特開 2024-35426 コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035426

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/00 20060101AFI20240307BHJP

   G01N 33/38 20060101ALI20240307BHJP

   G01N 3/00 20060101ALI20240307BHJP

   G01N 3/40 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

G01N17/00

G01N33/38

G01N3/00 M

G01N3/40 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139869

(22)【出願日】2022-09-02

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）発行日 令和４年 ７月２０日 刊行物 ２０２２年度大会（北海道）学術講演梗概集 建築デザイン発表梗概集 一般社団法人日本建築学会発行

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】竹本 喜昭

(72)【発明者】

【氏名】深瀬 勇太郎

【テーマコード（参考）】

2G050

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G050AA02

2G050EB01

2G061AA20

2G061AB10

2G061BA15

2G061CA08

2G061CB20

2G061DA10

2G061EA10

2G061EB10

2G061EC09

(57)【要約】

【課題】微破壊の状態で、コンクリート表面の耐久性を判断できるコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法を提供する。
【解決手段】コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法は、所定の載荷重量を備えた車輪でコンクリートの表面上を走行させた後に、コンクリートの表面のモース硬度を測定することを前記車輪の走行回数を変えて行って、走行回数ごとのモース硬度との関係値を算出して、近似式を導き出して、モース硬度の硬度２に到達する走行回数を算出し、車輪を５万回以上走行させる。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の載荷重量を備えた車輪でコンクリートの表面上を走行させた後に、前記コンクリートの表面のモース硬度を測定することを前記車輪の走行回数を変えて行って、前記走行回数ごとの前記モース硬度との関係値を算出して、近似式を導き出して、前記モース硬度の硬度２に到達する前記走行回数を算出するコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法。

【請求項2】

前記近似式は一次関数である請求項１に記載のコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法。

【請求項3】

前記載荷重量が２００ｋｇｆの場合の前記モース硬度の硬度２に到達する前記走行回数は、前記載荷重量が６００ｋｇｆの場合の前記モース硬度の硬度２に到達する前記走行回数の３倍である請求項１または２に記載のコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法。

【請求項4】

前記コンクリートの表面に塗布材が塗布されている場合には、前記走行回数を増やしても前記モース硬度が略一定となる状態を超えた前記走行回数での前記関係値を含めて前記近似式を導き出す請求項１または２に記載のコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、通信販売事業の拡大に伴って、大型物流倉庫においては短時間で多くの荷物を移動させる必要がある。自動搬送機（以下、ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）による荷物の搬送が不可欠となっている。例えば、ある物流倉庫では、数百台のＡＧＶが年間ほぼ休みなく走り回っているため、走行頻度が多い箇所では、コンクリートスラブの表面に車輪の走行跡が短期間で見られるようになり、時間の経過とともに表面が摩耗して轍となる。このような轍は、ＡＧＶの走行時の振動や衝撃が大きくなるため、ＡＧＶの破損や搭載機器類の故障、誤作動につながることになり問題となっている。

【0003】

下記の特許文献１には、コンクリートの劣化の診断または予測方法が提案されている。この方法は、診断の対象となるコンクリートに発生している劣化の種類（例えば、アルカリ骨材反応（ＡＳＲ）、エトリンガイトの遅延生成（ＤＥＦ）、凍害、火害、塩害、または中性化による鉄筋腐食等を原因とする劣化）や、コンクリートの劣化の程度（劣化の大きさ）を診断または予測することを目的としている。また、診断の対象となるコンクリートに複数の種類の劣化が生じている場合には、各劣化の種類、各劣化の程度、及び各劣化の程度からコンクリートの劣化における主な原因（要因）を診断することを目的としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１８２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

傷を付けたり、叩いたりしたような微破壊の状態で、コンクリート表面の耐久性を判断できる方法が求められている。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑み、微破壊の状態で、コンクリート表面の耐久性を判断できるコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法は、所定の載荷重量を備えた車輪でコンクリートの表面上を走行させた後に、前記コンクリートの表面のモース硬度を測定することを前記車輪の走行回数を変えて行って、前記走行回数ごとの前記モース硬度との関係値を算出して、近似式を導き出して、前記モース硬度の硬度２に到達する前記走行回数を算出する。

【0008】

また、本発明に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法では、前記近似式は一次関数である。

【0009】

また、本発明に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法では、前記載荷重量が２００ｋｇｆの場合の前記モース硬度の硬度２に到達する前記走行回数は、前記載荷重量が６００ｋｇｆの場合の前記モース硬度の硬度２に到達する前記走行回数の３倍である。

【0010】

また、本発明に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法では、前記コンクリートの表面に塗布材が塗布されている場合には、前記走行回数を増やしても前記モース硬度が略一定となる状態を超えた前記走行回数での前記関係値を含めて前記近似式を導き出す。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法によれば、微破壊の状態で、コンクリート表面の耐久性を判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法で使用するモース硬度試験器を示す斜視図である。

