JP2012042221A - コンクリート締固め性能評価装置と方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】有筋コンクリートの締め固め性能を簡易に評価できる装置と評価方法を提供する。
【解決手段】配筋してある有筋コンクリートの締固め性能を評価するための装置と方法である。装置は中空有底の容器１と、容器１と鉄筋５とを結合する鉄筋把持具２と、容器１の内径に近い外径を備えた載荷板３と、振動する台と、載荷板３の沈下量を測定する変位計３２と、振動しない梁と鉄筋５とを結合する鉄筋支持体５１とにより構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は有筋コンクリートにおけるコンクリート締固め性能評価装置と、その装置を使用した締固め性能評価方法に関するものである。

これまで、非特許文献１に示すように、無筋コンクリートの締固め完了エネルギーを測定する装置が知られている。

「フレッシュコンクリート７の締固め性能試験法に関する研究」土木学会論文集Ｖｏｌ．７９４．Ｎｏ．６８、２００６．６

前記したような締固め性能評価装置にあっては、コンクリートのフレッシュ性状は測定できるが、鉄筋が配置された空間におけるコンクリートの締固め性能は評価できないという問題がある。
すなわち、従来フレッシュコンクリートのコンシステンシーの評価はスランプ試験によって行われ、施工に適するコンシステンシーの標準値が示されている。
しかしこの方法では必ずしもコンクリートの施工性を適切に評価することができないため、コンクリートの施工性に対する定量的評価が困難な場合がある。
コンクリートの締固めは振動機により励起される振動エネルギーによってフレッシュコンクリートが内部摩擦抵抗に打ち勝ち、変形を生じる現象である。
平成１５年当時から、本件の発明者らはコンクリートのフレッシュ性状が通常の硬練りコンクリートの締固め性能に与える影響を締固めエネルギーの観点から定量的に評価する室内試験方法を提案している。
しかしいままでの方法ではコンクリートのフレッシュ性状を測定することはできるが、鉄筋を配置した空間内におけるコンクリート締固め性能は評価することはできなかた。

上記のような課題を解決する本発明のコンクリート締固め性能評価装置は、配筋してある有筋コンクリートの締固め性能を評価するための装置であって、中空有底の容器と、容器と鉄筋とを結合する鉄筋把持具と、容器の内径に近い外径を備えた載荷板と、振動台と、載荷板の沈下量を測定する変位計と、振動台と鉄筋とを結合する鉄筋支持体とにより構成した、コンクリート締固め性能評価装置を特徴としたものである。
また上記の装置を使用して、容器の内部に立てた鉄筋を鉄筋把持具で支持して結合し、鉄筋群の内側にスランプコーンを設置して、スランプコーンの内部にコンクリートを投入し、その後、スランプコーンを引き上げて容器を振動台に搭載し、鉄筋の支持を、容器と結合する鉄筋把持具から、振動台と結合する鉄筋支持体に変更し、コンクリートの上面に、鉄筋を貫通した載荷板を載せ、振動台の振動を容器に与えて、載荷板の沈下量を変位計で得るように構成したコンクリート締固め性能評価方法を特徴としたものである。

本発明のコンクリート締固め性能評価装置と方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ コンクリート締固めエネルギーを測定することで、鉄筋が配置してある空間内のコンクリートの締固めやすさを定量的に評価することができる。
＜２＞ スランプ値は人為的な誤差などにより測定結果にバラツキを生じるが、本発明の方法では測定誤差に左右されずに、コンクリートのスランプ、単位容積質量、空気量を正確に推定することができる。
＜３＞ コンクリートの締固めに最適な配合を選定することができる。
＜４＞ 締固め不足による不具合を出さない施工計画の具体的な根拠データを提供することができる。
＜５＞ スランプ、単位容積質量、空気量測定の自動化により、試験時間が２０分から１５秒に短縮できる。その結果、試験要員を削減できるなど、きわめて経済的である。

本発明のコンクリート締固め性能評価装置の一部の説明図。 試験容器の内部に鉄筋とスランプコーンを設置した状態の説明図。 スランプコーンを引き上げた状態の説明図。 試験台の一例の説明図。 コンクリート締固め性能評価試験の説明図。 試験完了状態の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞装置の全体の構成。
まず本発明のコンクリート締固め性能評価装置の全体の構成について説明する。
本発明の装置は、試験容器１と、鉄筋把持具２と、載荷板３と試験台４と、変位計３２と、鉄筋支持体５１とによって構成する。

