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JP7590940B2 - Method and device for estimating time to strength development of concrete - Google Patents
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Description

本発明は、コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間を推定する方法とその装置に関するもので、特に、コンクリート内を伝搬する超音波の伝搬速度を用いて強度発現時間を推定する方法とその装置に関する。 The present invention relates to a method and device for estimating the time it takes for concrete to develop a specified compressive strength, and in particular to a method and device for estimating the strength development time using the propagation speed of ultrasonic waves propagating through concrete.

従来、シールドを用いた場所打ち支保システム(SENS;Shield ECL NATM System)においては、シールド工法により切羽の安定を保持しつつトンネルを掘削するとともに、場所打ちライニング工法により、一次覆工を行った後、二次覆工コンクリートを打設することで、トンネルを完成させるようにしている(例えば、非特許文献1参照)。
SENSでは、シールド掘進と同時に並行して打設する場所打ちコンクリートにより一次覆工を構築するため、一次覆工に用いられるコンクリート(以下、SENS用コンクリートという)には、ポンプ圧送を確実に行える流動性、練上がりから打設までの工程を考慮したフレッシュ保持性、シールド推進時における反力を得るための強度発現性などが要求されている。具体的には、流動性とフレッシュ保持性とはスランプフロー試験(JIS A 1150)、強度発現性は圧縮強度試験(JIS
A 1108)により評価する。
Conventionally, in a cast-in-place support system using a shield (SENS; Shield ECL NATM System), a tunnel is excavated while maintaining the stability of the tunnel face by the shield method, and then a primary lining is applied by a cast-in-place lining method, after which a secondary lining concrete is poured to complete the tunnel (see, for example, non-patent document 1).
In SENS, the primary lining is constructed with cast-in-place concrete poured in parallel with the shield tunneling, so the concrete used for the primary lining (hereafter referred to as SENS concrete) must have a fluidity that allows reliable pumping, a freshness retention that takes into account the process from mixing to pouring, and strength development to obtain a reaction force during shield tunneling. Specifically, fluidity and freshness retention are determined by a slump flow test (JIS A 1150), and strength development is determined by a compressive strength test (JIS
A 1108).

長谷川正明、野口守、玉井竜毅:SENS(シールドを用いた場所打ちコンクリートシステム)コンクリートの開発-北海道新幹線,津軽蓬田トンネル,コンクリート工学,pp.106-109,2011.1Masaaki Hasegawa, Mamoru Noguchi, Tatsuya Tamai: Development of SENS (cast-in-place concrete system using shield) concrete - Hokkaido Shinkansen, Tsugaru Yomota Tunnel, Concrete Engineering, pp. 106-109, 2011.1

ところで、SENS用コンクリートでは、シールドマシーンの反力をコンクリートよりとるため、材齢24時間の圧縮強度を15N/mm2以上、材齢28日で30N/mm2以上とすることが求められている。
しかしながら、圧縮強度試験(JIS A 1108)は、専用の機械に円柱状の試験体を挟み込み、上から圧縮力をかけ、試験体が破壊するまでの強度を測定するため、測定に時間がかかるだけでなく、強度発現時間を正確に求めるには、複数回の試験を行う必要があった。
Incidentally, concrete for SENS is required to have a compressive strength of 15 N/mm2 or more at 24 hours and 30 N/mm2 or more at 28 days, in order to absorb the reaction force of the shield machine from the concrete.
However, the compressive strength test (JIS A 1108) involves clamping a cylindrical specimen in a special machine, applying a compressive force from above, and measuring the strength until the specimen breaks. This not only takes time to measure, but also requires multiple tests to accurately determine the time to develop strength.

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、SENS用コンクリートの強度発現性を容易にかつ効率よく推定する方法とその装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the problems of the past, and aims to provide a method and device for easily and efficiently estimating the strength development of SENS concrete.

