(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状体と、該円筒形状体に嵌装されているプランジャと、を含んで構成されている真空形成機構を、前記円筒形状体の開口部を多孔質材料に対向させた状態で、該多孔質材料に密封固定する固定工程と、
前記プランジャを前記円筒形状体に対して相対的に動作させることにより、前記円筒形状体内部を真空にする真空形成工程と、
前記円筒形状体内部の真空状態を解消する方向への、前記プランジャの動作を許容し、前記プランジャの動作が停止した位置から、前記多孔質材料を通過して前記円筒形状体の内部の空間に流れ込んだ空気の量を特定する真空解消工程と、
を含んで構成され、
前記真空解消工程で得られた空気の量から物質移動抵抗性を算出する、
ことを特徴とする多孔質材料の透気性測定方法。
【請求項２】
前記真空形成工程と、前記真空解消工程との間に、
あらかじめ定められた時間、前記円筒形状体に対して前記プランジャを動作させない待機工程を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の多孔質材料の透気性測定方法。
【請求項３】
円筒形状体と、該円筒形状体に嵌装されているプランジャと、を含んで構成され、
前記円筒形状体の開口部には、フランジ部が設けられており、
該フランジ部には、前記開口部と、コンクリート、セメントペースト、またはモルタルからなる多孔質材料の壁との間を密封するための密封材が設けられている、
ことを特徴とする多孔質材料の透気性測定装置。
【請求項４】
前記円筒形状体に対する前記プランジャの位置を変更させない固定機構が設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の多孔質材料の透気性測定装置。
【請求項５】
前記円筒形状体内部を真空にするために、前記プランジャを動作させるためのプランジャ作動機構を備えている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の多孔質材料の透気性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透気性測定方法、および透気性測定装置に関する。さらに詳しくは、簡素な構成の装置を用いた場合でも、信頼性の高いデータを得ることが可能な多孔質材料の透気性測定方法、およびその透気性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内のコンクリート崩落事故など、鉄筋コンクリートの構造物の耐久性について社会的関心が高まっている。これらの構造物の耐久性を確保するためには、コンクリート表層部の状態を適切に知ることが不可欠である。例えば、鉄筋からコンクリート表面までの最短距離に位置する「かぶり」など、多孔質材料の表層部の品質を確保することは、非常に重要である。この表層部の品質を評価する方法として、非破壊試験でありながら、容易に多孔質材料の表層部の物質移動抵抗性を測定できる透気試験の採用が進んでいる。
【０００３】
この透気試験としては、主に特許文献１に開示されているＴｏｒｒｅｎｔ法による透気試験が行われている。このＴｏｒｒｅｎｔ法は、内側チャンバとこの内側チャンバを環状に囲む外側チャンバとのダブルチャンバ構造を有する装置を用い、内側チャンバ内と外側チャンバ内とを減圧した上で内側チャンバ内の気圧と外側チャンバ内の気圧とが等しくなるように制御してコンクリート表層において一次元の流れ場を形成することによってコンクリート表層の透気係数を得る方法である。
【０００４】
