JP2014013168A - 構造体コンクリートの供試体の製作方法および製作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似させることができる構造体コンクリートの供試体の製作方法および製作装置を提供する。
【解決手段】構造体コンクリートと同じ調合の温度履歴調整用コンクリート２を供試体製作装置１の容器内に厚さｔ２で打設し、この打設した温度履歴調整用コンクリート２上に仕切り鉄板４と剥離シート５を介して上記構造体コンクリートと同じ調合で同じ厚さｔ１の供試体用コンクリート３を打設する。
【選択図】図１

Description

この発明は、構造体コンクリートの供試体の製作方法および製作装置に関する。

コンクリートの温度履歴を実構造体に近似させることは、例えば鉄筋コンクリート造構造体におけるコンクリート拘束度を評価するための無拘束供試体を製作する上で重要である。そして、実構造体のコンクリート拘束度を適切に評価することができれば、拘束度に応じた鉄筋補強を実施することが可能となり、例えば、コンクリート床板のひび割れ抑制対策を効果的且つ経済的に実施できる。

特許文献１には、ポリスチレンフォーム等で形成された容器の形状寸法を規定することにより、収納した供試体の温度履歴が構造体の温度履歴と同程度となるようにする方法が開示されている。具体的には、構造体に打設中のコンクリートを採取し、紙製簡易型枠で供試体を作成し、供試体と構造体断面の中心及び表面に熱電対を設置して温度測定を行い、供試体と構造体の温度履歴が同程度であることを確認するようにしている。

また、特許文献２には、コンクリート構造体と同じ断面寸法の空間部を確保し、この空間部の底に発泡断熱材の底板を配設し、その上に、上面開放の合成樹脂製周壁の外容器をスタンドにより支承して立設し、この外容器内に容易に破断可能な簡易型枠容器を配置し、前記空間部内でこの簡易型枠容器内および外容器外の両方へ構造体と同じコンクリートを打設し、簡易型枠容器にキャップをして封かん状態とし、さらに、前記空間部の上を発泡断熱材で覆い、養生期間経過後、簡易型枠容器を取り出して内部から供試体を得る方法が開示されている。

特開平８−１４５８６１号公報 特許第２７７５２３５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、断熱性容器によってコンクリート構造体の供試体を製作するに過ぎず、このような断熱性容器による保温だけでは供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に十分に近似させることはできない。上記特許文献２に開示された方法も同様である。また、温度履歴を近似させるために供試体用コンクリートに熱を付与するヒーター設備等を設けたのでは設備コストが嵩む。

この発明は、上記の事情に鑑み、供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似させることができる構造体コンクリートの供試体の製作方法および製作装置を提供することを課題とする。

この発明の構造体コンクリートの供試体の製作方法は、上記の課題を解決するために、構造体コンクリートと同じ調合の温度履歴調整用コンクリートを断熱性容器内に打設し、この打設した温度履歴調整用コンクリート上に仕切り板を介して上記構造体コンクリートと同じ調合で供試体用コンクリートを打設することを特徴とする。

上記の方法であれば、上記断熱性容器による保温だけでなく、上記温度履歴調整用コンクリートによる水和熱が上記仕切り板を介して上記供試体用コンクリートに与えられる。そして、上記温度履歴調整用コンクリートの調合は上記構造体コンクリートの調合と同じであるから、上記温度履歴調整用コンクリートの温度履歴性状は、上記構造体コンクリートの温度履歴性状に合致していることになる。このため、上記供試体用コンクリートの温度履歴は、その性状を維持しながら上記温度履歴調整用コンクリートの水和熱によって高温側にシフトし、供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似したものとなる。

上記仕切り板は熱伝導板であってもよい。これによれば、上記温度履歴調整用コンクリートの水和熱が上記仕切り板を介して上記供試体用コンクリートに迅速に与えられる。

上記温度履歴調整用コンクリートから出るブリーディング水を上記仕切り板の縁側で止水または上記縁側から容器外へ排水するようにしてもよい。これによれば、上記温度履歴調整用コンクリートから出るブリーディング水が上記供試体用コンクリートの領域に浸入するのを防止して供試体の製作環境を構造体製造環境により近づけることができる。

上記仕切り板上に剥離用シートを敷いて打設するようにしてもよい。これによれば、製作した供試体から上記仕切り板を簡単に剥がすことができる。

上記温度履歴調整用コンクリートの厚みを異ならせて複数の供試体を製作するようにしてもよい。これによれば、温度履歴が構造体コンクリートの部位ごとに多少異なっても、上記構造体コンクリートの評価が可能となる。

上記温度履歴調整用コンクリートの厚みを異ならせた複数の供試体を１つの断熱性容器を用いて製作するようにしてもよい。これによれば、複数の供試体を極力同じ環境で製作することができる。

