JP3443781B2

JP3443781B2 - 振動によって液状化する物質の物性測定方法及び装置

Info

Publication number: JP3443781B2
Application number: JP18042094A
Authority: JP
Inventors: 次郎桜井
Original assignee: 桜井建材産業株式会社
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 2003-09-08
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JPH0829315A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば水／セメント比
の低い硬練りないし超硬練りコンクリートや土砂や高分
子材料や食品などの、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物性を測定する方法と
装置に関する。

【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。

【０００３】普通のコンクリートについては、その物性
（粘性抵抗やコンシステンシー等）を測定する種々の方
法が既に提案され、満足できるものは少ないが、それな
りの精度は得られている。しかし、普通のコンクリート
に対して行っている測定法は、フレシッコンクリート自
体が初めから液状に流動するから実現できているもので
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ないし超硬練りコン
クリートには適用できない。

【０００４】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、目的の強度達成とワーカビリティーとを両立
させるためには、液状化終了の確認及び振動締め固めの
完了時期を正確に知ることが重要である。

【０００５】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
固め過程での物性を適切に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なかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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、振動によって
液状化して粘弾性体の性状を呈する物質の物性を、振動
締め固め過程で動的にかつ容易に測定することができる
測定方法及び測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による方法では、
硬練りないし超硬練りコンクリート等の振動によって液
状化する物質を、振動テーブル上に固定された透明容器
中に入れ、この透明容器を振動テーブルと共に振動させ
つつかつ物質に一定の上載荷重を与えながら、物質表面
の空隙を透明容器を透して監視し、空隙が消滅するまで
の時間を計測する。

【０００８】本発明は、このような監視・計測を行うこ
とが主要特徴であるが、これを保証するため、これと並
行して次のような測定を行うことも特徴とする。吊り下
げた球状体を物質中に埋入させてその垂直方向の変位を
検出する。この場合、球状体の重量を平衡重錘と平衡さ
せ、物質の液状化による浮力によって球状体を浮上させ
ることが好ましい。また、球状体に取り付けた振動セン
サにより物質中の振動を検出しても良い。なお、本発明
において「球状体」とは、文字通りの球体に限らず、球
の変形体（例えば楕円球）や多面体をも含むものとす
る。

【０００９】上載荷重を、透明容器に対して垂直方向に
変位可能な加圧体によって物質に与え、この加圧体の垂
直方向の変位を検出する。この場合、加圧体の振動を検
出しても良い。

【００１０】透明容器は、ガラス又は硬質の透明プラス
チック等で作ることになるが、硬化していくコンクリー
ト等で透明容器の内面が傷つくとその透明性が損なわれ
る。そこで、透明容器の内面に透明シートを着脱自在に
添えておいて測定を行い、この透明シートを交換すれ
ば、測定を繰り返しても透明容器の透明性を維持でき
る。

【００１１】本発明による測定装置は、振動によって液
状化する物質を入れるため上面を開口させた透明容器
と、この透明容器に振動を与えるためこれを載置固定し
た振動テーブルと、透明容器内の物質に上載荷重を与え
るためこの透明容器に対して垂直方向に変位自在な加圧
体と、球状体と、この球状体を透明容器内の物質中に埋
入させた状態で垂直方向に変位可能に吊り下げる吊り下
げ機構と、この吊り下げ機構を介して球状体と重量を平
衡させる平衡重錘と、この平衡重錘又は吊り下げ機構の
変位を検出することにより球状体の垂直方向の変位を透
明容器外で検出する球状体変位センサとからなる。

【００１２】この測定装置には更に次の手段を付加する
ことができる。加圧体の垂直方向の変位を検出する加圧
体変位センサを備える。加圧体の振動を検出する振動セ
ンサを備える。加圧体を吊り下げ機構で吊り下げる。球
状体の内部に、物質中の振動を検出する振動センサを設
ける。透明容器を分離自在な二つ割り構造とする。

