(57)【要約】【課題】  コンクリートに十分な振動時間を与えたときの充填率（最終充填率という）をコンクリートの硬さ、分離抵抗性、変形容易性を表す指標から客観的かつ容易に予測すること、特にこれら各指標を総合的に評価して材料や調合によらずある閾値を基準として充填性の適否を判断できるようにするとともに、この充填性の評価実験に適したコンクリート分離試験装置及び振動フロー装置を提供することを目的とする。【解決手段】  流動中のフレッシュコンクリートを流動障害30に衝突させて骨材の分離し難さを表す分離抵抗性評価指数を測定するとともに、同一組成のフレッシュコンクリートに振動を加えてスランプフロー乃至フロー速度その他の加振時の変形し易さを表す変形性評価指数を測定し、これら変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを相乗的に評価して充填性の適否を判断する。【選択図】  図１
2006010381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動中のフレッシュコンクリートを流動障害30に衝突させて骨材の分離し難さを表す分離抵抗性評価指数を測定し、該指数が、複数のコンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定するコンクリート充填性の評価方法。
【請求項２】
フレッシュコンクリートに振動を加えながらスランプフロー乃至フロー速度その他加振時の変形し易さを表す変形性評価指数を測定し、該指数が、複数のコンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定するフレッシュコンクリート充填性の評価方法。
【請求項３】
流動中のフレッシュコンクリートを流動障害30に衝突させて骨材の分離し難さを表す分離抵抗性評価指数を測定するとともに、同一組成のフレッシュコンクリートに振動を加えてスランプフロー乃至フロー速度その他の加振時の変形し易さを表す変形性評価指数を測定し、これら変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを相乗的に評価して充填性の適否を判断することを特徴とする、コンクリート充填性評価方法。
【請求項４】
上記変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを乗じて得られた総合評価指数が、複数のコンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定することを特徴とする、請求項３記載のコンクリートの充填性評価方法。
【請求項５】
請求項４の総合評価指数に代えて、上記フレッシュコンクリートのスランプ値と変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを乗じて得られた総合評価指数を用いたことを特徴とする、請求項４記載のコンクリートの充填性評価方法。
【請求項６】
上記基準値の決定は、評価対象であるフレッシュコンクリートの評価指数測定に用いた測定装置と同一構成の装置を用いて同一の測定条件で、材質や組成を変更した複数のコンクリート試料の分離抵抗性評価指数乃至変形性評価指数を測定し、測定したコンクリート試料をそれぞれ型枠に打ち込んで締め固めたものの充填率を計測し、この計測結果から所要の充填率を達成するために必要となる評価指数を上記測定装置に固有の数値として決定することにより行うことを内容とする請求項１、請求項２又は請求項４記載のコンクリートの充填性評価方法。
【請求項７】
上記分離抵抗性評価指数を、流動障害30との衝突により分離された２つのコンクリート部分の各重量乃至組成の割合に比例する分離係数の逆数として定義したことを特徴とする、請求項１又は請求項３記載のコンクリートの充填性評価方法。
【請求項８】
コンクリート投下口８と該投下口の下方側に配置した第１、第２のコンクリート受器40、46との間に流動障害30を介在させ、該流動障害に衝突したコンクリートのうち飛散の程度が小さいコンクリート部分が第１コンクリート受器40に、飛散の程度が大きいコンクリート部分が第２コンクリート受器46にそれぞれ入るように構成し、各コンクリート受器内のコンクリート部分の粗骨材の比重から上記分離係数を求めることを特徴とする、請求項７記載のフレッシュコンクリートの充填性評価方法。
【請求項９】
上記分離係数の代わりに、スランプに対するスランプフローの比率と、粗骨材の嵩容積との積を、分離係数の推定値として用いたことを特徴とする、請求項７記載のフレッシュコンクリートの充填性評価方法。
【請求項１０】
コンクリート投下口８を通る垂線Ｄに対して側外方へ傾斜下降する仮想傾斜面Ｖ上に、相互に一定間隔を存して複数の水平障害棒34…を並設してなる流動障害30を設け、該流動障害の下方に、コンクリート投下口８から投下されたフレッシュコンクリートのうち上記水平障害棒34…の間をすり抜けたコンクリート部分を受け入れる第１コンクリート受器40を、又、該第１コンクリート受器と隣接させて、水平障害棒34より側外方へ飛散したコンクリート部分を受け入れる第２コンクリート受器46を配置したことを特徴とする、コンクリート分離試験装置。
【請求項１１】
上下両面開口の基筒部14下面を閉塞する可動底壁16を側外方へ引抜き可能として、該引抜きによりコンクリート投下口８が開口するように設けた投下口部材６を具備し、該投下口部材の内面を、コンクリートの自由落下を妨げない直筒形乃至下方に拡開するテーパ筒形としたことを特徴とする、請求項１０記載のコンクリート分離試験装置。
【請求項１２】
バイブレータ54付きの振動テーブル50と、該振動テーブル上に載置されたコンクリート積載板60と、該コンクリート積載板60を振動テーブル50に固定する固定手段70とを備え、該固定手段は、振動テーブルに対してコンクリート積載板60を直接乃至間接に締め付けて圧接することで固定するように構成し、かつその締め付け力の調整によりコンクリート積載板を振動テーブル50上に緩く固定することが可能に設けたことを特徴とする、振動フロー試験装置。
【請求項１３】
