JP7610446B2 - Concrete curing device, concrete curing method, and concrete curing program - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート養生装置、コンクリート養生方法およびコンクリート養生プログラムに関する。 The present invention relates to a concrete curing device, a concrete curing method, and a concrete curing program.
コンクリートは、水とセメントとの化学反応によって硬化する際に熱を発生する。特に、コンクリート打設後数日は、反応が急速に進み多量の熱が発生するため、熱の影響によりコンクリートのひび割れが生じる場合がある。そのため、コンクリート打設時のひび割れ対策として、パイプクーリングによってコンクリートの温度上昇を抑制して、ひび割れの低減が図られている。パイプクーリングを行う場合、パイプの配置やパイプ径、クーリング水の流量や温度設定等について適切に管理する必要がある。 Concrete generates heat as it hardens due to a chemical reaction between water and cement. In particular, the reaction proceeds rapidly for several days after the concrete is poured, generating a large amount of heat, which can cause the concrete to crack. For this reason, pipe cooling is used to prevent the concrete from rising in temperature and reduce cracking as a countermeasure against cracking when the concrete is poured. When using pipe cooling, it is necessary to properly manage the pipe arrangement, pipe diameter, flow rate and temperature setting of the cooling water, etc.
上記技術分野において、特許文献1には、コンクリートを冷却するために、パイプを循環させる流体の温度をコンクリートの外部温度と内部温度との温度差に基づいて、自動制御する技術が開示されている(同文献請求項1等)。
In the above technical field,
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、コンクリートの内部温度と外部温度とに基づいた温度制御を行うものであり、コンクリートの特性、例えば、コンクリートの管理用温度推移データに基づいた温度制御ではないため確実にコンクリートを冷却させることができなかった。
However, the technology described in
上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート養生装置は、
コンクリートを打設してからの養生時間に伴う前記コンクリートの温度の温度分布データについて、熱伝導方程式を用いて推定する推定部と、
推定された前記温度分布データと、前記コンクリートの内部の位置との関係から、前記温度を計測するための温度センサの設置位置を決定する決定部と、
設置位置を決定された前記温度センサから温度データを取得する取得部と、
取得した前記温度データに基づいて、打設された前記コンクリートの内部に設置された冷却パイプに供給する冷媒の流量および温度を制御する制御部と、
を備えた。
In order to achieve the above object, the concrete curing apparatus according to the present invention comprises:
An estimation unit that estimates temperature distribution data of the concrete over a curing time after pouring the concrete by using a heat conduction equation;
a determination unit that determines an installation position of a temperature sensor for measuring the temperature based on a relationship between the estimated temperature distribution data and a position inside the concrete;
an acquisition unit that acquires temperature data from the temperature sensor whose installation position has been determined;
A control unit that controls a flow rate and a temperature of a coolant supplied to a cooling pipe installed inside the poured concrete based on the acquired temperature data;
Equipped with:
上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート養生方法は、
コンクリートを打設してからの養生時間に伴う前記コンクリートの温度の温度分布データについて、熱伝導方程式を用いて推定する推定ステップと、
推定された前記温度分布データと、前記コンクリートの内部の位置との関係から、前記温度を計測するための温度センサの設置位置を決定する決定ステップと、
設置位置を決定された前記温度センサから温度データを取得する取得ステップと、
取得した前記温度データに基づいて、打設された前記コンクリートの内部に設置された冷却パイプに供給する冷媒の流量および温度を制御する制御ステップと、
を含む。
In order to achieve the above object, a concrete curing method according to the present invention comprises the steps of:
An estimation step of estimating temperature distribution data of the concrete temperature over a curing time after pouring the concrete using a heat conduction equation;
a determining step of determining an installation position of a temperature sensor for measuring the temperature based on a relationship between the estimated temperature distribution data and a position inside the concrete;
an acquiring step of acquiring temperature data from the temperature sensor whose installation position has been determined;
A control step of controlling a flow rate and a temperature of a coolant supplied to a cooling pipe installed inside the poured concrete based on the acquired temperature data;
Includes.
