トンネル吹付けコンクリート用のスマートバッチャープラントの実用化
－コンクリート温度を自動制御して施工性と品質を最適化するICTバッチャープラント－
■はじめに
飛島建設株式会社（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”を開発しました（写真－１）。これまでのバッチャープラントの課題である、季節的なコンクリート温度の変動による品質のばらつきを抑制し、練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現しています。特に、冬季のコンクリート温度低下に伴う強度発現性能の低下や、はね返りの増加に伴う施工性の低下を解消し、品質安定と施工費のコストダウンにもつながります。
また、従来の日付や練り混ぜ数量等の実績データに加え、表面水やコンクリート温度等の練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、材料管理や品質管理等の管理業務の飛躍的な効率化を実現しています。
建設現場に仮設されるバッチャープラントに、コンクリート温度自動制御やクラウド管理の機能を装備するのは国内初となります。今後は、通年で安定した品質でのコンクリート生産性の向上、高品質な山岳トンネルの構築、および施工管理業務の効率化・省力化のために、積極的に全国の山岳トンネル建設工事へ展開していきます。
＊写真－１は添付の関連資料を参照
■開発の背景とスマートバッチャープラントの概要
山岳トンネルのNATM（）、特に、コンクリート温度が低い場合、初期強度の確保や付着性状を確保するため、急結剤の添加量を調整したり、温水を使用して練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、急結剤が過添加となって長期強度が低下したり、練り上がり温度が変動して品質・施工性が安定しないという課題が残されていました。
＊図－１は添付の関連資料を参照
そこで、今回、吹付けコンクリートを『安定した温度で製造・供給』できる“スマートバッチャープラント”を開発し、東北地方の山岳トンネル建設工事に導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長は、使用する材料（水、細骨材、粗骨材等）の温度に加え、混錬装置（以下、ミキサ）内の練り混ぜ途中および終了時の温度を測定し、温水と原水の水量を目標練り上がり温度となるように自動調整（
次に、図－３には、ミキサ内での練り混ぜ材料の温度測定方法の概要図を示します。
練り混ぜ時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遊する微粒分を強制排気した後、シャッタ付連続温度測定装置により非接触で測定します。非接触型の温度測定には、デジタル放射温度センサを用いています。
＊図－３は添付の関連資料を参照
表－１には、練り混ぜ時のコンクリート温度の測定結果を示します。測定時の外気温は２７～２８℃で、粗骨材、細骨材および水の温度は、それぞれ２３．０℃、２１．４℃、２２．１℃でした。実験時の連続２回の測定で、連続温度測定装置による練り混ぜ時のコンクリート温度はアルコール温度計と同等の精度で測定できることを確認しました。なお、実施工で安定して温度測定する場合には、ミキサ内の強制排気は必須であり、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・リリース詳細は添付の関連資料を参照飛島建設（株）
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