JP2743309B2 - Elasticity / viscosity coefficient measurement method and device - Google Patents

Elasticity / viscosity coefficient measurement method and device

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JP2743309B2
JP2743309B2 JP6105014A JP10501494A JP2743309B2 JP 2743309 B2 JP2743309 B2 JP 2743309B2 JP 6105014 A JP6105014 A JP 6105014A JP 10501494 A JP10501494 A JP 10501494A JP 2743309 B2 JP2743309 B2 JP 2743309B2
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正雄 木村
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桜井建材産業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、物質の弾性係数及び粘
性係数を測定する方法及び装置に関し、振動を与えるこ
とにより流動化して粘弾性体の性状を呈する物質、例え
ばコンクリートや土砂や高分子材料や食品などの弾性係
数及び粘性係数の測定に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the elastic and viscous coefficients of a substance, and more particularly to a substance which is fluidized by applying vibration to exhibit the properties of a viscoelastic body, for example, concrete, earth and sand, and polymers It is suitable for measuring the elastic modulus and viscosity coefficient of materials and foods.

【0002】[0002]

【従来の技術】普通のコンクリートに比べて単位水量が
著しく少ない「硬練りコンクリート」ないし「超硬練り
コンクリート」の成形には、振動と上載荷重とを同時に
加える振動締め固め法が採られている(例えば、特公昭
45−36305号公報、実公昭57−42635号公
報、特開平2−25303号公報参照)。この方法によ
れば、セメントペーストの量が少なくとも、骨材間隔を
小さくして付着強度を増加させることができるので、少
ないセメント量で所要の強度が得られしかもコンクリー
ト本来の品質向上も図れる。そしてまた、即時脱型によ
る経済性や、生産の多様化への対応性や、生産の自動化
への適応性など、工場生産にとっても非常に有利であ
る。
2. Description of the Related Art In order to form "hard concrete" or "ultra-hard concrete" having a unit water amount significantly smaller than that of ordinary concrete, a vibration compaction method of simultaneously applying vibration and an overload is employed. (For example, see JP-B-45-36305, JP-B-57-42635, and JP-A-2-25303). According to this method, since the amount of cement paste can at least reduce the interval between aggregates and increase the adhesive strength, the required strength can be obtained with a small amount of cement, and the quality of the concrete itself can be improved. It is also very advantageous for factory production, such as economy due to immediate demolding, adaptability to diversification of production, and adaptability to automation of production.

【0003】普通コンクリートについては、その物性値
を測定する種々の方法が既に提案されている。例えば、
特公昭54−19356号公報には、先端が円錐形状の
尖った一定外径の試験棒を、フレッシュコンクリート中
に異なる貫入速度で繰り返し貫入し、各貫入ごとに得ら
れる剪断応力を求め、各貫入速度vと剪断応力τの関係
を表すグラフ上(横軸を貫入速度、縦軸を剪断応力とす
る)の直線の傾きφと、この直線が縦軸(τ軸)と交わ
る値θとから、塑性粘性(粘性値)ηplと降伏値(弾性
値)γf とを次の式によって求める。
Various methods have been proposed for measuring the physical properties of ordinary concrete. For example,
Japanese Patent Publication No. 54-19356 discloses that a test rod having a conical tip and a constant outer diameter is repeatedly penetrated into fresh concrete at different penetration speeds, and the shear stress obtained for each penetration is determined. From the slope φ of a straight line on a graph (representing the penetration speed on the horizontal axis and the shear stress on the vertical axis) on the graph representing the relationship between the velocity v and the shear stress τ, and the value θ at which this straight line intersects the vertical axis (τ axis), The plastic viscosity (viscosity value) η pl and the yield value (elastic value) γ f are determined by the following equations.

【0004】 ηpl=tanφ/A γf =θ/B 但し、A及びBは、フレッシュコンクリートと試験棒と
の境界面によって決まる定数で、実験によって求める。
Η pl = tan φ / A γ f = θ / B where A and B are constants determined by the boundary surface between the fresh concrete and the test rod, and are obtained by experiments.

【0005】しかし、これによると、振動中のコンクリ
ートの弾性係数及び粘性係数を測定することができな
く、従ってその時間変化を動的に測定することは当然で
きない。また、測定精度を上げるためには、試験棒の貫
入速度を多数回変化させて測定する必要があり、測定に
時間と手間がかかる。更に、試験棒の貫入とその抜出を
繰り返すため、測定回数が増えるに従いコンクリートの
性質が変化してしまう恐れがある。
However, according to this, it is impossible to measure the elastic modulus and the viscosity coefficient of concrete during vibration, and therefore, it is naturally impossible to dynamically measure the change over time. Further, in order to increase the measurement accuracy, it is necessary to change the penetration speed of the test rod many times, and the measurement requires time and labor. Furthermore, since the penetration and the removal of the test rod are repeated, the property of the concrete may change as the number of measurements increases.