【００１３】

【作用】本発明では、透明容器を使用し、この中に振動
によって液状化する物質を入れ、この透明容器を振動テ
ーブルと共に振動させつつかつ物質に一定の上載荷重を
与えながら、物質表面の空隙を透明容器を透して監視
し、その表面空隙が消滅するまでの時間を計測して、こ
の時間をもって液状化の終了時期と推定する。このよう
な推定が成り立つ根拠及びこのことを導き出すに至るま
での本発明の開発経緯について説明し、本発明の意義を
明らかにする。

【００１４】本発明者は、本発明の開発以前に、本発明
と同様の目的を意図した方法及び装置を提供し、これに
ついては既に特許出願をしている（特願平５−３４５５
０９号）。これにおいては、成形型を模した縦長円筒容
器を使用し、振動によって液状化する物質（超硬練りコ
ンクリート）をこの縦長円筒容器に入れて、吊り下げ機
構で吊り下げた球状体を物質中に埋入させ、縦長円筒容
器を振動テーブルと共に振動させつつかつ吊り下げた加
圧体により物質に一定の上載荷重を与えながら、球状体
及び加圧体の垂直方向の変位を容器外部で検出すると同
時に、物質中の振動を球状体に内蔵された振動センサで
検出する。そして、このようにして同時に得られた検出
データの相関関係から、物質の液状化の発現時期及び終
了時期や締め固め完了時期が的確かつ容易に測定でき、
また粘性係数も比較的正確に求まるという知見を既に得
ている。

【００１５】このことを踏まえて本発明者は更に研究を
重ね、縦長円筒容器を透明にしてこれに超硬練りコンク
リートを投入し、振動中のコンクリート表面の空隙の変
化を透明容器を透して監視し、水／セメント比などを変
えて繰り返し種々の実験を行ったところ、表面空隙が消
滅する時期が、上述の先に開発した方法による測定結果
の液状化終了時期と符合するということ、特に、球状体
の垂直変位を検出した場合、コンクリートの液状化によ
り浮上される球状体の浮上速度が一時的に遅くなる挙動
を呈するが、このときとコンクリート表面の空隙の消滅
時期とは時間的に一致するという新たな知見を得た結
果、本発明を案出したものである。すなわち、振動は、
透明容器の底部からコンクリートに垂直方向に与えられ
てコンクリート中を伝達し、上端の上載荷重に達する
が、透明容器の内面と接するコンクリート表面の空隙
は、その表面の下端から上端（上載荷重による加圧面）
までの全長の空隙の様子を一度に表しており、その空隙
の消滅は、コンクリートの垂直方向の全長での液状化終
了の表面現象であるということが、先に開発した方法の
成果との照合から裏付けられた結果、本発明に到達した
ものである。

【００１６】コンクリートの液状化が終了したというこ
とは、加圧成形に適した状態になった、すなわちワーカ
ブルになったということであるから、例えばコンクリー
ト投入時からコンクリート表面の空隙消滅時期までの時
間（秒）をもって当該コンクリートのコンシステンシー
の値とすることができる。従って、本発明は、振動締め
固めする硬練りないし超硬練りコンクリート（いわゆる
振圧コンクリート）には今まで測定法が無かったコンシ
ステンシーの測定を極めて簡単に実現できることにな
る。しかも、コンクリートの垂直方向の全長での液状化
終了時期を知ることができるため、締め固め度合いが一
定でワーカブルなコンクリート成形品が得られるように
なる。

【００１７】また、本発明は、測定精度の信頼性の確保
のために、先に開発した方法の成果を本発明でも利用
し、表面空隙の監視と同時に、物質中に埋入させた球状
体の垂直方向の変位や、加圧体の垂直方向の変位や、物
質中の振動や、加圧体の振動などの検出も並行して行う
ようにしたものである。例えば、球状体の垂直方向の変
位も同時に検出すれば、コンクリートの液状化終了時期
を、球状体の浮上の挙動変化と、コンクリート表面の空
隙の消滅という２つの現象から確認し、照合するするこ
とで信頼性が高まる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例とその実験結果を図面
を参照して説明する。

