JP3963800B2

JP3963800B2 - コンクリートの試験方法およびその装置

Info

Publication number: JP3963800B2
Application number: JP2002226119A
Authority: JP
Inventors: 浩巳藤原; 博行笹倉
Original assignee: 株式会社ニューテック
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: JP2004069363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、未硬化のフレッシュコンクリートの試験方法および試験装置に関するもので、特に準高流動コンクリートあるいは軟練りのコンクリートの評価試験に用いる。
【０００２】
【従来の技術】
未硬化のフレッシュコンクリートのワーカビリティーを評価するための試験方法としては、スランプコーンを用いたJIS A 1101のスランプ試験方法が最も普及している。
【０００３】
一方、近年、比表面積の大きい微粉体を用いた流動性が高く自己充填性に優れた高流動コンクリートの施工実績が増えているが、高流動コンクリートは流動性が高すぎて従来のスランプ試験では対応できないため、高流動コンクリートについてはスランプフロー試験方法が利用されている。
【０００４】
スランプフロー試験は、上記JIS A 1101のスランプ試験方法におけるスランプコーンを使用し、試料の広がりの直径を基準とするスランプフロー値（ｍｍ）と、ストップウォッチにより５００ｍｍ到達時間（ｔ−５００）が測定される。
【０００５】
また、スランプフロー試験方法の改良型として、Ｌ形フロー試験方法があり、スランプフロー試験方法とともに、高流動コンクリートの試験方法として規格化されている。
【０００６】
Ｌ形フロー試験方法では、図３に示すような鉛直部２２と水平部２３を有するＬ型試験器２１を用い、鉛直部２２に高流動コンクリートの試料を、通常、２層に各５回突いて充填した後、鉛直部２２と水平部２３を区画する仕切板２４を引き上げ、開口から５ｃｍおよび１０ｃｍ区間の通過時間をセンサで計測するとともに、流動が停止したときの鉛直部２２の沈下量と先端までの移動量を計測する。
【０００７】
この他、スランプフロー試験方法の改良型としては、例えば特開平９−２１８１９６号公報に記載されるフレッシュコンクリートの評価方法のように、スランプフロー試験における平板に同心円状の複数のバリアを設け、スランプフロー値や各バリアまでの到達時間を測定するようにしたものが発明されている。
【０００８】
また、特開平９−２５０９８０号公報には、高流動コンクリートのコンシステンシー試験方法として、上述した従来のスランプフロー試験と、スランプコーンの外周位置に帯環の周方向等分割位置ごとに垂直脚平を設けたバリアを設置して行うバリアスランプフロー試験を併用し、それらの対比からワーカビリティーに関連するコンシステンシーの評価を行う方法が記載されている。
【０００９】
なお、フレッシュコンクリートの挙動をビンガム流体の挙動としてモデル化した場合、スランプ値やスランプフロー値は主として降伏値τｆの評価に用いられ、時間的要素を含むスランプフロー試験における５００ｍｍ到達時間やＶ漏斗試験が塑性粘度ηｐｌの評価に用いられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
最近、コンクリートに求められる性能がますます高度化・多様化している中で、上述の高流動コンクリートは粉体量の増加によるコストアップ、収縮量の増加等の問題が指摘されており、厳しい品質管理が求められる。
【００１１】
これらの問題点を低減可能と思われるスランプフローがおそよ４５０±５０ｍｍ程度の準高流動コンクリートは、自己充填性はないが、バイブレーターなどによる若干の振動を受けることにより良好な流動性を持つとともに、振動条件下においても優れた材料分離抵抗性が期待されている。
【００１２】
しかし、従来のスランプ試験方法はスランプ２１ｃｍ以下のコンクリートの評価に適しているとされ、また、スランプフロー試験方法やＬ形フロー試験方法、それらの改良方法はスランプフローが６００ｍｍ以上の高流動コンクリートの評価に適しているとされるが、間に位置する上述のスランプフローがおそよ４５０±５０ｍｍ程度の準高流動コンクリート（通常２１〜２５ｃｍ程度のスランプ値をとる）あるいは準高流動コンクリートに達しない比較的スランプが大きい軟練りのコンクリート（スランプ値１５ｃｍ以上）についてはフレッシュコンクリートの性状を適正に評価できる試験方法がなかった。