【0006】この公報に記載の方法も含めて、コンクリ
ートの弾性係数及び粘性係数を測定する従来の方法は、
フレシッコンクリート自体が初めから液状に流動する状
態になっているから可能であり、当初は見掛け上、粉粒
体と変わらず、振動締め固めをしなければ液状化しない
「硬練りコンクリート」ないし「超硬練りコンクリー
ト」には適用できない。このような硬練りないし超硬練
りコンクリートは、振動締め固めを行う以前の粉粒状態
での物性を捉えてもほとんど意味がなく、振動締め固め
過程での物性を動的に捉えて初めてその性質を把握でき
るものである。特に、目的の強度を得るためには、振動
締め固めの完了時期を正確に知ることが非常に重要であ
る。
Conventional methods for measuring the elastic modulus and viscosity coefficient of concrete, including the method described in this publication, are as follows:
This is possible because the fresh concrete itself is in a liquid state from the beginning, which is initially apparently the same as a granular material and does not liquefy unless compacted by vibration. It cannot be applied to “ultra-hardened concrete”. Such hardened or ultra-hardened concrete has little meaning even if its physical properties in the state of powder and granules before vibration compaction are meaningless. Can be grasped. In particular, in order to obtain the desired strength, it is very important to know exactly when the vibration compaction is completed.

【0007】硬練りないし超硬練りコンクリートは上記
のような利点があるにも拘わらず、従来はその振動締め
固め過程での物性、特に振動締め固めの完了時期を測定
する方法がなかったので、振動締め固め条件の設定や配
合調整や骨材の選択などは、人の経験と勘に頼らざるを
得ず、振動締め固めの完了時期を成形中でも測定できる
方法の開発が望まれていた。
[0007] Despite the advantages of hardened or ultra-hardened concrete as described above, there has been no method for measuring the physical properties in the vibration compaction process, particularly the completion time of the vibration compaction. The setting of vibration compaction conditions, the adjustment of blending, and the selection of aggregates have to rely on human experience and intuition, and the development of a method that can measure the completion time of vibration compaction even during molding has been desired.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明らは、
振動締め固めの完了時期を知る測定物理量として、弾性
係数及び粘性係数に着目し、本発明の開発を発起したも
ので、本発明の目的は、硬練りないし超硬練りコンクリ
ートのように、振動を与えることにより流動化して粘弾
性体の性状を呈する物質の弾性係数及び粘性係数を、動
的及び静的にかつ容易にしかも同時に測定できるととも
に、その時間的変化も連続して測定することができる方
法と装置を提供することにある。
Therefore, the present invention provides:
Focusing on the elastic coefficient and the viscosity coefficient as measurement physical quantities that know the completion time of vibration compaction, the development of the present invention was initiated, and the object of the present invention is to reduce the vibration like hardened or ultra-hardened concrete. The elasticity coefficient and the viscosity coefficient of a substance which is fluidized by giving and exhibits the properties of a viscoelastic body can be measured dynamically and statically, easily and simultaneously, and its temporal change can be continuously measured. It is to provide a method and an apparatus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による測定方法で
は、測定対象物を振動させながら、その一端部に加わる
力f0 と振動の加速度a0 、及び他端部に加わる力fh
と振動の加速度ah を同時に測定し、測定した加速度a
0 ,ah からそれぞれ得られる速度をv0 ,vh 、測定
対象物の密度をρ、測定対象物の両端部間の距離をh、
測定対象物に与える振動の角周波数をω、特性インピー
ダンスをZ0 、伝播定数をγとしたとき、弾性係数E及
び粘性係数ηを次の関係式より求める。
According to the measuring method of the present invention, a force f 0 applied to one end of the object to be measured, an acceleration a 0 of the vibration, and a force f h applied to the other end of the object to be measured are vibrated.
The acceleration a h of vibration measured at the same time as, the measured acceleration a
The speeds obtained from 0 and a h are respectively v 0 and v h , the density of the object to be measured is ρ, the distance between both ends of the object to be measured is h,
Assuming that the angular frequency of the vibration applied to the object to be measured is ω, the characteristic impedance is Z 0 , and the propagation constant is γ, the elastic coefficient E and the viscosity coefficient η are obtained from the following relational expressions.

【0010】[0010]

【数4】 (Equation 4)

【0011】[0011]

【数5】 (Equation 5)

【0012】[0012]

【数6】 (Equation 6)

【0013】測定対象物が、振動を与えることにより流
動化して粘弾性体の性状を呈する物質である場合には、
この物質を容器に入れて物質の両端部に加わる力と加速
度とを同時に測定する。
When the object to be measured is a substance which is fluidized by applying vibration and exhibits the properties of a viscoelastic body,
This substance is put in a container, and the force and acceleration applied to both ends of the substance are simultaneously measured.

