JP2019117095A - Method and apparatus for measuring rheological constant of concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、未硬化のフレッシュコンクリートについて、コンクリート打設現場においてレオロジー定数を測定する方法および装置に関するものであり、本発明によって求められる見掛けの降伏値および見掛けの塑性粘度を用いて、コンクリートの現場施工におけるコンクリートの充填性、締固め性、ポンプ圧送性などの施工性を評価することができる。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring the rheological constant at a concrete placing site for uncured fresh concrete, and using the apparent yield value and apparent plastic viscosity determined by the present invention, the site of concrete It is possible to evaluate the workability such as the filling, compacting and pumpability of concrete in construction.
未硬化のフレッシュコンクリートのワーカビリティーを評価するための試験方法としては、スランプコーンを用いたJIS A 1101のスランプ試験方法が普及している。 As a test method for evaluating the workability of unhardened fresh concrete, the slump test method of JIS A 1101 using a slump cone is widespread.
一方、高流動コンクリートは流動性が高すぎて従来のスランプ試験では対応できないため、高流動コンクリートについてはJIS A 1150のスランプフロー試験方法が利用されている。 On the other hand, since high fluidity concrete is too fluid to cope with the conventional slump test, the slump flow test method of JIS A 1150 is used for high fluidity concrete.
また、スランプフロー試験方法の改良型として、Ｌ形フロー試験方法があり、スランプフロー試験方法とともに、高流動コンクリートの試験方法として規格化されている。 Also, as an improvement of the slump flow test method, there is an L-shaped flow test method, which is standardized together with the slump flow test method as a test method for high fluidity concrete.
なお、フレッシュコンクリートの挙動をビンガム流体の挙動としてモデル化した場合、スランプ値やスランプフロー値は主として降伏値の評価に用いられ、時間的要素を含むスランプフロー試験における５００ｍｍ到達時間やＶ漏斗試験が塑性粘度の評価に用いられている。 In addition, when the behavior of fresh concrete is modeled as the behavior of Bingham fluid, the slump value and the slump flow value are mainly used for evaluating the yield value, and the 500 mm arrival time and the V funnel test in the slump flow test including temporal elements It is used to evaluate plastic viscosity.
これに対し、本願の発明者らによる特許文献１では、従来のスランプ試験やスランプフロー試験では的確な評価ができなかった準高流動コンクリートや軟練りのコンクリートのワーカビリティーの評価を適正に行うための方法および装置として、試料の傾斜フローを利用したコンクリートの試験方法および試験装置を開示している。 On the other hand, in Patent Document 1 by the inventors of the present application, in order to appropriately evaluate the workability of quasi-high fluidity concrete and soft-mix concrete which can not be properly evaluated in the conventional slump test and slump flow test. As a method and apparatus, a test method and apparatus for concrete using inclined flow of a sample are disclosed.
特許文献１記載の試験方法は、筒状のタンク部と、その下部側面に形成された開口部で連通する傾斜フロー部と、開口部を開閉可能に仕切り傾斜フロー部をタンク部の下部と区画する仕切板とを備えた傾斜フロー試験器を用い、タンク部に上部より未硬化のフレッシュコンクリートの試料を投入して所定の高さまで詰め込んだ後、仕切板を開放することにより、開口部から傾斜フロー部に試料を流下させ、その際の試料の傾斜面での流下速度を測定することにより、試料のワーカビリティーを評価するというものである。 In the test method described in Patent Document 1, a cylindrical tank portion, an inclined flow portion communicating with an opening formed in the lower side surface, and an opening portion can be opened and closed to partition the inclined flow portion into a lower portion of the tank portion Using an inclined flow tester equipped with a dividing plate, a sample of uncured hard concrete is put into the tank from the top and packed to a predetermined height, and then the dividing plate is opened to incline from the opening. The workability of the sample is evaluated by causing the sample to flow down the flow section and measuring the flow velocity at the inclined surface of the sample at that time.
しかし、特許文献１に記載される試験方法および装置の場合、以下の課題があった。
(1) 流動先端速度より、ビンガム流体の流動性をどのように評価するか、特にビンガム流体の性質である降伏値と塑性粘度をどのように評価するかが設定されていない。
(2) 垂直試料ボックス部の垂直応力が加わるため、試料ボックスコーナー部でも流動の乱れが生じる。
However, in the case of the test method and apparatus described in Patent Document 1, there are the following problems.
(1) It has not been set how to evaluate the flowability of Bingham fluid from the flow front velocity, particularly how to evaluate the yield value and plastic viscosity which are the properties of Bingham fluid.
(2) Vertical stress in the vertical sample box is applied, so flow disturbance occurs in the sample box corner.
これに対して、本願の発明者らは、非特許文献１、２に開示したように、垂直試料ボックス部の代わりに、傾斜流動部と直線的に連続する試料タンク部をゲート板で仕切る構造とした試験装置を用い、異なる複数の傾斜角度で傾斜フロー試験を行い、その試験結果からフレッシュコンクリートのレオロジー定数としての降伏値および塑性粘度に対応する見掛けの降伏値および見掛けの塑性粘度を求め、流動性の評価を行う試験方法を開発した。 On the other hand, as disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 by the inventors of the present application, a structure in which the sample tank part linearly continuous with the inclined flow part is partitioned by the gate plate instead of the vertical sample box part. The inclined flow test is performed at different inclination angles using the test equipment and the apparent yield value and apparent plastic viscosity corresponding to the yield value and plastic viscosity as the rheological constant of fresh concrete are determined from the test results, We developed a test method to evaluate the liquidity.