しかるに、このＴｏｒｒｅｎｔ法を実施するための装置は、内側チャンバ内の気圧と外側チャンバ内の気圧とが等しくさせる等のための複雑な構造を有するとともに、チャンバ内を真空にするための真空ポンプ、これを動作させるための電源などの重量物が必要となる。このことから、重量が重く、嵩が大きくなり、建設現場で装置を持ち運ぶ作業者への負担が大きいという問題がある。また、１台当たりの費用が高くなり、多孔質材料の広範な範囲を測定する場合、この１台により測定するようになり、測定時間が長くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−３２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、簡素な構成の装置でありながら、信頼性の高いデータを得ることが可能な透気性測定方法、および透気性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の多孔質材料の透気性測定方法は、円筒形状体と、該円筒形状体に嵌装されているプランジャと、を含んで構成されている真空形成機構を、円筒形状体の開口部を多孔質材料に対向させた状態で、該多孔質材料に密封固定する固定工程と、プランジャを円筒形状体に対して相対的に動作させることにより、円筒形状体内部を真空にする真空形成工程と、円筒形状体内部の真空状態を解消する方向への、プランジャの動作を許容し、前記プランジャの動作が停止した位置から、前記多孔質材料を通過して前記円筒形状体の内部の空間に流れ込んだ空気の量を特定する真空解消工程と、を含んで構成され、前記真空解消工程で得られた空気の量から物質移動抵抗性を算出することを特徴とする。
第２発明の多孔質材料の透気性測定方法は、第１発明において、真空形成工程と、真空解消工程との間に、あらかじめ定められた時間、円筒形状体に対してプランジャを動作させない待機工程を含むことを特徴とする。
第３発明の多孔質材料の透気性測定装置は、円筒形状体と、該円筒形状体に嵌装されているプランジャと、を含んで構成され、円筒形状体の開口部には、フランジ部が設けられており、該フランジ部には、開口部と、コンクリート、セメントペースト、またはモルタルからなる多孔質材料の壁との間を密封するための密封材が設けられていることを特徴とする。
第４発明の多孔質材料の透気性測定装置は、第３発明において、円筒形状体に対するプランジャの位置を変更させない固定機構が設けられていることを特徴とする。
第５発明の多孔質材料の透気性測定装置は、第３発明または第４発明において、円筒形状体内部を真空にするために、プランジャを動作させるためのプランジャ作動機構を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、真空形成機構を多孔質材料に密封固定し、プランジャを動作させて真空形成機構の円筒形状体内部を真空にし、この真空状態を解消させるようにプランジャの動作を許容することにより、プランジャの動作量によって、多孔質材料からの空気の流入量を特定できる。このように真空ポンプや電源を不要とする簡素な構成を用い、物質移動抵抗性の、信頼性の高いデータを得ることができる。
第２発明によれば、真空形成工程と、真空解消工程との間にプランジャを動作させない待機工程を含むことにより、データの再現性をさらに上げることができる。
第３発明によれば、透気性測定装置が、円筒形状体と、該円筒形状体に嵌装されているプランジャと、を含んで構成され、円筒形状体の開口部には、密封材を有するフランジ部が設けられていることにより、円筒形状体の開口部を多孔質材料に対向させた状態で容易に固定することができ、その後真空形成工程と真空解消工程とを経ることで、簡素な構成でありながら、物質移動抵抗性の、信頼性の高いデータを得ることができる。
第４発明によれば、円筒形状体に対するプランジャの位置を変更させない固定機構が設けられていることにより、円筒形状体内部を真空にした後、プランジャの位置を容易に固定することができる。これにより、透気性測定装置の使用者が、プランジャを引いた状態で維持する作業が容易になり、作業能率が向上する。
第５発明によれば、円筒形状体内部を真空にするために、プランジャを動作させるためのプランジャ作動機構を備えていることにより、透気性測定装置の使用者が、プランジャを動作させる作業を容易に行うことができ、作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る透気性測定装置の正面断面図である。
【図２】図１の透気性測定装置を構成する円筒形状体の説明図である。
【図３】図１の透気性測定装置を構成するプランジャの説明図である。
【図４】図１の透気性測定装置の使用説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る透気性測定装置の正面断面図である。
