KR20040012946A

KR20040012946A - 콘크리트 재료 계량 장치

Info

Publication number: KR20040012946A
Application number: KR10-2003-7016550A
Authority: KR
Inventors: 소고시게유키; 치카마츠류이치; 와타나베고지
Original assignee: 가부시키가이샤 오바야시
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-02-11
Also published as: CN1652908A; WO2003000478A1; CN100354094C; EP1405705A1; KR100866855B1; US20050073904A1; EP1405705A4; US7000458B2

Abstract

본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)는 골재인 세골재(2)를 공급하는 골재 공급 수단으로서의 골재 호퍼(3)와, 급수 수단인 급수관(4)과, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(2)를 수용하여 계량하는 골재 계량 용기(51)과, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(2)를 급수관(4)으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 계량조(5)와, 상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단으로서의 로드셀(6)과, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측 수단으로서의 전극식 센서(7)와, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하는 수위 유지 수단으로서의 수위 유지 장치(8)로 대략 구성되어 있다.

Description

콘크리트 재료 계량 장치{WEIGHING EQUIPMENT FOR CONCRETE MATERIAL}

콘크리트를 현장 배합할 때 수량이 콘크리트 강도 등에 큰 영향을 미치기 때문에 반죽시에 충분히 관리해야 하지만, 배합 재료인 골재는 그 저장 상황이나 기후 조건 등에 의해서 함수(含水) 상태가 다르고, 습윤 상태의 골재를 이용하면 콘크리트 중의 수량이 골재의 표면수의 양만큼 증가하며, 건조 상태의 골재를 이용하면 콘크리트 중의 수량은 유효 흡수량만큼 감소한다.

그 때문에, 골재의 건습 정도에 따라 반죽시의 수량을 보정하여 시방 배합대로의 콘크리트를 제조하는 것이 콘크리트의 품질을 유지하는 데에 있어서 매우 중요한 사항이 된다.

여기서, 습윤 상태에서의 표면수의 수량(세골재의 표면에 부착되어 있는 수량)을 표건 상태(표면 건조 포수 상태)의 세골재의 질량으로 나눈 비율을 표면수율이라고 부르고 있지만, 저장되어 있는 골재, 특히 세골재는 일반적으로 누설되고 있는 것이 많기 때문에, 이러한 표면수율을 골재의 건습 정도의 지표로서 미리 측정하고, 그 측정치에 기초하여 반죽 수량을 조정하는 것이 일반적이다.

그리고, 종래 기술에서 이러한 표면수율의 측정은, 세골재가 저장된 스톡 빈(stock bin)이라 불리는 저장 용기로부터 소량의 시료를 채취하여 그 질량 및 절건(絶乾) 상태에서의 질량을 계측하고, 계속해서 이들 계측치와 미리 측정된 표건 상태의 흡수율을 이용하여 산출하고 있었다.

그러나, 이러한 측정 방법에서는 약간의 시료로부터 전체의 표면수율을 추측하고 있는 것에 지나지 않기 때문에, 정밀도의 면에서 아무리 해도 한계가 있는 한편, 절건 상태의 질량을 계측하기 위해서는 버너 등에 의한 가열 작업이 필요하기 때문에, 실제로 사용하는 양에 가까운 양을 채취하여 이것을 시료로 하는 것은 경제성이나 시간의 면에서 비현실적이라고 하는 문제가 발생하고 있었다.

또한, 이러한 문제를 보충하기 위해 반죽 상황을 작업자가 눈으로 확인하거나, 믹서의 부하 전류를 참고로 하는 것에 의해 반죽 수량을 조정하는 방법을 채용하는 경우가 있지만, 이러한 방법 자체가 정밀도가 낮은 것으로, 결국, 강도면에서 20% 가까운 큰 안전율을 고려하여 넣지 않으면 안되므로 비경제적인 배합이 된다고 하는 문제도 발생하고 있었다.

본 발명은 표면수(表面水)의 상태가 다른 골재 및 물을 계량하는 콘크리트 재료 계량 장치에 관한 것이다.

도 1은 제1 발명에 따른 바람직한 콘크리트 재료 계량 장치의 전체도.

도 2는 전극식 센서(7), 상기 센서가 배치된 중공관(21) 및 흡수관(16)의 작용을 도시한 도면.

도 3은 계량조의 상세 측면도.

도 4는 제2 발명에 따른 바람직한 콘크리트 재료 계량 장치의 전체도.

본 발명은 전술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 골재 및 물의 질량을 정확히 계측할 수 있는 콘크리트 재료 계량 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 슬럼프(slump)가 작고 빈배합(貧配合)인 콘크리트에 대해서도 수침 골재 계량법를 이용하여 골재 및 물의 질량을 정확히 계측할 수 있는 콘크리트 재료 계량 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치는, 청구항 1에 기재한 바와 같이 골재를 공급하는 골재 공급 수단과, 급수 수단과, 상기 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 수용하여 계량하는 골재 계량 용기와, 상기 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 상기 급수 수단으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 동시에 저부 개구에 수밀성을 유지할 수 있는 바닥 덮개가 개폐 가능하게 부착되어 이루어지는 계량조와, 상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단과, 상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측 수단과, 상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하기 위해서 상기 희망 수위를 상회하는 물을 상기 계량조 내로부터 흡수하는 동시에 그 흡수량을 계측하는 수위 유지 수단을 구비하고, 상기 수위 유지 수단은 승강 가능하게 설치된 흡수관과, 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조와, 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단으로 구성되는 동시에, 상기 골재 공급 수단은 상기 골재 계량 용기 및 상기 계량조에 상기 골재를 각각 공급 가능하게 구성되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치는, 청구항 2에 기재한 바와 같이 골재를 공급하는 골재 공급 수단과, 급수 수단과, 상기 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 상기 급수 수단으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 동시에 저부 개구에 수밀성을 유지할 수 있는 바닥 덮개가 개폐 가능하게 부착되어 이루어지는 계량조와, 상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단과, 상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측수단과, 상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하기 위해서 상기 희망 수위를 상회하는 물을 상기 계량조 내로부터 흡수하는 동시에 그 흡수량을 계측하는 수위 유지 수단을 구비하고, 상기 수위 유지 수단은 승강 가능하게 설치된 흡수관과, 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조와, 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단으로 구성한 것이다.

제1 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치에 있어서는, 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 계량하는 수단으로서 수침 골재로서 계량하는 계량조와, 골재만을 계량하는 골재 계량 용기 두 개를 구비하고 있고, 골재 공급 수단은 이러한 골재 계량 용기 및 계량조에 골재를 각각 공급할 수 있게 구성되어 있다.

그 때문에, 통상의 콘크리트와 비교했을 때, 예컨대 슬럼프가 작고 빈배합이기 때문에, 물보다도 골재쪽이 상대적으로 많은 경우라도 계량하여야 할 골재를 축분(縮分)하고, 일정량의 골재는 계량조에 투입하여 수침 골재로서 계량하며, 나머지 골재는 종래와 같이 그대로 계량한다.

즉, 물과 함께 계량조에 투입된 골재, 즉 수침 골재에 관해서는, 흡수관을 미리 적절하게 승강시키는 것에 의해 계량조 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위에 유지되도록, 흡수관의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다.

이와 같이 하면, 계량조 내의 수침 골재가 희망 수위에 달한 후, 상기 희망 수위를 넘는 여분의 물은 흡수관을 통해 흡기 수단으로 흡수되며, 이리하여 계량조 내의 수침 골재의 용적은 예정된 용적으로 유지된다. 또한, 계량조 내의 수위가 희망 수위로 되어 있는가는 수위 계측 수단으로 별도로 확인한다.

여기서, 흡수관을 통해 흡수된 물은 흡수 계량용 저류조에 저류되며, 그 질량을 계측해 둠으로써 골재의 표면수율을 구해 둔다.

한편, 골재 계량 용기에 투입된 나머지 골재에 관해서는 전술한 바와 같이, 종래와 마찬가지로 계량되지만, 수침 골재로서 계량할 때에 정확한 표면수율이 산출되어 있기 때문에 이러한 표면수율을 이용하는 것에 의해서, 종래와 같이 계량된 골재분에 관해서도 그 표면수를 종래보다도 높은 정밀도로 파악하는 것이 가능해진다.

또한, 제2 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치에 있어서, 수위 유지 수단은 승강 가능하게 설치된 흡수관과 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조와 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단으로 구성되며, 물 및 골재를 계량조에 투입하는 데 있어서는 미리 흡수관을 적절하게 승강시키는 것에 의해 계량조 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위에 유지되는 높이가 되도록 흡수관의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다.

이와 같이 하면, 계량조 내의 수침 골재가 희망 수위에 달한 후, 상기 희망 수위를 넘는 여분의 물은 흡수관을 통해 흡기 수단으로 흡수되며, 이리하여 계량조 내의 수침 골재의 용적은 예정된 용적으로 유지된다.

또한, 계량조 내의 수위가 희망 수위로 되어 있는가는 수위 계측 수단으로 별도로 확인한다.

또한, 흡수관을 통해 흡수된 물은 흡수 계량용 저류조에 저류되기 때문에 그 질량을 계측해 두면 후술하는 바와 같이 골재의 표면수율을 정밀도 좋게 구할 수있다.

이와 같이, 표면수율을 산출해 두면 다음 계량 작업에 있어서의 표면수율의 설정에 적절히 반영시키는 것이 가능해진다.

전술한 발명에 있어서, 골재는 주로 세골재를 대상으로 하지만, 조골재에도 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 골재는 이와 같이 세골재일 수도 있고 조골재일 수도 있지만, 콘크리트를 구성하는 재료는 실제로는 세골재도 조골재도 필요하고, 세골재나 조골재에 관해서도 밀도가 서로 다른 것이나 입도가 서로 다른 것을 복수 사용하는 경우가 상정된다. 특히, 입도가 서로 다른 복수의 골재를 적당한 비율로 혼합하는 것에 의해 희망 입도를 갖는 골재를 새롭게 만들어 내는 것이 콘크리트의 배합상 중요한 경우가 많다.

본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치는 단일 종류의 골재 계량뿐만 아니라, 주로 밀도 및 입도 중 적어도 어느 하나가 서로 다른 복수의 골재를 예컨대 누가(累加) 계량 방식으로 계량할 수 있다.

또한, 본 발명에서 복수 골재라고 할 때는, 전부가 세골재인 경우, 전부가 조골재인 경우 및 세골재와 조골재를 임의로 포함하는 경우를 모두 포괄하는 것이다. 또한, 전술한 바와 같이 복수 골재란 밀도나 입도가 서로 다른 것을 비롯하여, 산지, 강도, 영(Young)의 계수, 내구성, 천연 골재인가 인공 골재인가 부산 골재인가 또는 천연 골재라도 바다 모래인가 산 모래인가라는 산출 상황, 그리고 그 외 골재에 관한 분류 지표가 서로 다른 것을 말하는 것이다.