本発明は、コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間を推定する方法であって、型枠内にコンクリートを打ち込むステップと、前記型枠内に打ち込まれたコンクリートの超音波伝搬速度を計測するステップと、前記計測された超音波伝搬速度の時間変化のデータである実データと、予め求めておいたコンクリートの圧縮強度と超音波伝搬速度との関係を表す関係式とから前記コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間である強度発現時間を推定するステップと、を備え、注水した時刻から前記超音波伝搬速度の変化率が不連続になった時刻までの時間を前記超音波伝搬速度の立上がり時間とし、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の前記立上がり時間以降の時間変化のデータから算出したデータを標準データとしたときに、前記関係式を、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の前記立上がり時間から計測した経過時間と前記経過時間における圧縮強度との関係と、前記標準データにおける前記経過時間と超音波伝搬速度との関係とから求めたことを特徴とする。
これにより、圧縮強度試験を複数回行うことなく(コンクリートの要求性能に対する試験項目である、材齢24時間での圧縮強度試験のみ行うだけでよいので)、コンクリートの強度発現時間を容易にかつ効率よく推定することができる。
なお、立上がり時間は、上記のように、注水した時刻から、超音波伝搬速度が急激に立上がる時刻までの時間である。なお、「急激に立上がる」とは、例えば、超音波伝搬速度を1分間隔で計測したとすると、立上がり時刻における超音波伝搬速度とその1分後における超音波伝搬速度との差(速度差)が最も大きくなることをいう。
また、立上がりの時刻より前の時間領域では、超音波伝搬速度は観測されないか、観測されてもきわめて小さく(50~100m/s以下)、かつ、超音波伝搬速度の変化率も立上がり時刻での変化率に比較すると極めて小さい。また、立上がりの時刻より後の時間領域でも、変化率は、立上がり時刻における変化率よりもかなり小さい。
すなわち、立上がり時刻では、超音波伝搬速度の変化率は不連続であると見做せる。
また、予め前記コンクリートの材齢24時間での圧縮強度を求めるとともに、前記強度発現時間を推定するステップでは、前記関係式における、前記材齢24時間での圧縮強度に対応する超音波伝搬速度である標準超音波伝搬速度と、前記実データにおける注水から24時間経過後の超音波伝搬速度である実測超音波伝搬速度とを用いて前記実データを補正するとともに、前記関係式から前記所定の圧縮強度に対応する超音波伝搬速度である推定用超音波伝搬速度を求めた後、前記補正された実データにおける、前記推定用超音波伝搬速度に対応する時間を求めて、この求められた時間を前記コンクリートの強度発現時間であると推定したので、コンクリートの強度発現時間を精度よく推定することができる。
The present invention is a method for estimating the time until concrete develops a predetermined compressive strength, comprising the steps of pouring concrete into a formwork, measuring the ultrasonic propagation velocity of the concrete poured into the formwork, and estimating a strength development time, which is the time until the concrete develops a predetermined compressive strength, from actual data, which is data on the change in the measured ultrasonic propagation velocity over time, and a relational equation that expresses the relationship between the compressive strength of the concrete and the ultrasonic propagation velocity that has been obtained in advance. The present invention is characterized in that, when the time from the time of pouring water to the time at which the rate of change of the ultrasonic propagation velocity becomes discontinuous is defined as the rise time of the ultrasonic propagation velocity, and data calculated from data on the change in the ultrasonic propagation velocity over time after the rise time of concrete of a plurality of blends is defined as standard data, the relational equation is obtained from the relationship between the elapsed time measured from the rise time of the ultrasonic propagation velocity of concrete of a plurality of blends and the compressive strength at the elapsed time, and the relationship between the elapsed time and the ultrasonic propagation velocity in the standard data.
This makes it possible to easily and efficiently estimate the strength development time of concrete without conducting compressive strength tests multiple times (since it is only necessary to conduct a compressive strength test at 24 hours, which is a test item for the required performance of concrete).
As described above, the rise time is the time from the time water is poured to the time when the ultrasonic propagation velocity rises sharply. Note that "rising sharply" means that, for example, if the ultrasonic propagation velocity is measured at one-minute intervals, the difference (speed difference) between the ultrasonic propagation velocity at the rise time and the ultrasonic propagation velocity one minute later is the largest.
In the time domain before the rising time, the ultrasonic propagation velocity is not observed or is very small (50 to 100 m/s or less), and the rate of change of the ultrasonic propagation velocity is also very small compared to the rate of change at the rising time. Also, in the time domain after the rising time, the rate of change is considerably smaller than the rate of change at the rising time.
That is, at the rise time, the rate of change of the ultrasonic propagation velocity can be considered to be discontinuous.
In addition, in the step of determining in advance the compressive strength of the concrete at an age of 24 hours and estimating the strength development time, the actual data is corrected using the standard ultrasonic propagation velocity, which is the ultrasonic propagation velocity corresponding to the compressive strength at an age of 24 hours in the relational equation, and the actual ultrasonic propagation velocity, which is the ultrasonic propagation velocity in the actual data 24 hours after water injection, and an ultrasonic propagation velocity for estimation, which is the ultrasonic propagation velocity corresponding to the predetermined compressive strength, is obtained from the relational equation. After that, the time corresponding to the ultrasonic propagation velocity for estimation in the corrected actual data is obtained, and this obtained time is estimated to be the strength development time of the concrete, so that the strength development time of the concrete can be accurately estimated.

