JP7030024B2 - 流動性固化材の充填管理方法、流動性固化材の充填管理システム及び流動性固化材の充填管理用型枠 - Google Patents

Description

本発明は、流動性固化材の充填管理方法、流動性固化材の充填管理システム及び流動性固化材の充填管理用型枠に関する。

コンクリートやモルタル等の流動性固化材により形成された構造物の品質や耐久性を確保する上で、流動性固化材の充填及び締固めの作業を適切に管理することは重要である。流動性固化材の充填や締固めの作業の管理は目視や現場作業員の経験などの感覚に依存しているのが実状である。また、ハンチ部、高密度配筋部等におけるかぶり部、かぶり部の下部等の目視による充填の状況の確認が困難な箇所においては、型枠を脱枠した時に初めて流動性固化材の充填の状況を確認することになる。そこで、特許文献１には、型枠と、温度、静電容量、湿度、加速度、圧力、傾斜及びひずみを検出する各センサと、検出結果を無線通信により送信する通信部とを備えた型枠が開示されている。通信部から送信された検出結果は、電光表示板、パーソナルコンピュータ、タブレット端末及びスマートフォン等に表示される。

特開２０１４－１５２５７０号公報

ところで、上記のような技術では、センサから得られる情報はセンサが配置された一点の情報である。また、上記の技術では、温度センサにより検出された温度から推定される養生中のコンクリートの圧縮強度が数値で表示されるだけであるため、流動性固化材の充填や固化の状態の把握し易さには改善の余地がある。

そこで本発明は、流動性固化材の充填や固化の状態の把握し易さが向上する流動性固化材の充填管理方法、流動性固化材の充填管理システム及び流動性固化材の充填管理用型枠を提供することを目的とする。

本発明は、流動性固化材が充填される空間の内面に内面の圧力分布を検出する圧力センサを配置する配置工程と、配置工程の後に、空間に流動性固化材を充填する充填工程と、充填工程の後に、配置工程で配置された圧力センサにより検出された内面の圧力分布を圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する図示工程とを備えた流動性固化材の充填管理方法である。

この構成によれば、流動性固化材の充填管理方法において、配置工程により、流動性固化材が充填される空間の内面に内面の圧力分布を検出する圧力センサが配置され、充填工程により、配置工程の後に空間に流動性固化材が充填され、図示工程により、充填工程の後に、配置工程で配置された圧力センサにより検出された内面の圧力分布が圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示されるため、内面の圧力の分布、すなわち、流動性固化材の充填や固化の状態の把握し易さが向上する。

この場合、配置工程では、内面を区画する型枠に予め組み込まれた圧力センサを配置することが好適である。

この構成によれば、配置工程では、内面を区画する型枠に予め組み込まれた圧力センサが配置されるため、型枠の配置と同時に圧力センサを配置することができ、圧力センサを配置する労力を軽減することができる。

また、配置工程では、内面の側がシール材で被覆されている圧力センサを配置することが好適である。

この構成によれば、配置工程では、内面の側がシール材で被覆されている圧力センサが配置されるため、圧力センサを再利用し易くなる。

また、図示工程の後に、充填工程により空間に充填された流動性固化材の内面での状態を確認する状態確認工程と、状態確認工程の後に、状態確認工程により確認された充填された流動性固化材の内面での状態と、配置工程で配置された圧力センサにより検出された内面の圧力分布とを関連付けて記録する記録工程とをさらに備えることが好適である。

この構成によれば、状態確認工程により、図示工程の後に充填工程により空間に充填された流動性固化材の内面での状態が確認され、記録工程により、状態確認工程の後に状態確認工程により確認された充填された流動性固化材の内面での状態と、配置工程で配置された圧力センサにより検出された内面の圧力分布とが関連付けて記録されるため、その後に他の空間に流動性固化材が充填され、本発明の流動性固化材の充填管理方法が行われる場合に、記録工程で記録された情報を参照することにより、充填された流動性固化材の内面での充填や固化の状態をより確実に把握し易い。