【００１９】図１は本発明による測定装置の第１例を示
す。この測定装置は、一対の振動機１を取り付けた振動
テーブル２上に透明容器３を固定している。また、球状
体４を、吊り下げ機構５によって図示しないフレームか
ら吊り下げるとともに、加圧体６を、吊り下げ機構７に
よって同じフレームから吊り下げている。振動テーブル
２は、空気圧クッションを利用した複数のダッシュポッ
ト（緩衝制動器）８及び複数の支持スプリング９を介し
てベース１０上に水平に支持されている。この振動テー
ブル２が振動機１により振動されると、透明容器３もこ
れと一体に振動する。

【００２０】透明容器３は、本例の場合、コンクリート
の成形型を模したもので、上面を開口させる一方、底面
を閉じた縦長円筒形となっている。この透明容器３は、
締め固め完了後のコンクリートを容易に取り出すことが
できるように、図２に示すような分離自在の二つ割り構
造とすると良い。同図において、透明容器３は、透明ガ
ラス又は透明プラスチック製の２つの半円筒形部分３ａ
・３ｂを互いに接合し、これらを鋼製の円形底板１１と
共に振動テーブル２上に図示しない固定金具で着脱可能
に固定できるようになっている。半円筒形部分３ａ・３
ｂは、その外面の垂直な両側縁に設けられた接合突部１
２を互いに合わせ、これらの一致した孔１３にボルトを
通してナットで緊締することによって分離可能に接合さ
れる。両半円筒形部分３ａ・３ｂの垂直な両側縁面には
接合段部１４が形成されている。また、底板１１には、
接合させて円筒形とした両半円筒形部分３ａ・３ｂの下
端を嵌合させる浅い凹部１５が形成されている。更に、
この透明容器３には、コンクリートの投入を容易にする
ため、円筒形とした両半円筒形部分３ａ・３ｂの上端に
着脱自在に取り付けることができる鋼製のホッパ１６が
用意されている。

【００２１】球状体４は、本例の場合、表面が滑らかな
プラスチック球体又は金属球体である。加圧体６は、透
明容器３の内径より僅かに小さい外径の厚い円盤状で、
吊り下げ機構７で吊り下げたまま透明容器３内に自在に
挿入させることができる。この加圧板６の中央には、上
下に貫通する小さい孔１７が設けられている。

【００２２】吊り下げ機構７は、上記フレームに、第１
組の２つの滑車１８・１８を同じ軸線上に軸支するとと
もに、第２組の２つの滑車１９・１９を同様に同じ軸線
上に軸支し、これら２組の滑車にワイヤ２０を２つの部
分に分けて掛け、第１組の２つの滑車１８・１８から垂
下させたワイヤ２０の２本の垂直部分２０ａ・２０ａの
下端を加圧体６の上面に接続して、これら２本の垂直部
分２０ａ・２０ａで加圧体６を水平状態に保持できるよ
うに吊り下げる一方、第２組の２つの滑車１９・１９か
ら垂下したワイヤ２０の他方の２本の垂直部分２０ｂ・
２０ｂがＵ字状に連続する部分に吊車２１を掛け吊りし
たものである。この吊車２１の軸２２には、上載荷重調
整用重錘２３を着脱自在に懸垂できるようになってい
る。第１組の２つの滑車１８・１８から垂下したワイヤ
２０の２本の垂直部分２０ａ・２０ａの中間には、加圧
体６から伝達してくる振動を絶縁するためスプリング２
４・２４を介在させてある。

