(57)【要約】【課題】締固めせずに施工可能な高流動コンクリートの充てん性を用いて評価する。【解決手段】施工対象のコンクリート構造物の構造及び施工条件を確認し、構造及び施工条件を勘案した相似比を用いた縮小モデルを作製する。指標として流縮小モデル内に打設されたコンクリートの流動勾配を用い、所定の流動勾配を得るようにコンクリートのスランプフロー値を変更し、コンクリート打設実験を行って高流動コンクリートの充てん性の性能確認を行い、前記コンクリート構造物の施工性評価を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工対象のコンクリート構造物の構造及び施工条件を確認し、前記構造及び施工条件を勘案した相似比を用いた縮小モデルを作製し、該縮小モデルによるコンクリート打設実験を行い、該実験結果をもとに前記コンクリート構造物の施工性評価を行うことを特徴とするコンクリートの施工性評価手法。
【請求項２】
前記施工性評価として、高流動コンクリートの充てん性の性能確認を行うことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの施工性評価手法。
【請求項３】
前記施工性評価の指標として流動勾配を用い、所定の流動勾配を得るように前記縮小モデルのコンクリートのスランプフロー値を変更し、コンクリート打設実験を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの施工性評価手法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリートの施工性評価手法に係り、特に高い流動性を示し、締固めせずに施工可能なコンクリートの充てん性を、対象構造物の縮小モデルを用いて評価するコンクリートの施工性評価手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物が設計時に要求された性能を発揮するためには、施工時に打設したコンクリートが型枠等の隅々まで確実に充てんされることが特に必要である。また、近年、コンクリート構造物は、耐震性能の確保のために補強材（鉄筋）の増加や断面の複雑化が進み、柱梁接合部などもせん断補強材が極めて過密に配置されるようになっている。このような箇所にも、確実に密実なコンクリート打設を行えるコンクリートとして、フレッシュ時の材料分離抵抗性を損なうことなく流動性を高めた、高流動コンクリートが用いられるようになってきた。高流動コンクリートは自己充てん性を有しているため、型枠内に打設された際に振動締固めを要しない利点がある。したがって、フレッシュコンクリートの自己充てん性の照査を行うことは、施工するコンクリート構造物の性能を確保するために重要な課題となっている。これに関して、鉄筋等の補強材が密集し、コンクリート打設がもっとも困難と想定される箇所の部材断面と同寸法で、同様の配筋がなされた型枠モデル等を用いた実大施工実験によってコンクリートを打設実験を行い、実際のコンクリートの充てん状況を確認し、その施工性評価（照査）を行っているのが現状である（たとえば非特許文献１参照）。なお、本明細書では高流動コンクリートとしては、スランプフロー値が４００ｍｍ程度以上で、締固めを行わないで型枠内に打設可能なコンクリートをさすものとする。
【０００３】
また、高流動コンクリートの自己充てん性を確認するための間げき通過性等の品質確認を行う品質管理装置（特許文献１等参照）や各種形状のロートを用いて流動性の確認を行う流下試験等も用いられている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１７６９８２号公報。
【非特許文献１】
土木学会コンクリート委員会，「２００２年制定コンクリート標準示方書［施行編］」，社団法人土木学会，平成１４年３月，ｐ．２２７−ｐ．２８４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した実大試験では、型枠に作用するコンクリートの圧力やコンクリートの流動状態等、実際の施工条件に近い状況での性能確認が行えるが、実験規模が大きくなるため、実験設備の準備や試験の実施に多大な時間と費用がかかる。また、実験数が少なく検討範囲が限定されるため、コンクリート配合や施工方法が充てんを確保するために過剰なものとなり、必ずしも合理的でない場合が多い。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、費用を抑えることのできる模型試験を行うことにより、高流動コンクリートの流動性、充てん性等の性能確認を容易に行えるコンクリートの施工性評価手法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は施工対象のコンクリート構造物の構造及び施工条件を確認し、前記構造及び施工条件を勘案した相似比を用いた縮小モデルを作製し、該縮小モデルによるコンクリート打設実験を行い、該実験結果をもとに前記コンクリート構造物の施工性評価を行うことを特徴とする。
【０００８】
このとき、前記施工性評価として、高流動コンクリートの流動性、充てん性の性能確認を行うことが好ましい。