【0014】本発明による測定装置は、図1に例示した
ように、振動を与えることにより流動化して粘弾性体の
性状を呈する測定対象物を入れるための容器2と、この
容器2に振動を与える振動機3と、容器2内の測定対象
物1の一端部に加わる力を検出する第1の力ピックアッ
プ手段4Aと、測定対象物1の一端部における振動の加
速度を検出するための第1の加速度ピックアップ手段5
Aと、容器2内の測定対象物1の他端部に加わる力を検
出する第2の力ピックアップ手段4Bと、測定対象物1
の他端部における振動の加速度を検出するための第2の
加速度ピックアップ手段5Bとを有する。
As shown in FIG. 1, a measuring apparatus according to the present invention comprises a container 2 for containing a measuring object which is fluidized by applying vibration to exhibit the properties of a viscoelastic body, and which applies vibration to the container 2. A vibrator 3 for applying the force, first force pickup means 4A for detecting a force applied to one end of the object 1 in the container 2, and a first force pickup means for detecting acceleration of vibration at one end of the object 1. Acceleration pickup means 5
A, second force pickup means 4B for detecting a force applied to the other end of the measurement target 1 in the container 2, and the measurement target 1
And second acceleration pickup means 5B for detecting the acceleration of the vibration at the other end.

【0015】硬練りないし超硬練りコンクリートを型枠
内に入れて上側から加圧しながら振動締め固めする実際
の成形を考慮した場合には、容器2を型枠そのもの、又
は型枠に模したものとして、第1の力ピックアップ手段
4A及び第1の加速度ピックアップ手段5Aは容器2の
底部側に設け、第2の力ピックアップ手段4B及び第2
の加速度ピックアップ手段5Bは、容器2に入れられた
測定対象物1の上面を加圧する加圧体6に設ける。ま
た、容器(型枠)2を振動テーブル7上に固定して振動
させる場合には、第1の力ピックアップ手段4A及び第
1の加速度ピックアップ手段5Aは振動テーブル7に設
ける。なお、図1において、8は振動テーブル7をベー
ス9上に支持する支持バネ、10はダッシュポット(緩
衝制動器)、11は加圧体6を吊持する吊持バネであ
る。
In consideration of actual molding in which hardened or ultra-hardened concrete is put into a mold and compacted by vibration while being pressed from above, the container 2 is simulated as the mold itself or a mold. The first force pickup means 4A and the first acceleration pickup means 5A are provided on the bottom side of the container 2, and the second force pickup means 4B and the second
The acceleration pickup means 5B is provided on a pressurizing body 6 for pressurizing the upper surface of the measuring object 1 placed in the container 2. When the container (mold) 2 is fixed on the vibration table 7 and vibrated, the first force pickup means 4A and the first acceleration pickup means 5A are provided on the vibration table 7. In FIG. 1, reference numeral 8 denotes a support spring that supports the vibration table 7 on the base 9, reference numeral 10 denotes a dash pot (buffer brake), and reference numeral 11 denotes a suspension spring that suspends the pressurizing body 6.

【0016】[0016]

【作用】本発明の理解を容易にするため、その作用及び
上記関係式(1)、(2)、(3)を解説するに先立
ち、本発明及びこの関係式を導き出すに至った経緯につ
いて説明する。
In order to facilitate the understanding of the present invention, before describing its operation and the above-mentioned relational expressions (1), (2) and (3), the present invention and the circumstances leading to the derivation of this relational expression will be described. I do.

【0017】振動中の型枠内のコンクリートは粘弾性体
と考えられるので、粘弾性体の解析モデルとして基本的
なVoigtモデルを採用できる。図2にVoigtモ
デルを示す。この図で、Eは弾性係数、ηは粘性係数、
ρは密度である。このモデルにおいて、弾性係数E(P
a)及び粘性係数η(Pa・s)と、音速c(m/s)
及び減衰定数α(Np/m)との関係は、図3の等価回
路から次の(4)及び(5)の式が導き出される。
Since the concrete in the vibrating formwork is considered to be a viscoelastic body, a basic Voigt model can be adopted as an analysis model of the viscoelastic body. FIG. 2 shows the Voigt model. In this figure, E is an elastic coefficient, η is a viscosity coefficient,
ρ is the density. In this model, the elastic modulus E (P
a) and viscosity coefficient η (Pa · s) and sound velocity c (m / s)
The following equations (4) and (5) are derived from the equivalent circuit of FIG.

【0018】[0018]

【数7】 (Equation 7)

【0019】[0019]

【数8】 (Equation 8)

【0020】ここで、x=ωη/Eである。音速及び減
衰定数が与えられると、式(4)及び(5)から弾性係
数E及び粘性係数ηが求められる。
Here, x = ωη / E. Given the sound velocity and the damping constant, the elastic coefficient E and the viscosity coefficient η are obtained from equations (4) and (5).

