特許 7543083 コンクリートの施工方法の決定方法

(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】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】コンクリートの施工方法の決定方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/06 20060101AFI20240826BHJP

【ＦＩ】

E04G21/06 ESW

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020177542

(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公開番号】P2022068713

(43)【公開日】2022-05-10

【審査請求日】2023-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小島 秋

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 直希

(72)【発明者】

【氏名】井手 一雄

(72)【発明者】

【氏名】平野 勝識

(72)【発明者】

【氏名】石田 純平

(72)【発明者】

【氏名】新井 智之

【審査官】河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９４３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００７１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２５６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】梁 俊 他６名，ダムコンクリートの締固め評価を目的とした加速度測定方法に関する検討，大成建設技術センター報，第46号，2013年，14-1から14-4，https://www.taisei.co.jp/giken/report/2013_46/paper/A046_014.pdf

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｇ ２１／００－２１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

型枠にコンクリートを打設し、所定の１箇所に挿入されたバイブレータによって締固めを行った後、所定時間に亘って養生し、硬化させることで模型コンクリートを形成する模型形成ステップと、
前記型枠を外した後、前記模型コンクリートについて、３Ｄスキャナによって前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分の表面粗さを測定する表面粗さ測定ステップと、
前記模型コンクリートの一部を用いた試験によって、前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分の圧縮強度を測定する圧縮強度測定ステップと、
前記バイブレータの挿入位置から、前記模型コンクリートのうち前記表面粗さが第１閾値以下及び前記圧縮強度が現場強度以上の両方の要求水準を満たす部分まで、の距離に基づいて、前記コンクリートを建設現場で施工する時の前記バイブレータの挿入間隔を決定する施工方法決定ステップと、
を含むコンクリートの施工方法の決定方法。

【請求項2】

前記模型形成ステップにおいて、前記バイブレータによって締固めを行う時に、前記コンクリートの表面のうち前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分に振動を検出するセンサが配置される
請求項１に記載のコンクリートの施工方法の決定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリートの施工方法の決定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリートの打設作業において、バイブレータによる締固めが行われる。例えば非特許文献１には、透気係数を用いてコンクリートの締固め度合いを評価する方法が記載されている。特許文献１には、カラー画像データに基づき、コンクリートの表層品質を判定する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】梁俊、新井博之、坂本淳、松元淳一、黒羽陽一郎、原山之克、松尾健、「ダムコンクリートの締固め評価を目的とした加速度測定方法に関する検討」、大成建設技術センター報第４６号（２０１３）、Ｐ．１４－１～１４－４

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－４２０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、コンクリートを建設現場で施工する前に、コンクリートの適切な施工方法を決定する必要がある。非特許文献１の方法を用いてコンクリートの施工方法を決定する場合、計測時の表面水分の上限値がある（乾いていないと計測できない）ため、脱型後２か月程度の時間を要する。また、特許文献１の方法を用いる場合、照明又は光線の影響、及びコンクリート自体の色むらに起因してコンクリートの表層品質の評価値にバラツキが生じる可能性がある。すなわち、特許文献１の方法を用いる場合、建設現場に施工したコンクリートの品質が予測よりも低くなる可能性がある。

【0006】

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、高い品質のコンクリートを形成するための施工方法を速やかに決定することができる、コンクリートの施工方法の決定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のコンクリートの施工方法の決定方法は、型枠にコンクリートを打設し、所定の１箇所に挿入されたバイブレータによって締固めを行うことで模型コンクリートを形成する模型形成ステップと、前記型枠を外した後、前記模型コンクリートについて、３Ｄスキャナによって前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分の表面粗さを測定する表面粗さ測定ステップと、前記模型コンクリートの一部を用いた試験によって、前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分の圧縮強度を測定する圧縮強度測定ステップと、前記バイブレータの挿入位置から、前記模型コンクリートのうち前記表面粗さ及び前記圧縮強度の両方について所定の要求水準を満たす部分まで、の距離に基づいて、前記コンクリートを建設現場で施工する時の前記バイブレータの挿入間隔を決定する施工方法決定ステップと、を含む。

