(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート圧送配管による圧送時の管内圧力損失及び水平換算距離とから求められるコンクリート圧送配管の圧力負荷と、該コンクリート圧送配管の起終点位置における高低差を考慮して求められる圧力負荷との和と、選定したコンクリートポンプの圧送可能負荷とを比較し、前記圧力負荷の和が前記圧送可能負荷を上回る場合にポンプ圧送が可能であるとするコンクリート圧送可否判定方法において、
前記管内圧力損失を求めるために用いるスランプ値に、施工時外気温と打設完了までの所要時間とを組み合わせて設定した第１の定数と、減水剤添加によるスランプ保持改善性を示す第２の定数と、加圧ブリーディング試験結果をもとに設定した第３の定数とに、それぞれ所定の係数を乗じ、これら各値を総和して得たスランプ低減係数を、配合時スランプ値に乗じて求めた筒先スランプ値を適用したことを特徴とするコンクリート圧送可否判定方法。
【請求項２】
前記請求項１の圧送可否判定に次いで、圧送されるコンクリートに所定粒径以下のモルタル分が所定量以上含有されているかの判定と、前記圧送されるコンクリートの粉体量が圧送距離に応じた所定の粉体量を満たしているかの判定とを行い、いずれの判定もが満足したときに圧送可能とするようにしたことを特徴とするコンクリート圧送可否判定方法。
【請求項３】
前記モルタル分の所定含有量は、３００リットル/m3以上としたことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート圧送可否判定方法。
【請求項４】
前記粉体量は、圧送距離が３００m未満の場合は２９０kg/m3〜３１０kg/m3、２５０〜５００mの場合は３００〜３５０kg/m3、５００m以上の場合は３５０kg/m3以上とし、粉体量が３５０kg/m3以上の場合は、配管による管内圧力損失に所定の粘性負荷係数を乗じて前記コンクリート圧送配管の圧力負荷を算定するようにしたコンクリート圧送可否判定方法。
【請求項５】
請求項１に記載のコンクリート圧送可否判定方法を行ってコンクリートが圧送されたことを特徴とするコンクリート。
【請求項６】
コンピュータを、入力部を介して入力された施工時外気温と打設完了までの所要時間とを組み合わせて設定した第１の定数と、減水剤添加によるスランプ保持改善性を示す第２の定数と、加圧ブリーディング試験結果をもとに設定した第３の定数とが格納された第１のデータテーブルから対応する定数を読み出し、該各定数にそれぞれ所定の係数を乗じ、これら各値を総和してスランプ低減係数を算出して前記配合時スランプ値に乗じた筒先スランプ値を求める第１の算定部と、
入力された配管データを元に、第２のデータテーブルから対応する換算距離を読み出し、該換算距離の総和によって設定配管に対応する水平換算距離を求める第２の算定部と、
前記筒先スランプ、配管の管径、及び設定吐出量とを元に、第３のデータテーブルから単位長さ当りの圧力損失を読み出し、該圧力損失と前記水平換算距離とを乗じて設定配管による圧力損失を求めるとともに、配管高低差を考慮した圧力損失とを加算して圧力負荷を求める第３の算定部と、
該第３の算定部で得られた圧力負荷と、選択されたコンクリートポンプの圧送可能負荷とを比較し、圧力負荷の方が小さければ圧送可能と判定し、その結果を表示部に表示する判定部として機能させることを特徴とするコンクリート圧送可否判定プログラム。