또한, 예컨대 ΣM_i(i=1,2,3,‥N)으로 표기했을 때에는, 총합, 즉 M₁＋M₂＋‥‥＋M_N을 나타내는 것이다. 또한, 제i(i=1,2,3,‥N) 골재라 표기했을 때에는 제1 골재, 제2 골재, 제3 골재, ‥‥ 및 제N 골재를 의미하는 것이다.

계량조는, 수침 골재를 수용할 수 있는 한 어떠한 형상으로 할 것인지는 임의적으로, 예컨대 중공 원통형으로 해도 좋지만, 이것을 중공 원뿔대 형상으로 형성한 경우, 아래쪽으로 갈수록 내경이 커지기 때문에 수침 골재가 도중에서 폐색될 우려가 없어져, 계량이 종료되었을 때 바닥 덮개를 개방한 것만으로 수침 골재를 자유 낙하시켜 용이하게 꺼낼 수 있다.

또한, 계량조 내면에의 골재 부착이나 골재의 컴팩션(compaction) 등에 의해 수침 골재를 완전히 자유 낙하시킬 수 없는 경우에는, 바이브레이터, 노커 등의 진동 부여 기기를 계량조의 측방에 적절하게 부착하면 좋다.

또한, 계량조의 위쪽에 소정의 바이브레이터를 승강 가능하게 설치하고, 그 강하 위치에서 상기 수침 골재에 매몰되도록 설치한 경우에는, 골재의 투입 도중 또는 투입 후에 바이브레이터를 강하시키고, 이러한 상태로 바이브레이터를 작동시킴으로써 계량조 내에 투입된 골재는 진동에 의해서 평탄하게 되며, 상기 골재가 수면 위로 나올 우려가 없어진다.

계량조의 용적에 대해서는 임의적이며, 콘크리트 배합을 행하는 단위, 즉 1 회분(batch)에 필요한 전체량으로 해도 좋고, 몇 회로 나눠 계량하더라도 좋다.

수침 골재 질량 계측 수단은, 예컨대 로드셀로 구성할 수 있다.

수위 계측 수단은 계량조 내의 수위를 계측할 수 있는 한, 어떠한 수단으로 구성하더라도 좋지만, 상기 수위 계측 수단을 전극식 센서로 구성하는 동시에 상기 전극식 센서를 상기 흡수관에 고정함으로써 상기 전극식 센서를 상기 흡수관에 연동 승강할 수 있도록 구성하면 전극식 센서를 승강시키는 기구를 생략할 수 있다.

또한, 이러한 전극식 센서를 중공관 내에 배치하여 상기 중공관과 함께 상기 흡수관에 고정하는 동시에, 상기 중공관 내에 수직 하향의 저압 공기가 흐르도록 상기 중공관의 상단에 저압 공기 도입 수단을 설치하면 계량조 내의 수면에 발생하는 거품을 저압의 공기의 흐름으로 제거할 수 있기 때문에 전극식 센서의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전극식 센서의 하단이 수침 골재의 수면에 접촉하는 위치에서 중공관의 하단이 상기 수침 골재의 수면 아래로 약간 가라앉도록 그 위치를 설정해 두면, 일단 제거한 거품이 다시 전극식 센서의 하단에 모일 우려도 없어진다.

바닥 덮개는 계량조 본체의 저부 개구를 개폐할 수 있는 동시에, 폐쇄한 상태에서 수밀성을 유지할 수 있는 것이면 어떠한 구조의 것이라도 좋지만, 상기 바닥 덮개와 계량조 본체를 상기 바닥 덮개가 상기 계량조 본체의 측방측으로 이동하면서 회동하도록 소정의 링크 부재로 연결하는 동시에 상기 본체의 측면에 소정의 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터가 그 하단에 고정되도록 설치되고, 상기 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터의 피스톤 로드의 선단과 상기 바닥 덮개에 핀 접합된 승강 로드의 선단을 소정의 연결 부재를 통해 연결하는 동시에 상기 연결 부재가 상기 본체의 측면에 돌출 설치된 연직 가이드를 따라서 미끄럼 이동할 수 있도록 상기 연결부재를 상기 연직 가이드에 끼워 맞추면, 바닥 덮개를 완전히 개방하기 위한 필요한 높이 방향의 하측 공간을 억제할 수 있는 동시에 바닥 덮개 개폐 동작을 안정시키는 것도 가능해진다.

즉, 종래의 개폐 형식에서는 바닥 덮개를 개방하면 상기 바닥 덮개가 아래로 드리워지기 때문에 그 만큼 높이 방향의 하측 공간을 확보할 필요가 있었지만, 본 발명에 있어서는 이러한 개폐에 필요한 높이 방향의 하측 공간을 억제할 수 있기 때문에 그 만큼 계량조 본체의 저부 개구를 낮출 수 있게 되어 반죽 믹서에의 확실한 투입이 가능해진다.

또한, 바닥 덮개와 계량조 본체를 서로 길이가 다른 2개의 링크 부재로 연결되어 있기 때문에, 승강 로드로 바닥 덮개를 밀어 내렸을 때에는 바닥 덮개가 계량조 본체의 측방으로 돌아 들어가도록 이동하면서 회동하며, 반대로 승강 로드로 바닥 덮개를 끌어 올렸을 때에는 바닥 덮개를 폐쇄하기 직전에 계량조 본체의 저부 개구와 거의 평행한 자세가 된다. 그 때문에, 저부 개구 또는 바닥 덮개에 설치된 밀봉재에는 거의 균등한 압력이 작용하게 되고, 저부 개구를 따라서 균등한 수밀성을 확보할 수 있는 동시에, 밀봉재의 부분적인 손상도 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 바닥 덮개의 근방에 부착된 세정 노즐로부터 상기 바닥 덮개의 상면에 세정수를 분무할 수 있게 되어 있는 세정수 분무 수단을 구비하고, 상기 세정수 분무 수단은 상기 세정 노즐에 접속된 세정수 저류 탱크와, 상기 세정수 저류 탱크에 접속된 세정수 공급 수단과, 상기 세정수 저류 탱크에 절환 밸브를 통해 연통 접속된 고압 공기 탱크와, 상기 고압 공기 탱크에 접속된 압축기로 구성된다.상기 절환 밸브를 제1 절환 위치에서 상기 세정수 저류 탱크를 상기 고압 공기 탱크에 연통시키고, 제2 절환 위치에서 대기에 연통시키도록 구성한 경우에 있어서는, 미리 압축기를 구동하여 고압 공기 탱크에 고압 공기를 축적해 두는 동시에, 세정수 공급 수단으로부터 세정수 저류 탱크에 소정량의 세정수를 이송해 둔다. 고압 공기의 축적 및 세정수 이송을 할 때에는 세정수 저류 탱크가 고압 공기 탱크에 연통되지 않고 대기에 연통되는 제2 절환 위치로 절환 밸브를 절환하여 행한다.

다음에, 계량이 종료된 수침 골재를 바닥 덮개를 개방하여 하측의 믹서에 낙하 배출시킨 후, 절환 밸브를 제1 위치로 절환한다.

이와 같이 하면, 고압 공기 탱크에 축적된 고압 공기는 세정수 저류 탱크로 급송되고, 그 압력으로 상기 탱크 내의 세정수는 세정 노즐로부터 분출된다.

그 때문에, 수침 골재의 배출시에 바닥 덮개의 상면에 골재가 부착되어 있다고 해도, 상기 골재는 전술한 세정수로 세정되어 불어 날리기 때문에 다음 계량을 위해 바닥 덮개를 폐쇄하더라도 계량조 본체와 바닥 덮개와의 사이에 골재가 끼이는 일은 없다.

따라서, 골재가 끼임으로써 발생한 간극으로 인해 누수가 일어나 계량에 오차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 동시에, 계량조 본체나 바닥 덮개에 설치된 밀봉 부재에 손상을 주는 일도 없다.

다음에, 본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치를 이용하여 복수의 골재를 계량하는 순서를 기술한다. 또한, 단일 골재의 경우에는, 이하의 설명 중 N을 1로 고쳐 읽으면 된다.

우선, 제i(i=1,2,3‥N)의 골재의 투입이 종료된 시점에서의 수침 골재의 목표 질량[M_di(i=1,2,3‥N)]을 설정한다.

여기서, 제1 발명의 경우, 제i(i=1,2,3‥N)의 골재는 전량을 수침 골재로서 계량조로 계량하는 것이 아니라, 이것을 축분하여 예컨대 균등하게 나누어, 절반은 수침 골재로서 계량조로 계량하고, 나머지 절반은 골재 계량 용기로 종래와 같이 계량한다. 따라서, 제i(i=1,2,3‥N)의 골재의 투입이 종료된 시점에서의 수침 골재의 목표 질량[M_di(i=1,2,3‥N)]은, 예컨대 절반의 골재량을 대상으로 하여 설정한다.

다음에, 제1 골재 및 물을 상기 제1 골재가 수면에서 나오지 않는 수침 골재가 되도록 계량조에 투입한다.

계량조에 골재와 물을 투입하는 데 있어서 어느 것을 선행할 것인지는 임의이지만, 물을 먼저 투입하고, 그러한 후에 골재를 투입하면, 특히 세골재의 경우에 수침 골재로의 기포 혼입을 상당히 억제하는 것이 가능해진다.

다음에, 수침 골재의 전질량(M_f1)을 계측한다. 수침 골재의 전질량(M_f1)을 계측하기 위해서는 수침 골재로 채웠을 때의 계량조의 질량으로부터 계량조만의 질량을 빼면 된다.

다음에, 제1 골재의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a1) 및 물의 밀도(ρ_w)를, 수침 골재의 전질량(M_f1) 및 미리 설정된 희망 수위인 제1 수위에 대하여 구해지는 수침골재의 전용량(V_f1)과 동시에, 다음 식

M_a1=ρ_a1(M_f1-ρ_wㆍV_f1)/(ρ_a1-ρ_w)(1)

에 대입하여 제1 골재의 표건 상태의 질량(M_a1)을 구한다.

다음에, 제1 골재와 마찬가지로 제2 골재를 상기 제2 골재가 수면에서 나오지 않는 수침 골재가 되도록 계량조에 투입하고, 이어서 수침 골재의 전질량(M_f2)을 계측한다.

