JP7382292B2 - How to measure the quality of structures - Google Patents
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Description
本発明は、構造物の品質測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the quality of a structure.
特許文献1には、土砂や骨材とセメントを混合したセメント系混練物を敷均した後、転圧することによって構築された構造物の締固め作業を管理することで構造物の品質を管理する方法が開示されている。
特許文献1に記載の品質管理方法は、構造物の表面での締固め作業に基づいて行われており、構造物内の品質は均一なものとして扱われている。しかしながら、構造物が薄く広く敷均された複数の層で構築される場合、各層を構築するセメント系混練物の品質を均一にすることは難しいことから、実際には各層の品質にばらつきが生じている可能性がある。各層の実際の品質を確認するには、所定期間が経過し各層が硬化した後、構造物から円柱形のコアを採取し、各層の強度等を測定することが考えられる。しかしながら、層状に敷均されるセメント系混練物に混合される骨材は、一般的に粒径が比較的大きいため、採取したコアの一部が崩れてしまったり、各層の境界が判然としなかったりすることから、コアを切断して各層毎の強度等の品質を測定することは困難である。
The quality control method described in
本発明は、複数層で構築される構造物の各層の品質を測定することを目的とする。 The present invention aims to measure the quality of each layer of a structure constructed of multiple layers.
本発明は、セメント系混練物からなる複数の層が硬化することにより構築される構造物の品質を測定する構造物の品質測定方法であって、複数の層が含まれる試料体を構造物から採取する工程と、試料体に含まれる複数の層のいずれかの層に放射線を放射し、透過した透過放射線量に基づいて、複数の層のいずれかの層の密度または強度を求める工程と、を備える。 The present invention is a structure quality measurement method for measuring the quality of a structure constructed by curing a plurality of layers made of a cement-based kneaded material, in which a sample body containing a plurality of layers is removed from the structure. a step of emitting radiation to any one of the plurality of layers included in the sample body and determining the density or intensity of any one of the plurality of layers based on the amount of transmitted radiation; Equipped with
本発明によれば、複数層で構築される構造物の各層の品質を測定することができる。 According to the present invention, it is possible to measure the quality of each layer of a structure constructed of multiple layers.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る構造物の品質測定方法について説明する。本実施形態では、品質測定の対象となる構造物がCSG(Cemented Sand and Gravel)工法により構築されるCSGダム100を構成する構造体10である場合について説明する。
Hereinafter, a method for measuring quality of a structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case will be described in which the structure to be subjected to quality measurement is a
まず、図1及び図2を参照して、CSGダム100について説明する。図1はCSGダム100の縦断面図(上下流方向断面図)であり、図2はCSGダム100を上流側から見た正面図(図1において、CSGダム100を左側から見た図)である。
First, the CSG
CSGダム100は、図1に示すように、上下流方向の断面が略台形状の台形ダムであり、台形状に盛り立てたCSGからなるダム本体部の表面を保護コンクリートで覆うことにより構築される。また、CSGダム100は、図2に示すように、左右の側面のそれぞれが岩盤102,103に岩着される。なお、説明の便宜上、図1に示す左右方向、すなわち川の流れる方向をCSGダム100の上下流方向と称する。
As shown in FIG. 1, the