上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート養生プログラムは、
コンクリートを打設してからの養生時間に伴う前記コンクリートの温度の温度分布データについて、熱伝導方程式を用いて推定する推定ステップと、
推定された前記温度分布データと、前記コンクリートの内部の位置との関係から、前記温度を計測するための温度センサの設置位置を決定する決定ステップと、
設置位置を決定された前記温度センサから温度データを取得する取得ステップと、
取得した前記温度データに基づいて、打設された前記コンクリートの内部に設置された冷却パイプに供給する冷媒の流量および温度を制御する制御ステップと、
をコンピュータに実行させる。
In order to achieve the above object, the concrete curing program according to the present invention comprises:
An estimation step of estimating temperature distribution data of the concrete temperature over a curing time after pouring the concrete using a heat conduction equation;
a determining step of determining an installation position of a temperature sensor for measuring the temperature based on a relationship between the estimated temperature distribution data and a position inside the concrete;
an acquiring step of acquiring temperature data from the temperature sensor whose installation position has been determined;
A control step of controlling a flow rate and a temperature of a coolant supplied to a cooling pipe installed inside the poured concrete based on the acquired temperature data;
to be executed by the computer.
本発明によれば、コンクリートの管理用温度推移データに基づいて、コンクリートを冷却するためのパラメータ制御をするので、より確実にコンクリートを冷却させることができる。 According to the present invention, parameters for cooling concrete are controlled based on temperature transition data for managing concrete, so concrete can be cooled more reliably.
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。 Below, the embodiments for carrying out the present invention will be described in detail by way of example with reference to the drawings. However, the configurations, numerical values, processing flows, functional elements, etc. described in the following embodiments are merely examples, and may be freely modified or altered, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the following description.
本発明の好ましい実施形態としてのコンクリート養生装置100について、図1A~図5を用いて説明する。打設後のコンクリートの冷却においては、コンクリートのひび割れ発生を抑制するために、コンクリートが従うべき管理用温度推移データに基づいて、コンクリートの温度をコントロールしている。
A
まず、図1Aを参照しながら、本実施形態のコンクリート養生装置100において行われるコンクリート110の冷却(クーリング)について説明する。コンクリート110の冷却は、コンクリート110にひび割れが生じないように行われる。コンクリート110の冷却によるひび割れに関しては、以下の式(1)の熱伝導方程式を用いて、冷却に伴うコンクリート110の内部の温度を予測し、予測された温度からコンクリート110の熱膨張率を算出して、コンクリート110の応力ひずみ関係から、ひび割れが発生するか否かの検討が行われる。
First, referring to FIG. 1A, the cooling of the
ここで、図1Aには、ひび割れの発生を抑制するコンクリート110の温度変化のグラフ150が示されている。グラフ150において、横軸は、コンクリート110の養生時間[h]、縦軸は、コンクリート110の温度[℃]をそれぞれ示している。図1Aにおいて、温度分布曲線151は、コンクリート110の冷却を行わない場合の温度変化を示している。このように、コンクリート110の冷却を行わない場合には、コンクリート110の温度は、所定養生時間経過後に、飽和温度に達し、そのまま推移する。
Here, Fig. 1A shows a
温度分布曲線152~温度分布曲線154は、コンクリート110を冷却する場合のコンクリート110の温度推移を示している。温度分布曲線152は、コンクリート110を冷却する場合の各時刻におけるコンクリート110の制御目標温度を示している。つまり、本実施形態に係るコンクリート養生装置は、コンクリート110の温度が、温度分布曲線152をなぞるように推移するように、コンクリート110の冷却をおこなう。
温度分布曲線153は、各時刻におけるコンクリート110の上限温度の分布曲線を示している。上限温度は、コンクリート110の冷却において、許容されるコンクリート温度の上限の値であり、これを超えるとコンクリート110の膨張が想定を超えることとなり、ひび割れ等が発生し易くなる。コンクリート110の冷却は、コンクリート110の温度が、温度分布曲線153で示される上限温度を超えないように制御される。
The
また、温度分布曲線154は、各時刻におけるコンクリート110の下限温度の分布曲線を示している。下限温度は、コンクリート110の冷却において、許容されるコンクリート温度の下限の値であり、これを下回るとコンクリート110の収縮が想定を超えることとなり、ひび割れが発生し易くなる。コンクリート110の冷却は、コンクリート110の温度が、温度分布曲線154で示される下限温度を下回らないように制御される。このように、コンクリート110の温度制御は、コンクリート110が熱くなり過ぎず、かつ、冷え過ぎないように行われる。
しかしながら、一般的に行われているコンクリートの冷却(クーリング)においては、冷媒としての冷却水の温度、冷却水の流量および冷却期間を決めて行うのみで、冷却対象となるコンクリートの温度のフィードバック等は行われていない。すなわち、コンクリートの冷却は、冷却前に決めた冷却条件を変えないまま行われていた。 However, in the commonly used cooling of concrete, the temperature of the cooling water as a refrigerant, the flow rate of the cooling water, and the cooling period are all determined, and no feedback of the temperature of the concrete to be cooled is performed. In other words, the cooling of concrete is performed without changing the cooling conditions that were determined before cooling.