【0021】そこで、本発明者らは、音速及び減衰定数
の値を求める方法として、パルス透過法、共振法及び音
響管法を検討した。しかし、これらの実験を行った結
果、振動中のコンクリートの音波の減衰が非常に大き
く、共振現象を利用した共振法及び音響管法による音速
及び減衰定数の測定は極めて困難であることが判った。
また、パルス透過法を用いた場合にも、測定できたもの
の、決して容易ではなく、その精度の保証が得られなか
った。これは、振動しているコンクリート中の音波の減
衰が非常に大きいこと、型枠を振動テーブル上に固定し
て振動させることから、この振動テーブルの振動が大き
な雑音として働くことによる。
Therefore, the present inventors have studied the pulse transmission method, the resonance method, and the acoustic tube method as methods for obtaining the values of the sound speed and the attenuation constant. However, as a result of these experiments, it was found that the sound wave attenuation of concrete during vibration was very large, and it was extremely difficult to measure the sound velocity and damping constant by the resonance method and acoustic tube method using the resonance phenomenon. .
Also, when the pulse transmission method was used, the measurement could be performed, but it was not easy, and the accuracy was not guaranteed. This is because the attenuation of the sound wave in the vibrating concrete is very large, and the vibration of the vibration table acts as a large noise because the mold is fixed on the vibration table and vibrated.

【0022】ところが、この振動テーブルの振動は非常
に強力であるので、この振動を積極的に信号として用い
ることができれば、S/N比(信号対雑音比)の大きい
測定ができるはずである。そこで、本発明者らはこのこ
とに着眼し、音響的方法では雑音として働いていた振動
(振動テーブルの振動)を、逆に信号として積極的に利
用しようとする観点に立って、本発明を開発したもので
ある。
However, since the vibration of the vibration table is very strong, if this vibration can be positively used as a signal, a large S / N ratio (signal-to-noise ratio) should be measured. Therefore, the present inventors have focused on this fact, and from the viewpoint of actively using vibration (vibration of the vibration table) that worked as noise in the acoustic method as a signal, the present invention has It was developed.

【0023】このような観点から、本発明では、コンク
リート等の測定対象物に対して振動を加える側を入力
側、その反対側を出力側とした場合、測定対象物中を伝
播してきた出力側の振動の加速度及び力ばかりでなく、
入力側の振動の加速度及び力も測定し、電気信号の伝送
路の特性解析手法を応用した入出力の相関関係から、弾
性係数及び粘性係数を求めるものである。
In view of the above, according to the present invention, when the side on which vibration is applied to a measuring object such as concrete is the input side and the opposite side is the output side, the output side which has propagated through the measuring object is used. Not only the acceleration and force of the vibration of
The acceleration and the force of the vibration on the input side are also measured, and the elastic coefficient and the viscosity coefficient are obtained from the input / output correlation applying the characteristic analysis method of the transmission path of the electric signal.

【0024】すなわち、図1の構成をVoigtモデル
に従ったシステムモデルにして表すと、図4のようにな
る。この図において、f0 及びv0 は入力側(図1にお
いて下側)における力及び速度、fh びvh は出力側
(図1において上側)における力及び速度、hは容器2
内の測定対象物(コンクリート)1の高さ、m1 及びm
2 は振動テーブル7及び加圧体6の質量、s1 及びr1
は支持バネ8のバネ定数及びダッシュポット10の抵
抗、s2 は吊持バネ11のバネ定数である。
That is, when the configuration of FIG. 1 is represented as a system model according to the Voigt model, it is as shown in FIG. In this figure, f 0 and v 0 are the forces and velocities on the input side (lower side in FIG. 1), f h and v h are the forces and velocities on the output side (upper side in FIG. 1), and h is the container 2
Of the object to be measured (concrete) 1 inside, m 1 and m
2 is the mass of the vibration table 7 and the pressure body 6, s 1 and r 1
Is the spring constant of the support spring 8 and the resistance of the dash pot 10, and s 2 is the spring constant of the suspension spring 11.

【0025】この図4から入力側の力f0 及び速度v0
と、出力側の力fh 及び速度vh の間には上記の関係式
(1)が成立する。そして、特性インピーダンスを
0 、伝播定数をγとすると、上記の式(2)及び
(3)から弾性係数E及び粘性係数ηを同時に求めるこ
とができる。
FIG. 4 shows that the input side force f 0 and speed v 0.
And the output-side force f h and the speed v h , the above relational expression (1) is established. Then, assuming that the characteristic impedance is Z 0 and the propagation constant is γ, the elastic coefficient E and the viscosity coefficient η can be obtained simultaneously from the above equations (2) and (3).

【0026】[0026]

【実施例】図1は、本発明による測定装置の概要構成を
示す。この測定装置は、一対の振動機3を下側に取り付
けた振動テーブル7上に容器1を固定する一方、加圧体
6を吊持バネ11を介して吊り下げている。振動テーブ
ル7は、複数の支持バネ8及び空気圧クッションを利用
した複数のダッシュポット10を介してベース9上に水
平に支持されている。この振動テーブル7が振動機3に
より振動されると、容器2もこれと一体に振動する。容
器2は、本例の場合、コンクリートの型枠を模したもの
で、上下面が開口した縦長円筒形で、その底面開口を振
動テーブル7で閉じられている。加圧体11は厚い円盤
状で、吊り下げたまま容器2内に自在に挿入させること
ができる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a measuring apparatus according to the present invention. In this measuring device, the container 1 is fixed on a vibration table 7 on which a pair of vibrators 3 are attached on the lower side, while the pressure body 6 is suspended via a suspension spring 11. The vibration table 7 is horizontally supported on a base 9 via a plurality of dashpots 10 using a plurality of support springs 8 and a pneumatic cushion. When the vibration table 7 is vibrated by the vibrator 3, the container 2 also vibrates integrally therewith. In the case of this example, the container 2 simulates a concrete formwork, has a vertically long cylindrical shape with open upper and lower surfaces, and has a bottom opening closed by the vibration table 7. The pressure body 11 has a thick disk shape and can be freely inserted into the container 2 while being suspended.

