ベント管とテーパ管の位置の違いがコンクリートの圧送性に及ぼす影響
その１０

テーパ管の管内圧力損失が負となる原因の検討
正会員
同同

１．まえがき
本報告は、テーパ管の管内圧力損失が負になる原因に関して検討したものである。
２．作用力に関する考察
図 1 には、2018 年に行った実験から得られた、実吐出量60m3/h の場合のテーパ管近傍の圧力計による管内圧力の分布を示している。テーパ管からある程度離れた位置での管内圧力においては、ほとんどのデータが 100A 管の方が小さくなっている。しかしながら、テーパ管の直前直後の圧力計では、テーパ管直後の 100A 管で圧力が大きくなる現象が数多く認められた。
図 2 に、実吐出量 60m3/h の場合の測定位置と管内圧力に断面積をかけた力（ここでは作用力と呼ぶ）の関係を示す。コン
クリートの流動を無視し、瞬間的な力で評価すると、全ての調合で作用力が減少していることがわかる。テーパ管の中では、抵抗によりエネルギーは消費されており、管内圧力が 100A 側で上昇する現象も起こる可能性があると考えられる。
測定位置１～4 は、実験番号 9 および 10 においては圧力計P6～9、実験番号 11～18 においては圧力計 P3～6、実験番号 19および 20 においては圧力計 P5～8 を示している。
３．管内圧力差に関する考察

４．ひずみゲージから求めたテーパ管直前直後の管内圧力
図 4 には、既往の実験 1）～4）も含めて、呼び強度 30、スラン
プ 18cm の同一調合において、テーパ管の近傍のひずみゲージから、（その１２）で求められた管内圧力を示す。既往の実験においても、テーパ管内で圧力が上昇する現象が認められる。
2018 年の実験において多く認められた、テーパ管前後で圧力が上昇する現象は、特異なものではないことがわかる。
図 5 は、既往の実験も含めてひずみゲージから計算された、
811‐⑥24‐18‐T1

512‐③30‐18‐T1
13‐④30‐15‐T1

414‐⑧30‐15‐T1
315‐⑤30‐12‐T1216‐⑦60‐60‐T1117‐①36‐18‐T118‐②30‐21‐T1

位置1

位置2 位置3位置4測定位置

19‐③30‐18‐T220‐⑤30‐12‐T2
テ ーパ管

図 1 テーパ管近傍の管内圧力の分布（実吐出量 60m3/h）90

9‐③30‐18‐BT80

10‐③30‐18‐BT70

11‐⑥24‐18‐T160

12‐③30‐18‐T150

13‐④30‐15‐T140

14‐⑧30‐15‐T130

15‐⑤30‐12‐T120

16‐⑦60‐60‐T11017‐①36‐18‐T118‐②30‐21‐T10

位置1

位置2 位置3測定位置

位置419‐③30‐18‐T220‐⑤30‐12‐T2
テ ーパ管

図 2 測定位置と作用力との関係（実吐出量 60m3/h）
3.51503③TP30-18A2015

2.5⑥8P-30-18B2015

y = 3263x2 - 1530x + 60.8
R² = 0.9184

500-0.10-500.100.300.50

管内圧力（Ｎ/ｍｍ2 )管内圧力損失Ｋ（×10-3N/mm2 /m）

10‐③30‐18‐BT6200

100-0.30

9‐③30‐18‐BT70

直管の補正の影響を排除するため、テーパ管直前直後の100A 直管と 125A 直管の管内圧力差（100A-125A）の計算を行った。図 3 は、管内圧力差とテーパ管の管内圧力損失の関係を示している。テーパ管の管内圧力損失は、ある程度離れた位置にある位置 1 と位置 4 の圧力計の値から、直管分を補正して求めているが、配管 T2 が異なる傾向を示している以外は管内圧力差と高い相関があると言える。

-0.50

同 山田
藍*1
同 中村 成春*3
同 永田 哲夫*5

コンクリート
負の管内圧力損失

管内圧力（×10-3 Ｎ/ｍｍ2)

圧送性作用力作用力（ｋN)

ポンプ
テーパ管

○岩清水 隆*1
木村 芳幹*2
岩竹 秀昭*4

テーパ管⑦8P30-18BCu2015

2②8P30-18A2015

1.5⑥30-18-SPR2016
19-③30-18-BT-100

0.5-150

0-200

10-③30-18-BT
12-③30-18-T1

測定位置

19-③30-18-T2

管内圧力差（Ｎ/ｍm2 ）

図 3 テーパ管前後の管内圧力差と管内圧力損失

図 4 ひずみゲージから求めたテーパ管近傍の管内圧力（呼び強度 30、スランプ 18cm）

Influence of Changing Installation Location of Bent Pipe and Taper Pipe on Pumpability of ConcretePart 10 Consideration of the Cause of Negative Pressure Loss of Taper Pipe
IWASHIMIZU Takashi, YAMADA Ai, , KIMURA YoshimotoNAKAMUIRA Shigeharu , IWATAKE Hideaki and NAGATA Tetsuo

