(57)【要約】  【課題】  コンクリートにおける配合設計や品質管理等に用いられる充填性の評価を、特別の機材を使用することなく、かつ多大な労力を必要とせずに行うことが可能となるような、コンクリートの充填性評価方法を提供することを一の課題とする。  【解決手段】  容器内に評価対象となるフレッシュコンクリートを打ち込み、打ち込まれた該フレッシュコンクリートに所定の振動を加え、該振動の前後における該フレッシュコンクリートの空気量を測定し、該測定によって得られた振動と空気量との関係に基づき、該フレッシュコンクリートの充填性を評価することを特徴とするフレッシュコンクリートの充填性評価方法による。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に評価対象となるフレッシュコンクリートを打ち込み、打ち込まれた該フレッシュコンクリートに所定の振動を加えるとともに該振動を加える前後において該フレッシュコンクリートの空気量を測定し、該測定によって得られた空気量の変動結果に基づき、該フレッシュコンクリートの充填性を評価することを特徴とするフレッシュコンクリートの充填性評価方法。
【請求項２】
容器内に評価対象となるフレッシュコンクリートの一部を打ち込み、打ち込まれたフレッシュコンクリートの空気量を測定する工程と、容器内に前記フレッシュコンクリートの他の一部を打ち込み、打ち込まれた該フレッシュコンクリートに所定の振動を加えた後、、該フレッシュコンクリートの空気量を測定する工程とを備え、これら少なくとも２工程の測定によって得られた空気量の変動結果に基づき、該フレッシュコンクリートの充填性を評価することを特徴とするフレッシュコンクリートの充填性評価方法。
【請求項３】
前記空気量の測定を、ＪＩＳ  Ａ  １１２８に規定された方法によって行うことを特徴とする請求項１又は２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４】
前記空気量の測定が、注水法であることを特徴とする請求項３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５】
前記振動が、前記容器が載置された振動台により加えられる振動であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフレッシュコンクリートの充填性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレッシュコンクリートの充填性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレッシュコンクリートを打ち込んだ際、打ち込み直後は該コンクリートが空気を巻き込んだ状態となっている場合が多いため、通常、締固め作業によりコンクリートを脱泡し、コンクリートの密実化、均一化が図られている。
一般に、この締固め作業は、人手によって、又は重機や自動化機械を用いることによって行われる。即ち、これらの方法は、バイブレータをコンクリート内に差込む内部振動方式や、型枠バイブレータによる外部振動方式であり、コンクリートを強制振動させることによって内部に閉じ込められた気泡を排出させ、コンクリートの密実化、均一化を図るものである。
【０００３】
そして、この締固め作業におけるコンクリートの脱泡状態の判定は、作業員による目視確認や勘に頼っており、大まかに締固め完了を判断し、作業を終了している場合が多い。
しかしながら、十分に脱泡したと判断した場合においても、実際には脱型後に巣と称される空洞部分や、豆板あるいはジャンカと称される粗骨材の多く分布している個所が見つかる場合がある。このような個所は、コンクリートが部分的に脆弱化する原因となるものであるため、該当する箇所をはつり取り、その部分をコンクリートやモルタル等で充填する必要がある。しかるに、このような補修を行ったとしても、該修復箇所と周囲部分との一体性が不十分となる恐れがある。
このように、コンクリートの締固めが不十分な場合には、部分的な補修作業を余儀なくされ、余分な工数を掛けなければならないだけでなく、これら補修箇所と周囲部分の一体性にも問題を生じる可能性があった。
【０００４】
そこで、打ち込み時に巻き込んだ気泡が脱泡しやすいコンクリートを打ち込めば、巣、豆板あるいはジャンカの発生頻度が少なくなり、締固め作業時間が短くなるばかりでなく、締固め完了の判断の誤差が少なくなり、コンクリートの密実化、均一化を図ることができるという観点から、従来、巣、豆板あるいはジャンカが発生するか否かの評価については、模擬試験体にコンクリートを打ち込んで評価する方法が検討されていた。
