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１４ 作用力損失による圧送負荷の算定○ 木村 芳幹*1
村田 隆男*3
浅田 武彦*5

正会員
同
同
ポンプ
輸送管ひずみコンクリート
作用力

同
同同

岩竹永田岸秀昭*2
哲夫*4繁樹*4

テーパ管
圧送負荷

１．まえがき先側(圧送距離 74m)で小さい（(a)､(b)参照）。

一般に、テーパ管の管内圧力損失は、その前後に設置③125A 直管と 100A 直管の作用力損失は 100A 直管のほうされた直管部で測定された管内圧力の差から求められる。

がやや大きい（(b)､(c)参照）。なお、図 4 に、呼び強度

この場合、輸送管の断面積の違いから、テーパ管の管内30 のコンクリートについて、実吐出量 60m3/h 時におけ圧力損失が負の値となることがあり、直管との比率で管る圧送距離と作用力損失との関係を示した。

内圧力損失を評価することができないことが生じる。そ④ベント管内では実吐出量と作用力損失との関係に相関

こで、本報では、圧力を作用力に換算して評価し、圧送は認められず、呼び強度やスランプによる違いも明確負荷を算定する手法について検討する。

でない。また、作用力損失はほとんどで負の値であり、２ 作用力の評価方法

作用力の損失が認められない。高強度コンクリートの本報では、一連の実験で測定された管内圧力から作用作用力損失は、他の調合よりもかなり小さい（(d)参照）。

力を(1)式で推定した。

なお、直前、直後の直管を含めて作用力損失をみると、作用力=P×A1･･･(1)直管の作用力損失よりもやや小さい((a)､(f)参照)。
2

ここに、P:管内圧力(N/mm )，A1:輸送管断面積(mm )450テーパ

管内圧力(N/mm2 )３ 作用力と作用力損失
実験記号 12③30-18T1 において、圧送距離に伴う管内圧力の推移を図 1 に、圧送距離に伴う作用力の推移を図 2 に示す。同図によると、管内圧力は、い(m3 /h)

2101020②125A 直 管 の 作用 力
損失は、筒元側(圧送距離 16m)よ りも筒80

9000.20.5

36B0.460B

0.30.20.1

配管:B P1-2間(圧送距離16m)
204060
実吐出量(m3 /h)

80

100.6
作用力損失(kN/m)

0.3125A直管

30B

2030 40 50 60
圧送距離(m)

70

80

100

24T130T136T160T1100A直管

0.50.40.30.20204060
実吐出量(m3 /h)80

配管:T1 P8-9間(圧送距離76m)

0.01000204060
実吐出量(m3 /h)80(a)125A 直管(配管 B 16m)(b) 125A 直管(配管 B 74m)(c) 100A 直管(配管 T1 76m)

0.21.01224B

24B30B
36B-0.460B
30BT-0.6020

配管:B,BT P3-4間
4060
実吐出量(m3 /h)

80100125Aベン ト

36B

0.660B

0.430BT

0.28624T1430T1
36T1260T10
配管:B,BT P2-5間

0.00204060
実吐出量(m3 /h)80

30T2-2100(d)ベント管(配管 B,BT P3-4 間) (e)ベント管(配管 B,BT P2-5 間)
図 3 実吐出量と作用力損失との関係

100

テーパ

1030B

0.8

作用力損失(kN/m)

0.0-0.2900.1
配管:B P9-10間(圧送距離74m)

0.0125Aベン ト
作用力損失(kN/m)

ない。

60B0

用力損失が異なるでは影響はほとんど

36B

0.40.0①呼び強度によって作

ンプ 12~21cm の範囲

30B0.5る。

700.724B

0.60.1

以下の事項が指摘でき((a)、(b)参照)。スラ

125A直管作用力損失(kN/m)の評価と相違はないが、

0 12③30-18T1

30 40 50 60
圧送距離(m)0.724B

作用力損失(kN/m)

配管では管内圧力損失作用力損失(kN/m)示す。テーパ管を除く

20

図 1 距離に伴う管内圧力の推移 図 2 距離に伴う作用力の推移

0.70.6(m3 /h)100

つぎに、単位長さあたりの作用力の減少量を作用に実吐出量との関係を

31.73012③30-18T1で大きく減少していることが分かる。
力損失と定義し、図 350.24031.7

ずれの圧送速度においてもテーパ管の先でテーパ管の前よりも高くなっているが、作用力はテーパ管内50.2361.9

テーパ61.9
作用力(kN)2020

配管:T1 P4-5間､T2 P6-7間
4060
実吐出量(m3 /h)

80100(f) テーパ管

Influence of Changing Installation Location of Bent Pipe and Taper Pipe on Pumpability of Concrete.
Part 14 .Calculation of Pumping Load by Loss of The Action Load.
KIMURA Yoshimoto, IWATAKE Hideaki, MURATA Takao, NAGATA Tetsuo, ASADA Takehiko and KISHI Shigeki

