JP4229277B2 - コンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法及び該コンクリート欠陥を修復するために使用する振動機 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法及び該コンクリート欠陥を修復するために使用する振動機に関する。

近年コンクリート構造物の品質確保の必要性が再認識されており、特にコンクリート構造物の施工中に発生するジャンカによる、構造物の品質低下及び短寿命化に対して有効な対策が求められている。

一般的にジャンカの発生を予防するために、コンクリートを型枠内に打設した後に締め固めることが行われている（特許文献１・特許文献２）。又、こうした処置にもかかわらず打設コンクリートの表面に豆板状の凹凸部としてジャンカが生じたときには、該凹凸部に補修モルタルを充填する部分補修が行われている（特許文献３）。
特公平６−６０５３０号 特公平２−５５５８７号 特開平８−２８４４２７号 特開２００１−３３７０７４号 特許第２８３６７９９号

上述の特許文献３の方法では、補修された部分ともとのコンクリートとの一体性が必ずしも確保できず、長期間に亘って品質を保証することができない。

他方、コンクリート構造物の内部状態を調べる方法として、超音波法（特許文献４）、電磁誘導法（特許文献５）などによる非破壊検査を行うことは従来から行われており、これらの方法によりコンクリートを打設した後硬化前に発生したジャンカを、発生箇所へ振動エネルギーを加えることで除去することもできるが、振動を加えるべき時間が不明であるため、この振動時間が短過ぎるためにジャンカの補修が不十分となったり、或いは長過ぎるために工期が遅れるなどの不都合を生じる。

本願出願人は、コンクリート硬化前のジャンカの補修に必要な振動時間（より正確には振動エネルギー）が、コンクリート打設完了時からの経過時間と振動箇所に加わる圧力とに依存することを発見し、上記振動時間乃至振動エネルギーを、上記打設完了からの経過時間乃至振動箇所からコンクリート天端までの高さの関数として決定して所要時間乃至所要エネルギーの振動を加えることを内容とするコンクリート構造物の施工中のコンクリート欠陥の修復方法を提供することを目的とする。

第１の手段は、
コンクリート打設後硬化前の養生期間中に発生するジャンカなどの欠陥を、該欠陥発生箇所への加振により補修する際に、欠陥の補修のために必要な振動エネルギーの総量を、コンクリート打設時からの経過時間tに応じて、これらエネルギー量と経過時間との相関関係について予め作成されたデータに基づいて決定するコンクリート構造物の施工中に発生した欠陥の修復方法であって、
上記振動エネルギーを時間的に一定割合で加えたときにコンクリート欠陥を修復するのに必要となる振動時間Ｔを、次の数式１で決定することを特徴としている。
[数式１] Ｔ＝Ａ×ｔ ² ＋Ｂ （但し、Ａ及びＢは時定数）

尚、本明細書及び特許請求の範囲において、「コンクリート欠陥」とは、ジャンカの他に型枠の隅などにコンクリート材料が行き渡らずに生ずる未充填箇所を含むものとする。
又、「コンクリート打設時」とは、本明細書の発明の詳細な説明において、コンクリートを型枠内へ打設する作業が完了した時を意味しており、発明の開示の欄及び特許請求の範囲においても同義に解釈することが望ましい。

又、振動エネルギーの総量と、コンクリート経過時間との相関関係を示すデータは、その振動を加える振動機ごとに作成することが望ましい。

第２の手段は、上記第1の手段を有し、かつ上記振動エネルギーの総量と、コンクリート打設時からの経過時間との相関関係を図表化して記録することを内容とする。

第３の手段は、上記第１の手段を有し、かつ上記時定数Ａ及びＢを、加振箇所からコンクリート天端までの高さＨを変数とする次の数式２乃至数式３で決定している。
[数式２]

Ａ＝ａ₁×Ｈ＋ａ₂ （但しａ₁、ａ₂はＨに関する定数）
[数式３]

Ｂ＝ｂ₁×Ｈ＋ｂ₂ （但しｂ₁、ｂ₂はＨに関する定数）
第４の手段は、上記第１の手段又は第３の手段を有し、かつ上記数式１の右辺に、生コンクリートのスランプＳ_Ｌに関する補正係数Ｓを乗じて、Ｔ＝Ｓ×（Ａ×ｔ²＋Ｂ）と表し、かつその補正係数Ｓを次の数式４で表している。
[数式４]

Ｓ＝ｓ₁×Ｓ_Ｌ ²＋s₂×Ｓ_Ｌ＋s₃
第５の手段は、上記第1の手段乃至第４の手段の何れかを有し、かつ上記コンクリートを打設した型枠のうちジャンカ発生箇所に相当する型枠部分に、振動を加える前に空気孔７を穿設することを内容としている。

第６の手段は、上記第１の手段乃至第５の手段の何れかを有し、かつ振動数を130〜250Hzとしたことを内容としている。

第７の手段は、コンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥を修復するための振動機であって、
振動機本体22と、情報入力部26を備えた演算機能付きの処理装置23とを備え、
上記情報入力部26に、少なくともコンクリート打設後の経過時間を求めるのに必要な時間情報を入力したときに、上記処理装置23が、上記経過時間に応じて、上記振動機本体22を用いてジャンカを修復するための所要振動時間を算出し、この算出された所要振動時間に限って振動機本体22を振動させることができるように構成し、上記処理装置23は、打設コンクリートへの加振箇所からコンクリート天端までの高さを、上記情報入力部26に入力したときに、その高さに応じて、ジャンカ修復のための所要振動時間を補正して算出するように構成した。