＜２＞試験容器。
本発明の試験に使用する試験容器１は、バケツ状の中空で有底の容器１である。
その内部に後述するように鉄筋５群とスランプコーン６を設置する。
したがって容器１の内径はそれらを内部に設置できるだけの寸法を確保する必要がある。
試験容器１の底板の内面には、後述する鉄筋５の下端を支持するための浅い係合溝１１を凹設しておく。

＜３＞鉄筋把持具。
容器１の内部に複数本の鉄筋５を鉛直に設置する。
その設置のために、容器１と鉄筋５とを結合する部材として鉄筋把持具２を使用する。
鉄筋把持具２は、例えば図３に示すように把持板２１の下面に、容器１の縁をはさむ状態で外側片２２と内側片２３を平行に設置した部材である。
そして把持板２１には鉄筋５の外径に近い穴を、把持凹部２４として開設する。
あるいは鉄筋５の外径の半分以上にかかる、Ｕ字状の溝を把持凹部２４として開設する。
この鉄筋把持具２の把持凹部２４に鉄筋５を通した後、鉄筋把持具２を容器１の縁に掛けると、外側片２２と内側片２３によって容器１と結合した鉄筋把持具２が、鉄筋５を把持して鉛直に位置決めすることができる。

＜４＞載荷板。
載荷板３は、容器１の内径よりわずかに小さい外径を備え、軽量な材料で円盤状に形成した板体である。
この載荷板３の中央には直交する方向にガイド柱３１を突設する。
さらに載荷板３には、鉄筋５を貫通する鉄筋貫通孔３３を開口する。
この鉄筋貫通孔３３の位置は、容器１の内部に立てる鉄筋５の位置、外形に応じた孔である。
そのために載荷板３は、鉄筋５を貫通した状態で下降することができる。

＜５＞試験台。
試験台４は、振動床板４１と、この振動床板４１を支持する架台４３によって構成する。
架台４３は、不動の枠体であり、床板の周囲に平行に複数本立てた支柱４６と、支柱４６の上端を水平に連結する架台梁４４によって構成する。
振動床板４１は、架台４３の内部に位置する枠体であり、振動床板４１と、振動床板４１の周囲に平行に複数本立てた支柱と、支柱の上端を水平に連結する振動梁４４とによって構成する。
この振動床板４１の下にバネ４７を配置し、バネ４７を架台４３の床板４１の上に設置する。
さらに振動床板４１の下面には振動発生機４８を取り付ける。
したがって振動発生機４８を作動した場合に、振動床板４１は鉛直振動を行うが、架台４３は不動状態を維持する。
架台梁４４には、後述する鉄筋支持体５１を取り付けて、鉄筋５の上端を支持する。
振動梁４４には、レーザ変位計３２を取り付けて、ガイド柱３１の変位量を計測する。
振動床板４１の面積は、前記した試験容器１を搭載するに十分な面積を備えている。

＜６＞鉄筋支持体。
振動床板４１と鉄筋５とを結合するために、鉄筋支持体５１を使用する。
鉄筋支持体５１は、例えば振動しない架台４３の架台梁４４の下側に取り付けた磁石で構成する。
前記した鉄筋把持具２によって鉄筋５と容器１とを結合しているが、鉄筋把持具２が存在すると載荷板３の下降の障害となる。
そこで容器１を振動床板４１の上に設置したら、鉄筋把持具２を除去して、あらたに鉄筋５の上端を鉄筋支持体５１によって支持する。
その結果、載荷板３は鉄筋５に沿って下降することが可能となる。

＜７＞性能評価方法。
次に上記の装置を使用して、コンクリート締固め性能を評価する方法を説明する。

＜８＞容器内への鉄筋の設置。
試験容器１の内部に複数本の鉄筋５を立てる。
鉄筋５は、試験の目的に沿ってＤ１０〜Ｄ３２までの鉄筋５を選択し、３０ｍｍ〜２００ｍｍ間隔で容器１の内周面から多少の距離を離して、その内面形状に沿って固定する。
そのために鉄筋５の下端は容器１底面の係合溝１１に係合する。
鉄筋５の上側は、前記した鉄筋把持具２を容器１の上縁に掛けて、その把持孔２４で鉄筋５を把持する。
こうして鉄筋把持具２を介して鉄筋５と容器１を結合して、複数の鉄筋５群の直立状態を維持する。