また、セメントに注水してからコンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間を推定する装置を、前記コンクリートを収納する型枠と、送信プローブの先端部と受信プローブの先端部とが、前記型枠内に所定の距離を隔てて位置するように、前記型枠に設置されて、前記コンクリート内を伝搬する超音波の伝搬速度を計測する超音波測定器と、前記計測された超音波伝搬速度の時間変化のデータである実データを検出する実データ検出手段と、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の立上がり時間以降の時間変化のデータから算出したデータである標準データと、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の立上がり時間から計測した経過時間と前記経過時間における圧縮強度との関係と、前記標準データにおける前記経過時間と超音波伝搬速度との関係とを用いて求めた前記コンクリートの圧縮強度と超音波伝搬速度との関係を示す関係式とを保存する記憶手段と、前記実データと、前記関係式とを用いて前記コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間である強度発現時間を推定する強度発現時間推定手段とから構成したので、コンクリートの強度発現時間を精度よく推定できる装置を得ることができる。
なお、超音波伝搬速度の立上がり時間は、上記に記載した通りである。
In addition, a device for estimating the time from when water is poured into cement until the concrete develops a predetermined compressive strength is composed of a formwork for storing the concrete, an ultrasonic measuring device that is installed in the formwork so that the tip of the transmitting probe and the tip of the receiving probe are positioned a predetermined distance apart within the formwork and that measures the propagation speed of ultrasonic waves propagating through the concrete, actual data detection means for detecting actual data which is data of the measured change in ultrasonic propagation speed over time, storage means for storing standard data which is data calculated from data of time changes after the rise time of the ultrasonic propagation speed of concrete of a plurality of blends, a relationship between the elapsed time measured from the rise time of the ultrasonic propagation speed of concrete of a plurality of blends and the compressive strength at the elapsed time, and a relational equation showing the relationship between the compressive strength of the concrete and the ultrasonic propagation speed obtained using the relationship between the elapsed time and the ultrasonic propagation speed in the standard data, and a strength development time estimation means for estimating the strength development time, which is the time until the concrete develops a predetermined compressive strength, using the actual data and the relational equation, so that a device that can accurately estimate the strength development time of concrete can be obtained.
The rise time of the ultrasonic propagation velocity is as described above.