上記ジャンカ修復のために必要な振動時間を算出するための具体的構造としては、例えば上記第２の手段に記載した数式１と、該数式に含まれる振動機本体に固有の係数データとを記録したコンピュータを、上記処理装置23に内蔵させればよい。

又、該処理装置23は、所要振動時間を算出して利用者に表示するだけのものでも良く、又後述第11の手段として述べる如く算出時間に応じて振動機本体の作動状態を制御するものでも良い。更に上記処理装置23は、振動機本体の外面に一体的に付設しても良いが、処理装置と別体として設けてもよい。

第８の手段は、第７の手段を有し、かつ上記処理装置23は、上記振動機本体の始動時からの振動時間を計測し、計測した振動時間がジャンカ修復のための所要振動時間に達したときに振動機本体22を自動的に停止するように構成している。

第1の手段に係る発明では、次の効果を奏する。
○欠陥の補修のために必要な振動エネルギーの総量を、コンクリート打設時からの経過時間に応じて、これらエネルギー量と経過時間との相関関係について予め作成されたデータに基づいて決定するから、省エネルギー化が図れる。
○ジャンカの修復に必要な振動時間を、経過時間ｔの関数を含む数式１（Ｔ＝Ａ×ｔ ² ＋Ｂ）で与えるようにしたから、コンクリート欠陥の修復に必要な所要の振動時間（以下便宜的に「所要振動時間」という）を超えて振動を加えることがなくなり、作業工程を迅速に行うことができる。
○上記数式１は、ｔの１次係数が零であるから、上記所要振動時間Ｔがｔ＝０乃至その近傍においてｔに対する減少関数となることがなく、コンクリート打設後比較的短時間で振動を加えるときに、養生期間中に硬度が次第に増加するというコンクリートの定性的な性質から見て所要振動時間Ｔの計算値が不当に小となることがない。

第２の手段に係る発明では、上記相関関係を図表化したから、この表から所要量の振動エネルギーを直ちに決定することができる。

第３の手段に係る発明では、上記時定数Ａ及びＢを、加振箇所からコンクリート天端までの高さＨの一次関数としているから、該高さにより所要の振動時間の値を補正でき、より的確に振動時間を決定することができる。

第４の手段に係る発明では、生コンクリートのスランプ値Ｓ_Ｌを上記数式1に補正係数として加えたから、より的確に振動時間を決定できる。

第５の手段に係る発明では、ジャンカ発生箇所の表面に空気抜き穴を穿設したから、該ジャンカ発生箇所内に存するガスの排出を容易にすることで、ジャンカの修復を迅速に行うことができる。

第６の手段に係る発明では、振動数を130〜250Hzとしたから、ジャンカの修復面積率を向上させることができる。

第７の手段に係る発明では、振動機本体22と、該振動機本体を用いてジャンカを修復するための所要修復時間を算出する処理装置23とを設けたから、所要修復時間の割出しを修復工程の中で容易に行うことができる。また、第７の手段に係る発明では、打設コンクリートへの加振箇所からコンクリート天端までの高さでジャンカ修復のための所要振動時間を補正するように設けたから、ジャンカの修復をより確実かつ迅速に行うことができる。

第８の手段に係る発明では、上記処理装置23は、上記振動機本体の始動時からの振動時間がジャンカ修復のための所要振動時間に達したときに振動機本体22を自動的に停止するように構成したから、ジャンカ補修作業が更に簡単となる。

以下、図１乃至図11は、本願に係るコンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法の第1の実施形態を表している。

図１は、本発明方法を適用するコンクリート型枠１を示している。周知の通り、コンクリートの施工は、生コンクリートを型枠内へ打込み、振動機などで振動させて締め固め、一定期間養生させた後に脱型させる諸工程を踏んで実施されるが、上記型枠１内には、養生中のコンクリート２が充填されている。又、21は、上記コンクリート型枠１中のコンクリートのジャンカ発生箇所３を振動させるための振動機である。

本発明方法によりジャンカを補修しようとするときには、まずコンクリートの打設作業を完了した時刻を記録しておく。

次に養生期間中は、公知のジャンカ検査装置を用いて施工中のコンクリートを随時検査し、ジャンカの発生の有無をチェックする。ジャンカは、柱や壁などの鉛直部材の脚部及び廻し打ち箇所に発生し易いのでこれらの箇所を重点的に検査すると良い。

ジャンカを検出したときには、ジャンカ上方のコンクリート部分（以下「上部コンクリート」という）の高さ、即ちジャンカ発生箇所３からコンクリートの天端４までの高さＨを測定しておく。

次に上記経過時間ｔ及び上部コンクリートの高さＨを、振動機毎に予め作成された次の表に当てはめてジャンカ修復のための所要振動時間Ｔを求め、当該時間中、上記振動機21によりジャンカ発生箇所に振動を加えると、必要最小限の時間でジャンカを修復することができる。ジャンカが修復された後は、引き続きコンクリートを養生させれば良い。尚、この表の数値の求め方については後述する。