コンクリート積載板60を、その前後乃至左右のうち少なくとも一方向において振動テーブル50よりも巾広とし、かつ該振動テーブルの表面に装着させた当該一方向両側への突出可能な固定アーム72と、突出させた固定アームとコンクリート積載板60とを重ねた状態で締め付け可能な締付け具78とで上記固定手段70を構成したことを特徴とする、請求項１２記載の振動フロー試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの充填性評価方法とコンクリート分離試験装置及び振動フロー試験装置、特にコンクリートの調合設計に使用される充填性評価方法とコンクリート分離試験装置及び振動フロー試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート建造物は、鉄筋を配筋した後に型枠を取り付け、型枠の中にコンクリートを投下し、振動を加えて締め固めることにより構築する。このとき投下されたコンクリートの構成材料のうち粒子の大きい粗骨材は他の構成成分から分離し易く、その結果として粗骨材が型枠内で偏在するとジャンカや空洞の発生原因となる。これを回避して均質で密実な躯体を構築するためには、自由落下高さを１ｍ以下とし、かつ打込み後には十分な締め固めを行う必要がある。しかし壁などの薄い部位や鉄筋が密に配された鉛直部位ではトレミー管の挿入が不可能であり、自由落下を１ｍ以下に抑えるのは困難な場合もある。又、締め固めはバイブレータ（挿入型又は外部振動型のバイブレータ）によって行われ、土木学会では、そのバイブレータの挿入ピッチを50cm以下と規定しているが（非特許文献１）、この規定は、コンクリートの材料や調合の特性による締め固め特性までは考慮していない。
【０００３】
コンクリートのフレッシュ状態から一般的に行なわれる打設条件で施工したときの仕上がり具合、即ち充填率の良否を判定するためには、初期欠陥の出来難さ、衝撃落下時の材料の分離し難さ、及び加振による欠陥の修復し易さを評価することが必要である。
【０００４】
初期欠陥の出来難さは、コンクリートの硬さを表すスランプ値に関係し、いわゆるスランプ実験によって評価することができる。
【０００５】
材料の分離し難さは、分離の程度を表す分離係数の逆数で評価することができる。この分離係数は、従来種々の形式のものが提唱されており、例えば図１６に示す如く、ホッパー100から投下したコンクリートを、大小２枚の同心円板101,102中心に設置したコーン103に衝突させて飛散させたときに、小径円板を除く大径円板上面部分Ａ上に落ちたコンクリートの重量をＭa、このコンクリート中の粗骨材の重量割合をGａ、小径円板上面部分Ｂに落ちたコンクリートの重量をＭｂ、このコンクリート中の粗骨材の重量割合をGｂ、コーンＣの表面に付着したコンクリートの重量をＭｃ、投下した全コンクリートにおける粗骨材の割合をGoとするとき、次の各式で表すことができる（非特許文献２）。
【０００６】
［数式１］  S＝Gａ／Gｂ
［数式２］  S＝Mａ／Mｂ
［数式３］  S＝（Ga−Go）×Ｍａ／[Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ]
又、平板上面に載置したフレッシュコンクリート入りのスランプコーンの周囲に同心状のバリアを囲成し、スランプコーンを引き上げたときに各バリアを乗り越えて、各バリア間の領域部分に分散する粗骨材の量で材料の分離し難さを表すことも行われている（特許文献１）。
【０００７】
加振による欠陥の修復し易さは、振動フロー速度で評価することができる。この振動フロー速度は、例えば図17に示すようなバイブレータ106付きの振動テーブル105上に載置したコンクリート入りのスランプコーンを引き上げると同時に、当該コンクリートに一定の振動を加え、コンクリートが一定の広がりに到達した時間から、コンクリートの広がりの速度として振動フロー速度を計測することが行われている（非特許文献３）。又、コンクリートの流動性の限界（コンシステンシー）を表す概念として、コンクリート入りのスランプコーンを平板上から引き上げたときのコンクリートの広がり具合によって表されるスランプフローが使用されており、このスランプフローを間接的に簡単に推定する方法が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
尚、充填性を表す指標は様々であるが、例えば非特許文献４は、コンクリートが充填すべき空間（例えば型枠内部）の容積をＶ1、この要充填空間のうち表面に生じる空隙容積をＶ2とするとき、e＝（Ｖ2／Ｖ1）×１００で定義される表面空隙率で表すことを提唱しており、かつこの指標を用いたコンクリートの締固め効果実験で、スランプ18cm及び８cmの二種類のコンクリート試料に対して締固めをした場合としない場合とを比較したところ、振動を与えない打込みだけの場合の表面空隙率が、スランプ18cmで５〜6.5％、スランプ８cmで14〜17.5％であるのに対して、突き棒で締め固めた場合にスランプ18cm、8cmにおいてともに１％以下であったことを報告している。
【特許文献１】特許第3139363号
【特許文献２】特開2000−162109号段落0010
【非特許文献１】社団法人土木学会コンクリート標準示方書［施工編］2002年
【非特許文献２】吉本彰、「落下によるコンクリートの分離」、セメント・コンクリートNo282、社団法人セメント協会、1970年8月発行、ｐ22
【非特許文献３】浦野真次、「加振スランプフロー試験によるフレッシュコンクリートのコンシスタンシー評価指標に関する検討」、コンクリート工学年次論文集、社団法人日本コンクリート工学協会、2000年  第22巻No.2 p397
【非特許文献４】山田弘道、「コンクリート振動機の性能実験」、株式会社竹中工務店竹中技術研究所、竹中技術研究所報告第20号  1978年10月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人らの研究によると、未硬化のコンクリートの充填率は、振動加速度乃至作用時間に対する増加関数であるが、後述の図10で説明する如く与えられたエネルギーが一定値以上となると収束することが判明した。従って、フレッシュコンクリートに対して締め固めのために十分な振動時間を加えた後の最終的に収束する充填率を評価の対象とすることで、充填率に対する振動時間などの影響を除外し、必要最小限のパラメータで充填性を評価できるものと期待される。
【００１０】