CSGダム100のダム本体部の材料となるCSGは、建設現場周辺で手近に得られる砂礫や岩塊等からなる掘削土質材料(現地発生材)に、水及びセメントを混合して製造されるセメント系混練物であり、骨材として、一般的なレディーミクストコンクリート用の骨材の最大粒径(40mm)よりも大きい80mm程度の粒径の砕石や粗礫といった粗骨材を含んでいる。なお、掘削土質材料に対しては、オーバーサイズのものを取り除いたり、破砕したりする処理がなされることはあるが、分級、粒度調整及び洗浄は基本的に行われない。つまり、掘削土質材料を主原料とするCSGは、コンクリートを製造する設備よりも簡易な設備によって連続的に製造することが可能であり、CSGダム100を建設するにあたっては、一般的なコンクリートダムの建設で必要となる骨材製造設備などの設備が不要となる。なお、セメントとしては、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント等があるが、CSG及びCSG工法には、ポルトランドセメントや混合セメント(高炉セメントやフライアッシュセメント等)が用いられる。特に、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメント(B種)、ポルトランドセメントにフライアッシュを混合したものや、中庸熱ポルトランドセメントにフライアッシュセメントを混合したものが好ましい。 CSG, which is the material for the dam body of CSG Dam 100, is cement that is manufactured by mixing water and cement with excavated soil material (locally generated material) made of gravel and rock blocks that can be easily obtained around the construction site. It is a system kneaded product, and contains coarse aggregate such as crushed stone and coarse gravel with a particle size of about 80 mm, which is larger than the maximum particle size (40 mm) of aggregate for general ready-mix concrete. Note that although excavated soil materials are sometimes treated to remove oversized materials or to be crushed, classification, particle size adjustment, and cleaning are generally not performed. In other words, CSG, which uses excavated soil as its main raw material, can be manufactured continuously using equipment that is simpler than equipment that manufactures concrete, and in constructing CSG Dam 100, it was possible to manufacture CSG using equipment that is simpler than equipment that manufactures concrete. Facilities such as aggregate production equipment required for construction become unnecessary. Note that cement includes Portland cement, mixed cement, special cement, etc., and for CSG and CSG construction methods, Portland cement and mixed cement (blast furnace cement, fly ash cement, etc.) are used. Particularly preferred are moderate heat Portland cement, blast furnace cement (class B), Portland cement mixed with fly ash, and moderate heat Portland cement mixed with fly ash cement.
CSGダム100は、CSG(セメント系混練物)を打設することで形成される1リフト分の構造体10を下から上へと積層させることによって構築される。構造体10のそれぞれの高さ、すなわち、リフト高さhは、75cm~100cm程度である。
The
図1及び図2では、簡易的に6つの構造体10からなるCSGダム100を示している。構造体10は上方に形成されるものほど上下流方向の長さが短く形成される。このため、CSGダム100の上流側及び下流側の側面には、階段上の段部が形成されることになる。
1 and 2, a
次に、図3を参照し、各構造体10の構築方法について説明する。図3は、構築中の構造体10の断面を示している。
Next, with reference to FIG. 3, a method of constructing each
構造体10は、CSGを薄く広く敷均す、いわゆる、薄層まき出し方式によって構築されるものであって、図3に示すように、層状に重なるCSGにより形成される複数の層11,12,13が硬化することにより構築されるものである。
The
具体的には、まず、ダンプトラックやコンベヤ、クレーン等の搬送機械によって施工現場まで搬送されたCSGをブルドーザ等の敷均し機械によって敷均すことによって締固められ、最下層の第1層11が形成される。 Specifically, first, the CSG is transported to the construction site by a transport machine such as a dump truck, a conveyor, or a crane, and is compacted by being leveled by a leveling machine such as a bulldozer. is formed.