また、本願の発明者らによる特許文献２では、試料投入口から投入された測定対象となる流体を溜めて保持するための試料タンク部と、底面が試料タンク部の底面と直線的に連続し傾斜角度が可変な傾斜流動部と、試料タンク部と傾斜流動部を鉛直方向に仕切る開閉可能なゲート板とを備え、ゲート板が試料タンク部と傾斜流動部との境界部の外側に立設した支柱を備えたゲート板支持具に支持された状態で鉛直方向に昇降可能としたレオロジー定数測定装置を用い、以下のようにして流体のレオロジー定数を測定することとした。 Further, in Patent Document 2 by the inventors of the present application, a sample tank portion for storing and holding a fluid to be measured which is input from a sample inlet and a bottom surface are linearly continuous with the bottom surface of the sample tank portion. The apparatus includes: an inclined flow portion having a variable inclination angle; and a gate plate capable of opening and closing a sample tank portion and the inclined flow portion in the vertical direction, the gate plate standing outside the boundary portion between the sample tank portion and the inclination flow portion. The rheological constant of the fluid was measured as follows using a rheological constant measuring device capable of moving up and down in the vertical direction while being supported by the gate plate support provided with the columns.
すなわち、レオロジー定数として、試料の見掛けのせん断応力τ（Pa）を次式によって求める。
τ＝Ｗ×ｈ×ｇ×sinθ …(1)
That is, the apparent shear stress τ (Pa) of the sample is determined by the following equation as a rheological constant.
τ = W × h × g × sin θ (1)
ここに、
Ｗ：試料の単位容積質量（kg/m3）
ｈ：センサー間を通過するときの試料の平均高さ（m）
ｇ：重力加速度（9.807m/sec2）
θ：傾斜角度
here,
W: unit volume mass of sample (kg / m 3 )
h: Average height of sample when passing between sensors (m)
g: Gravity acceleration (9.807 m / sec 2 )
θ: Inclination angle
次に、３つ以上の異なる傾斜角度について求めた流動先端速度ｖa（m/sec）またはひずみ速度（/sec）と上に求めた見掛けのせん断応力τ（Pa）から得られる回帰直線の流動先端速度ｖaが０となる切片における見掛けのせん断応力τ（Pa）を見掛けの降伏値τy（Pa）、回帰直線の傾きを見掛けの塑性粘度η（Pa・s/mまたはPa・s）として求める。
ひずみ速度（/sec）は、流動先端速度ｖa（m/sec）を試料の高さ（m）で除して求める。
Next, the flow of the regression line obtained from the flow front velocity v a (m / sec) or strain rate (/ sec) determined for three or more different inclination angles and the apparent shear stress τ (Pa) determined above Apparent shear stress τ (Pa) in the section where tip speed v a is 0 Apparent yield value τ y (Pa), slope of regression line Apparent plastic viscosity η (Pa · s / m or Pa · s) Ask as.
The strain rate (/ sec) is obtained by dividing the flow front velocity v a (m / sec) by the height (m) of the sample.
これら見掛けの降伏値τyおよび見掛けの塑性粘度ηは、他の測定手段で測定された流体の降伏値および塑性粘度と高い相関性を確認しており、流体のレオロジー定数として流体特性の把握に利用することができる。 These apparent yield value τ y and apparent plastic viscosity η have high correlation with the yield value and plastic viscosity of the fluid measured by other measurement means, and it is possible to grasp the fluid characteristics as the fluid's rheological constant. It can be used.
また、本願の発明者らは、特許文献３において、図４に示す傾斜フロー装置を用い、複数の傾斜角度について求めた流動先端速度または該流動先端速度を用いて算出したひずみ速度と、見掛けのせん断応力τ（Pa）から得られる回帰直線の流動先端速度が０となる切片における見掛けのせん断応力τ（Pa）を見掛けの降伏値τｙ（Pa）、回帰直線の傾きを見掛けの塑性粘度η（Pa・s/mまたはPa・s）として求め、測定された見掛けの降伏値τおよび見掛けの塑性粘度ηに基づいて、フレッシュコンクリートの施工性に関する評価を行う発明を記載している。 Moreover, the inventors of the present application, in Patent Document 3, using the inclined flow device shown in FIG. 4, the flow front velocity obtained for a plurality of tilt angles or the strain velocity calculated using the flow front velocity are apparent. Apparent shear stress τ (Pa) in the section where flow front velocity of regression line obtained from shear stress τ (Pa) becomes 0 Apparent yield value τ y (Pa), slope of regression line Apparent plastic viscosity ((Pa) The invention describes an evaluation of the workability of fresh concrete based on the apparent yield value τ and the apparent plastic viscosity η determined as Pa · s / m or Pa · s).
