一例を示すフローチャートである。図４では、時間の経過を矢印Ｌ２で示す。図４では、制御装置１２が算出した表面水率と供給水量とがディスプレイ３５に表示されている。システムを起動させる前段階として、制御装置１２のハードディスクに格納された相関関係の特定に用いた試作ベースコンクリートの材料と同一の材料を用意する。たとえば、相関関係の特定に用いられた試作ベースコンクリートが普通ポルトランドセメントと平均粒径が所定範囲にある砂利（粗骨材）と砂（細骨材）とから作られている場合、それらと同一の普通ポルトランドセメントと砂利と砂とを用意する。また、試作ベースコンクリートがフライアッシュセメントと平均粒径が所定範囲にある砕石（粗骨材）と高炉スラグ骨材（細骨材）とから作られている場合、それらと同一のフライアッシュセメントと砕石と高炉スラグ骨材とを用意する。
【００４２】
次に、システムを起動させて制御装置１２に各種条件を入力する。条件には、輝度の測定時間や測定間隔、信頼度、粉体急結剤の供給量、エアーコンプレッサー１６，４２の出力、ポンプ４９の出力等がある。図４，５では、輝度の測定時間の一測定単位を３分とし、測定間隔を５秒としている。したがって、輝度測定装置１１は、５秒毎にベースコンクリート１０の輝度を測定する。ただし、測定時間や測定間隔はそれらに限定されず、上述したように、測定時間を１〜１５分の範囲で設定することができ、測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定することができる。信頼度は、μ（平均値）±１σ（標準偏差の１倍）に設定されているものとする。ただし、信頼度はそれに限定されず、上述したように、信頼度をμ（平均値）±２σ（標準偏差の２倍）とμ（平均値）±３σ（標準偏差の３倍）とのいずれかに設定することもできる。
【００４３】
システムが起動すると、輝度測定装置１１のＬＥＤ２４が点灯して暗所２２を照らし、輝度計２５が暗所２２を移動するベースコンクリート１０の輝度を測定可能となる。作業者は、試作ベースコンクリートと同一のセメントと骨材とを空練りミキサに投入する。たとえば、普通ポルトランドセメントと砂利と砂とをミキサに投入する。または、フライアッシュセメントと砕石と高炉スラグ骨材とをミキサに投入する。ミキサでは、それら材料が混練されてベースコンクリート１０となる。ベースコンクリート１０には、骨材に含まれる水分が分散する。ゆえに、ベースコンクリート１０には、所定量の水分が含まれる。ベースコンクリート１０は、ミキサからベルトコンベア２１上に移動する。輝度測定装置１１は、暗所２２を移動するベースコンクリート１０の輝度を５秒毎に測定する（Ｓ−１）。輝度測定装置１１は、測定した輝度を順次制御装置１２に出力する。
【００４４】
制御装置１２では、３分間を一測定単位としてカウントするとともに、６分間を信頼度確定単位としてカウントする。制御装置１２の中央処理部は、輝度測定装置１１で測定された輝度を６分間で一区切りとし、６分間の測定回数７２回の輝度データ７２個（第１集団）を積算して輝度第１積算値を算出し、輝度第１積算値を７２で除して輝度平均値を算出するとともに、標準偏差を算出する。次に、中央処理部は、輝度データ７２個（第１集団）のうち、輝度平均値と標準偏差とから定まる信頼度（μ±１σ）の範囲外（信頼区間外）の不採用データを特定する（Ｓ−２）。ここで、不採用データは、輝度平均値からマイナス側にαだけ移動した点からさらにマイナス側に存在するデータ（−α未満）、輝度平均値からプラス側にαだけ移動した点からさらにプラス側に存在するデータ（＋α超過）である。
【００４５】
制御装置１２の中央処理部は、輝度データ７２個（第１集団）のうち、後半分の３６個の輝度データから不採用データを除外し（Ｓ−３）。信頼度の範囲内に存する残余の輝度データ（第２集団）を抽出する。中央処理部は、残余の輝度データを積算して輝度第２積算値を算出し、輝度第２積算値を３６から不採用データの測定回数を引いた値で除して補正輝度平均値を算出する（Ｓ−４）。中央処理部は、補正輝度平均値を表面水率算出式に代入し、ベースコンクリート１０の表面水率を算出し（Ｓ−５）、算出した表面水率をディスプレイ３５に表示する（Ｓ−６）。具体的には、表面水率算出式が（ｙ）＝−１．５００４（ｘ）＋１４．５９９であり、補正輝度平均値（ｘ）が６．３９（％）である場合、表面水率（ｙ）＝−１．５００４×６．３９＋１４．５９９＝５．０（％）となり、表面水率５．０（％）をディスプレイ３５に表示する。
【００４６】
次に、制御装置１２の中央処理部は、表面水率算出式に基づいて算出した表面水率からベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を算出し、あらかじめ設定された設定水量からその含水量を減じて供給水量を算出し（Ｓ−７）、算出した供給水量をディスプレイ３５に表示するとともに、供給水量を水自動供給装置１８に出力する（Ｓ−８）。具体的には、毎分当たりの供給水量を（ａ）、毎分当たりの設定水量を（ｂ）、含水量を（ｃ）、ベースコンクリート１０に含まれる骨材の重量を（ｄ）、表面水率を（ｙ）とすると、供給水量（ａ）＝設定水量（ｂ）−含水量（ｂ）、含水量（ｂ）＝骨材の重量（ｄ）×表面水率（ｙ）によって算出する。毎分当たりの設定水量（ｂ）が２０（リットル／分）、骨材の重量（ｄ）が１００（ｋｇ／分）、表面水率が（ｙ）５．０（％）である場合、含水量（ｂ）＝１００×０．０５＝５（リットル／分）、供給水量（ａ）＝２０−５＝１５（リットル／分）となり、供給水量１５（リットル／分）をディスプレイ３５に表示するとともに、水自動供給装置１８に出力する。
【００４７】