【００２３】一方、球状体４の吊り下げ機構５は、上記
フレームに軸支された２つの滑車２５・２６に１本のワ
イヤ２７を掛け、滑車２５から垂下させたワイヤ２７の
垂直部分２７ａを加圧体６の孔１７に挿通させてこの垂
直部分２７ａの下端に球状体４を接続する一方、この球
状体４の空気中における重量を０にするため、滑車２６
から垂下させたワイヤ２７の垂直部分２７ｂの下端に平
衡重錘２８を着脱可能に接続したものである。滑車１９
から垂下させたワイヤ２１の垂直部分２７ａの中間に
は、球状体４から伝達してくる振動を絶縁するためスプ
リング２９を介在させてある。

【００２４】加圧体６の上面には、コンクリートを伝播
してきた振動を検出する振動センサ３０が取り付けら
れ、更に振動機１の励振振動を検出するため、振動テー
ブル２上に振動センサ３１が取り付けられている。これ
ら振動センサ３０・３１として本例では加速度センサを
使用している。

【００２５】また、上記フレームには、平衡重錘２８の
垂直方向の変位量を検出する第１のレーザ変位計３２
と、上載荷重調整用重錘２３の垂直方向の変位量を検出
する第２のレーザ変位計３３とがそれぞれ所定の高さ位
置に固定されている。平衡重錘２８は、球状体４が下降
するとその変位量だけ上昇し、球状体４が上昇するとそ
の変位量だけ下降するので、第１のレーザ変位計３２
は、球状体４の垂直方向の変位量を透明容器３の外部で
間接的に検出することになる。また、上載荷重調整用重
錘２３は、加圧体６が下降するとその変位量だけ上昇
し、加圧体６が上昇するとその変位量だけ下降するの
で、第２のレーザ変位計３３は、加圧体６の垂直方向の
変位量を間接的に検出することになる。

【００２６】図１に示した測定装置によって硬練りない
し超硬練りコンクリートの物性を測定するには、次のよ
うにする。

【００２７】透明容器３の内面を保護するため、その内
面にＯＨＰシート等の透明プラスチックシートを添え、
また球状体４が、空の透明容器３内の所定の高さ位置で
宙吊り状態を維持するように、透明容器３外でワイヤ２
７を一時的に固定しておく。この状態で透明容器３内に
粉粒状のフレッシュコンクリート３４を投入し、球状体
４がフレッシュコンクリート３４中に完全に埋入された
らワイヤ２７の固定を解除して球状体４をフレッシュコ
ンクリート３４中に解放し、更にフレッシュコンクリー
ト３４を透明容器３内に所定の高さまで投入する。そし
て、振動機１を起動してから加圧体６をフレッシュコン
クリート３４上に載置し、透明容器３内のコンクリート
３４を振動締め固めながら、コンクリート表面の空隙を
透明容器３を透して監視すると同時に、加圧体６の振動
を振動センサ（加速度センサ）３０で、振動テーブル２
の振動を振動センサ（加速度センサ）３１でそれぞれ検
出し、また平衡重錘２８の垂直方向の変位をレーザ変位
計３２で、上載荷重調整用重錘２３の垂直方向の変位を
レーザ変位計３３でそれぞれ検出して、これらセンサ及
び変位計からの信号をコンピュータ３５によりリアルタ
イムで解析し、そのデータ３６をディスプレイ装置３６
の画面上に表示する。

【００２８】このような方法で次のような実験を行っ
た。この場合、透明容器３の内径（直径）は１５０ｍ
ｍ、高さは３００ｍｍ、球状体４の直径は３８ｍｍ、体
積は２８．７３ｃｃとし、また加圧体６の重量は１３．
５Ｋｇとしてその加圧力を上載荷重調整用重錘２３によ
り０．０３８Ｋｇ／ｃｍ²に調整した。振動機１の振動
周波数は８５Ｈｚ、加速度は１２Ｇとし、水／セメント
比が３８％のフレッシュコンクリート３４を、振動して
いる透明容器３中に２回に分けておよそ２５秒間で投入
した。その投入を開始して３０秒後に球状体４を解放
し、また４０秒後に加圧体６をコンクリート３４上に載
せた。

