(57)【要約】【課題】  より現実に合致した実用的な硬化コンクリート強度測定方法及び測定装置を提供する。【解決手段】  測定対象の硬化コンクリート構造体または供試体に対し剛球又はハンマ等の所定の剛体を２回衝突させて、剛体の衝突に対する反発によって引き起こされる剛体の移動距離に基づいて、１回及び２回の衝突に対する反発硬度Ｒ１，Ｒ２を測定し（Ｓ２１）、測定された１回及び２回の衝突に対する反発硬度Ｒ１，Ｒ２、並びに、所定の式Ｒｎ＝Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１）×Σｉａｉ（ｉ＝０，‥，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）を用いて、３回以上の衝突による反発硬度を算出し（Ｓ２２）、測定し、または、算出された反発硬度を用いて、式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ）から、圧縮強度（Ｓ）を導出し（Ｓ２３）、導出された圧縮強度を表示又は記録させる（Ｓ２４）ように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の硬化コンクリート構造体または供試体に対し剛球又はハンマ等の所定の剛体を２回衝突させて、剛体の衝突に対する反発によって引き起こされる剛体の移動距離に基づいて、１回及び２回の衝突に対する反発硬度Ｒ１，Ｒ２を測定し（Ｓ２１）、測定された１回及び２回の衝突に対する反発硬度Ｒ１，Ｒ２、並びに、所定の式Ｒｎ＝Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１）×Σｉａｉ（ｉ＝０，‥，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）を用いて、３回以上の衝突による反発硬度を算出し（Ｓ２２）、測定し、または、算出された反発硬度を用いて、式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ）から、圧縮強度（Ｓ）を導出し（Ｓ２３）、導出された圧縮強度を表示又は記録させる（Ｓ２４）ことを特徴とする硬化コンクリート強度測定方法。
【請求項２】
測定対象のコンクリート構造体又は供試体に対し剛球又はハンマ等の所定の剛体を１回又は複数回衝突させて、剛体の衝突に対する反発によって引き起こされる剛体の移動距離から、反発硬度を測定する反発硬度測定手段（２１）と、測定された１回及び２回の衝突による反発硬度Ｒ１，Ｒ２に基づいて、所定の式Ｒｎ＝Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１）×Σｉａｉ（ｉ＝０，‥，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）を用いて、３回以上の衝突による反発硬度を算出する反発硬度導出手段（２４）と、測定し、又は算出された反発硬度を用いて、式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ）から、圧縮強度を導出する圧縮強度導出手段（２５）と、導出された圧縮強度に係る情報を出力する出力手段（２３）とを有することを特徴とする硬化コンクリート強度測定装置。
【請求項３】
前記反発硬度測定手段として、シュミットハンマを用いたことを特徴とする請求項２に記載の硬化コンクリート強度測定装置。
【請求項４】
硬化コンクリート面に押し付けられる前記シュミットハンマのプランジャーの位置がずれないように、シュミットハンマをコンクリート面に固定させる脚部と、シュミットハンマの外側面で遊嵌し、前記脚部に支持された環状に形成された枠部とからなる固定用スタンドを有することを特徴とする請求項３に記載の硬化コンクリート強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硬化したコンクリート強度の測定方法に係り、特に、硬化コンクリートの損傷を最小限にして、簡単な数式を用いて精度の高い硬化コンクリート強度を測定する硬化コンクリート強度測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート構造物におけるコンクリート強度の算出方法として種々のものがあるが、原理的には、コンクリート構造物を構成する柱や梁或は壁や床等の構造部分から供試体（試験体）としてのコンクリートコアを切り出し、これを圧縮破壊等してその際の数値から強度を算出するのが好ましいと言える。