【図2】コンクリートに６００ｋｇｆを載荷した車輪を繰り返し走行させた場合の走行回数と硬度の変化を示すグラフである。

【図3】車輪の繰返し走行によるコンクリート表面の状態を示し、（ａ）１０万回後のコンクリート表面を示す写真であり、（ｂ）３０万回後のコンクリート表面を示す写真である。

【図4】コンクリートに、４００ｋｇｆ及び６００ｋｇｆを載荷した車輪を繰り返し走行させた場合の走行回数と硬度の変化を示すグラフである。

【図5】塗布材を塗った場合及び塗っていない場合（図２）において、コンクリートに６００ｋｇｆを載荷した車輪を繰り返し走行させた場合の走行回数と硬度の変化を示すグラフである。

【図6】コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法のイメージを示す。

【図7】塗布材を塗った場合のコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法のイメージを示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法について説明する。

【0014】

図１は、コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法で使用するモース硬度試験器を示す斜視図である。
所定の載荷重量を備えた車輪でコンクリートの表面上を走行させた後に、コンクリートの表面のモース硬度を測定する。モース硬度を測定する際には、図１に示すモース硬度試験器１を用いる。

【0015】

モース硬度試験器１は、ペン状の試験ペン１０を複数有している。複数の試験ペン１０の先端部１１は、それぞれ異なる種類の鉱物で形成されている。試験ペン１０の先端部１１で、対象物の表面を引っ掻いて、表面に傷がつくかどうかで、表面の硬さを評価する。表１に、試験ペン１０の先端部１１の鉱物とその説明を示す。

【0016】

【表1】

【0017】

図２は、コンクリートに６００ｋｇｆを載荷した車輪を繰り返し走行させた場合の走行回数と硬度の変化を示すグラフである。
モース硬度の測定は、車輪の走行回数を変えて行う。図２に示すように、走行回数ごとのモース硬度との関係値を算出する。１０万回までは直線的に硬度が低下して、１０万回で硬度１まで低下している。その後、２０万回から３０万回では硬度２に戻って一定となっている。

【0018】

図３は、車輪の繰返し走行によるコンクリート表面の状態を示し、（ａ）１０万回後のコンクリート表面を示す写真であり、（ｂ）３０万回後のコンクリート表面を示す写真である。
図３（ａ）に示すように、１０万回ではコンクリート表面が削れて粉末状となっていて、部分的に骨材（砂）が見えている。図３（ｂ）に示すように、さらに３０万回では、各所に骨材が見えていて、部分的には深く表面が摩耗していることが分かる。

【0019】

図２に示すように、２０万回から３０万回は硬度２であるが、これは骨材の周囲を埋めているセメントの評価であり、骨材の硬度は２よりも高い。ＡＧＶの車輪は骨材表面に接している状態であるため、硬度は２で変化がないが、骨材が取れてしまうと摩耗量が急に大きくなり、轍となっていくと考えられる。

【0020】

したがって、コンクリート表面においては、１回目の硬度２に到達した時点において、摩耗の閾値と考えることができる。表１における硬度の説明においても、硬度２は指の爪で傷が付く程度であるため、コンクリート表面としてはかなり脆い状態であると言える。

【0021】

６００ｋｇｆ載荷のこの試験結果においては、１０万回までの結果から以下の式（１）で示す近似式が得られ、硬度２に到達するのは約８４，０００回である。走行回数と硬度との関係の近似式は、一次関数である。近似式を導き出すのに必要な走行回数は、コンクリートスラブの表面の硬さ、荷重値、車輪の素材等の組み合わせによって異なる。比例関係が把握できるまで測定すればよく、本実施形態では例えば５万回以上の走行回数から近似式を導き出すことが可能である。

【0022】

【数1】

【0023】

式（１）において、Ｙ＝２の場合は、Ｘ＝８．３９（８３，９００回）である。

【0024】

図４は、コンクリートに、４００ｋｇｆ及び６００ｋｇｆを載荷した車輪を繰り返し走行させた場合の走行回数と硬度の変化を示すグラフである。
図４に示すように、４００ｋｇｆ載荷の近似式は以下の式（２）となり、硬度２に到達するのは約１３９，０００回である。

【0025】

【数2】

【0026】

式（２）において、Ｙ＝２の場合は、Ｘ＝１３．９１（１３９，１００回）である。

【0027】

４００ｋｇｆ載荷において、硬度２に到達する回数の約１３９，０００回は、６００ｋｇｆ載荷の約８４，０００回と比較すると約１．６５倍となる。４００ｋｇｆ載荷に対して６００ｋｇｆ載荷は１．５０倍であるため、載荷重量と走行回数はおおよそ比例関係であると考えられる。したがって、載荷重量が２００ｋｇｆの場合を仮定すると、硬度２に到達するのは、約３倍の約２５１，７００回であると予測できる。