【0008】

コンクリートの施工方法の決定方法の望ましい態様として、前記模型形成ステップにおいて、前記バイブレータによって締固めを行う時に、前記コンクリートの表面のうち前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分に振動を検出するセンサが配置される。

【発明の効果】

【0009】

本開示のコンクリートの施工方法の決定方法によれば、高い品質のコンクリートを形成するための施工方法を速やかに決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法を示すフローチャートである。

【図2】図２は、本実施形態の模型の模式的に示す斜視図である。

【図3】図３は、本実施形態の模型の模式的に示す平面図である。

【図4】図４は、表面粗さを説明するためのコンクリート表面の模式図である。

【図5】図５は、バイブレータからの距離と圧縮強度の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0012】

（実施形態）
図１は、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法を示すフローチャートである。本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法、バイブレータによる締固めを行うことによって要求される強度を有するようになるコンクリートを対象とする。図１に示すように、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法は、模型形成ステップＳ１と、表面粗さ測定ステップＳ２と、圧縮強度測定ステップＳ３と、施工方法決定ステップＳ４と、を備える。

【0013】

図２は、本実施形態の模型の模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態の模型の模式的に示す平面図である。図１及び図２に示される寸法の単位は、ｍｍである。

【0014】

模型形成ステップＳ１においては、図１及び図２に示すように型枠２にコンクリート１を打設し、所定の１箇所に挿入されたバイブレータ４によって締固めを行うことで模型コンクリート９を形成する。型枠２は、内側に直方体状の空間を形成するように配置される。型枠２の内側には、緩衝材３が設けられる。緩衝材３は、例えば押出法ポリスチレンフォームである。なお、緩衝材３は、なくてもよい。

【0015】

型枠２の中に流し込まれたコンクリート１は、緩衝材３の内壁に沿って、直方体状となる。所定の量のコンクリート１が型枠２に流し込まれた後、バイブレータ４がコンクリート１の表面から挿入される。バイブレータ４は、コンクリート１内の所定の１箇所にのみ挿入され、水平方向に移動させない。バイブレータ４は、コンクリート１の内部に振動を付与する。例えば、バイブレータ４は、直径が５０ｍｍの棒状の装置である。例えば、バイブレータ４は、１５秒間に亘ってコンクリート１に振動を付与する。バイブレータ４によって、コンクリート１が締固められる。コンクリート１は、締固められた後、所定時間に亘って養生されることによって硬化する。硬化したコンクリート１が、模型コンクリート９である。

【0016】

図３に示すように、模型形成ステップＳ１において、バイブレータ４によって締固めを行う時に、コンクリート１の表面に複数のセンサ５が配置される。センサ５は、振動を検出する。センサ５は、コンクリート１の内部のうちバイブレータ４の挿入位置からの距離が異なる複数箇所に配置される。センサ５は、コンクリート１の内部のうちバイブレータ４の振動子と同じ水平高さ（模型コンクリート９の高さの半分の高さ）に配置されることがより望ましい。本実施形態においては、８つのセンサ５が、図３に示すように同一直線上に配置される。８つのセンサ５が、等間隔（１２５ｍｍ間隔）で配置される。バイブレータ４に最も近いセンサ５からバイブレータ４までの距離は、１２５ｍｍである。複数のセンサ５がコンクリート１の表面に配置された状態で、バイブレータ４によって締固めが行われる。各センサ５が検出した振動のデータは、例えば記憶装置等に記憶される。なお、配置されるセンサ５の数、センサ５同士の間隔、及びバイブレータ４から直近のセンサ５までの距離は、上述したものに限られず、特に限定されない。

【0017】

模型形成ステップＳ１において模型コンクリート９が形成されたあと、型枠２及び緩衝材３が取り外される。このため、模型コンクリート９の側面が露出する。

【0018】

図４は、表面粗さを説明するためのコンクリート表面の模式図である。表面粗さ測定ステップＳ２においては、型枠２を外した後、模型コンクリート９について、３Ｄスキャナによってバイブレータ４の挿入位置からの距離が異なる複数部分の表面粗さを測定する。３Ｄスキャナは、模型コンクリート９に対して例えばレーザを照射することによって表面の凹凸を検出し、照射範囲の形状をデータ化する装置である。表面粗さ測定ステップＳ２は、バイブレータ４による締固めをした日の翌日に行うことができる。例えば、模型コンクリート９の側面（緩衝材３に接していた面、図３でいう右側の面又は左側の面）の表面粗さが測定される。以下、模型コンクリート９の側面を型枠面という。

