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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-25
(45)【発行日】2023-09-04
(54)【発明の名称】コンクリートの評価方法
(51)【国際特許分類】
   G01N 11/00 20060101AFI20230828BHJP
   G01N 33/38 20060101ALI20230828BHJP
【FI】
G01N11/00 E
G01N33/38
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2020042888
(22)【出願日】2020-03-12
(65)【公開番号】P2021143944
(43)【公開日】2021-09-24
【審査請求日】2022-05-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】梁 俊
【審査官】野田 華代
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第1558232(CN,A)
【文献】特開平07-244043(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第101118233(CN,A)
【文献】特開2003-322602(JP,A)
【文献】特開2018-072079(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 11/00-13/04
G01N 33/38
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の筒体を上下に連設した容器を用意する容器準備工程と、
前記容器内にフレッシュコンクリートを充填する充填工程と、
最上部の前記筒体を撤去することにより溢れ落ちた前記フレッシュコンクリートを採取するコンクリート採取工程と、
採取した前記フレッシュコンクリート中の粗骨材の質量を測定する骨材量測定工程と、
前記粗骨材の質量により前記フレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価する評価工程と、を備えていることを特徴とする、コンクリートの評価方法。
【請求項2】
フレッシュコンクリートが充填された複数の前記容器に対して締固めを行う締固め工程をさらに備えており、
前記締固め工程では、容器毎に締固め時間を異ならせ、
前記評価工程では、粗骨材の質量と締固め時間との関係に基づいて、フレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価することを特徴とする、請求項1に記載のコンクリートの評価方法。
【請求項3】
前記評価工程では、粗骨材の質量により算出した単位粗骨材量と締固め時間とから近似曲線を求める作業と、
前記近似曲線から締固め時間がゼロのときの単位粗骨材量を求める作業と、を行うことを特徴とする、請求項2に記載のコンクリートの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリートの評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリートは、硬化後に必要な強度を発現するとともに、施工時に必要なワーカビリティーを確保できるように配合設計する。フレッシュコンクリートのワーカビリティーは、コンクリートのコンシステンシーを評価するためのスランプ試験により評価されている。
ところが、同一のスランプ値が得られたコンクリートであっても、材料分離抵抗性に違いが生じる場合がある。コンクリートの材料分離抵抗性は、コンクリートの締め固めやポンプ圧送等に大きな影響を及ぼす。一方、コンクリートの材料分離抵抗性を定量的に評価する方法はなく、現状では、コンクリートの骨材の沈み具合を目視にて確認することで分離の有無を判断するのが一般的である。
特許文献1には、コンクリートの材料分離抵抗性を評価するための試験方法として、スランプフロー試験後のコンクリート試料を利用する試験方法が開示されている。この試験方法では、直径の異なる複数の鋼環を同心的な位置関係となるようにスランプフロー試験後の台板上に配置することで、コンクリート試料を半径方向に複数の領域に分割し、各領域において粗骨材質量比を測定することで材料分離抵抗性を評価している。
ところが、特許文献1の試験方法では、全ての領域に対しそれぞれ粗骨材質量比を算出する必要があり、手間がかかる。すなわち、領域毎に採取した試料の質量と、試料中に含まれる粗骨材の質量を測定し、その測定結果を利用して粗骨材質量比を算出する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2003-322602号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、簡易な測定方法によりフレッシュコンクリートの分離抵抗性を評価することを可能としたコンクリートの評価方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するための本発明のコンクリートの評価方法は、複数の筒体を上下に連設した容器を用意する容器準備工程と、前記容器内にフレッシュコンクリートを充填する充填工程と、最上部の前記筒体を撤去することにより溢れ落ちた前記フレッシュコンクリートを採取するコンクリート採取工程と、採取した前記フレッシュコンクリート中の粗骨材の質量を測定する骨材量測定工程と、前記粗骨材の質量により前記フレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価する評価工程とを備えている。