麻豆APP

はじめに

　麻豆APP（社長：伊藤 寛治）および株式会社原商（社長：秀浦 淑晃）は、山岳トンネル建設工事の主要な仮設備である、吹付けコンクリート用のコンクリート製造設備（以下、バッチャープラント）のさらなる合理化を実現する、“スマートバッチャープラント”を开発しました（写真-1）。これまでのバッチャープラントの课题である、季节的なコンクリート温度の変动による品质のばらつきを抑制し、练混ぜ材料のパフォーマンスを最大化するコンクリートの製造を実现しています。特に、冬季のコンクリート温度低下に伴う强度発现性能の低下や、はね返りの増加に伴う施工性の低下を解消し、品质安定と施工费のコストダウンにもつながります。
　また、従来の日付や练り混ぜ数量等の実绩データに加え、表面水やコンクリート温度等の练り混ぜ条件データおよび支保パターン等の施工データをデジタル化することにより“クラウド管理”が可能となり、材料管理や品质管理等の管理业务の飞跃的な効率化を実现しています。
　建设现场に仮设されるバッチャープラントに、コンクリート温度自动制御やクラウド管理の机能を装备するのは国内初となります。今后は、通年で安定した品质でのコンクリート生产性の向上、高品质な山岳トンネルの构筑、および施工管理业务の効率化?省力化のために、积极的に全国の山岳トンネル建设工事へ展开していきます。

■ 写真-1　スマートバッチャープラント　外観と内部の設備

开発の背景とスマートバッチャープラントの概要

■ 図-1　コンクリート温度が強度発現性状に及ぼす影響

　山岳トンネルの狈础罢惭^※1における主要な支保部材である吹付けコンクリートの品质や施工性は、トンネル构造物の品质や建设费に直结します。吹付けコンクリートの品质と施工性はコンクリート温度への依存性が高く（図-1参照）、特に、コンクリート温度が低い场合、初期强度の确保や付着性状を确保するため、急结剤の添加量を调整したり、温水を使用して练り混ぜ温度を上げる方法等が行われてきました。しかしながら、急结剤が过添加となって长期强度が低下したり、练り上がり温度が変动して品质?施工性が安定しないという课题が残されていました。

　そこで、今回、吹付けコンクリートを『安定した温度で製造?供给』できる“スマートバッチャープラント”を开発し、东北地方の山岳トンネル建设工事に导入し実用化することとしました。スマートバッチャープラントの最大の特长は、使用する材料（水、细骨材、粗骨材等）の温度に加え、混錬装置（以下、ミキサ）内の练り混ぜ途中および终了时の温度を测定し、温水と原水の水量を目标练り上がり温度となるように自动调整^※2できることです（特许出愿中）。これによって、季节や昼夜の気温変动によらず、コンクリートの练り上がり温度を一定にすることが可能となり、急结剤の添加量をむやみに调整することなく、吹付けコンクリートの品质と施工性を安定化させることができます。目标练り上がり温度は、运搬や练り置き时の温度変化も考虑して、吹付けコンクリートの性能を最大限に活用できる温度に设定することで、初期强度や长期强度の品质が安定します。また、付着性が确保できることで、はね返りが少なくなって余吹きが减り、吹付けコンクリートの材料费を5～10％^※3程度コストダウンできるとともに、サイクルタイムの短缩にも寄与します。

　図-2に、コンクリートの练り上がり温度を自动制御するスマートバッチャープラントのシステム概念図を示します。例えば、冬季施工の场合、练り混ぜ水は温水ボイラーにより70℃前后まで加温し、细骨材や粗骨材はプラント内のベルトコンベヤ上等で蒸気ボイラーにより加温して使用します。计量器に投入前の各材料は、タンク内やベルコン上の材料温度を温度センサによって测定しておきます。各材料の温度、练り混ぜ时、练り上がり时および施工时のコンクリート温度の测定结果は、无线尝础狈等を介して制御コンピュータに送信?集约されて、水温や配合?计量制御に活用されます。

■ 図-2　スマートバッチャープラントのシステム概念図

　次に、図-3には、ミキサ内での练り混ぜ材料の温度测定方法の概要図を示します。
　练り混ぜ时のコンクリート温度は、浄化フィルタ付排気装置でミキサ内に浮游する微粒分を强制排気した后、シャッタ付连続温度测定装置により非接触で测定します。非接触型の温度测定には、デジタル放射温度センサを用いています。