【００２９】図３、図４及び図５はこの実験の測定デー
タを表し、その（Ａ）図は、ディスプレイ装置３６の画
面上に表示された振動センサ及びレーザ変位計の検出波
形で、図中（１）はレーザ変位計３２による球状体４の
変位、（２）はレーザ変位計３３による加圧体６の変
位、（３）は振動センサ３０よる加圧体６の加速度振幅
の検出波形をそれぞれ示し、横軸にコンクリート投入開
始からの時間を１目盛り２０秒で表し、また縦軸に検出
波形の高さを１目盛り５ｍｍで表す。また、（Ｂ）図
は、透明容器３を透して監視したコンクリート表面の各
時点の様子を模写したもので、図３はコンクリート投入
から６０秒後、図４は１６０秒後、図５は２００秒を少
し越えたときの様子を示している。なお、（Ａ）図にお
いて振動センサ３１による励振振動波形は省略してあ
る。

【００３０】図３はコンクリート上に加圧体６を載せた
直後の状態で、その（Ａ）図に示すように、加圧体６が
急激に下降するとともに、これに大きな振動が加わり、
球状体４も急激に沈降する。このときコンクリート表面
には、（Ｂ）図に示すように投入当初とほとんど変わら
ないランダムな多数の大きな空隙が残っている。なお、
（Ａ）図において時間軸上のａは球状体４を解放した時
点、ｂは加圧体６をコンクリート上に載置した時点であ
る。図４はコンクリートの液状化発現時の状態で、この
ときから加圧体６の下降速度は緩やかになり、また球状
体４は沈降が一旦止まって浮上に転じ（時点ｃ）、加圧
体６に加わる振動は小さくなる。このとき、コンクリー
ト表面には小さくなった空隙が若干残っている。図５は
コンクリートの液状化終了時の状態で、加圧体６の下降
は引き続き緩やかであり、球状体４は一時的に浮上が停
止してその浮上曲線が屈折し（時点ｄ）、加圧体６に加
わる振動は液状化発現時よりも大きくなる。このときに
コンクリート表面の空隙は、下端から上端まで全長にわ
たって消滅する。この後は、図示していないが、加圧体
６は引き続き緩やかに下降する一方、球状体４は緩やか
に浮上し、加圧体６の加わる振動はほとんど変わらず、
コンクリート表面は空隙が無いまま緻密になっていっ
た。

【００３１】図５に示したように、コンクリート表面の
空隙が消滅する時期は、球状体４の浮上曲線が屈折する
ときと一致することから、空隙が消滅したことをもって
液状化終了時期と推定することができる。また、振動締
め固め完了後、透明容器３を分解してその内面に添えた
保護用のプラスチックシートをコンクリートと共に取り
出したところ、プラスチックシートの表面に無数の引っ
掻き傷がほぼ一様に生じていた。このことから、プラス
チックシートは、透明容器３の内面保護としての用途以
外に、表面に残った引っ掻き傷の態様からコンクリート
の締め固め過程ないし締め固め度合いなどを追跡調査す
る資料として役立てることも可能である。

【００３２】球状体４を使用した場合には、上記のよう
にその浮上の変化から振圧コンクリートの液状化過程を
知ることができるので、空隙消滅という表面現象との照
合から信頼性の高い測定を行えるが、球状板４をコンク
リート中に埋入させた状態での実験であるため、その実
験により得られたコンクリート成形品を、そのまま製品
のテストピースとする訳にはいかない。そこで、先ず球
状体４を使用し、コンクリート表面の空隙消滅時点が球
状体４の浮上曲線の屈折時点と一致するとの確証を得て
から、今度は球状体４を使用しないで同条件で振動締め
固めを行ってコンクリート表面の空隙消滅時点を測定す
れば、そのコンクリート成形品は、締め固め過程におい
てコンシステンシ−値の精度の裏付けを事前にとり、し
かも液状化の完了を確認し、かつ完全に締め固めを終え
て一定の締め固め度合いが得られたワーカブルな一定品
質のテストピースとして提供できる。従って、球状体４
の変位を検出することは、空隙消滅の監視による測定精
度の信頼性を確保するとともに、ワーカブルなコンクリ
ートをより確実に得られるようにする上で有利である
が、本発明の基本構成においては、球状体４の変位検出
は必要不可欠なものではない。

