JP2013101070A - コンクリートの再振動の管理方法及び管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理する。
【解決手段】プロクター貫入試験器２とプロクター貫入試験器２に取り付けられたロードセル３とを備えた管理装置１によって、コンクリートの貫入抵抗値を測定し、測定された貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートの貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理するコンクリートの再振動の管理方法及び管理装置に関する。

従来から、コンクリートは、打設が完了した後にバイブレータ等によって再振動して締固めることで、コンクリート中の水、砂や砂利、セメント等が均一となり、圧縮強度が向上することが知られている。更に、コンクリートは、ＪＩＳ Ａ １１４７（コンクリートの凝結時間試験方法）に準じてプロクター貫入試験器によって貫入抵抗値が３．５Ｎ／ｍｍ^２の始発時間を測定し、この始発時間までに再振動されることが良いことが知られている。

そこで、コンクリートを再振動するタイミングは、コンクリートの練り混ぜからの経過時間に基づいて管理されている（特許文献１，２参照）。

しかしながら、コンクリートの硬化時間は、気温などによって変化する。従って、経過時間に基づいてコンクリートを再振動するタイミングを管理しようとしても、気温などによって変化してばらつきが出て、正確に判定することは困難である。

また、従来のプロクター貫入試験器は、所定寸法の容器にコンクリートの粗骨材を除去したモルタルを入れ、貫入針をこのモルタルに貫入して、貫入針が所定の深さまで貫入するのに要する力（荷重値）を測定し、この荷重値をメータ部に表示する。そして、この荷重値（Ｎ）を、貫入針の断面積（ｍｍ^２）で除することで、貫入抵抗値（Ｎ／ｍｍ^２）を算出することが出来る。

しかしながら、従来のプロクター貫入試験器では、一般的に、メータ部の最小目盛りが１０Ｎであり、貫入抵抗値を０．１Ｎ／ｍｍ^２程度の精度でしか算出することが出来ず、高精度に貫入抵抗値の変化を読み取ることが出来ない。更に、従来のプロクター貫入試験器では、初期段階、即ち０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値の変化を正確に読み取ることが出来ない。よって、従来のプロクター貫入試験器では、コンクリートを再振動するタイミングを正確に管理することは困難である。

特開平１−２３７３７号公報 特開２００４−２０４５７２号公報

本発明は、コンクリートの貫入抵抗値に基づいて、正確にコンクリートの再振動のタイミングを管理するコンクリートの再振動の管理方法及び管理装置を提供することを目的とする。

本発明に係るコンクリートの再振動の管理方法は、コンクリートの貫入抵抗値を測定し、測定した貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理する。

更に、コンクリートの再振動のタイミングは、例えば、０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値に基づいて管理される。これにより、従来よりもコンクリートを再振動するタイミングを正確に管理することが出来る。

更に、貫入抵抗値は、例えば、プロクター貫入試験器に取り付けられたロードセルによって測定される。これにより、従来のプロクター貫入試験器よりも荷重値を高精度に測定することが出来、例えば、従来の約１０００倍の０．０１Ｎの荷重値まで測定することが出来る。

また、本発明に係るコンクリートの再振動の管理装置は、プロクター貫入試験器と、プロクター貫入試験器に取り付けられたロードセルとを備えている。そして、本発明に係るコンクリートの再振動の管理装置は、コンクリートの貫入抵抗値を測定し、測定した貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理する。

更に、コンクリートの再振動のタイミングは、例えば、０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値に基づいて管理される。これにより、従来よりもコンクリートを再振動するタイミングを正確に管理することが出来る。

更に、ロードセルによって測定された貫入抵抗値を表示する表示部を備えるようにしても良い。これにより、従来のプロクター貫入試験器よりも荷重値を高精度に測定することが出来、例えば、従来の約１０００倍の０．０１Ｎの荷重値まで測定することが出来る。

本発明では、コンクリートの貫入抵抗値を測定し、測定された貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理することで、最適なコンクリートの再振動のタイミングを設定することが出来る。従って、本発明によれば、密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度の向上を図ることが出来る。

本発明を適用した管理装置を示す概要図である。 プロクター貫入試験の結果を示したグラフである。 ブリーディング試験の結果を示したグラフであり、（Ａ）は、ブリーディング量と経過時間との関係を示し、（Ｂ）は、ブリーディング率と経過時間との関係を示している。 圧縮強度試験の結果を示したグラフである。