【図６】本発明の透気性測定方法を実施することが可能な第３実施形態に係る透気性測定装置の正面図である。
【図７】本発明の透気性測定方法により実施した試験結果（モルタル）のグラフである。
【図８】本発明の透気性測定方法により実施した試験結果（コンクリート）のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態にかかる多孔質材料の透気性測定装置を図面に基づき説明する。図１には、本発明の第１実施形態に係る透気性測定装置１の正面断面図を示す。図１（Ａ）は、プランジャ２０が円筒形状体１０に入り込んでいる状態を示し、図１（Ｂ）は、プランジャ２０が、円筒形状体１０から、所定量引き出されている状態を示している。また、図２（Ａ）には、この透気性測定装置１を構成している円筒形状体１０単体の正面図、図２（Ｂ）には、その側面図、図３（Ａ）には、透気性測定装置１を構成しているプランジャ２０の正面図、図３（Ｂ）には、Ｓ−Ｓ断面における側面図を示す。
【００１１】
本実施形態に係る多孔質材料の透気性測定装置１は、一般的な注射器の構成と類似しており、円筒形状体１０と、この円筒形状体１０に嵌装されているプランジャ２０とを含んで構成されている。
【００１２】
図１、図２に示すように、第１実施形態では、円筒形状体１０を構成する円筒部１３の一方の端部にはフランジ部１２が設けられており、もう一端には、底板１４が設けられている。円筒部１３、フランジ部１２、底板１４は、透明なプラスチックにより一体成形されている。円筒部１３の外周には、この円筒部１３の円周方向に複数の目盛が刻まれており、円筒部１３の内部の様子を、透気性測定装置１の使用者は視認することができる。底板１４は、剛性を確保するために所定の厚みを有しており、係合孔部１５を有している。係合孔部１５は、円筒部１３の円筒内部と同心の円形状の孔と、図２の紙面の左右に長い略長方形の形状の孔とにより形成されている。
【００１３】
第１実施形態では、円筒形状体１０を構成するフランジ部１２には、密封材１１が設けられている。この密封材１１は、円筒形状体１０の開口部と、透気性の測定対象物である多孔質材料との間を密封するために設けられている。密封性を確保できるものであれば、密封材１１の材質は特に限定されないが、例えばエアコンのダクト周辺の空間を埋めるために使用されるパテや、ゴム材などを好適に用いることができる。
【００１４】
図１に示すように、プランジャ２０は、円筒形状体１０の軸心に沿って図１の紙面の左右に動作可能な構成である。プランジャ２０は、プランジャバー２４の一方の端部にプランジャヘッド２２が設けられており、もう一端には、透気性測定装置１の使用者が把持するためのハンドル２１が設けられている。プランジャヘッド２２は、ゴム製であり、図１の紙面上で、円筒部１３の内側の、プランジャヘッド２２の左右の空間は、このプランジャヘッド２２により隔絶できるように、円筒部１３の内側にプランジャヘッド２２が嵌装させられている。プランジャバー２４のプランジャヘッド２２の近傍には、係合凸部２３が設けられている。図３（Ｂ）に示すように、係合凸部２３は、図３（Ｂ）の紙面上で左右に突出する形状を有する。
【００１５】
本明細書においては、円筒部１３の内部に真空状態を生じさせる組み合わせ、すなわち円筒形状体１０と、プランジャ２０とを合わせて真空形成機構と称する。また、円筒形状体１０に対して、プランジャ２０の位置を変更させない固定機構の構成は、本実施形態では、係合孔部１５と係合凸部２３との組み合わせとするが、この構成に限定されない。例えば、プランジャバー２４の係合凸部２３が設けられている部分に、図３の紙面において上下に通じる孔を設け、この孔にピンを差し込む構成を採ることもできる。
【００１６】
透気性測定装置１が、円筒形状体１０と、該円筒形状体１０に嵌装されているプランジャ２０と、を含んで構成され、円筒形状体１０の開口部には、密封材１１を有するフランジ部１２が設けられていることにより、円筒形状体１０の開口部を多孔質材料に対向させた状態で容易に固定することができ、その後真空形成工程と真空解消工程とを経ることで、簡素な構成でありながら、物質移動抵抗性の、信頼性の高いデータを得ることができる。