【０００３】
しかし、この方法は、供試体を得るについてコンクリート構造物の構造部分に穴を開けることになり、いわば構造部分を傷つけることになるので、好ましい方法とは言えない。
【０００４】
そこで、コンクリート構造物におけるコンクリートの表面の硬度からコンクリートの強度を算出する方法として、シュミットハンマによる算出方法が採用されており、このシュミットハンマによる算出方法は、基本的には、一定の速度及びストロークで鋼球等をコンクリート表面に衝突させ、その際の反発硬度によってコンクリートの強度を算出するものである。
【０００５】
しかし、この方法による場合には、コンクリート構造物の構造部分に穴を開ける等の実害がない反面、衝撃音による騒音発生の不都合がある上に、衝撃でコンクリート表面を傷つけることになり、その意味からの弊害もある。
【０００６】
一方、コンクリート打設の際に、同じバケットからのコンクリートで円柱供試体（直径１５ｃｍ×長さ３０ｃｍ）を複数本作成しておき、この円柱供試体を２週目及び４週目等にそれぞれ破壊して、その際の数値から強度を算出する方法が従来から用いられている。
【０００７】
この方法による場合には、円柱供試体を破壊するための大掛かりな試験機が必要となり、例えば、建築現場等で簡単に試験するという訳には行かない。
【０００８】
また、コンクリートの強度は、コンクリートの水セメント比（或は、セメント水比）によって決まるとされているが、この場合のコンクリートは、プラスチック（容易に型に詰めることができ、型を取り去るとゆっくり形を変えるが、くずれたり、材料が分離したりすることがない、まだ固まらないコンクリートの性質をいう。）でワーカブル（作業に適するフレッシュコンクリートが持つ性質をいう。）なものに適用され、硬練りのコンクリートやＡＥコンクリートにあっては、空隙が多くあり適用できないとされている。例えば、実用上最も多く用いられる理論は、水セメント比説及びセメント水比説や、ＡＥコンクリートに対してはセメント空隙比説が良い適合性を持っている。
【０００９】
水セメント比説は、Ｄ．Ａ．Ａｂｒａｍｓによって提唱された理論で、「清浄で強硬な骨材を用いる場合、そのコンクリートがプラスチックでワーカブルであるならば、コンクリートの強度はセメントペーストの水セメント比によって定まる」とする説である。Ａｂｒａｍｓは、水セメント比ｘ（＝Ｃ／Ｗ）とコンクリート強度σとの関係を、式σ＝（Ａ／Ｂ）x （以下、式１という）で示した。ここで、Ａ及びＢはセメントの性質、骨材の性質、コンクリートの施工、養生、材齢等による定数である。
【００１０】
セメント水比説は、Ｉ．Ｌｙｓｅによって提案された理論で、Ｗ／Ｃの代わりにセメント水比Ｃ／Ｗを用いたもので、コンクリート強度は、式σ＝Ａ＋Ｂ×（Ｃ／Ｗ）（以下、式２という）のような直線式で表示できるとする説である。
【００１１】
そして、今日では、プラスチックでワーカブルな普通練りのコンクリートを含めて、硬練りのコンクリートやＡＥコンクリート等の空隙を多く含むものについては、空隙セメント比（あるいは、セメント空間比）による強度の算出が提唱されるに至っている。
【００１２】
ここで、セメント空隙説（ｃｅｍｅｎｔ ｖｏｉｄ ｒａｔｉｏ ｔｈｅｏｒｙ）は、コンクリートの強度は、コンクリート中の空隙（水および空気）とセメントの容積との関係、即ちセメント空隙比によって支配されるとするものであって、Ａ．Ｎ．Ｔａｌｂｏｔによって提唱されたものである。
【００１３】