以下、本発明を適用したコンクリートの再振動の管理方法及び管理装置について図面を参照して、以下の順に沿って説明する。
１．管理装置
２．再振動によるコンクリートの品質評価試験
２−１．コンクリートの配合
２−２．プロクター貫入試験
２−３．ブリーディング試験
２−４．圧縮強度試験
２−５．評価
３．効果
４．変形例

［１．管理装置］
図１に示すように、本発明を適用したコンクリートの再振動の管理装置１は、プロクター貫入試験（ＪＩＳ Ａ １１４７）等に用いられる従来公知のプロクター貫入試験器２の一部を改良したものである。具体的に、管理装置１は、従来公知のプロクター貫入試験器２に、ロードセル３と表示部４とを設置したものである。

プロクター貫入試験器２は、上述したように、従来公知の油圧式又はスプリング式のプロクター貫入試験器であり、本体部２ａと貫入針２ｂとメータ部２ｃとを有している。このようなプロクター貫入試験器２は、所定寸法の容器にコンクリートの粗骨材を除去したモルタルを入れ、貫入針２ｂをこのモルタルに貫入し、貫入針２ｂが所定の深さ（例えば２５ｍｍ）まで貫入するのに要する力（荷重値）を測定し、測定した荷重値をメータ部２ｃに表示する。ロードセル３は、物理的な力を電子信号に変換する装置であり、例えば、プロクター貫入試験器２の本体部２ａと貫入針２ｂとの間に設置され、貫入針２ｂがこのモルタルに貫入するときの荷重値を測定する。表示部４は、例えば表示器等から成り、ロードセル３と電気的に接続されており、ロードセル３が測定した荷重値を０．０１Ｎの精度（最小目盛りが０．０１Ｎ）でデジタル表示する。

以上のような構成を有する管理装置１は、ロードセル３で測定した荷重値を表示部４に０．０１Ｎの精度で表示することが出来るので、一般的に荷重値の最小目盛値が１０Ｎである従来公知のプロクター貫入試験器よりも、約１０００倍、荷重値を高精度に表示することが出来る。

ここで、プロクター貫入試験の試験者は、表示部４から読み取った荷重値（Ｎ）を貫入針２ｂの断面積（ｍｍ^２）で除することで、貫入抵抗値（Ｎ／ｍｍ^２）を算出することが出来る。従って、管理装置１によれば、ロードセル３で測定した荷重値を表示部４に０．０１Ｎの精度で表示することが出来るので、従来公知のプロクター貫入試験器よりも高精度に貫入抵抗値を算出することが出来る。よって、管理装置１によれば、従来公知のプロクター貫入試験器では、貫入抵抗値を０．１Ｎ／ｍｍ^２程度の精度でしか算出することが出来なかったが、０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値についても高精度に算出することが出来る。なお、管理装置１は、更に制御部を有し、制御部によって算出した貫入抵抗値を表示部４に表示するようにしても良い。

［２．再振動によるコンクリートの品質評価試験］
次に、再振動によるコンクリートの品質評価試験を行った。具体的には、プロクター貫入試験とブリーディング試験と圧縮強度試験とを行った。

［２−１．コンクリートの配合］
配合の設計条件は、呼び強度３０、スランプ１０ｃｍ、粗骨材の最大寸法２０ｍｍとし、セメント種類は、普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）である。

［２−２．プロクター貫入試験］
本発明を適用した管理装置１を用いて、ＪＩＳ Ａ １１４７（コンクリートの凝結時間試験方法）に準じて、上述したように配合されたコンクリートのプロクター貫入試験を行った。

プロクター貫入試験は、直径３０ｍｍの貫入針（断面積７０７ｍｍ^２）を使用し、下記タイムスケジュールで行った。具体的には、試験開始時から、１５、３０、４５、６０、９０、１２０、１５０、１８０分後にそれぞれ荷重値を測定し、それぞれ貫入抵抗値を算出した。

＜タイムスケジュール＞
８:３０ プラント練り混ぜ開始
９:３０ 試験開始（開始後 ０分、練り混ぜ後１時間００分）
９:４５ 第１測定（開始後 １５分、練り混ぜ後１時間１５分）
１０:００ 第２測定（開始後 ３０分、練り混ぜ後１時間３０分）
１０:１５ 第３測定（開始後 ４５分、練り混ぜ後１時間４５分）
１０:３０ 第４測定（開始後 ６０分、練り混ぜ後２時間００分）
１１:００ 第５測定（開始後 ９０分、練り混ぜ後２時間３０分）
１１:３０ 第６測定（開始後１２０分、練り混ぜ後３時間００分）
１２:００ 第７測定（開始後１５０分、練り混ぜ後３時間３０分）
１２:３０ 第８測定（開始後１８０分、練り混ぜ後４時間００分）