다음에, 제1 골재의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a1), 제2 골재의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a2) 및 물의 밀도(ρ_w)를, 전질량(M_f2) 및 미리 설정된 희망 수위인 제2 수위에 대하여 구해지는 수침 골재의 전용량(V_f2)과 동시에, 다음 식

M_a2= ρ_a2((M_f2-M_a1)-ρ_w(V_f2-M_a1/ρ_a1))/(ρ_a2-ρ_w)(2)

에 대입하여 제2 골재의 표건 상태의 질량(M_a2)을 구한다.

이하, 전술한 순서를 반복하여 제(N-1) 골재의 표건 상태에서의 질량[M_a(N-1)]까지를 순차 산출하고, 끝으로 제N 골재를 상기 제N 골재가 수면에서 나오지 않는 수침 골재가 되도록 계량조에 투입한다.

다음에, 전술한 바와 같이 수침 골재의 전질량(M_fN)을 계측한다.

다음에, 제i 골재(i=1,2,3‥N)의 표건 상태에서의 밀도[ρ_ai(i=1,2,3‥N)]및 물의 밀도(ρ_w)를, 전질량(M_fN) 및 미리 설정된 희망 수위인 제N 수위에 대하여 구해지는 수침 골재의 전용량(V_fN)과 동시에, 다음 식

M_aN=ρ_aN((M_fN-ΣM_ai(i=1,2,3,‥(N-1)))-ρ_w(V_fN-Σ(M_ai/ρ_ai)(i=1,2,3,‥(N-1))))/(ρ_aN-ρ_w)(3)

M_w=ρ_w(ρ_aN(V_fN-Σ(M_ai/ρ_ai)(i=1,2,3,‥(N-1)))-(M_fN-ΣM_ai(i=1,2,3,‥(N-1))))/(ρ_aN-ρ_w)(4)

에 대입하여 제N 골재의 표건 상태의 질량(M_aN) 및 물의 질량(M_w)을 구한다.

여기서, 계량조에 제i(i=1,2,3‥N)의 골재를 각각 누가 투입해 나가는 데 있어서는, 계량조로의 제i(i=1,2,3‥N) 골재의 투입을 소정 속도로 연속적으로 또는 단속적으로 행하면서, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2,3‥N)]의 계측을 실시간 또는 소정 시간 간격으로 행하고, 제i(i=1,2,3‥N) 골재 중 제j 골재 투입중에 있어서, 그 때의 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제j 수위를 넘지 않도록 여분의 물을 흡수하면서, 수침 골재의 전질량(M_fj)이 수침 골재의 목표 질량(M_dj)에 달했을 때 상기 제j 골재의 투입을 종료한다.

한편, 그 때의 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제j 수위에 달하고 있지 않은 것이 수위 계측 수단에 의해서 확인되었을 때에는, 상기 제j 수위가 되도록 물을 보충한 뒤에 상기 수침 골재의 전질량(M_fj)의 재계측, 상기 제j 골재의 표건 상태의 질량(M_aj)의 재연산 및 상기 물의 질량(M_w)의 재연산을 행한다.

또한, 계속해서 누가 투입하여야 할 골재가 존재하는 경우, 즉 누가 투입하여야 할 골재가 복수이며 또한 최후의 골재가 아닌 경우에는, 전술한 바와 마찬가지로 제(j+1) 골재의 투입을 계속해서 행한다.

이와 같이 하여, 제i(i=1,2,3‥N) 골재 및 물을 계량하면, 시멘트나 혼화제 등의 다른 콘크리트 재료에 관해서도 적절하게 계량하고, 이들과 동시에 반죽 믹서에 투입하여 반죽하는데, 여기서 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제j 수위를 넘지 않도록 잉여수를 배수하면서 상기 수침 골재의 전질량(M_fj)이 수침 골재의 목표 질량(M_dj)에 달했을 때에는, 제i 골재의 표건 상태의 질량[M_ai(i=1,2,3‥N)]은 당초 설정한 값과 같아지기 때문에 현장 배합을 수정할 필요는 없다.

한편, 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제j 수위에 달하고 있지 않을 때에는 상기 제j 수위가 되도록 물을 보충하기 때문에, 실측된 상기 제j 골재의 표건 상태의 질량(M_aj)은 당초 설정된 것과는 다른 값이 된다. 그 때문에, 계량 결과를 시방 배합에 따라서 설정된 당초의 현장 배합과 비교하여, 필요에 따라 현장 배합을 수정한다. 즉, 계량된 골재 질량과 당초 설정된 현장 배합의 골재 질량을 비교하고, 그 비율에 따라서 1회분의 반죽량을 수정하는 동시에, 이러한 비율에 따라서 물의 부족분을 2차수로서 보충하거나, 물의 과잉분을 배수하여, 시멘트나 혼화제 등의 다른 콘크리트 재료에 관해서도 전술한 비율에 따라서 당초의 현장 배합을 수정하여 계량하고, 이들을 반죽 믹서에 투입하여 반죽한다.

또한, 제1 발명의 경우 전술한 바와 같이 골재 및 물의 계량에 추가하여, 이하의 순서로 각 골재의 표면수율을 산출한다. 즉, 계량조로의 급수량(M_I)을 미리 계측해 두고, 흡수 계량용 저류조에서 계측된 계량조로부터의 흡수량(M_o)의 누적치를 이용하여 골재의 표면수율을 산출한다.

구체적으로는 계량조로의 급수량(M_I), 계량조로부터의 흡수량(M_o) 및 전질량[M_fi(i=1,2,3‥N)]을, 다음 식

ΣM_awj(j=1,2,3,‥i)=M_fi-(M_I-M_o)(5)

에 대입하여 ΣM_awj(j=1,2,3,‥i)를 구하고,

M_awi=ΣM_awj(j=1,2,3,‥i)-ΣM_awj(j=1,2,3,‥(i-1))(6)

을 산출하며, 상기 M_awi를 다음 식

(M_awi-M_ai)/M_ai(7)

에 대입함으로써 상기 제i(i=1,2,3‥N) 골재의 표면수율을 구한다.

여기서, 계량조로의 급수량(M_I)의 누적치는 반드시 증가하는 것으로 한정되지 않고, 최초에 투입한 수량이 그 누적치가 되어, 즉 누적치가 변동하지 않고서 일정해지는 경우를 생각할 수 있다. 또한, 계량조로부터의 흡수량(M_o)은 반드시 흡수되는 것으로 한정되지 않고, 누적치가 영 그대로인 경우도 생각할 수 있다.

다음에, 이와 같이 하여 산출한 표면수율을 이용하여 축분된 나머지 골재의계량치를 보정한다.

제2 발명의 경우도 계량조로의 급수량(M_I)을 미리 계측해 두면 흡수 계량용 저류조에서 계측된 계량조로부터의 흡수량(M_o)의 누적치를 이용하여 전술한 바와 같이 골재의 표면수율을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.

이와 같이 골재를 수침 골재로서 계량함으로써, 골재의 표면수는 습윤 상태가 다른 골재마다의 변동이 고려된 상태로 물의 질량(M_w)의 일부로서 간접적으로 산출되는 동시에, 골재의 질량은 표건 상태일 때의 질량[M_ai(i=1,2,3‥N)]으로서 파악된다. 즉, 골재나 물의 질량이 시방 배합과 동등한 조건으로 파악되게 되기 때문에, 습윤 상태가 다른 골재를 이용하더라도 시방 배합대로 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 수침 골재의 전질량(M_fj)이 수침 골재의 목표 질량(M_dj)에 달했을 때에는 상기 제j 골재 투입을 종료하는 동시에, 그 때의 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제j 수위에 달하고 있지 않을 때에는 상기 제j 수위가 되도록 물을 보충한 뒤에 상기 수침 골재의 전질량(M_fj)의 재계측, 상기 제j 골재의 표건 상태의 질량(M_aj)의 재연산 및 상기 물의 질량(M_w)의 재연산을 행하도록 했기 때문에, 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2,3‥N)]의 계측은 기지의 값이 되어 계측할 필요가 없어지는 동시에, 제i(i=1,2,3‥N) 골재의 투입량을 정확히 관리하여, 결과적으로 시방 배합대로의 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 그 외에도 밀도, 입도 등이 다른 복수의 골재라도 습윤 상태의 차이에 의한 표면수의 영향을 최종적인 수량의 일부로서 정확히 파악하면서, 하나의 계량조 내에서 효율적으로 그와 같이 높은 정밀도로 계량하는 것이 가능해진다.

또한, 수침 골재 내의 공기량을 a(%)로 하고 상기 V_fi(i=1,2,3‥N) 대신에 V_fi(i=1,2,3,‥N)ㆍ(1-a/100)를 이용하면, 공기량을 고려한 더욱 정밀도가 높은 계량이 가능해진다.

또한, 제1 발명의 경우 수침 골재로서 골재를 계량할 때에 산출된 표면수율을 적용함으로써 골재 계량 용기에 의한 종전과 같은 계량 방법이라도 계량치를 정밀도 좋게 보정하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명에 따른 장치의 실시예에 관해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치를 도시한 전체도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)는 골재인 세골재(2)를 공급하는 골재 공급 수단으로서의 골재 호퍼(3)와, 급수 수단인 급수관(4)과, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(2)를 수용하여 계량하는 골재 계량 용기(51)와, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(2)를 급수관(4)으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 계량조(5)와, 상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단으로서의 로드셀(6)과, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측 수단으로서의 전극식 센서(7)와, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하는 수위 유지 수단으로서의 수위 유지 장치(8)로 대략 구성되어 있다.

골재 호퍼(3) 및 로드셀(6)은 각각 가설대(도시 생략)에 부착되어 있는 동시에, 상기 로드셀의 위에 계량조(5)의 지지 브래킷(9)을 적재하여 계량조(5)를 현수함으로써, 상기 계량조의 질량을 로드셀(6)로 계측할 수 있게 되어 있다. 로드셀(6)은 계량조(5)를 안정된 상태로 현수하여 계측할 수 있도록, 예컨대 동일 수평면에 120°마다 세 군데 설치하도록 하는 것이 바람직하다.

마찬가지로, 골재 계량 용기(51)는 가설대(도시 생략)에 부착된 로드셀(52) 위에 적재됨으로써 상기 로드셀에 현수되어 있으며, 이러한 구성에 의해서 골재 계량 용기(51)의 질량을 로드셀(52)로 계측할 수 있게 되어 있다. 또한, 골재 계량 용기(51)의 아래쪽에는 요동식의 바닥 덮개(53)가 설치되어 있고, 상기 바닥 덮개를 측방으로 요동시킴으로써 계량이 종료된 골재를 믹서(도시 생략)에 투입할 수있게 되어 있다.