また、特許文献４には、コンクリートアジテータ車のフレッシュコンクリートのコンシステンシーや材料分離の有無などを荷卸し時点で自動的に検査し、施工不良や品質事故を防止するフレッシュコンクリートの試験方法および装置が記載されている。 In addition, Patent Document 4 discloses a test method and apparatus for fresh concrete that automatically inspects the consistency of fresh concrete of a concrete agitator vehicle and the presence or absence of material separation at the time of unloading and prevents construction defects and quality accidents. Have been described.
具体的には、アジテータ車のシュートに取り付けたカメラを用いてシュートを流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影し、同時に、ある位置のコンクリートの断面形状とシュートの傾きを測定し、測定した写真からコンクリートの流速を算出し、断面形状からコンクリートの断面積を算出し、次に、コンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、最後に、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断するフレッシュコンクリートの試験方法が記載されている。 Specifically, using a camera attached to the chute of the agitator car, the concrete surface flowing through the chute is photographed every certain time, and at the same time, the cross-sectional shape of the concrete at a certain position and the inclination of the chute are measured and measured The flow velocity of concrete is calculated from the above, the cross sectional area of concrete is calculated from the cross sectional shape, then the flow rate per unit time is calculated from the flow velocity and cross sectional area of the concrete, and finally the calculated flow rate is for each inclination of the chute A test method of fresh concrete is described which is judged to be acceptable if the standard flow rate is within the allowable range of the standard flow rate.
また、装置として、シュートを流れるコンクリート面を一定の時間ごとに撮影するカメラと、シュート内のコンクリート面の高さを測定する平面レーザー距離計と、シュートの傾を測定する傾斜計と、これらカメラと、平面レーザー距離計と、傾斜計とからのデータを処理し、シュートを流れるコンクリートの流速と断面積から単位時間当たりの流量を算出し、算出した流量をシュートの傾きごとに定められた標準流量と比較し、標準流量の許容範囲であれば合格であると判断する合否を判定し、判定結果を表示するコンピュータとからなるフレッシュコンクリートの試験装置が記載されている。 In addition, as a device, a camera that shoots a concrete surface flowing through a chute at regular intervals, a flat laser distance meter that measures the height of the concrete surface in the chute, an inclinometer that measures the inclination of the chute, and these cameras And data from flat laser rangefinders and inclinometers to calculate the flow rate per unit time from the flow velocity and cross-sectional area of concrete flowing through the chute, and the calculated flow rate is a standard defined for each inclination of the chute A test apparatus for fresh concrete is described which comprises a computer that compares the flow rate with a flow rate and determines whether it is acceptable if it is within the allowable range of the standard flow rate and which displays a determination result.
一方、物体の３次元形状やその変化を測定する手段として、例えば非特許文献３に示されるような３次元画像処理システムが実用化され、種々の分野で適用対象の拡大が図られている。 On the other hand, as means for measuring the three-dimensional shape of an object and its change, for example, a three-dimensional image processing system as shown in Non-Patent Document 3 has been put to practical use, and the application target has been expanded in various fields.
(1) 上述した特許文献１あるいは特許文献２に記載の装置を用いて、見掛けの降伏値および見掛けの塑性粘度を求めるためには、３以上の角度の異なる傾斜フロー試験器を用いて、あるいは傾斜フロー試験器の傾斜流動部を３以上の異なる角度に設定してコンクリートの流動先端速度を計測しなければならず、試験に手間と時間がかかってしまう。 (1) In order to obtain an apparent yield value and an apparent plastic viscosity using the apparatus described in Patent Document 1 or Patent Document 2 described above, use an inclined flow tester with three or more different angles, or The inclined flow section of the inclined flow tester must be set at three or more different angles to measure the flow front velocity of the concrete, and the test takes time and effort.
(2) ３以上の異なる傾斜角度で測定するため、多量の試料が必要となる。例えば１回の試験に約９リットルの試料を用いる場合、少なくとも２７リットルの試料が必要となる。 (2) A large amount of sample is required to measure at three or more different tilt angles. For example, if approximately 9 liters of sample are used in a single test, at least 27 liters of sample is required.
(3) 流動高さは傾斜フロー試験器の内側の側面にスケールを設置して目視により測定していたため、誤差が大きい場合があり、最終的な結果に影響を及ばすことがある。 (3) Since the flow height was measured by placing a scale on the inner side of the inclined flow tester and measuring it visually, the error may be large and may affect the final result.
(4) 特許文献４記載の方法および装置では、アジテータ車の排出シュートを流れるコンクリートの流速や体積を、画像を用いて自動的かつ非接触で測定することで、流動性や材料分離抵抗性を測定できるとされているが、アジテータ車から排出されるコンクリートの流速は一定ではなく、勢いよく排出された場合はシュートを滑りながら流下する。これはコンクリートの流動性が低いほど（スランプ値が小さいほど）、その傾向は強くなり、正確な流動性や分離抵抗性を測定することができない。 (4) In the method and apparatus described in Patent Document 4, flowability and material separation resistance are measured by measuring the flow velocity and volume of concrete flowing through the discharge chute of the agitator vehicle automatically and noncontactly using an image. It can be measured, but the flow velocity of the concrete discharged from the agitator car is not constant, and if it is discharged vigorously, it slides down the chute while flowing down. This is because the lower the fluidity of concrete (the smaller the slump value), the stronger the tendency, and it is not possible to accurately measure the fluidity or separation resistance.