下記表１及び図２にプロクター貫入試験の結果を示す。なお、図２は、貫入抵抗値（Ｎ／ｍｍ^２）と試験開始時からの経過時間（分）との関係を示し、縦軸は、貫入抵抗値（Ｎ／ｍｍ^２）を示し、横軸は、試験開始時からの経過時間（分）を示している。

表１及び図２に示すプロクター貫入試験の結果から、試験開始時からの時間が経過するに連れて貫入抵抗値が大きくなっていくことが分かる。特に、貫入抵抗値は、０．０７６９Ｎ／ｍｍ^２（試験開始時から１５０分後、練り混ぜ後３時間３０分後）に達した後に、それまでよりも顕著に大きくなっていることが分かる。つまり、コンクリートが始発時間まではいかないにしろ、硬化し始めた状態を示している。

［２−３．ブリーディング試験］
次に、ＪＩＳ Ａ １１２３（コンクリートのブリーディング試験）に準じて、上述したように配合されたコンクリートのブリーディング試験を行った。ブリーディング試験は、試験開始から、３０、６０、９０、１２０、１５０、１８０、２１０、２４０分後にそれぞれ測定を行った。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）にブリーディング試験の結果を示す。図３（Ａ）は、ブリーディング量と試験開始時からの経過時間との関係を示し、縦軸は、ブリーディング量（ｃｍ^３／ｃｍ^２）を示し、横軸は、試験開始時からの経過時間（分）を示している。図３（Ｂ）は、ブリーディング率と試験開始時からの経過時間との関係を示し、縦軸は、ブリーディング率（％）を示し、横軸は、試験開始時からの経過時間（分）を示している。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すブリーディング試験の結果から、ブリーディング水は、試験開始直後から排出し始め、その後、略一定の割合で排出されることが分かった。更に、ブリーディング水は、試験開始時から２１０分で顕著になり、その後、排出されなくなって収束することが分かった。即ち、試験開始時から２１０分の時点で、コンクリート内の水やセメント等の分離が完了しているものと思慮する。

［２−４．圧縮強度試験］
次に、上述したように配合されたコンクリートの圧縮強度試験を行った。圧縮強度試験の試験体は、所定の大きさ及び形状の型枠に上述したように配合されたコンクリートを打設して、それぞれ、打設から、１５、３０、４５、６０、９０、１８０分経過後に再振動を行い、２８日間養生させて、再振動を行った時間が異なる６個の試験体と、比較例として、打設後再振動せずに２８日間養生させた試験体と、合計７個の試験体を用いている。

図４に圧縮強度試験の結果を示す。図４は、圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）と再振動を行った経過時間（分）との関係を示し、縦軸は、圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）を示し、横軸は、再振動を行った経過時間（分）を示している。なお、０分での圧縮強度は、再振動を行わなかった試験体の圧縮強度を示している。

図４に示す圧縮強度試験の結果から、再振動を行った場合、再振動を行わなかった場合（０分）に比べて、圧縮強度は増大することが分かった。この理由は、コンクリートの内部に生じるブリーディングが、再振動を加えることで均一となり、試験体自体が密実になるためと思われる。更に、再振動を行うまでの経過時間が経つに連れて圧縮強度は増大し、９０分後に最大となり、９０分後においては、再振動を行わなかった場合（０分）に比べて２１％増大することが分かった。

［２−５．評価］
圧縮強度試験の結果から、再振動を行った場合、再振動を行わなかった場合（０分）に比べて圧縮強度が向上することが分かった。特に、上述したように配合したコンクリートについては、試験開始時から４５分〜１８０分後の範囲内で再振動を行うことで、より圧縮強度が向上することが分かった。即ち、ブリーディング試験の結果と対比すると、上述したように配合したコンクリートは、分離が完了する前に再振動を行うことで、より圧縮強度が向上することが分かった。