続いて、敷均された第1層11の上面に、搬送機械によりCSGが搬送され、搬送されたCSGを敷均し機械によって敷均すことによって締固められ、中間層の第2層12が形成される。
Next, CSG is conveyed by a conveying machine onto the top surface of the leveled
さらに、敷均された第2層12の上面に、搬送機械によりCSGが搬送され、搬送されたCSGを敷均し機械によって敷均すことによって締固められ、最上層の第3層13が形成される。複数の層11,12,13は、各層のCSGに混合されるセメントの凝結の終結時間より前に敷均される。なお、凝結の終結時間は、JIS A 1147:2019「コンクリートの凝結時間試験方法」に従って測定される。
Further, CSG is conveyed by a conveying machine onto the top surface of the leveled
そして、第3層13が形成された後、図3に示すように、第3層13の表面が振動ローラ50等の締固め機械(転圧機)によって転圧され、第1層11、第2層12及び第3層13は締め固められる。つまり、構造体10を構築する3つの層11,12,13のうち少なくとも最上層は、敷均し機械によって敷均された後、締固め機械によって転圧され、締め固められる。なお、第1層11及び第2層12についても、第3層13と同様に、敷均し機械によって敷均された後、締固め機械によって転圧され、締め固められてもよい。また、3つの層11,12,13が敷均し機械によって敷均すことによって硬化するものであってもよい。
After the
このようにして形成される各層11,12,13の高さ(第1層11の高さである第1高さh1、第2層12の高さである第2高さh2及び第3層13の高さである第3高さh3)は、それぞれ10cm~30cm程度に設定される。但し、各層11,12,13の高さは、厳密に同じではなく、敷均しの状態や締め固めの状態によって差が生じる。
The height of each
このような作業を繰り返して、下から上へと構造体10を層状に積み上げることによってCSGダム100は構築される。
The CSG
続いて、図4を参照し、構造体10の品質の測定について説明する。図4は、構造体10の品質を測定する測定システム30を簡略化して示した図である。
Next, with reference to FIG. 4, measurement of the quality of the
上述のようにセメント系混練物により層状に構成される構造体10の品質を測定または推定する方法としては、構造体10の何れかの層11,12,13を形成する際に用いられたCSGを用いて円柱状の供試体を作成し、強度試験機により供試体の強度、すなわち、CSGの強度を測定する方法や構造体10の最上層である第3層13を転圧する振動ローラ50の作業実態を管理する方法などがある。
As a method for measuring or estimating the quality of the
しかしながら、これらの方法は、構造体10の品質を一括的に、且つ、間接的に測定したものであって、層11,12,13毎に品質がばらついている可能性がある構造体10の品質を測定するものとしては十分とはいえない。
However, these methods measure the quality of the
各層11,12,13の実際の品質を確認するには、所定期間が経過し各層11,12,13が硬化した後、構造体10から円柱形のコア(試料体)を採取し、各層11,12,13の強度等を測定することが考えられる。しかしながら、各層11,12,13を形成するCSGに混合される掘削土質材料には、粒径が比較的大きいもの、例えば80mm程度の砕石等も含まれる。このため、採取したコアの一部が崩れてしまい、強度試験機によってその強度を測定することは難しい。また、各層11,12,13の境界が判然としないことから、コアを切断する際に他の層が含まれてしまう可能性が高く、層11,12,13毎の強度等の品質を正確に測定することは困難である。
To check the actual quality of each
そこで本実施形態では、層11,12,13毎の強度等の品質を、各層11,12,13が含まれるコア(試料体)20を切断することなく、以下のような構成の測定システム30によって測定している。
Therefore, in this embodiment, the quality such as strength of each
測定システム30は、図4に示すように、各層11,12,13が含まれるコア(試料体)20に向けてガンマ線(放射線)を照射する照射部31と、コア20を透過したガンマ線(透過放射線量)を計測する計測部32と、照射部31から照射されたガンマ線の線量と計測部32で計測されたガンマ線の透過線量とに基づいてガンマ線の減衰率を演算する演算部34と、を有するRI密度計である。
As shown in FIG. 4, the
演算部34は、演算処理を行うCPU(central processing unit)と、CPUにより実行されるプログラムが予め記憶されたROM(read-only memory)と、照射部31及び計測部32から入力される情報やCPUの演算結果等を記憶するRAM(random access memory)と、を有するコンピュータである。演算部34には、演算結果を表示する図示しない表示モニタが接続される。
The
また、演算部34のROMには、ガンマ線の減衰率とコア20の密度との相関性を示す密度校正式と、コア20の密度とコア20の強度との相関性を示す強度校正式と、が予め保存されている。
Further, the ROM of the
密度校正式は、例えば、コア20と同じ寸法の供試体の密度と、この供試体を透過したガンマ線の減衰率と、の相関関係に基づいて作成される。具体的には、CSGまたはCSGと同等のセメント系混練物によってコア20と同寸法の供試体を作成し、作成された供試体の体積及び重量から密度を算出する。次に、測定システム30によって、供試体を透過したガンマ線の減衰率を測定する。このようにして複数の供試体について密度とガンマ線の減衰率とを測定することで密度とガンマ線の減衰率との相関関係が求められる。なお、複数の供試体のうち少なくとも1つは、構造体10の何れかの層11,12,13を形成する際に用いられたCSGにより形成されることが好ましく、実際に用いられている材料を用いて相関性を求めることで、測定システム30による密度の測定精度を向上させることができる。また、測定システム30によりコア20の密度等を測定する際に、コア20を保持するケースが用いられる場合には、密度校正式は、ケースによるガンマ線の減衰率も加味して作成される。
The density calibration formula is created, for example, based on the correlation between the density of a specimen having the same dimensions as the
強度校正式は、上述の密度校正式を作成する際に取得された供試体の密度と、この供試体の強度を強度試験機により測定した結果と、の相関関係に基づいて作成される。したがって、ガンマ線の減衰率から直接的に強度を測定することもできる。 The strength calibration formula is created based on the correlation between the density of the specimen obtained when creating the density calibration formula described above and the result of measuring the strength of this specimen using a strength testing machine. Therefore, the intensity can also be directly measured from the attenuation rate of gamma rays.