계량조(5)는 아래쪽으로 갈수록 내경이 커지도록 중공 원추대 형상으로 형성되어 이루어지는 계량조 본체(10)와, 상기 계량조 본체의 저부 개구를 수밀성을 유지할 수 있는 상태로 개폐 가능하게 막는 바닥 덮개(11)로 구성되어 있으며, 바이브레이터 등의 진동 기구를 사용하지 않더라도 계량이 끝난 수침 골재를 상기 계량조 내에서 폐색이 일어나는 일없이, 바닥 덮개(11)를 개방하는 것만으로 아래쪽으로 자연 낙하시키고, 이것을 별도 계량된 시멘트나 조골재와 동시에 반죽 믹서(도시 생략)에 투입할 수 있게 되어 있다.

계량조(5)의 용적에 관해서는, 임의로 콘크리트 배합을 행하는 단위, 즉 1회분에 필요한 전량으로 해도 좋고, 몇 회로 나눠 계량하는 것을 전제로 한 용량이라도 괜찮다.

골재 호퍼(3)의 하단 개구에는 로드셀(6)과 연동하는 승강 게이트(12)가 설치되어 있으며, 로드셀(6)로 계측된 질량치에 따라서 승강 게이트(12)를 폐쇄함으로써 계량조(5)로의 세골재(2)의 공급을 정지할 수 있게 되어 있다.

또한, 골재 호퍼(3)의 하단 개구 바로 아래에는 계량조(5)의 상부 개구까지 연장되는 전자식 진동체를 구비한 진동 피더(13)가 설치되어 있으며, 상기 진동 피더를 이용하여 골재 호퍼(3)의 바로 아래로부터 계량조(5)의 상부 개구까지 세골재(2)를 반송(搬送)함으로써 세골재의 단립화(團粒化), 나아가서는 기포 혼입을 방지할 수 있게 되어 있다.

마찬가지로, 골재 호퍼(3)의 하단 개구에는 로드셀(52)과 연동하는 승강 게이트(54)가 설치되어 있으며, 로드셀(52)로 계측된 질량치에 따라서 승강 게이트(54)를 폐쇄함으로써 골재 계량 용기(51)로의 세골재(2)의 공급을 정지할 수 있게 되어 있다. 또한, 골재 호퍼(3)의 하단 개구 바로 아래에는 골재 계량 용기(51)의 상부 개구까지 연장되는 전자식 진동체를 구비한 진동 피더(13)가 설치되어 있으며, 상기 진동 피더를 이용하여 골재 호퍼(3)의 바로 아래로부터 골재 계량 용기(51)의 상부 개구까지 세골재(2)를 반송함으로써 세골재의 단립화, 나아가서는 기포 혼입을 방지할 수 있게 되어 있다.

급수관(4)에는 급수 밸브(14)가 설치되어 있으며, 상기 밸브를 개폐함으로써 계량조(5)로의 급수 작업을 할 수 있게 되어 있다.

전극식 센서(7)는 전원이 내장된 센서 제어 장치(15)에 접속하고 있으며, 하단이 계량조(5) 내에 수용된 수침 골재의 수면에 닿았을 때의 통전 상태의 변화를 감시함으로써 상기 수침 골재의 수위를 계측할 수 있게 되어 있다. 여기서, 센서 제어 장치(15)에 내장된 전원(도시 생략)의 한쪽 전극 단자는 전극식 센서(7)에 전기 접속시키고, 다른쪽 전극 단자를, 예컨대 구리제의 계량조(5)에 전기 접속시키면 좋다.

수위 유지 장치(8)는 승강 가능하게 설치된 흡수관(16)과, 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조(17)와, 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단인 흡기팬(18)으로 구성되어 있으며, 흡수 계량용 저류조(17)는 로드셀(19)에 의해서 흡수된 물의 질량을 계측할 수 있게 되어 있다.

흡수관(16)은 계량조 본체(10)의 측면에 부착된 흡수관 승강용액츄에이터(20)의 피스톤 로드에 연결되어 있으며, 상기 흡수관 승강용 액츄에이터를 구동시킴으로써 승강 가능하게 구성되어 있다. 흡수관 승강용 액츄에이터(20)는 승강 정밀도를 확보하기 위해, 예컨대 전동식 서보 실린더를 채용하는 것이 바람직하다.

여기서, 전술한 전극식 센서(7)는 도 2의 (a)에서 잘 알 수 있듯이 중공관(21) 내에 배치되어 있으며, 상기 중공관은 흡수관(16)에 고정되어 있다. 즉, 중공관(21) 및 그 내부에 배치된 전극식 센서(7)는 흡수관(16)과 연동하는 형태로 흡수관 승강용 액츄에이터(20)에 의해 승강될 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 중공관(21)의 상단은, 예컨대 비닐제 튜브를 통해 저압 공기 도입 수단인 저압 공기 펌프(22)에 접속되어 있으며, 상기 저압 공기 펌프(22)를 구동시킴으로써 중공관(21) 내에 수직 하향의 저압 공기가 흐르게 되어 있다.

여기서, 바닥 덮개(11)는 도 3에서 잘 알 수 있듯이, 길이가 짧은 링크 부재(41)와, 상기 링크 부재보다도 긴 링크 부재(42)를 통해 계량조 본체(10)의 측면에 연결되어 있으며, 상기 바닥 덮개가 밀어 내려졌을 때 링크 부재(41)에 의한 작은 회전 반경과 링크 부재(42)에 의한 큰 회전 반경에 의해서 계량조 본체(10)의 측방측에 돌아 들어가도록 회동할 수 있게 되어 있다.

또한, 계량조 본체(10)의 측면에는 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터(43, 43)가 그 하단에 고정되도록 설치되어 있고, 상기 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터의 피스톤 로드의 선단과 바닥 덮개(11)에 핀 접합된 승강 로드(44)의 선단이 연결 부재(45)를 통해 연결되어 있으며, 상기 연결 부재가 계량조 본체(10)의 측면에 돌출 설치된 연직 가이드(46)를 따라서 미끄럼 이동할 수 있도록 연결 부재(45)는 연직 가이드(46)에 끼워 맞춰져 있다.

연직 가이드(46)는, 예컨대 T자 단면의 구리재를 계량조 본체(10)의 측면에 수직에 용접함으로써 구성할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에는, 바닥 덮개(11)의 상면에 세정수를 분무하는 세정수 분무 수단으로서의 세정수 분무 장치(30)가 설치되어 있으며, 상기 세정수 분무 장치는 도 1 및 도 3에서 잘 알 수 있듯이, 바닥 덮개(11)의 근방에 부착된 세정 노즐(31)과, 세정 밸브(32)를 통해 세정 노즐(31)에 접속된 세정수 저류 탱크(33)와, 상기 세정수 저류 탱크에 접속된 세정수 공급 수단으로서의 세정수 공급 밸브(37), 유량 조정 밸브(36), 세정수 펌프(35) 및 세정수 공급 탱크(34)와, 절환 밸브(38)를 통해 세정수 저류 탱크(33)에 연통 접속되는 고압 공기 탱크(39)와, 상기 고압 공기 탱크에 접속된 압축기(40)로 이루어지며, 절환 밸브(38)는 제1 절환 위치에서 세정수 저류 탱크(33)를 고압 공기 탱크(39)에 연통시키는 동시에, 제2 절환 위치에서 대기에 연통시키게 되어 있다.

본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에서는, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(2)를 계량하는 수단으로서, 수침 골재로서 계량하는 계량조(5)와, 세골재만을 계량하는 골재 계량 용기(51) 두 개를 구비하고 있고, 골재 호퍼(3)는 이러한 골재 계량 용기(51) 및 계량조(5)에 세골재(2)를 각각 공급할 수 있게 구성되어 있다.

그 때문에, 통상의 콘크리트와 비교했을 때, 예컨대 슬럼프가 작고 빈배합이기 때문에, 물보다도 골재쪽이 상대적으로 많은 경우라도 계량하여야 할 골재를 축분하고, 일정량의 골재는 계량조(5)에 투입하여 수침 골재로서 계량하며, 나머지 골재는 종래대로 골재 계량 용기(51)로 그대로 계량한다.

즉, 물과 함께 계량조(5)에 투입된 세골재, 즉 수침 골재에 관해서는 흡수관 승강용 액츄에이터(20)를 구동시켜 흡수관(16)을 미리 승강시킴으로써 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위에 유지되도록, 흡수관(16)의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다. 흡수관(16)의 흡수구를 희망 수위로부터 어느 정도 이격시켜 위치 결정하면 좋은지는 실험 등을 행한 뒤에 적절하게 결정하면 좋다.

이와 같이 흡수관(16)의 흡수구의 위치를 결정하면 계량조(5) 내의 수침 골재가 희망 수위에 달했을 때, 상기 희망 수위를 넘는 여분의 물은 흡수관(16)을 통해 흡기팬(18)으로 흡수되며, 이리하여 계량조(5) 내의 수침 골재의 용적은 예정된 용적으로 유지된다.

또한, 계량조(5) 내의 수위가 희망 수위로 되어 있는가는 수위 계측 수단인 전극식 센서(7)로 별도로 확인한다.

여기서, 흡수관(16)을 통해 흡수된 물은 흡수 계량용 저류조(17)에 저류되며 그 질량을 계측해 둠으로써 세골재(2)의 표면수율을 구해 둔다.

한편, 골재 계량 용기(51)에 투입된 나머지 골재에 관해서는 전술한 바와 같이 종래대로 그대로 계량되지만, 수침 골재로서 계량할 때에 정확한 표면수율이 산출되어 있기 때문에, 이러한 표면수율을 이용함으로써 종래대로 계량된 골재분에 관해서도 그 표면수를 종래보다도 높은 정밀도로 파악하는 것이 가능해진다.

본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)를 이용하여 세골재(2)를 계량하는 순서로서, 여기서는 두 종류의 세골재(A, B)로 이루어지는 세골재(2)를 축분하고, 축분된 한쪽 골재에 관해서는 계량조(5)에, 다른쪽 골재에 관해서는 골재 저류병(51)에 순차적으로 투입하는 것을 상정하여 설명한다.

우선, 세골재(A), 세골재(B)의 투입이 종료된 시점에서의 수침 골재의 목표 질량[M_di(i=1,2)]을 설정한다. 또한, 제i(i=1,2,3‥N)의 골재는 전술한 바와 같이 전량을 수침 골재로서 계량조(5)로 계량하는 것이 아니라, 이것을 축분하여 예컨대 균등하게 나눠 절반은 수침 골재로서 계량조(5)로 계량하고, 나머지 절반은 골재 계량 용기(51)로 종래와 같이 계량한다. 따라서, 제i(i=1,2,3‥N)의 골재의 투입이 종료된 시점에서의 수침 골재의 목표 질량[M_di(i=1,2,3‥N)]은, 예컨대 절반의 골재량을 대상으로 하여 설정된다.