【０００５】
しかしながら、斯かる方法は、模擬試験体を作製し、該模擬試験体に実際にコンクリートを打ち込み、打ち込まれたコンクリートを目視観察によって評価する必要があり、多大な労力が必要であった。
【０００６】
また、特開２００１−３３７０７４号（特許文献１）には、締固め作業と同時進行でコンクリート内部の締固め度合を精度良く検出できるようにしたフレッシュコンクリートの締固め判定装置が開示されている。この技術を使用すれば、実際の現場での締固め度合を評価でき、また、コンクリートの配合設計や品質管理等にも応用することが可能である。
しかしながら、該特許文献１に記載の方法では、超音波送受信装置などの特別な機材が必要になるという問題があり、例えば、一般的なコンクリート試験室でコンクリートの充填性を評価したい場合には、このような測定方法は不向きである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３３７０７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、コンクリートにおける配合設計や品質管理等に用いられる充填性の評価を、超音波送受信装置のような特別な機材を使用することなく、かつ多大な労力を必要とせずに行うことが可能となるような、コンクリートの充填性評価方法を提供することを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、鋭意努力を重ねた結果、空気量測定器を用いて比較的簡易にコンクリートの充填性を評価しうる方法を見出した。
【００１０】
即ち、本発明は、容器内に評価対象となるフレッシュコンクリートを打ち込み、打ち込まれた該フレッシュコンクリートに所定の振動を加えるとともに該振動を加える前後において該フレッシュコンクリートの空気量を測定し、該測定によって得られた空気量の変動結果に基づき、該フレッシュコンクリートの充填性を評価することを特徴とするフレッシュコンクリートの充填性評価方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、容器内に評価対象となるフレッシュコンクリートの一部を打ち込み、打ち込まれたフレッシュコンクリートの空気量を測定する工程と、同じ容器内に前記フレッシュコンクリートの他の一部を打ち込み、打ち込まれた該フレッシュコンクリートに所定の振動を加えた後、、該フレッシュコンクリートの空気量を測定する工程とを備え、これら少なくとも２工程の測定によって得られた空気量の変動結果に基づき、該フレッシュコンクリートの充填性を評価することを特徴とするフレッシュコンクリートの充填性評価方法を提供する。
【００１２】
本発明に係るフレッシュコンクリートの充填性評価方法においては、好ましくは前記空気量の測定を、ＪＩＳ  Ａ  １１２８に規定された方法によって行うものとし、より好ましくは注水法によって行うものとする。
【００１３】
また、本発明に係るフレッシュコンクリートの充填性評価方法においては、好ましくは前記振動が、前記容器が載置された振動台により加えられる振動であるものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る充填性評価方法によれば、フレッシュコンクリートに加え、該振動によって該フレッシュコンクリートの空気量の変化を測定する、という新たな手法を採用することにより、多大な労力を必要とせず、簡易にフレッシュコンクリートの充填性を評価することができる。また、空気量を測定する前記容器としては、ＪＩＳ規格にも記載された極めて一般的な装置を使用できるため、超音波送受信装置などの特別の機材を使用する必要も無い。
【００１５】
さらに、本発明に係る充填性評価方法によれば、振動を加える前後における空気量の変動から、測定対象となったコンクリートを使用する際に所望の脱泡を行うために必要となる振動エネルギーを逆算できるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るフレッシュコンクリートの充填性評価方法は、容器内にフレッシュコンクリートを打ち込み、打ち込まれた該フレッシュコンクリートに所定の振動を加え、該振動の前後における該フレッシュコンクリートの空気量を測定し、該測定によって得られた空気量の変動結果に基づき、該フレッシュコンクリートの充填性を評価するものである。