本実施形態に係るコンクリートの強度発現時間の推定装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an estimation device for concrete strength development time according to an embodiment of the present invention. 超音波の伝搬速度の時間変化と立上がり箇所を示す図である。1 is a diagram showing the time change in the propagation velocity of ultrasonic waves and the rising points. FIG. 標準データを作成するための試料の超音波伝搬速度の時間変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the change over time in ultrasonic propagation velocity of a sample for creating standard data. 標準データの作成方法を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a method for creating standard data. 超音波の伝搬速度と圧縮強度との関係を示す図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between ultrasonic propagation speed and compressive strength. 実測超音波伝搬速度の算出方法と補正データの作成方法を示す図である。1A to 1C are diagrams illustrating a method for calculating an actual ultrasonic propagation velocity and a method for creating correction data. コンクリートの強度発現時間の推定方法を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a method for estimating the strength development time of concrete. コンクリートの強度発現時間の推定方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a method for estimating the strength development time of concrete.

図1は、本実施の形態に係るコンクリートの強度発現時間の推定装置(以下、推定装置10という)を示す図で、推定装置10は、型枠11と、超音波測定器12と、実データ検出手段13と、記憶手段14と、強度発現時間推定手段15とを備える。
実データ検出手段13~強度発現時間推定手段15の各手段は、例えば、コンピュータのソフトウェア、及び、RAM等のメモリーから構成される。
型枠11は、上部が開放された平たい容器で、円筒状の側壁11aと、円盤状の底板11bと、側壁11aと底板11bとにより形成された中空部である収納空間11cとを有する。側壁11aには、後述する送信プローブ12pと受信プローブ12qとを収納するためのプローブ挿入孔11p,11qが形成されており、収納空間11cには、コンクリート1が練混ぜられた状態で打ち込まれる。
本例では、型枠11の高さ寸法をH、半径をR、収納空間11cの深さ寸法をh、半径をrとすると、h=2H/3、r=R/2とするとともに、側壁11aを構成する円筒の中心軸と収納空間11cを構成する円柱の中心軸とが一致するように収納空間11cを形成した。本例では、プローブ挿入孔11p,11qを、側壁11aの上面(底板11b側とは反対側の面)からh/2の深さの位置に、互いに対向するように、かつ、円筒の半径方向に延長するように形成している。
超音波測定器12は、送信プローブ12pを備えた送信部12aと、受信プローブ12qを備えた受信部12bと、伝搬速度計測部12cとを備え、コンクリート1の打ち込み直後から1分間隔で、注水から24時間経過するまで、超音波の伝搬速度を計測する。
送信プローブ12pと受信プローブ12qとは、送信プローブ12pの先端部と受信プローブ12qの先端部とが、収納空間11c内に露出し、かつ、所定の距離を隔てて対向するように、前記のプローブ挿入孔11p,11qに取付けられる。
伝搬速度計測部12cでは、送信部12aから送信される超音波の位相と受信部12bで受信した超音波の位相とを比較して、コンクリート1内を伝搬する超音波の伝搬速度を計測する。計測された伝搬速度は、実データ検出手段13に送られる。
FIG. 1 shows an apparatus for estimating the strength development time of concrete according to this embodiment (hereinafter referred to as the estimation apparatus 10), and the estimation apparatus 10 comprises a formwork 11, an ultrasonic measuring device 12, an actual data detection means 13, a memory means 14, and a strength development time estimation means 15.
Each of the means from the actual data detection means 13 to the intensity onset time estimation means 15 is constituted by, for example, computer software and a memory such as a RAM.
The formwork 11 is a flat container with an open top, and has a cylindrical side wall 11a, a disk-shaped bottom plate 11b, and a storage space 11c which is a hollow space formed by the side wall 11a and the bottom plate 11b. The side wall 11a is formed with probe insertion holes 11p and 11q for storing a transmitting probe 12p and a receiving probe 12q, which will be described later, and concrete 1 is poured in a mixed state into the storage space 11c.
In this example, assuming that the height of the formwork 11 is H and its radius is R, and that the depth of the storage space 11c is h and its radius is r, then h = 2H/3 and r = R/2, and the storage space 11c is formed so that the central axis of the cylinder constituting the side wall 11a coincides with the central axis of the column constituting the storage space 11c. In this example, the probe insertion holes 11p and 11q are formed at a depth of h/2 from the upper surface of the side wall 11a (the surface opposite to the bottom plate 11b), facing each other, and extending in the radial direction of the cylinder.
The ultrasonic measuring device 12 comprises a transmitting unit 12a equipped with a transmitting probe 12p, a receiving unit 12b equipped with a receiving probe 12q, and a propagation velocity measuring unit 12c, and measures the propagation velocity of ultrasonic waves at one-minute intervals starting immediately after the concrete 1 is poured, for 24 hours after the water is poured.
The transmitting probe 12p and the receiving probe 12q are attached to the probe insertion holes 11p, 11q such that the tip of the transmitting probe 12p and the tip of the receiving probe 12q are exposed in the storage space 11c and face each other at a predetermined distance.
The propagation velocity measuring unit 12c compares the phase of the ultrasonic waves transmitted from the transmitting unit 12a with the phase of the ultrasonic waves received by the receiving unit 12b to measure the propagation velocity of the ultrasonic waves propagating through the concrete 1. The measured propagation velocity is sent to the actual data detecting means 13.