【0019】

具体的には、型枠面のうちバイブレータ４からの距離が異なる複数領域について表面粗さが算出される。図４は、型枠面の１つの領域を示す。３Ｄスキャナは、型枠面の１つの領域の複数箇所において計測基準面Ｒからの距離（ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４、ｙ_５、・・・、ｙ_ｎ）を測定する。１つの領域における表面粗さは、例えば、下記式（１）で算出される算術平均粗さとして数値化されてもよいし、下記式（２）で算出される二乗平均平方根粗さとして数値化されてもよい。コンクリートの品質は表面が滑らかである方が高くなる傾向にあるので、表面粗さは、小さい方が望ましい。

【0020】

【数1】

【0021】

【数2】

【0022】

なお、表面粗さの数値化の方法は、上述した方法でなくてもよく、特に限定されない。表面粗さは、線粗さパラメータであってもよいし、面粗さパラメータであってもよい。

【0023】

圧縮強度測定ステップＳ３においては、模型コンクリート９の一部を用いた試験によって、バイブレータ４の挿入位置からの距離が異なる複数部分の圧縮強度を測定する。圧縮強度測定ステップＳ３は、バイブレータ４による締固めをした日の翌日に行うことができるが、バイブレータ４による締固めをした日から１週間後に行うことがより望ましい。なお、圧縮強度測定ステップＳ３は、表面粗さ測定ステップＳ２よりも前に行われてもよい。圧縮強度測定ステップＳ３及び表面粗さ測定ステップＳ２の前後関係は、特に限定されない。

【0024】

例えば、バイブレータ４の挿入位置から、１２５ｍｍ離れた位置、２５０ｍｍ離れた位置、３７５ｍｍ離れた位置、５００ｍｍ離れた位置、６２５ｍｍ離れた位置、７５０ｍｍ離れた位置、８７５ｍｍ離れた位置、１０００ｍｍ離れた位置で、模型コンクリート９の一部がコア（円柱状の試験体）として切除される。８つのコアに対して圧縮強度試験が行われることによって、バイブレータ４の挿入位置からの距離と模型コンクリート９の圧縮強度との関係が記録される。なお、模型コンクリート９の圧縮強度は、テストハンマーによる計測値から推定されてもよい。

【0025】

図５は、バイブレータからの距離と圧縮強度の関係を示すグラフである。図５に示すように、模型コンクリート９の圧縮強度は、バイブレータ４から離れるにしたがって小さくなっている。バイブレータ４から１０００ｍｍの範囲において、模型コンクリート９の圧縮強度は、設計強度及び現場強度を超えている。設計強度は、構造計算に用いる強度である。現場強度は、構造物の現場環境で、模型コンクリート９による試験よりも長い時間で締固めを行った際に実際に発現する強度である。

【0026】

施工方法決定ステップＳ４においては、コンクリート１を建設現場で施工する時のバイブレータ４の挿入間隔を決定する。バイブレータ４の挿入間隔は、模型形成ステップＳ１でのバイブレータ４の挿入位置から、模型コンクリート９のうち表面粗さ及び圧縮強度の両方について所定の要求水準を満たす部分まで、の距離に基づいて決定される。例えば、模型コンクリート９のうち表面粗さが第１閾値以下であり且つ圧縮強度が第２閾値以上である部分と、バイブレータ４の挿入位置と、の間の距離の最小値がＸｍｍであった場合、建設現場で施工する時のバイブレータ４の挿入間隔は、Ｘｍｍ以下に決定される。

