JP4859420B2 - コンクリート施工性能評価方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート施工計画における性能の評価方法に係り、更に詳しくは、コンクリート施工の諸条件に応じた最適なコンクリート配合を選定するための、ポンプ圧送可能性および初期欠陥発生可能性を評価するコンクリート施工性能評価方法に関する。
近年、コンクリート構造物は、耐震基準の見直し等に伴い、一層の高性能化が求められている。その結果、密な配筋や狭隘箇所へのコンクリート打設、長距離のポンプ圧送など難易度の高い施工を要求させる事例が増加している。
従来、コンクリートの施工計画を立てる際には、コンクリートの配合や配筋量等の施工条件が、標準示方書を元に、経験や知識を動員して決定される（非特許文献１参照）。
従来、コンクリートの施工計画を立てる際には、コンクリートの配合や配筋量等の施工条件が、標準示方書を元に、経験や知識を動員して決定される（非特許文献１参照）。
土木学会コンクリート委員会編、「２００２年制定 コンクリート標準示方書[施工編]」、社団法人土木学会、２００２年３月
上記のような従来の施工条件決定方法によるコンクリート仕様では、単位水量の少ない硬練りのコンクリートほど耐久性が高いという従来からの考え方に基づき、スランプを８〜１２ｃｍとするのが一般的である。
しかしながら、上述したような難易度の高いコンクリート施工が要求される場合には、硬練りのコンクリートを構造物全体に渡って密実に打設することは難しく、ジャンカやコールジョイント等の初期欠陥が発生を助長したり、ポンプ圧送において閉塞を起こす可能性が増すという問題が発生する。
また、これとは逆に、ポンプ圧送における閉塞を回避するために加水して単位水量を増加させ軟練りのコンクリートを使用した場合には、コンクリート自体の耐久性が低下したり、材料分離抵抗性の低下によってジャンカなどの初期欠陥が生じる可能性が増すという問題がある。
しかしながら、上述したような難易度の高いコンクリート施工が要求される場合には、硬練りのコンクリートを構造物全体に渡って密実に打設することは難しく、ジャンカやコールジョイント等の初期欠陥が発生を助長したり、ポンプ圧送において閉塞を起こす可能性が増すという問題が発生する。
また、これとは逆に、ポンプ圧送における閉塞を回避するために加水して単位水量を増加させ軟練りのコンクリートを使用した場合には、コンクリート自体の耐久性が低下したり、材料分離抵抗性の低下によってジャンカなどの初期欠陥が生じる可能性が増すという問題がある。
このような問題は、対象構造物に応じたコンクリートの施工性能を適切に評価する方法が確立していないことによる。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的は、コンクリート施工の諸条件に応じた最適なコンクリート配合を選定するためのコンクリート施工性能評価方法を提供することである。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的は、コンクリート施工の諸条件に応じた最適なコンクリート配合を選定するためのコンクリート施工性能評価方法を提供することである。
前述した目的を達成するための本発明は、コンクリートのポンプ圧送における閉塞確率によりコンクリート施工性能を評価するコンクリート施工性能評価方法であって、実験により求められるコンクリートの配合因子の粘性への影響を示す補正量により、単位セメント量を補正した補正セメント量と、スランプの値を変数とし、実験により前もって求められる、コンクリートのポンプ圧送が可能な領域と不可能な領域を示す圧送可能性性能関数と、使用しようとするコンクリートの前記補正セメント量から、前記圧送可能性性能関数により、ポンプ圧送が不可能なスランプ領域を求める工程と、前記使用しようとするコンクリートが有するスランプの、正規分布であるばらつき分布のなかで、ポンプ圧送が不可能なスランプ領域に属する確率を前記閉塞確率として算定する工程と、を具備することを特徴とするコンクリート施工性能評価方法である。
ここで、補正セメント量は、セメントの質、ペーストの濃さ、細骨材の微粒分量を変数としてスランプのタンピング試験を実施し測定したスランプの広がりに基づき決定される、各変数がコンクリートの粘性に与える影響を示す補正量で、単位セメント量に補正を加えた量である。また、スランプのばらつき分布は正規分布である。
ここで、補正セメント量は、セメントの質、ペーストの濃さ、細骨材の微粒分量を変数としてスランプのタンピング試験を実施し測定したスランプの広がりに基づき決定される、各変数がコンクリートの粘性に与える影響を示す補正量で、単位セメント量に補正を加えた量である。また、スランプのばらつき分布は正規分布である。
まず、コンクリートの粘性（すなわち材料分離抵抗性）を表す補正セメント量と、コンクリートの変形性を表すスランプの値を変数として、圧送可能性性能関数が実験等により前もって設定される。この圧送可能性性能関数により、使用するコンクリートがポンプ圧送において閉塞を起こす確率をスランプのばらつきを考慮することにより求めることができる。スランプの値は環境等の各種の要因によりばらつくが、そのばらつき分布は正規分布と仮定することが可能である。
以上のようにして求まった閉塞確率を評価方法として、閉塞確率が高い場合には、閉塞確率が減少するようにコンクリート配合を変更すればよい。