次に、図1Bを参照して、本実施形態に係るコンクリート養生装置100の動作の概要について説明する。コンクリート養生装置100は、コンクリート110の温度が、例えば、温度分布曲線152に従うように、コンクリート110の冷却を管理する。
Next, referring to FIG. 1B, an overview of the operation of the
図1B(a)に示したように、打設されたコンクリート110の内部に設置される冷却パイプ122は、シース管123の内部に設置されている。そして、冷却パイプ122に接続した送水用ホース121を介して冷媒供給装置120から冷媒を供給すると、シース管123の内部に冷媒が満たされ、シース管123から冷媒が溢れ出す。なお、溢れ出した冷媒は、不図示の冷媒回収機構により回収され、再利用されることにより、循環するようになっている。
As shown in FIG. 1B(a), the
また、図1B(a)および(b)に示したように、冷却パイプ122の設置形式は、コンクリート110の上部から下部に向けて垂直に埋設された形式となっているが、これには限定されない。さらに、冷却パイプ122の下端は、シース管123の底面とは接触していない。
As shown in Fig. 1B(a) and (b), the
打設されたコンクリートの温度は、コンクリート110の内部に設置された温度センサ130により測定される。図1B(b)および(c)に示したように、温度センサ130は、例えば、冷却パイプ122の近傍に設置される。このような、温度センサ130の配置は、作業員の過去の経験や勘に頼ってなされるものであり、打設されたコンクリートの温度を正確に測定できているとは限らない。
The temperature of the poured concrete is measured by a
特に、広範な範囲にコンクリート110を打設する場合(マスコンクリート)、温度センサの数が十分でなかったり、温度センサの設置位置に偏りがあったり、コンクリート110の温度を反映し難い位置に温度センサ130が設置されていたりすると、コンクリート110の温度を正確に把握できない。そのため、コンクリート110の温度を正確に制御することができなくなる。つまり、このような温度センサ130の設置位置においては、コンクリート110の温度変化が大きくない場所や、コンクリート110の温度変化に対して鈍感な位置もあり、コンクリート110の温度や温度変化を正確に把握できないこともある。
In particular, when pouring concrete 110 over a wide area (mass concrete), if there are an insufficient number of temperature sensors, if the temperature sensors are installed in uneven positions, or if the
そのため、コンクリート養生装置100は、コンクリート110の内部の温度を熱伝導方程式から予測し、予測された温度推移に基づいて、コンクリート110の内部の温度をよく表す設置位置を決定する。温度センサ130は、コンクリート110の内部において、例えば、温度変化の大きい位置や、温度変化に敏感な位置などに設置される。
Therefore, the
そして、コンクリート養生装置100は、決定された設置位置に設置された温度センサ130からコンクリート110の温度データを取得して、取得した温度データに基づいて、コンクリート110に供給する冷媒の流量および温度を制御する。
The
なお、温度センサ130は、熱電対形式のセンサであるが、温度を計測可能なセンサであれば、いずれのセンサであってもよい。また、供給される冷媒の流量は、好ましくは、0~100(l/min)である。供給される冷媒の温度は、好ましくは、5℃~30℃であり、より好ましくは、10℃~20℃である。さらに、冷却パイプ122の径は、好ましくは、φ25~φ75であり、より好ましくは、φ25~φ50であり、冷却パイプ122の長さは、好ましくは、50~100mである。冷却パイプ122の配置間隔は、好ましくは、0.5m~1.2mであり、より好ましくは、0.5~0.8mである。
The
次に図2A~2Cを参照して、コンクリート養生装置100の構成および設置位置の決定について説明する。コンクリート養生装置10は、推定部201、決定部202、縮尺部203、取得部204および制御部205を有する。
Next, the configuration of the
推定部201は、コンクリート110を打設してからの養生時間に伴うコンクリート110の温度の温度分布データについて、熱伝導方程式を用いて推定する。
The
決定部202は、推定された温度分布データと、コンクリート110の内部の位置との関係から、温度を計測するための温度センサ130の設置位置を決定する。なお、設置位置は、冷却パイプ122からの距離として表される。つまり、決定部202は、冷却パイプ122から、例えば、10cm離間した位置や15cm離間した位置などに温度センサ130の設置位置を決定する。
The