また、充填工程の後に、流動性固化材の締固めを促進する締固工程をさらに備え、締固工程の前後に、図示工程が行われることが好適である。

この構成によれば、締固工程により、充填工程の後に流動性固化材の締固めが促進させられ、締固工程の前後に、図示工程が行われるため、締固工程による締固めの促進の効果を確認することができる。

また、本発明は、流動性固化材が充填される空間の内面の圧力分布を検出する圧力センサと、圧力センサにより検出された内面の圧力分布を圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する表示部とを備えた流動性固化材の充填管理システムである。

この場合、圧力センサは、内面を区画する型枠に予め組み込まれていることが好適である。

また、圧力センサは、内面の側がシール材で被覆されていることが好適である。

また、空間に充填された流動性固化材の内面での状態を入力する入力部と、入力部に入力された流動性固化材の内面での状態と、圧力センサにより検出された内面の圧力分布とを関連付けて記録する記録部とをさらに備えることが好適である。

また、本発明は、流動性固化材が充填される空間の内面を区画する型枠と、型枠に予め組み込まれ、内面の圧力分布を検出する圧力センサとを備えた流動性固化材の充填管理用型枠である。

本発明の流動性固化材の充填管理方法、流動性固化材の充填管理システム及び流動性固化材の充填管理用型枠によれば、流動性固化材の充填や固化の状態の把握し易さが向上する。

（Ａ）は実施形態に係る流動性固化材の充填管理システム、流動性固化材の充填管理方法の配置工程及び流動性固化材の充填管理用型枠を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸの部位の拡大図である。 実施形態に係る流動性固化材の充填管理用型枠を示す斜視図である。 実施形態に係る圧力センサを示す斜視図である。 実施形態に係る流動性固化材の充填管理方法の充填工程の一例を示す斜視図である。 図４の充填工程が行われた場合に、締固工程の前に図示工程で表示される圧力分布の一例を示す図である。 図４の充填工程が行われた場合に、締固工程の前に状態確認工程が行われた結果を示す図である。 図４の充填工程が行われた場合に、締固工程の後に図示工程で表示される圧力分布の一例を示す図である。 図４の充填工程が行われた場合に、締固工程の後に状態確認工程が行われた結果を示す図である。 ３層に亘って実施形態に係る流動性固化材の充填管理方法の充填工程が行われる例を示す斜視図である。 図９の充填工程が行われた場合に経過時間に対する１層目の圧力センサにより検出された圧力分布を示すグラフである。 配筋ピッチが異なる鉄筋が配置された空間に実施形態に係る流動性固化材の充填管理方法の配置工程が行われる例を示す斜視図である。 図１１の配置工程が行われ、充填工程が行われた場合に、締固工程の前に図示工程で表示される圧力分布の一例を示す図である。 図１１の配置工程が行われ、充填工程が行われた場合に、締固工程の後に図示工程で表示される圧力分布の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。以下の説明では、壁及び柱等のコンクリートやモルタル等の流動性固化物により構成される構造物の工事現場に、本実施形態の流動性固化材の充填管理方法、充填管理システム及び充填管理用型枠が適用される場合を想定する。図１（Ａ）に示す本実施形態の流動性固化材の充填管理システム１は、コンクリート、モルタル等の流動性固化材の充填管理用型枠２と表示部３とを備える。図１（Ｂ）及び図２に示すように、充填管理用型枠２は、流動性固化材が充填される空間１０の内面１１を区画する型枠２１と、型枠２１に予め組み込まれ、内面１１の圧力分布を検出する圧力センサ２２とを備える。充填管理用型枠２は、上下方向に延在するＨ形鋼２３により支持されている。

型枠２１は、例えば、３００ｍｍ×１５００ｍｍ、５００ｍｍ×１５００ｍｍ、５００ｍｍ×５００ｍｍ程度の大きさであり、鋼材等の金属により形成されている。圧力センサ２２は、フィルム２４を介して内面１１の側が薄膜のシール材２５で被覆されている。圧力センサ２２により検出された圧力分布に係る信号は、信号を増幅するアンプを含む発信機２６により表示部３に無線通信によって送信される。