목표 질량[M_di(i=1,2)]을 설정하는 데 있어서는, 우선 축분된 세골재와 물의 총용량에서 상기 세골재가 점유하는 용량비인 수침 세골재 충전율(F)을 설정하는 동시에 1회분의 반죽량(N_o)을 설정하고, 이러한 수침 세골재 충전율(F) 및 1회분의 반죽량(N_o)에 기초하여 세골재의 용적을 설정하며, 이어서 세골재(A), 세골재(B)의 혼합비율 및 이들의 표건 상태에서의 밀도로부터 세골재(A), 세골재(B)의 표건 상태에서의 목표 투입 질량을 정하고, 이어서 최초에 투입되는 물(1차 계량수)에 세골재(A)가 투입된 상태의 질량을 수침 골재의 목표 질량(M_d1)으로, 이러한 수침 골재에 세골재(B)가 추가로 투입된 상태의 질량을 수침 골재의 목표 질량(M_d2)으로서 정한다. 또한, 수침 골재의 목표 질량[M_di(i=1,2)]을 정하는 데 있어서 가능한 한 적절한 표면수율을 설정하고, 이것을 1차 계량수 중에 포함시키도록 해 두면 계량후의 보정을 적게 할 수 있다.

다음에, 세골재(A) 및 물을 상기 세골재가 수면에서 나오지 않는 수침 골재가 되도록 계량조(5)에 투입한다. 계량조(5)에 세골재(A)와 물을 투입하는 데 있어서는 수침 골재로의 기포 혼입을 억제하기 위해 물을 먼저 투입하고, 그러한 후에 세골재(A)를 투입하는 것이 바람직하다. 또한, 세골재(A)를 계량조(5)에 직접 투입하는 것이 아니라, 도 1에 도시한 바와 같이 전자식 진동체를 구비한 진동 피더(13)를 이용하여 계량조(5)까지 반송하면 세골재의 단립화, 나아가서는 기포 혼입을 방지할 수 있다.

또한, 물 및 세골재(A)를 계량조(5)에 투입하는 데 있어서는, 수위 유지 장치(8)의 흡수관(16)을 미리 적절하게 승강시키는 것에 의해 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위인 제1 수위로 유지되도록, 흡수관(16)의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다.

다음에, 수침 골재의 전질량(M_f1)을 로드셀(6)로 계측한다. 수침 골재의 전질량(M_f1)을 계측하기 위해서는 수침 골재로 채웠을 때의 계량조(5)의 질량으로부터 계량조(5)만의 질량을 빼면 된다.

여기서, 수침 골재의 전질량(M_f1)을 계측하는 데 있어서는, 세골재(A)의 투입을 소정 속도로 연속적으로 또는 단속적으로 행하면서, 수침 골재의 전질량(M_f1)의 계측을 실시간 또는 소정 시간 간격으로 행하고, 세골재(A)의 투입중에 수침 골재의 수위가 미리 설정된 희망 수위인 제1 수위를 넘지 않도록 여분의 물을 수위 유지 장치(8)로 흡수하면서, 수침 골재의 전질량(M_f1)이 수침 골재의 목표 질량(M_d1)에 달했을 때 세골재(A)의 투입을 종료한다.

또한, 골재 호퍼(3)의 하단 개구에 설치된 승강 게이트(12)는 로드셀(6)과 연동되기 때문에, 수침 골재의 전질량(M_f1)이 수침 골재의 목표 질량(M_d1)에 달했을 때 로드셀(6)로부터의 제어 신호로 승강 게이트(12)가 폐쇄되고, 세골재(A)의 투입은 자동적으로 정지된다.

또한, 투입 종료시의 수위가 제1 수위에 달하고 있는 것을 전극식 센서(7)로 별도로 확인하지만, 세골재(A)의 투입에 의해서 수위가 상승하고 제1 수위에 근접했을 때 저압 공기 펌프(22)를 작동시켜 중공관(21) 내에 저압 공기를 급송한다. 이와 같이 하면, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 수침 골재의 수면에 발생하는 거품이 중공관(21)의 주위로 달아나기 때문에, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 제1 수위에 도달했을 때에는 도 2의 (c)에서와 같이 수침 골재 표면에 발생하는 거품에 의해 방해되는 일없이 전극식 센서(7)로 그 수위를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

다음에, 세골재(A)의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a1) 및 물의 밀도(ρ_w)를, 수침 골재의 전질량(M_f1) 및 미리 설정된 제1 수위에 대하여 구해지는 수침 골재의 전용량(V_f1)과 동시에, 하기 식

M_a1=ρ_a1(M_f1-ρ_wㆍV_f1)/(ρ_a1-ρ_w)(1)

에 대입하여 세골재(A)의 표건 상태의 질량(M_a1)을 구한다.

한편, 수침 골재의 전질량(M_f1)이 수침 골재의 목표 질량(M_d1)에 달했을 때의 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제1 수위에 달하고 있지 않은 것이 전극식 센서(7)에 의해서 확인되었을 때에는, 상기 제1 수위가 되도록 물을 보충한 뒤에 수침 골재의 전질량(M_f1)의 재계측 및 세골재(A)의 표건 상태의 질량(M_a1)의 재연산을 행한다.

다음에, 세골재(A)와 마찬가지로 세골재(B)를 상기 세골재가 수면에서 나오지 않는 수침 골재가 되도록 계량조(5)에 투입한다.

즉, 여기서도 미리 흡수관(16)을 적절하게 승강시키는 것에 의해 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위인 제2 수위로 유지되는 높이가 되도록, 흡수관(16)의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다.

다음에, 수침 골재의 전질량(M_f2)을 계측한다. 수침 골재의 전질량(M_f2)을 계측하는 데 있어서는, 세골재(A)와 같이 세골재(B)의 투입을 소정 속도로 연속적으로 또는 단속적으로 행하면서, 수침 골재의 전질량(M_f2)의 계측을 실시간 또는 소정 시간 간격으로 행하고, 세골재(B)의 투입중에 수침 골재의 수위가 미리 설정된 희망 수위인 제2 수위를 넘지 않도록 여분의 물을 수위 유지 장치(8)로 흡수하면서, 수침 골재의 전질량(M_f2)이 수침 골재의 목표 질량(M_d2)에 달했을 때 세골재(B)의 투입을 종료한다.

또한, 세골재(A)와 마찬가지로 투입 종료시의 수위가 제2 수위에 달하고 있는 것을 전극식 센서(7)로 별도로 확인하지만, 세골재(B)의 투입에 의해서 수위가 상승하고 제2 수위에 근접해 왔을 때, 저압 공기 펌프(22)를 작동시켜 중공관(21) 내에 저압 공기를 급송한다. 이와 같이 하면, 전술한 바와 같이 수침 골재 표면에 발생하는 거품에 의해 방해되는 일없이 전극식 센서(7)로 그 수위를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

다음에, 세골재(A)의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a1), 세골재(B)의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a2) 및 물의 밀도(ρ_w)를, 상기 전질량(M_f2) 및 미리 설정된 제2 수위에 대하여 구해지는 수침 골재의 전용량(V_f2)과 동시에, 다음 식

M_a2=ρ_a2((M_f2-ΣM_ai(i=1,2))-ρ_w(V_f2-Σ(M_ai/ρ_ai)(i=1,2)))/(ρ_a2-ρ_w)(3)

M_w=ρ_w(ρ_a2(V_f2-Σ(M_ai/ρ_ai)(i=1,2))-(M_f2-ΣM_ai(i=1,2)))/(ρ_a2-ρ_w)(4)

에 대입하여 세골재(B)의 표건 상태의 질량(M_a2) 및 물의 질량(M_w)을 구한다.

한편, 수침 골재의 전질량(M_f2)이 수침 골재의 목표 질량(M_d2)에 달했을 때의 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제2 수위에 달하고 있지 않은 것이 전극식 센서(7)에 의해서 확인되었을 때에는, 상기 제2 수위가 되도록 물을 보충한 뒤에 수침 골재의 전질량(M_f2)의 재계측과, 세골재(B)의 표건 상태의 질량(M_a2) 및 물의 질량(M_w)의 재연산을 행한다.

이와 같이 하여, 세골재(A), 세골재(B) 및 물을 계량했으면, 이러한 계량 결과를 시방 배합에 따라서 설정된 당초의 현장 배합과 비교하여 필요에 따라 현장 배합을 수정한다.

즉, 우선, 제1 수위, 제2 수위를 넘지 않도록 잉여수를 흡수하면서, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)]이 수침 골재의 목표 질량(M_d2)에 달한 경우에는, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)] 및 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2)]이 당초 설정한 값과 같기 때문에 현장 배합을 수정할 필요는 없고, 그대로 다른 콘크리트 재료와 동시에 반죽 믹서에 투입하여 반죽한다.

한편, 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제1, 제2 수위에 달하고 있지 않을 때에는 상기 제1, 제2 수위가 되도록 물을 보충하기 때문에, 재계측된 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)], 나아가서는 그것으로부터 유도되는 표건 상태의 세골재(A), 세골재(B)의 질량도 당초의 설정치와는 다른 결과가 된다.

따라서, 이러한 경우에는 계량된 세골재(A) 및 세골재(B)의 질량과 당초 설정된 현장 배합의 세골재(A) 및 세골재(B)의 질량을 비교하고, 설정된 세골재(A, B)의 표건 상태의 질량 총합에 대한 실측된 세골재(A, B)의 표건 상태의 질량 총합의 비율을 산출하며, 예컨대 이것이 0.9이면 실측된 세골재(A, B)의 질량이 10% 적은 것이기 때문에 1회분의 반죽량(N_o) 그 자체를 10% 줄여 0.9ㆍN_o로 할 필요가 있으며, 그렇기 때문에 시멘트, 혼화제 등의 다른 콘크리트 재료에 관해서도 그 비율을 이용하여 당초의 현장 배합을 수정하여 계량한다. 또한, 물에 관해서도 당초 설정된 수량과 실측 수량을 비교하고, 그 부족분을 2차수로서 보충하거나, 또는 물의 과잉분을 배수한다. 그리고, 이들 콘크리트 재료를 반죽 믹서에 투입하여 반죽한다.

여기서, 계량이 종료된 수침 골재를 추출하도록 바닥 덮개(11)를 개방하기 위해서는, 도 3에서 설명한 바와 같이 우선 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터(43, 43)를 작동시켜 피스톤 로드를 수축시킨다.

이와 같이 하면, 상기 피스톤 로드에 핀 접합된 연결 부재(45)는 계량조 본체(10)의 측면에 돌출 설치된 연직 가이드(46)를 따라서 아래쪽으로 미끄럼 이동하는 동시에, 그것에 따라 상기 연결 부재에 핀 접합된 승강 로드(44)는 바닥 덮개(11)를 밀어 내린다.