作業者はシステムの継続稼動または停止を選択する（Ｓ−９）。作業者がシステムの停止を選択すると、システムの稼動が停止する。作業者がシステムの継続稼動を選択すると、制御装置１２の中央処理部は、ステップ２（Ｓ−２）に戻り、ステップ２以降の処理を繰り返す。中央処理部は、図４に示すように、移動平均により、表面水率や供給水量を順次算出する。具体的には、測定回数７２回のうち、前半分の３６回を除外し、後半分の３６回にさらに３分間測定した３６回を加えて測定回数７２回とし、その７２回の輝度データを採用しつつ、加えた３６回の輝度データから補正輝度平均値を算出し、補正輝度平均値からベースコンクリート１０の表面水率を算出するとともに、骨材の含水量を算出し、供給する水の供給水量を算出する。中央処理部は、移動平均によって順次算出した表面水率および供給水量をディスプレイ３５に表示するとともに、順次算出した供給水量を水自動供給装置１８に出力する。水自動供給装置１８では、制御装置１２から出力された供給水量（リットル／分）にしたがって、制御盤５１がポンプ４９の出力を調節し、供給水量の水を自動的に供給する供給水量（リットル／分）の水をスラリー化ノズル４７に供給する。
【００４８】
この乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、測定されたベースコンクリート１０の補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出し、さらに、表面水率を用いて供給する水の供給水量を算出するから、ベースコンクリート１０の表面水率や水の供給水量を画一的に求めることができる。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、算出した供給水量を水自動供給装置１８に出力し、供給水量の水が装置１８から自動的に供給されるから、作業者が経験と感覚とを頼りに水の供給水量を決める必要はなく、さらに、作業者がベースコンクリート１０の表面水率に基づいて供給する水の供給水量を手作業で調整する必要はない。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、ベースコンクリート１０に含まれる骨材の含水量を考慮した水の供給水量を高い精度で画一的に算出することができ、算出した供給水量の水を作業者の作業を伴うことなく自動的に供給することができるから、作業者の能力の高低にかかわらず、乾式吹き付けの施工性や品質を確実に向上させることができ、あわせて施工精度の均一化を図ることができる。
【００４９】
乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、測定した輝度（第１輝度）の集団（第１集団）から輝度平均値と標準偏差とを求め、第１集団の中から信頼度の範囲内に存する集団（第２集団）を抽出し、その集団から求めた補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してベースコンクリート１０の表面水率を算出するから、変動が少ない安定した表面水率を求めることができる。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、輝度測定装置１１が暗所２２を作るユニット２３と暗所２２を移動するベースコンクリート１０に光を照射するＬＥＤ２４とＬＥＤ２４から照射された光によって照らされたベースコンクリート１０の輝度を測定する輝度計２５とから形成されているから、輝度の測定時にベースコンクリート１０を暗所２２に位置させることで、ベースコンクリート１０に余計な光が照射されることを防ぐことができる。乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法は、暗所２２に位置するベースコンクリート１０にＬＥＤ２４から光を照射することで、ベースコンクリート１０に一定の光のみを照射するから、ベースコンクリート１０の輝度の測定を常時一定の条件下で行うことができ、ベースコンクリート１０の輝度を一定条件下で正確に測定することができる。
【００５０】
乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法では、供給水量を水自動供給装置１８に出力し、制御盤５１がポンプ４９の出力を調節して供給水量の水を自動的に供給するが、供給装置１８のポンプ４９出力や弁機構（図示せず）を作業者が手作業で調節して供給水量の水を供給するようにしてもよい。この場合、制御装置１２が算出した供給水量は供給装置１８に出力されず、ディスプレイ３５に供給水量が表示され、作業者が表示された供給水量を目視しながら、供給装置１８から供給する水の分量を調整する。また、乾式吹き付けシステムおよび乾式吹き付け工法では、補正輝度平均値を表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出しているが、測定装置１１が測定したベースコンクリート１０の輝度（第１輝度）の平均値を表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出してもよく、測定装置１１が測定したベースコンクリート１０の輝度（第１輝度）を直接表面水率算出式に代入してそのベースコンクリート１０の表面水率を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一例として示す乾式吹き付けシステムの構成図。
【図２】一例として示す輝度測定装置の斜視図。
【図３】試作ベースコンクリートの輝度と表面水率との相関関係の一例を示す図。
【図４】輝度の測定時間と測定間隔との一例を示す図。
【図５】制御装置によって行われる表面水率および供給水量の算出の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１０ ベースコンクリート（混合物）
１１ 輝度測定装置
１２ 制御装置
１７ 急結剤供給装置
１８ 水自動供給装置
２０ 吹き付けノズル
２１ ベルトコンベア
２２ 暗所
２３ ユニット（被覆部材）
２４ ＬＥＤ（光源）
２５ 輝度計
３５ ディスプレイ
５１ 制御盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、前記吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ前記混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付けシステムにおいて、
