JP7269827B2

JP7269827B2 - Ｒｉ水分計を用いた水分量計測方法および水分量計測システム

Info

Publication number: JP7269827B2
Application number: JP2019147565A
Authority: JP
Inventors: 峻一畠山; 三郎片山
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: JP2021028599A

Description

本発明は、ダムやトンネル、造成地などの建設現場で用いられる、ベルトコンベア等の可撓性搬送ラインによる搬送材料の水分量を、ＲＩ水分計を用いて計測するための方法、及びシステムに関する。

搬送材料の水分量を計測する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、特許文献１には、ベルトコンベア上を流れる地盤材料に近赤外線を照射して水分量を求める方法が開示されている。また、特許文献２には、地盤材料の表面水率を測定するためのシステムとして、地盤材料を収容・搬送するホッパの排出筒部にＲＩ水分計やＲＩ密度計からなるＲＩ測定装置を設けた構造が開示されている。

このうち、ＲＩ水分計とは、放射性物質を用いて水分を計測する機器であり、放射性物質から放射される中性子と水分子との反応から水分量を推定している。
ＲＩ水分計は主に透過型と散乱型の２種類の方式に分かれており、土木の盛土現場で一般的に使用されているＲＩ水分計のタイプは、透過型ＲＩ水分計である。透過型ＲＩ水分計は、放射線を放出する線源と、これを検出する検出器が別体として構成され、線源と検出器との間に被検出体を配置するタイプのものである。具体的な例としては、線源を傍証とし、これを地盤に打ち込み、地表面に検出器を配置するというものが知られている。このようなＲＩ水分計では、地中から放出される中性子が地盤中を通過して検出器に到達することで、その中性子の量から地盤の水分を割り出すことができる。

一方、散乱型のＲＩ水分計は、線源と検出器を一体化したユニットとすることができ、これを地盤表面上に配置して中性子線を検出することができる。このため、非破壊で水分量を計測することができる計測機器である。

特開２０１５－２８４４６号公報特開２００９－１２１９３０号公報

上記特許文献に開示されている水分量計測システムのうち、特にＲＩ水分計を採用している特許文献２に係るシステムでは、次のような問題があると考えられる。すなわち、ホッパの排出筒部内部に地盤材料が付着してしまった場合、その付着材料の水分量を計測しつづけてしまう可能性がある。

また、ホッパの排出筒部を通る地盤材料は、時間あたりの通過量に応じて筒内に粗密部が生じるため、密度変化に起因した計測精度の悪化が懸念される。

そこで本発明では、コンクリート骨材やＣＳＧ材などの建設用途に用いる材料の水分量を精度良く計測することを可能とするＲＩ水分計を用いた水分量計測方法、および水分量計測システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測方法は、ベルトコンベアで搬送される材料の水分量を計測する水分量計測方法であって、前記ベルトコンベアを構成するベルトの裏面側にＲＩ水分計を当接させた状態で前記ベルトコンベアを作動させ、前記ベルトの表面側に積載された前記材料の水分量を計測することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するＲＩ水分計を用いた水分量計測方法において前記ＲＩ水分計の当接は、前記ベルトに対する前記材料の積載量に応じて変化する前記ベルトの撓み量の変化に追従して成されることを特徴とする。このような特徴を有することによれば、被検査物である材料とＲＩ水分計との間隔を一定に保つことが可能となる。

また、上記目的を達成するための本発明に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測システムは、ベルトコンベアで搬送される材料の水分量を計測する水分量計測システムであって、前記ベルトコンベアを構成するベルトの裏面側に輪転型のＲＩ水分計を配置したことを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するＲＩ水分計を用いた水分量計測システムにおいて前記ＲＩ水分計は、付勢手段によって前記ベルトの裏面側に対する付勢状態を維持することが可能な支承部により支承されていることを特徴とする。このような特徴を有することによれば、被検査物である材料とＲＩ水分計との間隔を一定に保つことが可能となる。