決定部202は、さらに、極値算出部221を有する。極値算出部221は、熱伝導方程式から導出されるエラー関数G(χ,t)の2階微分(d2G/dχ2)から極値を算出する。
The
縮尺部203は、養生時間ごとに温度分布データをプロットした温度分布曲線のそれぞれを養生時間の平方根を用いて縮尺する。以下、推定部201、決定部202および縮尺部203における処理の詳細を説明する。
The
<推定部201、決定部202および縮尺部203における処理の詳細>
熱伝導現象について、3次元の現象は、1次元の現象から予測できるので、1次元の熱伝導方程式を用いて検討する。推定部201は、式(1)の3次元熱伝導方程式を1次元熱伝導方程式に変換して、式(2)を導出する。
<Details of Processing in
Regarding the heat conduction phenomenon, since a three-dimensional phenomenon can be predicted from a one-dimensional phenomenon, the one-dimensional heat conduction equation is used for the study. The
次に、推定部201は、式(2)をρcで割って、熱拡散方程式(式(3))を導出する。
Next, the
ここで、Dは、熱拡散係数であり、D[L2/t]=λ/ρcと表される。λは、熱伝導率、ρは、コンクリートの密度、cは、比熱である。
Here, D is the thermal diffusion coefficient, which is expressed as D[L 2 /t]=λ/ρc, where λ is the thermal conductivity, ρ is the density of the concrete, and c is the specific heat.
式(3)は、位置(x)と時間(t)との関数である。ここで、以下の式(4)に示したような変数を考える。式(4)のηは、式(3)を無次元化すると自動的に導かれるパラメータである。 Equation (3) is a function of position (x) and time (t). Now consider the variables shown in equation (4) below. η in equation (4) is a parameter that is automatically derived when equation (3) is made dimensionless.
ここで、Dの次元は、[L2/t]であり、ηは、無次元量であることが分かる。ηの意味は、x軸のメモリを時々刻々変化させたとき、√Dtを基準として温度分布を計測すると、温度分布は、時間にかかわらず、相似となり、1つの独立変数の関数となる。決定部202は、式(4)を用いて式(3)を変形して、解を求めることにより、以下の式(5)に示したエラー関数G(誤差関数)を導出する。
Here, the dimension of D is [ L2 /t], and η is a dimensionless quantity. The meaning of η is that when the scale on the x-axis is changed from moment to moment, if the temperature distribution is measured based on √Dt, the temperature distribution will be similar regardless of time and will be a function of one independent variable. The
そして、決定部202は、式(5)の2階微分をとって、以下の式(6)を導出する。
Then, the
決定部202(極値算出部221)は、式(6)から、極値が、x=√2Dtであることを算出する。すなわち、コンクリート110の温度の変化率の傾きが大きい位置が、基準位置から距離x=√2Dtの位置であることが分かり、この位置が、コンクリート110の温度の変化に敏感な位置であることが分かる。
The determination unit 202 (extreme value calculation unit 221) calculates from formula (6) that the extreme value is x = √2Dt. That is, it is found that the position where the gradient of the rate of change in temperature of the concrete 110 is large is the position at a distance x = √2Dt from the reference position, and that this position is sensitive to changes in the temperature of the concrete 110.