【００３３】また、液状化の終了時が分かれば、それ以
後の所要時間、つまり目的の強度を得るまでの最小振動
付与時間は比較的容易に選択できるので、ワーカビリテ
ィーの判断にも有益である。

【００３４】次に、図６は本発明による測定装置の第２
例を示す。この測定装置は、コンクリート中の振動を検
出するため、球状体４中に振動センサ（加速度センサ）
３７を内蔵したことが図１に示した第１例と相違するだ
けで、その他は同じである。図７は、この第２例の測定
装置により、水／セメント比３８％のフレッシュコンク
リートについて第１例と同様の実験（振動センサ３７に
よるコンクリートの加速度振幅の検出が加わった以外は
第１例と条件は同じ）を行った場合の検出波形を示す。
この場合も、球状体４の変位（１）、加圧体６の変位
（２）、加圧体６の加速度振幅（３）は第１例と同じよ
うな推移を示し、球状体４の浮上曲線が屈折するｄ時点
にコンクリート表面の空隙が消滅した。また、振動セン
サ３７の検出によるコンクリートの加速度振幅は、加圧
体６をコンクリート上に載置した時点（ｂ）から液状化
の終了時点（ｄ）までは大きいが、液状化の終息に伴い
減衰し、液状化の終了時点（ｄ）以後はほぼ同じような
大きさとなった。なお、同図の縦軸の左側の付記は凡例
として各波形の大きさの標準を示したものである。図８
はこれと同じ実験を水／セメント比３５％のコンクリー
トについて行った場合、図９は水／セメント比３６％の
コンクリートについて行った場合で、これらの場合も上
記と同じような結果が得られた。

【００３５】図１の測定装置及び図６の測定装置のいず
れの場合も、球状体４の浮上速度から次のようにコンク
リート３４の粘性係数を求めることができる。すなわ
ち、球状体４の平均浮上速度は、例えばコンクリート３
４の液状化発現時点から締め固めがほぼ完了する時点ま
での時間ｔと、その時間ｔでの変位量ｈからｈ／ｔで与
えられ、これは球状体４とコンクリート３４との相対速
度と見做すことができる。この期間中はコンクリート３
４が粘弾性体の性状を呈し、この中を球状体４が垂直に
上昇するので、極めて小さいレイノルズ数の流れの中を
球体が直線運動するときに成立する次の式を適用でき
る。

【００３６】Ｆ＝３πμＵＤここに、Ｆは球体の引上げ力（Ｎ）、μは粘性係数（Ｋ
Ｎ・ｓ・ｍ^-2）、Ｕは球体とコンクリートとの相対速度
（ｍ・ｓ^-1）、Ｄは球体の直径（ｍ）、πは円周率であ
る。Ｆは、球状体４が浮力のみで上昇する場合には、コ
ンクリート中で働く浮力に置き換えることができる。

【００３７】なお、上記の説明では、振動によって液状
化する物質として、水／セメント比が低い硬練りないし
超硬練りコンクリートを例にしたが、このような物質と
しては、地震時に液状化する土砂や高分子材料や食品な
どがあり、本発明はこれらの物質にも適用できるもので
ある。