■ 図-3　ミキサ内のコンクリート温度測定方法の概要

　表-1には、练り混ぜ时のコンクリート温度の测定结果を示します。测定时の外気温は27～28℃で、粗骨材、细骨材および水の温度は、それぞれ23.0℃、21.4℃、22.1℃でした。実験时の连続2回の测定で、连続温度测定装置による练り混ぜ时のコンクリート温度はアルコール温度计と同等の精度で测定できることを确认しました。なお、実施工で安定して温度测定する场合には、ミキサ内の强制排気は必须であり、ミキサ周辺の粉じん対策にも有効であると考えています。

■ 表-1　練り混ぜ時のコンクリート温度の測定結果

クラウド管理机能の概要

　図-4には、練り混ぜ実績データのクラウド管理机能の概要を示します。
　従来のバッチャープラントでは、トンネル施工时の练り混ぜ実绩データを印字プリントされた伝票を使って管理していましたが、スマートバッチャープラントでは练り混ぜ実绩データをデジタル化し、インターネット（クラウド）を介して远隔で取得することができます。この练り混ぜ実绩データには、コンクリート温度や表面水率などの品质に関するデータおよび実绩支保パターンなどの施工に関するデータが含まれており、管理帐票変换机能によって自动でとりまとめられます。また、バッチャープラントの入口や内部にネットワークカメラを设置することにより、ミキサ车の出入りや骨材の在库状况などの映像を笔颁やスマートフォンで确认できます（见える化）。これらのことにより、现场の施工管理者だけでなく、本社?支店の技术者や材料贩売业者らが、练り混ぜ実绩データとネットワークカメラ映像を远隔で取得して、吹付けコンクリートに係る品质管理や材料管理业务を短时间で処理し、管理情报を相互に通信、共有化することが可能となり、省力化や管理レベルの向上にもつながると考えています（滨颁罢の利活用）。

• ※1：山岳トンネルの標準工法．New Austrian Tunneling Method．
• ※2：热容量计算に基づき、测定した材料の温度データから、目标练上がり温度となる温水や冷水の温度と加水量を计算して练り混ぜる。
• ※3：延长1,500尘规模の2车线道路トンネルの吹付けコンクリートにおける材料费のコストダウン。

■ 図-4　練り混ぜ実績データのクラウド管理机能の概要

■ 制御パネルのモニタ表示

スマートバッチャープラントの特长

　スマートバッチャープラントの特长を以下に示します。

コンクリート温度の自动制御による特长

• コンクリート材料に加え、ミキサ内の练り混ぜ时のコンクリート温度を连続测定し、材料温度を自动制御して、季节?昼夜によらず练り上がり温度を一定にできます。
• 练り上がり完了后の运搬?练置き时の温度変化も考虑して、吹付け作业时のコンクリート温度を材料パフォーマンスが最大に活用できる温度に一定化することで、吹付けコンクリートの品质や施工性が安定化します。
  【强度特性の安定化、付着?はね返り特性の安定化】
• 吹付けコンクリートの品质や施工性が安定化できることで、トンネル构造物の品质が安定化し、建设费用をコストダウンできます。

クラウド管理による特长

• 製造実绩データについて、従来の纸出力からデジタルデータ化しています。デジタル化により、施工管理业务での入力手间（二重入力）をなくしています。
• 上记データをネットワークを介して取得可能としています。これによって、取得のために工事事务所から现场へ移动する手间の削减と、データ取得の迅速化を実现しています。
• 取得したデータが自动的にとりまとめられる管理帐票変换机能を実装しています。これによって、管理のためのとりまとめに関する労力を削减しています。
• ミキサ车の出入り、骨材の在库状况などがネットワークカメラによりどこでも确认できます。これらの”见える化”により、材料準备、製造、注文作业などの材料管理业务を効率化しています。

おわりに：今后の展开

　今回开発したスマートバッチャープラントは、东北の復兴支援道路を担うこととなる宫古盛冈横断道路岩井地区トンネル工事に导入し、冬季に氷点下20℃にも达する寒冷地での山岳トンネル工事での改良?改善を行いながら、信頼性の高い実用化を目指していきます。また、南北に広范囲に分布する国内の山岳トンネル建设工事への适用を想定して、冬季に加えて、夏季のコンクリート温度上昇时に対応した材料冷却设备やシステム机能の追加整备を行っていく予定です。

　さらに、ここ数年のうちに建设工事が本格化する函馆～札幌间の北海道新干线、金沢～敦贺间の北陆新干线および中央新干线の山岳トンネル工事にも积极的に导入を提案し、トンネル构造物の高品质化と建设费用のコストダウンを目指すことで、现场力や受注のための竞争力を高めていきたいと考えています。

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