JP3329676B2 - 硬化コンクリートの強度推定方法 - Google Patents

硬化コンクリートの強度推定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は硬化コンクリートの
強度推定方法に係り、特に吹付けコンクリートの比較的
若材齢での圧縮強度を簡易な方法で精度よく把握できる
ようにした硬化コンクリートの強度推定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、トンネルの一次覆工として使用さ
れる吹付けコンクリートの高強度化が実現してきてい
る。吹付けコンクリートの強度が向上したことによりト
ンネル支保の軽減、施工の早い進行が可能になってき
た。このため、トンネルの大断面化、偏平化や各種地下
構造物の大型化への適用の途が見込まれている。ところ
で、薄い吹付けコンクリート厚の覆工が設計されている
場合等、コンクリートの初期材齢における強度発現が重
要な品質特性となる。このため吹付けコンクリートの初
期強度の発現状況を的確に把握するための試験等の実施
が今まで以上に重要になってきた。
【0003】従来、吹付けコンクリートの初期強度試験
方法として土木学会規準(JSCE-G 561-1994)にある
「引抜き方法による吹付けコンクリートの初期強度試験
方法」(以下、引抜き試験と略記する。)が広く採用さ
れてきた。吹付けコンクリート供試体試験としては同規
準の(JSCE-G 562-1994)の「はりによる吹付けコンク
リートの初期強度試験方法」(以下、はり試験と略記す
る。)がある。また、硬化コンクリートの圧縮強度を推
定する試験方法として「硬化コンクリートのテストハン
マー強度の試験方法」が同様に規準化されている。この
試験方法は、いわゆるシュミットハンマー法として知ら
れている試験方法で、打撃用のハンマーを作動させる内
蔵スプリングの強さを異ならせることにより各種のコン
クリートの強度判定に適用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの試験は上述の
ように試験方法や試験値の取扱いが規準化されており、
信頼し得る試験方法である。しかし、引抜き試験の場
合、型枠内に所定の治具を介して引抜きピンを設置して
おき、その型枠に吹付けコンクリートを吹き付けて試験
体を作製しなければならない。また、引抜き用の油圧シ
リンダを支持するために吹き付け面の一部を平滑化しな
ければならず、煩雑な準備作業を伴う。この引抜き試験
ではピンの引抜き強度と普通コンクリートの圧縮強度と
の関係式が提案されている。しかし、鋼繊維補強吹付け
コンクリートを使用した場合、既往の関係式を適用でき
ない。
【0005】また、はり試験は地山に吹き付けたコンク
リートを直接試験するものでない。このため、規定寸法
の供試体を作製し、試験室等に設置された試験機を用い
て試験しなければならず、日常の管理試験としては不便
である。
【0006】さらに、シュミットハンマー法に代表され
るテストハンマー試験ではハンマー打撃位置のコンクリ
ート表面の影響を大きく受けることが知られている。こ
のため、吹付けコンクリートのように表面が粗面となる
場合には測定誤差が大きくなってしまう。このため、ハ
ンマー打撃位置のコンクリート表面をグラインダー等で
平滑に仕上げる必要がある。測点数を考慮すると測定準
備に多大な時間を要する。また、ハンマーの打撃方向に
よっても測定値に変動があるため、トンネル覆工のよう
に各方向に向けて吹き付けられるコンクリートに適用す
るには制約条件が多く、実用的でない。
【0007】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、原位置において簡易な試験
手段により精度のよい測定を行える硬化コンクリートの
強度推定方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに、本発明は芯だしゴムスペーサを軸部に装着した複
数本の所定直径の釘状ピンを、エアハンマーのマガジン
内に装填し、該釘状ピンを、所定エア圧力値に設定され
た前記エアハンマーにより、複数箇所の測定点において
硬化コンクリートの表面に打ち込んで各測定点に残置さ
せ、該コンクリート表面から突出した前記釘状ピンの各
突出長を測定し、対応する釘状ピンのコンクリートへの
貫入深さを算定し、あらかじめ求めておいた貫入深さと
圧縮強度の関係曲線に、前記貫入深さを適用して前記硬
化コンクリートの各測定点での圧縮強度を推定するよう
にした硬化コンクリートの強度推定方法において、想定
される高強度域のコンクリートに対して、前記エア圧力
値を当初標準圧力値より高めて、前記釘状ピンを打ち込
むようにする一方、想定される若材齢低強度域のコンク