ここで、ブリーディング水の排出が完了するまでの経過時間は、気温によって変化するが、その際の貫入抵抗値は、気温に左右されずにほぼ変わらない。従って、試験開始時から４５分後の貫入抵抗値は、０．０１４０Ｎ／ｍｍ^２であり、試験開始時から１８０分後の貫入抵抗値は、０．１５２Ｎ／ｍｍ^２であるので、上述したように配合したコンクリートについて、再振動するタイミングを貫入抵抗値で管理し、０．０１４０Ｎ／ｍｍ^２〜０．１５２Ｎ／ｍｍ^２の範囲内で再振動を行うことで、従来よりも密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度の向上を図ることが出来る。

更に、圧縮強度試験の結果から、圧縮強度は試験開始時から９０分後に最大となることが分かった。従って、好ましくは、試験開始時から４５分〜９０分後の範囲内で再振動を行うことが良い。そこで、上述したように、再振動するタイミングを貫入抵抗値で管理して、試験開始時から９０分後の貫入抵抗値が０．０３７３Ｎ／ｍｍ^２であるので、０．０１４０Ｎ／ｍｍ^２〜０．０３７３Ｎ／ｍｍ^２の範囲内で再振動を行うことで、従来よりも密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度の向上を図ることが出来る。更に、より好ましくは、０．０３７３Ｎ／ｍｍ^２又はその近傍で再振動を行うことが良い。０．０３７３Ｎ／ｍｍ^２又はその近傍で再振動を行うことで、従来よりも密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度が最大となるように施工することが出来る。

［３．効果］
本発明によれば、コンクリートの貫入抵抗値を測定し、測定された貫入抵抗値、即ちコンクリートの凝結具合に基づいて、コンクリートの再振動のタイミングを管理することで、従来のようなコンクリートの再振動のタイミングを経過時間で管理するよりも、気温に左右されることなく、コンクリートの再振動のタイミングを最適に設定することが出来る。従って、本発明によれば、従来よりも、密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度の向上を図ることが出来る。

また、本発明によれば、コンクリートの再振動のタイミングを、０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値に基づいて管理することによって、従来よりも、コンクリートの再振動のタイミングを最適に設定することが出来る。従って、本発明によれば、従来よりも、密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度の向上を図ることが出来る。

更に、本発明によれば、貫入抵抗値を、プロクター貫入試験器２に取り付けられたロードセル３によって測定し、ロードセル３によって測定した荷重値を表示部４に０．０１Ｎの精度で表示することによって、従来のプロクター貫入試験器よりも、高精度に荷重値を測定することが出来、高精度に貫入抵抗値を算出することが出来る。従って、本発明によれば、従来よりも、コンクリートの再振動のタイミングを最適に設定することが出来、密実なコンクリートを施工することが出来、コンクリートの圧縮強度の向上を図ることが出来る。

［４．変形例］
なお、本発明では、プロクター貫入試験器２を改良した管理装置１によってコンクリートの貫入抵抗値を測定したが、これに限定されるものではなく、スウェーデン式貫入試験（Ｓ式貫入試験）等の他の貫入試験によって貫入抵抗値を測定し、この貫入抵抗値に基づいて、コンクリートの再振動のタイミングを管理するようにしても良い。

１ 管理装置、２ プロクター貫入試験器、２ａ 本体部、２ｂ 貫入針、２ｃ メータ部、３ ロードセル、４ 表示部

Claims (7)

1. コンクリートの貫入抵抗値を測定し、該測定された貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理することを特徴とするコンクリートの再振動の管理方法。
2. 上記コンクリートの再振動のタイミングは、０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値に基づいて管理されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの再振動の管理方法。
3. 上記貫入抵抗値は、プロクター貫入試験器に取り付けられたロードセルによって測定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリートの再振動の管理方法。
4. 上記プロクター貫入試験器は、上記ロードセルによって測定された貫入抵抗値を表示する表示部を有し、
   上記表示部の最小目盛りは、０．０１Ｎであることを特徴とする請求項３に記載のコンクリートの再振動の管理方法。
5. プロクター貫入試験器と、
   上記プロクター貫入試験器に取り付けられたロードセルとを備え、
   コンクリートの貫入抵抗値を測定し、該測定された貫入抵抗値に基づいてコンクリートの再振動のタイミングを管理することを特徴とするコンクリートの再振動の管理装置。
6. 上記コンクリートの再振動のタイミングは、０．１Ｎ／ｍｍ^２以下の貫入抵抗値に基づいて管理されることを特徴とする請求項５に記載のコンクリートの再振動の管理装置。
7. 更に、上記ロードセルによって測定された貫入抵抗値を表示する表示部を備え、
   上記表示部の最小目盛りは、０．０１Ｎであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のコンクリートの再振動の管理装置。

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