実データ検出手段13は、伝搬速度計測部12cで計測されたコンクリート1内を伝搬する超音波の伝搬速度vの時間変化のデータを検出する。
図2(a)は、超音波の伝搬速度の時間変化の一例を示す図で、横軸はセメントに注水した時刻からの経過時間t[min]で、縦軸は超音波の伝搬速度v[m/s]である。本例では、セメントへの注水と練混ぜとを、型枠11外で行い、その後、練混ぜしたコンクリート1を型枠11の収納空間11cに収納し、この収納されたコンクリート1内を伝搬する超音波の伝搬速度を、超音波測定器12を用いて計測する。
以下、この計測された超音波の伝搬速度の時間変化のデータを、実データという。
注水の直後は、コンクリート1の硬化がまだ始まっていないので、送信プローブ12pから照射された超音波はコンクリート1内で散乱され、受信プローブ12qには到達しない。すなわち、コンクリート1の凝結・硬化がある程度まで進行しないと、受信プローブ12qには超音波が観測されない。
その後、超音波の伝搬速度が急激に立上がる箇所(同図の超音波立上がり時刻)が認められた。急激に立上がる箇所としては、図2(b)に試料k1のように、v=0から急激にち上がる場合や、試料k2~k4,k6のように、v=0からある傾きで立ち上がった後、急激に立上がる場合がある。また、試料k5のように、v=0から少し立上がった後緩やかに上昇し、その後、急激に立ち上がる場合がある。この場合には、後から立上がった箇所を、超音波の伝搬速度が急激に立上がった箇所とする。
この急激に立上がる箇所が認められた時刻を立上がりの時刻といい、注水した時刻から立上がりの時刻までの経過時間を、以下、立上がりの時間という。
立上がりの時刻における超音波伝搬速度の変化率は、立上がりの時刻より前の時間領域における変化率、及び、立上がりの時刻より後の時間領域における変化率と比較して極めて大きい。すなわち、立上がり時刻では、超音波伝搬速度の変化率は不連続になる。
立上がりの時刻を求めるには、同図に示すように、超音波の伝搬速度vの大きさが500[m/s]付近になるまで計測すれば十分である。
なお、立上がり時間と超音波伝搬速度の立上がり方とはコンクリートの配合により異なるが、立上がり時間と超音波伝搬速度の立上がり方との関連性はない。
The actual data detection means 13 detects data on the change over time in the propagation velocity v of ultrasonic waves propagating through the concrete 1 measured by the propagation velocity measurement unit 12c.
2(a) is a diagram showing an example of the change in ultrasonic propagation velocity over time, where the horizontal axis is the elapsed time t [min] from the time water is poured into the cement, and the vertical axis is the ultrasonic propagation velocity v [m/s]. In this example, the pouring of water into the cement and mixing are performed outside the formwork 11, and then the mixed concrete 1 is stored in the storage space 11c of the formwork 11, and the propagation velocity of the ultrasonic waves propagating through this stored concrete 1 is measured using an ultrasonic measuring device 12.
Hereinafter, the measured data of the change in the propagation velocity of the ultrasonic waves over time will be referred to as actual data.
Immediately after pouring water, the concrete 1 has not yet started hardening, so the ultrasonic waves irradiated from the transmitting probe 12p are scattered within the concrete 1 and do not reach the receiving probe 12q. In other words, the ultrasonic waves are not observed by the receiving probe 12q until the setting and hardening of the concrete 1 has progressed to a certain extent.
After that, a point where the ultrasonic propagation velocity rises suddenly (ultrasonic wave rise time in the figure) was observed. The point where the ultrasonic propagation velocity rises suddenly can be, as in sample k1 in Figure 2(b), a case where the ultrasonic propagation velocity rises suddenly from v=0, or a case where the ultrasonic propagation velocity rises at a certain slope from v=0 and then rises suddenly, as in samples k2 to k4 and k6. Also, as in sample k5, a case where the ultrasonic propagation velocity rises slightly from v=0, then rises gradually, and then rises suddenly. In this case, the point where the ultrasonic propagation velocity rises later is regarded as the point where the ultrasonic propagation velocity rises suddenly.
The time when this sudden rise is observed is called the rise time, and the time elapsed from the time water is poured to the time when it rises is hereinafter called the rise time.
The rate of change of the ultrasonic propagation velocity at the rising time is extremely large compared to the rate of change in the time domain before the rising time and the rate of change in the time domain after the rising time. In other words, at the rising time, the rate of change of the ultrasonic propagation velocity becomes discontinuous.
To find the rise time, it is sufficient to measure the propagation velocity v of the ultrasonic wave until it reaches approximately 500 [m/s], as shown in the figure.
Although the rise time and the manner in which the ultrasonic propagation velocity rises differ depending on the concrete mix, there is no correlation between the rise time and the manner in which the ultrasonic propagation velocity rises.