尚、この表の適用対象である振動機を基準として、N倍の単位時間当たりの振動エネルギーを有する他の振動機に下記の表１を用いるときには、この表の数値の１／Ｎ倍の振動時間をかければよい。

この表１は、ジャンカの修復に関して得られた次の知見に基づいて作成されている。上記表１中の振動時間Ｔは、ジャンカを修復するための振動エネルギーに比例している。本出願人は、これら振動時間乃至振動エネルギーと、ジャンカが発現した面積のうち修復された割合（以下「ジャンカ修復面積率」という）との関係を調べるために図２の様なコンクリート型枠11を用いて実験を行った。まず該コンクリート型枠内に、型枠前壁12と一定の間隔を保って仕切り板14を挿入して型枠前壁12と仕切り板14との間の間隙内へジャンカの代わりとなる砂利15を充填するとともに、又仕切り板14と型枠後壁13との間の空間内へ生コンクリート２を打設し、次に図２(a)に矢示する如く仕切り板14を引き抜いて得られる試験体でジャンカが現れたコンクリートの状態を再現した。この装置において、上部コンクリートの打設高さHがある場合を再現するときには、図２(b)に示す如く適当な加圧機16を使用して上記コンクリート型枠11の上面全体を、上記Hに対応する圧力で押圧する。尚、この実験での型枠の大きさは横幅ｄ₁＝40cm、奥行きｄ₂＝15cm、高さｈ＝40cmであり、又、砂利層の厚みは２cmである。又、コンクリート材料としては、関東地方で得られた標準的な粘度を有するコンクリート材料であって、W/C＝55％でのスランプ値が18cm程度のもの（以下「基準コンクリート」という）を用いた。

上記のような試験体を４個製作し、コンクリートの打設後45分を経過した時点で、３種類のハンディタイプの振動機V_１、V₂、V₃と１種類の壁付きの振動機V₄とをそれぞれ用いて振動を加えた。振動機V_１〜V₃の振動数はそれぞれ173Hz、140Hz、140Hzであり、又、振動機V₂の単位時間当たりの振動エネルギーは振動機V_１の２倍、振動機V₃の単位時間当たりの振動エネルギーは振動機V_１の約２．８倍、振動機V₄の単位時間当たりの振動エネルギーは振動機V_１の約０．５倍である。

尚、振動機の総振動エネルギーＥは、一般に下記の数式５により与えられる。同式中ｍは振動子の質量、Ａは振動子の振幅、ｆは振動子の振動数、ｔは振動時間である。上記実験に使用した振動機V₂では、ｍ＝197.5ｇ、Ａ＝23.5mm、ｆ＝140Hzであった。
[数式５]

Ｅ＝ｍ×（π×Ａ×ｆ）²×ｔ
図３は、上記図２による実験の結果を示している。ハンディ型の振動機では、振動時間を増加すると、ジャンカの修復面積率は増大し、一定の振動時間を与えると、ジャンカ修復面積率が100％に達することが判明した。尚、この実験では壁付き型振動機V₄を使用したときには、実験時間内にジャンカ修復面積率を100％にするには至らなかったが、その理由は振動機V₄の出力が振動機V_１のそれの半分程度であるためと理解される。実用的な時間内にジャンカ修復面積を100％にするためには、使用する振動機の出力を、上記振動機V_１の出力（３．７７×１０⁷[g*mm²*Hz²*s]）同程度以上とすることが望ましい。

又、ジャンカ修復面積率が100％になるまでの振動時間は、振動機V_１を基準として振動機V₂では約1/2、又振動機V₃では約1/4であった。このことから、ある単位当たりの振動エネルギーを有する振動機に関して表１を作成すれば、既述の通りＮ倍の振動エネルギーを有する他の振動機に対して、同表の数値を1/N倍することで適正な振動時間をおおよそ予測することができる。

又、上記数式５によれば、各振動機の振動エネルギーＥは、振動機内の振子の振動数ｆの二次関数として表される。このエネルギー量は、スランプ値が零に近い硬練りコンクリートに対してはほぼそのまま伝搬されると理解されているが、建築一般に使用されるスランプ値15〜20cm程度の軟練りのコンクリートにおいても、振動機の振動エネルギーがそのまま生コンクリートが受けるエネルギーとなると言える保証は必ずしもない。そこで本出願人が上記振動機V_１での振動実験において当初の振動数（173Hz）を変えて追加試験をしたところ、振動数が0.8倍（143Hz）では振動時間を1.25倍に、又振動数が1.13倍（195Hz）では振動時間を0.88倍にすればよいことが判った。従って同一の振動機において振動数を変更することができる場合には、振動数をＮ倍とするときには表１で与えられる振動時間を１／Ｎ倍にすればよい。

又、上記実験結果より、ジャンカ発生箇所に加える振動エネルギーと、ジャンカ修復のための振動時間との間に密接な関係があると推定されることから、本実施形態では、当該振動時間を決定する第1の因子としてコンクリート打設後の経過時間を考慮した。その理由は、時間の経過とともにコンクリートが硬化してコンクリートの降伏値が増加し、該降伏値を超えてコンクリートの骨材とセメント部分とを再混合させるのに多くの振動エネルギーが必要となると予想されるからである。更に上記ジャンカ修復のための振動時間を決定する第２の因子として、既述上部コンクリートの高さを考慮した。この高さが大きいほどジャンカ発生箇所での圧力が増大し、これによりコンクリートの降伏値が増大するからである。そこで上述のコンクリートの降伏値の時間依存性及び圧力依存性に関して次に述べる通り実験をした。