【００１７】
次に、図１、図４を用いて本実施形態に係る透気性測定装置１の使用方法を説明する。第１の工程として、図４に示すように、透気性測定装置１の使用者３０は、透気性測定装置１の開口部側、すなわち円筒形状体１０の開口部を、測定対象物である多孔質材料３１に対向させた状態で、円筒形状体１０を多孔質材料の壁３１に押し当て、円筒形状体１０を多孔質材料３１に密封しながら固定する（固定工程）。ここで多孔質材料にはコンクリート、セメントペースト、モルタルが含まれる。円筒形状体１０には、密封材１１が設けられているので、透気性測定装置１の使用者３０は、フランジ部１２を図１の紙面の右側から押さえ、密封材１１を押しつぶすことで容易に円筒形状体１０を多孔質材料に密封しながら固定することができる。なお透気性測定装置１を壁３１に押し当てる際、透気性測定装置１のプランジャ２０と、円筒形状体１０との位置関係は、図１（Ａ）に示す位置関係にしておく必要がある。
【００１８】
第２の工程として、壁３１に密封固定された円筒形状体１０に対して、使用者３０は、プランジャ２０のハンドル２１を把持して、図４の紙面の右側にプランジャ２０を相対的に動作させ、透気性測定装置１を図１（Ｂ）に示す状態にする。この状態にすることで、図１の紙面上で、プランジャ２０の左側が真空状態なる（真空形成工程）。この際、使用者３０は、プランジャ２０の係合凸部２３が、底板１４の係合孔部１５を通り抜けさせ、通り抜けた後にハンドル２０を、プランジャバー２４を中心に回転させ、係合凸部２３によりプランジャ２０の位置を保持する。ここで「真空」とは、標準大気圧より圧力が低い状態を意味する。
【００１９】
第３の工程として、図１（Ｂ）の状態で、あらかじめ定められた時間だけ、透気性測定装置１を保持する、すなわち円筒形状体１０の円筒部１３に対して、プランジャ２０を動作させないようにする（待機工程）。あらかじめ定められた時間は、多孔性材料の種類によって様々であり、例えば３０秒や、３００秒などであるが、０秒とすることも可能である。この真空形成工程と待機工程とにおいて、多孔性材料を通過して空気が真空となった部分に流れ込む。
【００２０】
第４の工程として、図１（Ｂ）の状態の透気性測定装置１に対し、使用者３０は、プランジャ２０を回転させて係合凸部２３を係合孔部１５から外し、使用者３０はハンドル２１に力を加えない状態とする。係合凸部２３と係合孔部１５との係合がなくなり、かつ、使用者３０がハンドル２０に力を加えていない状態とすることで、プランジャ２０は、真空状態を解消するように、図１の紙面の左側に自然に動作させられる（真空解消工程）。そして、プランジャ２０の動作が停止した位置を、円筒形状体１０の目盛や、壁３１からのプランジャ２０端部の距離から測定する。円筒部１３の内径と、プランジャ２０の停止位置とから、多孔性材料を通過して真空となった空間に流れ込んだ空気の量が判明するので、多孔性材料の物質移動抵抗性のデータを得ることができる。
【００２１】
次に別の場所で同じように透気性測定を行う場合は、円筒形状体１０の密封材１１を交換した後、上記の第１から第４の工程を行う。
【００２２】
真空形成機構を多孔質材料に密封固定し、プランジャ２０を動作させて真空形成機構の円筒部１３内部を真空にし、この真空状態を解消する方向へのプランジャ２０の動作を許容することにより、プランジャ２０の動作量により、多孔質材料からの空気の流入量を特定でき、簡素な構成でありながら、物質移動抵抗性の、信頼性の高いデータを得ることができる。
【００２３】
また、真空形成工程と、真空解消工程との間にプランジャ２０を動作させない待機工程を含むことにより、データの再現性をさらに上げることができる。
【００２４】
加えて、円筒形状体１０に対するプランジャ２０の位置を変更させない固定機構（係合孔部１５と係合凸部２３との組み合わせ）が設けられていることにより、円筒形状体１０内部を真空にした後、プランジャ２０の位置を容易に固定することができる。これにより、透気性測定装置１の使用者が、プランジャ２０を引いた状態で維持する作業が容易になり、作業能率が向上する。
【００２５】