リートに対して、前記釘状ピンの直径を当初標準径より
太くして打ち込むようにして、各測定点での圧縮強度を
推定することを特徴とする。
【0009】
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の硬化コンクリート
の強度推定方法の一実施の形態について、添付図面を参
照して説明する。図1は、硬化コンクリートの強度推定
方法のために使用する機器構成を模式的に示した構成図
である。図中、符号10はエアハンマーを示している。
このエアハンマー10はエアホース11を介してコンプ
レッサ12に接続されており、コンプレッサ12からの
高圧エアにより所定のピン打撃を行える。コンプレッサ
12のエア圧はP=15〜25kgf/cm2の範囲で適宜設
定することができる。また、アキュムレータ(図示せ
ず)を併設した低圧コンプレッサを用いて低圧運転から
高圧運転まで行えるようにしてもよい。このエアハンマ
ー10は図示しないマガジン内に複数本のピンを装填す
ることにより、連続してピン打ちを行える。ピンを打設
するには、吹付けコンクリート表面にエアハンマー10
を押し当ててトリガーを引けばよい。なお、本明細書で
は、供給される圧縮空気で撃鉄用の内蔵ピストンを作動
させ、装填されたピン等の頭部を打撃させピン等を対象
物に打ち込む機構を有するものを「エアハンマー」と総
称している。
【0011】図2の各図は、本発明の硬化コンクリート
の強度推定方法に使用されるピンと、このピン20をエ
アハンマー10に装填し吹付けコンクリート表面に打撃
する状態と、コンクリート表面にピン20が打ち込まれ
た状態とが示された説明図である。同図(a)に示した
ように、本発明に使用されるピン20は貫入可能長さL
0=66mm、直径φ=3.6mmの低炭素鋼からなる
釘状をなしている。ピン頭部20aはエアハンマー10
の打撃力を軸部に確実に伝えるように肉厚円板状になっ
ている。先端はコンクリートへの貫入をスムーズに行え
るように、鋭利に仕上げられている。また、軸部には芯
だしのためのゴムスペーサー21が嵌着されている。同
図(b)はエアハンマー10のアタッチメント15の孔
内にピン20が装填された状態を示した部分拡大図であ
る。この状態でトリガーを引けば内蔵ピストンがピン頭
部20aを打撃し、同図(c)に示したように吹付けコ
ンクリート内に所定量だけ打ち込むことができる。その
ときの貫入深さから対象となる吹付けコンクリートの圧
縮強度を推定しようというものである。ピン20の貫入
深さLは貫入可能長さL0及び打ち込み後の実測値であ
る突出長L1とからL=L0−L1として算出できる。突
出長L1を実測するにはノギス等のスケールの他、レー
ザー測長器等の公知の非接触距離測定手段を用いること
ができる。
【0012】ここで、測定されたコンクリートの貫入深
さと圧縮強度との関係について図3を参照して説明す
る。本実施の形態において、エアハンマー10の標準エ
ア圧はP=20kgf/cm2に設定されている。使用したピ
ン20は図2(a)に示した寸法のものである(以下、
標準ピンと記す)。このときの貫入深さ−圧縮強度関係
を図3中、関係曲線Aで示している。この関係曲線Aに
よって材齢3時間から材齢10時間の範囲、圧縮強度5
N/mm2〜15N/mm2の範囲で精度よく貫入深さと圧縮強度
との相関を得ることができる。しかし、たとえば材齢3
時間未満の初期材齢ではコンクリート強度が低いため、
標準ピン20では全長が貫入してしまう。そこで、本実
施の形態では若材齢の低強度コンクリートの試験のため
に直径φ=5.4mmのピン20Bを採用した(図4参
照)。この太径ピン20Bを用いて求めた関係曲線Bを
図3に併せて示している。この関係曲線Bにより若材齢
コンクリートの圧縮強度を把握することができる。一
方、コンクリート強度が大きくなると、強度の異なるコ
ンクリートに標準エア圧で標準ピンを打撃してもコンク
リートが硬いため、有意差を見いだせる程の貫入深さが
得られない。そこでエア圧を高めることによりエアハン
マー10の打撃力を高め、コンクリート強度に応じて適
正な貫入深さが得られるようにした。このときの関係を
模式的に関係曲線Cで示している。このように標準エア
圧、標準ピンを使用してピン貫入を行うのに加え、コン
クリート強度に応じてエア圧、ピン径を変更することで
図3の各関係曲線の破線で示したように各強度領域をカ
バーすることができる。
【0013】図5はトンネルの一次覆工として施工され
た吹付けコンクリート1のピン貫入試験を行っている状
態を示した説明図である。同図に示したようにして各位
置で数点から10点程度のピン打ち込みを行い、突き刺
さった状態のピンの突出長を測定し、ピン全長からピン
貫入深さを算定する。なお、ピンがコンクリート中の硬
い粗骨材とぶつかり、ピンが貫入できないような場合に
