JP6918081B2 - コンクリート締固め測定具およびコンクリート締固め測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、凝結前のコンクリートの締固め状態を測定するコンクリート締固め測定具およびコンクリート締固め測定方法に関する。

コンクリートは、粗骨材、細骨材、セメントおよび水の混合物を打設することにより形成される。打設直後のコンクリートの内部には、特に粗骨材と粗骨材との間に、多くの空隙が形成されている。内部に多くの空隙を有するコンクリートを緻密なコンクリートにするため、打設直後のコンクリートには締固めと称される処理が施される。

締固めは、打設されたコンクリートにバイブレータで振動を与えることによって行われる。打設されたコンクリートを締固めることにより、空隙は水を含んだセメントによって充填され、緻密なコンクリートを得ることができる。

バイブレータの動作により与えられる振動が十分でない場合、コンクリートの内部に空隙が残り、緻密なコンクリートを得ることができない。また、振動を与えすぎた場合、材料分離の発生するおそれがある。材料分離が発生すると、粗骨材などの重い材料は沈殿し、コンクリートの内部が不均一となる。

特許文献１には、測定具の内部に設けられた加速度検出部によってバイブレータの動作に基づく振動を検出し、検出された加速度に基づいてコンクリートの締固め状態を判定するコンクリート締固め判定装置が記載されている。特許文献１のコンクリート締固め判定装置では、凝結する前のコンクリートに測定具を挿入し、バイブレータを振動させる。そして、加速度検出部が検出した加速度に基づいて、凝結する前のコンクリートの締固めが状態を判定する。

特許第６０２６３４１号公報

特許文献１に記載のコンクリート締固め判定装置によると、コンクリートの締固めが完了したと判定した後、測定具はコンクリートから取り出される。このとき、コンクリートは凝結前であってまだ流動性を有しているため、検出器を取り出した後の穴は、周囲のコンクリートにより概ね塞がれる。しかし、測定具を取り出す際の測定痕が周囲のコンクリートによって十分に塞がれず、コンクリート表面に凹部として残る場合がある。

本発明は、凝結前のコンクリートの締固め状態を測定した後に測定具をコンクリートから取り出す際の測定痕を軽減することができる、コンクリート締固め測定具およびコンクリート締固め測定方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるコンクリート締固め測定具は、凝結前のコンクリートの締固め状態を測定するコンクリート締固め測定具であって、凝結前のコンクリートに与えられた振動により生じる加速度を検出する加速度検出部と、加速度検出部を支持する支持部と、支持部に設けられ、振動を発生可能に構成された振動部と、を備える。

また、本発明にかかるコンクリート締固め測定具において、支持部は、金属製の筒体であり、振動部は、支持部の軸方向における中点よりも加速度検出部に近い位置に設けられることが好ましい。

また、本発明にかかるコンクリート締固め測定具において、加速度検出部は、金属筐体に収納された３軸加速度センサであり、支持部は、金属製の筒であり、金属筐体と溶接されることにより加速度検出部を支持することが好ましい。

また、本発明にかかるコンクリート締固め測定具において、振動部は、モーターおよび偏心錘を有し、モーターが偏心錘を回転させることにより振動を発生するよう構成されることが好ましい。

また、本発明にかかるコンクリート締固め測定具は、加速度検出部により検出された加速度を外部機器に出力可能に接続する接続部をさらに備えることが好ましい。

本発明にかかるコンクリート締固め測定方法は、上述のコンクリート締固め測定具をコンクリート内に配置し、バイブレータの動作によりコンクリートに振動を与え、凝結前のコンクリートに与えられた振動により生じる加速度を加速度検出部により検出し、振動部により振動を発生させ、コンクリート締固め測定具を凝結前のコンクリートから取り出す、ことを含む。

本発明のコンクリート締固め測定具およびコンクリート締固め測定方法によれば、凝結する前のコンクリートの締固め状態を測定した後に測定具をコンクリートから取り出す際の測定痕を軽減することができる。

コンクート締固め測定具を使用したコンクリート締固め測定方法の概要を説明する図である。 コンクリート締固め測定具の構成を示す模式図である。 コンクリート締固め測定具の振動部の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照してコンクリート締固め測定具およびコンクリート締固め測定方法について詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態に限定されないことを理解されたい。