さらに、上記のような特徴を有するＲＩ水分計を用いた水分量計測システムにおいて前記支承部の可動範囲は、前記ベルトの撓みに起因する上下方向の最大変化量以上となるように設定されていることを特徴とする。このような特徴を有することによれば、ＲＩ水分計に、材料の受領に起因した過度な荷重が負荷されてしまう虞も無い。

上記のような特徴を有するＲＩ水分計を用いた水分量計測方法、および水分量計測システムによれば、コンクリート骨材やＣＳＧ材などの建設用途に用いる材料の水分量を精度良く計測することが可能となる。

第１実施形態に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測システムの構成を示す図である。輪転型のＲＩ水分計の構成を示す部分断面写真図である。第１実施形態に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測システムの断面構成を示す図である。第２実施形態に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測システムの構成を示す図である。

以下、本発明のＲＩ水分計を用いた水分量計測方法および水分量計測システムに係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す形態は、本発明のＲＩ水分計を用いた水分量計測方法、およびシステムの具体的形態の一部である。よって、その機能を確保する限りにおいて、構成の一部に変更を加えたとしても、本発明の一部とみなすことができる。

［第１実施形態］
まず、図１から図３を参照して第１実施形態に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測システム（以下、単に水分量計測システム１０と称す）について説明する。本実施形態に係る水分量計測システム１０は、ベルトコンベア１２と、ベルトコンベア１２上に材料３０を供給する材料供給装置１４と、ベルトコンベア１２上の材料３０の水分量を計測するＲＩ水分計１６と、を有することを基本として構成されている。

ベルトコンベア１２は、計測対象の材料３０を所定の位置まで搬送するための装置である。具体的な構成としては、ベルト１２ａと搬送ローラ１２ｂ等を有し、ベルト１２ａには、材料３０の重量に起因した撓みが生ずることとなる。

材料供給装置１４は、ベルトコンベア１２上に水分量を計測する計測対象となる材料３０を供給するための装置である。材料供給装置１４の構成は、特に限定するものでは無いが、具体的な構成の一例としては、公知のホッパなどとすることができる。すなわち、材料３０を一次貯留する貯留部１４ａと、貯留部１４ａの下部に位置する排出筒部１４ｂを有する容器であれば良い。

本実施形態で取り扱う材料３０としては、表面水分量や単位水分量などの水分量を計測する必要のある建設用途の材料であれば良く、具体的に限定するものではないが、例えばコンクリート骨材や、ＣＳＧ（ＣｅｍｅｎｔｅｄＳａｎｄａｎｄＧｒａｖｅｌ）材などを挙げることができる。ＣＳＧ材は、河床砂礫等の岩石質の母材であって、建設現場の近傍で容易に採取可能な材料である。ＣＳＧ材は、現場で野晒しにされている事が多く、周囲の天候条件によって含水率が変動する可能性が生じるため、水分の全数検査のニーズが大きい。

ＲＩ水分計１６は、ベルトコンベア１２上の材料３０の水分量を計測するための計測装置である。本実施形態では図２に示すように、線源１６ａと検出器１６ｂが一体化された、散乱型のＲＩ水分計１６を採用している。また、本実施形態に係るＲＩ水分計１６は、支持部１８と、回転胴部２０を有し、回転胴部２０の内部に、線源１６ａと検出器１６ｂを備えた転輪型としている。被計測物である材料３０を搬送するベルトコンベア１２におけるベルト１２ａの底面側に回転胴部２０を接触させ、転動している状態で水分量の計測を行うことを可能にするためである。なお、線源１６ａと検出器１６ｂを備える回転胴部２０には、線源１６ａと検出器１６ｂとの間に鉛等から成る放射線遮蔽部材１６ｃを配置している。線源１６ａから放射された放射線が直接、検出器１６ｂに検出されてしまう事を防ぐためである。

