(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
展開された型材を組み立てた箱体を供試体モールドとし、その内部に未固化状態の測定材料を充填し、該測定材料を前記箱体形状に倣って固化させ、前記箱体を解体して前記供試体を取り出してそのせん断波速度測定を行い、その後前記供試体を包含して前記箱体を再組立てし、さらに前記供試体の固化を進行させ、その固化過程において複数回のせん断波速度測定が行えるようにしたことを特徴とする供試体モールドを用いたせん断速度測定方法。
【請求項２】
前記箱体は、前記型材の折り線に沿って組み立てあるいは解体され、前記固化した供試体を包含した状態で再組立が可能であることを特徴とする請求項１記載の供試体モールドを用いたせん断速度測定方法。
【請求項３】
前記型材は、耐水コーティングされた板紙材であることを特徴とする請求項１記載の供試体モールドを用いたせん断速度測定方法。
【請求項４】
前記型材は、樹脂薄膜シートと基材とをラミネートした板紙材であることを特徴とする請求項１記載の供試体モールドを用いたせん断速度測定方法。
【請求項５】
前記型材は、樹脂薄板材であることを特徴とする請求項１記載の供試体モールドを用いたせん断速度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は供試体用モールドを用いたせん断速度測定方法に係り、精度の高い供試体を製作可能な、組立、解体が行える供試体用モールドを使用することにより、固化過程の供試体に対して複数回のせん断波速度測定が行えるようにした供試体用モールドを用いたせん断速度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、セメント系改良地盤は、建物基礎地業や本体構造に用いられるようになってきている。このような改良地盤に支持された建物の沈下を算定する場合、改良地盤の変形係数（ヤング係数Ｅ）の評価が重要となる。変形係数は次式で表されることが知られているので、この式に必要な地盤定数を求めることで、その値を知ることができる。そのうち特に重要な数値としてせん断波速度Ｖsを正確に知る必要がある。また、改良地盤に支持された建物の地震応答解析を行う際に用いるせん断剛性を知る際にも、改良地盤のせん断波速度Ｖsを正確に知る必要がある。
【０００３】
地盤やコンクリート等の固体材料のせん断波速度Ｖsを測定する方法として、図８各図に示したような、圧電振動素子をアクリル台座で支持した構造のベンダーエレメントを用いる測定手法が知られている。図８（ａ）は、基本タイプである直方体状のアクリル製ベースブロック５１の上面に圧電セラミックス製の振動素子５２が固着されたものを示している。この振動素子５２は一端５２ａがベースブロック５１に固定支持された梁長さ（Ｘ）のバイモルフタイプの片持ち梁構造からなる。図８（ｂ）は、中間点に測定設置されるベンダーエレメント５０を示している。同図に示したように、ベースブロック５１の上面５１ａに発振部としての振動素子５２Ｓが、下面５１ｂには受振部としての振動素子５２Ｒが固着されている。
【０００４】
図９は、図８各図に示したベンダーエレメントを利用した地盤のせん断波速度の測定方法を示している。図９に示したように、ベンダーエレメント５０Ｓ，５０Ｒを所定距離Ｌだけ離れた地盤内に埋設し、一方のベンダーエレメント５０Ｓからせん断波を発信させ、もう他方のベンダーエレメント５０Ｒでせん断波を受信し、そのベンダーエレメント間の距離Ｌをせん断波の伝搬時間（遅延時間）で除すことにより、対象地盤のせん断波速度を算定するものである。
【０００５】
ところで、このベンダーエレメントによる原位置試験によるせん断波速度の測定の原理を利用して、室内試験用の供試体におけるせん断波速度Ｖsを求めることもできる。たとえば図１０は、従来の一軸圧縮試験等の室内試験に用いられる供試体６０を用いてせん断波速度Ｖsを求める例を示している。この供試体はモールド（図示せず）内で固化させ、対向する端面６０ａ間にベンダーエレメント５０の振動素子５２の先端を密着させ、この端面６０ａ間を伝播するせん断波の到達時間ｔを測定する。せん断波到達時間ｔ及び供試体長さＨがわかれば、せん断波速度Ｖs（＝Ｈ／ｔ）が求められる。
【０００６】