前記乾式吹き付けシステムが、前記吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定装置と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、前記輝度測定装置が測定した混合物の第１輝度を前記表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する制御装置とを備え、前記制御装置が、算出した前記混合物の表面水率を表示することを特徴とする前記乾式吹き付けシステム。
【請求項２】
前記輝度測定装置が、前記混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を前記制御装置に出力し、前記制御装置が、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、前記第１集団の中から前記輝度平均値と前記標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、前記第２集団から求めた補正輝度平均値を前記表面水率算出式に代入して前記混合物の表面水率を算出する請求項１記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項３】
前記システムでは、前記第１輝度の測定時間を１〜１５分の範囲で設定可能、かつ、前記第１輝度の測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定可能であり、前記制御装置が前記測定時間内に測定されたそれら第１輝度の第１集団に基づいて前記輝度平均値と前記標準偏差とを求める請求項２記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項４】
前記システムでは、前記第１輝度の第２集団を抽出するときの信頼度を６８．２６〜９９．７３％の範囲で設定可能である請求項２または請求項３に記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項５】
前記乾式吹き付けシステムが、前記制御装置から出力された供給水量の水を前記吹き付けノズルの近傍に自動的に供給する水自動供給装置を含み、前記制御装置が、前記表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から前記骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から前記含水量を減じて前記供給水量を算出し、算出した前記供給水量を前記水自動供給装置に出力する請求項１ないし請求項４いずれかに記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項６】
前記輝度測定装置が、一方向へ連続して移動する前記混合物を部分的に覆って暗所を作る被覆部材と、前記暗所を移動する混合物に光を照射する光源と、前記光源から照射された光によって照らされた混合物の前記第１輝度を測定する輝度計とから形成されている請求項１ないし請求項５いずれかに記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項７】
セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、前記吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ前記混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付け工法において、
前記乾式吹き付け工法が、前記吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定工程と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、前記輝度測定工程において測定された混合物の第１輝度を前記表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する表面水率算出工程と、算出した前記混合物の表面水率を表示する表面水率表示工程とを有することを特徴とする前記乾式吹き付け工法。
【請求項８】
前記輝度測定工程では、前記混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を前記制御装置に出力し、前記表面水率算出工程では、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、前記第１集団の中から前記輝度平均値と前記標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、前記第２集団から求めた補正輝度平均値を前記表面水率算出式に代入して前記混合物の表面水率を算出する請求項７記載のコンクリートの乾式吹き付け工法。
【請求項９】
前記乾式吹き付け工法が、前記吹き付けノズルの近傍に水を自動的に供給する水自動供給工程を含み、前記表面水率算出工程では、前記表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から前記骨材に含まれる含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から前記含水量を減じて前記供給水量を算出し、前記水自動供給工程では、前記表面水率算出工程において算出された前記供給水量の水を供給する請求項７または請求項８に記載のコンクリートの乾式吹き付け工法。
【請求項１０】
前記輝度測定工程では、一方向へ連続して移動する前記混合物を部分的に覆って暗所を作り、前記暗所を移動する混合物に光を照射しつつ、照射された光によって照らされた混合物の前記第１輝度を測定する請求項７ないし請求項９いずれかに記載のコンクリートの乾式吹き付け工法。
【請求項１】
セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、前記吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ前記混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付けシステムにおいて、