このように演算部34では、ガンマ線の減衰率が演算されるとともに、ガンマ線の減衰率に基づいてコア20の密度及び強度が演算される。なお、計測結果としては、コア20の密度と強度との両方が表示されてもよいし、何れか一方のみが表示されてもよい。
In this way, the
なお、ガンマ線に加えて、照射部31からコア20に向けて中性子線を照射してもよく、この場合、演算部34では、照射部31から照射された中性子線の線量と計測部32で計測された中性子線の透過線量とに基づいて中性子線の減衰率が演算されるとともに、中性子線の減衰率に基づいてコア20の水分量が演算される。
In addition to gamma rays, neutron beams may be irradiated from the
円柱状のコア20は、十分な養生期間(例えば、2ヵ月)が経過し、強度が発現した後の構造体10からコアリングマシンによって採取される。コア20の長さは、構造体10を構成するすべての層11,12,13が含まれる長さに設定される。
The
次に、上記構成の測定システム30によって、構造体10の品質を測定する方法について説明する。
Next, a method for measuring the quality of the
構造体10から採取されたコア20は、軸方向を水平とした状態で、下方に設置される照射部31と、照射部31に対向するように上方に設置される計測部32と、の間に挿入される。
The core 20 collected from the
そして、第1層11から順に、複数の層(第1層11,第2層12,第3層13)の各々に放射線を放射し、各層における品質の測定が行われる。
Then, radiation is emitted to each of the plurality of layers (
具体的には、第1層11である蓋然性がある領域、例えば、コア20の端面から5cm以上離れ、且つ、第2層12との境界と推測される部分から5cm以上離れた範囲内の領域に対して、照射部31からガンマ線が照射され、透過したガンマ線が計測部32において計測される。
Specifically, an area that is likely to be the
そして、計測部32で計測された計測結果に基づいて、演算部34は、ガンマ線の減衰率を演算するとともに、演算されたガンマ線の減衰率から密度校正式により第1層11の密度を演算し、演算された第1層11の密度から強度校正式により第1層11の強度を演算する。
Then, based on the measurement results measured by the
このようにして演算された第1層11の密度及び強度は、第1層11の品質として表示モニタに表示される。なお、測定精度を向上させるには、第1層11における品質の測定を、第1層11である蓋然性がある領域内の複数の地点で行い、その平均値を測定結果として表示することが好ましい。
The density and strength of the
第1層11での測定が完了すると、コア20を軸方向に沿って水平方向に移動させ、第2層12での品質の測定が行われる。
When the measurement on the
具体的には、第2層12である蓋然性がある領域、例えば、第1層11との境界と推測される部分から5cm以上離れ、且つ、第3層13との境界と推測される部分から5cm以上離れた範囲内の領域に対して、照射部31からガンマ線が照射され、透過したガンマ線が計測部32において計測される。
Specifically, an area that is likely to be the
そして、第1層11と同様にして演算部34により密度及び強度が演算され、演算された第2層12の密度及び強度は、第2層12の品質として表示モニタに表示される。
Then, the density and intensity are calculated by the
第2層12での測定が完了すると、同様にして第3層13での品質の測定が行われる。
When the measurement on the
このように崩れるおそれがあるコア(試料体)20を切断することなく、各層11,12,13における品質を測定することによって、セメント系混練物により層状に構成される構造体10の全体の品質を測定することができる。
By measuring the quality of each
また、各構造体10の品質を測定することによって、複数の構造体10を積み重ねることによって構築されるCSGダム100全体の品質を測定することも可能である。
Furthermore, by measuring the quality of each
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, the following effects are achieved.