【００１３】
すなわち、従来のスランプ試験方法では、高流動コンクリートの場合と同様、流動性が高すぎてスランプ値としての測定が困難または不可能となる。
【００１４】
また、スランプフロー試験方法では、例えばフローが５００ｍｍに到達しなければｔ−５００の測定自体ができない他、５００ｍｍにやっと到達する範囲では極端に精度が落ち、スランプフロー値についても高流動コンクリートの領域ではわずかな性能の差がスランプフローに敏感に表れるのに対し、スランプフローがおよそ４５０±５０ｍｍ程度の準高流動コンクリートの場合、性能の差がスランプフロー値の差として顕著ではなく、やはり極端に精度が落ちるという問題がある。
【００１５】
本願発明は、従来、適正に評価できる試験方法がなかった準高流動性コンクリートや軟練りのコンクリートのワーカビリティーあるいはコンシステンシーといったフレッシュコンクリートの性状を、適正にかつ効率よく評価できる試験方法および試験装置を提供することを目的としたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係るコンクリートの試験方法は、スランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートまたは準高流動コンクリートの試験方法であって、筒状のタンク部と、前記タンク部の下部側面に形成された開口部で連通する水平からの傾きが２０°〜２６°の傾斜フロー部と、前記開口部を開閉可能に仕切り前記傾斜フロー部を前記タンク部の下部と区画する仕切板とを備えた傾斜フロー試験器の前記タンク部に、該タンク部の上部より未硬化のフレッシュコンクリートの試料を投入し、前記タンク部の底面から所定の高さに達するまで詰め込み、前記仕切板を開放することにより、前記開口部から前記傾斜フロー部に前記試料を流下させ、その際の前記試料の傾斜面での流下速度を測定することにより、該試料のワーカビリティーを評価することを特徴とするものである。
【００１７】
基本的な原理はＬ形フロー試験方法と同様であるが、Ｌ形フロー試験方法が通常のスランプフロー試験方法と同様に水平面でのコンクリートの流動や広がりを計測するのに対し、本願発明の試験方法は傾斜面での主として流下速度の測定によりワーカビリティーを評価する。
【００１８】
これは、評価される試料の対象を、従来、適正な評価が困難であった軟練りのコンクリートや準高流動コンクリートとしていることに関連し、高流動コンクリートと比べ相対的にフレッシュコンクリートとしての流動性が低いこれらのコンクリートの試料について、傾斜面を利用することで、みかけ上、流動性を増幅させた形で計測を行うものである。この試験方法によれば、主としてワーカビリティー評価の要素の一つである塑性粘度（ηｐｌ）の評価を、従来のＶ漏斗試験やスランプフロー試験方法に比べ、より的確に行うことが可能となる。
【００１９】
請求項２は、請求項１に係るコンクリートの試験方法において、前記傾斜フロー部に設けたセンサにより、前記傾斜フロー部の傾斜面を流下する前記試料の所定区間における移動時間を計測して、前記流下速度を求めることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１に係るコンクリートの試験方法では、流下速度の測定方法は特に限定されないが、スランプフロー試験方法で用いられるストップウォッチによる計測では信頼性が低く、従来、Ｌ形フロー試験器に取り付けられているような速度センサにより計測することで、高い精度の計測結果を得ることができる。
【００２１】
このようなセンサは、例えば離れた２点または数点をコンクリートが通過するとき（通常、流下するコンクリートの先端位置で測定する）の時間差によって、速度を求めるものが一般的である。
【００２２】
本願の請求項３に係る傾斜フロー試験器は、スランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートまたは準高流動コンクリートの試験に用いるための傾斜フロー試験器であって、試料が投入される筒状のタンク部と、前記タンク部の下部側面に形成された開口部で連通する傾斜フロー部と、前記開口部を開閉可能に仕切り前記傾斜フロー部を前記タンク部の下部と区画する仕切板と、前記仕切板の開放により前記タンク部に投入された試料が前記傾斜フロー部の傾斜面を流下する際の流下速度を測定するセンサを備えており、前記傾斜フロー部の水平からの傾きを２０°〜２６°で可変としてあることを特徴とするものである。