【００３８】

【発明の効果】以下に本発明による効果を列挙する。（１）硬練りないし超硬練りコンクリート等の振動によ
って液状化する物質について、その液状化終了時期を極
めて容易に測定することができる。（２）コンクリートの場合、コンクリート投入時からコ
ンクリート表面の空隙消滅時期までの時間（秒）をもっ
て当該コンクリートのコンシステンシーの値とすること
ができるので、振動締め固めする硬練りないし超硬練り
コンクリートには今まで測定法が無かったコンシステン
シーの測定を極めて簡単に実現できる。

【００３９】（３）球状体を物質中に埋入させてその垂
直方向の変位を検出すると、その浮上の変化からも液状
化の終了を捉えることができるので、空隙消滅という表
面現象との照合から信頼性の高い測定を行える。（４）球状体の挙動から、液状化していく過程を時々刻
々に捉えて液状化の発現及び終了の時期を推定すること
ができるとともに、締め固めの進行状況や粘性の変化等
を動的に捉えることができ、コンクリートの場合には、
振動締め固めによる液状化の発現及び終了の時期とワー
カビリティーとの関係などを知ることができる。（５）球状体の変位からその速度が得られるため、締め
固め過程での粘性係数等の測定も可能である。

【００４０】（６）上載荷重を加える加圧体の変位を検
出すれば、加圧体の沈降速度の減衰から締め固めの完了
時期を推定することができ、しかも空隙の消滅と球状体
の変位というファクタに、加圧体の変位（沈降速度）と
いうファクタも加わるため、液状化の発現及び終了の時
期の推定や締め固めの進行状況の把握やコンシステンシ
ーの測定やワーカビリティーの判定などがより正確かつ
容易になる。（７）球状体に取り付けたセンサで振動を検出する場合
には、その振幅の減衰からも液状化の終了を確認でき、
測定精度の信頼性が一層高まるとともに、垂直方向に変
位可能に吊り下げられた球状体のそのときの位置での物
質中の振動を直接検出できるので、物性の変化を正確に
捉えることができる。（８）球状体の変位及び加圧体の変位の両方とも、透明
容器外で検出でき、しかも球状体に取り付けたセンサで
振動を検出する場合には、上記のように物質中の振動を
直接検出でき、また加圧体に備えたセンサで振動を検出
する場合には、物質中を伝播してきた振動を外部で間接
的に検出することができるので、球状体の変位と加圧体
の変位と物質の振動のいずれの検出も、硬練りないし超
硬練りコンクリートの実際の成形時と同様に、型枠に代
わる透明容器を加圧体で閉じて密閉状態にしたまま行え
るので、実際の成形工程に合わせた測定を行える。（９）与える振動の振動数やその強度、コンクリートの
場合には水／セメント比などの条件を変えることで、そ
れとの関係も知ることができる。（１０）加圧体に加わる振動を検出すれば、他の測定と
相まって振動締め固め状況の把握がより確実になる。

【００４１】（１１）透明容器の内面に透明シートを着
脱自在に添えて保護すれば、透明容器自体を強化構造と
しなくとも、透明シートを交換することにより、透明容
器の透明性を維持できる。（１２）透明容器を分離自在な二つ割り構造とすれば、
締め固め過程においてコンシステンシ−を測定した上に
液状化の完了を確認し、かつ完全に締め固めを終えて一
定の締め固め度合いが得られたワーカブルな一定品質の
テストピースを取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の測定装置を示す概要構成
図である。

【図２】同測定装置で使用する透明容器の一例を示し、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は一方の半円
筒部分の正面図である。

【図３】図１の測定装置による実験の測定データであっ
て加圧体をコンクリート上に載置した直後の状態を示
し、（Ａ）は検出波形図、（Ｂ）は透明容器を透して監
視したコンクリート表面の模写図である。