本実施形態に係る透気性測定装置１は、従来のＴｏｒｒｅｎｔ法を利用した透気性測定装置と比較すると、装置の構成が簡素になるとともに、電池などの動力源が不要になる。そのため装置の重量が軽くなるとともに、体積も小さくなり、現場での持ち運びが容易になる。コンクリート構造物の現場では、足場の上を透気性測定装置１の使用者が動くようになるが、その際持ち運びが容易なことで、使用者の作業能率が大幅に向上する。また、一台当たりの費用が非常に小さくなる。これにより、例えば大規模な建造物に対して、透気性の測定を行う場合は、この透気性測定装置１を複数台準備することで、短時間で広範囲に透気性測定を行うことが可能となる。
【００２６】
図５には、本発明の第２実施形態に係る透気性測定装置１の正面断面図を示す。第１実施形態との違いは、ハンドル２１に替えて、プランジャ２０を動作させるためのプランジャ作動機構が設けられている点と、係合孔部１５を備えている底板１４と、係合凸部２３との組み合わせにより構成されていた固定機構がない点である。
【００２７】
第２実施形態に係る透気性測定装置１のプランジャ２０は、プランジャ作動機構が設けられており、このプランジャ作動機構により、円筒部１３内部を真空にする際に、プランジャ２０を、図５の紙面上右側へ容易に動作させることができる。プランジャ作動機構は、Ｌ型レバー３３と、このＬ型レバー３３を回転自在に固定しているサポータ３２と、から構成されている。Ｌ型レバー３３はサポータ３２に、図５の矢印の方向に、第１回転支点３５を中心に、回転可能に取り付けられている。Ｌ型レバー３３は、曲折部を境に長棒部と短棒部とに分けられ、第１回転支点３５は、この曲折部分に設けられている。またＬ型レバー３３の短棒部の、曲折部分と反対側の端部には、第２回転支点３６が設けられており、この第２回転支点により、プランジャバー２４の端部と回転可能に接続されている。サポータ３２は、円筒形状体１０の円筒部１３の外側に固定されている。
【００２８】
使用者は、Ｌ型レバー３３の長棒部の自由端部を持って、図５の矢印の方向に動作させることで、第１回転支点３５を中心にＬ型レバー３３を回転させ、プランジャ２０を図５の紙面において右方向へ、動作させることができる。
【００２９】
円筒形状体１０内部を真空にするために、プランジャ２０を動作させるためのプランジャ作動機構を備えていることにより、透気性測定装置１の使用者が、プランジャ２０を動作させる作業を容易に行うことができ、作業能率が向上する。これは特に、円筒形状体１０の円筒部１３の内径が大きい場合、プランジャ２０を動作させて、円筒部１３内部を真空にする際に有益である。
【００３０】
なお、本実施形態では、Ｌ型レバー３３を用いてプランジャ作動機構を構成する構成としたが、プランジャ作動機構はこれに限定されるものではない。プランジャ２０の動作を、直接プランジャ２０を動作させるよりも小さな力で行える機構であれば問題ない。例えばプランジャ２０にラックをもうけ、これとかみ合うピニオンによるラックアンドピニオンの構成によりプランジャ作動機構を構成したり、複数の歯車からなる減速機構によりプランジャ作動機構を構成したりすることができる。
【００３１】
図６には、第３実施形態に係る透気性測定装置１の正面図を示す。第３実施形態に係る透気性測定装置１は、本発明に係る多孔質材料の透気性測定方法を実施する場合に使用することができる。
【００３２】
第３実施形態に係る透気性測定装置１は、第１実施形態に係る透気性測定装置１とは、フランジ部１２がない点で異なっている。使用者は、本実施形態に係る透気性測定装置１の円筒形状体１０の開口部を多孔質材料の壁３１に対向させ、開口部を多孔質材料に接触させる。そして、密封材１１により、円筒形状体１０と壁３１との接触部周辺を覆うことで、円筒形状体１０を多孔質材料に密封固定する。密封固定後は、第１実施形態の透気性測定装置１の使用方法で説明した、第２工程以降の工程を実施することで、多孔質材料の透気性の測定を行うことが可能となる。
【００３３】
（実施例１）
図７には、本発明に係る透気性測定方法を実施した試験結果のグラフを示す。
透気性の測定対象物には、養生条件の異なる２００ｍｍ×２００ｍｍ×１００ｍｍの平板モルタルを使用し、養生条件ごとに、図７の横軸に示した。モルタルの配合は、水：セメント：細骨材の質量比を１：２：６で、使用した材料は、普通ポルトランドセメントおよびセメント強さ試験用の細骨材を使用し、練混ぜ水には水道水を使用した。