次に、上述のように導出した式(5)および(6)において、D=1.0、x=0~2として計算すると、式(5)からは図2Bに示したグラフ240が、式(6)からは図2Cに示したグラフ260が得られる。グラフ240において、曲線241は、t=1の場合、曲線242は、t=8の場合を示す。同様に、グラフ260において、曲線261は、t=1の場合、曲線262は、t=8の場合を示す。
Next, when calculations are performed for D = 1.0 and x = 0 to 2 in equations (5) and (6) derived as described above,
ここで、図2Bのグラフ240において、縮尺部203により、曲線242の横軸(x軸)を√tで縮尺すると、図2Bのグラフ250において、曲線251が得られる。曲線251は、グラフ240における曲線242のx軸が√tで縮尺されたことにより、得られるものであり、曲線241と重なる曲線となる。
Now, when the horizontal axis (x-axis) of
同様に、図2Cのグラフ260において、縮尺部203は、曲線262の横軸(x軸)を√tで縮尺すると、図2Cのグラフ270において、曲線271が得られる。曲線271は、グラフ260における曲線262のx軸が√tで縮尺されたことにより、得られるものであり、曲線261と重なる曲線となる。
Similarly, in
図2Cのグラフ270を見ると、D=1.0の場合には、温度勾配は、約5の位置(x=5)で0となっていることが分かる。したがって、0の位置(x=0)における、温度の影響範囲は、5まで及ぶと考えらえる。
Looking at
ここで、x=√2Dtであるので、D=1.0、t=1であれば、x=1.414で、温度勾配が最大値となる。上述の影響範囲5は、冷却パイプ122の冷却範囲が30cmであるとすると、影響範囲5が30cmに相当すると仮定できるので、温度センサ130の設置位置(rp:冷却パイプ122からの距離)は、D=1.0、D=3.0の場合、それぞれ、
rp=(30/5)×1.414= 8.48cm (D=1.0の場合)
rp=(30/5)×2.449=14.70cm (D=3.0の場合)
と計算することができる。
Here, x = √2Dt, so if D = 1.0 and t = 1, then x = 1.414 and the temperature gradient will be at its maximum. If the cooling range of the
r p = (30/5) x 1.414 = 8.48 cm (when D = 1.0)
r p = (30/5) x 2.449 = 14.70 cm (when D = 3.0)
It can be calculated as follows.
<熱拡散係数Dについて>
ここで、熱拡散係数Dについて説明する。φを温度とすると、熱伝導方程式(式(2))は、下記の式(7)のようになる。
<Thermal Diffusion Coefficient D>
Here, the thermal diffusion coefficient D will be described. If φ is the temperature, the heat conduction equation (Equation (2)) becomes the following Equation (7).
そして、Dを以下の式(8)のようにして、
式(7)に代入すると、
の拡散方程式になる。
Then, D is expressed as the following equation (8):
Substituting into equation (7),
This results in the diffusion equation:
ここで、式(10)のように、
とおいて、これらを式(9)の拡散方程式に代入して整理すると、
となる。
Here, as in equation (10),
By substituting these into the diffusion equation (9) and rearranging, we obtain
It becomes.
ここで、
は、無次元量になる。熱拡散係数Dは、この無次元量から定義されたパラメータである。
Where:
is a dimensionless quantity. The thermal diffusion coefficient D is a parameter defined from this dimensionless quantity.
<エラー関数および極値の導出について>
式(3)をt、xで微分すると、
となり、
となり、
となる。
<Derivation of error function and extreme values>
Differentiating equation (3) with respect to t and x, we get
And then,
And then,
It becomes.
これを式(2)に代入すると、
となり、式(16)は、ηの関数となる。
Substituting this into equation (2), we get
Thus, equation (16) is a function of η.
ここで、
のような無次元温度を考えると、式(4)は、
となり、
となる。
Where:
Considering a dimensionless temperature such as
And then,
It becomes.
そして、関数Gは、つぎのような誤差関数(error function)
となる。
And the function G is the following error function:
It becomes.
この関数Gを微分すると(Gの1階微分)、
となる。
When this function G is differentiated (the first derivative of G),
It becomes.
さらに、式(21)を微分すると(Gの2階微分)、
となる。
Furthermore, when equation (21) is differentiated (the second derivative of G),
It becomes.
ここから、
が得られ、式(22)は、式(23)に示したように、x=√2Dtにおいて極値を持つことが分かる。
From here,
It can be seen that equation (22) has an extreme value at x=√2Dt as shown in equation (23).