図４は、ジャンカ発生箇所へ加える振動エネルギーとジャンカ修復面積率との関係を、打設直後（Ｌ₁）、打設後30分経過後（Ｌ₂）、打設後45分経過後（Ｌ₃）、打設後60分経過後（Ｌ₄）のそれぞれに関してグラフとしたものである。このグラフより、先に予想した通り打設後の経過時間が長いほど多くの振動エネルギーが必要となることが判明した。

図５は、ジャンカ発生箇所へ加える振動エネルギーとジャンカ修復面積率との関係を、既述上部コンクリートの打設高さが０である場合（Ｌ₅）、0.1ｍである場合（Ｌ₆）、0.25ｍである場合（Ｌ₇）及び0.50ｍである場合（Ｌ₈）のそれぞれについて、グラフとしたものである。このグラフより上部コンクリートの打設高さが大きいほど、多くの振動エネルギーが必要となることが判る。

又、図６は、図４に示す実験を条件（上部コンクリートの打設高さ）を代えて繰返し、打設後の経過時間ｔとジャンカ修復面積を100％とするための振動時間Ｔとの関係をプロットしたものである。図６中、Ｌ₉は上部コンクリートの打設高さが0.50mである場合、Ｌ₁₀は0.25mである場合、Ｌ₁₁は0.10ｍである場合、Ｌ₁₂は零である場合をそれぞれ表している。

又、図７は、図５に示す実験を条件（コンクリート打設後の経過時間）を代えて繰返し、打設後の経過時間ｔとジャンカ修復面積を100％とするための振動時間Ｔとの関係をプロットしたものである。図７中、Ｌ₁₆は打設直後である場合、Ｌ₁₅は打設後30分経過後である場合、Ｌ₁₄は打設後45分経過後である場合、Ｌ₁₃は打設後60分経過0.50ｍである場合をそれぞれ表している。これらの実験結果をまとめたものが既述表１である。

又、図８は、本発明の方法によりジャンカを修復したコンクリートのコア圧縮強度を表すものである。同図中の破線は各ジャンカ修復面積率での修復したコンクリートのコア強度を、又同図中の一点鎖線はジャンカが発生しなかったコンクリートのコア圧縮強度をそれぞれ材齢35日以上で示したものであり、ジャンカ修復面積率が92％以上であるときには、修復したコンクリートのコア圧縮強度はジャンカ未発現のコンクリートとほぼ遜色ないものとなる。尚、図８の圧縮強度実験は、直径10cm、高さ20cmの柱状試験体に垂直方向への圧力をかけて行ったものである。

図９乃至図11は、第１実施形態の変形例であって、上記表１に示されたデータに基づいてジャンカ修復のための振動時間Ｔと経過時間ｔ乃至上部コンクリートの高さＨとの相関関係を数式化したものである。

該相関関係を最小２乗法で解析したところ、ジャンカ修復のための振動時間Ｔは、経過時間ｔの２次関数として表すと良く、又、Ｈの１次関数として表すと良いことが判明した。具体的には、上記振動時間Ｔ(s)は、上記経過時間ｔ(min)を下記の数式１に代入して決定される。

Ｔ＝Ａ×ｔ²＋Ｂ …（数式１）
但し、上記数式１の右辺中のＡ及びＢは、ジャンカ上方のコンクリートの高さＨ(m)を次の数式２及び数式３に代入して決定される。

Ａ＝ａ₁×Ｈ＋ａ₂ …（数式２） Ｂ＝ｂ₁×Ｈ＋ｂ₂…（数式３）
但しａ₁、ａ₂、ｂ₁、ｂ₂はＨに関する定数である。又、表１のデータから決定されるこれら定数の値は、ａ₁＝0.0488(s/m*min²)、ａ₂＝0.0016(s/min²)、ｂ₁＝65.116(s/m)、ｂ₂＝20(s)である。

次に上記数式１乃至数式３を導入するに至った過程を説明する。まず既述表１及び図６のデータをそのまま最小２乗法でＴ＝αｔ²＋βｔ＋γ の形に定式化すると、次の表２に示す係数α、β、γ及び最小２乗誤差Ｒ²が得られた。

しかし上記近似式では右辺中の１次係数βが負なので、ｔ＝０及びその近傍においてジャンカ修復のための振動時間Ｔはｔの増加に伴って減少することになるが、上述の通り定性的にはｔに対して増加関数となる筈であり、このままでは経過時間ｔが零の時の意味合いも不明確となる。

この点を改善するために、Ｔ＝Ａｔ²＋Ｂという形の数式１を新たに近似式として採用し、この式による計算結果と実験データとの誤差が最小となるようにＡ及びＢをそれぞれ決定した。