【００３４】
測定対象物について、さらに詳述すると、モルタルの打ち込み後、１日で脱型し、その後水中養生期間を０日（図の気中養生）、７日、２８日とした。水中養生後は、温度２０℃で湿度管理を行っていない室内環境下に静置し、モルタル打ち込み後８か月してから試験を行った。また、それぞれの条件において、本発明に係る透気性測定方法に対しては、モルタル表面のシール材（ラテックス）がある場合と無い場合のデータも採取した。
【００３５】
図７の左縦軸が、本発明に係る透気性測定方法により得られた試験結果に対する数値であり、右縦軸が、トレント法により得られた透気係数の試験結果に対する数値である。左縦軸は、通常の表記であり、右縦軸は、対数表記である。それぞれの数値は、３度の測定の平均値を示している。
【００３６】
図７より、トレント法による透気係数の数値結果と、本発明に係る透気性測定方法による数値結果とは、同じような傾向を示していることがわかる。
【００３７】
（実施例２）
図８には、本発明に係る透気性測定方法を実施した試験結果のグラフを示す。
透気性の測定対象物には、養生条件の異なる２００ｍｍ×２００ｍｍ×１００ｍｍのコンクリート平板を使用し、養生条件ごとに、図８の横軸に示した。コンクリート供試体の配合は、水セメント比を５５％、細骨材率を４６％、水、セメント、細骨材、粗骨材の単位量をそれぞれ、１７０、３０９、８０２、９５０ｋｇ／ｍ３、ＡＥ減水剤はセメント質量×１．０％、ＡＥ剤はセメント質量×０．００１％である。スランプは１６ｃｍ、空気量は７％である。使用した材料は、砕砂（表乾密度２．５７ｇ／ｃｍ３、吸水率１．７７％）、砕石（表乾密度２．５７ｇ／ｃｍ３、吸水率１．６１％、最大寸法２０ｍｍ）、普通ポルトランドセメント（密度３．１５ｇ／ｃｍ３）である。
【００３８】
測定対象物について、さらに詳述すると、コンクリートの打ち込み後、１日で脱型し、その後水中養生期間を０日（図の気中養生）、１日、７日、２８日とした。水中養生後は、温度２０℃で湿度管理を行っていない室内環境下に静置し、コンクリート打ち込み後８か月してから試験を行った。また、それぞれの条件において、本発明に係る透気性測定方法に対しては、コンクリート表面にシール材（ラテックス）は用いていない。
【００３９】
図８の左縦軸が、本発明に係る透気性測定方法により得られた試験結果に対する数値であり、右縦軸が、トレント法により得られた透気係数の試験結果に対する数値である。左縦軸は、通常の表記であり、右縦軸は、対数表記である。それぞれの計測は１回である。
【００４０】
図８より、図７の実施例と同様、トレント法による透気係数の数値結果と、本発明に係る透気性測定方法による数値結果とは、同じような傾向を示していることがわかる。
【００４１】
なお、本発明に係る透気性測定装置は、フランジ部１２に密封材１１が設けられている構成であるが、密封材１１をはずした状態で取引を行うことも可能である。この場合、円筒形状体１０は、開口部と多孔質材料との間を密封する密封材を備えるためのフランジ部１２が設けられている構成となる。
【００４２】
また、本発明に係る透気性測定方法では、真空状態を解消する方向へのプランジャの動作量を読み取ることで、空気の流入量を算出する工程を含むように構成したが、例えば真空形成工程のあとに、筒状部１３内の圧力を直接測定することで透気性を測定することも可能である。この場合、円筒形状体１０の内側に圧力ピックアップを設け、そこからの出力を使用者が読み取るようにする。
【符号の説明】
【００４３】
１  透気性測定装置
１０  円筒形状体
１１  密封材
１２  フランジ部
１５  係合孔部
２０  プランジャ
２３  係合凸部
３２  サポータ
３３  Ｌ型レバー
【図１】
0006652759.tif 000002
【図２】
0006652759.tif 000003
【図３】
0006652759.tif 000004
【図４】
0006652759.tif 000005
【図５】
0006652759.tif 000006
【図６】
0006652759.tif 000007
【図７】
0006652759.tif 000008
【図８】
0006652759.tif 000009