図１は、コンクリート締固め測定具を使用したコンクリート締固め測定方法の概要を説明する図である。図２は、コンクリート締固め測定具の概略構成を示す模式図である。

工程１００において、コンクリート締固め測定具１の加速度検出部１１がコンクリートＣにおける測定位置に位置づけられるように、コンクリート締固め測定具１が設置される。本実施形態のコンクリート締固め測定具１は、加速度検出部１１と、支持部１２と、振動部１３と、把持部１４と、接続部１５とを備える。

加速度検出部１１は、凝結前のコンクリートＣに与えられた振動により生じる加速度を検出する。加速度検出部１１は、圧電素子を有する圧電型３軸加速度計およびこれを収容する金属筐体を含む。金属筐体は、チタンにより形成され、一辺を約１４ｍｍとする略直方体形状を有する。圧電素子は、金属筐体の内壁と、金属筐体の内部に配置される錘との間に設置される。圧電素子は、周囲のコンクリートＣに与えられた振動により生じる加速度を、コンクリートＣの振動に伴う錘の振動より生じる圧縮または伸長として検出し、電気信号である３軸方向の加速度信号に変換して出力する。なお、加速度検出部１１は、圧電型加速度計に限らず、歪ゲージ式加速度計、ピエゾ抵抗型加速度計等、振動により生じる加速度を検出可能なセンサを有していればよい。

支持部１２は、加速度検出部１１と接続されることにより加速度検出部１１を支持する。支持部１２は、筒状の形状、例えば直径約１０ｍｍかつ長さ約１５００ｍｍの金属製の筒体であり、チタンにより形成される。支持部１２の一端は、加速度検出部１１の金属筐体の上面と溶接される。

振動部１３は、支持部１２に設けられ、振動を発生可能に構成されている。振動部１３は、支持部１２の軸方向の中点１２ａよりも加速度検出部１１に近い位置、例えば加速度検出部１１の先端から３７ｍｍの位置から８０ｍｍの位置にかけて設けられる。振動部１３は、直径約２７ｍｍの略円筒形状を有しチタンにより形成された金属筐体に収容される。振動部１３の詳細な構成は後述する。

把持部１４は、支持部１２において加速度検出部１１の接続されていない他端において、断面が長径３２ｍｍ、短径２４ｍｍの略楕円形状に形成された長さ約１３０ｍｍの部分である。把持部１４は、支持部１２の周囲にゴム製の筒体を設けることにより構成される。筒体の表面には、円周方向に溝が形成されている。コンクリート締固め測定具１の使用者は、把持部１４によりコンクリート締固め測定具１を安定して把持することができる。

接続部１５は、コンクリート締固め測定具１と制御装置２とを電気的に接続する配線である。接続部１５を介して、加速度検出部１１が出力する加速度信号が制御装置２に送信される。また、接続部１５を介して、振動部１３を動作させるための電力が供給される。なお、配線は、支持部１２、振動部１３、把持部１４の内部を通って加速度検出部１１および振動部１３に接続されるが、図２では図示を省略している。

工程１００の後の工程２００では、コンクリートＣがさらに打設される。コンクリートＣ内には、コンクリート締固め測定具１とともに、バイブレータ３が配置される。バイブレータ３は、締固め部３１と、延長部３２とを備える。

工程２００の後の工程３００では、コンクリートＣの打設が終了し、締固めが行われる。具体的には、バイブレータ３の締固め部３１が、延長部３２を介して供給される電力により動作し、コンクリートＣに振動を与える。このとき、コンクリート締固め測定具１の加速度検出部１１は、バイブレータ３の締固め部３１の動作により生じるコンクリートＣの加速度を検出する。加速度検出部１１により検出された加速度の情報は、接続部１５を介して制御装置２に送信される。制御装置２は、コンクリート締固め測定具１から受信した加速度の情報に基づいてコンクリートの締固め状態を判定し、判定結果を出力する。

工程３００の後の工程４００では、コンクリートの締固め状態の判定が終了し、コンクリート締固め測定具１およびバイブレータ３が凝結前のコンクリートＣから取り出される。コンクリート締固め測定具１をコンクリートＣから取り出すときに、振動部１３は制御装置２から供給される電力により動作し、振動を発生する。振動部１３の発生する振動により、コンクリート締固め測定具１の周囲のコンクリートＣの流動が促進され、コンクリート締固め測定具１を取り出す際の測定痕が塞がれる。