【0027】振動テーブル7上には、その振動の加速度
を検出するため、第1の加速度ピックアップ手段として
加速度センサ5Aが取り付けてあるとともに、容器1内
に入れられた測定対象物1の下面に加わる力を検出する
ため、第1の力ピックアップ手段として圧電センサ4A
が取り付けてある。また、加圧体6には、測定対象物1
中を伝播してきた振動の加速度を検出するため、第2の
加速度ピックアップ手段として加速度センサ5Bが取り
付けてあるとともに、測定対象物1の上面に加わる力を
検出するため、第2の力ピックアップ手段として圧電セ
ンサ4Bが取り付けてある。
On the vibration table 7, an acceleration sensor 5A is attached as first acceleration pickup means for detecting the acceleration of the vibration, and is applied to the lower surface of the measuring object 1 placed in the container 1. In order to detect a force, a piezoelectric sensor 4A is used as first force pickup means.
Is attached. Further, the object to be measured 1 is
An acceleration sensor 5B is attached as second acceleration pickup means to detect the acceleration of the vibration propagating through the inside, and as a second force pickup means to detect the force applied to the upper surface of the measuring object 1 The piezoelectric sensor 4B is attached.

【0028】次に、図1のような構成に従った測定装置
の試作機を作り、これを使用して本発明者らが実際に測
定した測定例について説明する。
Next, a description will be given of a measurement example in which the present inventors actually measured a prototype of a measuring apparatus according to the configuration shown in FIG. 1 and used the prototype.

【0029】<測定対象> 測定対象物として、水/セメント比が38%の超硬練り
コンクリートを使用した。その配合重量比は、セメント
1に対して、水0.38、細砂1.27、中粒砂1.5
7、粗砂2.94、砕石0.78である。練り時間は、
砂、砕石及び水を入れて1分間、更にセメントを入れて
1分30秒間とした。更に、練り終わってから17分間
放置したコンクリートを、内径10cm、高さ20cm
の容器(型枠)2に投入してから測定を開始した。
<Measurement object> As a measurement object, a super-hard concrete having a water / cement ratio of 38% was used. The compounding weight ratio is as follows: cement 0.3, water 0.38, fine sand 1.27, medium grain sand 1.5.
7, coarse sand 2.94, crushed stone 0.78. The kneading time is
Sand, crushed stone and water were added for 1 minute, and cement was added for 1 minute and 30 seconds. Furthermore, the concrete left for 17 minutes after the kneading is finished is 10 cm in inner diameter and 20 cm in height.
The measurement was started after putting into the container (mold) 2 of the above.

【0030】<測定方法> 振動機3の振動加速度は12Gと一定として、その振動
周波数を70Hz、85Hz及び100Hzと3段階に
変化させ、各振動周波数について、圧電センサ4A及び
4Bによりコンクリート1の下面と上面に加わる力を、
また加速度センサ5A及び5Bにより、振動テーブル7
の振動加速度、及び加圧体6へ伝播してきた振動加速度
をそれぞれ電気信号として同時に検出した。図5はその
測定システムのブロック図で、各センサからの電気信号
をそれぞれ増幅器12で増幅してから、4チャンネルの
高速フーリエ変換解析装置13へ入力した。入力された
各信号は一定時間ごとに平均化処理され、振動開始後3
30秒間自動的に、伝達関数ah /a0 、周波数関数f
0 及びfh がフロッピーディスクに取り込まれた。そし
て、このデータを次のようにグラフ化するとともに、こ
のデータからコンピュータを用いて上記関係式(1)、
(2)及び(3)により弾性係数及び粘性係数を算出し
た。
<Measurement Method> The vibration acceleration of the vibrator 3 is kept constant at 12 G, and the vibration frequency is changed in three steps of 70 Hz, 85 Hz and 100 Hz. For each vibration frequency, the lower surface of the concrete 1 is measured by the piezoelectric sensors 4A and 4B. And the force applied to the upper surface,
Further, the vibration table 7 is controlled by the acceleration sensors 5A and 5B.
And the vibration acceleration propagated to the pressurizing body 6 were simultaneously detected as electric signals. FIG. 5 is a block diagram of the measurement system, in which electric signals from each sensor are amplified by an amplifier 12 and then input to a four-channel fast Fourier transform analyzer 13. Each input signal is averaged at regular intervals, and 3
Automatically transfer function a h / a 0 , frequency function f for 30 seconds
0 and f h were captured on floppy disks. Then, the data is graphed as follows, and the relational expression (1),
The elastic coefficient and the viscosity coefficient were calculated according to (2) and (3).

