東急建設技術研究所報 No. 48

U.D.C 693.556.4

締固めを必要とする高流動コンクリートの‌締固め方法の設定に関する検討
鈴木

要将充＊

早川健司＊

約： 本研究では，締固めを必要とする高流動コンクリートを対象として，流動性と粘性並びに棒状バイブレータの起振力が振動伝播に及ぼす影響を把握し，定量的に締固め方法を設定することを目的に，スランプフロー 45 cm程度のコンクリートを用いて実験的に検討を行った。検討の結果，締固め時の振動伝播に及ぼす影響は，実用的に締固めを必要とする高流動コンクリートが成立する範囲で配合条件を変化させた場合よりも，棒状バイブレータの起振力の方が大きいことが明らかとなった。従って，棒状バイブレータの種類・能力を考慮して締固め方法を設定することが重要となる。締固め方法は，充塡に必要な締固めエネルギーに基づくことで締固め時間および締固め間隔を定量的に設定できる可能性が示唆された。

キーワード： 高流動コンクリート，充塡，締固め，振動伝播，締固めエネルギー目

次： 1．はじめに

3．締固め方法の設定

2．各種条件が振動伝播に及ぼす影響

4．おわりに1．‌はじめに

表1

使用材料

締固めを必要とする高流動コンクリートは，普通コンクリートと比較して，流動性が高く，充塡に必要な締固めが軽減できるため，標準的な配筋量の構造物に対して，打込み時の筒先挿入間隔を長くすることや締固め時間を短くすることで作業が省力化され，施工の合理化を図ることが期待されている。現在，一般 RC 構造物を対象とした締固め方法等は定まっておらず，技術情報の整理が進められている状況である。施工の合理化という観点では，自己充塡性2．‌各種条件が振動伝播に及ぼす影響を有する高流動コンクリートの適用も考えられるが，締固めを必要とする高流動コンクリートの方が安定して供給可

2.1 実‌ 験概要

能かつ材料コストを低減できるといった利点がある。

2.1.1 使
‌ 用材料および配合

筆者らはこれまでに締固めを必要とする高流動コンクリ

表 1 に使用材料，表 2 にコンクリートの配合およびフレートの締固め方法について検討しており，比較的起振力のッシュ性状を示す。締固めを必要とする高流動コンクリー

小さい軽便バイブレータを使用した場合でも，短い締固め

トは目標スランプフロー 45 cm を基本とし，一般的な高時間で充塡が完了することを報告している 1）。しかし，一性能 AE 減水剤を用いる配合とした。流動性はスランプ・般的にコンクリートの流動性と粘性や棒状バイブレータのスランプフロー，粘性は塑性粘度の測定に有効とされてい起振力により振動の伝播距離が異なることが言われておる 400 mm フロー到達時間 3）を指標とした。なお，到達時

り，適切な締固め方法を設定するためには，これらの影響間が短い程，塑性粘度，即ち粘性は小さくなる。流動性を把握する必要がある。

は，配合を変えずに化学混和剤の添加量で調整し，粘性締固め方法の設定については，土木学会コンクリート標

は，実用的な範囲で s/a や W/C といった配合条件を変え準示方書の記述 に準拠すると定性的な判断になり条件毎て調整した。いずれも，顕著な材料分離は発生せず，目標に確認実験を行わなければならないため，定量的に検討可とするスランプ・スランプフローと空気量を満足する配合能な設定方法が必要となる。

であった。

2）

本研究では，締固めを必要とする高流動コンクリートをフレッシュ性状について，スランプ・スランプフロー試

対象として，流動性と粘性並びに棒状バイブレータの起振験，空気量試験，コンクリート温度測定は各 JIS 規格に準力が振動伝播に及ぼす影響を把握し，定量的に締固め方法拠して行い，加振ボックス充塡試験は JSCE-F701 を参考を設定することを目的に，スランプフロー 45 cm 程度のに仕切り板を開放すると同時に棒状バイブレータを始動さコンクリートを用いて検討を行った。