上記断熱性容器の底部側に板部材を介して空間部を形成することで非断熱底部を形成し、上記温度履歴調整用コンクリートを上記板部材上に打設するようにしてもよい。これによれば、例えばデッキ床板を模擬するために上記非断熱底部を形成しつつ、この非断熱底部による過剰な冷却を上記温度履歴調整用コンクリートによって防止し、供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似させることができる。

上記供試体用コンクリートを上記構造体コンクリートと同じ厚さで打設することとしてもよい。

また、この発明の供試体の製作装置は、周囲壁に断熱性素材を用いた断熱性容器から成り、上記周囲壁には打設された温度履歴調整用コンクリートから出るブリーディング水を排水する排水穴が形成されていることを特徴とする。これによれば、供試体の製作環境を構造体製造環境により近づけることができる。

また、この発明の供試体の製作装置は、周囲壁に断熱性素材を用いた断熱性容器から成り、温度履歴調整用コンクリートの厚みを異ならせる傾斜状底部または階段状底部が形成されていることを特徴とする。これによれば、複数の供試体を極力同じ環境で製作することができる。また、上記断熱性容器の底部側は非断熱底部とされていてもよい。

本発明であれば、供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似させることができる等の諸効果を奏する。また、供試体用コンクリートに熱を付与するヒーター設備を不要にできる。

同図（Ａ）は本発明の一実施形態に係る供試体製作装置の平面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 コンクリートの温度履歴を示したグラフである。 本発明の他の実施形態に係る供試体製作装置の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る供試体製作装置の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る供試体製作装置の断面図である。

次に、この発明の実施形態に係る構造体コンクリートの供試体の製作方法および製作装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る構造体コンクリートの供試体の製作方法および製作装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示しているように、この実施形態の供試体製作装置１は、周囲壁および底壁に断熱性素材（発泡スチロール等）を用いた断熱性容器から成る。そして、上記周囲壁には打設される温度履歴調整用コンクリート２から出るブリーディング水を排水する排水穴１ａが複数形成されている。上記周囲壁の内側に位置する上記排水穴１ａの水導入口は上記温度履歴調整用コンクリート２の上面となる位置に形成されており、水排出口は上記水導入口よりも下側で上記周囲壁の外側に形成されている。

上記供試体製作装置１で製作する供試体の対象となる構造体コンクリートは、例えばコンクリート床板のような比較的薄い構造体を想定しており、上記供試体製作装置１における収容部の内底から上端までの高さは、例えば１７０ｍｍ（ｔ１）に上記温度履歴調整用コンクリート２の厚み（ｔ２）および後述する仕切り鉄板の厚みを加算した高さとされる。また、上記供試体製作装置１における収容部の縦横寸法は、例えば４００ｍｍ×３００ｍｍとされる。そして、上記供試体製作装置１における上記周囲壁の厚みは２００ｍｍとされる。

上記温度履歴調整用コンクリート２は、上記構造体コンクリートと同じ調合のものであり、例えば現場の床板製作で打設中のコンクリートを採取したものが用いられる。そして、この実施形態における供試体の製作方法では、上記温度履歴調整用コンクリート２を上記供試体製作装置１の容器内に厚みｔ２で打設し、この打設した温度履歴調整用コンクリート２上に仕切り鉄板４および剥離シート（例えば、テフロン（登録商標）シート）５を敷き、その上に上記構造体コンクリートと同じ調合で同じ厚さｔ１の供試体用コンクリート３を打設する。この供試体用コンクリート３についても、例えば現場の床板製作で打設中のコンクリートを採取したものが用いられる。また、上記剥離シート５上には歪み計６がセットされており、上記供試体用コンクリート３の中心部に埋設される。また、上記供試体用コンクリート３の温度履歴確認のための温度センサーを上記供試体用コンクリート３中に埋設しておくこともできる。なお、現場の床板製作で打設中の構造体コンクリート中にも温度履歴確認のための温度センサーを埋設しておくことができる。

供試体の対象となる現場のコンクリート床板上に養生シートが被せられるときには、上記供試体用コンクリート３上にも養生シートを被せておくのがよい。また、供試体の対象となる現場のコンクリート床板に日射が当たるときには、上記供試体用コンクリート３にも日射が当たるようにしておくのがよい。すなわち、供試体の製作環境を構造体製造現場の養生（乾燥）環境に極力近づけておくのがよい。