上述の構造物の品質測定方法では、複数の層11,12,13が含まれるコア20を構造体10から採取し、コア20に含まれる複数の層11,12,13の各々にガンマ線を放射し、透過したガンマ線量に基づいて、複数の層11,12,13の各々の密度及び強度が求められる。
In the method for measuring quality of a structure described above, a core 20 including a plurality of
このようにコア20に含まれる各層11,12,13の品質の測定にガンマ線(放射線)が用いられることから、骨材の粒径が比較的大きいセメント系混練物により構築される構造体10から採取されるコア20のように、硬化後も崩れるおそれがある試料体であっても特別な処置を施す必要がない。このため、コア20が崩れやすい状態となっていても、コア20に含まれる複数の層11,12,13の各々の密度や強度といった品質を容易に求めることができる。
Since gamma rays (radiation) are used to measure the quality of each
また、コア20に含まれる各層11,12,13の品質の測定にガンマ線(放射線)が用いられることから、各層11,12,13の品質を測定するためにコア20を層11,12,13毎に分断する必要がない。このため、敷均し及び締固めによって各層11,12,13の境界わかりにくい状態となっていても、コア20に含まれる複数の層11,12,13の各々の密度や強度といった品質を精度よく求めることができる。
In addition, since gamma rays (radiation) are used to measure the quality of each
なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。 Note that the following modifications are also within the scope of the present invention, and the configuration shown in the modification may be combined with the configuration described in the above embodiment, or the configurations described in the following different modifications may be combined. is also possible.
上記実施形態では、セメント系混練物が、建設現場周辺で手近に得られる砂礫や岩塊等からなる掘削土質材料(現地発生材)に、水及びセメントを混合して製造されるCSGである。セメント系混練物は、これに限定されず、一般的なレディーミクストコンクリート用の骨材の最大粒径(40mm)よりも大きい80mm程度の粒径の砕石や粗礫といった粗骨材を骨材として含み、上述のCSG工法のように、セメント系混練物を薄く広く敷均す、いわゆる、薄層まき出し方式によって、複数層の構造物を構築する工法において用いられるセメント系混練物であればどのようなものであってもよく、例えば、RCD(Roller Compacted Dam-Concrete)工法やRCC(Roller Compacted Concrete)工法において用いられるセメント系混練物であってもよい。また、地盤改良工やコンクリート工において用いられるセメント系混錬物であってもよい。また、一般的にダムコンクリートには、JISで規格化されていないセメントが使用されることもあるが、ここでいうセメントとは、JIS A 0203に定義されている通りの広義の意味で、水と反応して硬化する鉱物性の粉末のことを指し、また、セメント系混錬物とは、セメントを含む建設材料のことを指している。 In the above embodiment, the cement-based kneaded material is CSG manufactured by mixing water and cement with excavated soil material (locally generated material) consisting of sand and gravel, rock blocks, etc. that are readily available around the construction site. Cement-based kneaded materials are not limited to this, but can be made using coarse aggregate such as crushed stone or coarse gravel with a particle size of about 80 mm, which is larger than the maximum particle size (40 mm) of aggregate for general ready-mixed concrete. Any cement-based mix used in a construction method that constructs multi-layer structures by the so-called thin layer spreading method, in which the cement-based mix is spread thinly and widely, such as the CSG method described above. For example, it may be a cement-based kneaded material used in the RCD (Roller Compacted Dam-Concrete) construction method or the RCC (Roller Compacted Concrete) construction method. It may also be a cement-based mixture used in ground improvement work or concrete work. In addition, cement that is not standardized by JIS is generally used in dam concrete, but cement here is defined in JIS A 0203 in the broad sense of the term. It refers to mineral powder that hardens by reacting with cement, and cementitious mixture refers to construction materials that contain cement.