【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圧送可否判定方法及びそのプログラムに係り、特に長距離圧送において、設定されたコンクリート配合、コンクリートのスランプ変化等の施工条件を加味して施工可否を判断できるようにしたコンクリート圧送可否判定方法とその方法を行うためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場におけるコンクリートの打込みまでの運搬方法は、コンクリートポンプ工法を用いるのが一般的である。近年、施工の多様化および施工条件の制約などにより長距離のポンプ圧送を行う必要のある事例が増加している。長距離の圧送計画を立案する際には、想定される現場の施工条件をもとに、コンクリート圧送条件の検討を行い、圧送可能なコンクリート配合の選定、適正なポンプ機種の選定を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現状のコンクリート打設計画では、コンクリート配合や圧送されるコンクリートの性質が定量的には考慮されていない。このため、コンクリート配合が貧配合過ぎる場合には、配管の閉塞等の不具合が生じる一方、富配合過ぎる場合には、材料コストアップになるという問題を有している。さらに、圧送中のコンクリートの品質変化によって配管の筒先で所定の品質のコンクリートが得られないという問題もある。
【０００４】
特に、長距離のコンクリート圧送を行う場合、経時変化等の影響を受けてコンクリートのスランプが低下することが予想されるため、スランプの変化を考慮に入れてポンパビリティーを検討することが必要とされているが、実際には既往の施工実績が計画の参考にされている程度である。
【０００５】
また、従来圧送時に配管が閉塞を起こさずに圧送できる最小セメント量を確保することが必要とされているが、長距離圧送の場合には特にセメントペーストのロスが予想される。このため、細粒分を十分含む細骨材を用いたセメントモルタル分が必要となると考えられるが、定量的な対策がとられていない。
【０００６】
さらに、上述の検討を加う場合、従来のコンクリート圧送の可否判断の手法に比べ、検討に用いるパラメータが増えるため、計算が煩雑になり、現場での計画立案に迅速に対応できない。
【０００７】
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、コンクリートの長距離圧送を考慮した適正なコンクリート配合を容易に選定でき、さらにその施工に適したコンクリートポンプの機種選定を行えるようにしたコンクリート圧送可否判定方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はコンクリート圧送配管による圧送時の管内圧力損失及び水平換算距離とから求められるコンクリート圧送配管の圧力負荷と、該コンクリート圧送配管の起終点位置における高低差を考慮して求められる圧力負荷との和と、選定したコンクリートポンプの圧送可能負荷とを比較し、前記圧力負荷の和が前記圧送可能負荷を上回る場合にポンプ圧送が可能であるとするコンクリート圧送可否判定方法において、前記管内圧力損失を求めるために用いるスランプ値に、施工時外気温と打設完了までの所要時間とを組み合わせて設定した第１の定数と、減水剤添加によるスランプ保持改善性を示す第２の定数と、加圧ブリーディング試験結果をもとに設定した第３の定数とに、それぞれ所定の係数を乗じ、これら各値を総和して得たスランプ低減係数を、配合時スランプ値に乗じて求めた筒先スランプ値を適用したことを特徴とする。
【０００９】
さらに上述の圧送可否判定に次いで、圧送されるコンクリートに所定粒径以下のモルタル分が所定量だけ含有されているかの判定と、前記圧送されるコンクリートの粉体量が圧送距離に応じた所定の粉体量を満たしているかの判定とを行い、いずれの判定も満足したときに圧送可能とするようにすることが好ましい。
【００１０】
前記モルタル分の所定含有量は、３００ｌ/m3以上とすることが好ましい。
【００１１】
前記粉体量は、圧送距離が３００m未満の場合は２９０kg/m3〜３１０kg/m3、２５０〜５００mの場合は３００〜３５０kg/m3、５００m以上の場合は３５０kg/m3以上とし、粉体量が３５０kg/m3以上の場合は、配管による管内圧力損失に所定の粘性負荷係数を乗じて前記コンクリート圧送配管の圧力負荷を算定し、前記コンクリート圧送可否の判定を行うことが好ましい。
【００１２】
上述のコンクリート圧送可否判定方法を行ってコンクリートが圧送され、所定品質のコンクリートを得ることが好ましい。