かかるコンクリートの評価方法によれば、容器上部の筒体を撤去するのみで、容器上部から一定量のフレッシュコンクリートを採取することができる。また、採取したフレッシュコンクリート中の粗骨材の質量を測定することで、骨材の沈み具合を確認することができる。そのため、簡易にフレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価することが可能となる。
なお、フレッシュコンクリートが充填された複数の前記容器に対して、容器毎に異なる時間により締固めを行い、容器毎に粗骨材の質量と締固め時間との関係に基づいて前記フレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価すれば、より正確に材料分離抵抗性を評価することができる。前記評価工程においては、粗骨材の質量から算出した単位粗骨材量と締固め時間とから近似曲線を求める作業と、前記近似曲線から締固め時間がゼロのときの単位粗骨材量を求める作業とを行うのが望ましい。
【発明の効果】
【0007】
本発明のコンクリートの評価方法によれば、フレッシュコンクリートの分離抵抗性を簡易な測定方法により評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本実施形態に係る分離抵抗性評価用容器の正面図である。
図2】底板の平面図である。
図3】(a)は筒体の平面図、(b)は筒体の断面図である。
図4】(a)は受材の平面図、(b)は受材の断面図である。
図5】コンクリート評価方法の手順を示すフローチャートである。
図6】(a)および(b)はコンクリートの評価方法について実施した実験結果を示すグラフである。
図7】分離抵抗性評価用容器を利用した締固め時間の設定方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施形態では、コンクリートの分離抵抗性を評価するコンクリートの評価方法について説明する。図1に本実施形態のコンクリートの評価方法に使用する分離抵抗性評価用容器1を示す。分離抵抗性評価用容器1は、図1に示すように、底板2と複数の筒体3と受材4とを備えている。
底板2は、一辺が360mmの正方形状で、厚さ5mmの鋼板からなる。なお、底板2は、筒体3の外形状よりも大きな形状の板材であれば限定されるものではなく、例えば、筒体3の外形よりも大きな直径の円形等、必ずしも矩形状(正方形状)である必要はない。また、底板2は、鋼板に限定されるものではなく、例えば、合成樹脂製板やガラス板であってもよい。
【0010】
複数の筒体3は、底板2の上面において上下に積み重ねられている。本実施形態では、七つの筒体3(筒体31~37)が底板2の上に積み上げられている。本実施形態の筒体3は、内径250mm、外径267mm、高さ50mmの塩化ビニルパイプからなる。なお、筒体3を構成する材料は限定されるものではない。また、筒体3の形状寸法は限定されるものではなく、例えば、内径を200mmや300mmとしてもよい。
最下段の筒体31以外の筒体3(下から二段目~七段目の筒体32~37)には、係合部材5が取り付けられている。係合部材5は、筒体3の下端から突出して、直下の筒体3に挿入される。係合部材5は、外径が筒体3の内径と同等の外径を有した筒状部材からなる。筒体3の係合部材5を直下の筒体3に挿入することで、上下の筒体3同士が係合する。係合部材5の筒体3の下端からの突出長は限定されるものではなく、下側の筒体3と係合可能な大きさに適宜決定すればよい。なお、係合部材5の構成は限定されるものではなく、例えば、板状の係合部材5を、筒体3の周方向に間隔をあけて複数配設したものであってもよいし、上下の筒体3同士の突き合せ部分の外周囲を覆うものであってもよい。
【0011】
受材4は、筒体3の外面に周設される。受材4は、プラスチック樹脂製で、平面視環状の底部41と、底部41の上面に立設された内壁部42と外壁部43とからなる。底部41の中央部には、筒体3の外径と同等の開口径(本実施形態では268mm)を有した開口44が形成されている。内壁部42は、底部41の内縁(開口44の縁)に沿って立設されている。また、外壁部43は、底部41の外縁に沿って立設されている。内壁部42および外壁部43の高さは、50mmである。なお、受材4の形状寸法は限定されるものではないが、本実施形態では、底部41、内壁部42および外壁部43により囲まれた空間の容積が、一つの筒体3の内空の容積よりも大きくなっている。本実施形態の受材4は、上から2段目の筒体3(筒体36)の外面に添設されている。なお、受材4を筒体3の外面に取り付ける際には、治具を利用してもよい。
【0012】
次に、分離抵抗性評価用容器1を利用したコンクリート評価方法について説明する。コンクリートの評価方法は、図5に示すように、容器準備工程S1、充填工程S2、締固め工程S3、コンクリート採取工程S4、骨材量測定工程S5、評価工程S6を備えている。