【００１７】
本発明において、フレッシュコンクリートの空気量を測定する方法としては、空気量を精度良く且つ再現性良く測定しうる方法であれば特に制限されないが、好ましくは、ＪＩＳ  Ａ  １１２８：２００５（以下、単に「ＪＩＳ規定」ともいう）に規定された測定方法によるものとし、より好ましくは、該ＪＩＳ規定のうち、注水法を用いて測定する測定方法によるものとする。
【００１８】
使用する容器は、フレッシュコンクリートの空気量測定方法に合わせて適切な容器を適宜選択して使用することができるが、例えば、前記ＪＩＳ規定の測定方法を採用する場合には、該ＪＩＳ規定に記載された容器を使用する。
【００１９】
一実施形態としての容器１は、図１に示すように、フレッシュコンクリートを密閉状態に収容可能なコンクリート収容部２と、該コンクリート収容部２の外側に設けられた加圧可能な空気室３と、該空気室３の圧力を測定するための圧力測定手段４とを備えてなり、さらに、前記コンクリート収容部２と前記空気室３との間には、前記空気室３において加圧された空気を前記コンクリート収容部２に導通させるための作動弁５が備えられており、該作動弁５を開の状態にして加圧された空気室３内の空気をコンクリート収容部２へと導通させて空気室３の圧力を減少させた際、前記圧力測定手段４によって該圧力減少を測定しうる構成のものである。即ち、該容器１は、前記圧力測定手段４によって空気室３の圧力減少を測定することにより、これをフレッシュコンクリート中の空気量に換算して算出するものである。
【００２０】
より具体的には、前記容器１は、前記コンクリート収容部２が、蓋２１と容器本体２２とを備えてなるものとし、該容器本体２２および該蓋２１は、何れもフランジを備え、該フランジ面を接合させることによって容器内を密封しうる構成のものとすることが好ましい。また、前記蓋２１は、好ましくは容器１内への注水が可能な注水口２３と、注水の際に空気および水をその頂部より排出させて容器内の上部空間を満水状態としうる排水口２４を備えたものとする。
容器本体２２の内径は、高さの０．７５〜１．２５倍とすることが好ましい。また、該容器１の容量は、注水法に使用する場合は５Ｌ以上が好ましく、無注水法に使用する場合は７Ｌ以上とすることが好ましい。
【００２１】
また、前記空気室３は、前記蓋２１の上部に取り付けられた構成とすることができ、該空気室３の容量は、コンクリート収容部２の容積の４〜６％とすることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記空気室３は、好ましくは、空気室３内の空気圧を高めるためのポンプ３１と、該空気圧が所定の圧力を超えると内圧を逃がすことにより該空気室３内の圧力を所定の圧力に調整しうる圧力調整弁３２とを備えたものとする。
【００２３】
また、前記圧力計は、約１００ｋＰａ以上の容量を有し、且つ１ｋＰａの感度を有するものを使用することが好ましい。
【００２４】
さらに、フレッシュコンクリートを該容器内に打ち込む際には、再現性を担保するという観点から、打ち込み装置を用いて打ち込むことが好ましい。該打ち込み装置としては、図２に示したような、前記容器内に打ち込む量のフレッシュコンクリートを一時貯留可能なホッパ５１と、該ホッパ５１の下端部に取り付けられた開閉弁５２とを備えたものが好ましく、また、フレッシュコンクリートに振動を加えうる加振手段（図示せず）を備えたものであってもよい。
【００２５】
また、前記容器１内に打ち込まれたフレッシュコンクリートに振動を加える手段としては、フレッシュコンクリート内の空気を効果的に排出させうる振動手段であれば特に限定されないが、例えば図２に示したように、台５３上に載置された前記容器１を該台５３を介して上下に振動させるべく、該台５３の下面側に取り付けられた振動機５４（即ち、振動台方式のもの）や、容器の側面に設置して側方から振動を加える方式のもの（図示せず）などを挙げることができるが、好ましくは、前記振動台方式のものを使用する。
【００２６】
次に、上記のような構成の容器を用いて本発明に係る評価方法を実施する手順について、具体的に説明する。