コンクリートＣの締固めのために振動を与えるバイブレータ３は、コンクリートＣの内部に配置されていなくてもよい。例えば、コンクリートＣの型枠の外側に配置されたバイブレータ３により、コンクリートＣに振動を与えてもよい。

図３は、コンクリート締固め測定具１の振動部１３の構成を示す模式図である。

振動部１３は、モーター１３１と、固定部材１３２と、モーター配線１３３と、回転軸１３４と、偏心錘１３５とを備える。

モーター１３１は、振動部１３の内部に固定部材１３２によって固定される。接続部１５に接続されるモーター配線１３３を介して電力の供給を受けると、モーター１３１の回転軸１３４は軸方向を中心に回転する。

偏心錘１３５は、重心からずれた位置に取り付け穴が設けられた錘である。偏心錘１３５は、取り付け穴によって回転軸１３４に取り付けられる。回転軸１３４の回転に応じて、重心からずれた位置を中心に偏心錘１３５が回転することにより、偏心錘１３５が振動する。偏心錘１３５の振動が、回転軸１３４、モーター１３１、固定部材１３２を介して伝達され、振動部１３が振動する。

センサ配線１５１は、加速度検出部１１の加速度計と接続部１５とを接続する配線である。

振動部１３の金属筐体は、境界線１３ａを境に２つの部材で形成される。金属筐体の内部に上述の各部材を配置した後、金属筐体は境界線１３ａにおいて溶接される。

変形例によれば、コンクリート締固め測定具１は、モーター１３１と接続部１５との間の配線にスイッチを有していてもよい。スイッチは、把持部１４に設けられる。スイッチにより、使用者は振動部１３の振動を容易に開始し終了することができる。

他の変形例によれば、コンクリート締固め測定具１は、配線である接続部１５に代えて、制御装置２と無線通信可能な通信回路を有していてもよい。例えばBluetooth（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＩＥＥＥ ８０２．１１といった規格に準拠した近距離無線通信である。また、無線通信は、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）などの無線ＷＡＮ（Wide Area Network）通信であってもよい。

この変形例においては、把持部１４に内蔵するバッテリにより、加速度検出部１１および振動部１３に電力を供給するようにしてもよい。このように構成すると、コンクリート締固め測定具１と制御装置２との間を有線で接続する必要がないので、コンクリート締固め測定具１のコンクリートＣにおける設置位置の自由度を高めることができる。

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、種々の変更、置換および修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ コンクリート締固め測定具
１１ 加速度検出部
１２ 支持部
１３ 振動部
１４ 把持部
２ 制御装置
３ バイブレータ
Ｃ コンクリート

Claims (5)

1. 凝結前のコンクリートの締固め状態を測定するコンクリート締固め測定具であって、
   前記凝結前のコンクリートに与えられた振動により生じる加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部を支持する支持部と、
   前記支持部に設けられ、振動を発生可能に構成された振動部と、
   を備え、
   前記加速度検出部は、金属筐体に収納された３軸加速度センサであり、
   前記支持部は、金属製の筒であり、前記金属筐体と溶接されることにより前記加速度検出部を支持する、
   コンクリート締固め測定具。
2. 前記支持部は、金属製の筒体であり、
   前記振動部は、前記支持部の軸方向における中点よりも前記加速度検出部に近い位置に設けられる、請求項１に記載のコンクリート締固め測定具。
3. 前記振動部は、モーターおよび偏心錘を有し、前記モーターが前記偏心錘を回転させることにより振動を発生するよう構成される、請求項１または２に記載のコンクリート締固め測定具。
4. 前記加速度検出部により検出された加速度を外部機器に出力可能に接続する接続部をさらに備える、請求項１−３のいずれか一項に記載のコンクリート締固め測定具。
5. 請求項１−４のいずれか一項に記載のコンクリート締固め測定具を前記コンクリート内に配置し、
   バイブレータの動作により前記コンクリートに振動を与え、
   前記凝結前のコンクリートに与えられた振動により生じる加速度を前記加速度検出部により検出し、
   前記振動部により振動を発生させ、
   前記コンクリート締固め測定具を凝結前の前記コンクリートから取り出す、
   ことを含むコンクリート締固め測定方法。

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