JP5483720B2 - コンクリート締固め性能評価装置と方法。 - Google Patents
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Description
すなわち、従来フレッシュコンクリートのコンシステンシーの評価はスランプ試験によって行われ、施工に適するコンシステンシーの標準値が示されている。
しかしこの方法では必ずしもコンクリートの施工性を適切に評価することができないため、コンクリートの施工性に対する定量的評価が困難な場合がある。
コンクリートの締固めは振動機により励起される振動エネルギーによってフレッシュコンクリートが内部摩擦抵抗に打ち勝ち、変形を生じる現象である。
平成15年当時から、本件の発明者らはコンクリートのフレッシュ性状が通常の硬練りコンクリートの締固め性能に与える影響を締固めエネルギーの観点から定量的に評価する室内試験方法を提案している。
しかしいままでの方法ではコンクリートのフレッシュ性状を測定することはできるが、鉄筋を配置した空間内におけるコンクリート締固め性能は評価することはできなかた。
また上記の装置を使用して、容器の内部に立てた鉄筋を鉄筋把持具で支持して結合し、前記容器の内部の鉄筋群の内側にスランプコーンを設置して、スランプコーンの内部にコンクリートを投入し、その後、スランプコーンを引き上げて容器を、鉛直振動する振動床板に搭載し、鉄筋の支持を、容器と結合する鉄筋把持具から、振動しない架台と結合する鉄筋支持体に変更し、コンクリートの上面に、鉄筋を貫通した載荷板を載せ、振動台の振動を試験容器に与えて、載荷板の沈下量を変位計で得るように構成したコンクリート締固め性能評価方法を特徴としたものである。
<1> コンクリート締固めエネルギーを測定することで、鉄筋が配置してある空間内のコンクリートの締固めやすさを定量的に評価することができる。
<2> スランプ値は人為的な誤差などにより測定結果にバラツキを生じるが、本発明の方法では測定誤差に左右されずに、コンクリートのスランプ、単位容積質量、空気量を正確に推定することができる。
<3> コンクリートの締固めに最適な配合を選定することができる。
<4> 締固め不足による不具合を出さない施工計画の具体的な根拠データを提供することができる。
<5> スランプ、単位容積質量、空気量測定の自動化により、試験時間が20分から15秒に短縮できる。その結果、試験要員を削減できるなど、きわめて経済的である。
まず本発明のコンクリート締固め性能評価装置の全体の構成について説明する。
本発明の装置は、試験容器1と、鉄筋把持具2と、載荷板3と試験台4と、変位計32と、鉄筋支持体51とによって構成する。
本発明の試験に使用する試験容器1は、バケツ状の中空で有底の容器1である。
その内部に後述するように鉄筋5群とスランプコーン6を設置する。
したがって容器1の内径はそれらを内部に設置できるだけの寸法を確保する必要がある。
試験容器1の底板の内面には、後述する鉄筋5の下端を支持するための浅い係合溝11を凹設しておく。
容器1の内部に複数本の鉄筋5を鉛直に設置する。
その設置のために、容器1と鉄筋5とを結合する部材として鉄筋把持具2を使用する。
鉄筋把持具2は、例えば図3に示すように把持板21の下面に、容器1の縁をはさむ状態で外側片22と内側片23を平行に設置した部材である。
そして把持板21には鉄筋5の外径に近い穴を、把持凹部24として開設する。
あるいは鉄筋5の外径の半分以上にかかる、U字状の溝を把持凹部24として開設する。
この鉄筋把持具2の把持凹部24に鉄筋5を通した後、鉄筋把持具2を容器1の縁に掛けると、外側片22と内側片23によって容器1と結合した鉄筋把持具2が、鉄筋5を把持して鉛直に位置決めすることができる。
載荷板3は、容器1の内径よりわずかに小さい外径を備え、軽量な材料で円盤状に形成した板体である。
この載荷板3の中央には直交する方向にガイド柱31を突設する。
さらに載荷板3には、鉄筋5を貫通する鉄筋貫通孔33を開口する。
この鉄筋貫通孔33の位置は、容器1の内部に立てる鉄筋5の位置、外形に応じた孔である。
そのために載荷板3は、鉄筋5を貫通した状態で下降することができる。
試験台4は、振動床板41と、この振動床板41を支持する架台43によって構成する。
架台43は、不動の枠体であり、床板の周囲に平行に複数本立てた支柱46と、支柱46の上端を水平に連結する架台梁44によって構成する。
振動床板41は、架台43の内部に位置する枠体であり、振動床板41と、振動床板41の周囲に平行に複数本立てた支柱と、支柱の上端を水平に連結する振動梁44とによって構成する。
この振動床板41の下にバネ47を配置し、バネ47を架台43の床板41の上に設置する。
さらに振動床板41の下面には振動発生機48を取り付ける。
したがって振動発生機48を作動した場合に、振動床板41は鉛直振動を行うが、架台43は不動状態を維持する。
架台梁44には、後述する鉄筋支持体51を取り付けて、鉄筋5の上端を支持する。