本発明は上述のような背景のもとに開発されたものであり、傾斜フロー試験装置としてトラックアジテータのシュート部に取り付け可能な装置を用い、コンクリートのレオロジー定数を現場で、迅速に測定することができるレオロジー定数測定方法および装置を提供することを目的としたものである。 The present invention was developed based on the background as described above, and using a device that can be attached to the chute portion of a track agitator as a gradient flow test device, to measure the rheological constant of concrete quickly in the field It is an object of the present invention to provide a rheological constant measuring method and apparatus capable of
本発明のコンクリートのレオロジー定数測定方法および装置では、トラックアジテータのコンクリートを排出するシュート部に接続される試料投入部と、前記試料投入部に連続し、前記試料投入部から投入された測定対象となる試料を溜めて保持するための試料タンク部と、底面が前記試料タンク部の底面と直線的に連続する傾斜流動部と、前記試料投入部と前記試料タンク部を鉛直方向に仕切る開閉可能な第１ゲート板と、前記試料タンク部と前記傾斜流動部を鉛直方向に仕切る開閉可能な第２ゲート板とを備える傾斜フロー試験装置を用いる。 In the method and apparatus for measuring the rheological constant of concrete according to the present invention, a sample input unit connected to a chute section for discharging concrete of a track agitator, and a measurement object continuous from the sample input unit and input from the sample input unit A sample tank portion for storing and holding the sample, an inclined flow portion whose bottom surface is linearly continuous with the bottom surface of the sample tank portion, and opening / closing can be opened and closed vertically dividing the sample loading portion and the sample tank portion An inclined flow test apparatus is used which includes a first gate plate, and a second gate plate which can open and close the sample tank portion and the inclined flow portion in the vertical direction.
レオロジー定数の現場における測定は、上記の傾斜フロー試験装置の試料投入部をトラックアジテータのコンクリートを排出するシュート部に接続し、トラックアジテータから排出される試料としてのフレッシュコンクリートを前記第１ゲート板および第２ゲート板を閉じた状態で前記試料投入部まで流動させ、前記試料投入部まで流動させた試料を前記第１ゲート板を開いて前記試料タンク部に溜めて行き、前記試料ダンク部に所定量の試料を溜めた状態で前記第２ゲート板を開くことで試料を前記傾斜流動部に沿って流下させ、前記傾斜流動部を流下して行く試料について傾斜流動部の任意の複数の測定点での流動先端速度と試料の高さを求める。 The in-situ measurement of the rheological constant is made by connecting the sample input part of the above-mentioned inclined flow test apparatus to the chute part for discharging the concrete of the track agitator, and using fresh concrete as the sample discharged from the track agitator as the first gate plate and With the second gate plate closed, the sample is allowed to flow to the sample loading portion, and the sample allowed to flow to the sample loading portion is opened in the first gate plate and stored in the sample tank portion. The sample is made to flow down along the inclined flow section by opening the second gate plate in a state where a fixed amount of sample is stored, and any plural measurement points of the slope flow section for the sample flowing down the inclination flow section Find the tip velocity and the height of the sample at
測定値に基づき、前記試料の見掛けのせん断応力τ（Pa）を次式によって、前記各測定点ごとに求める。
τ＝Ｗ×ｈ×ｇ×sinθ …(1)
ここに、
Ｗ：試料の単位容積質量（kg/m3）
ｈ：流動先端速度の測定点を通過するときの試料の高さ（m）
ｇ：重力加速度（9.807m/sec2）
θ：傾斜角度
Based on the measured values, the apparent shear stress τ (Pa) of the sample is determined for each of the measurement points by the following equation.
τ = W × h × g × sin θ (1)
here,
W: unit volume mass of sample (kg / m 3 )
h: height of the sample when passing the measurement point of the flow front velocity (m)
g: Gravity acceleration (9.807 m / sec 2 )
θ: Inclination angle
前記複数の測定点ごとに求めた流動先端速度または該流動先端速度を用いて算出したひずみ速度と、前記見掛けのせん断応力τ（Pa）から得られる回帰直線の流動先端速度が０となる切片における見掛けのせん断応力τ（Pa）を見掛けの降伏値τｙ（Pa）、回帰直線の傾きを見掛けの塑性粘度η（Pa・s/mまたはPa・s）として求める。 In the segment where the flow front velocity of the regression line obtained from the flow front velocity obtained for each of the plurality of measurement points or the strain velocity calculated using the flow front velocity and the apparent shear stress τ (Pa) becomes 0 The apparent shear stress τ (Pa) is obtained as an apparent yield value τ y (Pa), and the slope of the regression line as an apparent plastic viscosity η (Pa · s / m or Pa · s).
