JP6497707B2

JP6497707B2 - コンクリート脱型時強度推定システム

Info

Publication number: JP6497707B2
Application number: JP2016137231A
Authority: JP
Inventors: 昌平桃木; 昭信平間; 隆規筒井; 壮典田畑
Original assignee: Tobishima Corp
Current assignee: Tobishima Corp
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2036-07-12
Also published as: JP2018009821A

Description

本発明は、たとえば、コンクリート脱型時強度推定システムに係り、詳しくは、山岳トンネルの覆工コンクリートの強度発現を監視して、脱型時に必要な強度を推定するシステムに関するものである。

例えば、山岳トンネルなどの覆工コンクリートの型枠脱型時期は、圧縮強度で２．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²程度を目安としている。

従来では、現場養生した管理供試体による圧縮強度試験から、所望の圧縮強度に達したことを確認して脱型作業を行うことが要求されるが、一般的には打設終了からの経過材齢、すなわち「圧縮強度が十分に発現したであろう期間」に基づいて脱型作業が行われることが多い。
しかしながら、この経過材齢に基づく場合、現場環境や打設条件に変化が生じた際には対処できないという課題がある。

そこで、近年のトンネル工事においては、覆工コンクリートの温度を測定し、この測定温度から積算温度を算出し、積算温度が任意の数値に達することで所望の圧縮強度に到達したと推定して脱型可能と判定する手段が（例えば、特許文献１参照）が採られている。

特許文献１の技術は、打設時の温度や空気量もパラメータとして加えることで、より精度よく圧縮強度を推定することであるため、配合毎に、練り上がり温度を複数水準とする試験練りを各々行い、この複数水準の各試験練りについて積算温度測定と圧縮強度試験を行い、練り上がり温度・空気量・積算温度・圧縮強度の関係式を複数用意する。その上で、受入検査時の練り上がり温度と空気量に基づき関係式を選択して強度推定に用いる。したがって、目標強度が同じであっても、配合の僅かな変動、例えば混和剤の種類や使用量に変動があれば、その都度、上記の試験練りを実施する必要がある。更に、練り上がり温度を複数水準とするための材料調整なども加わるなど、精度を確保するために多くの準備を要するとの課題があった。

特許５２３１４９３号公報

かくして、本発明は前記従来の課題に対処すべく創案されたものであって、配合の僅かな変動や練り上がり温度による準備工程数を増加させることなく精度を確保できる脱型時強度推定システムを提供することを目的とするものである。

本発明は、
現場の覆工コンクリートの打設に用いるコンクリートと略同配合のコンクリートを用いて試験練り体を形成し、前記試験練り体につき、超音波測定と圧縮強度試験とを各々の試験練り体を用いて同時刻に行い、前記超音波測定で測定した振幅と、同時刻に計測した圧縮強度の数値を用いて推定式［σ＝αln(Amax)＋β］を導き出すと共に、圧縮強度と最大振幅との関係を示す直線状の一次関数グラフを導き出し、
現場の覆工コンクリート打設に際しては、覆工コンクリートの超音波測定を行うべく前記覆工コンクリートの型枠に超音波発信子及び受信子を設置して、覆工コンクリートの超音波試験による振幅取得を可能とし、前記型枠内での覆工コンクリートの打設及び締固めが完了した時点で、超音波測定を開始し、前記測定によって振幅を読み取り、前記推定式に代入することで、前記直線状をなす一次関数グラフから、前記型枠を脱型できるとされる圧縮強度を推定する、
ことを特徴とし、
または、
現場の覆工コンクリートの打設に用いるコンクリートと略同配合のコンクリートを用いて試験練り体を形成し、前記試験練り体につき、超音波測定と圧縮強度試験とを各々の試験練り体を用いて同時刻に行い、前記超音波測定で測定した振幅と、同時刻に計測した圧縮強度の数値を用いて推定式［σ＝αln(Amax)＋β］を導き出すと共に、圧縮強度と最大振幅との関係を示す直線状の一次関数グラフを導き出し、
現場の覆工コンクリート打設に際しては、覆工コンクリートの超音波測定を行うべく前記覆工コンクリートの型枠に超音波発信子及び受信子を設置して、覆工コンクリートの超音波試験による振幅取得を可能とし、前記型枠内での覆工コンクリートの打設及び締固めが完了した時点で、超音波測定を開始し、前記測定によって振幅を読み取り、前記推定式に代入することで、前記直線状をなす一次関数グラフから、前記型枠を脱型できるとされる圧縮強度を推定すると共に、推定した圧縮強度により脱型時の到達時刻を予測する、
ことを特徴とし、
または、
前記推定式は、
σ＝αln(A)＋β、
σ：圧縮強度（N/mm²）、A：振幅（例として、V）、α及びβ：定数
であることを特徴とし、
または、
前記超音波測定を行う超音波発信子及び受信子は、覆工コンクリートの型枠にあらかじめ取り付けられ、型枠の繰り返し使用の際、前記超音波発信子及び受信子の取り付け作業を行うことなく使用できる、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、配合の僅かな変動や練り上がり温度による準備工程数を増加させることなく精度を確保できる脱型時強度推定システムを提供ができるとの優れた効果を奏する。