図２はコンクリートの温度履歴を示したグラフである。このグラフにおいて、点線で示された曲線（イ）は、厚さｔ２＝０の場合、すなわち上記温度履歴調整用コンクリート２を打設しなかった場合の上記供試体用コンクリート３の温度履歴を表している。ここで、構造体コンクリートの温度履歴は二点鎖線の曲線（ハ）で表され、上記曲線（イ）は曲線（ハ）と温度に大きく差が生じたものとなる。これに対し、上記温度履歴調整用コンクリート２を適切な厚さで打設した場合の上記供試体用コンクリート３の温度履歴は、上記曲線（イ）をほぼ真上にシフトさせた曲線（ロ）となり、上記曲線（ハ）に極めて近似したものとなる。

このように、この実施形態の供試体の製作方法であれば、上記供試体製作装置１による保温だけでなく、上記温度履歴調整用コンクリート２による水和熱が上記仕切り鉄板４を介して上記供試体用コンクリート３に与えられる。そして、上記温度履歴調整用コンクリート２の調合は上記構造体コンクリートの調合と同じであるから、上記温度履歴調整用コンクリート２の温度履歴性状は、上記構造体コンクリートの温度履歴性状に合致することになる。このため、上記供試体用コンクリート３の温度履歴は、その性状を維持しながら上記温度履歴調整用コンクリート２の水和熱によって高温側にシフトし、供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似したものとなる。

また、上記温度履歴調整用コンクリート２から出るブリーディング水を上記仕切り鉄板４の縁側から上記排水穴１ａによって容器外へ排水するので、上記ブリーディング水が上記供試体用コンクリート３の領域に浸入するのを防止して供試体の製作環境を構造体製造環境により近づけることができる。

また、仕切り板として木製板等を用いることができるが、この木製板等に比べて、上記仕切り鉄板４は熱伝性に優れているので、上記温度履歴調整用コンクリート２の水和熱が上記仕切り鉄板４を介して上記供試体用コンクリート３に迅速に与えられる。

また、上記仕切り鉄板４上に剥離用シート５を敷いて上記供試体用コンクリート３を打設するので、製作された供試体から上記仕切り鉄板４を簡単に剥がすことができる。なお、剥離用シート５を上記供試体製作装置１の周囲壁にも配置することで、製作した供試体から上記周囲壁を容易に剥がすことができる。

ところで、上記温度履歴調整用コンクリート２の厚みを異ならせて複数の供試体を製作すると、温度履歴が構造体コンクリートの部位ごとに多少異なっても、その部位の評価が可能となるので、この実施形態では、基準となる上記厚みｔ２を温度解析によって決定し、その前後数ｃｍ程度変えた厚みによって複数の供試体を製作することとした。例えば、日本建築学会により２００８年２月に提示された、「マスコンクリートの温度ひび割れ制御設計・施工指針（案）」とその解説において、ＦＥＭ（有限要素法）解析結果に基づく、単位セメント量をパラメータとした部材厚さと温度上昇量の関係を表すグラフが示されており、このような関係に基づくことにより、部材厚さと単位セメント量から温度上昇量を知ることができる。したがって、上記供試体用コンクリート３の温度履歴を高温側にシフトさせたい量に相当する温度上昇量を生じさせる部材厚さから上記温度履歴調整用コンクリート２の第１の厚みを決定し、その前後数ｃｍ程度変えた第２、第３の厚みで３個の供試体を製作することができる。

図３は、上記温度履歴調整用コンクリート２の厚みを異ならせて複数の供試体を製作するための供試体製作装置１１を示している。この供試体製作装置１１は、周囲壁および底壁に断熱性素材を用いた断熱性容器から成り、この断熱性容器には温度履歴調整用コンクリート２の厚みを異ならせる傾斜状底部が形成されている。また、上記供試体製作装置１１内には３個の同寸の供試体を製作するように仕切り壁１１ａが設けられている。上記仕切り壁１１ａは、３個の温度履歴調整用コンクリート２および３個の供試体コンクリート３の各々の間での熱の伝導が生じないように断熱性素材からなるが、緩衝材としての機能も併せ持っている。

図４は、上記温度履歴調整用コンクリート２の厚みを異ならせて複数の供試体を製作するための供試体製作装置１２を示している。この供試体製作装置１２は、周囲壁および底壁に断熱性素材を用いた断熱性容器から成り、この断熱性容器には温度履歴調整用コンクリート２の厚みを異ならせる階段状底部が形成されている。また、上記供試体製作装置１２内には３個の同寸の供試体を製作するように仕切り壁１２ａが設けられている。上記仕切り壁１２ａは、３個の温度履歴調整用コンクリート２および３個の供試体コンクリート３の各々の間での熱の伝導が生じないように断熱性素材からなるが、緩衝材としての機能も併せ持っている。

