2016 Fiscal Year Research-status Report
打込み面から得られる情報に基づくコンクリートの締固め判定評価手法の確立と実装
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16K14295
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
村上 祐貴 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (70509166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60342507)
上村 健二 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80708090)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 締固め / 技能 / 自己組織化マップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンクリートの品質確保において、コンクリート構造物の施工時の締固め作業は、非常に重要な施工管理項目である。コンクリートの締固め完了の目安は目視によるところが大きく、作業員の技能に委ねているのが現状である。このことは材料や配合、環境条件等によって、コンクリートの適切な締固め時間は異なるため、一義的な締固め時間を規程することが困難であることによる。本研究では、締固め中の打込み面の光沢や色相等の特徴量をインプットデータとして、自己組織化マップに適用し、データ間のパターン認識に基づいて、客観的かつ定量的な締固め判定の確立とその実装を目指す。平成28年度では内部振動機を用いた締固め中における打込み面の輝度や色相の変化とコンクリートの締固め程度の関係を明らかにすることを目的として、人間が知覚できるほとんどの色を忠実に取得可能なXYZカメラ用いて振動締固め中の打込み面の色相や反射輝度を計測し、硬化後のコンクリート強度との関連付けを行い、以下の知見を得た。
(1)本実験の範囲内では、Y値（反射輝度）の変化は、側枠側で顕著に生じた。また、型枠を介して振動が伝播し、型枠端面に近い箇所のY値が大きくなる場合がある。
(2)CIE-XYZ表色系における純粋な色変化であるx値、y値はY値に比べて締固め中の変化は小さい。
(3)締固め加振直後のY値で正規化した締固め終了時のY値とコンクリートの圧縮強度には相関性が認められ、正規化したY値の増加とともに圧縮強度が増加する傾向にあった。
(4)Y値の増加に伴う圧縮強度の増加割合はスランプ8cmの試験体の方がスランプ12cmの試験体に比べて大きくなる傾向にあった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度では、打込み面の輝度や色相と締固め程度の関係を明らかにすることを試みるとともに打設表面の気泡状態計測ソフトウェアの開発を試みた。年度当初の計画では、打設面の輝度、色相および表面気泡の密度や径の分布等の多様な特徴量を計測し、締固め中に得られる、これらの特徴量と締固め程度を自己組織化マップを用いたパターン認識により関連付ける予定であったが、内部振動機による締固め中の打込み面の表面気泡を計測することは、非常に困難であった。そこで、着目する特徴量を打込み面の反射輝度や色相といった色情報に限定し、締固め程度との関係性について検討した。その結果、反射輝度Ｙ値とコンクリートの圧縮強度には相関性が認められ、打込み面の反射輝度の時間変化に基づいて締固め程度を判定可能なことが示唆された。当初計画した特徴量すべてに対し、締固め程度との関連性について検討することはできなかったが、上記のように締固め程度の判定に資する特徴量を抽出することができた。また、上記知見をまとめ、１編の学会発表を行うとともに、1偏の査読付き学術論文を投稿し、掲載が確定していることから、研究の達成度は概ね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は以下の2つの課題について取り組む
課題【1】自己組織化マップによる締固め判定手法の確立
平成28年度の検討で、締固め中における打込み面の輝度値Y値が締固め程度の評価に資する物理量であることが示唆された。しかしながら、Ｙ値は表面粗さの影響を受けることから、本年度は打込み面の表面粗さ情報を取得し、締固め判定の中に組み込む。さらに締固め中の内部振動機音等の締固め判定に資する別の特徴量を探索し、Ｙ値や表面粗さとともに、それら特徴量をパッケージとしたデータセットを自己組織化マップに適用してパターン認識を行い、締固め程度との関連付けを行う。
課題【２】ウェアラブル端末を用いた情報伝達手法の確立
現状では締固め中に打込み面から得られる情報に基づいて締固め程度を判定することを計画している。そのためには、数秒～数十秒の締固め中に作業員から送信された特徴量に基づいて締固め程度を評価し、その結果を作業員に送信する必要があり、この情報伝達手法を確立する。
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