【図４】コンクリートの液状化発現時の状態を示し、
（Ａ）は検出波形図、（Ｂ）はコンクリート表面の模写
図である。

【図５】コンクリートの液状化終了時の状態を示し、
（Ａ）は検出波形図、（Ｂ）はコンクリート表面の模写
図である。

【図６】本発明の第２実施例の測定装置を示す概要構成
図である。

【図７】図６の測定装置による実験の検出波形図で、水
／セメント比が３８％の場合である。

【図８】同じく水／セメント比が３５％の場合の検出波
形図である。

【図９】同じく水／セメント比が３６％の場合の検出波
形図である。

【符号の説明】

２振動テーブル３透明容器４球状体５・７吊り下げ機構６加圧体３２・３３レーザ変位計３０・３１・３７振動センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 11/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】振動によって液状化する物質を、振動テー
ブル上に固定された透明容器中に入れ、この透明容器を
振動テーブルと共に振動させつつかつ物質に一定の上載
荷重を与えながら、物質表面の空隙を透明容器を透して
監視し、その空隙が消滅するまでの時間を計測すること
を特徴とする、振動によって液状化する物質の物性測定
方法。
【請求項２】振動によって液状化する物質が、水／セメ
ント比の低い硬練りないし超硬練りコンクリートである
請求項１に記載の、振動によって液状化する物質の物性
測定方法。
【請求項３】吊り下げた球状体を物質中に埋入させてそ
の垂直方向の変位を検出することを特徴とする請求項１
又は２に記載の、振動によって液状化する物質の物性測
定方法。
【請求項４】球状体の重量を平衡重錘と平衡させ、物質
の液状化による浮力によって球状体を浮上させることを
特徴とする請求項３に記載の、振動によって液状化する
物質の物性測定方法。
【請求項５】球状体に取り付けた振動センサにより物質
中の振動を検出することを特徴とする請求項３又は４に
記載の、振動によって液状化する物質の物性測定方法。
【請求項６】上載荷重を、透明容器に対して垂直方向に
変位可能な加圧体によって物質に与え、この加圧体の垂
直方向の変位を検出することを特徴とする請求項１、
２、３、４、５のいずれかに記載の、振動によって液状
化する物質の物性測定方法。
【請求項７】加圧体の振動を検出することを特徴とする
請求項６に記載の、振動によって液状化する物質の物性
測定方法。
【請求項８】透明容器の内面に透明シートを着脱自在に
添えておくことを特徴とする請求項１又は２に記載の、
振動によって液状化する物質の物性測定方法。
【請求項９】振動によって液状化する物質を入れるため
上面を開口させた透明容器と、この透明容器に振動を与
えるためこれを載置固定した振動テーブルと、透明容器
内の物質に上載荷重を与えるためこの透明容器に対して
垂直方向に変位自在な加圧体と、球状体と、この球状体
を透明容器内の物質中に埋入させた状態で垂直方向に変
位可能に吊り下げる吊り下げ機構と、この吊り下げ機構
を介して球状体と重量を平衡させる平衡重錘と、この平
衡重錘又は吊り下げ機構の変位を検出することにより球
状体の垂直方向の変位を透明容器外で検出する球状体変
位センサとを備えたことを特徴とする、振動によって液
状化する物質の物性測定装置。
【請求項１０】加圧体の垂直方向の変位を検出する加圧
体変位センサを備えたことを特徴とする請求項９に記載
の、振動によって液状化する物質の物性測定装置。
【請求項１１】加圧体の振動を検出する振動センサを備
えたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の、振動
によって液状化する物質の物性測定装置。
【請求項１２】加圧体を吊り下げ機構で吊り下げたこと
を特徴とする請求項９、１０、１１のいずれかに記載
の、振動によって液状化する物質の物性測定装置。
【請求項１３】球状体の内部に、物質中の振動を検出す
る振動センサを設けたことを特徴とする請求項９、１
０、１１、１２のいずれかに記載の、振動によって液状
化する物質の物性測定装置。
【請求項１４】透明容器を分離自在な二つ割り構造にし
たことを特徴とする請求項９に記載の、振動によって液
状化する物質の物性測定装置。