容器準備工程S1は、分離抵抗性評価用容器1を用意する工程である。分離抵抗性評価用容器1は、複数の筒体3,3,…を、底板2上において、上下に連設することにより形成する(図1参照)。このとき、上から二段目の筒体35の外周に、受材4を取り付ける。本実施形態では、四個の分離抵抗性評価用容器1を用意する。なお、容器準備工程S1において組み立てる分離抵抗性評価用容器1の数は限定されるものではない。
【0013】
充填工程S2は、分離抵抗性評価用容器1内にフレッシュコンクリートを充填する工程である。フレッシュコンクリートは、分離抵抗性評価用容器1の上方から流し込む。フレッシュコンクリートの上面は分離抵抗性評価用容器1の上端面と一致させる。なお、コンクリートの配合は適宜決定する。
【0014】
締固め工程S3は、分離抵抗性評価用容器1に充填されたフレッシュコンクリートを締め固める工程である。締固め工程S3では、容器毎に締固め時間を異ならせる。本実施形態では、四つの分離抵抗性評価用容器1に付与する振動時間をそれぞれ5秒、10秒、20秒とする。フレッシュコンクリートの締固めは、分離抵抗性評価用容器1に挿入した内部振動機(バイブレータ)により行う。なお、フレッシュコンクリートの締固めは、分離抵抗性評価用容器1の外面から振動を加えることや、分離抵抗性評価用容器1を揺らすことにより行ってもよい。また、容器の振動時間は上記のものに限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
【0015】
コンクリート採取工程S4は、分離抵抗性評価用容器1の上部から、フレッシュコンクリートを採取する工程である。フレッシュコンクリートの採取は、最上部の筒体3(筒体37)を撤去することにより行う。最上部の筒体37は、上方に引き上げることにより撤去する。最上部の筒体37を撤去すると、当該筒体37の容積分(一定量)のフレッシュコンクリートが溢れ落ちる。溢れ落ちたフレッシュコンクリートは、上から二段目の筒体36の外周囲に取り付けられた受材4に流れ込むため、受材4に流れ込んだフレッシュコンクリートを採取する。なお、フレッシュコンクリートは、締固め直後のコンクリートが硬化する前の流動性を有した状態で採取する。
【0016】
骨材量測定工程S5は、採取したフレッシュコンクリート中の粗骨材の質量を測定する工程である。まず、採取したフレッシュコンクリートから粗骨材を採取し、当該粗骨材に付着したセメントペーストを洗い落とす。なお、粗骨材は、受材4から採取したフレッシュコンクリートをふるいにかけるとともに、当該ふるい上で水洗いすることにより採取すればよい。次に、採取した粗骨材の質量を測定する。なお粗骨材は、ふるいとは別の容器を利用して洗浄してもよい。
【0017】
評価工程S6は、粗骨材の質量によりフレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価する工程である。材料分離抵抗性の評価にあたっては、まず、粗骨材の質量を、筒体3の容積により除することで、単位粗骨材量を算出する。そして、算出した単位粗骨材量(測定単位粗骨材量)と、配合時の単位粗骨材量(配合単位粗骨材量)とを比較することで、コンクリートの材料分離の傾向を判断する。
本実施形態では、粗骨材の質量と締固め時間との関係に基づいて、フレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価する。本実施形態の評価工程S6では、配合単位粗骨材量に対する測定単位粗骨材量の割合が閾値(例えば95%)以上の場合は、分離していないと判断する。なお、閾値の大きさは適宜決定すればよい。また、材料分離の傾向の判断方法は限定されるものではない。例えば、以下の方法により材料分離の傾向の判断を行ってもよい。まず、粗骨材の質量により算出した単位粗骨材量と締固め時間との関係をプロットする(図6参照)。次に、プロットから例えば、最小二乗法により近似曲線を作成する。近似曲線から締固め時間がゼロのときの単位粗骨材量を読み取る。配合設計時の単位粗骨材量に対する締固め時間がゼロの場合の単位粗骨材量の割合が閾値(例えば95%)以上の場合、分離していないと判断する。
【0018】
次に、本実施形態のコンクリートの評価方法について実施した実験結果について説明する。
まず、配合が異なる二種類のコンクリート試料(試料A、試料E)をそれぞれ分離抵抗性評価用容器1に投入して、0秒、5秒、10秒、20秒締め固めた後、筒体3毎(深さ毎)の粗骨材を採取した。次に、筒体3毎に採取した粗骨材の質量を測定するとともに、筒体3毎の単位粗骨材量を算出した。そして、配合時の単位粗骨材量に対する算出した単位粗骨材量の割合を算出した。表1および図6(a)に試料Aの筒体3毎の粗骨材量の割合を示し、表2および図6(b)に試料Eの筒体3毎の粗骨材量の割合を示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
表1および図6(a)に示すように、試料Aでは、締固め時間が0秒、5秒、10秒では、高さが350mm(最上段の筒体37)の単位粗骨材量は80%前後で、それ以外の高さの範囲では、90%~110%程度の範囲であった。また、締固め時間が20秒の場合は、高さが350mmの単位粗骨材量が41%で大幅に減少し、高さが100mm(下から二段目の筒体32)の単位粗骨材量は130%程度に上昇するものの、その他の高さでは90%~120%程度の範囲内であった。