以上のようにして求まった閉塞確率を評価方法として、閉塞確率が高い場合には、閉塞確率が減少するようにコンクリート配合を変更すればよい。
また、前述の課題を解決するための本発明は、コンクリートの打設時における初期欠陥発生確率を算定することによりコンクリート施工性能を評価するコンクリート施工性能評価方法であって、実験により求められるコンクリートの配合因子の粘性への影響を示す補正量により、単位セメント量を補正した補正セメント量と、コンクリート打設時のスランプ値である筒先スランプ値を変数とし、鋼材の配置状況を考慮して設定した、実験により前もって求められる、コンクリートの充填不良が発生する領域と発生しない領域とを示す打設可能性性能関数と、使用しようとするコンクリートの前記補正セメント量から、打設可能性性能関数により、充填不良が発生するスランプ領域を求める工程と、前記使用しようとするコンクリートが有するスランプの、正規分布であるばらつき分布のなかで、充填不良が発生するスランプ領域に属する確率を初期欠陥発生確率として算定する工程と、を具備することを特徴とするコンクリート施工性能評価方法である。
筒先のスランプ値は、コンクリートの製造時のスランプ値、コンクリートの運搬時間、圧送条件、環境条件から算定されることが望ましい。
筒先のスランプ値は、コンクリートの製造時のスランプ値、コンクリートの運搬時間、圧送条件、環境条件から算定されることが望ましい。
補正セメント量とスランプの値を変数として、打設可能性性能関数が実験等により前もって設定される。この打設可能性性能関数により、使用するコンクリートが打設時に充填不良等の初期欠陥を起こす確率を、正規分布をとるスランプのばらつきを考慮することにより求めることができる。
以上のようにして求まった初期欠陥発生確率を評価方法として、初期欠陥発生確率が高い場合には、初期欠陥発生確率が減少するようにコンクリート配合等を変更すればよい。
以上のようにして求まった初期欠陥発生確率を評価方法として、初期欠陥発生確率が高い場合には、初期欠陥発生確率が減少するようにコンクリート配合等を変更すればよい。
本発明のコンクリート施工性能評価方法により、コンクリート施工計画において、コンクリート運搬、圧送時における閉塞や、打設時の初期欠陥が発生する確率を評価値として求めることが可能になり、これらの評価値により、閉塞や初期欠陥のないコンクリート施工を実現するための施工計画を行うことが可能になる。
以下、図面に基づいて本発明の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる閉塞確率算定のための圧送可能性性能関数を示す図、図２〜図４は、補正セメント量の算定方法を決定するために行う実験例を説明する図、図５は、初期欠陥発生確率算定のための打設可能性性能関数を示す図、図６は、打設可能性性能関数を求めるための実験説明図、図７は、コンクリート施工性能評価処理の流れを示すフローチャートである。
図１は、圧送可能性性能関数を示す図である。
縦軸が補正セメント量（ｋｇ/ｍ３）、横軸がスランプ値（ｃｍ）の２次元領域に、圧送可能性性能関数１１が設定され、この性能関数１１により、２次元領域が圧送可能領域１３と圧送不能領域１５に分離されている。この圧送可能性性能関数１１は、例えば、単位粗骨材量、粗骨材の最大寸法、圧送管の配管径、圧送管の配管距離等の要因を考慮して実験等により規定される。
ここで、補正セメント量は、コンクリートの粘性（すなわち材料分離抵抗性）を示す指標であり、単位セメント量を、粘性に影響を与える要因を考慮して補正した値である。詳細については後述する。また、スランプは、コンクリートの変形性を示す指標であり、規定の高さのスランプコーンにコンクリートを詰めた後にスランプコーンを引き揚げ、沈下した高さ（スランプ）で表す。
縦軸が補正セメント量（ｋｇ/ｍ３）、横軸がスランプ値（ｃｍ）の２次元領域に、圧送可能性性能関数１１が設定され、この性能関数１１により、２次元領域が圧送可能領域１３と圧送不能領域１５に分離されている。この圧送可能性性能関数１１は、例えば、単位粗骨材量、粗骨材の最大寸法、圧送管の配管径、圧送管の配管距離等の要因を考慮して実験等により規定される。
ここで、補正セメント量は、コンクリートの粘性（すなわち材料分離抵抗性）を示す指標であり、単位セメント量を、粘性に影響を与える要因を考慮して補正した値である。詳細については後述する。また、スランプは、コンクリートの変形性を示す指標であり、規定の高さのスランプコーンにコンクリートを詰めた後にスランプコーンを引き揚げ、沈下した高さ（スランプ）で表す。
上記の圧送可能性性能関数１１を使用して閉塞確率を求める処理の流れを説明する。
まず、使用するコンクリートの補正セメント量における圧送可能性性能関数１１の値を同図より参照する。
例えば、補正セメント量が２８０ｋｇ/ｍ３の場合、圧送可能性性能関数１１が圧送可能領域１３と圧送不能領域１５を分ける点のスランプ値は７．５ｃｍである。この場合、同図より、スランプの値が７．５ｃｍ以下の領域が圧送不能領域１５、７．５ｃｍ以上の領域が圧送可能領域１３である。すなわち、スランプが１０ｃｍであれば圧送が可能であり、５ｃｍでは圧送が不可能ということになる。
まず、使用するコンクリートの補正セメント量における圧送可能性性能関数１１の値を同図より参照する。