せて行った。加振ボックス充塡試験では，材料分離抵抗性＊技術研究所

土木材料グループ65

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表2

表3

図1

コンクリートの配合およびフレッシュ性状

試験条件

図2

流動性の影響

図3

粘性の影響

図4

起振力の影響小型試験体概要を表す指標として粗骨材残存率と補完的に間隙通過速度を算出した。なお，粗骨材残存率は充塡先の B 室上部の結果を用いた。
2.1.2 小‌ 型振動締固め試験
図 1 に試験体概要，表 3 に試験条件を示す。加速度の測定位置は，バイブレータの中心から 100 mm 間隔で 500mm の位置までとした。棒状バイブレータは所定の挿入深さに 3 秒程度で達し，その後 5 秒間の加速度振幅の平均値として整理した。
2.2 実‌ 験結果と考察
コンクリートのフレッシュ性状（表 2）は，基本となる45-50-50 と比較して次の通りであった。流動性を大きくした場合，材料分離抵抗性が低下することで間隙通過速度も低下した。流動性を小さくした場合，間隙通過速度が低下して締固め時間が長くなったが，充塡先で顕著な分離を生じていないことから材料分離抵抗性が向上したものと考えられる。粘性を変化させた場合，想定通り材料分離抵抗SL12 : 30 秒-40 cm であり流動性の大きい配合が短かく長性も変化した。

かった。

図 2 に流動性が振動伝播に及ぼす影響を示す。棒状バイ図 3 に粘性が振動伝播に及ぼす影響を示す。s/a の影響

ブレータ近傍では各配合に差が生じているが，SF45 とについては，s/a50 より増減するとバイブレータ近傍で応SL12 は 20 cm 以降同様の挙動を示し，SF55 は 20～30 cm答加速度が小さくなったが，20 cm 以降で同様の挙動を示で他より応答加速度が大きいが 40 cm 以降で他と同様のした。W/C の影響については，粘性の小さい W/C55 の 20挙動を示した。流動性の影響については，30 cm 程度まで

cm の応答加速度が大きいがそれ以外の箇所で W/C50 と大は異なるが，それ以降では振動伝播に大きな影響を及ぼさきな差はなく，粘性の大きい W/C45 は 50 cm まで他よりない結果であった。ただし，締固め時のコンクリート表応答加速度が僅かに大きかった。粘性の影響については，面の状態より，締固めが十分であると判断できる 2）まで

s/a と W/C で粘性を変化させた場合の振動伝播の挙動はの時間と距離は，SF55 : 3 秒-50 cm，SF45 : 5 秒-50 cm，異なり，30 cm 程度まで影響が大きいが，締固めが十分で66東急建設技術研究所報 No. 48

表5表4

使用材料

表6

試験条件

コンクリートの配合およびフレッシュ性状

図6

バイブレータからの距離と加速度の関係

図7

図5

加速度分布

大型試験体概要あると判断できるまでの時間と距離は，いずれも 5 秒-50cm であったことから，50 cm 程度まで離れると締固めに大きな影響を及ぼさないものと考えられた。
図 4 に起振力が振動伝播に及ぼす影響を示す。起振力は

図8

締固め時間と締固め間隔の関係

バイブレータの錘の偏心質量と偏心距離に比例し，周波数3．‌締固め方法の設定の 2 乗に比例する 4）。各振動条件の起振力の比はおおよそ

φ 40-240 Hz＝4 : φ 30-240 Hz＝2 : φ 40-120 Hz＝1 で あ る。

前章の結果を踏まえ，市中のプラントで製造した締固め

各距離の応答加速度は，バイブレータに近い程，差が大きを必要とする高流動コンクリートを用いて各振動条件の加く，振動条件の影響を大きく受けるが，距離が離れるのに速度を計測し，充塡に必要な締固めエネルギーを求めて締伴い，差が小さくなった。締固めが十分であると判断でき固め方法を設定する。

るまでの時間と距離は，φ 30-240 Hz : 10 秒-50 cm であっ3.1 実‌ 験概要た。φ 40-120 Hz では起振力が小さく，コンクリート表面

3.1.1 使
‌ 用材料および配合の状態より，締固めが進行していないと判断され，本実験

表 4 に使用材料，表 5 にコンクリートの配合およびフレで用いたコンクリートに必要な最小起振力を満たしていな

ッシュ性状を示す。フレッシュ性状は，2 章と同様の試験いものと考えられた。起振力については，50 cm 程度までを行った。
3.1.2

離れても締固めに影響を及ぼす結果となった。
2.3‌2 章のまとめ‌大型振動締固め試験

図 5 に試験体概要，表 6 に試験条件を示す。2.2 より，締固め時の振動伝播に及ぼす影響は，実用的に締固めを起振力は 50 cm 程度まで離れても締固めに影響を及ぼし必要とする高流動コンクリートが成立する範囲で配合条件たため，加速度の測定位置はバイブレータの中心から 200を変化させた場合よりも，棒状バイブレータの起振力の方mm 間隔で 900 mm の位置までとした。試験条件は，既が大きく，棒状バイブレータの種類・能力を考慮して締固