しかしながら、上記初期欠陥の出来難さを表すスランプ、材料の分離し難さを表す分離係数の逆数、加振による欠陥の修復し易さを表す振動フロー速度のうち、充填性との関係がある程度把握されているのはスランプだけであり（例えば上述の非特許文献４参照）、残りの二つの指標に関しては目視でコンクリートの状態を確認しているに過ぎない。目視による評価は熟練を要するうえに感覚的なものに過ぎず、客観性に欠けるおそれがある。
【００１１】
又、分離係数や振動フロー速度といった評価指数は、測定装置の構造に依存する量であるため、現実のコンクリート打込みの現場での型枠内へのコンクリートの投下や締め固めの状況に近い状態で測定する必要があるが、非特許文献２の分離装置は、単一のコーン状の流動障害を使用しているため、型枠内に配筋された鉄筋にコンクリートが衝突して分離する状態を十分に再現しているとはいえず、又、図１７に示すような振動フロー試験装置では、加振力が強過ぎると振動テーブルと該テーブル上に固定するコンクリート積載板（図示せず）とのズレが生じたり、固定度や支持条件の僅かな差異により伝達する加振力が違ったり或いは不規則な加振力となって、精度が悪くなる。
【００１２】
本発明は、コンクリートに十分な振動時間を与えたときの充填率（最終充填率という）をコンクリートの軟らかさ、分離抵抗性、変形容易性を表す指標から客観的かつ容易に予測すること、特にこれら各指標を総合的に評価して材料や調合によらずある閾値を基準として充填性の適否を判断できるようにするとともに、この充填性の評価実験に適したコンクリート分離試験装置及び振動フロー試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の手段は、コンクリート充填性の評価方法であり、流動中のフレッシュコンクリートを流動障害30に衝突させて骨材の分離し難さを表す分離抵抗性評価指数を測定し、該指数が、複数のコンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定することを内容としている。
【００１４】
尚、本明細書の発明を解決するための手段、及び特許請求の範囲にいう「充填率」とは、主として上述の最終充填率、即ち締め固めにより最終的に収束した充填率、或いはその束値とみなせる程度に振動時間を十分にとったときの充填率を意味するものとする。
【００１５】
上記分離抵抗性評価指数を測定するための装置としては、後述の第１０の手段に係る分離試験装置が望ましいが、これに限られるものではなく、従来公知の分離試験装置、例えば図１６に示す既述非特許文献２の装置を用いることもできる。
【００１６】
第２の手段も、コンクリート充填性の評価方法であり、フレッシュコンクリートに振動を加えながらスランプフロー乃至フロー速度その他加振時の変形し易さを表す変形性評価指数を測定し、該指数が、複数のコンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定することを内容としている。
【００１７】
上記変形性評価指数を測定するための装置としては、後述の第１２の手段に係る振動フロー装置が望ましいが、これに限られるものではなく、従来公知の振動フロー試験装置、例えば図１７の装置を用いることもできる。
【００１８】
尚、変形性評価指数からコンクリートの充填性を評価する場合には、細骨材の種類が評価対象であるフレッシュコンクリートと同じであるコンクリート試料を用いて基準値を定めることが望ましい。
【００１９】
第３の手段もまた、コンクリート充填性評価方法であり、流動中のフレッシュコンクリートを流動障害30に衝突させて骨材の分離し難さを表す分離抵抗性評価指数を測定するとともに、同一組成のフレッシュコンクリートに振動を加えてスランプフロー乃至フロー速度その他の加振時の変形し易さを表す変形性評価指数を測定し、これら変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを相乗的に評価して充填性の適否を判断することを内容としている。
【００２０】
両指数を相乗的に評価することとは、主として後述の如く両指数を互いに乗じたものを、所定の基準値と比較することをいうが、この他にも変形性評価指数及び分離抵抗性評価指数の何れがそれぞれの基準値を下回ったときに充填性不良と判断しても良い。
【００２１】
各基準値を決定する際には、上記第１の手段又は第２の手段において述べた通り、複数のコンクリート試料に対して予め各評価指数を決定し、かつ各試料の充填率を決定することで行う。
【００２２】
第４の手段は、上記第３の手段を有し、かつ上記変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを乗じて得られた総合評価指数が、複数のコンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定することとしている。
【００２３】
第５の手段は、上記第４の手段において、該第４の手段に係る総合評価指数に代えて、上記フレッシュコンクリートのスランプ値と変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを乗じて得られた総合評価指数を用いることを内容としている。
【００２４】
第６の手段は、上記第１の手段、第２の手段、又は第４の手段を有し、かつ上記基準値の決定は、評価対象であるフレッシュコンクリートの評価指数測定に用いた測定装置と同一構成の装置を用いて同一の測定条件で、材質や組成を変更した複数のコンクリート試料の分離抵抗性評価指数乃至変形性評価指数を測定し、測定したコンクリート試料をそれぞれ型枠に打ち込んで締め固めたものの充填率を計測し、この計測結果から所要の充填率を達成するために必要となる評価指数を上記測定装置に固有の数値として決定することにより行うことを内容としている。
【００２５】
第７の手段は、第1の手段又は第3の手段を有し、かつ上記分離抵抗性評価指数を、流動障害30との衝突により分離された２つのコンクリート部分の各重量乃至組成の割合に比例する分離係数の逆数として定義している。
【００２６】
上記分離係数は、流動障害30との衝突により分離された２つのコンクリート部分における粗骨材の比重の増減分の割合としてもよく、更に具体的には、既述非特許文献２によって提案された数式１乃至数式３のものであっても良い。