例えば、補正セメント量が２８０ｋｇ/ｍ３の場合、圧送可能性性能関数１１が圧送可能領域１３と圧送不能領域１５を分ける点のスランプ値は７．５ｃｍである。この場合、同図より、スランプの値が７．５ｃｍ以下の領域が圧送不能領域１５、７．５ｃｍ以上の領域が圧送可能領域１３である。すなわち、スランプが１０ｃｍであれば圧送が可能であり、５ｃｍでは圧送が不可能ということになる。
次に、閉塞確率を求める。
スランプは環境等の要因によりばらつくが、このばらつきは図１に示すように正規分布を取ると考えてよい（ばらつき２１）。製造時のスランプ値の場合、目標値に対してスランプのばらつきの許容範囲が例えば±２．５ｃｍというように定められており、この許容範囲のなかでスランプが正規分布をとる。
このスランプの分布２１のなかで、圧送不能領域１５にふくまれる確率を閉塞確率１９とする。すなわち、同図の場合、８±２．５ｃｍのスランプの正規分布のなかで、スランプ値が７．５ｃｍ以下（図中の斜線部分）になる確率が閉塞確率１９となり、閉塞確率１９は約４８％である。
スランプは環境等の要因によりばらつくが、このばらつきは図１に示すように正規分布を取ると考えてよい（ばらつき２１）。製造時のスランプ値の場合、目標値に対してスランプのばらつきの許容範囲が例えば±２．５ｃｍというように定められており、この許容範囲のなかでスランプが正規分布をとる。
このスランプの分布２１のなかで、圧送不能領域１５にふくまれる確率を閉塞確率１９とする。すなわち、同図の場合、８±２．５ｃｍのスランプの正規分布のなかで、スランプ値が７．５ｃｍ以下（図中の斜線部分）になる確率が閉塞確率１９となり、閉塞確率１９は約４８％である。
閉塞確率１９は、コンクリートの製造からポンプ圧送までのコンクリートの運搬性能評価の指標となる。閉塞確率１９が高い場合には、ポンプ圧送時にコンクリートが閉塞する確率が高いと評価されるので、コンクリートの材料や配分等を変えるようにすればよい。
ここで、図１の横軸のスランプの値は、製造時のスランプ値よりも施工現場到着時のスランプ値を使用することが望ましい。
ここで、図１の横軸のスランプの値は、製造時のスランプ値よりも施工現場到着時のスランプ値を使用することが望ましい。
以上の方法により、コンクリートの運搬性能の評価が可能になる。
次に、コンクリートを打設する際の性能評価の方法について説明する。
図２は、打設可能性性能関数を示す図である。縦軸が補正セメント量（ｋｇ/ｍ３）、横軸が筒先のスランプ値（ｃｍ）の２次元領域に、打設可能性性能関数３１が設定され、この性能関数３１により、２次元領域が打設可能領域３３と打設不能領域３５に分離されている。
ここで、筒先のスランプ値は、施工場所にポンプ圧送により運搬され、流し込まれる時のコンクリートのスランプ値である。
次に、コンクリートを打設する際の性能評価の方法について説明する。
図２は、打設可能性性能関数を示す図である。縦軸が補正セメント量（ｋｇ/ｍ３）、横軸が筒先のスランプ値（ｃｍ）の２次元領域に、打設可能性性能関数３１が設定され、この性能関数３１により、２次元領域が打設可能領域３３と打設不能領域３５に分離されている。
ここで、筒先のスランプ値は、施工場所にポンプ圧送により運搬され、流し込まれる時のコンクリートのスランプ値である。
コンクリート施工時には、鋼材を所定の間隔に配した配筋間にコンクリートを流し込むが、このとき、コンクリートの粘性や変形性、内部鋼材の配置状況などにより、コンクリートが密実に打設できる場合と、できない場合やジャンカやコールジョイント等の初期欠陥が発生する場合が起こる。よって、打設可能性性能関数３１は、粘性の指標となる補正セメント量と、変形性の指標となる筒先のスランプ値を変数とし、打設する対象物内部の鋼材の配置状況を考慮して設定される。ここでは、一例として、配筋の鋼材間隔ごと（例えば、５０ｍｍから２５０ｍｍまでの５０ｍｍごと）に設定した。このほか、単位体積当りの鋼材量、鋼材の段数等を考慮して、打設可能性性能関数３１を設定してもよい。この打設可能性性能関数３１は、後述する実験等により設定する。
次に、打設可能性性能関数３１を使用して初期欠陥発生確率３９を求める処理の流れを説明する。
まず、使用するコンクリートの補正セメント量における打設可能性性能関数３１の値を同図より参照する。
例えば、補正セメント量が２６０ｋｇ/ｍ３の場合、配筋の鋼材間隔が２５０ｍｍならば、打設可能性性能関数３１が打設可能領域３３と打設不能領域３５を分ける点の筒先スランプ値は８．０ｃｍである。この場合、同図より、筒先スランプの値が８．０ｃｍ以下の領域が打設不能領域３５、８．０ｃｍ以上の領域が打設可能領域３３である。例えば、筒先スランプが１０ｃｍであれば打設が可能であり、５ｃｍでは打設が不可能ということになる。
一方、鋼材間隔が２００ｍｍならば、補正セメント量が２６０ｋｇ/ｍ３の場合、打設可能性性能関数３１が打設可能領域３３と打設不能領域３５を分ける点の筒先スランプ値は約１０ｃｍである。また、鋼材間隔が５０ｍｍの場合に打設を可能にするためには、補正セメント量は約３２０ｋｇ/ｍ３以上、筒先スランプ値は１４ｃｍ以上必要であることが分かる。
まず、使用するコンクリートの補正セメント量における打設可能性性能関数３１の値を同図より参照する。
例えば、補正セメント量が２６０ｋｇ/ｍ３の場合、配筋の鋼材間隔が２５０ｍｍならば、打設可能性性能関数３１が打設可能領域３３と打設不能領域３５を分ける点の筒先スランプ値は８．０ｃｍである。この場合、同図より、筒先スランプの値が８．０ｃｍ以下の領域が打設不能領域３５、８．０ｃｍ以上の領域が打設可能領域３３である。例えば、筒先スランプが１０ｃｍであれば打設が可能であり、５ｃｍでは打設が不可能ということになる。