【０００９】
前記施工性評価の指標として流動勾配を用い、所定の流動勾配を得るように前記縮小モデルのコンクリートのスランプフロー値を変更したコンクリート打設実験を行うことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリートの施工性評価手法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
本発明では、高流動コンクリートを打設する対象となるコンクリート構造物における施工性、すなわち流動性、充てん性を確認するために、実際の構造物に対して所定の相似比からなる縮小モデルを作製し、この縮小モデルによってコンクリート打設実験を行い、その結果をもとに施工性評価を行うこととした。図１は、本発明の施工性評価手法の手順フローチャートである。本手法は、以下の点を考慮し、同図に示した各手順に沿った作業を進めるものである。
【００１１】
１）構造物条件の確認
構造設計に基づいて決定された対象構造物の部材形状、寸法、配筋条件、コンクリート要求仕様、施工条件等などを確認する。具体的には対象構造物の形状、構造に関しては、形状等に起因する打設高さ、打設点箇所、打継ぎ目の有無、コンクリート打設方向、型枠内でのコンクリート水平流動距離等を想定し、モデル化における整合性を検討する。また、配筋条件に関しては補強材としての鋼材寸法、鉄筋径、配筋ピッチ、形鋼、鉄筋等の補強材がコンクリート流動方向に対して障害となるか等の検討を行う。また、使用コンクリートの配合を確認し、縮小モデルに使用する実験用コンクリートの材料の種類、寸法決定の検討を行う。
【００１２】
２）相似比の設定
コンクリートを充てんするのに最も厳しいと判断される部材断面あるいは構造物そのものをモデル化するための相似比（縮小率）を設定する。対象構造物を模した縮小モデルの相似比は、実際の構造物をスケールダウンした際にも有効な室結果が得られるか、幾何学的相似比として妥当であるか、打設コンクリートが型枠のせき板や鉄筋から受ける摩擦の影響が過大に現れないか等の実験条件を勘案して決定する。具体的には、一般的な形状、規模のコンクリート構造物を対象とした場合、相似比（縮小率）は１／３〜１／２程度とすることが好ましい。このとき、たとえば長さに関しては型枠寸法の他、鉄筋直径、配筋ピッチも相似比を保持した縮小モデルを設定する。
【００１３】
相似則をモデルに利用する材料の物性値に当てはめた場合、コンクリート密度等の調整を行うことも考えられるが、本発明では実験の簡単化のために、相似則を考慮した実験用コンクリートの材料面での設定条件としてコンクリートを構成する細骨材、粗骨材については、使用骨材の最大径の調整（縮小）、粗骨材量の設定、使用骨材の粒度分布、粒径調整を行った同一材料を使用して相似則の緩和を図っている。また、施工時の設定条件については、混練り時間、コンクリート打設速度の調整、コンクリート打設高さの縮小等を考慮する。
【００１４】
また、実際のコンクリートと、実験用コンクリートのそれぞれの型枠内の挙動に関してコンクリートを粘塑性体としてのビンガム流体と見なしたモデル化を行った。このとき型枠内でのコンクリートの流動勾配に着目し、この流動勾配とコンクリート降伏値とが高い相関関係にあることを考慮し、降伏値の代表値であるスランプフロー値を実際のコンクリートと実験用コンクリートとの間で等しく設定し、実験用コンクリートのモデルの型枠せき板、鉄筋との摩擦の影響を緩和するために、実験用コンクリートの塑性粘度が小さくなるように、代替固化材料として石灰石微粉末を使用した。
【００１５】
３）縮小モデル実験の実施
部材寸法および配筋条件を先に設定した相似比（縮小率）で幾何学的に縮小した型枠と、型枠内に所定の配筋がなされた縮小モデルを作製し、その型枠内に上述した設定条件で製造した実験用コンクリートを所定打設速度で縮小モデルの予定の打設箇所から打設する。
【００１６】
４）縮小モデル実験と実施工との関係の評価
縮小モデル実験と実施工の関係を評価するには、上述した相似則を保持して実験用コンクリートとして各種のスランプフロー値、配筋状態を因子として打設実験を行い、スランプフロー値と流動勾配との関係を把握することにより、対象となる構造物において良好な充てん性が得られるようなスランプフロー値を選定する。このとき良好な充てん性が得られる指標としては既往研究等を参考に流動勾配１０％以下を目安とした。
【００１７】
５）性能確認
以上の実験による評価結果により、当初計画のコンクリート配合および施工方法による施工性（充てん性等）の性能確認を行い、必要十分な結果が得られたら実施工となる。また、十分な結果が得られなかった場合には、所定の性能を満たすまでコンクリート配合、施工条件等の因子を変更して再実験を行う。
【００１８】
以下、実施例として、上述のコンクリートの施工性評価手法に沿って行ったモデル実験について説明する。
［実施例］
（対象構造物）
実大コンクリート構造物として、図２（ａ）に示したような山留め工の壁体として用いられた地中連続壁の所定深度における地中連続壁の壁状構造物（壁厚８００ｍｍ）を対象とする。このときの検討範囲（同図（ａ）○で囲んだ範囲）としてた壁体部分の配筋状態（縦筋：Ｄ５１，Ｄ４１＠２００）を拡大して図２（ｂ）に示す。