【００２７】
第８の手段は、第７の手段を有し、かつコンクリート投下口８と該投下口の下方側に配置した第１、第２のコンクリート受器40,46との間に流動障害30を介在させ、該流動障害に衝突したコンクリートのうち飛散の程度が小さいコンクリート部分が第１コンクリート受器40に、飛散の程度が大きいコンクリート部分が第２コンクリート受器46にそれぞれ入るように構成し、各コンクリート受器内のコンクリート部分の粗骨材の比重から上記分離係数を求めることを内容としている。
【００２８】
第９の手段は、第７の手段を有し、かつ上記分離係数の代わりに、スランプに対するスランプフローの比率と、粗骨材の嵩容積との積を、分離係数の推定値として用いている。
【００２９】
第１０の手段は、コンクリート分離試験装置であり、コンクリート投下口８を通る垂線Ｄに対して側外方へ傾斜下降する仮想傾斜面Ｖ上に、相互に一定間隔を存して複数の水平障害棒34…を並設してなる流動障害30を設け、該流動障害の下方に、コンクリート投下口８から投下されたフレッシュコンクリートのうち上記水平障害棒34…の間をすり抜けたコンクリート部分を受け入れる第１コンクリート受器40を、又、該第１コンクリート受器と隣接させて、水平障害棒34より側外方へ飛散したコンクリート部分を受け入れる第２コンクリート受器46を配置している。
【００３０】
上記仮想傾斜面Ｖは、後述の如く上記垂線Ｄに対して左右対称な逆Ｖ字形の一対の傾斜平面とすることが好適であり、この場合には、これら傾斜平面に沿って複数の並行な直棒状の水平障害棒34…を配列すれば良い。もっとも上記一対の傾斜斜面のうち一方のみに水平障害棒34…を配列しても良い。又、上記仮想傾斜面Ｖを円錐面とし、この円錐面状に、上方から下方へ行くに従って徐々に直径が大となる同心リング状の水平障害棒34…を配列しても良い。
【００３１】
尚、これら水平障害棒の上方から見た間隔（有効間隙）は、少なくとも粗骨材の最大粒径よりも大とすることが望ましく、又、等間隔とすることが好ましい。
【００３２】
第１１の手段は、第１０の手段を有し、上下両面開口の基筒部14下面を閉塞する可動底壁16を側外方へ引抜き可能として、該引抜きによりコンクリート投下口８が開口するように設けた投下口部材６を具備し、該投下口部材の内面を、コンクリートの自由落下を妨げない直筒形乃至下方に拡開するテーパ筒形としている。
【００３３】
第１２の手段は、振動フロー試験装置であり、バイブレータ54付きの振動テーブル50と、該振動テーブル上に載置されたコンクリート積載板60と、該コンクリート積載板60を振動テーブル50に固定する固定手段70とを備え、該固定手段は、振動テーブルに対してコンクリート積載板60を直接乃至間接に締め付けて圧接することで固定するように構成し、かつその締め付け力の調整によりコンクリート積載板を振動テーブル50上に緩く固定することが可能に設けている。
【００３４】
第１３の手段は、第12の手段を有し、かつコンクリート積載板60を、その前後乃至左右のうち少なくとも一方向において振動テーブル50よりも巾広とし、かつ該振動テーブルの表面に装着させた当該一方向両側への突出可能な固定アーム72と、突出させた固定アームとコンクリート積載板60とを重ねた状態で締め付け可能な締付け具78とで上記固定手段70を構成している。
【００３５】
上記固定アーム72は、振動テーブル50の表面の適所に添設された状態から、回動乃至スライドにより側外方へ突出される構成とすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
第１の手段に係る発明によれば、流動障害30との衝突により測定する分離抵抗性評価指数を用いてコンクリートの充填性を評価するから、鉄筋が比較的密に配置された柱などの垂直部位においてもコンクリートの分離が少なく良好に充填されるように、コンクリートを調合することができる。
【００３７】
第２の手段に係る発明によれば、振動を加えながら変形性評価指数を測定して、該指標より充填性を評価するようにしたから、型枠内に投下されたコンクリートが打込み初期にジャンカなどの欠陥を有するものであっても、締め固めにより欠陥が修復され高い充填性が得られるようにコンクリートを調合することができる。
【００３８】
第３の手段に係る発明によれば、変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを相乗的に評価するから、コンクリートの充填性の評価の精度を高めることができる。
【００３９】
第４の手段に係る発明によれば、変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを乗じて得られた総合評価指数が、コンクリート試料から予め決定した基準値よりも大きいときに充填率が良好であると判定するから、コンクリートの材質や配合に左右されずに一定の基準値によって充填性の適否を判断することができる。
【００４０】
第５の手段に係る発明によれば、スランプ値と変形性評価指数と分離抵抗性評価指数とを乗じて得られた評価指数を採用したから、より精度の高い評価が可能となる。
【００４１】
第６の手段に係る発明によれば、上記基準値の決定は、評価対象であるコンクリートの評価指数測定に用いた測定装置と同一構成の装置を用いて同一の測定条件で、材質や組成を変更した複数のコンクリート試料の分離抵抗性評価指数乃至変形性評価指数を測定し、かつ該試料の最終充填率を計測することで行うから、測定装置及び測定条件ごとに決定した基準値に基づいて的確な評価をすることができる。
【００４２】
第７の手段に係る発明によれば、分離抵抗性評価指数を、流動障害30との衝突により分離された２つのコンクリート部分の各重量乃至組成の割合に比例する分離係数の逆数としたから、材料の分離の程度をより適確に表現できる。
【００４３】
第８の手段に係る発明によれば、コンクリート投下口８と該投下口の下方側に配置した第１、第２のコンクリート受器40,46との間に流動障害30を介在させ、該流動障害に衝突したコンクリートのうち飛散の程度が小さいコンクリート部分が第１コンクリート受器40に、飛散の程度が大きいコンクリート部分が第２コンクリート受器46にそれぞれ入るように構成し、各コンクリート受器内のコンクリート部分の粗骨材の比重から上記分離係数を求めることとしたから、打込み現場で型枠内へコンクリートを投下したときの状態を再現して、その充填性を適確に評価することができる。