Ｔａｂｌｅｔの研究によれば、基準水量（粗骨材粒の空隙を充填するとともに、その表面を覆うのに十分であり、かつ、そのモルタルが最小容積となるような水量）を用いて作ったコンクリートの強度と、コンクリート中の空隙とセメントの絶対容量との比、即ち、空隙セメント比ｖ／ｃ、或は、セメント空間比ｃ／（ｃ＋ｖ）との間には、ある一定の関係が成立する。また、水量が基準水量より多い場合にも強度は減少し、基準水量を用いたコンクリート強度に対する強度比も一定の関係が成立する。
【００１４】
そのような関係として、例えば、図７に示すようなものがある。ここで、図７（ａ）は、空隙セメント比又はセメント空間比と材齢２８日の圧縮強度との関係を示し、図７（ｂ）は、水量が基準水量を超える場合の強度の減少割合を示す。また、ＡＥコンクリート配合設計の場合には、圧縮強度とセメント空隙比とが実用上直線関係にあるので、式σ＝Ａ＋Ｂ×（ｃ／ｖ）（以下、式３という）を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、従来の関係は、上記式１や式２に示すようなプラスチックやワーカブルなコンクリートの場合や、ＡＥコンクリート配合設計の場合の式３について、又は、材齢２８日の圧縮強度や、水量が基準水量を超える場合の強度についてのグラフは示されているが、例えば、硬化したコンクリートについて、信頼性のある圧縮強度を推定する式については示されていなかった。
【００１６】
従来の関係式を硬化したコンクリートに適用しても、正しい圧縮強度を推定することができず、信頼性が十分でないという問題点を有していた。
【００１７】
そこで、本発明は、信頼性良く、正確に且つ簡単に圧縮強度を測定することができる硬化コンクリート強度測定方法及び測定装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
以上の技術的課題を解決するために、この発明は、図１に示すように、測定対象の硬化コンクリート構造物又は供試体に対し剛球又はハンマ等の所定の剛体を２回衝突させ、剛体の衝突に対する反発によって引き起こされる剛体の移動距離に基づいて、２回の反発硬度を測定し（Ｓ２１）、測定された１回及び２回の衝突による反発硬度Ｒ1 ，Ｒ2 及び所定の式Ｒｎ＝Ｒ1＋（Ｒ2−Ｒ1）×Σi ａi（ｉ＝０,…，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）を用いて、３回以上の衝突による反発硬度を算出し（Ｓ２２）、測定し、又は算出された反発硬度を用いて、式（Ｓ=Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒ）から、圧縮強度（Ｓ）を導出し（Ｓ２３）、導出された圧縮強度を表示又は記録させる（Ｓ２４）ものである。
【００１９】
前記式Ｒｎ=Ｒ1＋（Ｒ2−Ｒ1）×Σi ａi（ｉ＝０,…，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）は、前記図６に示した実験データから得られたものであって、図６の場合には、ａ＝０．５５である。尚、上式は、次のように書くことが出来る。
Ｒｎ=Ｒ1＋（Ｒ2−Ｒ1）×（１−ａn-1）／（１−ａ）
【００２０】
また、一般に、反発硬度はその衝突の回数が増えると、即ち、ｎが増大すると、硬化コンクリートがさらに固くなるために、反発硬度の値は大きくなる。第二の発明でも説明したように、ｎが増加すると、前記式との一致はより確実となる傾向がある。
【００２１】
ここで、圧縮強度（Ｓ）と、反発硬度（Ｒｎ）との関係は、図６に示したデータから得られたものである。
【００２２】
１回の衝突による反発硬度（Ｒ1）と圧縮強度（Ｓ）との関係を推定した式は、圧縮強度（Ｓ）＝８．９１８＋０．６０５×Ｒ1によって表される。ここで、相関係数はｒ2r＝０．９５７であり、前記式で表されたＳとＲとの関係は、高い確度で正しさが推定される。
【００２３】
この関係は、反発硬度（Ｒｎ）のｎが増加するにつれて、以下に示すように、その相関係数は１により一層近づくので、その信頼性は増す。
【００２４】
即ち、例えば、６回の反発硬度（Ｒ6）では、図６に示したデータから得られる関係式は、圧縮強度（Ｓ）＝９．１７８＋０．４３０×Ｒ6によって表される。この場合の相関係数はｒ2＝０．９７８であり、当該式について、Ｒ1 の場合に比較してより高い相関関係が得られる。定数Ａｎ，Ｂｎはｎが異なれば異なる値をもち、実験等で決定する。