図３に示すように、圧力センサ２２はシート状の形状を有する。圧力センサ２２は、コイル２２１，２２２が直交するセル部２２３と、金属シート２２４を緩衝材２２５で介した単純な構造となっている。圧力センサ２２は、圧力に応じて可動する金属シート２２４がセル部２２３に近づくと電磁結合が変化し、その結合係数を検出することにより，セル部２２３の圧力を独立して表示する機構となっている。緩衝材２２５の種類を変更することにより、セル部２２３と金属シート２２４との接触圧を調整することができるため、圧力センサ２２は、検知可能な圧力範囲を任意に変更することができる。

このようなシート状の圧力センサ２２は、面的に圧力を検知できるセンサであり、流動性固化材がセンサに触れた時点で充填を検知することができるため、即時的にモニタリングが可能である。また、センサに接触する力の変化を即時的に出力することができるため、後述する締固工程により変化する圧力も検知することができ、充填検知のみでなく、締固め状態の定量評価が可能である。

圧力センサ２２、フィルム２４及びシール材２５は、内面１１の形状に追従可能な柔軟性を有する。なお、圧力センサ２２は、内面１１の全面に配置されている必要は無く、流動性固化材が充填される空間１０のハンチ部、高密度配筋部等におけるかぶり部、かぶり部の下部等の目視による充填の状況の確認が困難な箇所の内面１１にのみ配置されていてもよい。後述する本実施形態の流動性固化材の充填管理方法の充填工程により空間１０に流動性固化材が充填され、内面１１に圧力が加わったときに、内面１１の圧力センサ２２が配置された部位と内面１１の圧力センサ２２が配置されていない部位との境界が平坦になるように、圧力センサ２２の弾性率及び厚さを設定することにより、固化後の流動性固化材の外面を平坦にすることができる。

図１に戻り、表示部３は、圧力センサ２２により検出された内面１１の圧力分布を圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する。表示部３は、具体的には、工事現場の作業者等が所持するパーソナルコンピュータ、タブレット端末及びスマートフォン等のディスプレイである。パーソナルコンピュータ、タブレット端末及びスマートフォン等は、充填管理用型枠２の発信機２６により送信された圧力分布に係る信号を受信し、表示部３に圧力分布を表示する。

また、パーソナルコンピュータ、タブレット端末及びスマートフォン等は、後述する本実施形態の流動性固化材の充填管理方法の状態確認工程において、空間１０に充填された流動性固化材の内面１１での状態を入力する入力部４を有する。入力部４は、具体的には、パーソナルコンピュータのキーボード及びマウスや、タブレット端末及びスマートフォン等のタッチパネルである。また、パーソナルコンピュータ、タブレット端末及びスマートフォン等は、入力部４に入力された流動性固化材の内面１１での状態と、圧力センサ２２により検出された内面１１の圧力分布とを関連付けて記録する記録部５を有する。記録部５は、具体的には、パーソナルコンピュータのハードディスクや、タブレット端末及びスマートフォン等のメモリである。

以下、本実施形態の流動性固化材の充填管理方法について説明する。例えば、図１に示すように、壁及び柱等のコンクリートやモルタル等の流動性固化物により構成される構造物の工事現場において、流動性固化材が充填される空間１０の内面１１に内面１１の圧力分布を検出する圧力センサ２２を配置する配置工程が行われる。配置工程では、上記の充填管理用型枠２が配置されることにより、内面１１を区画する型枠２１に予め組み込まれた圧力センサ２２が配置される。上記のように、配置工程では、充填管理用型枠２が配置されることにより、内面１１の側がシール材２５で被覆されている圧力センサ２２が配置される。

以下の説明では、説明の便宜のため、図４に示すように、５００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍの立方体状の空間１０にコンクリートである流動性固化材３０が充填される例について説明する。立方体状の空間１０の側面を構成する３つの内面１１には一般的な型枠２１が配置され、立方体状の空間１０の側面を構成する１つの内面１１には上記の充填管理用型枠２が配置される。これにより、流動性固化材が充填される空間１０の内面１１に内面１１の圧力分布を検出する圧力センサ２２を配置する配置工程が行われる。配置工程の後に、空間１０にコンクリートである流動性固化材３０を充填する充填工程が行われる。