한편, 바닥 덮개(11)는 승강 로드(44)에 의한 밀어 내리는 힘이 작용했을 때, 도 3에서 파선으로 도시한 바와 같이 계량조 본체(10)의 측방으로 돌아 들어가도록 회동하고, 계량조(5) 내의 수침 골재는 계량조 본체(10)의 저부 개구로부터아래쪽으로 낙하한다.

계량이 종료된 수침 골재를 믹서에 투입했으면, 다음 계량 작업에 대비하여 바닥 덮개(11)의 세정을 행한다.

즉, 미리 압축기(40)를 구동하여 고압 공기 탱크(39)에 고압 공기를 축적해 두는 동시에, 세정수 공급 탱크(34)로부터 세정수 저류 탱크(33)에 소정량의 세정수를 이송해 둔다. 고압 공기의 축적 및 세정수 이송을 할 때에는, 세정수 저류 탱크(33)가 고압 공기 탱크(39)에 연통되지 않고 대기에 연통되는 제2 절환 위치로 절환 밸브(38)를 절환하여 행한다.

다음에, 계량이 종료된 수침 골재를 전술한 순서로 바닥 덮개(11)를 개방하고, 하측의 믹서에 낙하 배출시킨 후, 절환 밸브(38)를 제1 위치로 절환한다.

이와 같이 하면, 고압 공기 탱크(39)에 축적된 고압 공기는 세정수 저류 탱크(33)로 급송되며, 그 압력으로 상기 탱크 내의 세정수가 세정 노즐(31)로부터 분출하고, 바닥 덮개(11)의 상면에 부착되어 있던 골재를 불어 날려버린다.

또한, 일단 세정수가 분출된 후는, 절환 밸브(38)를 다시 제2 위치로 절환하여 고압 공기의 축적 및 세정수 이송을 행하고, 다음 계량후의 청소 작업에 대비한다.

한편, 전술한 세골재(A, B) 및 물의 계량에 추가하여, 이하의 순서로 각 세골재의 표면수율을 산출한다. 즉, 계량조(5)로의 급수량(M_I)을 미리 계측해 두고, 흡수 계량용 저류조(17)로 계측된 계량조(5)로부터의 흡수량(N_o)의 누적치를 이용하여 세골재(A, B)의 표면수율을 산출한다.

구체적으로는, 계량조(5)로의 급수량(M_I), 계량조(5)로부터의 흡수량(M_o) 및 전질량[M_fi(i=1,2,3‥N)]을, 다음 식

ΣM_awj(j=1,2,3,‥i)=M_fi-(M_I-M_o)(5)

에 대입하여 ΣM_awj(j=1,2,3,‥i)을 구하고,

M_awi=ΣM_awj(j=1,2,3,‥i)-ΣM_awj(j=1,2,3,‥(i-1))(6)

를 산출하며, 상기 M_awi을 다음 식

(M_awi-M_ai)/M_ai(7)

에 대입함으로써, 상기 제i(i=1,2,3,‥N)의 골재의 표면수율을 구한다.

다음에, 세골재(A, B) 중 축분된 나머지에 관해서 골재 계량 용기(51)로 종래대로 계량된 계량치를, 이러한 순서로 산출된 표면수율을 이용하여 보정한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 세골재(A) 및 세골재(B)의 표면수는 습윤 상태가 다른 골재마다의 변동이 고려된 상태로 물의 질량(M_w)의 일부로서 간접적으로 산출되는 동시에, 골재의 질량은 표건 상태일 때의 질량[M_ai(i=1,2,3,‥N)]으로서 파악된다. 즉, 골재나 물의 질량이 시방 배합과 동등한 조건으로 파악되게 되기 때문에, 습윤 상태가 다른 골재를 이용하더라도 시방 배합대로 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 수위 유지 장치(8)로 흡수관(16)을 적절하게 승강시킴으로써 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위에 유지되도록 흡수관의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정하도록 했기 때문에 계량조(5) 내의 수침 골재가 희망 수위에 달했을 때 상기 희망 수위를 넘는 여분의 물은 흡수관(16)을 통해 흡기팬(18)으로 흡수되며, 이리하여 계량조(5) 내의 수침 골재의 용적을 예정된 용적으로 유지하는 것이 가능해지고, 용적 계측의 시간을 줄이는 것이 가능해진다.

즉, 제1 수위, 제2 수위를 넘지 않도록 수위 유지 장치(8)를 이용하여 잉여수를 배수하면서, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)]이 수침 골재의 목표 질량(M_d2)에 달한 경우에는 수침 골재의 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2)]을 계측할 필요가 없어질뿐만 아니라, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)] 및 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2)]이 당초 설정한 값과 같기 때문에 현장 배합을 수정할 필요가 없어지고, 그대로 다른 콘크리트 재료와 동시에 반죽 믹서에 투입하여 반죽하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제1, 제2 수위에 달하고 있지 않을 때에는 상기 제1, 제2 수위가 되도록 물을 보충해야 하지만, 수침 골재의 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2)]을 계측할 필요가 없는 것에 관해서는 전술한 경우와 마찬가지이고, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)]을 재계측함으로써 세골재(A), 세골재(B)의 투입량을 정확히 관리하여 현장 배합을 수정하고, 결과적으로 시방 배합대로의 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 전극식 센서(7)를 중공관(21) 내에 배치하여 상기 중공관과 흡수관(16)에 함께 고정하는 동시에 중공관(21) 내를 수직 하향의 저압 공기가 흐르도록 했기 때문에, 계량조(5) 내의 수면에 발생하는 거품을 저압의 공기의 흐름으로 제거하는 것이 가능하며, 전극식 센서(7)의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전극식 센서(7)의 하단이 수침 골재의 표면에 접촉하는 위치에서 중공관(21)의 하단이 상기 수침 골재의 수면에 약간 가라앉도록 그 위치를 설정해 두면, 일단 제거한 거품이 다시 전극식 센서(7)의 하단에 모일 우려도 없어진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 바닥 덮개(11)와 계량조 본체(10)를 길이, 즉 회전 반경이 다른 링크 부재(41, 42)로 연결하도록 했기 때문에, 승강 로드(44)로부터 밀어 내리는 힘이 작용했을 때 바닥 덮개(11)는 계량조 본체(10)의 측방측으로 돌아 들어가도록 회동한다.

따라서, 바닥 덮개(11)를 완전히 개방하기 위해 필요한 높이 방향의 하측 공간을 억제할 수 있다. 즉, 종래의 개폐 형식에서는 바닥 덮개를 개방하면 상기 바닥 덮개가 아래로 드리워지기 때문에 그 만큼 높이 방향으로 바닥 덮개의 개폐 높이를 확보할 필요가 있었지만, 본 실시예에 의하면 이와 같은 개폐에 필요한 하측 공간을 억제할 수 있기 때문에 그 만큼 계량조 본체(10)의 저부 개구를 낮출 수 있게 되어, 반죽 믹서로의 확실한 투입이 가능해진다.

또한, 바닥 덮개(11)를 폐쇄하기 직전에 있어서는, 전술한 두 개의 링크 부재(41, 42)의 작용에 의해 상기 바닥 덮개는 계량조 본체(10)의 저부 개구와 거의 평행한 자세가 된다. 그 때문에, 계량조 본체(10)의 저부 개구 또는 바닥 덮개(11)에 설치된 밀봉재(도시 생략)에는 거의 균등한 압력이 작용하게 되며, 저부 개구를 따라서 균등한 수밀성을 확보할 수 있는 동시에, 밀봉재의 부분적인 손상도 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 세정수 분무 장치(30)로 바닥 덮개(11)의 상면에 세정수를 분무하도록 했기 때문에, 수침 골재의 배출시에 바닥 덮개(11)의 상면에 골재가 부착되어 있어도 상기 골재는 전술한 세정수로 세정되어 불어 날리게 되며, 다음 계량을 위해 바닥 덮개(11)를 폐쇄하더라도 계량조 본체(10)와 바닥 덮개(11)와의 사이에 골재가 끼이는 일은 없다.

그 때문에, 골재가 끼임으로써 생긴 간극으로 인해 누수가 일어나 계량에 오차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 동시에, 계량조 본체(10)나 바닥 덮개(11)에 설치된 밀봉 부재에 손상을 주는 일도 없다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(1)에 의하면, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(A, B)를 계량하는 수단으로서 수침 골재로서 계량하는 계량조(5)와, 세골재(A, B)만을 계량하는 골재 계량 용기(51) 2개를 구비하며,세골재(A, B)를 축분하여 한쪽을 수침 골재로서 계량조(5)로 계량하고 다른쪽을 종래대로 골재 계량 용기(51)로 계량하도록 했기 때문에, 통상의 콘크리트와 비교했을 때, 예컨대 슬럼프가 작고 빈배합이어서 물보다도 골재쪽이 상대적으로 많은 경우라도 일정량의 세골재(A, B)에 관해서는 계량조(5)에 의한 수침 골재 계량에 의해서 정확히 계량되는 동시에, 나머지 세골재(A, B)에 관해서도 수침 골재 계량의 과정에서 산출된 표면수율을 이용하는 것에 의해, 종래보다도 훨씬 높은 정밀도의 표면수율로 세골재(A, B)의 계량치를 보정할 수 있다.

본 실시예에서는 특별히 언급하지 않았지만, 수침 골재 내의 공기량을 a(%)로 하고, V_fi(i=1,2) 대신에, V_fi(i=1,2)ㆍ(1-a/100)을 이용하면 공기량을 고려한 더욱 정밀도가 높은 계량이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는 특별히 언급하지 않았지만, 계량조(5) 내에 투입한 세골재가 수면으로부터 나와 수침 골재가 되지 않을 우려가 있는 경우에는, 세골재(A, B)의 투입중 또는 투입후에 바이브레이터를 강하시키고, 이러한 상태로 상기 바이브레이터를 작동시킴으로써 계량조(5) 내에 투입된 세골재(A, B)를 바이브레이터의 진동에 의해서 평탄하게 하여, 상기 세골재가 수면 위로 나오지 않도록 할 수 있다. 또한, 수침 골재의 질량을 계량할 때에는 바이브레이터를 끌어올리고, 다음 계량까지 상승 위치에 후퇴시켜 두면 좋다.

또한, 본 실시예에서는 두 가지의 세골재를 예로 하여 설명했지만, 골재의 종류의 수는 임의로 정할 수 있음은 물론이며, 한 종류의 세골재에도 적용할 수 있고, 조골재만이나, 세골재와 조골재와의 조합에 관해서도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 본 실시예에서는 로드셀(6)을 압축형으로 하고, 설치수를 3개로 했지만, 수침 골재 질량 계측 수단으로서 어떠한 로드셀을 이용할 것인지는 임의로 정할 수 있으며, 예컨대 인장형을 이용하더라도 좋고, 4개 이상 설치하더라도 괜찮다. 또한, 계량조(5)를 안정적으로 현수할 수 있는 것이면 1개 또는 2개라도 괜찮다.