【００２５】
ここで、「硬化コンクリート供試体」とは、硬化コンクリート試験体ともいい、コンクリートコアやコンクリートブロックがある。
【００２６】
圧縮強度Ｓを導出させる式は、図６に示す吸水率Ｑと、圧縮強度との関係を示す実験結果に基づいて、Ａ＝３７．４４，Ｂ＝１．４９８として得られたものであって、このＳとＱとの相関係数（correlatioｎcoefficient）r2は０．９９６５である。このような高い相関係数をもつので、本発明のＳとＱとの関係は、前記式によって、高い精度で表現されていることになる。
【００２７】
「相関係数」とは、２つの実数値変数ｘとｙに対し、分散ｖ（ｘ），ｖ（ｙ）がともに０でなけれ、平均をＥで表した場合、ｒ2 ＝Ｅ〔（ｘ−Ｅ（ｘ））（ｙ−Ｅ（ｙ））〕／√（ｖ（ｘ）ｖ（ｙ））をいい、相関係数は−１と１との間の値をとり、ｘとｙとが独立ならば、０、一方が他方の定数倍ならば１又は−１となるものである。
【００２８】
「所定温度」とは、硬化コンクリートの構造として取り込まれている結晶水の分解が始まる１１０℃よりも低い温度であって、例えば、１００〜１０５℃である。
【００２９】
「所定定数Ａｎ，Ｂｎ」は、コンクリートの種類、性質、硬化の程度（時間、方法）等によって、実験的に定まる数である。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明は、図２に示すように、測定対象のコンクリート構造物又は供試体に対し剛球又はハンマ等の所定の剛体を１回又は複数回衝突させて、剛体の衝突に対する反発によって引き起こされる剛体の移動距離から、反発硬度を測定する反発硬度測定手段２１と、測定された１回及び２回の反発硬度Ｒ1 ，Ｒ2 に基づいて、所定の式を用いて、３回以上の衝突による反発硬度を算出する反発硬度導出手段２４と、測定し、又は算出された反発硬度を用いて、式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ）から、圧縮強度を導出する圧縮強度導出手段２５と、導出された圧縮強度に係る情報を出力する出力手段２３と、を有するものである。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、前記反発硬度測定手段としてシュミットハンマを用いたものである。
【００３２】
請求項４に記載の発明は、前記シュミットハンマのハンマが硬化コンクリートの同一位置に衝突するように、シュミットハンマの移動経路をコンクリート面に固定させる脚部と、ハンマの外側に遊嵌し、前記脚部に支持された枠部とからなる固定用スタンドを有するものである。
【００３３】
従って、シュミットハンマのハンマを硬化コンクリート面の同一位置において、ずれることなく打ちつけることができるので、より精度の高い反発硬度及び圧縮強度を導出することができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、請求項１及び請求項２に記載の発明によると、硬化コンクリート構造体又は供試体に対し、実験によって、相関係数が１に極めて近くなるように、Ａｎ，Ｂｎを設定することができる式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ）を用いて、圧縮強度（Ｓ）を導出するようにしているので、硬化コンクリートについて、簡単で、高い精度で圧縮強度を求めることができる。
【００３５】
請求項３に記載の発明によると、前記反発硬度測定手段として、シュミットハンマを用いたので、簡単に測定を行うことができる。
【００３６】
請求項４に記載の発明によると、シュミットハンマを用いる際に、固定用スタンドを用いことによって、打撃の位置が固定されるので、より正確な圧縮強度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
続いて、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００３８】