0.30.2
BT1T00.10.00BT
呼び強度30、60m3 /h時
T2 (白抜マーカ は100A管を 示す。)

0.2

80.1

6T1:y=1.403x+0.093 R2 = 0.917 n=450.0-0.1
2015
T1T2-0.2-0.32040
圧送距離(m)60

図 5 テーパ管直後の管内圧力と管内圧力損失との関係

圧送距離(m)

100A 直管
テーパ管
125A 直管

2016
T1BTT2005
1234
テーパ管出口直後の管内圧力(N/mm2 )

図 6 テーパ管直後の管内圧力と作用力損失との関係

配管① 配管②普通 30-18-20N60CB
A－ 0.31 0.31
0.35 0.29 0.29
図 6 による
配管① 配管②3060
1.21.260302015
2表 2 圧送負荷の算定結果

表 1 圧送負荷の算定条件
コンクリートの呼び方
実吐出量(m3/h)
エリア
100A 直管作用力損失
125A 直管(kN/m)
テーパ管

4-2-1012345
テーパ管出口直後の管内圧力(N/mm2 )80

図 4 圧送距離と作用力損失との関係(呼び強度 30、60m3/h 時)

2016
BT

作用力損失(kN/m)

0.4

管内圧力損失(N/mm2 /m)

作用力損失(kN/m)

0.5

図 7 配管条件⑤テーパ管の作用力損失は、直管の作用力損失よりも 15倍程度大きく、呼び強度による影響が大きい。また、テーパ管が筒先側にある(配管:T2)ほうが作用力損失は小さい（(f)参照）。
一般に、主たる圧送モードがすべり流動であれば、モールクーロンの降伏条件により、垂直応力(管内圧力)が大きいほど、大きな作用力が必要となる。ベント管ではせん断流動が必然的に生じる 1)ことから、実吐出量と作用力損失との関係に相関が認められないと考えられる。
つぎに、輸送管のひずみの測定によって得られたテーパ管直後(出口近傍)の管内圧力と、管内圧力損失との関係を図 5 に、作用力損失との関係を図 6 に示す。同図には、
2015 年度、2016 年度の実験結果 2)を併記しているが、併記した実験は閉塞の兆候がみられた実験が含まれている。
同図より、テーパ管の管内圧力損失は、テーパ管出口の管内圧力との関係に相関が認められないのに対し、作用力損失は調合や管内圧力にかかわらず、一定の相関関係が認められる。また、作用力損失は、管内圧力が高い箇所にテーパ管が存在するとばらつきが小さいのに対し、管内圧力が低い箇所にテーパ管が存在するとばらつきが大きい。このことより、管内圧力が低い箇所にテーパ管筒先の作用力(kN)

00100A 直管の作用力損失量①(kN)

9.3

18.6

テーパ管出口の作用力(kN)

9.3

18.6

テーパ管出口の管内圧力(N/mm2)

1.182.37

テーパ管の作用力損失量②(kN)

2.1

4.1

125A 直管の作用力損失量③(kN)

19.2

10.5

配管の作用力損失量(①+②+③)(kN)

30.6

33.2

ポンプ根元圧力(N/mm2)2.492.71

圧力損失をもとにして圧送負荷を算定する。そのなかで、テーパ管の管内圧力損失は、設置位置にかかわらず、直管との比率を乗じて求める。一方、作用力損失を用いて圧送負荷を算定すると、テーパ管直後の管内圧力を推定することによって、テーパ管の位置の違いを反映することができると考えられる。ここでは、テーパ管の位置による圧送負荷の違いを試算する。
表 1 に圧送負荷の算定条件を、図 6 に配管条件を示す。
また、表 2 に圧送負荷の算定結果を示す。
テーパ 管 の作用力 損 失は配管 ① で 2.1kN、配 管②で4.1kN となることが推察され、ポンプ根元圧力は、配管①で 2.49N/mm2、配管②で 2.71N/mm2 となることが推定される。配管②のほうがテーパ管の管内圧力が高く閉塞しにくくなるが、ポンプ根元圧力は大きくなるといえる。
５. まとめ
本検討により、以下の事項が明らかとなった。
①テーパ管の作用力損失は、テーパ管出口の管内圧力と相関関係が認められる。
②テーパ管出口の管内圧力を推定することによって、テーパ管の位置の違いを反映した圧送負荷の算定が可能となる。

が存在すると閉塞が生じやすいと考えられる。

【参考文献】

４ 作用力損失による圧送負荷の算出

1)日本建築学会:コンクリートポンプ工法施工指針･同解説,pp.220～230,1995.3
2)その 3 による。

現在、コンクリートポンプを選定するときには、管内*1 (株)コンステック*2 村本建設(株)*3 (株)フローリック*4 近畿生コンクリート圧送協同組合*5 (株)泉北ニシイ*6 近畿生コンクリート圧送協同組合*1 Constec Engi, Co.
*2 MURAMOTO CORPORATION*3 Flowric CO.,Ltd.
*4 Kinki Ready-Mixed Concrete Pumping Cooperative*5 Senboku Nishii*6 Kinki Ready-Mixed Concrete Pumping Cooperative