まず、評価対象となるフレッシュコンクリートの一部を、打ち込み装置のホッパ５１内に一時貯留する。ホッパ５１内に入れるフレッシュコンクリートの量は、注水法の場合は５Ｌ以上、無注水法の場合は７Ｌ以上とすることが好ましい。次に、該打ち込み装置の開閉弁５２を開け、ホッパ５１内に収容されたフレッシュコンクリートを、前記容器本体内に途切れないようにして打ち込み、該フレッシュコンクリート６の表面を均して該表面と前記容器本体２２の上面とを一致させる。
次いで、容器１の蓋２１を閉じて容器内を密封状態とし、注水法の場合、さらに、蓋に設けられた前記注水口２３から容器内へ水を注入し、フレッシュコンクリート６の上方空間を水で満たした後、注水口２３を閉じる。その後、ポンプ３１を用いて空気室３内の空気を所定の圧力にまで加圧し、これを初圧力とする。空気圧は、１００〜１０５ｋＰａ（ゲージ圧）の範囲内とすることが好ましい。
【００２７】
そして、前記作動弁５を開放し、空気室３内の加圧された空気をコンクリート収容部２へと流入させ、その際の空気室３の圧力減少を圧力計４により測定する。フレッシュコンクリート６中の空気量は、ボイルの法則により、測定された圧力減少量から算出することができる。
ここで得られた空気量は、振動前の空気量とする。
【００２８】
次に、評価対象となるフレッシュコンクリートの他の一部を、同様の手順によって打ち込み装置から容器１内に打ち込む。そして、前記振動機５４を作動させ、打ち込まれたフレッシュコンクリートに所定の振動を加えた後、容器の蓋を閉じて容器内を密封状態とし、以下、同様の手順によって容器内に打ち込まれたフレッシュコンクリートの空気量を測定する。
【００２９】
ここで、フレッシュコンクリートに加える振動エネルギーは、１０-5Ｊ〜１０-3Ｊが好ましく、１０-5Ｊ〜１０-4Ｊがより好ましい。
また、振動を加える時間は、通常、３０秒〜１０分程度とし、好ましくは１〜５分とする。
【００３０】
こうして、容器内に打ち込んだフレッシュコンクリートに関して、振動を加える前後に於けるその空気量を測定することにより、振動による空気量の減少しやすさ、即ち、フレッシュコンクリートの充填性を評価することができる。
【００３１】
尚、前記実施形態においては、評価対象となるフレッシュコンクリートを少なくとも２つの部分に分け、その一部について振動を加えずに空気量を測定し、他の一部について振動を加えた後に空気量を測定したが、本発明はこのような実施形態に限定されず、同一の試料を対象として空気量の測定を行っても良い。
【００３２】
即ち、同一の試料を対象として振動の前後に空気量の測定を行う方法としては、まず、評価対象となるフレッシュコンクリートを、打ち込み装置のホッパ内に一時貯留し、該打ち込み装置を用いて、フレッシュコンクリートを前記容器本体内に途切れないようにして打ち込む。ここで、容器の蓋を閉じて容器内を密封状態とし、注水法の場合、さらに、蓋に設けられた前記注水口から容器内へ水を注入し、フレッシュコンクリートの上方空間を水で満たした後、注水口を閉じる。空気室内の空気を所定の圧力にまで加圧し、これを初圧力とする。空気圧は、１００〜１０５ｋＰａ（ゲージ圧）の範囲内とすることが好ましい。そして、前記作動弁を開放し、空気室内の加圧された空気をコンクリート収容部へと流入させ、その際の空気室の圧力減少を圧力計により測定する。コンクリート中の空気量は、ボイルの法則により、測定された圧力減少量から算出することができる。
ここで得られた空気量は、振動前の空気量とする。
【００３３】
次に、容器の蓋を開け（注水法の場合においては容器の蓋を閉じた状態のまま）、空気量を測定した後のフレッシュコンクリートに、前記実施形態と同様の振動を加える。振動を加えた後、容器の蓋を閉じて容器内を再び密封状態とし、注水法においては前記注水口から容器内へ水を注入してフレッシュコンクリートの上方空間を水で満たした後、注水口を閉じる。そして、空気室内の空気を所定の圧力にまで加圧し、これを初圧力とする。空気圧は、振動を加える前の空気量測定時と同じ圧力とする。
【００３４】
そして、前記作動弁を開放し、空気室内の加圧された空気をコンクリート収容部へと流入させ、その際の空気室の圧力減少を圧力計により測定し、測定された圧力減少量からボイルの法則に基づいてコンクリート中の空気量を算出する。
ここで得られた空気量を、振動後の空気量とする。
【００３５】
こうして、容器内に打ち込んだ単一のフレッシュコンクリートに関して、振動を加える前後に於けるその空気量を測定することができ、このような方法によっても、評価対象となるフレッシュコンクリートの充填性を評価することができる。
【実施例】
【００３６】