【0031】<測定結果> 振動周波数70Hz、85Hz及び100Hzのそれぞ
れについて、コンクリートの下端部の加速度に対する上
端部の加速度の振幅比|ah /a0 |の時間的変化を図
6に、位相差Arg(ah /a0 )の時間的変化を図7
にそれぞれ示す。また、コンクリートの下端部の力に対
する上端部の力の振幅比|fh /f0 |の時間的変化を
図8に、位相差Arg(fh /f0 )の時間的変化を図
9にそれぞれ示す。更に、このような加速度の振幅比と
位相差、及び力の振幅比と位相差の測定値から求めた、
振動開始後150秒経過時のコンクリート内の加速度の
振幅及び力の振幅の分布を図10に示す。以上の加速度
及び力の測定値から算出した弾性係数の時間的変化を図
11に、粘性係数の時間的変化を図12に示す。なお、
これら図11及び図12においては、3回の実験結果
(No.1〜No.3)を併せて示してある。
<Measurement Results> FIG. 6 shows the temporal change of the amplitude ratio | a h / a 0 | of the acceleration of the upper end portion relative to the acceleration of the lower end portion of the concrete at each of the vibration frequencies of 70 Hz, 85 Hz, and 100 Hz. FIG. 7 shows the temporal change of Arg (a h / a 0 ).
Are shown below. FIG. 8 shows the temporal change of the amplitude ratio | f h / f 0 | of the upper end force to the lower end force of the concrete, and FIG. 9 shows the temporal change of the phase difference Arg (f h / f 0 ). Shown respectively. Further, the amplitude ratio and the phase difference of such acceleration, and the amplitude ratio of the force and the phase difference were obtained from the measured values,
FIG. 10 shows the distribution of the amplitude of the acceleration and the amplitude of the force in the concrete 150 seconds after the start of the vibration. FIG. 11 shows a temporal change of the elastic coefficient calculated from the measured values of the acceleration and the force, and FIG. 12 shows a temporal change of the viscosity coefficient. In addition,
11 and 12, the results of three experiments (No. 1 to No. 3) are also shown.

【0032】<考察> 弾性係数の測定結果を見ると、70Hzの場合、3回の
実験でバラツキが見られるが、330秒の値は10秒後
の値よりも大きくなっていることが分かる。85Hzの
場合は、弾性係数は時間の経過とともに大きくなってい
る。また、100Hzの場合は、弾性係数は50秒経過
する間に一度に小さくなるが、その後は徐々に大きくな
っている。粘性係数の測定結果を見ると、70Hzの場
合、3回の実験でバラツキが見られるが、時間の経過と
ともに大きくなっていることが分かる。85Hzの場合
には、粘性係数は10秒から30秒の間で急激に減少
し、その後は徐々に大きくなっている。また、100H
zの場合は、粘性係数は10秒から50秒の間で急激に
減少し、その後はあまり変化していない。
<Consideration> According to the measurement results of the elastic modulus, in the case of 70 Hz, variation is observed in three experiments, but it can be seen that the value at 330 seconds is larger than the value after 10 seconds. In the case of 85 Hz, the elastic coefficient increases with time. In the case of 100 Hz, the elastic coefficient decreases at one time during the passage of 50 seconds, but thereafter gradually increases. Looking at the measurement results of the viscosity coefficient, it can be seen that in the case of 70 Hz, there is variation in three experiments, but the variation increases with time. In the case of 85 Hz, the viscosity coefficient rapidly decreases between 10 seconds and 30 seconds, and thereafter gradually increases. Also, 100H
In the case of z, the viscosity coefficient decreases sharply between 10 and 50 seconds and does not change much thereafter.

【0033】以上、超硬練りコンクリートの弾性係数及
び粘性係数を測定する場合の例について説明したが、本
発明は、このような超硬練りコンクリートばかりでな
く、普通コンクリートにも適用できること勿論である。
現に、本発明者らは水/セメント比55%の普通コンク
リートについて、振動機の振動周波数を60Hzとして
上記と同様に実験して弾性係数及び粘性係数を測定し
た。図13はその場合の弾性係数の時間的変化を示すグ
ラフ、図14は粘性係数を示すグラフである。
Although an example of measuring the elastic modulus and the viscosity coefficient of ultra-hard concrete has been described above, the present invention can be applied not only to such super-hard concrete but also to ordinary concrete. .
In fact, the present inventors measured the elastic modulus and the viscosity coefficient of ordinary concrete having a water / cement ratio of 55% by performing the same experiment as above with the vibration frequency of the vibrator set to 60 Hz. FIG. 13 is a graph showing the temporal change of the elastic coefficient in that case, and FIG. 14 is a graph showing the viscosity coefficient.