【００２３】
基本的な原理はＬ形フロー試験器と同様であるが、Ｌ形フロー試験器の水平部に所定の傾斜を設けた形態を有する。
【００２４】
すなわち、Ｌ形フロー試験器の鉛直部に相当する筒状のタンク部に、試料を投入し、仕切板を持ち上げることで試料が傾斜フロー部を流下するようになっており、適用対象とするスランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートや準高流動コンクリートの試料について、傾斜により流動を促すことで、Ｌ形フロー試験器に比べて感度を高め、より高い精度でコンクリートのワーカビリティーの評価が可能となる。
【００２６】
ワーカビリティーの評価に関しては、塑性粘度の他、コンクリート降伏値（τｆ）なども重要な要素となり、一概に決定できない面もあるが、本願発明が対象とするスランプフローがおそよ４５０±５０ｍｍの準高流動コンクリート（スランプ値は、通常２１〜２５ｃｍ程度）、スランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートの場合において、傾きが２０°より小さい場合は流下速度が十分でないために感度が悪くなり（計測結果のバラツキが大きくなる）、また２６°より大きい場合は流下速度が速過ぎて正確な計測が困難となる可能性がある。
【００２８】
準高流動コンクリートやスランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートを対象とする場合、傾斜フロー部の水平からの傾きは、上述のように２０°〜２６°の範囲で選択するのが望ましく、請求項３に係る発明では、さらに試料が投入されるタンク部と傾斜フロー部の接合部分をピン構造とするなどして、傾斜フロー部の傾きを可変としているため、例えば適用対象をさらに細かく限定して最適な傾斜での測定を行うといったことが可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本願発明の傾斜フロー試験器１の一実施形態を示したもので、筒状のタンク部２と所定の角度θで傾斜する傾斜フロー部３を有し、タンク部２にフレッシュコンクリートの試料を数層に分けて突き固めながら投入し、把手部４ａを握って仕切板４を引き上げることで試料が傾斜フロー部３を流下するようになっている。
【００３０】
本実施形態では、傾斜フロー部３は上面が開口した溝形断面になっており、中間位置にコンクリートの流下速度を測定するためのフロー速度測定器８が着脱式に取り付けられている。また、傾斜フロー部３の先端部は閉塞され、流下したコンクリートが内側に溜まるようになっているが、先端部は開放されていてもよい。
【００３１】
フロー速度測定器８は、従来のＬ形フロー試験器で使用されているものと同様のもので、所定間隔をおいて配置された複数の非接触対物センサ９が流下するコンクリートの先端位置の通過時間を捉え、センサ９間の距離と時間差により流下速度を計測することができる。
【００３２】
図中、５はタンク部２および傾斜フロー部３を支持するための支柱であり、タンク部２の両側面に溶接した筒状の上部支持部６を固定ねじ６ａで支柱５にねじ式に止め付け、その下方で筒状の下端支持部７を固定ねじ７ａにより支柱５に止め付け、傾斜フロー部３の始端部下面を支持している。これらの支持高さを調整することで、傾斜フロー部３の傾斜θを変えることができる。
【００３３】
次に、この傾斜フロー試験器を使用した実験例について説明する。
【００３４】
実験に用いた材料と物性は以下の通りである。
【００３５】
セメント：普通ポルトランドセメント（比重ρ＝３．１６）
細骨材：山砂（比重ρ＝２．６２）
粗骨材：石灰質砕石（比重ρ＝２．７０）
混和剤：ＡＥ減水剤
実験に使用したコンクリートは、目標スランプを１５〜２１ｃｍとし、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を４０〜５５％、単位水量を１５５〜１９９ｋｇ／ｍ³と変化させた。
【００３６】
配合を表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
コンクリートの練り混ぜは、容量１００リットルのパン型強制練りミキサを用いて行った。練混ぜ方法は、粗骨材、細骨材（１／２）、セメント、細骨材（１／２）の順に投入し、１分間攪拌した後、水および混和剤を投入した。これを１分３０秒攪拌してから排出した。