前記乾式吹き付けシステムが、前記吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定装置と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、前記輝度測定装置が測定した混合物の第１輝度を前記表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する制御装置とを備え、前記制御装置が、算出した前記混合物の表面水率を表示することを特徴とする前記乾式吹き付けシステム。
【請求項２】
前記輝度測定装置が、前記混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を前記制御装置に出力し、前記制御装置が、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、前記第１集団の中から前記輝度平均値と前記標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、前記第２集団から求めた補正輝度平均値を前記表面水率算出式に代入して前記混合物の表面水率を算出する請求項１記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項３】
前記システムでは、前記第１輝度の測定時間を１〜１５分の範囲で設定可能、かつ、前記第１輝度の測定間隔を２〜１０秒の範囲で設定可能であり、前記制御装置が前記測定時間内に測定されたそれら第１輝度の第１集団に基づいて前記輝度平均値と前記標準偏差とを求める請求項２記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項４】
前記システムでは、前記第１輝度の第２集団を抽出するときの信頼度を６８．２６〜９９．７３％の範囲で設定可能である請求項２または請求項３に記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項５】
前記乾式吹き付けシステムが、前記制御装置から出力された供給水量の水を前記吹き付けノズルの近傍に自動的に供給する水自動供給装置を含み、前記制御装置が、前記表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から前記骨材の含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から前記含水量を減じて前記供給水量を算出し、算出した前記供給水量を前記水自動供給装置に出力する請求項１ないし請求項４いずれかに記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項６】
前記輝度測定装置が、一方向へ連続して移動する前記混合物を部分的に覆って暗所を作る被覆部材と、前記暗所を移動する混合物に光を照射する光源と、前記光源から照射された光によって照らされた混合物の前記第１輝度を測定する輝度計とから形成されている請求項１ないし請求項５いずれかに記載のコンクリートの乾式吹き付けシステム。
【請求項７】
セメントと骨材とを混合した混合物を吹き付けノズルに搬送し、前記吹き付けノズルの近傍から水を供給しつつ前記混合物を吹き付け面に吹き付けるコンクリートの乾式吹き付け工法において、
前記乾式吹き付け工法が、前記吹き付けノズルに搬送される混合物の第１輝度を測定する輝度測定工程と、あらかじめ測定された試作混合物の複数の第２輝度とそれら第２輝度に対応する該試作混合物の複数の表面水率との相関関係から表面水率算出式を決定し、前記輝度測定工程において測定された混合物の第１輝度を前記表面水率算出式に代入して該混合物の表面水率を算出する表面水率算出工程と、算出した前記混合物の表面水率を表示する表面水率表示工程とを有することを特徴とする前記乾式吹き付け工法。
【請求項８】
前記輝度測定工程では、前記混合物の第１輝度を所定の測定時間内に所定の間隔で複数回測定しつつ、測定したそれら第１輝度を前記制御装置に出力し、前記表面水率算出工程では、それら第１輝度の第１集団から輝度平均値と標準偏差とを求め、前記第１集団の中から前記輝度平均値と前記標準偏差とから定まる信頼度の範囲内に存する第２集団を抽出し、前記第２集団から求めた補正輝度平均値を前記表面水率算出式に代入して前記混合物の表面水率を算出する請求項７記載のコンクリートの乾式吹き付け工法。
【請求項９】
前記乾式吹き付け工法が、前記吹き付けノズルの近傍に水を自動的に供給する水自動供給工程を含み、前記表面水率算出工程では、前記表面水率算出式に基づいて算出した表面水率から前記骨材に含まれる含水量を算出しつつ、あらかじめ設定された設定水量から前記含水量を減じて前記供給水量を算出し、前記水自動供給工程では、前記表面水率算出工程において算出された前記供給水量の水を供給する請求項７または請求項８に記載のコンクリートの乾式吹き付け工法。
【請求項１０】
前記輝度測定工程では、一方向へ連続して移動する前記混合物を部分的に覆って暗所を作り、前記暗所を移動する混合物に光を照射しつつ、照射された光によって照らされた混合物の前記第１輝度を測定する請求項７ないし請求項９いずれかに記載のコンクリートの乾式吹き付け工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２１５０３３（Ｐ２００８−２１５０３３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５７３３４（Ｐ２００７−５７３３４）
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【出願人】（０００２３５５４３）飛島建設株式会社 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【出願人】（０００２３５５４３）飛島建設株式会社 (132)
【Ｆターム（参考）】
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