下記表１に示したような配合により、配合例１乃至３のフレッシュコンクリートを調製した。
【００３７】
【表１】
2008185408.tif 000003
【００３８】
調製した配合例１乃至３のフレッシュコンクリートの性状を測定したところ、下記表２に示す結果が得られた。尚、スランプフローの測定は、ＪＩＳ  Ａ  １１０１に規定された「コンクリートのスランプ試験方法」に基づいてスランプ試験を行った際の試料の直径を測定することにより行い、空気量の測定は、ＪＩＳ  Ａ  １１１８に規定された方法に基づいて行った。
【００３９】
【表２】
2008185408.tif 000004
【００４０】
上記配合例１乃至３のフレッシュコンクリートを用い、本発明の方法によって流動性の評価を行った。
具体的には、前記実施形態において説明したような打ち込み装置（ホッパの下端部が容器の上端から５ｃｍの高さに設定されたもの）を用い、ＪＩＳ  Ａ  １１２８に規定された容器内に各配合のフレッシュコンクリートを打ち込み、振動を与えることなく注水法によって空気量を測定した。その後、該フレッシュコンクリートに、１．０２×１０-5Ｊのエネルギーの振動を１分間与えた後の空気量、及び該振動を４分間与えた後の空気量を、それぞれ同様にして注水法により測定した。測定結果を下記表３及び図２に示す。
【００４１】
【表３】
2008185408.tif 000005
【００４２】
表３及び図３に示した測定結果より、配合例１のフレッシュコンクリートは振動の前後における空気量の低下率が最も大きく、振動を加えながら充填した際の充填性に最も優れていることが推測される。
また、配合例１と配合例３のフレッシュコンクリートは、振動を加える前の状態ではフレッシュコンクリート中の空気量が同程度のものであるが、振動を加えた後の性質が大きく異なり、振動を加える時間が長くなると配合例３よりも配合例１の方が脱泡されやすく、充填性が良好になるという性質を有していると評価することができる。
【００４３】
さらに、これらの測定結果に基づき、各配合のフレッシュコンクリートを実際に打設した際に、所定の空気量にまで脱泡する為に必要となる振動エネルギーを推定することも可能である。
例えば、前記配合例１のフレッシュコンクリートであれば、空気量を１．０％とするのに要する時間が約１分間であるため、要したエネルギーは１．８４×１０-3[Ｊ・ｓｅｃ]となる。さらに、用いた供試体の容積（７．０×１０-3[ｍ3]）で、該エネルギーを割ると、０．２６[Ｊ・ｓｅｃ／ｍ3]となる。よって、該配合例１のフレッシュコンクリートを空気量１．０％で充填するために必要な振動エネルギーは、０．２６[Ｊ・ｓｅｃ／ｍ3]と算出することができる。
【００４４】
さらに、上記配合例１〜３のフレッシュコンクリートを、１．１２×１０−４[Ｊ]のエネルギーの振動を加えながら打設して、供試体（１５０×３０×５ｃｍ）をそれぞれ作製した。そして、これらの各供試体の中心部から、一辺１０ｃｍの立方体をそれぞれ切り取り、各立方体の一面（１０ｃｍ×１０ｃｍ）において、最大径が５ｍｍ以上の気泡の数を測定した。結果を下記表４に示す。
【００４５】
【表４】
2008185408.tif 000006
【００４６】
表４に示した結果より、空気量低下率の大きかった配合例１では最大径５ｍｍ以上の気泡が生じておらず、実際に充填性に優れていることが認められた。これに対し、空気量低下率の然程大きくなかった配合例２及び３では、配合例１よりも多くの気泡が生じており、配合例１よりも充填性に劣ることが認められた。
このように、フレッシュコンクリートの空気量の変動を測定することにより、該フレッシュコンクリートの充填性を予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明において使用する容器の一例を示した断面図。
【図２】本発明において使用する打ち込み装置の一例を示した断面図。
【図３】本発明の評価方法により配合例１乃至３のフレッシュコンクリートを測定した結果を示すグラフであって、振動を加えた時間と空気量の減少の関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００４８】
１    容器
２    コンクリート収容部
３    空気室
２１  蓋
２２  容器本体
【図１】
2008185408.tif 000007
【図２】
2008185408.tif 000008
【図３】
2008185408.tif 000009