【００３９】
試験方法としては、上述した図１の傾斜フロー試験器１を用い、タンク部２のコンクリート投入口に１０リットルのコンクリート試料を３層１０回突き詰めてから静かに仕切板４のゲートを開き、流下速度を測定した。また、並行して従来法によるスランプ値およびスランプフロー値を測定した。
【００４０】
実験結果は、表１に併記した通りである。また、図２に水セメント比と流下速度（傾斜フロー速度）の関係を示した。
【００４１】
傾斜角度が２６°の時の流下速度は高速のため、実験に用いた装置では測定不可能であった。
【００４２】
一般に、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が小さくなると粘性が大きくなり、流動性は低下する傾向にある。図２において、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が小さくなるにつれて流下速度が小さくなっていることから、傾斜フロー試験が流動性の一般的傾向を示していることが確認できる。
【００４３】
傾斜角度については、スランプ値と傾斜フローとの単回帰分析を行った結果、水セメント比（Ｗ／Ｃ）およびスランプに関係なく、傾斜角度が２０°の場合は、相関が低いことが分かる。一方、傾斜角度が２３°の場合は、決定係数Ｒ²が０．９８９および０．９５８３となり、流下速度１５〜４０ｃｍ／ｓｅｃにおいて高い相関が確認できる。
【００４４】
この実験結果においては、傾斜フロー試験によりフレッシュコンクリートの粘性の評価が可能であり、上記の条件の下、傾斜角度については２３°が適していることが分かった。
【００４５】
【発明の効果】
本願発明の試験方法、試験装置によれば、従来のスランプ試験やスランプフロー試験では的確な評価ができなかった準高流動コンクリートや軟練りのコンクリートのワーカビリティーの評価を、傾斜フローの適用により効率よく、より適正によく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る傾斜フロー試験器の一実施形態を示す側面図である。
【図２】実験結果における水セメント比と流下速度（傾斜フロー速度）との関係を示すグラフである。
【図３】従来例としてのＬ形フロー試験器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…傾斜フロー試験器、２…タンク部、３…傾斜フロー部、４…仕切板、５…支柱、６…上部支持部、６ａ…固定ねじ、７…下端支持部、７ａ…固定ねじ、８…フロー速度測定器、９…センサ、
２１…Ｌ形フロー試験器、２２…鉛直部、２３…水平部、２４…仕切板

Claims

スランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートまたは準高流動コンクリートの試験方法であって、筒状のタンク部と、前記タンク部の下部側面に形成された開口部で連通する水平からの傾きが２０°〜２６°の傾斜フロー部と、前記開口部を開閉可能に仕切り前記傾斜フロー部を前記タンク部の下部と区画する仕切板とを備えた傾斜フロー試験器の前記タンク部に、該タンク部の上部より未硬化のフレッシュコンクリートの試料を投入し、前記タンク部の底面から所定の高さに達するまで詰め込み、前記仕切板を開放することにより、前記開口部から前記傾斜フロー部に前記試料を流下させ、その際の前記試料の傾斜面での流下速度を測定することにより、該試料のワーカビリティーを評価することを特徴とするコンクリートの試験方法。
前記流下速度は、前記傾斜フロー部に設けたセンサにより、前記傾斜フロー部の傾斜面を流下する前記試料の所定区間における移動時間を計測して求めることを特徴とする請求項１記載のコンクリートの試験方法。
スランプ値が１５ｃｍ以上の軟練りのコンクリートまたは準高流動コンクリートの試験に用いるための傾斜フロー試験器であって、試料が投入される筒状のタンク部と、前記タンク部の下部側面に形成された開口部で連通する傾斜フロー部と、前記開口部を開閉可能に仕切り前記傾斜フロー部を前記タンク部の下部と区画する仕切板と、前記仕切板の開放により前記タンク部に投入された試料が前記傾斜フロー部の傾斜面を流下する際の流下速度を測定するセンサを備えており、前記傾斜フロー部の水平からの傾きを２０°〜２６°で可変としてあることを特徴とする傾斜フロー試験器。