【参考文献】1）～4）（その３）と同じ*1（株）竹中工務店*2（株）コンステック*3 大阪工業大学*4 村本建設（株）*5 近畿生コンクリート圧送協同組合

1600
テーパ管管内圧力損失：圧力計（×10-3N/mm2/m)

y = -683.0x + 82.3
1400
R² = 0.8956

1200
1000

2015年

800

2016年

600

2018年BT

400

2018年T1-2.00

200

実吐出量 60m3/h

2018年T2-2.50

-1.50

-1.00

0-0.50
0.00
-200

0.50

-400
テーパ管管内圧力差（N/mm2）

図 5 テーパ管の管内圧力差と管内圧力損失の関係
0.5
2018:y = -0.009x + 0.1819
R² = 0.4828

テーパ管管内圧力差（N/mm2)0.3

実吐出量 60m3/h

0.1-0.1 0204060

2015年
2016年
2018年BT2018年T1
2018年T2-0.3
-0.5

80

φ75mm圧送前Aロート流下速度（cm/sec）

テーパ管管内圧力差（N/mm2)

図 6 φ75mmA ロート流下速度と管内圧力差の関係
0.4
0.3
0.2
0.1
0-0.1 0-0.2-0.3-0.4-0.5

実吐出量 60m3/h

y = 0.0002x - 0.1869
R² = 0.5578

500

1000

1500

2000

2015年
2016年
2018年BT2018年T1
2018年T2

τｙ：圧送前（Pa)図 7 見かけの降伏値と管内圧力差の関係
14

軸方向応力（Ｎ/ｍｍ2)

実吐出量 60m3/h 時のテーパ管直前直後の 100A 直管と 125A 直管の管内圧力差とテーパ管の管内圧力損失の関係を示している。
テーパ管の管内圧力損失は圧力計から求めた値を採用している。
図から、両者の相関関係は高く、テーパ管直後で管内圧力が上昇した場合に、直管部の補正を行ったテーパ管の管内圧力損失が負の値を示しやすいことがわかる。
５．管内圧力差が負となる原因の検討
図 6 には、実吐出量 60m3/h 時の φ75mmA ロート流下速度と管内圧力差の関係を示した。A ロート流下速度が 30cm/sec程度で負の値が大きくなり、それより小さな場合には A ロー
ト流下速度が小さくなる程管内圧力差は大きくなり、大きい場合には A ロート流下速度が大きくなる程管内圧力差は大きくなる傾向が認められる。また、図中には 2018 年の実験結果の回帰式を示したが、A ロート流下速度が大きくなる、つまり粘性が小さくなる程、管内圧力差が小さくなる傾向が認められる。
φ75mmA ロート試験では、コンクリートの粘性と管径が小さくなることによる粗骨材のかみ合いの両方を評価していると考えられ、A ロート流下速度が 30cm/sec 程度が、テーパ管を通過することに最も適した状態である可能性がある。
図 7 は、圧送前のスランプ試験から得られた見かけの降伏値と実吐出量 60m3/h 時のテーパ管の管内圧力差の関係を示している。2015 年は、ばらつきは大きいものの降伏値が大きくなるほど管内圧力差が大きくなる傾向を示し、2016 年は、降伏値が大きくなるほど管内圧力差は小さくなる傾向を示している。2018 年は、降伏値が大きくなるほど管内圧力差は大きくなる傾向を示している。図中には、2018 年の実験のみの回帰式を示したが、ある程度の相関関係は認められる。
図 8 には、ひずみゲージから（その１２）に示す方法で求めた、2018 年実験の実吐出量 60m3/h 時のテーパ管近傍の軸方向応力の分布を示す。配管 BT がテーパ管の出口付近で軸方向応力が上昇している。これは、（その９）で述べたようにベント管の影響が大きいと考えられる。その他の配管タイプでは、テーパ管の入り口付近で軸方向応力が上昇しており、その後テーパ管内で応力は低下している。このような状況になった場合に、テーパ管の管内圧力損失が負となる可能性があると考えられる。
以上に示したことから、テーパ管前後で管内圧力が上昇する現象は、コンクリートの粘性、粗骨材のかみ合いやすさ、および降伏値の違いによって生じる可能性があることがわかる。また、ベント管の存在や配管のタイプにより、その傾向の違いが大きいと考えられる。テーパ管前後で管内圧力が上昇することにより、テーパ管の管内圧力損失が負の値を示すことになる。
６．まとめ
以上の検討から、テーパ管の管内圧力損失は、コンクリートの性状や配管タイプによって負の値を示すことがあることがわかった。

129-③30-18-BT

実吐出量 60m3/h

12-③30-18-T1

1019-③30-18-T2
テーパ管

86420
位置1位置2 位置3 位置4 位置5位置 6測定位置

図 8 テーパ管近傍の軸方向応力の分布*1 Takenaka Corporation*2 Constec Engi, Co.
*3 Osaka Institute of Technology*4 MURAMOTO CORPORATION*5 Kinki Ready-Mixed Concrete Pumping Cooperative