このとき、せん断波速度Ｖsを正確に測るためには、供試体６０はモールドから脱型されている必要があり、さらにベンダーエレメント５０のセッティングや、エレメント間距離（＝供試体長さＨ：図１０）を正確に計測するため、供試体６０の両端面６０ａは平行かつ平らに整形されている必要がある。ところが、この供試体を作製するために、従来は一軸圧縮試験、三軸圧縮試験の供試体用のモールドを用いていた。この例ではモールドに内径５０mm、高さ１００〜１２０mm程度の円筒形状の塩化ビニル樹脂等の樹脂製品が用いられている。この種のモールドを用いてせん断波速度Ｖs測定用の供試体を作製する場合、円筒状のモールド内に詰まった試料を一方から押し出すようにして供試体を脱型するため、供試体を乱す有害な力が加わり、本来の供試体強度を低下させていた。またモールド内の供試体が若材齢あるいは低強度の場合、非常に柔らかいため、供試体の脱型や整形が困難であった。
【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、脱型が容易で端面整形が不要な供試体を、組立、解体できる供試体モールドで作製し、固化過程の供試体のせん断波速度を、複数回測定できるようにした供試体用モールドを用いたせん断速度測定方法を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は展開された型材を組み立てた箱体を供試体モールドとし、その内部に未固化状態の測定材料を充填し、該測定材料を前記箱体形状に倣って固化させ、前記箱体を解体して前記供試体を取り出してそのせん断波速度測定を行い、その後前記供試体を包含して前記箱体を再組立てし、さらに前記供試体の固化を進行させ、その固化過程において複数回のせん断波速度測定が行えるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
このとき前記箱体は、前記型材の折り線に沿って組み立てあるいは解体され、前記固化した供試体を包含した状態で再組立してさらに材齢を経過させるようにすることが好ましい。
【００１０】
前記型材は、耐水コーティングされた板紙材、または樹脂薄膜シートと基材とをラミネートした板紙材、または樹脂薄板材を用いることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の供試体用モールドを用いたせん断速度測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。本発明に使用する供試体用モールドは、本実施の形態では内面に耐水コーティングを施した型紙を、展開図の折り線に折り曲げて作製した紙製のモールド（型枠）からなる。このモールド１０は図１に示したように、横長直方体状の箱体で横置きした状態で上面が開放するように各面が展開された組立品であり、組立後の上面に相当する一面が箱の蓋となるような展開図の型紙からなる。その展開図は一例として図５に示したような割付からなり、組立時に対応する辺部分には接合しろとしてのタブ１０ａが付設されている。本実施の形態では、型紙として組み立て後に箱体形状を保持できるように、適当な紙厚（例えば１mm程度）を有する紙器用板紙が用いられている。また組立後の箱体としての寸法は５０×５０×１００mmに設定されているが、その寸法は測定対象のせん断波速度Ｖsの大きさに応じて適宜決定すればよい。
【００１２】
モールド１０に防水性および耐水性を持たせるため、型紙の内面側または両面に撥水あるいは疎水性能を発揮するコーティング（塗工）を施すことが好ましい。また熱可塑性樹脂の薄膜シート（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体など）を、基材としての型紙とラミネートさせて使用することも好ましい。これにより固化過程の土試料１の含水比を保持することができる。また脱型時には固化した供試体２とモールド１０の内面とが剥離しやすく、脱型が容易となる。また、図１に示した箱体を組み立てる際に、その後に容易に解体でき、また再組立できるように、接合しろとしてのタブ１０ａを粘着テープ（図示せず）で仮留めたり、再接着可能な接着面を設けることが好ましい。
【００１３】
次いで図２に示したように、この組み立てられたモールド１０内に流動状態の土試料１（測定材料）を充填する。このときの充填層数、突き固めの有無等は、試験の仕様に基づいて行うことが重要である。土試料１としては現場土にセメント等の地盤改良材を混合した試料や現地盤の乱した試料等が用いられる。このとき、充填した土試料１の側圧によりモールド１０の側面１０ｂが凸状に変形しない程度に、組み立てられたモールド１０の側面１０ｂの剛性を確保することが好ましい。必要に応じて側面部分の紙厚を増した型紙としてもよい。また、型紙自体を、折り線に沿って折り曲げできる、適当な曲げ剛性を有する樹脂薄板とすることも好ましい。