傾斜流動部を流下して行く試料の流動先端速度と試料の高さは、例えば、流下して行くフレッシュコンクリートを３Ｄカメラで撮影し、３Ｄカメラによって撮影された画像の３次元画像処理により行うことができる。 For example, the flow front velocity of the sample flowing down the inclined flow section and the height of the sample may be obtained by photographing the flowing fresh concrete with a 3D camera and performing three-dimensional image processing of the image photographed by the 3D camera Can.
本発明では、特許文献２記載の発明のように、３以上の異なる傾斜角度に設定してコンクリートの流動先端速度を計測する必要がなく、３Ｄカメラを用いた場合、３Ｄカメラでの撮影による一回の作業で試験を迅速に行うことができ、また必要な試料の量も節減することができる。 In the present invention, as in the invention described in Patent Document 2, it is not necessary to set the flow front velocity of concrete by setting to three or more different inclination angles, and when using a 3D camera, one by photographing with a 3D camera Tests can be performed quickly in a single operation, and the amount of sample required can also be reduced.
また、本発明において、３Ｄカメラによって撮影された画像情報に基づく３次元画像処理を、３Ｄカメラと有線または無線の回線で接続されたコンピュータ端末やパソコン端末、タブレットＰＣなどの端末装置によって行うようにすれば、データ処理を瞬時に行うことができる。すなわち、３Ｄカメラの画像について３次元画像処理から得られる試料の流動先端速度と試料の高さをもとに、レオロジー定数の算定までほぼ自動で瞬時に行うことができる。 Further, in the present invention, three-dimensional image processing based on image information captured by a 3D camera is performed by a terminal device such as a computer terminal, a personal computer terminal, or a tablet PC connected to the 3D camera via a wired or wireless circuit. Data processing can be performed instantly. That is, based on the flow front velocity of the sample and the height of the sample obtained from the three-dimensional image processing for the image of the 3D camera, the calculation of the rheological constant can be performed almost automatically and instantaneously.
また、傾斜流動部に傾斜計を設けておけば、試験を行うときの傾斜流動部の傾斜角度を自動測定することができ、傾斜角度の評価が必要な場合の作業が容易となる。 In addition, if an inclinometer is provided in the inclining flow section, the inclining angle of the inclining flow section when performing a test can be automatically measured, and the work when evaluation of the inclining angle is necessary becomes easy.
傾斜流動部に傾斜計を設ける場合、同様に傾斜計の測定値を同様に端末に送ることでデータ整理を迅速に行うことができる。 In the case of providing an inclinometer in the inclined flow section, data can be organized quickly by similarly sending the measured value of the inclinometer to the terminal.
また、傾斜流動部を流下して行く試料の流動先端速度の測定は、３Ｄカメラによる撮影に限られず、傾斜流動部の複数箇所に間隔をおいて設けた流動先端速度測定器（各種センサーが利用可能）などによって行うこともできる。試料の高さについては、例えばフレッシュコンクリートの流下中に傾斜流動部の内壁部分にコンクリートが付着して残った痕をもとにスケールで測ってもよい。 Moreover, the measurement of the flow front velocity of the sample flowing down the inclined flow unit is not limited to the imaging by the 3D camera, and the flow front velocity measuring instrument (various sensors use Possible). The height of the sample may be measured, for example, on the basis of a mark left by the adhesion of concrete to the inner wall portion of the inclined flow section during the flow of fresh concrete.
本発明の方法および装置によって求められる見掛けの降伏値および見掛けの塑性粘度を用いて、コンクリートの現場施工におけるコンクリートの充填性、締固め性、ポンプ圧送性などの施工性を評価することができる。 The apparent yield value and the apparent plastic viscosity determined by the method and apparatus of the present invention can be used to evaluate the workability, such as the fillability, compaction, pumpability, etc. of concrete in the field application of concrete.
本発明のレオロジー定数測定方法および傾斜フロー試験装置は、見掛けの降伏値および見掛けの塑性粘度を求めるための傾斜流動部における試料の流動先端速度と試料の高さを傾斜フロー試験装置をトラックアジテータのシュート部に取り付けた傾斜フロー試験装置で測定できるようにしたものであり、本装置によりコンクリートのレオロジー定数を現場で、迅速に測定することができる。 The rheological constant measurement method and the inclined flow test apparatus of the present invention are for the track agitator of the flow head and the sample height of the sample in the inclined flow section to obtain the apparent yield value and the apparent plastic viscosity. The apparatus is designed to be able to measure with the inclined flow test apparatus attached to the chute part, and this apparatus can measure the rheological constant of concrete in the field quickly.
本発明では流動先端速度と試料の高さは、傾斜流動部の任意の複数の測定点で測定することとしており、従来の傾斜フロー試験で３以上の異なる傾斜角度に設定してコンクリートの流動先端速度を計測していたのに比べると、傾斜角度を変更することなく、１回の作業で測定を行うことができるため、試験を迅速に行うことができ、また必要な試料の量も節減することができる。 In the present invention, the flow front velocity and the height of the sample are measured at any of a plurality of measurement points of the inclined flow section, and the flow front of concrete is set to three or more different inclination angles in the conventional inclination flow test. Compared to measuring the speed, the measurement can be performed in a single operation without changing the tilt angle, so the test can be performed more quickly and the amount of sample required can be reduced. be able to.