図５に示すように、充填工程の後に、流動性固化材３０の締固めを促進する締固工程が行われる前に、配置工程で配置された圧力センサ２２により検出された内面１１の圧力分布を圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する図示工程が行われる。本実施形態では、内面１１の圧力分布は、圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線を含むコンター図により図示される。当該コンター図は、工事現場の作業者等が所持するパーソナルコンピュータ、タブレット端末及びスマートフォン等のディスプレイである表示部３に表示される。なお、本実施形態において、図示工程での圧力分布を示すコンター図における縦軸の（）内は換算圧力ｋＮ／ｍ^２である。図５の例では、コンター図に、圧力が高い部位が散点的に表示され、全体的にグラデーション色が示されていない。当該コンター図からは、未充填部分や締固不足部分が存在することが予想される。

図６に示すように、締固工程の前に行われた図示工程の後に、充填工程により空間１０に充填された流動性固化材３０の内面１１での状態を確認する状態確認工程が行われる。状態確認工程は、例えば、充填管理用型枠２の脱型の後に、流動性固化材３０の内面１１での状態を平坦度等により評価することにより行われる。図６の例では、図５のコンター図に示されていた通り、未充填部分や締固不足部分が確認された。

締固工程の前に行われた図示工程の後の状態確認工程の後に、状態確認工程により確認された充填された流動性固化材３０の内面１１での状態と、配置工程で配置された圧力センサ２２により検出された内面の圧力分布とを関連付けて記録する記録工程が行われる。状態確認工程により確認された充填された流動性固化材３０の内面１１での状態については、例えば、パーソナルコンピュータのキーボード及びマウスやタブレット端末及びスマートフォン等のタッチパネルである入力部４に、流動性固化材３０の内面１１での状態を評価する任意の指標が入力される。当該記録は、工事現場の作業者等が所持するパーソナルコンピュータのハードディスクや、タブレット端末及びスマートフォン等のメモリである記録部５に記録される。

一方、図７に示すように、充填工程の後に、流動性固化材３０の締固めを促進する締固工程が行われた後に、締固工程の前に行われた図示工程と同様に、配置工程で配置された圧力センサ２２により検出された内面１１の圧力分布を圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する図示工程が行われる。締固工程は、例えば、バイブレータにより行うことができる。図７の例では、コンター図に、全体的に下部の圧力が高い部位から上部の圧力が低い部位に滑らかに連続するグラデーション色が示されている。これは、未充填部分や締固不足部分が存在しないことが予想される。

図８に示すように、締固工程の前に行われた図示工程の後の状態確認工程と同様に、締固工程の前に行われた図示工程の後に、充填工程により空間１０に充填された流動性固化材３０の内面１１での状態を確認する状態確認工程が行われる。図８の例では、図７のコンター図に示されていた通り、脱型後も未充填部分や締固不足部分は確認されなかった。

締固工程の後に行われた図示工程の後の状態確認工程の後に、締固工程の前に行われた図示工程の後の状態確認工程の後の記録工程と同様に、状態確認工程により確認された充填された流動性固化材３０の内面１１での状態と、配置工程で配置された圧力センサ２２により検出された内面の圧力分布とを関連付けて記録する記録工程が行われる。

このように、状態確認工程における脱型後の流動性固化材３０の内面１１での状態と、図示工程におけるコンター図とは良好な対応を示しており、未充填部分や、締固め不足がある場合には、これらを確実にモニタリングすることができる。例えば、記録工程において、状態確認工程において確認された流動性固化材３０の未充填部分や締固不足部分の割合の定量的な評価値と、圧力センサ２２により検出された内面の圧力分布が滑らかに連続するグラデーションであるか否かの定量的な評価値とを関連付けて記録し、流動性固化材３０の内面１１での状態を評価するための圧力分布の任意の閾値等を設定しておく。