【００１９】
（縮小モデルの設定）
上述した実大コンクリート構造物を参考に、壁方向に２分割した縮小モデル１０を製作した（図３（ａ）参照）。この縮小モデル１０は同図（ｂ）にコンクリート打設状態を模式的に示したように、コンクリート投入槽１１とコンクリート流動槽１２とに仕切壁１３をもって仕切られ、仕切壁１３の下部に開口部１４が設けられ、この開口部１４を介してコンクリート投入槽１１に打設された実験用コンクリートがモデル鉄筋が所定配筋状態で配筋されたコンクリート流動槽１２に流動するようになっている。図３（ｂ）はコンクリートの流動状態の一例を説明するために、モデル１０内におけるコンクリート表面２０Ａ、２０Ｂを模式的に示したモデル図である。モデル化に際しては以下の点を考慮した。
（１）型枠および配筋：型枠寸法、鉄筋被り、鉄筋径および鉄筋間隔は、幾何学的相似を保持するよう実大寸法の１／２とし、主筋、配力筋に相当する格子状鉄筋３０（１段配筋、２段配筋）（図４（ａ），図５（ａ））と、せん断筋３１（図４（ｂ）、図５（ｂ））の２種類の配筋モデルを製作した。鉄筋としてＤ１０，Ｄ２２の異形棒鋼を使用し、１００ｍｍピッチで配筋した。流動状態の観察手法としては、図６（図３（ｂ）に示したモデルの側面図）に示したように、水平方向流動勾配をもってコンクリートの流動状態を確認するようにした。配筋状態に応じて壁厚方向にその流動状態が異なる点（図３（ｂ）中、高さの異なるコンクリート表面２０Ｂを実線、破線で表現）も確認する。
（２）実験用コンクリートの設定：
・粗骨材最大径を材料の１／２スケールである１０ｍｍとした。
・単位粗骨材重量を打設予定コンクリートの粒径１０〜２０ｍｍに相当する範囲の粗骨材重量と同重量とした。
・固化材としてコンクリートに代えて石灰石微粉末を使用した。
・設定スランプフロー値（ＪＩＳ  Ａ１１５０）を実際に打設するコンクリートと同程度（４５０〜６００ｍｍ）となるコンクリート配合設計とした。
・混練り時間、コンクリート打設速度は実際のコンクリートと同程度、コンクリート打設高さは、実際のコンクリートに対して１／２となるようにした。
【００２０】
（実験結果の評価、性能確認）
図７，図８は縮小モデル実験の結果の一例を示したグラフである。図７各図に示したように、コンクリートの壁厚方向の流動状態（充てん状況）は格子状鉄筋の配筋の影響を大きく受けることが確認された。すなわち、コンクリート流動方向を横切るように配筋された鉄筋との摩擦の影響を受けてコンクリートの流動状態は変化する。また、スランプフローが小さい方がその影響は大きい。
【００２１】
スランプフローと水平方向流動勾配の関係を図８各図に示す。同図に示したように、鉄筋の配筋条件（図４，図５参照：格子状配筋３０、せん断配筋３１）ごとに、スランプフローと流動勾配に相関関係があることが確認できた。したがって、実際のコンクリート構造物において、施工上、要求されるコンクリートの流動勾配に応じたスランプフローとなるコンクリート配合設計が重要である。例えば、図８（ａ）に示したように、格子状配筋の鉄筋段数が１段の場合、流動勾配を１０％以下にするにはスランプフローを５５０ｍｍ以上とするが、さらにせん断配筋による影響（図８（ｂ）参照）を考慮し、最終的に５８０ｍｍ以上となるようなコンクリートを使用すればよい。以上のように、縮小モデル実験を行うことにより、施工において、十分な充てん性を確保するのに必要十分なコンクリートの配合を選定できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、従来実大実験によって行われた高流動コンクリートの施工性を含めた性能確認試験の省力化が図れ、また多くのモデル実験を行うことが可能となり、対象構造物に関しての検討範囲を拡げることができ、これにより合理的なコンクリートの配合および施工方法の選定が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンクリートの施工性評価手法の一実施の形態の手順を示したフローチャート。
【図２】本発明のコンクリートの施工性評価手法を適用した実施例における実大構造物の一例を示した概略構造図。
【図３】図２に示した実大構造物に対する縮小モデルを示したモデル図。
【図４】縮小モデルの配筋状態を示したモデル図（正面図、側面図）。
【図５】縮小モデルの配筋状態を示したモデル図（斜視図）。
【図６】縮小モデル内におけるコンクリートの流動状態を模式的に示したモデル図。
【図７】縮小モデル内におけるコンクリートの充てん状況を模式的に示したグラフ。
【図８】縮小モデル内におけるコンクリートの水平方向流動勾配とスランプフロー値との関係を示したグラフ。
【符号の説明】
１０  縮小モデル
２０Ａ，２０Ｂ  コンクリート表面
【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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【図８】
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