具体的には、既述表１に記載されたｔ＝０、30、45、60（min）での振動時間Ｔから、ｔ＝０での振動時間Ｔ（数式１の係数Ｂに相当するもの）との差分を求めるとともに、表１中の経過時間ｔをｔの２乗値で置き換えることで下記の表３を得て、その結果を図９に表した。

表３及び図９中の上部コンクリート打設高さＨ毎の振動時間Ｔの実験値の折れ線Ｌ₉〜Ｌ₁₂に関して、これら各線との誤差が最小となる近似直線を決定してその傾きＡを求め、上記係数Ｂとともにまとめると、次の表４を得る。

この表４のデータに基づき、数式１の傾斜に相当する係数Ａ、及び同式の縦軸切片に相当する係数Ｂのそれぞれに関して、上部コンクリートの高さＨとの依存性をプロットすると図10のようになり、又、係数Ａ及び係数Ｂのそれぞれに対してその数値との誤差が最小となる近似直線を決定して、係数Ａの近似直線の傾き及び縦軸切片から上記数式２の係数ａ₁及びａ₂を、又、係数Ｂの近似直線の傾き及び縦軸切片から数式３の係数ｂ₁及びｂ₂をそれぞれ得ることができる。

図11は、上記の如く決定した各係数を代入した数式１を、ジャンカ修復時間の実験値に重ねたものであり、当該時間の計算値と実験値とがかなり良く一致していることを示している。

尚、以上の説明では、コンクリート欠陥として、ジャンカを例にとったが、コンクリート型枠内の未充填空洞部分に関しても、同様の手順で補修のための振動時間を決定することができる。上記未充填空洞部分の補修でも、健全部のコンクリートを（再）振動させ、液状化して補修するというプロセスは全く同じであるため、補修時間はジャンカの場合とほぼ同じであるか、或いは若干少なくなる程度と推測される。ジャンカの骨材中を再流動化して補修する場合に比べてエネルギーが少なくて足りるからである。

尚、上記振動機21は、既述数式１乃至数式３と該数式の係数としての数値データとを記録するためのマイクロコンピュータなどの記録制御手段とを設け、コンクリート打設からの経過時間及び上部打設高さを入力することで所要振動時間だけ振動機が作動するように設けたり、又は別個振動機に付設した表示部に所要振動時間を表示するように形成して、本発明方法の実施に適した振動機として提供することもできる。

図12乃至図14は、本発明の第２の実施形態を示している。この実施形態は、第1実施形態における数式１にコンクリート材料の硬さや粘性に関する補正係数を導入するものである。

図12は、粘性の異なる２種類のコンクリート材料M₁、M₂を用いてW/C（水セメント比）＝55％の通常強度のコンクリートとW/C＝35％の高強度コンクリートをそれぞれ打設し、上部コンクリートの高さＨに相当する圧力をかけて、打設後45分の時点でジャンカの修復のための所要振動時間を測定したものである。M₁は、既述表１を作成する際に用いた基準コンクリート（いわゆる関東材料）であり、又、M₂は、海砂及び砕砂を再利用した高粘性のコンクリート材料（いわゆる関西材料）である。尚、振動機としては第1実施形態の振動機V₂の振子質量を1.2倍とした改良型を用いており、その結果表１に比べると振動時間の数値が67％に小さくなって現れている。

図12によれば、コンクリート材料M₁においては、W/C=55％のものに対してW/C=35％のものでの振動時間は1.1倍となり、又、コンクリート材料M₂においては、W/C=55％のものに対してW/C=35％のものでの振動時間は1.25倍となることが判った。 従ってコンクリート材料の特性に関する補正係数を数式１に導入することで各種のコンクリート材料に対して本発明方法が適用できるものと期待される。

図13は、建物の柱や壁などの鉛直部材に使用されるコンクリートのスランプ値（15〜21cm）に対応して、スランプ値Ｓ_Ｌ＝21cm，18 cm，15 cmのそれぞれについてジャンカの修復のための所要振動時間を測定したものである。これらは、コンクリート材料M₁を用いて実験したものである。

同図より、スランプ値Ｓ_Ｌ＝18 cmの場合の所要振動時間を基準とすると、Ｓ_Ｌ＝21cmではその0.88倍、Ｓ_Ｌ＝15 cmではその1.5〜1.6倍程度の振動時間が必要となることが判った。

尚、コンクリート材料の種類が不明であるときには、公知のスランプフロー試験により判定できる。例えば振動機で加振されたスランプ板の上に盛った試験体のスランプが60cmとなる時間を測定し、その時間が８〜10秒ならば関東材料、11〜14秒ならば関西材料というごとくである。

図14は、図13の実験結果をプロットしたものであり、これを最小２乗法で近似すると次式が得られる。

Ｓ＝ｓ₁×Ｓ_L ²＋s₂×Ｓ_L＋s₃ …（数式３）
尚、この実験の数式３の係数は、ｓ₁＝0.0259,s₂＝−1.05，s₃＝11.5であった。

図15は、上記第１実施形態のジャンカ修復方法と、上述の電磁誘電法に基づくジャンカ検出方法とを併用してジャンカ修復実験を行った結果を示している。上記ジャンカ検出方法は、コンクリート型枠の適所に付設した２つの端子の間での静電容量を測定し、該静電容量が基準値（この実験では１００pF）以下ならばコンクリート充填不良と判定するものであり、その原理を簡単に説明すれば、ジャンカ中の空隙部分に比べて稠密なコンクリート部分の方が静電容量が大きいことを利用して彼我判別を行うことにある。