また、本実施形態に係るＲＩ水分計１６は、ベルトコンベア１２におけるベルト１２ａの下面側に、ベルト１２ａの移動方向（矢印Ａで示す方向）と交差する方向に回転胴部２０の長手方向が位置するように配置されている。また、ＲＩ水分計１６の支持部１８を支承する支承部２２にはスプリング機構等の昇降型付勢手段２４が備えられ、回転胴部２０がベルト１２ａの下面側に常に付勢することが可能に構成されている。

昇降型付勢手段２４の形態は問わないが、具体的な形態の一例としては、図３に示すようなテレスコピック型のものを挙げることができる。すなわち、ＲＩ水分計１６の支持部１８を支承する内筒２４ａと、内筒２４ａを収容可能な外筒２４ｂとを有し、外筒２４ｂの内部に弦巻バネ等の付勢手段２４ｃを配置し、内筒２４ａを昇降可能に保持するというものである。なお、図３に示す例ではダンピング機能について示していないが、オイルやオリフィス等（いずれも不図示）を用いてダンピング機能を備えるようにしても良い。また、図３の右端に示す支持部１８は、ＲＩ水分計１６を支承する支持部１８が延びた状態を示す例であり、システムの一部ではない。

ＲＩ水分計１６を転輪型とした上で、このような支承構造を採用することで、ＲＩ水分計１６の回転胴部２０は、ベルトコンベア１２に積載される材料３０の重量に応じた撓み量の変化、すなわち、上下の揺動の如何に関わらず、ベルト１２ａの下面に接触して転動することとなる。これにより、ＲＩ水分計１６と被計測物である材料３０との距離に変動が生じなくなり、材料３０に含まれる水分の計測を高精度に行うことが可能となる。

なお、支持部１８における上下動の幅Ｄは、ベルト１２ａの最大撓み量ｄよりも大きく設定することが望ましい。ベルト１２ａの撓み状態に関わらず、ＲＩ水分計１６をベルト１２ａの裏面側に接触させることが可能となるからである。なお、ベルト１２ａの最大撓み量ｄとは、例えば材料３０を載せていない状態のベルト位置から、定格搬送重量を積載した際におけるベルト１２ａの撓み量（沈み込み量）の範囲とすれば良い。このような構成とすることで、ＲＩ水分計１６は、ベルト１２ａの撓み量に追従して上下動することが可能となると共に、回転胴部２０には、長手方向に対する過度な曲げ荷重を受ける虞もない。

また、上記のような構成の水分量計測システム１０では、ベルト１２ａにおけるＲＩ水分計１６配置位置の上流側と下流側にそれぞれ、インパクトバー２６を配置すると良い。インパクトバー２６は、ベルト１２ａが撓んだ際の荷重支持を補助する役割を担う要素である。インパクトバー２６が荷重を受ける事により、一時的に過積載が生じた場合であっても、ＲＩ水分計１６に過度な曲げ荷重が負荷される虞を無くすことができる。

［方法］
上記のような構成の水分量計測システム１０ではまず、ホッパ等の材料供給装置１４からベルトコンベア１２のベルト１２ａ上に材料３０が供給される。ベルト１２ａ上への材料３０の供給により、ベルト１２ａの支持されていない部分、すなわち搬送ローラ１２ｂが無い部分は、材料３０の重量に応じた割合で沈み込むこととなる。ＲＩ水分計１６は、ベルト１２ａの下面に当接し、その沈み込みに合わせて上下動しつつ、ベルト１２ａの裏面に沿って転動し、接触状態を維持することとなる。ベルト１２ａに積載された材料３０がＲＩ水分計１６の接触位置を近傍に位置すると、ＲＩ水分計１６の計測範囲内にある材料３０の水分量の測定が行われる。

ここで、ベルトコンベア１２により搬送される材料３０のかさ密度の変化などにより、計測される水分量の値にバラツキが生じる場合には、単位時間毎の計測値の平均値を水分量とすれば良い。