【００１３】
さらに、上述の判定方法の効率的な具現化のためのプログラムとして、コンピュータを、入力部を介して入力された施工時外気温と打設完了までの所要時間とを組み合わせて設定した第１の定数と、減水剤添加によるスランプ保持改善性を示す第２の定数と、加圧ブリーディング試験結果をもとに設定した第３の定数とが格納された第１のデータテーブルから対応する定数を読み出し、該各定数にそれぞれ所定の係数を乗じ、これら各値を総和してスランプ低減係数を算出して前記配合時スランプ値に乗じた筒先スランプ値を求める第１の算定部と、入力された配管データを元に、第２のデータテーブルから対応する換算距離を読み出し、該換算距離の総和によって設定配管に対応する水平換算距離を求める第２の算定部と、前記筒先スランプ、配管の管径、及び設定吐出量とを元に、第３のデータテーブルから単位長さ当りの圧力損失を読み出し、該圧力損失と前記水平換算距離とを乗じて設定配管による圧力損失を求めるとともに、配管高低差を考慮した圧力損失とを加算して圧力負荷を求める第３の算定部と、該第３の算定部で得られた圧力負荷と、選択されたコンクリートポンプの圧送可能負荷とを比較し、圧力負荷の方が小さければ圧送可能と判定し、その結果を表示部に表示する判定部として機能させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリート圧送可否判定方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。
図１は、本発明によるコンクリート圧送可否判定方法における条件設定、可否判定フローの一実施の形態を示した概略フローチャートである。本実施の形態のフローチャートでは、従来の土木学会が制定した「コンクリートのポンプ施工指針［平成１２年版］」にある公知のコンクリート圧送条件の検討に加え、コンクリート圧送時のスランプの低下を定量的に考慮し、スランプ低減係数を提案している。これにより、長距離を圧送されたコンクリートがホース筒先で供給された際のスランプ（以下、筒先スランプ）を想定し、この筒先スランプの値をもとに、たとえば水平管１m当たりの管内圧力損失を再設定し、求められた再設定値をもとに選定されたコンクリートポンプの吐出能力との比較を行ってコンクリート圧送の可否判定を行うようにした。
【００１５】
このときのコンクリート圧送可否判定のパラメータとしては、図１に示したように、大きく現場施工条件、コンクリート条件、ポンプ条件に関するデータを揃え、それらをもとに所定の算式、図表を利用して必要な判定値を算出するようにした。具体的なパラメータとして、以下がある。
【００１６】
▲１▼配管の種類・径・距離・高低差
▲２▼設定吐出量
▲３▼配合条件・スランプ
▲４▼コンクリートを製造する生コンプラントの使用材料特性
▲５▼現場までの運搬時間・待機時間・外気温
▲６▼試験練りにおけるコンクリートの経時変化
▲７▼使用予定のコンクリートポンプの最大理論圧力
【００１７】
これらのうち、▲１▼、▲２▼、▲７▼については上記指針に基づいた算出手法が適用できる。また、設計仕様に合致した当初コンクリート配合は従来の設定手法を用いて決定できる。
【００１８】
これらに加えて本発明では、特にコンクリートがプラント練り上がった時から打設完了までの経過時間、その間の温度条件について▲５▼のためのデータを収集する必要がある。本実施の形態では、温度、時間条件として
▲１▼コンクリート打設時外気温（℃）
▲２▼打設時間内最高気温（℃）
▲３▼プラントからポンプまでの運搬時間
▲４▼生コン車の待機時間
▲５▼コンクリート配管内滞留時間
を求め、時間と温度の組み合わせ条件設定を表−１のように区分してスランプ低減係数式（式−１）に適用した。
【００１９】
スランプ低減係数＝１＋0.05×ａ＋0.05×ｂ＋0.05×ｃ  …（式−１）
【００２０】
式−１では、高い外気温下でコンクリート打設完了までに時間を要するという条件での施工であって、通常のＡＥ減水剤を用いた脱水の起こりやすいコンクリートほどスランプの低下量が大きくなると想定した。