【００４４】
第９の手段に係る発明によれば、スランプに対するスランプフローの比率と、粗骨材の嵩容積との積を、分離係数の推定値として用いたから、分離係数を実験的に測定する必要がなく、操作が簡単である。
【００４５】
第１０の手段に係る発明によれば、コンクリート投下口８から投下されたフレッシュコンクリートのうち上記水平障害棒34…の間をすり抜けたコンクリート部分を第１コンクリート受器40で、又、上記水平障害棒34より側外方へ飛散したコンクリート部分第２コンクリート受器46で受け入れるように設けたから、型枠内に配筋された鉄筋群に、コンクリート投下口からの投下コンクリートが衝突して分離する状態をより適確に再現して、コンクリートの充填性をより適確に評価することができる。
【００４６】
第１１の手段に係る発明によれば、投下口部材６の基筒部14下面を閉塞する可動底壁16を側外方へ引抜き可能として、該引抜きによりコンクリート投下口８が開口するように設けたから、ホッパーなどからコンクリートを投下する場合の如く材料の種類によってコンクリートの落下速度にバラツキが生ずることを回避できる。
【００４７】
第１２の手段に係る発明によれば、コンクリート積載板60を振動テーブル50上に緩く固定することが可能に設けたから、コンクリート試料に安定した一定の加振力を加えることができ、良好な状態で振動フロー速度を測定できる。
【００４８】
第１３の手段に係る発明によれば、振動テーブル50が嵩張ることなくコンパクトな構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１乃至図６は、本発明に係るコンクリート分離試験装置を示している。
【００５０】
このコンクリート分離試験装置は、コンクリート投下手段２と、前後一対の隔壁24、24と、流動障害30と、第１コンクリート受器40と、第２コンクリート受器46とで構成されている。
【００５１】
コンクリート投下手段２は、投下口部材６と該投下口部材を支持する支持部材４とで構成している。この支持部材はどのような構成でもよいが、図示例では支柱4c…を四角から垂下する天板4aに投下口部材取付け孔4bを穿設している。又投下口部材６は図示例では漏斗状のホッパとしており、その下面に開口するコンクリート投下口８をシャッター10で開閉可能に設けている。又、投下口部材６の外面には低周波振動モータ12を付設している。
【００５２】
隔壁24、24は、上記投下口部材６の前下方及び後下方に位置させて、一定の間隔を存して地面から上記投下口８付近まで起立しており、投下口８から上記間隙内へコンクリートを投入することが可能に構成している。両隔壁24、24は図示のように互いに平行に設置すると良い。又、図示例では上記隔壁24、24の間に後述の障害棒を架設して両隔壁を一体化している。
【００５３】
流動障害30は、上記投下口８の真下に位置させて上記隔壁24、24の間に架設している。図示例では上下２段に流動障害30、30を設けているが、その一方を省略してもよく、又、３つ以上の流動障害を設けても良い。各流動障害は、前方から見て逆Ｖ字形の前後一対の枠板32、32の間に十分な剛性を有する複数の水平障害棒34…を等間隔に架設したものであり、その各枠板を上記隔壁24、24に強固に固定させている。各流動障害30は、上記逆Ｖ字の頂角が上記投下口８の中心を通る垂線Ｄ上の一点に位置するように設け、該一点より左右対称に下外方へ斜行する傾斜面V、V上に水平障害棒34…を位置させるように設ける。各傾斜面Vが垂線Ｄに対してなす角度は40度程度とすると良い。又、上方から見た各水平棒の間隔（有効空き間隔ｄ）は、投下するコンクリート中の粗骨材の最大粒径の約1.5倍程度とするとよい。
【００５４】
第１コンクリート受器40は、上面開口の箱形の容器であって、上記流動障害30を途中に介在させてコンクリート投下口８の真下に配置している。図示の例では第1コンクリート受器40を、図２に示す如く左右両側に各２個の、上面に矩形の開口部を有する小容器40a,40b,40c,40dで形成しており、これら小容器は、相互に分離可能に密着させて、各小容器内に投下されたコンクリートを別々の試験サンプルとして各小容器ごとに取り出し可能としている。もっとも第１コンクリート受器40を単一の容器としてもよく、又左右一対の小容器としても良い。第1コンクリート受器40の前後各面（前側小容器の前面及び後側小容器の後面）は上記隔壁24、24の対向内面に密接させると良く、又、第1コンクリート受器40の左右巾は、上記流動障害30の左右巾とほぼ同じとするとよい。又、各小容器40ａ…は、底壁から同一高さの周壁を起立しており、左側の小容器40a,40bと右側の小容器40c,40dの各周壁の外方側壁部分は、上記水平障害棒34…を配列させた傾斜線Vの延長線付近にまで起立しており、上記各周壁の内方側壁部分の間からは、上記垂線Ｄに沿って仕切り板42を立設している。該仕切り板は下側の逆V字形流動障害の頂部付近まで延出することが望ましい。
【００５５】
第２コンクリート受器46,46は、第1コンクリート受器40の左右両側に隣接してそれぞれ配置されている。第２コンクリート受器46は、第１コンクリート受器40に比べて成が低くかつ上面に矩形の開口部を有する箱形の容器である。第２コンクリート受器46の前後巾は第1コンクリート受器40と同一であり、第２コンクリート受器46の周壁前後両壁部分外面を上記隔壁24、24の対向内面に、又各第２コンクリート受器46の周壁の内方側壁部分内面を第１コンクリート受器40の周壁の対応側壁部分外面にそれぞれ密接して当接させている。
【００５６】
上記構成において、上記コンクリート投下口８からフレッシュコンクリートを投下すると、コンクリートの構成粒子のうち粒径及び密度が大きい粗骨材は上記水平障害棒34に衝突して、左右側外方へ飛び散る可能性が大きく、他方、細骨材乃至モルタル成分は水平障害棒34…の間をすり抜けて下方に落下し易い。従って、第２コンクリート受器46に入るコンクリート部分は、第１コンクリート受器40に入るコンクリート部分に比べて粗骨材の比率が多くなる。この両受器内のコンクリート成分の組成乃至重量を計測することで、フレッシュコンクリートの分離係数を決定することができる。
【００５７】