<コンクリート110の冷却制御について>
次に、上述のようにして算出された設置位置に温度センサ130を設置し、コンクリート110の冷却制御について説明する。取得部204は、設置位置を決定された温度センサ130から温度データを取得する。温度センサ130の設置位置は、冷却パイプ122からの距離で表される。ここで、取得部204は、コンクリート110に設置された温度センサ130のそれぞれと有線または無線により接続されており、計測された温度データを有線または無線を介して取得する。取得部204は、所定時間間隔、例えば、数分間隔、数時間間隔で、温度センサ130から温度データを取得する。
<Regarding Cooling Control of
Next, the
取得部204は、さらに、コンクリート110の温度を管理して、冷却するために、パラメータとして、コンクリート110の内部に設置された冷却パイプ122(シース管123)に供給する冷媒の流量および温度を取得してもよい。
The
ここで、冷却パイプ122に供給される冷媒は、水が代表的であるが、供給される冷媒はこれには限定されず、コンクリート110を冷却するのに適した他の液体であってもよい。また、冷却パイプ122に供給される冷媒は、液体には限定されず、例えば、ガスなどの気体であってもよい。
Here, the refrigerant supplied to the
冷媒供給装置120は、コンクリート養生装置100と有線接続または無線接続されており、冷媒の流量および温度は、例えば、冷媒供給装置120に設けられた流量センサおよび温度センサから取得される。取得部204は、所定時間間隔、例えば、数分間隔、数時間間隔で、冷媒の流量および温度に関する冷媒データを取得する。
The
制御部205は、取得した温度データに基づいて、打設されたコンクリート110の内部に設置された冷却パイプ122に供給する冷媒の流量および温度を制御する。具体的には、制御部205は、コンクリート110が従うべき管理用温度推移データのプロット曲線140に基づいて、パラメータとしての、冷媒の流量および温度を制御する。
Based on the acquired temperature data, the
すなわち、制御部205は、管理用温度推移データのプロット曲線140の開始時間から終了時間までの期間において、取得した温度データおよび冷媒データに基づいて、コンクリート110の温度が、例えば、温度分布曲線152に従うように、パラメータとしての冷媒の流量および温度を制御する。
In other words, the
なお、コンクリート110の温度の制御方法には様々な方法があるが、コンクリート110の温度が温度分布曲線152に従うように制御できる方法であれば、いずれの方法であってもよい。例えば、コンクリート110の温度が、温度分布曲線152を上回っている場合には、制御部205は、冷媒の流量を増やす。これとは反対に、コンクリート110の温度が温度分布曲線152を下回っている場合には、制御部205は、例えば、冷媒の流量を減らす。
There are various methods for controlling the temperature of the concrete 110, but any method may be used as long as it can control the temperature of the concrete 110 to follow the
図3は、コンクリート養生装置100が有するコンクリートテーブル301の一例を示す図である。コンクリートテーブル301は、コンクリートID(Identifier)311に関連付けて、熱伝導率312、密度313および比熱314を記憶する。コンクリートIDは、コンクリートを識別するための識別子である。熱伝導率312、密度313および比熱314は、コンクリートの特定を表す。そして、コンクリート養生装置100は、コンクリートテーブル301を参照して、熱伝導方程式を用いてコンクリートの温度推移を解析する。
Figure 3 is a diagram showing an example of a concrete table 301 possessed by the
図4を参照して、コンクリート養生装置100のハードウェア構成について説明する。CPU(Central Processing Unit)410は、演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図2Aのコンクリート養生装置100の各機能構成を実現する。CPU410は複数のプロセッサを有し、異なるプログラムやモジュール、タスク、スレッドなどを並行して実行してもよい。ROM(Read Only Memory)420は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびその他のプログラムを記憶する。また、ネットワークインタフェース430は、ネットワークを介して他の装置などと通信する。なお、CPU410は1つに限定されず、複数のCPUであっても、あるいは画像処理用のGPU(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、ネットワークインタフェース430は、CPU410とは独立したCPUを有して、RAM(Random Access Memory)440の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、RAM440とストレージ450との間でデータを転送するDMAC(Direct Memory Access Controller)を設けるのが望ましい(図示なし)。さらに、CPU410は、RAM440にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、CPU410は、処理結果をRAM440に準備し、後の送信あるいは転送はネットワークインタフェース430やDMACに任せる。
The hardware configuration of the
RAM440は、CPU410が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。RAM440には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する記憶領域が確保されている。熱伝導率データ441は、打設したコンクリート110の熱伝導率のデータである。密度データ442は、打設したコンクリート110の密度のデータである。比熱データ443は、打設したコンクリート110の比熱のデータである。温度データ444は、打設したコンクリート110に設置された温度センサ130から取得されるコンクリート110の温度のデータである。冷媒データ445は、打設したコンクリート110を冷却するために冷却パイプ122に供給される冷媒の流量や温度のデータである。目標温度データ446は、ある時間における打設されたコンクリート110が従うべき温度を示すデータである。
The