試験練り体の超音波試験および圧縮強度試験の概略を説明する説明図である。超音波測定の振幅と圧縮強度より推定式を導き出す状態を説明する説明図である。覆工コンクリートの測定につき説明する説明図である。強度推定システムの概略構成を説明する構成説明図である。

以下、本発明につき、図に基づいて説明する。

まず、打設に用いるコンクリートと略同配合にしたコンクリートを用いて、試験練り体１を形成する。
そして、形成した前記試験練り体１につき、超音波測定と圧縮強度試験とを各々同時刻に行う。図１において、符号２は、前記試験練り体１に配置された超音波発信子であり、符号３は超音波受信子である。

前記超音波発信子２により超音波を発信し、発信した超音波を超音波受信子３により受信する。そして、これら超音波発信子２と超音波受信子３を超音波試験機７に接続し、試験練り体１内を伝播する超音波の波形変動を測定する。
前記測定は、試験練り体１内で受信した超音波の波形変化すなわち振幅につき時間をおいて複数回測定するものとなる。

ここで、当該振幅は、図２のグラフから理解されるように、コンクリートへの加水からの経過時間、すなわち試験練り体１から水分が減衰し、固化するに従って、伝播する超音波の振幅、例えば最大振幅が大きくなっていくことが理解できる。

また、前記試験練り体１につき、圧縮強度試験をも行う。この試験は、通常行われるコンクリートの圧縮試験と同様に、例えば前記試験練り体１につき、略円柱形に形成し、それに対し、上方から圧縮力を加えて圧縮強度を計測するがごときである。そして、当該圧縮強度試験は、前記時間をおいて行われる前記超音波試験と同時刻に行うものとする。

しかして、時間をおいて測定した超音波測定での前記振幅、例えば最大振幅（Amax）と、同時刻に計測した圧縮強度（σ）の数値から、推定式［σ＝αln(Amax)＋β］を導き出すことができ（図２参照）、もって圧縮強度（σ）と超音波測定での最大振幅（Amax）との関係グラフ、例えば直線状の一次関数グラフを導き出すことができるのである。

次に、現場において、実際の覆工コンクリート５の打設作業に入る。図３に示すように、符号４は、覆工コンクリート５の型枠を示す。当該型枠４には、任意の位置に取り付け孔６が穿設され、この取り付け孔６には超音波発信子２および超音波受信子３があらかじめ取り付けられる。

そして、これら超音波発信子２および超音波受信子３は図４に示す超音波試験機７に接続され、超音波測定での覆工コンクリート内を伝播する超音波の振幅、例えば最大振幅（Amax）が測定され、求められる。
この測定作業は、任意の時間間隔、例えば１５分ごとに複数回、少なくとも３回以上行われることが好ましい。

そして、前記複数回の測定結果から、測定時刻における各々の前記最大振幅を前記推定式に代入し、もって測定時刻での圧縮強度を得ることができるのである。

さらに、図２および図３から理解されるように圧縮強度と最大振幅との関係を示すσ＝αln(Amax)＋βの式を表したグラフにおける直線状をなす一次関数グラフの傾斜（例えば定数αの値）から推定して、型枠４を脱型できるとされる圧縮強度、例えば２．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²程度の圧縮強度に到達する時刻を予測することができるものとなる。