表2および図6(b)に示すように、試料Eでは、高さが350mm(最上段の筒体37)において単位粗骨材量が、大幅に減少し、高さが300mm(上から二段目の筒体36)でも100%以下を示すものの、その他の高さでは、線形が水平に近く、ほぼ均等に分散している結果となった。
したがって、試料Aと試料Eのいずれの場合でも、最上段の筒体37における粗骨材量の減少が顕著であり、最上段の筒体37の粗骨材量を測定すれば、材料分離を評価できることが確認できた。
なお、試料Eでは、高さが300mmの位置でも、締固め時間ごとに材料分離の進行の差が表れている。したがって、複数の筒体3が積層されてなる分離抵抗性評価用容器1を利用すれば、筒体3毎の粗骨材量を測定することで、材料分離の位置の評価が可能である。
【0022】
以上、本実施形態のコンクリートの評価方法によれば、容器上部の筒体3(筒体36)を撤去するのみで、容器上部から一定量のフレッシュコンクリートを採取することができる。また、採取したフレッシュコンクリート中の粗骨材の質量を測定することで、骨材の沈み具合を確認することができ、その結果、簡易にフレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を評価することが可能となる。
また、筒体3同士は、係合部材5を介して係合されているため、フレッシュコンクリートを投入した際に筒体3がズレることがなく、フレッシュコンクリートが流出することがない。
また、受材4によって最上部の筒体3を撤去した際に溢れ落ちたフレッシュコンクリートを受材4により受け取るため、フレッシュコンクリートの採取が容易である。
【0023】
また、本実施形態の分離抵抗性評価用容器1は、コンクリートの締固め時間の目安の設定に使用することもできる。例えば、所定の配合のコンクリートを分離抵抗性評価用容器1に投入して締固めた後、最上段の筒体37から粗骨材を採取して、単位粗骨材量を算出する。次に配合粗骨材量に対する測定粗骨材量の割合と締固め時間との関係をプロットして、このプロットから近似曲線を作成する。そして、コンクリート構造物に応じて、粗骨材の残量の許容値を設定し、この粗骨材の残量の許容値と近似曲線との交点から締固め時間の目安を設定することができる。表3および図7に、配合が異なる六種類のコンクリート試料(試料A~F)について実施した実験結果を示す。本実験では、試料A~Fを分離抵抗性評価用容器1に投入して0秒、5秒、10秒、20秒締め固めた後、最上段の筒体37から粗骨材を採取して、単位粗骨材量(測定単位粗骨材量)を算出した。次に、配合単位粗骨材量に対する測定単位粗骨材量の割合を算出し、配合単位粗骨材量に対する測定単位粗骨材量の割合と締固め時間との関係をプロットするとともに、このプロットから近似曲線を作成した。このグラフを使用することで、構造物に応じたコンクリートの締固め時間の目安を設定できる。例えば、粗骨材の残量の閾値を80%に設定した場合の各試料の締固め時間の目安は、試料A,C,Dは4~5秒程度、試料Bは2~3秒程度、試料Eは1秒程度、試料Fは7秒程度とすればよい。
【0024】
【表3】
【0025】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、六個の筒体3を積み重ねることにより分離抵抗性評価用容器1を形成する場合について説明したが、分離抵抗性評価用容器1を構成する筒体3の数は限定されるものではない。例えば、上部筒体と下部筒体との二つの筒体3により構成されていてもよい。このとき、下部筒体は、上部筒体よりも大きな高さを有しているのが望ましい。
また、前記実施形態では、フレッシュコンクリート上部の粗骨材量を測定することで、粗骨材の沈降状況を推測する場合について説明したが、深さ毎の粗骨材量を測定してもよい。この場合は、分離抵抗性評価用容器1の筒体3を上から順に撤去し、筒体3を撤去する度に採取したコンクリート中の粗骨材量を測定する。
また、受材4は、必要に応じて設置すればよい。
前記実施形態では、筒体3の下端に係合部材5が取り付けられている場合について説明したが、係合部材5は、筒体3の上端から突出して直上の他の筒体3に挿入されるものであってもよい。なお、係合部材5は、筒体3に一体に成形された部分であってもよい。また、係合部材5は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
前記実施形態では、締固め後にコンクリートの一部を採取する場合について説明したが、締固め工程S3は省略してもよい。
前記実施形態では、単位粗骨材量と締固め時間との関係をプロットし、このプロットから近似曲線を作成する場合について説明したが、必ずしもプロットする必要はなく、単位粗骨材量と締固め時間との関係から近似曲線の数式を算出してもよい。この数式を利用すれば、締固め時間がゼロのときの単位粗骨材量を算出することができる。
【符号の説明】
【0026】
1 分離抵抗性評価用容器
2 底板
3 筒体
4 受材
5 係合部材
S1 容器準備工程
S2 充填工程
S3 締固め工程
S4 コンクリート採取工程
S5 骨材量測定工程
S6 評価工程
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7