送受信データ447は、ネットワークインタフェース430を介して送受信されるデータである。また、RAM440は、各種アプリケーションモジュールを実行するためのアプリケーション実行領域448を有する。
Transmitted and received
ストレージ450には、データベースや各種パラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。ストレージ450は、コンクリートテーブル301を格納する。コンクリートテーブル301は、図3に示した、コンクリートID311と熱伝導率312などとの関係を管理するテーブルである。
ストレージ450は、さらに、推定モジュール451、決定モジュール452、縮尺モジュール453、取得モジュール454、制御モジュール455を格納する。決定モジュール452は、さらに、極値算出モジュールを有する。推定モジュール451は、コンクリート110を打設してからの養生時間に伴うコンクリート110の温度の温度分布データについて、熱伝導方程式を用いて推定するモジュールである。決定モジュール452は、推定された温度分布データと、コンクリート110の内部の位置との関係から、コンクリート110の温度を計測するための温度センサ130の設置位置を決定するモジュールである。極値算出モジュールは、熱伝導方程式から導出されるエラー関数Gの2階微分から極値を算出するモジュールである。縮尺モジュール453は、養生時間ごとに温度分布データをプロットした温度分布曲線のそれぞれを養生時間の平方根を用いて縮尺するモジュールである。取得モジュール454は、設置位置を決定された温度センサ130から温度データを取得するモジュールである。制御モジュール455は、取得した温度データに基づいて、打設されたコンクリート110の内部に設置された冷却パイプ122に供給する冷媒の流量および温度を制御するモジュールである。これらのモジュール451~455は、CPU410によりRAM440のアプリケーション実行領域448に読み出され、実行される。制御プログラム456は、コンクリート養生装置100の全体を制御するためのプロブラムである。
The
入出力インタフェース460は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。入出力インタフェース460には、表示部461、操作部462、が接続される。また、入出力インタフェース460には、さらに、記憶媒体464が接続されてもよい。さらに、音声出力部であるスピーカ463や、音声入力部であるマイク(図示せず)、あるいは、GPS位置判定部が接続されてもよい。なお、図4に示したRAM440やストレージ450には、コンクリート養生装置100が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関するプログラムやデータは図示されていない。
The input/
図5に示したフローチャートを参照して、コンクリート養生装置100の処理手順について説明する。このフローチャートは、図4のCPU410がRAM440を使用して実行し、図2Aのコンクリート養生装置100の各機能構成を実現する。
The processing procedure of the
ステップS501において、コンクリート養生装置100は、1次元の熱伝導方程式(式2)から熱拡散方程式(式3)を導出する。ステップS503において、コンクリート養生装置100は、熱拡散方程式(式3)からエラー関数(式5)を導出する。ステップS505において、コンクリート養生装置100は、エラー関数(式5)の2階微分から極値を導出する。ステップS507において、コンクリート養生装置100は、導出した極値から、温度センサ130の設置位置を決定する。ステップS509において、コンクリート養生装置100は、設置された温度センサ130から温度データを取得する。ステップS511において、コンクリート養生装置100は、取得した温度データに基づいて、コンクリートに供給する冷媒の流量および温度を制御する。
In step S501, the
本実施形態によれば、熱伝導方程式からコンクリートの温度変化に敏感な位置を決定し、決定した位置に温度センサを設置するので、より確実にコンクリートを冷却させることができる。 According to this embodiment, the positions of the concrete that are sensitive to temperature changes are determined from the heat conduction equation, and temperature sensors are installed at the determined positions, so that the concrete can be cooled more reliably.
[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
[Other embodiments]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, systems or devices that combine separate features included in each embodiment in any way are also included in the scope of the present invention.
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。
The present invention may be applied to a system consisting of multiple devices, or to a single device. Furthermore, the present invention may be applied to a case where an information processing program for implementing the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or device. Therefore, the scope of the present invention includes a program installed on a computer to implement the functions of the present invention, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server for downloading the program. In particular, the scope of the present invention includes at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-mentioned embodiments.