［効果］
上記のような水分量計測システム１０によれば、ベルト１２ａ上に積載された材料３０の計測を行うため、自由落下しているホッパの排出筒部１４ｂでの計測に比べて材料の粗密が無く、密度変化を少なくすることができる。また、材料３０とＲＩ水分計１６との距離を一定に保つ事もできる。よって、材料３０、特にコンクリート骨材やＣＳＧ材などの建設用途に用いるものの水分量を精度良く計測することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、図４を参照して、第２実施形態に係るＲＩ水分計を用いた水分量計測システム（以下、単に水分量計測システム１０Ａと称す）について説明する。本実施形態に係る水分量計測システム１０Ａも、上述した第１実施形態に係る水分量計測システム１０と同様に、ベルトコンベア１２と、ベルトコンベア１２上に材料３０を供給する材料供給装置１４、及びベルトコンベア１２上の材料３０の水分量を計測するＲＩ水分計１６を有することを基本として構成されている。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明を省略することとする。

本実施形態に係る水分量計測システム１０Ａと、第１実施形態に係る水分量計測システム１０との相違点は、ＲＩ水分計１６をベルトコンベア１２を構成する搬送ローラ１２ｂに組み込んだ点にある。搬送ローラ１２ｂは、常にベルト１２ａと接触しているため、被検査物である材料３０との距離は一定に保たれることとなる。よって、第１実施形態に係る水分量計測システム１０を構成する搬送ローラ１２ｂの一部を輪転型のＲＩ水分計１６とすることで、同様な効果を得る事ができる。

ここで、搬送ローラ１２ｂにＲＩ水分計１６を配置する場合には、搬送ローラ１２ｂの外筒２４ｂに、放射線を透過させる部材を採用すると良い。具体的には、強化プラスチック材やアルミニウム系合金などを採用すると良い。

なお、上記のようにして、ＲＩ水分計１６を構成する回転胴部２０の外筒に十分な強度がある場合には、第１実施形態に係る水分量計測システム１０と同様に、搬送ローラ１２ｂと別に、支承部２２を備えて配置する構成としても良い。このような構成とする場合、支承部２２に昇降型付勢手段２４を備える必要は無い。

１０………水分量計測システム、１２………ベルトコンベア、１２ａ………ベルト、１２ｂ………搬送ローラ、１４………材料供給装置、１４ａ………貯留部、１４ｂ………排出筒部、１６………ＲＩ水分計、１６ａ………線源、１６ｂ………検出器、１６ｃ………放射線遮蔽部材、１８………支持部、２０………回転胴部、２２………支承部、２４………昇降型付勢手段、２４ａ………内筒、２４ｂ………外筒、２６………インパクトバー、３０………材料。

Claims

ベルトコンベアで搬送される材料の水分量を計測する水分量計測方法であって、
前記ベルトコンベアを構成するベルトの裏面側にＲＩ水分計を当接させた状態で前記ベルトコンベアを作動させる手順と、
前記ベルトの表面側に積載された前記材料の水分量を計測する手順と、を備え、
前記材料は、コンクリート骨材またはＣＳＧ材であり、
前記ＲＩ水分計は、前記ベルトの移動方向と交差する方向を回転軸として配置される回転胴部と、前記回転胴部の内部に収容された線源および検出器と、前記回転胴部の両端部をそれぞれ回転可能に支持する一対の支持部と、前記一対の支持部をそれぞれ前記ベルトに向かって付勢する昇降型付勢手段を有する一対の支承部と、を含んで構成されることを特徴とするＲＩ水分計を用いた水分量計測方法。
ベルトコンベアで搬送される材料の水分量を計測する水分量計測システムであって、
前記ベルトコンベアを構成するベルトの裏面側に輪転型のＲＩ水分計を配置し、
前記材料は、コンクリート骨材またはＣＳＧ材であり、
前記ＲＩ水分計は、前記ベルトの移動方向と交差する方向を回転軸として配置される回転胴部と、前記回転胴部の内部に収容された線源および検出器と、前記回転胴部の両端部をそれぞれ回転可能に支持する一対の支持部と、前記一対の支持部をそれぞれ前記ベルトに向かって付勢する昇降型付勢手段を有する一対の支承部と、を含んで構成されることを特徴とするＲＩ水分計を用いた水分量計測システム。