試料コンクリートの流動状況を３Ｄカメラで計測するようにすれば、高い測定精度が得られる。また、３Ｄカメラなどで計測したデータは、ＩｏＴなどで現場に持ち込んだタブレットＰＣなどに送信すれば、データ整理も瞬時に行うことができる。 If the flow condition of the sample concrete is measured by a 3D camera, high measurement accuracy can be obtained. In addition, if data measured with a 3D camera etc. is sent to a tablet PC brought to the site by IoT etc., data can also be organized instantly.
以下、図１〜図３を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する。
(1) 試験装置
図１は本発明の傾斜フロー試験器１をトラックアジテータ１１のシュート部１２に取り付けた状態を示したもので、図２はシュート部１２に取り付けられる傾斜フロー試験器１の具体例を示したものである。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
(1) Test apparatus FIG. 1 shows a state where the inclined flow tester 1 of the present invention is attached to the chute portion 12 of the track agitator 11. FIG. 2 shows a specific example of the inclined flow tester 1 attached to the chute portion 12. An example is shown.
傾斜フロー試験器１の本体部分は、図２に示すように溝型形状をなし、上流側となる試料投入口２から投入された測定対象となる試料（フレッシュコンクリート）を溜めて保持するための試料タンク部３と、底面が試料タンク部３の底面と直線的に連続する傾斜流動部４とからなる。 The main part of the inclined flow tester 1 has a grooved shape as shown in FIG. 2 and is used to store and hold a sample (fresh concrete) to be measured which is introduced from the sample inlet 2 on the upstream side. It comprises a sample tank portion 3 and a sloped flow portion 4 whose bottom surface is linearly continuous with the bottom surface of the sample tank portion 3.
試料投入部２と試料タンク部３との間には、これらを鉛直方向に仕切る開閉可能な第１ゲート板５が設けられており、試料タンク部３と傾斜流動部４との間にはこれらを鉛直方向に仕切る開閉可能な第２ゲート板６が設けられている。なお、ここで鉛直方向に仕切るというのは上下の位置関係を言っており、第１ゲート板５および第２ゲート板６自体は、必ずしも鉛直である必要はなく、傾斜していてもよい。 Between the sample input unit 2 and the sample tank unit 3, there is provided a first gate plate 5 capable of opening and closing which divides these in the vertical direction. Between the sample tank unit 3 and the inclined flow unit 4, these are provided. And a second gate plate 6 capable of opening and closing the second gate plate 6 vertically. Here, dividing in the vertical direction refers to the positional relationship between the upper and lower sides, and the first gate plate 5 and the second gate plate 6 themselves do not necessarily have to be vertical, and may be inclined.
また、図示した例では、傾斜流動部４に傾斜角度を自動的に測定するための傾斜計７を取り付けてある。
図中、符号８は傾斜流動部４を流動する試料を撮影し、任意の複数の測定点での流動先端速度と試料の高さを求めるための３Ｄカメラ、符号９は３Ｄカメラによって撮影された画像情報に基づく３次元画像処理を行うためのタブレットＰＣなどの端末装置を示している。
Further, in the illustrated example, the inclinometer 7 for automatically measuring the inclination angle is attached to the inclined flow section 4.
In the figure, reference numeral 8 is a 3D camera for photographing the sample flowing in the inclined flow unit 4 and for obtaining the tip speed of the flow and the height of the sample at arbitrary plural measurement points, and reference numeral 9 is photographed by the 3D camera 2 shows a terminal device such as a tablet PC for performing three-dimensional image processing based on image information.
第１ゲート板５および第２ゲート板６の開閉は例えば傾斜フロー試験器１の本体部分の内面にガイド用の溝を設けておき、第１ゲート板５および第２ゲート板６の両側をガイドに沿って摺動させる構造などを採用することができる。 Openings and closings of the first gate plate 5 and the second gate plate 6 are provided with, for example, guide grooves on the inner surface of the main body portion of the inclined flow tester 1 and guide both sides of the first gate plate 5 and the second gate plate 6 And the like.
傾斜フロー試験器１のトラックアジテータ１１のシュート部１２への取り付けは、例えばねじ式あるいはクリップ式など取り外しが簡単な簡易的に接続できる構造でよいが、接続部から試料が実質的にこぼれない接続構造とする必要がある。 The attachment of the track agitator 11 to the chute portion 12 of the inclined flow tester 1 may be, for example, a screw type or a clip type structure that can be easily connected for easy removal, but the connection does not substantially spill the sample from the connection It needs to be structured.
図１はトラックアジテータ１１のシュート部１２に傾斜フロー試験器１を取り付けた状態を示しているが、この例ではシュート部１２にあらかじめコンクリート打設時に使用可能な折り畳み式の先端シュート１３が取り付けられており、先端シュート１３を折り畳んだ状態で傾斜フロー試験器１を取り付けている。 FIG. 1 shows a state in which the inclined flow tester 1 is attached to the chute portion 12 of the track agitator 11. In this example, a foldable tip chute 13 usable at the time of pouring concrete is attached to the chute portion 12 in advance. The inclined flow tester 1 is attached with the tip chute 13 folded.