【0034】また、本発明はコンクリートに限らず、振
動を与えることにより流動化して粘弾性体の性状を呈す
る他の物質にも適用できる。更に、振動を与えてもこの
ような性状を呈さずに終始現状を維持する物質(例え
ば、岩石)の弾性係数も、振動を与えることで測定でき
る。この場合、容器は省略できる。
The present invention is not limited to concrete, but can be applied to other substances which become fluid by application of vibration and exhibit properties of a viscoelastic body. Furthermore, the elastic modulus of a substance (for example, rock) that does not exhibit such properties even when vibration is applied and maintains the current state all the time can be measured by applying vibration. In this case, the container can be omitted.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば次のよ
うな効果がある。 硬練りないし超硬練りコンクリートのように、振動
を与えることにより流動化して粘弾性体の性状を呈する
物質の弾性係数及び粘性係数を、動的及び静的にかつ容
易に測定できる。 弾性係数と粘性係数を同時に測定できる。 弾性係数及び粘性係数の時間的変化を連続して測定
することができるので、硬練りないし超硬練りコンクリ
ートの成形にあっては、振動締め固めの完了時期を正確
に知ることができるので、従来は人の勘に頼っていた、
振動締め固め条件の設定や配合調整や骨材の選択などを
正確に設計でき、品質の安定したコンクリート製品が作
れるようになる。 弾性係数及び粘性係数、及びその時間的変化を実際
の成形中でも測定できるので、振動締め固めの完了時期
の自動制御等が可能になる。 振動を与えることにより流動化して粘弾性体の性状
を呈する物質に広範に適用できるばかりでなく、振動を
与えてもこのような性状を呈さずに終始現状を維持する
物質の弾性係数も、振動を与えることで容易に測定でき
る。
As described above, the present invention has the following effects. Like a hardened or ultra-hardened concrete, it is possible to dynamically and statically and easily measure the elasticity coefficient and the viscosity coefficient of a substance which is fluidized by applying vibration to exhibit the properties of a viscoelastic body. Elasticity coefficient and viscosity coefficient can be measured simultaneously. Since the temporal changes in the elasticity coefficient and the viscosity coefficient can be measured continuously, it is possible to accurately know the completion time of vibration compaction in the formation of hardened or ultra-hardened concrete. Relied on human intuition,
It is possible to accurately design vibration compaction settings, mix adjustments, and selection of aggregates, and to produce concrete products with stable quality. Since the modulus of elasticity and viscosity, and the change over time thereof can be measured even during actual molding, automatic control of the completion time of vibration compaction becomes possible. Not only can it be applied to a wide range of materials that exhibit the properties of a viscoelastic body when fluidized by applying vibration, but also the elastic modulus of a material that does not exhibit such properties even when subjected to vibration and maintains the current state all the time, Can be easily measured by giving

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による測定装置の一例の概要構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a measuring device according to the present invention.

【図2】Voigtモデル図である。FIG. 2 is a Voigt model diagram.

【図3】同上の等価回路である。FIG. 3 is an equivalent circuit of the above.

【図4】図1の測定装置のシステムモデル図である。FIG. 4 is a system model diagram of the measuring device of FIG. 1;

【図5】図1の測定装置のシステムブロック図である。FIG. 5 is a system block diagram of the measuring device of FIG. 1;

【図6】水/セメント比が38%の超硬練りコンクリー
トを測定対象物とした測定例における加速度の振幅比を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the amplitude ratio of acceleration in a measurement example using a super-hardened concrete having a water / cement ratio of 38% as a measurement target.

【図7】同じく加速度の位相差を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a phase difference of acceleration.

【図8】同じく力の振幅比を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a force amplitude ratio.

【図9】同じく力の位相差を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a force phase difference.

【図10】同じくコンクリート内の加速度の振幅及び力
の振幅の分布を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing distributions of acceleration amplitude and force amplitude in concrete.

【図11】同じく弾性係数の時間的変化を示すグラフで
ある。
FIG. 11 is a graph showing a temporal change of an elastic coefficient.

【図12】同じく粘性係数の時間的変化を示すグラフで
ある。
FIG. 12 is a graph showing a temporal change of a viscosity coefficient.

【図13】水/セメント比55%の普通コンクリートを
測定対象物とした測定例の弾性係数の時間的変化を示す
グラフである。
FIG. 13 is a graph showing the change over time of the elastic modulus of a measurement example in which ordinary concrete having a water / cement ratio of 55% was measured.

【図14】同じく粘性係数の時間的変化を示すグラフで
ある。
FIG. 14 is a graph showing a temporal change of a viscosity coefficient.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測定対象物 2 容器 3 振動機 4A 第1の力ピックアップ手段 4B 第2の力ピックアップ手段 5A 第1の加速度ピックアップ手段 5B 第2の加速度ピックアップ手段 6 加圧体 7 振動テーブル 8 支持バネ 9 ベース 10 ダッシュポット 11 吊持バネ 12 増幅器 13 高速フーリエ変換解析装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object 2 Container 3 Vibrator 4A 1st force pickup means 4B 2nd force pickup means 5A 1st acceleration pickup means 5B 2nd acceleration pickup means 6 Pressurizing body 7 Vibration table 8 Support spring 9 Base 10 Dashpot 11 Suspension spring 12 Amplifier 13 Fast Fourier transform analyzer