一方、鋼材間隔が２００ｍｍならば、補正セメント量が２６０ｋｇ/ｍ３の場合、打設可能性性能関数３１が打設可能領域３３と打設不能領域３５を分ける点の筒先スランプ値は約１０ｃｍである。また、鋼材間隔が５０ｍｍの場合に打設を可能にするためには、補正セメント量は約３２０ｋｇ/ｍ３以上、筒先スランプ値は１４ｃｍ以上必要であることが分かる。
次に、初期欠陥発生確率を求める。
筒先スランプのばらつきも、前述のスランプと同様に図２に示すように正規分布を取ると考えてよい（筒先スランプのばらつき分布３７）。筒先のスランプ値が例えば８．４ｃｍである場合（筒先スランプ値例４３）、ばらつきの範囲、例えば、±３．５ｃｍのなかで正規分布をとる。
このスランプの分布３７のなかで、打設不能領域３５にふくまれる確率を初期欠陥発生確率３９とする。すなわち、同図の場合、８.４±３．５ｃｍの筒先スランプの正規分布のなかで、筒先スランプ値が８.０ｃｍ以下（図中の斜線部分）になる確率が初期欠陥発生確率３９となる。
筒先スランプのばらつきも、前述のスランプと同様に図２に示すように正規分布を取ると考えてよい（筒先スランプのばらつき分布３７）。筒先のスランプ値が例えば８．４ｃｍである場合（筒先スランプ値例４３）、ばらつきの範囲、例えば、±３．５ｃｍのなかで正規分布をとる。
このスランプの分布３７のなかで、打設不能領域３５にふくまれる確率を初期欠陥発生確率３９とする。すなわち、同図の場合、８.４±３．５ｃｍの筒先スランプの正規分布のなかで、筒先スランプ値が８.０ｃｍ以下（図中の斜線部分）になる確率が初期欠陥発生確率３９となる。
図３は、鋼材間隔別の打設可能性性能関数３１を決定するための実験例の説明図である。この実験により、配筋条件がコンクリートの施工性能に及ぼす影響を把握し、これを基礎データとして鋼材の間隔ごとの性能関数が規定される。
同図（ａ）は、同実験の試験方法を示す図である。
例えば、アクリル板５１で作成した６０×６０×６０ｃｍの型枠に、鋼材５３を図に示すように配置する。型枠の一角には、コンクリート投入口を設け、その部分に棒状バイブレータ５５を設置する。
同図（ｂ）は、試験条件の例を説明する図である。例えば、配筋の条件として、鋼材量（２水準）、鋼材段数（３水準）、鋼材配置方向（縦方向支配および横方向支配）、間隔（６水準）について、それぞれの条件の組合せの配筋を型枠内に配置する。また、流し込むコンクリートは、２種類のスランプ値のものを使用する。
同図（ａ）は、同実験の試験方法を示す図である。
例えば、アクリル板５１で作成した６０×６０×６０ｃｍの型枠に、鋼材５３を図に示すように配置する。型枠の一角には、コンクリート投入口を設け、その部分に棒状バイブレータ５５を設置する。
同図（ｂ）は、試験条件の例を説明する図である。例えば、配筋の条件として、鋼材量（２水準）、鋼材段数（３水準）、鋼材配置方向（縦方向支配および横方向支配）、間隔（６水準）について、それぞれの条件の組合せの配筋を型枠内に配置する。また、流し込むコンクリートは、２種類のスランプ値のものを使用する。
上記の試験条件で、棒状バイブレータ５５で振動を加えながらコンクリートを型枠内に打設し、充填が完了するまでの振動締固め時間を測定する。打込みは、１００Ｌずつ２層とする。
そして、硬化後、かぶり部からコアを採取し、強度および骨材の分布状況を確認し、各条件での打設可能性を評価する。
そして、硬化後、かぶり部からコアを採取し、強度および骨材の分布状況を確認し、各条件での打設可能性を評価する。
本実施の形態のコンクリート施工性能評価方法においては、コンクリートの性能は例えば、変形性と粘性（材料分離抵抗性）で表現されるという考え方に基づき、変形性にはスランプ値を、粘性には補正セメント量を用いる。
補正セメント量は、単に配合上の単位セメント量を示すのではなく、細骨材微粒分や水セメント比などの、コンクリートの総合的な粘性を判定するために不可欠な配合因子の影響を考慮したものである。
すなわち、セメントの質（セメントの種類、混和材使用の有無）、セメントの量（単位セメント量）、ペーストの質（ペーストの濃さを示す水セメント比または水粉体比）、細骨材の質（粒度分布）と細骨材の量（単位細骨材量）から求まる細骨材中の微粒分量の各要素がコンクリートの粘性に与える影響を定量的に評価し、この値を元に補正セメント量を算出する。
補正セメント量の算出方法は、例えば、図４〜図６に示す室内実験により定量的に評価し、普通ポルトランドセメント等価量（各要素の影響が普通ポルトランドセメントの何ｋｇの増減に等しいか）を把握し、この値により単位セメント量を補正する。
補正セメント量は、単に配合上の単位セメント量を示すのではなく、細骨材微粒分や水セメント比などの、コンクリートの総合的な粘性を判定するために不可欠な配合因子の影響を考慮したものである。
すなわち、セメントの質（セメントの種類、混和材使用の有無）、セメントの量（単位セメント量）、ペーストの質（ペーストの濃さを示す水セメント比または水粉体比）、細骨材の質（粒度分布）と細骨材の量（単位細骨材量）から求まる細骨材中の微粒分量の各要素がコンクリートの粘性に与える影響を定量的に評価し、この値を元に補正セメント量を算出する。
補正セメント量の算出方法は、例えば、図４〜図６に示す室内実験により定量的に評価し、普通ポルトランドセメント等価量（各要素の影響が普通ポルトランドセメントの何ｋｇの増減に等しいか）を把握し、この値により単位セメント量を補正する。