上記実験では、開口部（窓）付きのコンクリート壁をそれぞれ打設している２つの施工現場Ｓ₁、S₂の５箇所に上記ジャンカ測定方法を適用したところ、施工現場Ｓ₁では測定位置２及び４において、又施工現場S₂では測定位置２及び３において基準静電容量を下回っており、ジャンカが発生しているものと推定される。何れの施工現場でも、コンクリート打設後の経過時間は０分、使用したコンクリート材料はＳ_Ｌ＝18cm、Ｗ／Ｃ＝47％であり、又、打設高さは、施工現場のＳ₁の測定位置１〜３及び施工現場S₂の測定位置１〜３においてＨ＝０ｍ、又施工現場のＳ₁の測定位置４，５及び施工現場S₂の測定位置４，５においてＨ＝０．２５ｍである。もっともＨ＝０．２５ｍである測定位置でも、ジャンカは上記開口部の下縁付近に発生しており、該下縁とジャンカ発生箇所との間の実質的な高低差はほぼ０である。

上述の実施形態１乃至３の方法でジャンカ修復のための所要振動時間を計算したところ、Ｈ＝０ｍでは２０秒間、Ｈ＝０．２５ｍでは４０秒間であった。Ｈ＝０ｍの測定位置において２０秒間振動を加えたところ、図示の如く当該箇所での静電容量は基準値である１００ｐＦを超えた。これから、本発明方法により得られた振動時間でジャンカを十分に修復可能であることが判明した。又同様Ｈ＝０．２５ｍの測定位置４でも４０秒間振動を加えようとしたところ、２０秒間振動を加えた時点で基準静電容量を越えたので加振を停止した。このことから、開口部下方に発生したジャンカに関しては、ジャンカ発生箇所から開口部下縁までの実質的な打設高さを用いてジャンカ修復のための所要振動時間を測定すればよいことが判った。

図16は、本発明の第3の実施形態を示すものであり、コンクリート型枠１のジャンカ発生箇所対応部分に、加振作業に先立って空気孔７を穿設したものであり、該構成によれば、振動によりジャンカ発生箇所を再混合させる際に、該箇所に存する空気を排出可能とすることで再混合を容易としたものである。

空気孔７の直径は、コンクリート骨材が流れ出さないように3.5mm以下とすることが望ましい。又、空気孔７の位置は、空気の排出が容易であるように、ジャンカ発生箇所の上端部に対応させると良く、通常発生するジャンカの大きさ（20×20cm以下）であればこれで十分である。他方、これ以上に大きいジャンカに対しては、ジャンカ発生箇所の中間部乃至下部に対応する位置に穿設しても良い。

図示例では、型枠１に空気孔を穿設していない場合と、図16に実線で示す如くジャンカ発生箇所の最上部の中央に対応する一箇所に空気孔を穿設した場合と、同図に想像線で示す如くジャンカ発生箇所の最上部の中央に対応する２箇所に空気孔を穿設した場合とのそれぞれについてジャンカ修復面積率と振動時間との関係を実験して図17に記載している。尚、この実験では打設後45分経過後に第1実施形態における振動機V₂で振動を加えている。

その実験結果によれば、ジャンカ修復面積率が100％に達するまでの振動時間Ｔは、空気孔を穿設していない場合に比べて、１箇所に空気孔を穿設した場合では２／３に、又２箇所に空気孔を穿設した場合では１／２にそれぞれ短縮される。

図18は、本発明の第４の実施形態を示しているものであり、第1実施形態における各種振動機V_１〜V₄について、それぞれ90秒間振動を加えた場合のジャンカ修復面積率と振動数との関係を表したものである。この図では振動数が130〜250Ｈｚの範囲でジャンカ修復面積率はほぼ100％となる。この範囲よりも低い振動数では、ジャンカ修復面積率が100％に達しておらず、これは既述の如くジャンカを修復するためには振動エネルギーが不足であるためと理解される。250Ｈｚ以上では、ジャンカ修復面積率は実験データによればやや減少傾向を示している。その理由は不明であるが、少なくとも実験上は130Ｈｚの振動数で100％のジャンカ修復面積率が得られており、更に施工現場で様々な原因でエネルギーの損失が生ずることがあり得ることを考慮しても、130〜250Ｈｚの範囲での振動エネルギーを加えれば十分であり、それ以上に高い振動数とするのはエネルギーロスが大きいと考えられる。

図19乃至図20は、本発明方法に適した振動機21の変形例を示している。

この振動機21は、振動機本体22と、処理装置23とで構成されている。

振動機本体22は、好ましくはハンディ型の既知の振動機であり、図示例では電力供給ライン30により外部電源（図示せず）と接続されている。

処理装置23は、上記振動機本体22を使用してジャンカを修復するための所要振動時間を算出するための演算機能と、該演算の結果に基づいて上記振動機本体を所要時間振動させるための制御機能を備えている。これらの機能は、上記数式１〜数式４と、これら数式中に含まれる振動機本体22固有の係数データとを記録したコンピュータを処理装置に内蔵させることで実現される。