【００２１】
［表１］
0004253784.tif 000002
【００２２】
式−１において、同式の１は第２項以下の影響を受けない場合を考慮した定数であり、同式の第２項の第１の定数としての定数ａは上述のように表−１のように外気温と打ち込み完了までの時間との組み合わせで定義され、同式の第３項では、高性能ＡＥ減水剤等の添加剤が用いられてスランプの経時保持性が改善された効果を、第２の定数として定数ｂ（ｂ＝０，１，２）を適用して評価した。さらに、第４項では想定したコンクリート配合において加圧ブリーディング試験（JSCE-F502）を行い、その結果をもとに、コンクリート圧送におけるポンパビリティーの評価結果を、第３の定数として定数ｃ（ｃ＝０，１）によって考慮した。なお、加圧ブリーディング試験で得られた脱水量が上記指針で規定された標準曲線Ｂを上回る場合には、圧送が妥当でないとし、再度コンクリート配合から行う。
【００２３】
これらのパラメータを考慮し、コンクリート圧送後の筒先でのスランプ（筒先スランプ）をもとに、上記指針で提案された参照図表から、想定吐出量に対応する標準圧力損失（MPa/m）を求める。
【００２４】
また、配管に高低差がある場合には公知の算定式により高低差を考慮した圧力損失を算出しておく。
【００２５】
さらに使用コンクリートが高粘性の高流動コンクリートの場合にはコンクリートの高い粘性の影響で圧送時の抵抗が増加することが知られている。そこで、本発明では粘性負荷係数を設定した。粘性負荷係数としては本実施の形態では１．２５（２５％増）を設定している。以上の条件から対象となる配管における標準管内圧力負荷Ｐnを、該当する場合には粘性圧力負荷Ｐvを算定する。
【００２６】
一方、予定されるコンクリート打設作業に適した吐出圧力を有するコンクリートポンプを選定することが重要であるが、そのために現場施工条件等の実績から検討して選定されたポンプの最大理論吐出圧力の８０％を圧送可能圧力Ｐokとした。
【００２７】
以上の標準管内圧力負荷Ｐn、あるいは粘性圧力負荷Ｐvと圧送可能圧力Ｐokとを比較し、コンクリート圧送の可否判定を行うようにした。
【００２８】
ところで、上述した各値の比較によって好ましい判定結果を得るために、諸数値を変えて繰り返してトライアル計算を行う場合がある。この場合、計算パラメータやたとえば表−１のような参照図表が多いため、計算ステップが煩雑で手計算では対応しきれない場合がある。そこで、本発明では、図２に示したように、計算パラメータと参照図表をデータテーブルからなるデータテーブル群と、前述した各算出部からなるモジュール構成とし、各算出部モジュールでの計算過程で各データテーブルから対応する数値を参照するようにした。本実施の形態では、図２に示したように、第１データテーブルには、混和剤の種類、及び加圧ブリーディング試験結果に対応した定数データが格納されており、第１算定部でそれらの定数からスランプ低減係数を算出して配合時スランプ値に乗じた筒先スランプ値を求めることができる。さらに、第２データテーブルには、入力された配管データに対応した換算距離データが格納されており、第２算定部で、その換算距離の総和によって設定配管に対応する水平換算距離を求めることができる。さらに、第３データテーブルには、筒先スランプ、配管の管径、及び設定吐出量とに対応した単位長さ当りの圧力損失データが格納されており、第３算定部で、その圧力損失と水平換算距離とを乗じて設定配管による圧力損失を求め、配管高低差を考慮した圧力損失とを加算して圧力負荷を求めることができる。次いで、第３算定部で得られた圧力負荷と、選択されたコンクリートポンプの仕様が格納されたポンプデータテーブルから、対応するコンクリートポンプの圧送可能負荷を呼び出し、判定部において圧送可能可否の判定を行う。それぞれの算定部に入力されるデータは、入力／表示部を介してたとえばパーソナルコンピュータの画面上で入力され、その結果も同様に画面上の表示部に表示されたり、プリンタ等に出力される。