図４〜図６は、粘性に影響を与える各要素について、普通ポルトランドセメント等価量を得るための実験を説明する図である。各要素を変化させて、モルタルおよびコンクリートのスランプのタンピング試験を行う。
図４は、試験条件の説明であり、同図（ａ）は、モルタルを試験対象とする場合の試験条件、同図（ｂ）は、コンクリートを試験対象とする場合の試験条件である。
同図（ａ）に示すように、例えば、モルタルの場合は、水セメント比（５通り）、単位セメント量（４通り）、細骨材微粒分（３通り）、細骨材量（４通り）、セメントの種類（２通り）を変化させて各組合せについてタンピング試験を実施する。一方、コンクリートの場合には、同図（ｂ）、例えば、水セメント比（３通り）、単位セメント量（３通り）、細骨材粒度（３水準）、細骨材率（ｓ/a：３通り）、セメントの種類（２通り）を変化させる。
図４は、試験条件の説明であり、同図（ａ）は、モルタルを試験対象とする場合の試験条件、同図（ｂ）は、コンクリートを試験対象とする場合の試験条件である。
同図（ａ）に示すように、例えば、モルタルの場合は、水セメント比（５通り）、単位セメント量（４通り）、細骨材微粒分（３通り）、細骨材量（４通り）、セメントの種類（２通り）を変化させて各組合せについてタンピング試験を実施する。一方、コンクリートの場合には、同図（ｂ）、例えば、水セメント比（３通り）、単位セメント量（３通り）、細骨材粒度（３水準）、細骨材率（ｓ/a：３通り）、セメントの種類（２通り）を変化させる。
以上のような組合せについてタンピング試験を行うが、イニシャルスランプの影響を考慮する。図５はモルタルについての試験方法、図６はコンクリートについての試験方法である。
図５に示すように、モルタルの場合は、フローテーブル６１上に上記の試験条件の各組合せの配合によるモルタル６３をスランプコーンにより設置し、フローテーブル６１を打撃することにより、各組合せのイニシャルスランプを一定にする。その後、所定回数加振し、その後のモルタル６３の広がりを測定し、評価する。
一方、図６は、コンクリートの場合の２種類のタンピング試験方法である。同図（ａ）に示すように、平板７３上に上記の試験条件の組合せの配合によるコンクリート７１をスランプコーンにより設置し、スランプが２０ｃｍになるまで突き棒７５で平板７３を加振することによりイニシャルスランプを一定にする。その後、事前に決めた回数（例えば５回）、平板７３に突き棒７５を落下させ、その後のコンクリート７１の広がりを測定し、評価する。
同図（ｂ）の場合は、平板７３上に特性の１０ｃｍの高さのスランプコーンを用いてコンクリート７１を設置し、これによりイニシャルスランプを一定にする。その後、平板７３に突き棒７５を事前に決めた回数（例えば５回）落下させ、その後のコンクリート７１の広がりを測定し、評価する。
一方、図６は、コンクリートの場合の２種類のタンピング試験方法である。同図（ａ）に示すように、平板７３上に上記の試験条件の組合せの配合によるコンクリート７１をスランプコーンにより設置し、スランプが２０ｃｍになるまで突き棒７５で平板７３を加振することによりイニシャルスランプを一定にする。その後、事前に決めた回数（例えば５回）、平板７３に突き棒７５を落下させ、その後のコンクリート７１の広がりを測定し、評価する。
同図（ｂ）の場合は、平板７３上に特性の１０ｃｍの高さのスランプコーンを用いてコンクリート７１を設置し、これによりイニシャルスランプを一定にする。その後、平板７３に突き棒７５を事前に決めた回数（例えば５回）落下させ、その後のコンクリート７１の広がりを測定し、評価する。
以上のような実験を行うことにより、加振後のモルタル６３およびコンクリート７１の広がりを測定し、その結果から、粘性に影響を与える上記の要素ごとに、セメント量を補正するための補正量を決定する。
以上のようにして求めた各要素の補正量により、コンクリート施工に使用しようとするコンクリートの単位セメント量を補正し、補正済みの補正セメント量を使用して図１の圧送可能性性能関数１１および図２の打設可能性性能関数３１を参照する。
以上のようにして求めた各要素の補正量により、コンクリート施工に使用しようとするコンクリートの単位セメント量を補正し、補正済みの補正セメント量を使用して図１の圧送可能性性能関数１１および図２の打設可能性性能関数３１を参照する。
図７は、図１に示した圧送可能性性能関数１１および図２に示した打設可能性関数３１を使用した、コンクリート施工性能評価処理の流れの一例を示すフローチャートである。
このコンクリート施工性能評価処理は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる制御部と、ハードディスク装置からなる記憶部、キーボード、マウス等の入力部、ディスプレイ、プリンタ等の出力部、通信部、ＣＤ−ＲＯＭ等のメディア入出力部等を有するコンピュータ・システムを用いて実行されるプログラムである。このプログラムや、圧送可能性性能関数１１および打設可能性関数３１等のデータは、記憶部あるいはＣＤ−ＲＯＭ等に格納されており、制御部により実行される。この処理は、例えば、コンクリートの施工業者担当者がコンピュータ・システムを使用して対話型に進められる。