振動梁44には、レーザ変位計32を取り付けて、ガイド柱31の変位量を計測する。
振動床板41の面積は、前記した試験容器1を搭載するに十分な面積を備えている。
振動床板41と鉄筋5とを結合するために、鉄筋支持体51を使用する。
鉄筋支持体51は、例えば振動しない架台43の架台梁44の下側に取り付けた磁石で構成する。
前記した鉄筋把持具2によって鉄筋5と容器1とを結合しているが、鉄筋把持具2が存在すると載荷板3の下降の障害となる。
そこで容器1を振動床板41の上に設置したら、鉄筋把持具2を除去して、あらたに鉄筋5の上端を鉄筋支持体51によって支持する。
その結果、載荷板3は鉄筋5に沿って下降することが可能となる。
次に上記の装置を使用して、コンクリート締固め性能を評価する方法を説明する。
試験容器1の内部に複数本の鉄筋5を立てる。
鉄筋5は、試験の目的に沿ってD10〜D32までの鉄筋5を選択し、30mm〜200mm間隔で容器1の内周面から多少の距離を離して、その内面形状に沿って固定する。
そのために鉄筋5の下端は容器1底面の係合溝11に係合する。
鉄筋5の上側は、前記した鉄筋把持具2を容器1の上縁に掛けて、その把持孔24で鉄筋5を把持する。
こうして鉄筋把持具2を介して鉄筋5と容器1を結合して、複数の鉄筋5群の直立状態を維持する。
容器1内の、鉄筋5群で囲まれた空間の内側にスランプコーン6を設置する。
スランプコーン6は円錐状の上下が貫通した筒体であり、下穴の内径は20cm、上穴の内径が10cm、高さが30cmの市販の試験用具である。
このスランプコーン6の内部に、試験方法にしたがって3回に分けてフレッシュコンクリート7を投入する。
その際に、コンクリートの質量を測定してパソコンに入力してデータとして記録する。
その後、スランプコーン6を静かに引き上げる。
するとフレッシュコンクリート7は徐々に変形して形を崩してゆく。
スランプコーン6を引き抜いた容器1を試験台4の振動床板41の上に移動して設置する。
そして、鉄筋把持具2を鉄筋5から取り外す。
鉄筋把持具2を除去した鉄筋5群の上から載荷板3の鉄筋5挿通孔を貫通させて取り付ける。
載荷板3は、鉄筋把持具2が存在しないから、鉄筋5に沿って下降し、フレッシュコンクリート7の上面に搭載されることになる。
その後、鉄筋5の上端を、振動しない架台43の架台梁44に設置した鉄筋支持体51によって支持する。
このように、鉄筋5の支持を、容器1と結合する鉄筋把持具2から、架台43と結合する鉄筋支持体51に変更し、鉄筋5の姿勢、位置を保持する。
そして振動発生機48を起動して振動床板41に鉛直方向の振動を発生させ、この振動を試験容器1に与える。
振動の加速度は、振動床板41に設けた加速度計49によって測定し、データはパソコンに入力する。
この振動を受けてフレッシュコンクリート7が内部摩擦抵抗に打ち勝ち、周囲の鉄筋5の抵抗の影響を受けながら急激に変形を生じる。
変形するとフレッシュコンクリート7の高さが低くなり、スランプコーン6に充填した状態から変形してその高さが沈下してゆく。
この沈下量がスランプであり、この値は載荷板3の沈下量、すなわちガイド柱31の変位量としてレーザ変位計32で測定することができる。
その変位データをパソコンに入力する。
以上の試験によって、プログラムに送られたスランプ、質量、レーザ変位計32によって測定した変位量、振動の加速度、あるいは他のデータから、締固め完了エネルギー、スランプ、単位容積質量、空気量を計算してモニタに表示する。
こうして、鉄筋5の直径が太いほど、また鉄筋5間隔が狭いほど小さい締固め完了エネルギーは大きくなるといった、鉄筋5の影響を受けたフレッシュコンクリート7の締固め性能を評価することができる。
2:鉄筋把持具
3:載荷板
4:試験台
5:鉄筋
6:スランプコーン
7:フレッシュコンクリート
Claims (2)
- 配筋してある有筋コンクリートの締固め性能を評価するための装置であって、
中空有底の容器と、
中空有底の容器の内部に鉛直に配置した複数本の鉄筋と、
容器と鉄筋とを結合する鉄筋把持具と、
容器の内径に近い外径を備え、前記鉄筋を貫通する鉄筋貫通孔を開口した載荷板と、
振動台と、
前記載荷板の鉄筋貫通孔に前記鉄筋を貫通して前記容器内を前記鉄筋に沿って下降する載荷板の沈下量を測定する変位計と、
振動台と鉄筋とを結合する鉄筋支持体とにより構成した、
コンクリート締固め性能評価装置。 - 請求項1記載の装置を使用して、
容器の内部に立てた鉄筋を鉄筋把持具で支持して結合し、
前記容器の内部の鉄筋群の内側にスランプコーンを設置して、スランプコーンの内部にコンクリートを投入し、
その後、スランプコーンを引き上げて容器を、鉛直振動する振動床板に搭載し、
鉄筋の支持を、容器と結合する鉄筋把持具から、振動しない架台と結合する鉄筋支持体に変更し、
コンクリートの上面に、鉄筋を貫通した載荷板を載せ、
振動台の振動を試験容器に与えて、載荷板の沈下量を変位計で得るように構成した、
コンクリート締固め性能評価方法。
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