【００２９】
このように、計算当初に所定のデータを入力するだけで、圧送負荷やコンクリートのスランプの経時変化（スランプ低減係数）を計算でき、最終的にコンクリート圧送の可否判定までを一括して行えるようにした。また、逐次計算ステップにおいて、トライアル計算において入力条件を適宜変えながら判定を行うことも可能である。なお、これらのデータテーブル群と、算出部モジュールは、公知の表計算ソフトウエア上でも実現できる。この場合、各入力、設定作業は画面上の指示に従って入力すれば良く、データの変更による再計算等もきわめて容易に行えるという利点がある。
【００３０】
また、本発明では、従来、圧送負荷の算定に採用しなかったコンクリートの品質変化（スランプの変化）を、コンクリート運搬時間、待機時間、外気温、試験練りにおけるコンクリートの経時変化などを入力することで容易に算出できるようにした。
【００３１】
次に、個々のデータの入力、計算手順について簡単に説明する。
手順▲１▼：配管等の現場施工条件としては、配管延長、配管高低差、管の種類、ベント管・テーパ管本数、フレキシブルホース長さ等をデータとして入力する。これらは水平換算距離算定、後に読み出す高低差による圧力損失の算定のために使用される。
手順▲２▼：設定吐出量を入力する。水平管単位m当たりの管内圧力損失を算定するための図表テーブルを参照する際に、後述する補正された筒先スランプとともに用いられる。
手順▲３▼：コンクリートを圧送時の最高気温、コンクリートの生コンプラントからの運搬時間と待機時間から前述の表−１に該当する施工条件を選択する。
手順▲４▼：設計仕様による当初のコンクリートの配合と生コンプラントの使用材料をデータとして入力する。以上のデータを入力し、所定の参照データを引き出して管内圧力負荷の計算を行う。また、必要に応じて粘性圧力負荷の計算を行う。
手順▲５▼：以上の入力値から算定された対応する圧送負荷を、選定されたポンプの最大理論吐出圧力から求めた圧送可能圧力が上回る場合、圧送可能とする。また、筒先スランプ値算出の際に、コンクリート脱水量において、所要の品質（参照図表データテーブルの標準曲線Ｂ以下）が得られない場合にはコンクリート配合の変更を行い、再計算を行う。
【００３２】
次に、コンクリート圧送可否判断において、コンクリート使用材料を考慮したオプション判定について説明する。
コンクリートの圧送を順調に行うためにはコンクリート内に含まれているモルタル分、特に粒径０．３mm以下の細骨材分からなるモルタル量を判断し、所定量を含有していない場合には圧送不可と判断するようにしても良い。この分岐点としては３００(l/m3)が好適である。
【００３３】
さらに、従来最小セメント量を規定していたのに対して、ポンパビリティーを検討する際に、粉末分が寄与する点に着目して、セメントに加えてポゾラン、石灰石微粉末、シリカフューム、高炉スラグ微粉末を粉末分Ｃp(kg/m3)と見なし、図１に示したように、圧送距離が３００m未満の場合は、粉体量２９０kg/m3〜３１０kg/m3、２５０〜５００mの場合は３００〜３５０kg/m3、５００m以上の場合は３５０kg/m3以上とし、さらに粉体量が３５０kg/m3以上の場合は、配管による管内圧力損失に所定の粘性負荷係数を乗じて圧力負荷による可否判定を行うことが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
上述したように、コンクリート圧送計画の立案の際に、圧送に最適なコンクリート配合の選定とポンプ機種の選定とを容易に効率よく行うことができるよう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圧送可否判定方法の一実施の形態を示したフローチャート。
【図２】本方法発明をソフトウエア上で実現するためのモジュール構成図。
【図１】
0004253784.tif 000003
【図２】
0004253784.tif 000004