このコンクリート施工性能評価処理は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる制御部と、ハードディスク装置からなる記憶部、キーボード、マウス等の入力部、ディスプレイ、プリンタ等の出力部、通信部、ＣＤ−ＲＯＭ等のメディア入出力部等を有するコンピュータ・システムを用いて実行されるプログラムである。このプログラムや、圧送可能性性能関数１１および打設可能性関数３１等のデータは、記憶部あるいはＣＤ−ＲＯＭ等に格納されており、制御部により実行される。この処理は、例えば、コンクリートの施工業者担当者がコンピュータ・システムを使用して対話型に進められる。
まず、条件設定を行う（ステップ１００）。条件設定は、対象となる構造物についての条件（ステップ１１０）と、コンクリートの発注仕様（ステップ１２０）、コンクリートの使用材料の条件（ステップ１３０）からなる。
対象となる構造物の条件では（ステップ１１０）、まず、構造物の重要度の高さ（ステップ１１１）を入力する。これは、構造物が果たすべき機能を考慮した品質ランクである。例えば水理構造物の場合は、一般構造物よりも品質ランクを高くする必要があり、コンクリート施工性能を評価するための許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂａや許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄａの設定（ステップ１１３）に用いる。
また、構造物の条件として、構造物の形状や内部鋼材の配置状況、打込み位置、バイブレータ挿入可能範囲等の打設に関わる構造条件と、コンクリートの製造工場から現場までの運搬時間、ポンプ圧送距離等の施工条件を入力する（ステップ１１２）。
対象となる構造物の条件では（ステップ１１０）、まず、構造物の重要度の高さ（ステップ１１１）を入力する。これは、構造物が果たすべき機能を考慮した品質ランクである。例えば水理構造物の場合は、一般構造物よりも品質ランクを高くする必要があり、コンクリート施工性能を評価するための許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂａや許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄａの設定（ステップ１１３）に用いる。
また、構造物の条件として、構造物の形状や内部鋼材の配置状況、打込み位置、バイブレータ挿入可能範囲等の打設に関わる構造条件と、コンクリートの製造工場から現場までの運搬時間、ポンプ圧送距離等の施工条件を入力する（ステップ１１２）。
コンクリートの発注仕様（ステップ１２０）では、強度や耐久性、スランプ等の条件を入力する。これにより、許容最大水セメント比Ｗ／Ｃａや許容最大単位水量Ｗａ等が算出される。さらに、使用材料の条件としては、セメントの質や量、ペーストの質、細骨材の質や量等の条件を入力する（ステップ１３０）。
以上の処理により各種の条件の入力が完了する。
以上の処理により各種の条件の入力が完了する。
コンクリートの発注仕様（ステップ１２０）と構造条件、施工条件の設定（ステップ１１２）から、コンクリートの当初のスランプ値ＳＬ０が設定される（ステップ１２１）。また、このスランプの初期設定値ＳＬ０とステップ１３０で設定した使用材料の条件から、使用しようとするコンクリートの水セメント比Ｗ/Ｃと単位水量Ｗを算出し、その値が許容最大値よりも小さいか否かを判定する（ステップ１４０、１４１）。許容範囲内であれば（ステップ１４１のＯＫ）適正配合と判定される。また、許容範囲外であれば（ステップ１４１のＮＧ）不適配合と判定され、ステップ１３０、ステップ１４０、ステップ１４１の処理を繰り返し、使用材料の条件の再検討を行う。
適正配合と判定されれば、使用コンクリートの配合情報である、セメントの種類や単位セメント量、水セメント比Ｗ/Ｃ、細骨材の粒度分布、単位細骨材料等が定まる。
適正配合と判定されれば、使用コンクリートの配合情報である、セメントの種類や単位セメント量、水セメント比Ｗ/Ｃ、細骨材の粒度分布、単位細骨材料等が定まる。
次に、以上のようにして決定したコンクリートの配合情報と、ステップ１１２で条件入力した施工条件からコンクリート施工における運搬性能の評価が実施される（ステップ２００）。ステップ１１２で入力された施工条件は、例えば、製造時のスランプ値やそのばらつき、コンクリートの運搬時間、ポンプ圧送条件である、圧送距離（配管長）や配管径、テーパー管本数、ベント管本数、フレキシブルホースの本数、環境温度等である（ステップ２１０）。
運搬性能評価（ステップ２２０）では、まず、ステップ１４１で適正配合と判定されたコンクリートの配合情報を元に補正セメント量が算出される。また、施工条件の製造時のスランプ値とそのばらつき、コンクリートの運搬時間、環境温度等から現着時のスランプ値とそのばらつきが予測される。
そして、前もって実験等により定められコンピュータ・システムの記憶部等に格納されている圧送可能性性能関数１１を参照し、現着時のスランプのばらつき分布のなかで圧送不能領域１５に含まれる確率を閉塞確率Ｐｐｂとして算出する。また、ここで、現着時のスランプ値と圧送距離等から配管最終部から施工現場に施工現場へコンクリートを打込む際のスランプ値である筒先スランプ値の予測値ＳＬｍを算出する。
運搬性能評価（ステップ２２０）では、まず、ステップ１４１で適正配合と判定されたコンクリートの配合情報を元に補正セメント量が算出される。また、施工条件の製造時のスランプ値とそのばらつき、コンクリートの運搬時間、環境温度等から現着時のスランプ値とそのばらつきが予測される。