上記処理装置23は、図20に示す如く、情報入力部26と振動機本体駆動ボタン27とディスプレイ29とで形成するコントロールパネル25を有する。

上記情報入力部26は、時間情報入力ボタン26aと、高さ情報入力ボタン26bと、材質情報入力ボタン26cとで形成している。図示例では、上記各ボタンを一対の矢印ボタンで形成し、これら矢印ボタンを押してディスプレイ上に現れる数値情報を増減できるように設けている。図示例では、時間情報として、コンクリート打設完了時からの経過時間を、又高さ情報として、コンベックスなどで目測したコンクリート天端とジャンカ修復箇所との高低差（即ち上部コンクリートの打設高さ）を、更に材質情報としてコンクリート材料のスランプ値をそれぞれ入力可能に構成している。もっともこれらの情報に代えて、後述の他の情報を代入するように構成しても良い。

上記振動機本体駆動ボタン27は、図示例では、主駆動ボタン（スタートボタン）27aと追振動ボタン27bとで形成している。主駆動ボタン27aは、入力された情報から算出した所要振動時間だけ振動機本体22を振動させるためのものであり、一般的には該振動によりジャンカは十分に修復されることが期待される。しかしながら型枠内のコンクリートの性状の不均等などによりジャンカを完全に修復できない場合もない訳でなく、そのことが打音検査などにより判明した場合には追振動ボタン27bを押してジャンカが完全になるまで追振動を与えることができる。尚、28は追振動時間選択ボタンである。

又、上記ディスプレイ29は、最初に上述の時間情報、高さ情報、及び材質情報の初期値を表示するとともに、利用者が各情報入力ボタン26a,26b、26cを押すことで対応する情報の値が増減するとともに、確定スイッチ（図示せず）を押すなどして入力情報を確定させると、ジャンカ修復のための所要振動時間を表示するように形成すると良い。又、少なくとも加振作業が終了した段階においてディスプレイ29上には、追振動時間の初期値が表示され、追振動時間選択ボタン28を押すとこれに対応して表示された追振動時間が増減するように形成されている。

上記処理装置23は、振動機本体22の上面に対して図示しない取付具を介して一体的に連結しているが、振動機本体22とは別体として、例えば該振動機本体と外部電源との間の電力供給ライン30に介在させて形成しても良く、更に電力供給ラインとは別に振動機本体と有線乃至無線で接続してもよい。

尚、上記処理装置23は、時計機能を有するとともに、コントロールパネルを通じてものとし、上記コンクリート打設時からの経過時間に代えてコンクリートを打設した時刻をコントロールパネル25を通じて入力できるものとし、以後は、上記主駆動ボタン27aが押された時点でのコンクリート打設時からの経過時間を処理装置が自動的に計測するように形成してもよい。又、図示例では、コンクリート天端とジャンカ修復箇所との間の高低差を目視で測定するものとしているが、これら両者を赤外線やレーザでマーキングして両者間高低差を自動計測する既知の計測器（図示せず）を上記情報入力部に連動させて設けてもよい。該計測器は処理装置23と一体としても又別体で形成してもよい。

上記図示の構成において、コンクリート打設時から一定時間経過した時にジャンカが発生したことが判ったときには、上述の時間情報、高さ情報、及び材質情報をコントロールパネル25を介して処理装置23に入力して情報を確定させると、ジャンカ修復のための所要振動時間がコントロールパネル25のディスプレイ29に表示される。次に振動機本体22先端の振動部22aを、ジャンカ発生箇所に対応する型枠部分に当接させて、処理装置23の主駆動ボタン27aを押すと処理装置23から送信された発振信号により振動機本体22が振動し、該振動によりジャンカ発生箇所が修復されていく。所要振動時間が経過すると、処理装置23から停止信号が発せられ、振動機本体22の振動が停止する。該停止後に加振箇所に対して打音検査などを行い、正常音であればジャンカ修復作業をするとともに、正常音でなければ振動機本体22の振動部を再び当該箇所に当接させ、追振動を加える。

尚、上記の説明では、上記処理装置23により振動機本体22の動作を制御するように構成しているが、処理装置23は単に入力データに基づいてジャンカ修復のための所要時間を算出してコントロールパネルのディスプレイ29に表示するだけのものとし、表示された時間に応じて利用者が処理装置23を駆動させることとしても良い。