また、上記実施形態では、構造体10は、3つの層で構築されている。構造体10は、複数の層で構築されていればよく、2層で構築されていてもよいし、4層以上で構築されていてもよい。また、構造体10の高さhは、75cm~100cmの範囲に限定されず、これよりも低くてもよいし、高くてもよい。例えば、CSGダム100を構成する下方側の構造体10と上方側の構造体10とにおいて、層の数や構造体10の高さhを異ならせてもよい。また、構造体10を構築する各層は、CSGに混合されるセメントの凝結の終結時間よりも前に敷均されることが好ましいが、CSGに混合されるセメントの凝結の終結時間よりも後に積層されて敷均されてもよい。
Further, in the embodiment described above, the
また、上記実施形態では、コア20は、十分な養生期間が経過し、強度が発現した後の構造体10から採取されている。これに代えて、試験施工場に、構造体10と同じCSGを用いて、構造体10と同じ敷均し及び締固め条件によって、試験構造体を作成しておき、十分な養生期間が経過し、強度が発現した後、この試験構造体から、構造体10の試料体として、コア20を採取してもよい。
Further, in the embodiment described above, the
また、上記実施形態では、コア20は、すべての構造体10から採取される。これに代えて、CSGダム100等のように、比較的多くの構造体10を積み重ねることによって構築される建造物の品質を測定する場合には、所定の個数おきに、例えば、5つの構造体10が構築される都度、コア20を採取するようにしてもよい。
Further, in the embodiment described above, the
また、上記実施形態では、複数の構造体10によってCSGダム100が構成されている。複数の構造体10によって構成されるものはこれに限定されず、例えば、砂防堰堤や防潮堤といった堤体でもよい。
Further, in the embodiment described above, the
また、上記実施形態では、構造体10は、CSGダム100を構成するものである。構造体10は、ダム等の堤体を構成するものに限定されず、例えば、薄層まき出し方式によって、セメント系混練物が層状に積み重ねられることにより構築される構造を有していれば、どのような建造物を構成するものであってもよい。
Further, in the embodiment described above, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments. do not have.
10・・・構造体(構造物)
11,12,13・・・層
20・・・コア(試料体)
30・・・測定システム
31・・・照射部
32・・・計測部
34・・・演算部
50・・・振動ローラ(転圧機)
100・・・CSGダム
10...Structure (structure)
11, 12, 13...
30...
100...CSG dam
Claims (4)
複数の前記層が含まれる試料体を前記構造物から採取する工程と、
前記試料体に含まれる複数の前記層のいずれかの層に放射線を放射し、透過した透過放射線量に基づいて、複数の前記層のいずれかの層の密度または強度を求める工程と、を備える、
構造物の品質測定方法。 A method for measuring the quality of a structure that measures the quality of a structure constructed by curing a plurality of layers made of a cement-based kneaded material, the method comprising:
Collecting a sample body including a plurality of the layers from the structure;
emitting radiation to any one of the plurality of layers included in the sample body, and determining the density or intensity of any one of the plurality of layers based on the amount of transmitted radiation. ,
How to measure the quality of structures.
請求項1に記載の構造物の品質測定方法。 The plurality of layers are each constructed by leveling the cement-based kneaded material,
A method for measuring quality of a structure according to claim 1.
請求項2に記載の構造物の品質測定方法。 At least the top layer of the plurality of layers is leveled and then compacted by a compaction machine.
The method for measuring quality of a structure according to claim 2.
請求項1から3の何れか1つに記載の構造物の品質測定方法。 The cement-based kneaded material is CSG containing excavated soil material, cement, and water.
A method for measuring quality of a structure according to any one of claims 1 to 3.
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