図３に示すように、第一の実施の形態では、測定対象の硬化コンクリート供試体の乾燥前の吸水重量及びその嵌挿後の乾燥重量を測定する重量測定手段３１と、圧縮強度等の算出を行ったり、種々の制御を行うＣＰＵ及びメモリ３２と、測定対象の硬化コンクリート供試体を所定温度で恒温乾燥させるための恒温乾燥機３３と、導出された圧縮強度等の情報を表示させるＣＲＴ等の表示手段３４と、記録出力するプリンタ３５と、種々のデータの入力を行うキーボード等の入力手段３６と、を有する。
【００３９】
さらに、前記ＣＰＵ及びメモリ３２には、プログラムで構成された、吸水重量から乾燥重量を減算することによって吸水量を導出する吸水量導出部３７と、導出された吸水量及び乾燥前の吸水重量の比から吸水率（Ｑ）を算出する吸水率導出部３８と、導出された吸水率（Ｑ）から、所定の定数Ａ及び定数Ｂを用いて式（Ｓ＝Ａ−Ｂ×Ｑ）から、圧縮強度（Ｓ）を導出する第一の圧縮強度導出部３９と、測定された１回及び２回の衝突による反発硬度Ｒ1，Ｒ2に基づいて、所定の式Ｒｎ＝Ｒ1＋（Ｒ2−Ｒ1）×Σi ａi（ｉ＝０,…，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）を用いて、３回以上の衝突による反発硬度を算出する反発硬度導出手段（２４）と、測定し、又は算出された反発硬度を用いて、式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ ）から、圧縮強度を導出する第二の圧縮強度導出手段４１とを有するものである。
【００４０】
尚、その他、本実施の形態にあっては、測定対象のコンクリート構造物に対し剛体としてのハンマを１回又は複数回衝突させて、ハンマの衝突に対する反発によって引き起こされるハンマの移動距離から、反発硬度を測定する反発硬度測定手段としてのシュミットハンマ５３（図４）を有する。
【００４１】
図３中、符号３１ａは、重量測定手段３１からのアナログデータをディジタルデータに変換するＡＤ変換器であり、符号３３ａは、恒温乾燥機３３へのディジタルデータをアナログデータに変換するＤＡ変換器である。
【００４２】
図４に示すように、測定対象の硬化コンクリート構造物のコンクリート面にシュミットハンマ５１のプランジャ５６を押し付け、当該プランジャ５６が押し付けられた状態で、コンクリート面からずれないようにシュミットハンマ５１をコンクリート面に対し垂直となるように固定する固定用スタンド５３とを示す。
【００４３】
シュミットハンマ５１は、その内部に有する重錘がプランジャ５６に衝突して、その跳ね返りの移動距離を示す目盛５２から、その移動距離を反発硬度Ｒとして測定するものである。プランジャ５６は内部に設けられたバネによって、外部に付勢されている。
【００４４】
固定用スタンド５３は、硬化コンクリート面に押しつけられる前記シュミットハンマのプランジャの位置がずれないように、シュミットハンマをコンクリート面に固定させるために、互いに略１２０°の角度で拡開する３本の脚部５５と、シュミットハンマ５１の外側面で遊嵌し、前記脚部５５に支持された環状に形成された枠部５４とからなる。
【００４５】
続いて、本実施の形態に係る硬化コンクリート強度測定方法及び測定装置の動作について、図５に基づいて説明する。
【００４６】
図５に示すように、ステップＳ５１で、前記シュミットハンマ５１及び固定用スタンド５３を用いて、硬化コンクリート構造物の所定位置にシュミット・ハンマ５１のプランジャ５６を直角に押し付ける。すると、重錘（図示せず）がプランジャ５６に衝突し、その跳ね返りが移動距離で示され、目盛５２からこれを反発硬度Ｒとして測定される。
【００４７】
当該データは入力手段３６によって、ＣＰＵ及びメモリ３２に入力される。尚、シュミットハンマ５１から直接ＣＰＵ及びメモリ３２に入力できるような装置を用いても良い。
【００４８】
ステップＳ５２で、前記ＣＰＵ及びメモリ３２に設けられた第二の圧縮強度導出部４１は、入力された反発強度Ｒｎ、所定の定数Ａｎ及びＢｎを用いて、式（Ｓ＝Ａｎ＋Ｂｎ×Ｒｎ）、ｎ＝１から、圧縮強度（Ｓ）を導出する。