本発明の第1の実施形態に係るジャンカ修復方法の工程説明図である。 本発明方法の裏付けとなるデータをとるための実験装置の構成例を示しており、同図(a)は実験前の当該装置の斜視図、同図(b)は実験中の当該装置の断面図である。 ジャンカ発生箇所への振動エネルギー総量とジャンカ修復面積率との相関関係を示す実験データを、振動機の種類ごとに表すグラフである。 ジャンカ発生箇所への振動エネルギー総量とジャンカ修復面積率との相関関係を示す実験データを、打設後の経過時間ごとに表すグラフである。 ジャンカ発生箇所への振動エネルギー総量とジャンカ修復面積率との相関関係を示す実験データを上部コンクリートの打設高さごとに表すグラフである。 コンクリート打設後の経過時間とジャンカ修復のための振動時間との相関関係を、上部コンクリートの打設高さごとに表すグラフである。 上部コンクリートの打設高さとジャンカ修復のための振動時間との相関関係を、コンクリート打設後の経過時間ごとに表すグラフである。 本発明方法により補修されたコンクリートのジャンカ修復面積率とコア圧縮強度との関係を表すグラフである。 第1実施形態の変形例であって、図６の実験データを数式１として定式化するために振動時間差と打設後経過時間の２乗値の関係を表す実験値を示す図である。 図９から導いた数式１の傾きＡ及びその切片Ｂと上部コンクリート高さＨとの関係を表す図である。 図９及び図10に基づいて係数を決定した数式１を、実験値のデータに重ねた図である。 本発明方法の第２の実施形態においてコンクリート材料ごとのジャンカ修復のための振動時間を表す図である。 上記第２実施形態において、コンクリート材料のスランプ値毎の振動時間を表す図である。 図12のデータから導いたスランプ値毎の振動時間補正値を表す図である。 第１及び第2の実施形態に係る方法によるジャンカ修復実験の結果を示す図である。 本発明方法の第３実施形態における空気孔穿設例を示す図である。 図16の構成において、空気孔の個数毎のジャンカ修復面積率とジャンカ修復のために必要な振動時間との関係を表す図である。 本発明方法の第４実施形態における各振動機V_１〜V₄毎のジャンカ修復面積率を表す図である。 本発明に係る振動機の一実施形態の斜視図である。 図19の振動機に係る処理装置を示す図である。

符号の説明

１…型枠 ２…コンクリート ３…ジャンカ発生箇所 ４…コンクリート天端
７…空気孔
11…型枠 12…同前壁 13…同後壁 14…仕切り板 15…砂利 16…加圧機
21…振動機 22…振動機本体 22a…振動部 23…処理装置
25…コントロールパネル 26…情報入力部 26a…時間情報入力ボタン
26b…高さ情報入力ボタン 26c…材質情報入力ボタン
27…振動機本体駆動ボタン 27a…主駆動ボタン 27b…追振動ボタン
28…追振動時間選択ボタン 29…ディスプレイ 30…電力供給ライン

Claims (8)

1. コンクリート打設後硬化前の養生期間中に発生するジャンカなどの欠陥を、該欠陥発生箇所への加振により補修する際に、欠陥の補修のために必要な振動エネルギーの総量を、コンクリート打設時からの経過時間tに応じて、これらエネルギー量と経過時間との相関関係について予め作成されたデータに基づいて決定するコンクリート構造物の施工中に発生した欠陥の修復方法であって、
   上記振動エネルギーを時間的に一定割合で加えたときにコンクリート欠陥を修復するのに必要となる振動時間Ｔを、次の数式１で決定することを特徴とするコンクリート構造物の施工中のコンクリート欠陥修復方法。
   [数式１] Ｔ＝Ａ×ｔ ² ＋Ｂ （但し、Ａ及びＢは時定数）
2. 上記振動エネルギーの総量と、コンクリート打設時からの経過時間との相関関係を図表化して記録することを特徴とする、請求項１記載のコンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法。
3. 上記時定数Ａ及びＢを、加振箇所からコンクリート天端までの高さＨを変数とする次の数式２乃至数式３で決定することを特徴とする、請求項１記載のコンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法。
   [数式２]Ａ＝ａ₁×Ｈ＋ａ₂ （但しａ₁、ａ₂はＨに関する定数）
   [数式３]Ｂ＝ｂ₁×Ｈ＋ｂ₂ （但しｂ₁、ｂ₂はＨに関する定数）
4. 上記数式１の右辺に、生コンクリートのスランプＳ_Ｌに関する補正係数Ｓを乗じて、Ｔ＝Ｓ×（Ａ×ｔ²＋Ｂ）と表し、かつその補正係数Ｓを次の数式４で表したことを特徴とする、請求項１又は請求項３記載のコンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法。
   [数式４]Ｓ＝ｓ₁×Ｓ_Ｌ ²＋s₂×Ｓ_Ｌ＋s₃
5. 上記コンクリートを打設した型枠のうちジャンカ発生箇所に相当する型枠部分に、振動を加える前に空気孔７を穿設することを内容とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥の修復方法。
6. 振動数を130〜250Hzとしたことを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のコンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥修復方法。
7. コンクリート構造物の施工中に発生したコンクリート欠陥を修復するための振動機であって、
   振動機本体22と、情報入力部26を備えた演算機能付きの処理装置23とを備え、
   上記情報入力部26に、少なくともコンクリート打設後の経過時間を求めるのに必要な時間情報を入力したときに、上記処理装置23が、上記経過時間に応じて、上記振動機本体22を用いてジャンカを修復するための所要振動時間を算出し、この算出された所要振動時間に限って振動機本体22を振動させることができるように構成し、
   上記処理装置23は、打設コンクリートへの加振箇所からコンクリート天端までの高さを、上記情報入力部26に入力したときに、その高さに応じて、ジャンカ修復のための所要振動時間を補正して算出するように構成したことを特徴とする振動機。
8. 上記処理装置23は、上記振動機本体の始動時からの振動時間を計測し、計測した振動時間がジャンカ修復のための所要振動時間に達したときに振動機本体22を自動的に停止するように構成したことを特徴とする、請求項７記載の振動機。

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