そして、前もって実験等により定められコンピュータ・システムの記憶部等に格納されている圧送可能性性能関数１１を参照し、現着時のスランプのばらつき分布のなかで圧送不能領域１５に含まれる確率を閉塞確率Ｐｐｂとして算出する。また、ここで、現着時のスランプ値と圧送距離等から配管最終部から施工現場に施工現場へコンクリートを打込む際のスランプ値である筒先スランプ値の予測値ＳＬｍを算出する。
求まった閉塞確率Ｐｐｂをステップ１１３で求めた許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂaと比較し、閉塞確率Ｐｐｂが許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂaよりも小さい場合（ステップ２３０のＯＫ）、圧送中にコンクリートが閉塞する可能性が低く適正であると判断して、次の打設性能可能性の処理（ステップ３００）を実行する。
一方、閉塞確率Ｐｐｂが許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂaよりも大きいか等しい場合（ステップ２３０のＮＧ）は、圧送中にコンクリートが閉塞する可能性が高く不適であると判断し、条件設定の修正を行う（ステップ１５０）。
以上の処理において、閉塞確率Ｐｐｂと許容ポンプＰｐｂa閉塞確率を比較する前に、圧送可能性性能関数１１の参照により求まった閉塞確率Ｐｐｂを配管径や圧送距離、温度等の情報により補正するようにしてもよい。このようにすることにより、ポンプ圧送の条件下での圧送性能をさらに的確に評価可能になる。
一方、閉塞確率Ｐｐｂが許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂaよりも大きいか等しい場合（ステップ２３０のＮＧ）は、圧送中にコンクリートが閉塞する可能性が高く不適であると判断し、条件設定の修正を行う（ステップ１５０）。
以上の処理において、閉塞確率Ｐｐｂと許容ポンプＰｐｂa閉塞確率を比較する前に、圧送可能性性能関数１１の参照により求まった閉塞確率Ｐｐｂを配管径や圧送距離、温度等の情報により補正するようにしてもよい。このようにすることにより、ポンプ圧送の条件下での圧送性能をさらに的確に評価可能になる。
閉塞確率Ｐｐｂが許容ポンプ閉塞確率Ｐｐｂaよりも小さい場合（ステップ２３０のＯＫ）には、打設性能可能性の処理（ステップ３００）を実行する。
これには、コンクリートの配合情報と、ステップ１１２で条件入力した構造条件である構造物の形状や配筋状況（鋼材の間隔等）、コンクリートを流し込む打設位置の条件、バイブレータ挿入可能範囲の情報が使用される（ステップ３１０）。
また、ステップ２２０で求めた筒先スランプの予測値ＳＬｍが入力される。そして、前述の図３の実験等により決定され、コンピュータ・システムの記憶部等に格納されている打設可能性性能関数３１を参照し、筒先のスランプ予測分布のなかで、打設不能領域３５に含まれる確率を初期欠陥発生確率Ｐｉｄとして算出する（ステップ３２０）。そして、この初期欠陥発生確率Ｐｉｄと、ステップ１１３で決定された許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄaを大小比較し、初期欠陥発生確率Ｐｉｄが許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄaよりも大きいか等しい場合（ステップ３３０のＮＧ）には、初期欠陥が発生する可能性が高いと判断し、条件設定の修正処理に戻る（ステップ１５０）。
これには、コンクリートの配合情報と、ステップ１１２で条件入力した構造条件である構造物の形状や配筋状況（鋼材の間隔等）、コンクリートを流し込む打設位置の条件、バイブレータ挿入可能範囲の情報が使用される（ステップ３１０）。
また、ステップ２２０で求めた筒先スランプの予測値ＳＬｍが入力される。そして、前述の図３の実験等により決定され、コンピュータ・システムの記憶部等に格納されている打設可能性性能関数３１を参照し、筒先のスランプ予測分布のなかで、打設不能領域３５に含まれる確率を初期欠陥発生確率Ｐｉｄとして算出する（ステップ３２０）。そして、この初期欠陥発生確率Ｐｉｄと、ステップ１１３で決定された許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄaを大小比較し、初期欠陥発生確率Ｐｉｄが許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄaよりも大きいか等しい場合（ステップ３３０のＮＧ）には、初期欠陥が発生する可能性が高いと判断し、条件設定の修正処理に戻る（ステップ１５０）。
一方、初期欠陥発生確率Ｐｉｄが許容初期欠陥発生確率Ｐｉｄaよりも小さい場合（ステップ３３０のＯＫ）、初期欠陥が発生する可能性が低く、打設を適切に実施可能と判断する。
そして、最後に求まった初期欠陥確率Ｐｉｄや構造物の重要度等を元に初期欠陥リスクの評価を行う（ステップ４００）。すなわち、初期欠陥初期欠陥の発生頻度（ステップ４１０）や、初期欠陥発生に伴う補修費用などの短期的損失（ステップ４２０）や、初期欠陥に起因するコンクリート構造物の耐久性低下を維持管理・補修するための費用などの長期的影響（ＬＣＣ：ライフサイクルコスト、ステップ４３０）を求める。