【００４９】
または、前記シュミットハンマ５１によって１及び２回の衝突の反発硬度Ｒ1，Ｒ2を測定し、前記ＣＰＵ及びメモリ３２の反発硬度導出部４０によって、前記式Ｒｎ＝Ｒ1＋（Ｒ2−Ｒ1） ×Σi ａi（ｉ＝０,…，ｎ−２までの級数，ｎ≧２）を求め、さらに第二の圧縮強度導出部４１によって圧縮強度（Ｓ）を求めるようにしても良い。
【００５０】
次に、ステップＳ５３で、硬化コンクリート構造物から、前記シュミットハンマによって打撃が行われた箇所について硬化コンクリート供試体であるコンクリートコアを採取する。
【００５１】
コンクリートコアの採取には、例えば、コアボーリングによって行う。コアの採取は、例えば、ダイヤモンドドリルを用いて行う。
【００５２】
ステップＳ５４で、前記重量測定手段３１によって、乾燥前の供試体の吸水重量を測定する。
【００５３】
ステップＳ５５で、採取されたコンクリート供試体を前記恒温乾燥機３３で、所定温度、例えば、１００〜１０５℃の範囲、即ち、コンクリートを構成する結晶水を破壊しない温度範囲で乾燥させる。
【００５４】
ステップＳ５６で、乾燥重量を前記重量測定手段３１によって測定する。
【００５５】
ステップＳ５７で、前記吸水量導出部３７は、前記吸水重量から乾燥重量を減算することによって、吸水量（Ｑ）を測定する。
【００５６】
ステップＳ５８で、前記吸水率導出部３８は、前記吸水量導出部３７によって、導出された吸水量及び吸水重量に基づいて吸水率を導出する。
【００５７】
さらに、前記第一の圧縮強度導出部３９は、前記式（Ｓ＝Ａ−Ｂ×Ｑ）によって、圧縮硬度を導出する。
【００５８】
ステップＳ５９で、前記シュミットハンマ５３で得られた反発硬度から得られた圧縮強度と、吸水率（Ｑ）から得られた圧縮強度とを対比して、表示又は記録する。
【００５９】
本実施の形態によれば、２種類の異なった方法で、圧縮強度を得ることができるので、これらを対比することによって、より信頼性のある確実な圧縮強度を推定することができる。
【００６０】
また、当該実施の形態の変形例として、前記シュミットハンマの反発硬度を測定する場合に、コンクリート面上で、その反発硬度が大きく異なる位置で測定を行って圧縮強度を導出し、シュミットハンマの判定を行なうだけで精度の高い圧縮強度を推定することができるので、コンクリート構造体に対する損傷を最小限で済ますことができる。
【００６１】
また、以上の実施の形態では、コンクリート供試体をシュミットハンマを用いた後に採取するようにしていたが、最初に、コンクリート供試体を採取した後に、シュミットハンマを用い、また、乾燥させて吸水率を導出するようにしても良い。
【００６２】
尚、以上の実施の形態では、測定したデータの処理をＣＰＵを用いて自動的にデータを入力して導出するようにしたが、このような場合に限られず、操作者が手入力でデータを計算機に入力して導出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明に係る原理流れ図である。
【図２】この発明に係る原理ブロック図である。
【図３】実施の形態に係るブロック図である。
【図４】実施の形態に係る固定用スタンドを示す斜視図である。
【図５】実施の形態に係る流れ図である。
【図６】実施の形態に係る測定データ等を示す図である。
【図７】従来例に係る圧縮強度を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１，３１  重量測定手段
１２，３３  恒温乾燥機
１３（３７）  吸水量導出手段（吸水量導出部）
１４（３８）  吸水率導出手段（吸水率導出部）
１５（３９）  圧縮強度導出手段（第一の圧縮強度導出部）
１６，２３  出力手段
２１  反発硬度測定手段
２２，２５（４１）  圧縮強度導出手段（第二の圧縮強度導出部）
２４（４０）反発硬度導出手段（反発硬度導出部）
４２補間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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