＜９＞スランプ試験。
容器１内の、鉄筋５群で囲まれた空間の内側にスランプコーン６を設置する。
スランプコーン６は円錐状の上下が貫通した筒体であり、下穴の内径は２０ｃｍ、上穴の内径が１０ｃｍ、高さが３０ｃｍの市販の試験用具である。
このスランプコーン６の内部に、試験方法にしたがって３回に分けてフレッシュコンクリート７を投入する。
その際に、コンクリートの質量を測定してパソコンに入力してデータとして記録する。
その後、スランプコーン６を静かに引き上げる。
するとフレッシュコンクリート７は徐々に変形して形を崩してゆく。

＜１０＞載荷板の搭載。
スランプコーン６を引き抜いた容器１を試験台４の振動床板４１の上に移動して設置する。
そして、鉄筋把持具２を鉄筋５から取り外す。
鉄筋把持具２を除去した鉄筋５群の上から載荷板３の鉄筋５挿通孔を貫通させて取り付ける。
載荷板３は、鉄筋把持具２が存在しないから、鉄筋５に沿って下降し、フレッシュコンクリート７の上面に搭載されることになる。

＜１１＞振動の付与。
その後、鉄筋５の上端を、振動しない架台４３の架台梁４４に設置した鉄筋支持体５１によって支持する。
このように、鉄筋５の支持を、容器１と結合する鉄筋把持具２から、架台４３と結合する鉄筋支持体５１に変更し、鉄筋５の姿勢、位置を保持する。
そして振動発生機４８を起動して振動床板４１に鉛直方向の振動を発生させ、この振動を試験容器１に与える。
振動の加速度は、振動床板４１に設けた加速度計４９によって測定し、データはパソコンに入力する。
この振動を受けてフレッシュコンクリート７が内部摩擦抵抗に打ち勝ち、周囲の鉄筋５の抵抗の影響を受けながら急激に変形を生じる。
変形するとフレッシュコンクリート７の高さが低くなり、スランプコーン６に充填した状態から変形してその高さが沈下してゆく。
この沈下量がスランプであり、この値は載荷板３の沈下量、すなわちガイド柱３１の変位量としてレーザ変位計３２で測定することができる。
その変位データをパソコンに入力する。

＜１２＞データの収集と解析。
以上の試験によって、プログラムに送られたスランプ、質量、レーザ変位計３２によって測定した変位量、振動の加速度、あるいは他のデータから、締固め完了エネルギー、スランプ、単位容積質量、空気量を計算してモニタに表示する。
こうして、鉄筋５の直径が太いほど、また鉄筋５間隔が狭いほど小さい締固め完了エネルギーは大きくなるといった、鉄筋５の影響を受けたフレッシュコンクリート７の締固め性能を評価することができる。

１：試験容器
２：鉄筋把持具
３：載荷板
４：試験台
５：鉄筋
６：スランプコーン
７：フレッシュコンクリート

Claims (2)

1. 配筋してある有筋コンクリートの締固め性能を評価するための装置であって、
   中空有底の容器と、
   容器と鉄筋とを結合する鉄筋把持具と、
   容器の内径に近い外径を備えた載荷板と、
   振動台と、
   載荷板の沈下量を測定する変位計と、
   振動台と鉄筋とを結合する鉄筋支持体とにより構成した、
   コンクリート締固め性能評価装置。
2. 請求項１記載の装置を使用して、
   容器の内部に立てた鉄筋を鉄筋把持具で支持して結合し、
   鉄筋群の内側にスランプコーンを設置して、スランプコーンの内部にコンクリートを投入し、
   その後、スランプコーンを引き上げて容器を、鉛直振動する振動床板に搭載し、
   鉄筋の支持を、容器と結合する鉄筋把持具から、振動しない架台と結合する鉄筋支持体に変更し、
   コンクリートの上面に、鉄筋を貫通した載荷板を載せ、
   振動台の振動を試験容器に与えて、載荷板の沈下量を変位計で得るように構成した、
   コンクリート締固め性能評価方法。

Images