尚、第２コンクリート受器46に入るコンクリートの量は、全ての投下コンクリート試料に対しては、僅かな量であり、第1コンクリート受器40に入るコンクリートの粗骨材比率は調合上の粗骨材比率とほぼ等しいため、第２コンクリート受器46に入るコンクリートの粗骨材比率と調合上の粗骨材比率とを用いて分離係数を求めると良い。
【００５８】
図４は、図１乃至図３に示したコンクリート分離試験装置の要部変形例であり、流動障害30の形状を変更したものである。この流動障害30は、コンクリート投下口８を通る垂線Ｄを中心軸とするテーパ状の仮想傾斜面Ｖの上に同心リング状の水平障害棒34を配列し、各水平障害棒を連結棒36…で連結したものである。上方から見た各水平障害棒34…の間隙（有効空き間隔ｄ）は、投下コンクリート中の粗骨材の最大粒径の約1.5倍程度とするとよい。又、上記流動障害30の下方には円形状の第１コンクリート受器40を設け、又、その周囲には第２コンクリート受器46を囲成する。図示の例では、第１コンクリート受器40の下方に該第１コンクリート受器よりも大径のコンクリート受板を付設し、第１コンクリート受器を除くコンクリート受板部分を、第２コンクリート受器46としている。
【００５９】
上記コンクリート投下口８から投下したコンクリートのうち、第１コンクリート受器40に入るコンクリート部分と、第２コンクリート受器46に入るコンクリート部分との組成乃至重量を計測することで分離係数を決定できる。
【００６０】
図５及び図６は、図１乃至図３のコンクリート分離試験装置の他の要部変形例であり、投下口部材６の構成を変更したものである。
【００６１】
即ち、この変形例の投下口部材６は、既述コンクリート投下口８を下面に開口する４角筒形の基筒部14と、該基筒部の下面を閉塞する可動底壁16とからなり、基筒部14と可動底壁16とで画成される空間内にフレッシュコンクリートを収納可能に形成している。上記基筒部14は、支持部材４の天板4aに開口した取付け孔4b内へ嵌合させ、該嵌合状態で上記天板4aに固定具18で固定している。又、上記可動底壁16は、左右方向側外方へ引出し可能とし、該引出しによりコンクリート投下口８が開口可能に形成する。16ａは可動底壁の一端部に形成した握り部である。図示例では、上記基筒部14の前後両壁外面より垂下する縦板部20a下端から内方へ係合凸部20bを突出してなる案内板20を設け、上記基筒部14の前後各壁下端面と係合凸部20bの上面との間に、可動底壁16の前後両側部を摺動可能に挟持させている。尚、係合凸部20bは、上記基筒部14の内面よりも内方に突出させないように設けることが望ましい。
【００６２】
該構成において、基筒部14内にフレッシュコンクリートを収納して、可動底壁16を側外方へ引き抜くと、上記フレッシュコンクリートは基筒部14内面に衝突することなく自由落下するので、コンクリートの組成に左右されず、一定速度での投下が可能となり、分離係数の計測をより厳密に行うことができる。
【００６３】
図７及び図９は、本発明に係る振動フロー試験装置を示している。
【００６４】
この試験装置の構成のうちまず公知の部分について説明すると、当該装置は、振動テーブル50と、コンクリート積載板60とを具備している。
【００６５】
振動テーブル50は、裏面中央部にバイブレータ54を付設したテーブル板52と、該テーブル板裏面の４角部分から垂下した脚部56…と、これら脚部上端部の間に架設した４枚の補強用の横板58…とを有する。
【００６６】
コンクリート積載板60は、所定の時間内においてフレッシュコンクリートの振動フローを測定するのに十分な面積を有するものとし、この図示例ではその左右巾及び前後巾の何れもテーブル板52よりも巾広に形成するものとする。コンクリート積載板60の上面には、直径50mmの目印になる線を描くとよい。
【００６７】
本発明においては、上記コンクリート積載板60を振動テーブル50に対して固定するための固定手段70を設ける。この固定手段は、上記横板58に側外方への引出し可能に装着した固定アーム72と、引出し状態の固定アームを上記コンクリート積載板60に締め付けるための締付け具78とで形成することができる。図示例では、上記固定アーム72を断面逆Ｌ字形に形成し、該固定アームの垂直板部72aの一端部を横板58に枢着74するとともに、非使用時には固定アームの他端部を上記横板58にボルト76留めし、使用時には該ボルトを解除して、枢着部74を中心とする固定アーム72の回動により固定アーム72の他端部を側外方へ突出させ、該固定アームの先端部の水平板部72ｂをコンクリート積載板60に重ねて締付けることが可能に設けている。
【００６８】
該締付け具78は締付け力を調整可能なものとし、コンクリート積載板60を上記固定アーム72に対して緩く固定することができるように設ける。尚、コンクリート積載板と振動テーブルとの加振による横ズレを防止する金具を取り付ける方法でも良い。
【００６９】
又、上記コンクリート積載板60とテーブル板52との間にはゴムなどで出来た弾性板62を介在させている。又、各脚部56の下端には弾性端部64…を付設する。
【００７０】
上記構成において、図７の状態では固定アーム72は振動テーブル50の側面にコンパクトに組み込まれ、保管に場所をとらない。図７の状態から、固定アーム72を外方に引出して、該固定アームの水平板部72ｂとコンクリート積載板60とを重ね合わせてこれら両板を締付け具78でやや弛めに固定させるともに上記コンクリート積載板60にフレッシュコンクリートを載せて、バイブレータ54を作動させると、該バイブレータの振動のうち水平方向の成分は固定アーム72とコンクリート積載板60とがブレることで、又上下方向の成分は弾性板62及び弾性端部64がクッション作用を果たすことにより、上記フレッシュコンクリートに対して瞬間的に大きな加速度が作用してコンクリート試料に偶発的な加振力が加わることを防ぐことができる。又、作用加振力を、挿入したバイブレータから25〜30cmの位置に相当する値に設定すれば、型枠内のフレッシュコンクリートを締め固めるときと近い振動状態を再現できる。
そして振動を加えながらコンクリートのフローが一定の広さに到達する時間を計測すると、振動フロー速度が得られる。
【００７１】
以下、本発明に係るコンクリートの充填性の評価の好ましい実施形態の一例を、出願人が実際に行なった実験の手順に即して説明する。