또한, 본 실시예에서는 세정수 공급 수단을 세정수 공급 밸브(37), 유량 조정 밸브(36), 세정수 펌프(35) 및 세정수 공급 탱크(34)로 구성했지만, 본 발명의 세정수 공급 수단을 어떻게 구성할 것인지는 임의로 정할 수 있으며, 이러한 구성 대신에, 예컨대 수도관과 상기 수도관에 설치된 밸브로 구성하는 것도 가능하다.

(제2 실시예)

다음에, 제2 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치에 관해서 설명한다. 또한, 제1 실시예와 실질적으로 동일한 부품 등에 관해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

도 4는 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치를 도시한 전체도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)는 골재인 세골재(2)를 공급하는 골재 공급 수단으로서의 골재 호퍼(3)와, 급수 수단인 급수관(4)과, 골재 호퍼(3)로부터 공급된 세골재(2)를 급수관(4)으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 계량조(5)와, 상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단으로서의 로드셀(6)과, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측 수단으로서의 전극식 센서(7)와, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하는 수위 유지 수단으로서의 수위 유지 장치(8)로 대략 구성되어 있다.

골재 호퍼(3), 로드셀(6), 급수관(4) 및 계량조(5)에 관해서는 제1 실시예에서 기술했기 때문에 여기서는 상세한 설명을 생략하지만, 골재 호퍼(3)의 하단 개구에는 제1 실시예와 같이 로드셀(6)과 연동하는 승강 게이트(12)가 설치되어 있으며, 로드셀(6)로 계측된 질량치에 따라 승강 게이트(12)를 폐쇄함으로써 계량조(5)로의 세골재(2)의 공급을 정지할 수 있게 되어 있다.

또한, 골재 호퍼(3)의 하단 개구 바로 아래에는 계량조(5)의 상부 개구까지 연장되는 전자식 진동체를 구비한 진동 피더(13)가 설치되어 있으며, 상기 진동 피더를 이용하여 골재 호퍼(3)의 바로 아래로부터 계량조(5)의 상부 개구까지 세골재(2)를 반송함으로써 세골재의 단립화, 나아가서는 기포 혼입을 방지할 수 있게 되어 있다.

전극식 센서(7)는 제1 실시예와 같이 전원이 내장된 센서 제어 장치(15)에 접속하고 있으며, 하단이 계량조(5) 내에 수용된 수침 골재의 수면에 닿았을 때의 통전 상태의 변화를 감시함으로써 상기 수침 골재의 수위를 계측할 수 있게 되어 있다. 여기서, 센서 제어 장치(15)에 내장된 전원(도시 생략)의 한쪽 전극 단자를 전극식 센서(7)에 전기 접속시키고, 다른쪽 전극 단자를, 예컨대 구리제의 계량조(5)에 전기 접속시키면 좋다.

수위 유지 장치(8)도 제1 실시예와 같이 승강 가능하게 설치된 흡수관(16)과, 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조(17)와, 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단인 흡기팬(18)으로 구성되어 있으며, 흡수 계량용 저류조(17)는 로드셀(19)에 의해서 흡수된 물의 질량을 계측할 수 있게 되어 있다.

흡수관(16)은 계량조 본체(10)의 측면에 부착된 흡수관 승강용 액츄에이터(20)의 피스톤 로드에 연결되어 있으며, 상기 흡수관 승강용 액츄에이터를 구동시킴으로써 승강 가능하게 구성되어 있다. 흡수관 승강용 액츄에이터(20)는 승강 정밀도를 확보하기 위해, 예컨대 전동식 서보 실린더를 채용하는 것이 바람직하다.

여기서, 전술한 전극식 센서(7)는 도 2의 (a)를 참조하여 설명한 제1 실시예와 같이 중공관(21) 내에 배치되어 있으며, 상기 중공관은 흡수관(16)에 고정되어 있다. 즉, 중공관(21) 및 그 내부에 배치된 전극식 센서(7)는 흡수관(16)과 연동하는 형태로 흡수관 승강용 액츄에이터(20)에 의해 승강될 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 중공관(21)의 상단은 예컨대 비닐제 튜브를 통해 저압 공기 도입 수단인 저압 공기 펌프(22)에 접속되어 있으며, 상기 저압 공기 펌프(22)를 구동함으로써 중공관(21) 내에 수직 하향의 저압 공기가 흐르게 되어 있다.

여기서, 바닥 덮개(11)는 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 같이 길이가 짧은 링크 부재(41)와, 상기 링크 부재보다도 긴 링크 부재(42)를 통해 계량조 본체(10)의 측면에 연결되어 있으며, 상기 바닥 덮개가 밀어 내려졌을 때 링크 부재(41)에 의한 작은 회전 반경과 링크 부재(42)에 의한 큰 회전 반경에 의해서 계량조 본체(10)의 측방측에 돌아 들어가도록 회동할 수 있게 되어 있다.

한편, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에는, 바닥 덮개(11)의 상면에 세정수를 분무하는 세정수 분무 수단으로서의 세정수 분무 장치(30)가 설치되어 있지만, 이것에 관해서는 제1 실시예에서 이미 설명했기 때문에 여기서는 생략한다.

본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)를 이용하여 세골재(2)를 계량하는 순서로서, 여기서는 세골재(2)가 두 종류의 세골재(A, B)로 이루어지고, 이들을 순차적으로 투입하는 것을 상정하여 설명한다. 또한, 물 및 세골재(2)를 계량하는 순서에 관해서는 제1 실시예와 거의 마찬가지이기 때문에 상세한 설명은 적절하게 생략한다.

우선, 흡수관 승강용 액츄에이터(20)를 구동시켜 흡수관(16)을 미리 승강시킴으로써 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위로 유지되도록 흡수관(16)의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다. 계량조(5) 내의 수위가 희망 수위로 되어 있는가는 수위 계측 수단인 전극식 센서(7)로 별도로 확인한다.

다음에, 세골재(A), 세골재(B)의 투입이 종료된 시점에서의 수침 골재의 목표 질량[M_di(i=1,2)]을 설정한다. 목표 질량[M_di(i=1,2)]을 설정하는 방법은 제1 실시예에서 기술한 바와 같다.

다음에, 세골재(A) 및 물을 제1 실시예와 같이 계량조(5)에 투입한다. 또한, 물 및 세골재(A)를 계량조(5)에 투입하는 데 있어서는, 수위 유지 장치(8)의 흡수관(16)을 미리 적절하게 승강시킴으로써 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위인 제1 수위로 유지되도록 흡수관(16)의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정해 둔다.

수침 골재의 전질량(M_f1)을 계측하는 순서에 관해서는, 제1 실시예와 같이 세골재(A)의 투입을 소정 속도로 연속적으로 또는 단속적으로 행하면서, 수침 골재의 전질량(M_f1)의 계측을 실시간 또는 소정 시간 간격으로 행하고, 세골재(A)의 투입중에 수침 골재의 수위가 미리 설정된 희망 수위인 제1 수위를 넘지 않도록 여분의 물을 수위 유지 장치(8)로 흡수하면서, 수침 골재의 전질량(M_f1)이 수침 골재의목표 질량(M_d1)에 달했을 때 세골재(A)의 투입을 종료한다.

또한, 투입 종료시의 수위가 제1 수위에 달하고 있는 것을 전극식 센서(7)로 별도로 확인하지만, 세골재(A)의 투입에 의해서 수위가 상승하고 제1 수위에 근접했을 때 저압 공기 펌프(22)를 작동시켜 중공관(21) 내에 저압 공기를 급송한다. 이와 같이 하면, 제1 실시예의 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 수침 골재의 수면에 발생하는 거품이 중공관(21)의 주위로 달아나기 때문에, 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 제1 수위에 도달했을 때에는 도 2의 (c)에서와 같이 수침 골재 표면에 발생하는 거품에 의해 방해되는 일없이 전극식 센서(7)로 그 수위를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

다음에, 세골재(A)의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a1) 및 물의 밀도(ρ_w)를, 수침 골재의 전질량(M_f1) 및 미리 설정된 제1 수위에 대하여 구해지는 수침 골재의 전용량(V_f1)과 동시에 (1)식에 대입하여 세골재(A)의 표건 상태의 질량(M_a1)을 구한다.

한편, 수침 골재의 전질량(M_f1)이 수침 골재의 목표 질량(M_d1)에 달했을 때의 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제1 수위에 달하고 있지 않은 것이 전극식센서(7)에 의해서 확인되었을 때에는, 상기 제1 수위가 되도록 물을 보충한 뒤에 수침 골재의 전질량(M_f1)의 재계측 및 세골재(A)의 표건 상태의 질량(M_a1)의 재연산을 행한다.

또한, 세골재(A)와 마찬가지로 투입 종료시의 수위가 제2 수위에 달하고 있는 것을 전극식 센서(7)로 별도로 확인하지만, 세골재(B)의 투입에 의해서 수위가 상승하고 제2 수위에 근접해 왔을 때, 저압 공기 펌프(22)를 작동시켜 중공관(21) 내에 저압 공기를 급송한다. 이와 같이 하면, 전술한 바와 같이 수침 골재 표면에발생하는 거품에 의해 방해되는 일없이 전극식 센서(7)로 그 수위를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

다음에, 세골재(A)의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a1), 세골재(B)의 표건 상태에서의 밀도(ρ_a2) 및 물의 밀도(ρ_w)를, 상기 전질량(M_f2) 및 미리 설정된 제2 수위에 대하여 구해지는 수침 골재의 전용량(V_f2)과 동시에, (3)식 및 (4)식에 대입하여 세골재(B)의 표건 상태의 질량(M_a2) 및 물의 질량(M_w)을 구한다.

즉, 우선, 제1 수위, 제2 수위를 넘지 않도록 잉여수를 흡수하면서, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)]이 수침 골재의 목표 질량(M_d2)에 달한 경우에는, 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)] 및 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2)]이 당초 설정한 값과 같기때문에 현장 배합을 수정할 필요는 없고, 그대로 다른 콘크리트 재료와 동시에 반죽 믹서에 투입하여 반죽한다.

한편, 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제1, 제2 수위에 달하고 있지 않을 때에는, 상기 제1, 제2 수위가 되도록 물을 보충하기 때문에, 재계측된 수침 골재의 전질량[M_fi(i=1,2)], 나아가서는 그것으로부터 유도되는 표건 상태의 세골재(A), 세골재(B)의 질량도 당초의 설정치와는 다른 결과가 된다.