上記供試体製作装置１１や上記供試体製作装置１２によれば、複数の供試体を極力同じ環境で製作することができる。なお、この実施形態では、上記供試体製作装置１１、１２を用いる場合、上記仕切り鉄板４の縁側と容器内面との間に樹脂系の目止め剤などを施し、上記温度履歴調整用コンクリート２から出るブリーディング水が供試体コンクリート３の打設領域に行かないように上記仕切り鉄板４の縁側で止水している。また、上記目止め剤に代えて、上記仕切り鉄板４の縁側の下面から当該仕切り鉄板４の側面と容器内面との間を通って供試体コンクリート３の打設領域に至るように防水テープを施すことで、上記温度履歴調整用コンクリート２から出るブリーディング水が供試体コンクリート３の打設領域に行かないようにすることもできる。さらに、上記仕切り鉄板４の下面に位置する防水テープに重ねて防水テープを貼るようにしてもよい。また、先述したように、容器の周囲壁に排水穴を形成して上記ブリーディング水を排水することもできる。

図５に示す供試体製作装置１３は、デッキ床板を模擬するために、底側空間部を形成する脚部１４の上に上記デッキ床板のプレートと同等の厚みの鉄板１５（例えば厚み１．５ｍｍ程度）を敷いた非断熱底部上で供試体コンクリート３を製作するものである。この供試体製作装置１３においても上記温度履歴調整用コンクリート２が打設される容器深さが確保される。上記供試体製作装置１３を用いた供試体の製作では、例えば現場のデッキ床板製作で打設中のコンクリートを採取して上記供試体製作装置１３内の上記鉄板１５上に打設する。そして、この打設した温度履歴調整用コンクリート２上に仕切り鉄板４および剥離シート５を介して、上記構造体コンクリートと同じ調合で同じ厚さの供試体用コンクリート３を打設する。

上記供試体製作装置１３であれば、デッキ床板を模擬するために上記非断熱底部を形成しつつ、この非断熱底部による過剰な冷却を上記温度履歴調整用コンクリート２によって抑制し、供試体の温度履歴を構造体の温度履歴に近似させることができる。なお、上記供試体製作装置１３についても、上記ブリーディング水を排水する排水口を設けてもよいし、底部を傾斜状或いは階段状にして複数の厚みの異なる供試体を製作するようにしてもよい。

なお、以上の例では、上記供試体コンクリート３は上記構造体コンクリートと同じ厚さで打設されたが、これに限らない。例えば、大きな寸法を有する梁の表層部にひび割れが入りやすいことに鑑み、このような構造体コンクリートの表層を含む或る部分の拘束度を評価するために、例えばコンクリートの被り厚さに任意の厚さαを加えた厚さを、供試体コンクリート３の厚さとすることが考えられる。

１ 供試体製作装置
１ａ 排水穴
２ 温度履歴調整用コンクリート
３ 供試体コンクリート
４ 仕切り鉄板（仕切り板）
５ 剥離シート
６ 歪み計
１１ 供試体製作装置
１２ 供試体製作装置
１３ 供試体製作装置
１４ 脚部
１５ 鉄板（板部材）

Claims (11)

1. 構造体コンクリートと同じ調合の温度履歴調整用コンクリートを断熱性容器内に打設し、この打設した温度履歴調整用コンクリート上に仕切り板を介して上記構造体コンクリートと同じ調合で供試体用コンクリートを打設することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
2. 請求項１に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記仕切り板は熱伝導板であることを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記温度履歴調整用コンクリートから出るブリーディング水を上記仕切り板の縁側で止水または上記縁側から容器外へ排水することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記仕切り板上に剥離用シートを敷いて打設することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記温度履歴調整用コンクリートの厚みを異ならせた複数の供試体を製作することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
6. 請求項５に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記温度履歴調整用コンクリートの厚みを異ならせた複数の供試体を１つの断熱性容器を用いて製作することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記断熱性容器の底部側に板部材を介して空間部を形成することで非断熱底部を形成し、上記温度履歴調整用コンクリートを上記板部材上に打設することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の構造体コンクリートの供試体の製作方法において、上記供試体用コンクリートを上記構造体コンクリートと同じ厚さで打設することを特徴とする構造体コンクリートの供試体の製作方法。
9. 周囲壁に断熱性素材を用いた断熱性容器から成り、上記周囲壁には打設された温度履歴調整用コンクリートから出るブリーディング水を排水する排水穴が形成されていることを特徴とする供試体の製作装置。
10. 周囲壁に断熱性素材を用いた断熱性容器から成り、温度履歴調整用コンクリートの厚みを異ならせる傾斜状底部または階段状底部が形成されていることを特徴とする供試体の製作装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載の供試体の製作装置において、上記断熱性容器の底部側は非断熱底部とされていることを特徴とする供試体の製作装置。

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