なお、前記複数回の測定結果から、測定時刻における各々の前記最大振幅を前記推定式に代入し、もって測定時刻での圧縮強度を得ること、並びに圧縮強度と最大振幅との関係を示すσ＝αln(Amax)＋βの式を表したグラフにおける直線の傾斜（例えば定数αの値）から、型枠４を脱型できるとされる圧縮強度、例えば２．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²程度の圧縮強度に到達する予測時刻を推定する演算は、図４に示すように、超音波試験装置７に接続されたパソコンなどの演算装置８で行え、さらにその演算結果は、演算装置８に接続されたディスプレイ９上に、リアルタイムに表示されるものとなっている。

よって、目標の圧縮強度への予測時刻が推定、確認できることにより、速やかにその結果を施工現場へ報知し、型枠４の脱型時刻指示を出すことができるものとなる。

なお、型枠４にはあらかじめ超音波発信子２や超音波受信子３が装着されているため、脱型時には電源をオフにした後、前記超音波発信子２や超音波受信子３を取り外すことなく前記型枠４とともに移動でき、次のコンクリート打設箇所で型枠４を取り付けた後、覆工コンクリートを打設し、再度前記の測定をスムーズに行うことができる。

このように、本件発明であれば、コンクリート配合の僅かな変動や練り上がり温度を考慮して目標の圧縮強度を計測するとの準備工程数を増加させることなく、きわめて精度の高い目標圧縮強度が得られる時刻を計測できる脱型時強度推定システムを提供することができる。

特に、最大振幅と圧縮強度の推定式を用いて、打設した覆工コンクリートの最大振幅を算出することで脱型時強度を推定する構成により、配合の僅かな変動や練り上がり温度による複数の関係式を予め用意することなく、目標となる強度に対し一意的な推定式を予め用意するに留めることができ、その点においても極めて有効である。

１試験練り体
２超音波発信子
３超音波受信子
４覆工コンクリートの型枠
５覆工コンクリート
６取り付け孔
７超音波試験機
８演算装置
９ディスプレイ

Claims

現場の覆工コンクリートの打設に用いるコンクリートと略同配合のコンクリートを用いて試験練り体を形成し、前記試験練り体につき、超音波測定と圧縮強度試験とを各々の試験練り体を用いて同時刻に行い、前記超音波測定で測定した振幅と、同時刻に計測した圧縮強度の数値を用いて推定式［σ＝αln(Amax)＋β］を導き出すと共に、圧縮強度と最大振幅との関係を示す直線状の一次関数グラフを導き出し、
現場の覆工コンクリート打設に際しては、覆工コンクリートの超音波測定を行うべく前記覆工コンクリートの型枠に超音波発信子及び受信子を設置して、覆工コンクリートの超音波試験による振幅取得を可能とし、前記型枠内での覆工コンクリートの打設及び締固めが完了した時点で、超音波測定を開始し、前記測定によって振幅を読み取り、前記推定式に代入することで、前記直線状をなす一次関数グラフから、前記型枠を脱型できるとされる圧縮強度を推定する、
ことを特徴とするコンクリート脱型時強度推定システム。
現場の覆工コンクリートの打設に用いるコンクリートと略同配合のコンクリートを用いて試験練り体を形成し、前記試験練り体につき、超音波測定と圧縮強度試験とを各々の試験練り体を用いて同時刻に行い、前記超音波測定で測定した振幅と、同時刻に計測した圧縮強度の数値を用いて推定式［σ＝αln(Amax)＋β］を導き出すと共に、圧縮強度と最大振幅との関係を示す直線状の一次関数グラフを導き出し、
現場の覆工コンクリート打設に際しては、覆工コンクリートの超音波測定を行うべく前記覆工コンクリートの型枠に超音波発信子及び受信子を設置して、覆工コンクリートの超音波試験による振幅取得を可能とし、前記型枠内での覆工コンクリートの打設及び締固めが完了した時点で、超音波測定を開始し、前記測定によって振幅を読み取り、前記推定式に代入することで、前記直線状をなす一次関数グラフから、前記型枠を脱型できるとされる圧縮強度を推定すると共に、推定した圧縮強度により脱型時の到達時刻を予測する、
ことを特徴とするコンクリート脱型時強度推定システム。
前記推定式は、
σ＝αln(A)＋β、
σ：圧縮強度（N/mm²）、A：振幅（例として、V）、α及びβ：定数
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脱型時強度推定システム。
前記超音波測定を行う超音波発信子及び受信子は、覆工コンクリートの型枠にあらかじめ取り付けられ、型枠の繰り返し使用の際、前記超音波発信子及び受信子の取り付け作業を行うことなく使用できる、
ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のコンクリート脱型時強度推定システム。