報 1）で使用した ϕ 28 軽便バイブレータに加え，実務で使用め方法を設定すればよいことが分かった。

する可能性が高い ϕ 30 と ϕ 40 棒状バイブレータとした。

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なお，加速度は 2 章と同様の方法で整理した。の半径を表しているため，2 倍の距離を締固め間隔とした。

3.2 実‌ 験結果

E＝市中プラントのコンクリートは 2 章で基本とした 4550-50 と比較して，材料分離抵抗性が小さい配合であった。
図 6 にバイブレータからの距離と加速度の関係を示す。

ϕ 28-200 Hz と ϕ 30-240 Hz はほぼ同様の挙動を示し，ϕ 40240 Hz は 30 cm 程度まで応答加速度が大きく，50 cm 以降で他と同様の挙動を示した。
3.3‌締固めエネルギーによる締固め方法の設定

α＝

ρ・α 2・t4π   2・f4π   2・f・Eρ・t（1）（2）

α ＝a exp（－bx）

（3）α1
x＝－ ln ba（4）ここに，E : t 秒間にコンクリートが受ける締固めエネ

締固め方法は次の手順で設定した。まず，充塡に必要なルギー（J/ℓ），t：締固め時間（sec），ρ ：試料の単位容

締固めエネルギーは，既報 1）の充塡試験で外観の充塡状況積 質 量（kg/ℓ），α ： 加 速 度（m/s 2），f： 振 動 数（s －1），とコアの硬化試験から品質が確保されていると判断した締x：バイブレータからの距離（cm），a，b：定数固め方法（ϕ 28-200 Hz，バイブレータからの距離 50 cm，

図 8 に締固め時間と締固め間隔の関係を示す。締固め方

締固め時間 5.33 sec）と図 6 に示す距離 50 cm の応答加速法はこの図を参考に設定するが，バイブレータ近傍の材料度を用いて，既往の研究 5）の式（ 1 ）により求めた。計算の分離を考慮すると，1 箇所当りの締固め時間は 5 秒程度と結果，充塡完了エネルギーは 0.032 J/ℓであった。次に，するのが望ましいと考えている。

この数値を満足するための必要加速度を式（ 2 ）より求め4．‌おわりにる。次に，一般的にコンクリート中の加速度分布は式（ 3 ）の形で表されるため，必要加速度を満足するバイブ

締固め方法は，充塡に必要な締固めエネルギーに基づくレータからの距離を式（4）よ り 求 め る。ϕ 30-240 Hz とことで締固め時間および締固め間隔を定量的に設定できる

ϕ 40-240 Hz の加速度分布は，図 7 に示す応答加速度の近可能性が示唆された。今後は，実大規模の施工実験により似式を用いた。バイブレータからの距離は，振動伝播範囲設定した締固め方法の妥当性を検証する。

謝辞
本研究は東京理科大学と共同で実施したものであり，多大なご指導，ご協力をいただいた関係各位に深く感謝いたします。

参考文献
1）鈴木将充・加藤佳孝・他 1 名：締固め時間が締固めを必要とする高流動コンクリートの充填に与える影響，コンクリート工学
年次論文集，Vol. 43, No. 1, pp. 820-825, 2021.7
2）土木学会：2017 年制定コンクリート標準示方書［施工編］，pp. 120-122, 2018.3
3）小門武・宮川豊章：スランプフロー試験による高流動コンクリートのレオロジー定数評価法に関する研究，土木学会論文集，
No. 634, V-45, pp. 113-129, 1999.114）日本工業規格：JIS A 8610 建設用機械及び装置―コンクリート内部振動機，2004.35）國府勝郎，上野敦：締固め仕事量の評価に基づく超硬練りコンクリートの配合設計，土木学会論文集，No. 532/V-30, pp. 109118, 1996.2

STUDY ON SETTING A COMPACTION METHODFOR HIGH-FLUIDITY CONCRETE THAT REQUIRES COMPACTION
M. Suzuki, and K. Hayakawa
In this study, the effects of flowability, viscosity, and vibratory force of a rod vibrator on vibration propagation wereexperimentally studied using concrete with a slump flow of approximately 45 cm in order to understand the effects onvibration propagation and to set up a compaction method for high-fluidity concrete that requires compaction.
The results of the study revealed that the influence of the vibratory force of the rod vibrator on vibration
propagation during compaction was much greater than when the mixing conditions were varied to the extent that thehigh-fluidity concrete that requires compaction in practice is feasible. Therefore, it is important to set the compaction
method considering the type and capability of the rod vibrator. It is suggested that the compaction method could bebased on the compaction energy required for filling, which would allow quantitative setting of the compaction time andcompaction interval.

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