次に、同様の状況で本実施形態の流動性固化材の充填管理方法が行われた際に、記録工程で記録された当該記録による任意の閾値等を参照しつつ、圧力センサ２２により検出された圧力分布により流動性固化材３０の内面１１での状態を評価することによって、状態確認工程が行われなくても、定量的に流動性固化材３０の内面１１での状態を評価することができる。また、当該閾値等は、状態確認工程が再度行われることにより、較正することができる。上記の流動性固化材３０の内面１１での状態の評価については、機械学習が導入されてもよい。

次に、図９に示すように、３つの縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ×高さ１５００ｍｍの立方体状の空間１０に、１層目１２、２層目１３及び３層目１４の３段階に分けてコンクリートである流動性固化材３０が充填される例について説明する。１層目１２の内面１１には、上記の充填管理用型枠２の圧力センサ２２が配置される。図１０に示すように、バイブレータによる振動締固め前と締固め後の側圧を比較すると、締固め開始から側圧が上昇し、ある値で一定となる。つまり、圧力が一定になった時点が十分な締固めがなされた時点と判断できる。このように、本実施形態の流動性固化材の充填管理方法によれば、充填検知のみならず、締固め程度も判断できる。

次に、鉄筋が配筋された状態におけるコンクリートである流動性固化材の充填検知の可否を評価する場合について説明する。図１１に示すように、５００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍの立方体状の空間１０にコンクリートである流動性固化材３０が充填され、立方体状の空間１０の側面を構成する１つの内面１１には上記の充填管理用型枠２が配置される。空間１０における充填管理用型枠２の近傍には、充填管理用型枠２に沿って鉄筋１５が配筋される。鉄筋１５は、鉄筋の間隔が５５ｍｍである配筋ピッチＰ１の部位と、鉄筋の間隔が３０ｍｍである配筋ピッチＰ２の部位とを有する。

本実施形態の流動性固化材の充填管理方法において、締固工程の前に図示工程が行われたところ、図１２に示すように、全体的に圧力分布の圧力が低く、未充填部分や締固不足部分のみであることが示された。つまり、鉄筋１５が配筋されていない場合と異なり、流動性固化材３０が充填されただけでは、鉄筋１５があるために充填管理用型枠２まで流動性固化材３０が達していない様子が判る。

一方、鉄筋１５付近を締固める締固工程の後に図示工程が行われたところ、図１３に示すように、コンター図に配筋ピッチＰ１，Ｐ２の部位の別に関わらず全体的に下部の圧力が高い部位から上部の圧力が低い部位に滑らかに連続するグラデーション色が示され、未充填部分や締固不足部分が存在しないことが示された。つまり、鉄筋１５付近を締固めることで鉄筋１５の間隔の景況が無くなり、最終的にはコンター図は配筋ピッチＰ１，Ｐ２の部位の別に関わらずほぼ均一となった。以上のように、鉄筋が配筋されたＲＣ（Reinforced-Concrete）部材においても、充填や締固めの度合を即時的により正確にモニタリングすることができ、本実施形態の流動性固化材の充填管理方法が高密度配筋に適用可能であることが判る。

流動性固化材の充填管理方法において、配置工程により、流動性固化材３０が充填される空間１０の内面１１に内面１１の圧力分布を検出する圧力センサ２２が配置され、充填工程により、配置工程の後に空間に流動性固化材３０が充填され、図示工程により、充填工程の後に、配置工程で配置された圧力センサ２２により検出された内面１１の圧力分布が圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示されるため、内面１１の圧力の分布、すなわち、流動性固化材３０の充填や固化の状態の把握し易さが向上する。

また、本実施形態によれば、配置工程では、内面１１を区画する型枠２１に予め組み込まれた圧力センサ２２が配置されるため、型枠２１の配置と同時に圧力センサ２２を配置することができ、圧力センサ２２を配置する労力を軽減することができる。