(2) 試験方法
図３は本発明のコンクリートのレオロジー定数測定方法による作業手順の一例を示したものであり、以下の手順で作業を行う。
(2) Test Method FIG. 3 shows an example of the operation procedure according to the method for measuring the rheological constant of concrete of the present invention, and the operation is carried out according to the following procedure.
トラックアジテータ１１から一輪車に１〜２杯程度のコンクリート（フレッシュコンクリート）を排出する。 About 1-2 cups of concrete (fresh concrete) are discharged from the track agitator 11 to a unicycle.
その後、先端シュート１３を取り外した状態のシュート部１２に、傾斜フロー試験器１を取り付ける。 Thereafter, the inclined flow tester 1 is attached to the chute portion 12 with the tip chute 13 removed.
第１ゲート板５および第２ゲート板６を閉じた状態で、コンクリートを少量排出して、第１ゲート板５まで（試料投入部２に）コンクリートＣを流動させる（図３(a)参照）。 With the first gate plate 5 and the second gate plate 6 closed, a small amount of concrete is discharged to flow the concrete C up to the first gate plate 5 (in the sample loading portion 2) (see FIG. 3A) .
第１ゲート板５を開放して、第１ゲート板５と第２ゲート板６の間（すなわち、試料タンク部３）に所要量のコンクリートＣを溜める（図３(b)参照）。
次に、第１ゲート板５を閉じてコンクリートを所定回数突き固める（図３(b)参照）。
The first gate plate 5 is opened, and a required amount of concrete C is stored between the first gate plate 5 and the second gate plate 6 (that is, the sample tank portion 3) (see FIG. 3B).
Next, the first gate plate 5 is closed to compact the concrete a predetermined number of times (see FIG. 3B).
第２ゲート板６を開けて、試料コンクリートＣを傾斜流動部４に沿って流動させる（図３(d)〜(f)参照）。 The second gate plate 6 is opened, and the sample concrete C is allowed to flow along the inclined flow section 4 (see FIGS. 3D to 3F).
図３に示すようにコンクリートＣの流動状況を３Ｄカメラで計測すれば、１回の傾斜フローの測定によって、任意の位置の流動先端速度Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、と高さｈ1、ｈ2、ｈ3
を計測することができ、３点以上のデータを取得することによって、見掛けの降伏値および塑性粘度を求めることができる。この時、傾斜角度も傾斜計７によって自動計測する。
As shown in FIG. 3, if the flow condition of concrete C is measured with a 3D camera, the flow front velocity V 1 , V 2 , V 3 , and the height h 1 at any position can be measured by one inclination flow measurement. h 2 , h 3
The apparent yield value and plastic viscosity can be determined by acquiring data of three or more points. At this time, the inclination angle is also automatically measured by the inclinometer 7.
(3) 見掛けの降伏値および塑性粘度の算定
複数の測定点（この例では３点）の流動先端速度Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、高さｈ1、ｈ2、ｈ3
が測定された後の見掛けの降伏値および塑性粘度の算定は、特許文献２に記載される方法と同様であり、測定値に基づき、試料の見掛けのせん断応力τ（Pa）を次式によって、各測定点ごとに求める。
τ＝Ｗ×ｈ×ｇ×sinθ …(1)
ここに、
Ｗ：試料の単位容積質量（kg/m3）
ｈ：流動先端速度の測定点（位置は任意）を通過するときの試料の高さ（m）
ｇ：重力加速度（9.807m/sec2）
θ：傾斜角度
(3) Calculation of apparent yield value and plastic viscosity Flow tip speeds V 1 , V 2 , V 3 at multiple measurement points (3 points in this example), height h 1 , h 2 , h 3
The calculation of the apparent yield value and the plastic viscosity after the measurement of H is similar to the method described in Patent Document 2, and based on the measured values, the apparent shear stress τ (Pa) of the sample is expressed by the following equation Determine for each measurement point.
τ = W × h × g × sin θ (1)
here,
W: unit volume mass of sample (kg / m 3 )
h: height of the sample when passing the measurement point (the position is optional) of the flow front velocity (m)
g: Gravity acceleration (9.807 m / sec 2 )
θ: Inclination angle
傾斜フロー試験におけるフレッシュコンクリートに作用する見掛けのせん断応力τ(Pa)は(1)式で求めて、見掛けのせん断ひずみ速度(1/sec)は流動先端速度(m/sec)を流動高さ(m)で除して求めることができる。 The apparent shear stress τ (P a ) acting on fresh concrete in the inclined flow test is determined by the equation (1), and the apparent shear strain rate (1 / sec) is the flow front velocity (m / sec) and the flow height It can be obtained by dividing by (m).
３箇所の測定位置ごと得られた見掛けのせん断ひずみ速度と見掛けのせん断応力の関係は線形の関係となる。これを直線回帰すると、回帰直線の切片は見掛けのせん断ひずみ速度が０であるため降伏値に相当するものと考えられ、これを見掛けの降伏値（以下、τｙ と略記）とする。 The relationship between the apparent shear strain rate and the apparent shear stress obtained at each of three measurement positions is a linear relationship. When this is linearly regressed, the intercept of the regression line is considered to correspond to the yield value since the apparent shear strain rate is 0, and this is assumed to be the apparent yield value (hereinafter abbreviated as τy).