【００１４】
また、通常の紙厚のモールド１０を用いて、硬化前の土試料の充填によるモールドの変形を防止するために保形フレーム１２を用いることも好ましい。たとえば図３に示したように、モールドの外形に等しい内法寸法を有する樹脂製、金属製等の無底の枠体からなる保形フレーム１２内にモールド１０を挿入し、その状態で図４に示したように、モールド１０内に土試料１を充填する。土試料１が固化してモールド１０に側圧が作用しなくなった状態で、モールド１０を保形フレーム１２からはずして、その後の養生を進めることができる。
【００１５】
図５は、土試料１が固化し、供試体２としてせん断波速度Ｖsを測定する段階を示している。図示したように、タブ１０ａ（図１）を止めていた仮留めテープ等を剥がしてモールド１０を解体し、対向する測定端面２ａを露出させ、供試体２の端面２ａにベンダーエレメント２０をセッティングする。このときベンダーエレメント２０の振動素子２２の先端が供試体２の端面２ａに圧着する程度の押圧力でベンダーエレメント２０を供試体端面２ａに押し当てる。このとき本発明では供試体２の長さがほぼ正確に形成されるので、図６に示したようなベンダーエレメント取付フレーム２５を用いることで測定対象の供試体のせん断波速度Ｖs測定を容易に行うことができる。
【００１６】
図５に示したように、所定材齢でせん断波速度Ｖsの測定を行った供試体２は、測定後にモールド１０で包むようにモールド１０内に戻すことができる。このため、同一の供試体２に対して若材齢時から経時的にせん断波速度Ｖsを測定することができる。図７は、このモールド１０を用いて、地盤改良材（セメント）の添加量（１００〜４００kg/m3）を変えて対象改良地盤の改良効果を確認するため、せん断波速度Ｖsを若材齢時から所定の期間にわたり測定した測定結果を示している。各図から明らかなように、供試体は硬化が始まる材齢４時間から改良地盤のせん断波速度Ｖsができ、材齢に応じた試験において経時的な強度変化を確認することができた。なお、この実施例では改良地盤を用いて経時的な強度変化を確認したが、測定材料としては土試料の他、モルタルやコンクリートの若材齢時のせん断波速度を測定することもできることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上に述べたように、若材齢および低強度の供試体を脱型する際に供試体に有害な力が加わらないようにでき、また供試体の寸法精度も高く、さらに同一供試体に対して若材齢時から経時的にせん断波速度Ｖsを測定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いる供試体用モールドの一実施の形態を示した斜視図。
【図２】図１の供試体用モールドに測定材料を充填している状態を示した斜視図。
【図３】図１の供試体用モールドを保形フレーム内に収容する状態を示した斜視図。
【図４】図３の供試体用モールドに測定材料を充填している状態を示した斜視図。
【図５】供試体用モールドを解体して供試体のせん断波速度測定を行う状態を示した斜視図。
【図６】供試体へのベンダーエレメントの取付状態を示した正面図。
【図７】ベンダーエレメントを用いたせん断波速度の材齢経過（セメント添加量別）に伴う変化を示したグラフ。
【図８】ベンダーエレメントの構成例を示した斜視図。
【図９】ベンダーエレメントによるせん断波速度測定例を示した模式断面図。
【図１０】従来のモールドを用いて作製した供試体でせん断波速度測定を行う状態を示した斜視図。
【符号の説明】
１  土試料
２  供試体
１０  モールド
２０  ベンダーエレメント
２２  振動素子
【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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【図９】
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【図１０】
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