(１)コンクリート試料の準備
コンクリートの充填性を試験するために、細骨材の種類や細骨材率（s/a）、粗骨材のかさ容積などを代えた複数のコンクリート試料を用意する。本実施形態では、細骨材の種類に関しては、粘性が高い海砂と砕砂との混合物（タイプＩ）、粒子が粗く流動性の低い山砂Ａ（タイプII），粒子の粒子分布が理想的で流動性の大きい山砂Ｂ（タイプIII）の３種類の試料を用意した。
(２)各試料ごとのスランプ、スランプフロー及び振動フロー速度の測定
スランプ試験方法としては、一般には、鉄製スランプコーン(上端内径10cm、下端内径20cm、高さ30cm)を平板上におき、コンクリートを詰め、詰め終わった後、2〜3秒程度でコーンを真っすぐに引き上げ、平板上に残ったコンクリートの中央部分の高さを測って、30cmからの下がりをcm単位で表したものをスランプ値とする（JIS A 1101）。
【００７２】
又、スランプフローの試験は、内部にコンクリート試料を詰めたランプコーンを開口部を下にしてコンクリート積載板の上に立て、垂直に引き上げ、コンクリートが自分の重量と軟らかさのバランスにより時間の経過とともに台板上に広がるのに任せるのち、台板上に広がるコンクリートの流動が静止したら、コンクリートの広がりの最長部とその最長部と直交する方向の広がりとを計測し、これらのコンクリートの広がりの平均値をスランプフローとすることで行なうことが多い。
【００７３】
更に振動フロー速度を測定するときには、スランプフローの試験に使用した試料をコンクリート積載板ごと、振動テーブルに載せ、加振して一定の広さ（通常は50cm)に到達するまでの時間を計測し、先端の移動距離を変形に要した時間で除して振動フロー速度を求めれば良い。
【００７４】
振動フロー速度は、加振前の形状によって振動の伝達効率が異なるため、元の形状を同じとして試験した方が公平な評価が可能となる。例えば扁平な形状の容器に充填し、振動開始前に重力による変形を極力抑えた形状で試験することが好適である。その他に変形のし易さを評価する方法として、スランプ試験後の試験体を載せたコンクリート積載板を叩いたときの広がり量（タッピングフロー）で評価することもできる。
【００７５】
これら各試験を、先に用意したコンクリート試料のそれぞれに対して行なう。本実施形態では加振力を0.26Nとした。尚、スランプフロー及び振動フロー速度の測定においても、測定条件を後に再現できるように記録しておくことが望ましい。
(３)各試料ごとの分離係数の測定
分離係数の測定は、コンクリートが落下して鉄筋や型枠に衝突する様子を再現した実験装置を用いて実験的に求める。鉄筋を平行に配筋された部位については、本願図１乃至３の装置を用いて、又鉄筋がループ状に配筋された部位について本願図４の装置を用いて実験する方が打込み現場をより忠実に再現することができるが、必ずしもそうする必要はなく、例えば既述の従来の分離試験装置を用いても良い。又、分離係数に関しては、本実施形態では既述数式３のもの（投入コンクリートに対する飛散コンクリートの重量割合と、飛散前後のコンクリート中の粗骨材の比率の増分とを乗じたもの）を用いているが、従来公知の他の分離係数の式を用いても良い。
【００７６】
何れにせよ、分離係数の値は、該係数の定義式はもちろん、コンクリート投下口から流動障害に衝突するまでの距離、流動障害の形状、コンクリート受器の配置などに左右される量であるため、その測定条件を的確に記録し、後の評価対象のコンクリートの測定の際に再現できるようにすることが必要である。
(４)コンクリート試料の締固めによる最終充填率の測定
図１乃至図３に示す分離試験装置を用いて分離試験をした後、４つの小容器40a,40b…内に収納されたフレッシュコンクリートを、それぞれ振動テーブルに載せて締固め時間０秒、10秒、30秒、90秒で締め固め硬化後に充填率（本実施形態では充填面積／型枠面積）を測定したところ、複数のコンクリート試料に対して図10の結果を得た。これによれば何れの試料の充填率も指数関数的にある一定値に収束することが判り、かつその収束に要する締め固め時間はおよそ10〜40秒程度である。従って締固め時間を10〜40秒程度とったときのコンクリートの充填率は最終充填率をみなして差し支えないこととなる。
【００７７】
以上の知見に基づいて既述タイプのコンクリート試料に対して最終充填率を測定すれば良い。以上の実験結果をまとめると次のようになる。尚、表中の1-1乃至1-9は既述タイプＩの試料を、2-1乃至2-7は既述タイプIIの試料を、更に3-1乃至3-5はタイプIIIの試料をそれぞれ示している。
【００７８】
【表１】
2006010381.tif 000003
(５)基準値の検討
図１１は、振動フロー速度と最終充填率との関係を示している。同図によれば、タイプIIIの流動性の大きい山砂Ｂに関する各プロット（黒塗りの点）は、他の点と極端に傾向が異なる１点を除いて最終充填率が100％の付近に集中している。上記１点を測定誤差によるものと考えると、タイプIIIの試料は理想的な粒度分布を示しており、下記の基準値を定めるまでもなく充填性は良好であると判断できる。これに対して薄塗りで描いたタイプIIの流動性の低い山砂Ａのプロット、及び白抜きで描いたタイプＩの海砂と砕砂との混合物では、左下から右上への正の相関関係がある。これらのデータをもとに最小二乗法による近似式をグラフに書き込むと、タイプＩでは太い破線のように、又タイプIIでは細い破線のようになる。最終充填率の目標値を95％とすると、この目標値を達成するために振動フロー速度が満たすべき基準値は、タイプＩでは1.0cm/s，タイプIIでは1.4cm/sとなる。
【００７９】
図１２は、分離係数と最終充填率との関係を示している。同図においてもタイプIIIの山砂Ｂについては、１点を除いて最終充填率が100％付近に集中しているが、タイプＩ及びタイプIIでは左上から右下への負の相関関係がある。図11の場合と同様にタイプＩの近似式を太い破線で、タイプIIの近似式を細い破線で書き込み、最終充填率の目標値を95％とすると、分離係数の基準値はタイプＩでは0.007、タイプIIでは      0.009となる。尚、この基準値は無次元量である。
【００８０】