そして、最後に求まった初期欠陥確率Ｐｉｄや構造物の重要度等を元に初期欠陥リスクの評価を行う（ステップ４００）。すなわち、初期欠陥初期欠陥の発生頻度（ステップ４１０）や、初期欠陥発生に伴う補修費用などの短期的損失（ステップ４２０）や、初期欠陥に起因するコンクリート構造物の耐久性低下を維持管理・補修するための費用などの長期的影響（ＬＣＣ：ライフサイクルコスト、ステップ４３０）を求める。
これらの初期欠陥リスク評価を元に、このコンクリート施工が妥当か否かを判定し（ステップ４４０）、妥当ならば（ステップ４４０のＯＫ）、発注者、企業者に情報を開示し、協議したうえで（ステップ４５０）、実際に施工を行う（ステップ４６０）。一方、妥当でない場合（ステップ４４０のＮＯ）には、ステップ１３０の使用材料条件の再検討、ステップ１１０の対象構造物の条件の再検討に戻って処理を行う。
尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能であり、それらも、本発明の技術範囲に含まれる。例えば、図１および図２に示した圧送可能性性能関数１１および打設可能性性能関数３１はこれに限るものではない。例えば、本実施の形態で示した圧送可能性性能関数１１および打設可能性性能関数３１を、コンクリートの構成材料（セメント、混和材、粗骨材、細骨材）やコンクリートの配合状況（Ｗ/Ｃ、ｓ/ａ等）、コンクリートのフレッシュ性状（変形性、充填性、間隙通過性）等の要因ごとに規定してもよい。
また、これらの要因を補正セメント量の算定において加味するようにしてもよい。さらに、本実施の形態で示した圧送可能性性能関数１１あるいは打設可能性性能関数３１を使用して求めた閉塞確率１９あるいは初期欠陥発生確率３９に対して、上記の要因を考慮した重み付け係数を掛け合わせて、これにより閉塞確率および初期欠陥発生確率を判断するようにしてもよい。
また、これらの要因を補正セメント量の算定において加味するようにしてもよい。さらに、本実施の形態で示した圧送可能性性能関数１１あるいは打設可能性性能関数３１を使用して求めた閉塞確率１９あるいは初期欠陥発生確率３９に対して、上記の要因を考慮した重み付け係数を掛け合わせて、これにより閉塞確率および初期欠陥発生確率を判断するようにしてもよい。
１１………圧送可能性性能関数
１７………スランプのばらつき分布
１９………閉塞確率
３１………鋼材間隔別の打設可能性性能関数
３７………筒先スランプのばらつき分布
３９………初期欠陥発生確率
１７………スランプのばらつき分布
１９………閉塞確率
３１………鋼材間隔別の打設可能性性能関数
３７………筒先スランプのばらつき分布
３９………初期欠陥発生確率
Claims (5)
- コンクリートのポンプ圧送における閉塞確率によりコンクリート施工性能を評価するコンクリート施工性能評価方法であって、
実験により求められるコンクリートの配合因子の粘性への影響を示す補正量により、単位セメント量を補正した補正セメント量と、スランプの値を変数とし、実験により前もって求められる、コンクリートのポンプ圧送が可能な領域と不可能な領域を示す圧送可能性性能関数と、
使用しようとするコンクリートの前記補正セメント量から、前記圧送可能性性能関数により、ポンプ圧送が不可能なスランプ領域を求める工程と、
前記使用しようとするコンクリートが有するスランプの、正規分布であるばらつき分布のなかで、前記ポンプ圧送が不可能なスランプ領域に属する確率を前記閉塞確率として算定する工程と、
を具備することを特徴とするコンクリート施工性能評価方法。 - コンクリートの打設時における初期欠陥発生確率を算定することによりコンクリート施工性能を評価するコンクリート施工性能評価方法であって、
実験により求められるコンクリートの配合因子の粘性への影響を示す補正量により、単位セメント量を補正した補正セメント量と、コンクリート打設時のスランプ値である筒先スランプ値を変数とし、鋼材の配置状況を考慮して設定した、実験により前もって求められる、コンクリートの充填不良が発生する領域と発生しない領域とを示す打設可能性性能関数と、
使用しようとするコンクリートの前記補正セメント量から、前記打設可能性性能関数により、充填不良が発生するスランプ領域を求める工程と、
前記使用しようとするコンクリートが有するスランプの、正規分布であるばらつき分布のなかで、前記充填不良が発生するスランプ領域に属する確率を初期欠陥発生確率として算定する工程と、
を具備することを特徴とするコンクリート施工性能評価方法。 - 前記補正セメント量は、セメントの質、ペーストの濃さ、細骨材中の微粒分量を変数としてスランプのタンピング試験を実施し測定したスランプの広がりに基づき決定される、各変数がコンクリートの粘性に与える影響を示す補正量に基づき、単位セメント量を増減した量であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコンクリート施工性能評価方法。
- 前記スランプのばらつき分布は正規分布であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコンクリート施工性能評価方法。
- 前記打設可能性性能関数は、所定の配筋条件で鋼材が配置された型枠内にコンクリートを打設する実験を行い、硬化後採取したコアにより評価される打設可能性に基づき決定されることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート施工性能評価方法。
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