は異常値として貫入深さデータから取り除いてもよい。
【0014】図6各図は箱枠供試体に吹付けモルタルを
打設してこの箱枠から脱型した各材齢におけるモルタル
試験体30の表面にエアハンマー10によるピン打ち込
みを行う試験の状態を示した説明図である。同図(a)
に示したように立てかけた箱枠内に以下の2水準の配合
のモルタル吹付けを行った。ピンには標準ピン(表示:
A PIN)、太径ピン(表示:B PIN)の両方を使用した。
【0015】
【表1】
【0016】また、箱枠から脱型した吹付けモルタル試
験体30に対して吹き付け表面30a(粗面:表示ROUG
H)及び吹き付け裏面30b(平滑面:SMOOTH)の各面
においてピン打ち込み試験を行った。各水準の試験結果
の総括グラフを図7、8に示した。図8は図7の強度軸
を対数表示したものである。図8から明らかなようにコ
ンクリート圧縮強度が0.4〜10.0N/mm2の範囲で
貫入深さとコンクリート圧縮強度との有意な相関関係が
認められる。また、粗面と平滑面との差がほとんど認め
られないことから本発明は粗面の影響を受けにくいこと
が分かる。これにより本発明は吹付けコンクリートの強
度を把握するのに好適であることが確認できた。
【0017】以上の硬化コンクリートの強度推定方法は
吹付けコンクリートの硬化コンクリートに限らず、通常
の型枠打設された硬化コンクリートにおいても所定の関
係曲線を得ることにより適用可能なことはいうまでもな
い。なお、本明細書ではピンをエアハンマーでコンクリ
ートに打ち込む例をもとに説明しているが、所定の打撃
力が確保できれば、公知のエア釘打ち機と、この釘打ち
機に装填可能な所定の寸法の釘を用いても図3に示した
関係を見いだすことは可能である。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、取扱いの簡単な装置により精度よく吹付けコ
ンクリート等の現場強度試験を行うことができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による硬化コンクリートの強度推定方法
の一実施の態様を示した概略機器構成図。
【図2】本発明の硬化コンクリートの強度推定方法に用
いるピンの一実施の形態例を示した説明図。
【図3】ピンの貫入深さLとコンクリート圧縮強度との
関係を模式的に示した関係曲線図。
【図4】ピンの変形例を示した全体正面図。
【図5】本発明をトンネルの覆工コンクリートの強度試
験のために適用した状態を示した模式状態説明図。
【図6】本発明を箱型枠に施工した吹付けコンクリート
の強度試験のために適用した状態を示した模式状態説明
図。
【図7】図6に示した試験結果を示したグラフ。
【図8】図7に示した試験結果を片対数で示したグラ
フ。
【符号の説明】
1 吹付けコンクリート 10 エアハンマー 12 コンプレッサ 20,20B ピン 30 モルタル試験体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 ▲高▼見 重雄 (56)参考文献 特開 平8−334446(JP,A) 実開 平1−146143(JP,U) 実開 平4−63759(JP,U) 実開 昭60−48959(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 3/40 E21D 11/10 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芯だしゴムスペーサを軸部に装着した複数
    本の所定直径の釘状ピンを、エアハンマーのマガジン内
    に装填し、該釘状ピンを、所定エア圧力値に設定された
    前記エアハンマーにより、複数箇所の測定点において硬
    化コンクリートの表面に打ち込んで各測定点に残置さ
    せ、該コンクリート表面から突出した前記釘状ピンの各
    突出長を測定し、対応する釘状ピンのコンクリートへの
    貫入深さを算定し、あらかじめ求めておいた貫入深さと
    圧縮強度の関係曲線に、前記貫入深さを適用して前記硬
    化コンクリートの各測定点での圧縮強度を推定するよう
    にした硬化コンクリートの強度推定方法において、想定される高強度域のコンクリートに対して、前記エア
    圧力値を当初標準圧力値より高めて、前記釘状ピンを打
    ち込むようにする一方、想定される若材齢低強度域のコ
    ンクリートに対して、前記釘状ピンの直径を当初標準径
    より太くして打ち込むようにして、各測定点での圧縮強
    度を推定する ことを特徴とする硬化コンクリートの強度
    推定方法。
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