図１３は、振動フロー速度を分離係数で除した総合評価指数と最終充填率との関係を示している。この図によれば、総合評価指数40（cm/s）以上の範囲では、測定誤差による特異点と推定される一点を除き、細骨材の種類によらず、総合評価指数が40〜60の範囲（cm/s）で急激に起立した後に最終充填率が100％付近で一定値に収束するという傾向を有することが判る。これらの点に沿って図示の如く近似線を引き、最終充填率の目標値を90％とすると上記総合評価指数の基準値として60（cm/s）が、又、最終充填率の目標値を95％とすると総合評価指数の基準値として75（cm/s）がそれぞれ得られる。
【００８１】
図１４は、スランプ値と振動フロー速度との積を分離係数で除した総合評価指数と最終充填率との関係を示している。このようにスランプ値を評価指数に含めることで、フレッシュコンクリートにおける初期欠陥の出来易さを評価に反映させることができる。
(６)評価対象のフレッシュコンクリートのスランプ、スランプフロー、振動フロー速度、及び分離係数の測定及び評価
上述の如く複数のコンクリート試料について振動フロー速度及び分離係数の基準値、その他の各データを測定した後、同一の測定装置を用いて同一の測定条件でその評価対象であるフレッシュコンクリートについて、調合設計のために振動フロー速度又は分離係数或いはその双方の測定を行なう。評価の精度を良くするためには２つの評価指標をそれぞれ測定することが望ましいが、双方の測定実験をすることは手間がかかるため、その一方の指標のみを測定することができる。他方、更に評価の精度を良くするためには、上述の振動フロー速度及び分離係数に加えてスランプの３つの評価指数を測定し、これら３つの評価指数を乗じたものを、上記コンクリート試料の測定データから得た対応評価指数の基準値と比較して評価を行なっても良い。
【００８２】
こうして測定し、或いは測定値から算出した評価対象に係るコンクリートの評価指数を、コンクリート試料から得た基準値と対比して最終充填率の良否を予測できる。振動フロー速度或いは分離係数のみで評価を行なう場合、評価の対象となるコンクリートと細骨材の種類が同じであるコンクリート試料（例えば海砂であれば海砂）の測定試験から得た基準値と対比することが重要である。
【００８３】
尚、以上の実施形態では、コンクリート試料及び評価対象であるフレッシュコンクリートの分離係数として実測値を使用しているが、分離係数の実験装置が大きくなって実験的に求めるのが困難な場合には、分離係数と相関のある他の変数を組合わせて分離係数を推定しても良い。
【００８４】
好適な推定の手法としては、スランプに対するスランプフローの比率と粗骨材の嵩容積との積から、分離係数を推定することができる。図１５は、この手法による分離係数の推定値を横軸に、分離係数の実測値を縦軸にとったものであるが、両者の間には明確な相関関係があることが判る。従ってこの分離係数の推定値を用いて、図13に相当するグラフを描けば数値は異なるが同様の傾向を示す近似式が成立することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係るコンクリート分離試験装置の正面図である。
【図２】図１のII-II線に沿って見た要部上面図である。
【図３】図１装置の側面図である。
【図４】図１の装置の要部変形例である。
【図５】図１の装置の他の要部変形例である。
【図６】図５の変形例の拡大図である。
【図７】本発明に係る振動フロー試験装置の使用状態の正面図である。
【図８】図７のVIII− VIII線に沿って当該装置を見上げた図である。
【図９】図７装置の非使用状態での縦断面図である。
【図１０】本発明評価方法における締固め時間と充填率との関係を表すグラフである。
【図１１】本発明評価方法における振動フロー速度と最終充填率との関係を表すグラフである。
【図１２】本発明評価方法における分離係数と最終充填率との関係を表すグラフである。
【図１３】本発明評価方法における振動フロー速度／分離係数と最終充填率との関係を表すグラフである。
【図１４】本発明評価方法におけるスランプ×振動フロー速度／分離係数と最終充填率との関係を表すグラフである。
【図１５】本発明評価方法における分離係数と粗骨材嵩容積との関係を表すグラフである。
【図１６】従来公知の分離試験装置の構成例である。
【図１７】従来公知の振動フロー試験装置の構成例である。
【符号の説明】
【００８６】
２…コンクリート投下手段  ４…支持部材  4a…天板  4b…取付け孔  4c…支柱
６…投下口部材  ８…投下口  10…シャッター  12…低周波振動モータ
14…基筒部  16…可動底壁  18…固定具  20…案内板  20a…縦板部
20b…係合凸部  24…隔壁
30…流動障害  32…枠板  34…水平障害棒  36…連結棒  38…脚部
40…第１コンクリート受器  40a,40b,40c,40d…小容器  42…仕切り板
46…第２コンクリート受器
50…振動テーブル  52…テーブル板  54…バイブレータ  56…脚部  58…横板
60…コンクリート積載板  62…弾性板  64…弾性端部
70…固定手段  72…固定アーム  72a…垂直板部  72ｂ…水平板部
74…枢着軸  76…固定ボルト  78…締付け具
100…ホッパー  101,102…円板  103…コーン  105…振動テーブル
【図１】
2006010381.tif 000004
【図２】
2006010381.tif 000005
【図３】
2006010381.tif 000006
【図４】
2006010381.tif 000007
【図５】
2006010381.tif 000008
【図６】
2006010381.tif 000009
【図７】
2006010381.tif 000010
【図８】
2006010381.tif 000011
【図９】
2006010381.tif 000012
【図１０】
2006010381.tif 000013
【図１１】
2006010381.tif 000014
【図１２】
2006010381.tif 000015
【図１３】
2006010381.tif 000016
【図１４】
2006010381.tif 000017
【図１５】
2006010381.tif 000018
【図１６】
2006010381.tif 000019
【図１７】
2006010381.tif 000020