Claims (5)
推定された前記温度分布データと、前記コンクリートの内部の位置との関係から、前記温度を計測するための温度センサの設置位置を決定する決定部と、
設置位置を決定された前記温度センサから温度データを取得する取得部と、
取得した前記温度データに基づいて、打設された前記コンクリートの内部に設置された冷却パイプに供給する冷媒の流量および温度を制御する制御部と、
を備え、
前記決定部は、
前記熱伝導方程式から導出されるエラー関数G(χ,t)の2階微分
算出した前記極値に基づいて、前記設置位置を決定するコンクリート養生装置。 An estimation unit that estimates temperature distribution data of the concrete over a curing time after pouring the concrete by using a heat conduction equation;
a determination unit that determines an installation position of a temperature sensor for measuring the temperature based on a relationship between the estimated temperature distribution data and a position inside the concrete;
an acquisition unit that acquires temperature data from the temperature sensor whose installation position has been determined;
A control unit that controls a flow rate and a temperature of a coolant supplied to a cooling pipe installed inside the poured concrete based on the acquired temperature data;
Equipped with
The determination unit is
The second derivative of the error function G(χ,t) derived from the heat conduction equation
The concrete curing apparatus determines the installation position based on the calculated extreme value.
前記決定部は、縮尺された温度分布曲線に基づいて、前記設置位置を決定する、請求項1に記載のコンクリート養生装置。 A scaling unit is further provided that scales each of the temperature distribution curves obtained by plotting the temperature distribution data for each curing time by using a square root of the curing time,
The concrete curing apparatus according to claim 1 , wherein the determination unit determines the installation position based on a scaled temperature distribution curve.
推定された前記温度分布データと、前記コンクリートの内部の位置との関係から、前記温度を計測するための温度センサの設置位置を決定する決定ステップと、
設置位置を決定された前記温度センサから温度データを取得する取得ステップと、
取得した前記温度データに基づいて、打設された前記コンクリートの内部に設置された冷却パイプに供給する冷媒の流量および温度を制御する制御ステップと、
を含み、
前記決定ステップにおいて、
前記熱伝導方程式から導出されるエラー関数G(χ,t)の2階微分
算出した前記極値に基づいて、前記設置位置を決定するコンクリート養生方法。 An estimation step of estimating temperature distribution data of the concrete temperature over a curing time after pouring the concrete using a heat conduction equation;
a determining step of determining an installation position of a temperature sensor for measuring the temperature based on a relationship between the estimated temperature distribution data and a position inside the concrete;
an acquiring step of acquiring temperature data from the temperature sensor whose installation position has been determined;
A control step of controlling a flow rate and a temperature of a coolant supplied to a cooling pipe installed inside the poured concrete based on the acquired temperature data;
Including,
In the determining step,
The second derivative of the error function G(χ,t) derived from the heat conduction equation
A concrete curing method comprising determining the installation position based on the calculated extreme value.
推定された前記温度分布データと、前記コンクリートの内部の位置との関係から、前記温度を計測するための温度センサの設置位置を決定する決定ステップと、
設置位置を決定された前記温度センサから温度データを取得する取得ステップと、
取得した前記温度データに基づいて、打設された前記コンクリートの内部に設置された冷却パイプに供給する冷媒の流量および温度を制御する制御ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記決定ステップにおいて、
前記熱伝導方程式から導出されるエラー関数G(χ,t)の2階微分
算出した前記極値に基づいて、前記設置位置を決定するコンクリート養生プログラム。 An estimation step of estimating temperature distribution data of the concrete temperature over a curing time after pouring the concrete using a heat conduction equation;
a determining step of determining an installation position of a temperature sensor for measuring the temperature based on a relationship between the estimated temperature distribution data and a position inside the concrete;
an acquiring step of acquiring temperature data from the temperature sensor whose installation position has been determined;
A control step of controlling a flow rate and a temperature of a coolant supplied to a cooling pipe installed inside the poured concrete based on the acquired temperature data;
on the computer,
In the determining step,
The second derivative of the error function G(χ,t) derived from the heat conduction equation
A concrete curing program that determines the installation position based on the calculated extreme value.
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