また、本実施形態によれば、配置工程では、内面１１の側がシール材２５で被覆されている圧力センサ２２が配置されるため、圧力センサ２２を再利用し易くなる。

また、本実施形態によれば、状態確認工程により、図示工程の後に充填工程により空間１０に充填された流動性固化材３０の内面１１での状態が確認され、記録工程により、状態確認工程の後に状態確認工程により確認された充填された流動性固化材３０の内面１１での状態と、配置工程で配置された圧力センサ２２により検出された内面１１の圧力分布とが関連付けて記録されるため、その後に他の空間１０に流動性固化材３０が充填され、本発明の流動性固化材３０の充填管理方法が行われる場合に、記録工程で記録された情報を参照することにより、充填された流動性固化材３０の内面１１での充填や固化の状態をより確実に把握し易い。従来、特に締固め管理は目視や現場作業員の経験などの感覚に依存しており、定性的な評価により行われているのが実状であるが、本実施形態によれば、締固め状態の定量的な評価が可能である。

また、本実施形態によれば、締固工程により、充填工程の後に流動性固化材３０の締固めが促進させられ、締固工程の前後に、図示工程が行われるため、締固工程による締固めの促進の効果を確認することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、圧力センサ２２及び充填管理用型枠２の形状及び構造は、上記実施形態に記載されたものに限定されず、適宜変更可能である。また、配置工程において、充填管理用型枠２を用いずに、一般的な型枠２１が配置された後に当該型枠２１に圧力センサ２２が配置されてもよい。また、可能な場合には、流動性固化材３０の固化後も、圧力センサ２２や充填管理用型枠２を撤去せずに、流動性固化材３０に埋設されたままにしてもよい。

１…充填管理システム、２…充填管理用型枠、３…表示部、４…入力部、５…記録部、１０…空間、１１…内面、１２…１層目、１３…２層目、１４…３層目、１５…鉄筋、２１…型枠、２２…圧力センサ、２３…Ｈ形鋼、２４…フィルム、２５…シール材、２６…発信機、３０…流動性固化材、２２１，２２２…コイル、２２３…セル部、２２４…金属シート、２２５…緩衝材、Ｐ１，Ｐ２…配筋ピッチ。

Claims (7)

1. 流動性固化材が充填される空間の内面に前記内面の圧力分布を検出する圧力センサを配置する配置工程と、
   前記配置工程の後に、前記空間に前記流動性固化材を充填する充填工程と、
   前記充填工程の後に、前記配置工程で配置された前記圧力センサにより検出された前記内面の前記圧力分布を前記圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する図示工程と、
   を備え、
   前記図示工程の後に、前記充填工程により前記空間に充填された前記流動性固化材の前記内面での状態を確認する状態確認工程と、
   前記状態確認工程の後に、前記状態確認工程により確認された充填された前記流動性固化材の前記内面での前記状態と、前記配置工程で配置された前記圧力センサにより検出された前記内面の前記圧力分布とを関連付けて記録する記録工程と、
   をさらに備えた流動性固化材の充填管理方法。
2. 前記配置工程では、前記内面を区画する型枠に予め組み込まれた前記圧力センサを配置する、請求項１に記載の流動性固化材の充填管理方法。
3. 前記配置工程では、前記内面の側がシール材で被覆されている前記圧力センサを配置する、請求項１又は２に記載の流動性固化材の充填管理方法。
4. 前記充填工程の後に、前記流動性固化材の締固めを促進する締固工程をさらに備え、
   前記締固工程の前後に、前記図示工程が行われる、請求項１～３のいずれか１項に記載の流動性固化材の充填管理方法。
5. 流動性固化材が充填される空間の内面の圧力分布を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサにより検出された前記内面の前記圧力分布を前記圧力分布に応じた濃淡、色彩及び等圧線のいずれかにより図示する表示部と、
   を備え、
   前記空間に充填された前記流動性固化材の前記内面での状態を入力する入力部と、
   前記入力部に入力された前記流動性固化材の前記内面での前記状態と、前記圧力センサにより検出された前記内面の前記圧力分布とを関連付けて記録する記録部と、をさらに備えた流動性固化材の充填管理システム。
6. 前記圧力センサは、前記内面を区画する型枠に予め組み込まれている、請求項５に記載の流動性固化材の充填管理システム。
7. 前記圧力センサは、前記内面の側がシール材で被覆されている、請求項５又は６に記載の流動性固化材の充填管理システム。

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