【0028】

図５は、塗布材を塗った場合及び塗っていない場合（図２）において、コンクリートに６００ｋｇｆを載荷した車輪を繰り返し走行させた場合の走行回数と硬度の変化を示すグラフである。塗布材を塗った場合とは、コンクリート表面に耐摩耗性を付与する塗布材を塗ったコンクリートを用いた場合である。
図５に示すように、塗布材を塗った場合には、２万回から６万回では硬度に変化は見られない。６万回から１０万回にかけて、硬度は低下している。これは、塗布材の耐摩耗性効果と考えられるが、６万回以降はその効果が失われたと考えられる。この場合、１０万回以降は直線的に低下すると考えられるため、硬度２に到達するのは以下の式（３）により約１２１，０００回と算出できる。

【0029】

【数3】

【0030】

式（３）において、Ｙ＝２の場合は、Ｘ＝１２．１（１２１，０００回）である。

【0031】

したがって、この塗布材を用いたコンクリートの場合は、４００ｋｇｆ載荷では１８２，０００回、２００ｋｇｆ載荷では３６４，０００回と予測することができる。

【0032】

図２、図４及び図５は、スラブを模擬して作製したコンクリートの試験体の結果である。コンクリートスラブ表面は、コンクリートの配合、押え方（手押え、機械押え）、養生方法（散水、シート、浸漬）などによって表面の耐摩耗性が異なる。また、耐摩耗性を付与する塗布材も多くのメーカーから各種あり、塗布量、塗布方法、コンクリートへの浸透状態によっても効果が異なる。また、ＡＧＶの車輪については、車輪の載荷重量、形状、素材の硬さなど様々な条件がある。したがって、コンクリートスラブ仕様と車輪の素材、載荷重量などについては、実現場で計画されている組合せの試験を行う必要がある。

【0033】

ただし、実際の使用条件は、車輪の載荷重量が例えば１００ｋｇｆ～２００ｋｇｆのケースもあり、硬度２に達する走行回数が１００万回以上となる可能性もあり、条件を合わせた試験を最後まで行うのは相当な時間と労力がかかる。したがって、上記の方法により、実際よりも大きい載荷重量で促進的にコンクリート表面を摩耗して、短時間で結果を得ることで、実際の走行回数を算出することができる。

【0034】

図６には、コンクリートスラブ表面の補修時期予測方法のイメージを示す。
例えば、６００ｋｇｆ載荷で（走行回数を違えた）複数の硬度を測定する。近似式によって硬度２に到達する走行回数を算出する。実際の載荷重が２００ｋｇｆならば、走行回数を３倍にする。必要に応じて、実現場での硬度測定を実施する。補修時期と補修方法を事前に検討する。

【0035】

図７は、塗布材を塗った場合のコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法のイメージを示す。
例えば、６００ｋｇｆ載荷で（走行回数を違えた）複数の硬度を測定する。途中の硬度一定の時期を含めて測定する。塗布材の効果が失われて、硬度低下した時期で測定する。硬度低下した時期以降の測定したデータから、近似式によって硬度２に到達する走行回数を算出する。実際の載荷重が２００ｋｇｆならば、走行回数を３倍にする。必要に応じて、実現場での硬度測定を実施する。補修時期と補修方法を事前に検討する。

【0036】

また、この方法は、実際の現場でも簡単に表面の硬さを測定できるため、コンクリート表面の硬さの変化を定期的に測定することで、硬度２に到達する時期を算定できる。したがって、大きな轍になる前に早めにメンテナンス時期と補修方法を検討することができ、労力と費用を最小限に抑えることができる。

【0037】

以上より手順を示す。
（手順１）
・コンクリート配合、仕上げ方法、塗布材種類、車輪の素材（硬さ）、載荷重量（ＡＧＶの重量）など組合せた試験体における車輪の走行試験を実施する。

【0038】

（手順２）
・複数回の走行回数におけるコンクリート表面のモース硬度を測定する。

【0039】

（手順３）
・走行回数による硬度低下から近似式を取得する。
・硬度２に到達する走行回数を算出する。
・実際の載荷重量に合わせて走行回数を算出する。

【0040】

（手順４）
・スラブの仕様に反映する。
・車輪の素材、載荷重量を検討する。
・メンテナンス計画を立案する。

【0041】

・実建物での硬度測定を定期的に実施して、手順３，４を繰り返してもよい。

【0042】

このように構成されたコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法では、微破壊の状態で、コンクリート表面の耐久性を判断することができる。

【0043】

また、実際の使用条件による試験を行うよりも早く試験結果を得ることができ、試験における時間、費用、労力の削減となる。

【0044】

また、試験によって得られた結果により、設計段階でＡＧＶの仕様や走行条件に合わせたスラブ仕様を検討できる。

【0045】

また、実現場での硬度測定が容易であり、コンクリート表面の状態が把握できる。

【0046】

また、メンテナンス時期を事前に検討することができ、労力と費用を最小限に抑えることができる。

【0047】

以上、本発明に係る外装材の風荷重評価方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0048】

２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として「持続可能な開発目標（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ：ＳＤＧｓ）」がある。本実施形態に係るコンクリートスラブ表面の補修時期予測方法は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「９．産業と技術革新の基盤をつくろう」の目標などの達成に貢献し得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】