여기서, 계량이 종료된 수침 골재를 추출하도록 바닥 덮개(11)를 개방하기 위해서는, 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 같이 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터(43, 43)를 작동시켜 피스톤 로드를 수축시킨다.

다음에, 계량이 종료된 수침 골재를 전술한 순서로 바닥 덮개(11)를 개방하고 하측의 믹서에 낙하 배출시킨 후, 절환 밸브(38)를 제1 위치로 절환한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에 의하면, 세골재(A) 및 세골재(B)의 표면수는 습윤 상태가 다른 골재마다의 변동이 고려된 상태로 물의 질량(M_w)의 일부로서 간접적으로 산출되는 동시에, 골재의 질량은 표건 상태일 때의 질량[M_ai(i=1,2,3,‥N)]으로서 파악된다. 즉, 골재나 물의 질량이 시방 배합과 동등한 조건으로 파악되게 되기 때문에, 습윤 상태가 다른 골재를 이용하더라도 시방 배합대로 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에 의하면, 수위 유지 장치(8)로 흡수관(16)을 적절하게 승강시킴으로써 계량조(5) 내의 수침 골재의 수위가 희망 수위로 유지되도록 흡수관의 하단에 설치된 흡수구의 위치를 결정하도록 했기 때문에, 계량조(5) 내의 수침 골재가 희망 수위에 달했을 때 상기 희망 수위를 넘는 여분의 물은 흡수관(16)을 통해 흡기팬(18)으로 흡수되며, 이리하여 계량조(5) 내의 수침 골재의 용적을 예정된 용적으로 유지하는 것이 가능해지고, 용적 계측의 시간을 줄이는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에 의하면, 수침 골재의 수위가 미리 설정된 제1, 제2 수위에 달하고 있지 않을 때에는 상기 제1, 제2 수위가 되도록 물을 보충해야 하지만, 수침 골재의 수침 골재의 전용량[V_fi(i=1,2)]을 계측할 필요가 없는 것에 관해서는 전술한 경우와 마찬가지이고, 수침 골재의전질량[M_fi(i=1,2)]을 재계측함으로써 세골재(A), 세골재(B)의 투입량을 정확히 관리하여 현장 배합을 수정하고, 결과적으로 시방 배합대로의 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에 의하면, 전극식 센서(7)를 중공관(21) 내에 배치하여 상기 중공관과 흡수관(16)에 함께 고정하는 동시에 중공관(21) 내를 수직 하향의 저압 공기가 흐르도록 했기 때문에, 계량조(5) 내의 수면에 발생하는 거품을 저압의 공기의 흐름으로 제거하는 것이 가능하며, 전극식 센서(7)의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전극식 센서(7)의 하단이 수침 골재의 표면에 접촉하는 위치에서 중공관(21)의 하단이 상기 수침 골재의 수면에 약간 가라앉도록 그 위치를 설정해 두면, 일단 제거한 거품이 다시 전극식 센서(7)의 하단에 모일 우려도 없어진다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에 의하면, 바닥 덮개(11)와 계량조 본체(10)를 길이, 즉 회전 반경이 다른 링크 부재(41, 42)로 연결하도록 했기 때문에, 승강 로드(44)로부터 밀어 내리는 힘이 작용했을 때 바닥 덮개(11)는 계량조 본체(10)의 측방측으로 돌아 들어가도록 회동한다.

또한, 본 실시예에 따른 콘크리트 재료 계량 장치(61)에 의하면, 세정수 분무 장치(30)로 바닥 덮개(11)의 상면에 세정수를 분무하도록 했기 때문에, 수침 골재의 배출시에 바닥 덮개(11)의 상면에 골재가 부착되어 있어도 상기 골재는 전술한 세정수로 세정되어 불어 날리게 되며, 다음 계량을 위해 바닥 덮개(11)를 폐쇄하더라도 계량조 본체(10)와 바닥 덮개(11)와의 사이에 골재가 끼이는 일은 없다.

본 실시예에서는 특별히 언급하지 않았지만 계량조(5)로의 급수량(M_I)을 예컨대 로드셀(6)로 미리 계측해 두면, 계량조(5)로부터 흡수된 물의 누적치에 관해서는 흡수 계량용 저류조(17)의 로드셀(19)로 계측할 수 있기 때문에 골재의 표면수율을 정밀도 좋게 계측할 수 있다.

즉, 계량조(5)로의 급수량(M_o), 로드셀(19)에서 계측된 계량조(5)로부터의 흡수량(M_o) 및 전질량[M_fi(i=1,2)]을 (5)식에 대입하여 ΣM_awj(j=1,‥i)을 구하고, 이어서 (6)식에서 산출된 M_awi를 (7)식에 대입하면 세골재(A) 및 세골재(B)의 표면수율을 구하는 것이 가능해지고, 다음 계량의 설정치로서 활용하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치는, 통상의 콘크리트와 비교했을 때, 예컨대 슬럼프가 작고 빈배합이기 때문에 물보다도 골재쪽이 상대적으로 많은 경우라도, 일정량의 세골재에 관해서는 계량조에 의한 수침 골재 계량에 의해서 정확히 계량되는 동시에, 나머지의 세골재에 관해서도 수침 골재 계량의 과정에서 산출된 표면수율을 이용함으로써, 종래보다도 훨씬 높은 정밀도의 표면수율로 세골재의 계량치를 보정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치는, 골재의 표면수를 습윤 상태가 다른 골재마다의 변동이 고려된 상태로 물의 질량(M_w)의 일부로서 간접적으로 산출할 수 있는 동시에, 골재의 질량을 표건 상태일 때의 질량(M_a)으로서 파악할 수 있다. 즉, 골재나 물의 질량이 시방 배합과 동등한 조건으로 파악되게 되기 때문에, 습윤 상태가 다른 골재를 이용하더라도 표면수율을 계측하지 않고 시방 배합대로의 수량으로 콘크리트를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 콘크리트를 구성하는 재료로는 실제로는 세골재도 조골재도 필요하고, 세골재나 조골재에 관해서도 밀도가 서로 다른 것이나 입도가 서로 다른 것을 복수 사용하는 경우가 상정된다. 특히, 입도가 서로 다른 복수의 골재를 적당한 비율로 혼합함으로써 희망 입도를 갖는 골재를 새롭게 만들어 내는 것이 콘크리트의 배합상 중요해지는 경우가 많으며, 본 발명에 따른 콘크리트 재료 계량 장치는 이와 같이 밀도 및 입도 중 적어도 어느 하나가 서로 다른 복수의 골재를 계량하는 경우에 매우 유용한 계량 장치가 된다.

Claims

골재를 공급하는 골재 공급 수단과;

급수 수단과;

상기 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 수용하여 계량하는 골재 계량 용기와;

상기 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 상기 급수 수단으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 동시에 저부 개구에 수밀성을 유지할 수 있는 바닥 덮개가 개폐 가능하게 부착되어 이루어지는 계량조와;

상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단과;

상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측 수단과;

상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하기 위해서 상기 희망 수위를 상회하는 물을 상기 계량조 내로부터 흡수하는 동시에 그 흡수량을 계측하는 수위 유지 수단

을 구비하고, 상기 수위 유지 수단은 승강 가능하게 설치된 흡수관과, 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조와, 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단으로 구성되는 동시에, 상기 골재 공급 수단은 상기 골재 계량 용기 및 상기 계량조에 상기 골재를 각각 공급할 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 재료 계량 장치.
골재를 공급하는 골재 공급 수단과;

급수 수단과;

상기 골재 공급 수단으로부터 공급된 골재를 상기 급수 수단으로부터 공급된 물과 함께 수침 골재로서 수용하는 동시에 저부 개구에 수밀성을 유지할 수 있는 바닥 덮개가 개폐 가능하게 부착되어 이루어지는 계량조와;

상기 계량조 내의 수침 골재의 질량을 계측하는 수침 골재 질량 계측 수단과;

상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 계측하는 수위 계측 수단과;

상기 계량조 내의 수침 골재의 수위를 희망 수위로 유지하기 위해서 상기 희망 수위를 상회하는 물을 상기 계량조 내로부터 흡수하는 동시에 그 흡수량을 계측하는 수위 유지 수단

을 구비하고, 상기 수위 유지 수단은 승강 가능하게 설치된 흡수관과, 상기 흡수관에 연통 접속되어 흡수된 물을 계량하는 흡수 계량용 저류조와, 상기 흡수 계량용 저류조에 연통 접속된 흡기 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 재료 계량 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수위 계측 수단을 전극식 센서로 구성하고, 상기 전극식 센서를 상기 흡수관에 고정함으로써 상기 전극식 센서를 상기 흡수관에 연동 승강할 수 있도록 구성한 콘크리트 재료 계량 장치.
제3항에 있어서, 상기 전극식 센서를 중공관 내에 배치하여 상기 중공관과 상기 흡수관에 함께 고정하고, 상기 중공관 내에 수직 하향의 저압 공기가 흐르도록 상기 중공관의 상단에 저압 공기 도입 수단을 설치한 콘크리트 재료 계량 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바닥 덮개의 근방에 부착된 세정노즐로부터 상기 바닥 덮개의 상면에 세정수를 분무할 수 있게 되어 있는 세정수 분무 수단을 구비하고, 상기 세정수 분무 수단은 상기 세정 노즐에 접속된 세정수 저류 탱크와, 상기 세정수 저류 탱크에 접속된 세정수 공급 수단과, 상기 세정수 저류 탱크에 절환 밸브를 통해 연통 접속된 고압 공기 탱크와, 상기 고압 공기 탱크에 접속된 압축기로 구성되며, 상기 절환 밸브는 제1 절환 위치에서 상기 세정수 저류 탱크를 상기 고압 공기 탱크에 연통시키고, 제2 절환 위치에서 대기에 연통시키도록 구성되는 콘크리트 재료 계량 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바닥 덮개와 계량조 본체를 상기 바닥 덮개가 상기 계량조 본체의 측방측에 이동하면서 회동하도록 서로 길이가 다른 2개의 링크 부재로 연결하는 동시에 상기 계량조 본체의 측면에 소정의 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터가 그 하단에 고정되도록 설치되고, 상기 바닥 덮개 개폐용 액츄에이터의 피스톤 로드의 선단과 상기 바닥 덮개에 핀 접합된 승강 로드의 선단을 소정의 연결 부재를 통해 연결하는 동시에, 상기 연결 부재가 상기 계량조 본체의 측면에돌출 설치된 연직 가이드를 따라서 미끄럼 이동할 수 있도록 상기 연결 부재가 상기 연직 가이드에 끼워 맞춰진 콘크리트 재료 계량 장치.