一方、回帰直線の傾きは見掛けのせん断ひずみ速度に対する見掛けのせん断応力の変化であるため塑性粘度に相当するものと考えられ、これを見掛けの塑性粘度（以下、ηと略記）とする。なお、実用上、流動中のすべり摩擦抵抗の影響は小さいため無視することができる。 On the other hand, since the slope of the regression line is a change in apparent shear stress with respect to an apparent shear strain rate, it is considered to correspond to a plastic viscosity, which is referred to as an apparent plastic viscosity (hereinafter abbreviated as η). In addition, since the influence of the sliding frictional resistance in flow is small practically, it can be disregarded.
このようにして複数の測定点ごとに求めた流動先端速度または該流動先端速度を用いて算出したひずみ速度と、見掛けのせん断応力τ（Pa）から得られる回帰直線の流動先端速度が０となる切片における見掛けのせん断応力τ（Pa）を見掛けの降伏値τｙ（Pa）、回帰直線の傾きを見掛けの塑性粘度η（Pa・s/mまたはPa・s）として求めることができる。 In this way, the flow front velocity obtained at each of the plurality of measurement points or the strain velocity calculated using the flow front velocity, and the flow front velocity of the regression line obtained from the apparent shear stress τ (Pa) become 0 The apparent shear stress τ (Pa) in the section can be obtained as an apparent yield value τ y (Pa), and the slope of the regression line as an apparent plastic viscosity η (Pa · s / m or Pa · s).
１…測定装置本体、２…試料投入部、３…試料タンク部、４…傾斜流動部、５…第１ゲート板、６…第２ゲート板、７…傾斜計、８…３Ｄカメラ、９…タブレット、
１１…トラックアジテータ、１２…シュート部、１３…先端シュート（折り畳み式）、
Ｃ…フレッシュコンクリート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measurement apparatus main body, 2 ... sample injection | throwing-in part, 3 ... sample tank part, 4 ... inclination flow part, 5 ... 1st gate plate, 6 ... 2nd gate plate, 7 ... inclinometer, 8 ... 3D camera, 9 ... Tablet,
11: track agitator, 12: chute portion, 13: tip chute (folding type),
C: Fresh concrete
Claims (5)
前記試料の見掛けのせん断応力τ（Pa）を次式によって、前記各測定点ごとに求め、
τ＝Ｗ×ｈ×ｇ×sinθ …(1)
ここに、
Ｗ：試料の単位容積質量（kg/m3）
ｈ：流動先端速度の測定点を通過するときの試料の高さ（m）
ｇ：重力加速度（9.807m/sec2）
θ：傾斜角度
前記複数の測定点ごとに求めた流動先端速度または該流動先端速度を用いて算出したひずみ速度と、前記見掛けのせん断応力τ（Pa）から得られる回帰直線の流動先端速度が０となる切片における見掛けのせん断応力τ（Pa）を見掛けの降伏値τｙ（Pa）、回帰直線の傾きを見掛けの塑性粘度η（Pa・s/mまたはPa・s）として求めることを特徴とするコンクリートのレオロジー定数測定方法。 A sample input unit connected to a chute section for discharging concrete of a track agitator; a sample tank unit connected to the sample input unit for storing and holding a sample to be measured which is input from the sample input unit; A sloped flow portion whose bottom surface is linearly continuous with the bottom surface of the sample tank portion; a first gate plate capable of opening and closing the sample input portion and the sample tank portion in the vertical direction; the sample tank portion and the slope The first gate plate and the second gate plate were closed with fresh concrete as a sample discharged from the track agitator, using an inclined flow test apparatus provided with a second gate plate capable of opening and closing the flow section in the vertical direction. In this state, the sample is allowed to flow to the sample input portion, and the sample allowed to flow to the sample input portion is stored in the sample tank portion by opening the first gate plate, The sample is made to flow down along the inclined flow portion by opening the second gate plate in a state in which a predetermined amount of sample is stored in the sample dunk portion, and the sample flowing down the inclined flow portion is inclined flow portion Find the flow front velocity and sample height at any of several measurement points,
The apparent shear stress τ (Pa) of the sample is determined for each of the measurement points by the following equation,
τ = W × h × g × sin θ (1)
here,
W: unit volume mass of sample (kg / m 3 )
h: height of the sample when passing the measurement point of the flow front velocity (m)
g: Gravity acceleration (9.807 m / sec 2 )
θ: Inclination angle The flow front velocity obtained at each of the plurality of measurement points or the strain velocity calculated using the flow front velocity, and the flow front velocity of the regression line obtained from the apparent shear stress τ (Pa) are 0 The apparent shear stress τ (Pa) in the section to be determined is determined as the apparent yield value τ y (Pa), the slope of the regression line as the apparent plastic viscosity η (Pa · s / m or Pa · s) Method of measuring rheological constant of concrete.
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