【0027】

上述した第２閾値の一例は、コンクリート１の現場強度である。図５に示すように、本実施形態における模型コンクリート９の圧縮強度は、バイブレータ４からの距離が６２５ｍｍの時に現場強度を超えていた。このため、仮にバイブレータ４からの距離が６２５ｍｍである位置における表面粗さが第１閾値以下であった場合、建設現場で施工する時のバイブレータ４の挿入間隔は、６２５ｍｍ以下に決定される。仮に表面粗さが第１閾値以下になる位置がバイブレータ４からＹｍｍ以下の位置であった場合、建設現場で施工する時のバイブレータ４の挿入間隔は、Ｙｍｍ以下に決定される。

【0028】

なお、模型形成ステップＳ１において、バイブレータ４の振動時間を変えた複数の模型コンクリート９が形成されてもよい。バイブレータ４の振動時間が異なる複数の模型コンクリート９に対して表面粗さ及び圧縮強度が測定されることによって、施工方法決定ステップＳ４でバイブレータ４の振動時間が決定されてもよい。

【0029】

以上で説明したように、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法は、模型形成ステップＳ１と、表面粗さ測定ステップＳ２と、圧縮強度測定ステップＳ３と、施工方法決定ステップＳ４と、を含む。模型形成ステップＳ１では、型枠２にコンクリート１を打設し、所定の１箇所に挿入されたバイブレータ４によって締固めを行うことで模型コンクリート９を形成する。表面粗さ測定ステップＳ２では、型枠２を外した後、模型コンクリート９について、３Ｄスキャナによって前記バイブレータの挿入位置からの距離が異なる複数部分の表面粗さを測定する圧縮強度測定ステップＳ３では、模型コンクリート９の一部を用いた試験によって、バイブレータ４の挿入位置からの距離が異なる複数部分の圧縮強度を測定する。施工方法決定ステップＳ４では、バイブレータ４の挿入位置から、模型コンクリート９のうち表面粗さ及び圧縮強度の両方について所定の要求水準を満たす部分まで、の距離に基づいて、コンクリート１を建設現場で施工する時のバイブレータ４の挿入間隔を決定する。

【0030】

模型形成ステップＳ１から施工方法決定ステップＳ４までを行うことによって、表面粗さ及び圧縮強度の両方の要求水準を満たすバイブレータ４の挿入間隔を決定することができる。バイブレータ４の挿入間隔が適切に決定されることによって、建設現場でのコンクリート１の品質が向上する。さらに、模型形成ステップＳ１においてバイブレータ４を用いた締固めを行った翌日には、表面粗さ測定ステップＳ２及び圧縮強度測定ステップＳ３を行うことが可能である。したがって、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法は、高い品質のコンクリートを形成するための施工方法を速やかに決定することができる。その結果、建設現場におけるコンクリート１の締固めを効率的に行うことが可能となる。

【0031】

以上で説明したように、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法では、模型形成ステップＳ１において、バイブレータ４によって締固めを行う時に、コンクリート１の表面のうちバイブレータ４の挿入位置からの距離が異なる複数部分に振動を検出するセンサ５が配置される。

【0032】

バイブレータ４によって締固めを行う時のコンクリート１の表面で検出される振動と、模型コンクリート９の圧縮強度との間には、相関関係がある。このため、センサ５が検出した振動に基づいて、模型コンクリート９の圧縮強度を算出することが可能である。抜き出したコアを用いて圧縮強度を測定する場合には、抜き出すコアの数に応じて労力及び時間を要する。これに対して、センサ５の数を増加させるのは容易である。このため、センサ５を用いて圧縮強度を算出することによって、コアを抜き出せなかった位置での圧縮強度を補完することができる。したがって、本実施形態のコンクリートの施工方法の決定方法は、施工方法決定ステップＳ４で決定されるバイブレータ４の挿入間隔の精度をより向上させることができる。なお、センサ５の検出したデータによって、コンクリート１の表面だけでなく、内部の品質を確認することも可能である。センサ５の検出したデータは、締固め時間の設定、又はバイブレータ４の強度の設定に用いることも可能である。

【符号の説明】

【0033】

１ コンクリート
２ 型枠
３ 緩衝材
４ バイブレータ
５ センサ
９ 模型コンクリート
Ｒ 計測基準面
Ｓ１ 模型形成ステップ
Ｓ２ 表面粗さ測定ステップ
Ｓ３ 圧縮強度測定ステップ
Ｓ４ 施工方法決定ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】