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】測定対象物を振動させながら、その一端部
に加わる力f0 と振動の加速度a0、及び他端部に加わ
る力fh と振動の加速度ah を同時に測定し、測定した
加速度a0 ,ah からそれぞれ得られる速度をv0 ,v
h 、測定対象物の密度をρ、測定対象物の両端部間の距
離をh、測定対象物に与える振動の角周波数をω、特性
インピーダンスをZ0 、伝播定数をγとしたとき、弾性
係数E及び粘性係数ηを次の関係式より求めることを特
徴とする弾性係数・粘性係数測定方法。 【数1】 【数2】 【数3】
1. While vibrating an object to be measured, force f 0 applied to one end and acceleration a 0 of vibration, and force f h applied to the other end and acceleration a h of vibration are simultaneously measured and measured. The velocities obtained from the accelerations a 0 and a h are v 0 and v
h , the density of the object to be measured is ρ, the distance between both ends of the object to be measured is h, the angular frequency of vibration applied to the object to be measured is ω, the characteristic impedance is Z 0 , and the propagation constant is γ, and the elastic modulus is A method for measuring an elastic coefficient and a viscosity coefficient, wherein E and a viscosity coefficient η are determined by the following relational expressions. (Equation 1) (Equation 2) (Equation 3)
【請求項2】測定対象物が、振動を与えることにより流
動化して粘弾性体の性状を呈する物質であり、この物質
を容器に入れて物質の両端部に加わる力と加速度とを同
時に測定することを特徴とする請求項1記載の弾性係数
・粘性係数測定方法。
2. An object to be measured is a substance which is fluidized by applying vibration and exhibits the properties of a viscoelastic body. This substance is put in a container and the force and acceleration applied to both ends of the substance are measured simultaneously. 2. The method according to claim 1, wherein the elastic modulus and the viscosity coefficient are measured.
【請求項3】振動を与えることにより流動化して粘弾性
体の性状を呈する測定対象物を入れるための容器と、こ
の容器に振動を与える振動機と、容器内の測定対象物の
一端部に加わる力を検出する第1の力ピックアップ手段
と、測定対象物の一端部における振動の加速度を検出す
るための第1の加速度ピックアップ手段と、容器内の測
定対象物の他端部に加わる力を検出する第2の力ピック
アップ手段と、測定対象物の他端部における振動の加速
度を検出するための第2の加速度ピックアップ手段とを
有し、前記第1の力ピックアップ手段及び第1の加速度
ピックアップ手段を容器の底部側に設け、前記第2の力
ピックアップ手段及び第2の加速度ピックアップ手段
を、容器に入れられた測定対象物の上面を加圧する加圧
体に設けたことを特徴とする弾性係数・粘性係数測定装
置。
3. A container for accommodating an object to be measured which is fluidized by applying vibration and exhibits the properties of a viscoelastic body, a vibrator for applying vibration to the container, and one end of the object to be measured in the container. First force pickup means for detecting an applied force, first acceleration pickup means for detecting an acceleration of vibration at one end of the measurement object, and a force applied to the other end of the measurement object in the container. A second force pickup unit for detecting, and a second acceleration pickup unit for detecting an acceleration of vibration at the other end of the object to be measured, wherein the first force pickup unit and the first acceleration pickup Means is provided on the bottom side of the container, and the second force pickup means and the second acceleration pickup means are provided on a pressurizing body for pressurizing the upper surface of the measurement object placed in the container. Modulus & Viscosity measuring device as.
【請求項4】振動を与えることにより流動化して粘弾性
体の性状を呈する測定対象物を入れるための容器と、こ
の容器に振動を与える振動機と、容器内の測定対象物の
一端部に加わる力を検出する第1の力ピックアップ手段
と、測定対象物の一端部における振動の加速度を検出す
るための第1の加速度ピックアップ手段と、容器内の測
定対象物の他端部に加わる力を検出する第2の力ピック
アップ手段と、測定対象物の他端部における振動の加速
度を検出するための第2の加速度ピックアップ手段とを
有し、第1の力ピックアップ手段及び第1の加速度ピッ
クアップ手段を、容器を載置する振動テーブルに設け、
前記第2の力ピックアップ手段及び第2の加速度ピック
アップ手段を、容器に入れられた測定対象物の上面を加
圧する加圧体に設けたことを特徴とする弾性係数・粘性
係数測定装置。
4. A container for accommodating an object to be measured which is fluidized by applying vibration to exhibit the properties of a viscoelastic body, a vibrator for applying vibration to the container, and one end of the object to be measured in the container. First force pickup means for detecting an applied force, first acceleration pickup means for detecting an acceleration of vibration at one end of the measurement object, and a force applied to the other end of the measurement object in the container. A second force pickup unit for detecting, and a second acceleration pickup unit for detecting acceleration of vibration at the other end of the object to be measured, the first force pickup unit and the first acceleration pickup unit Is provided on a vibration table on which the container is placed,
An elastic modulus / viscosity coefficient measuring device, wherein the second force pickup means and the second acceleration pickup means are provided on a pressurizing body which presses an upper surface of a measurement object placed in a container.
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