記憶手段14には、超音波伝搬速度の時間変化のデータを標準化した標準データ14aと、コンクリートの圧縮強度と超音波伝搬速度との関係を表す関係式(以下、関係式14bという)とが保存されている。
標準データ14aは、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の立上がり時間以降の時間変化のデータを用いて算出される。
立上がり時間以降の時間変化のデータは、図2(c)に示すように、図2(a)の実データのうちの、超音波伝搬速度の立上がり時刻tx以降の時間変化のデータで、時間軸の原点をt=txにしたものである。なお、立上がり時刻txからの経過時間Tは、注水した時刻からの経過時間をtとすると、T=t-txである。
本例では、配合Aの8個の試料の超音波伝搬速度の時間変化のデータと、配合Bの7個の試料の超音波伝搬速度の時間変化のデータとから標準データ14aを求めた。配合Aと配合Bの配合条件を以下の表1に示す。

Figure 0007590940000001
また、配合材料は以下の通りである。
(1)セメント(C):早強ポルトランドセメント(太平洋セメント(株)製、密度 3.14g/cm3
(2)水(W):水道水
(3)細骨材(S);洗砂(歌棄産、表乾密度
2.60g/cm3
(4)粗骨材(G):砕石1505(峩朗産、表乾密度 2.68g/cm3
(5)界面活性剤系増粘剤(Vt):ビスコトップ400S(花王(株)製)
(6)ポリカルボン酸系高性能減水剤(SN1):高性能減水剤SN1(花王(株)製)
(7)シリコーン系消泡剤(花王(株)製) The memory means 14 stores standard data 14a obtained by standardizing the data on the time change of ultrasonic propagation velocity, and a relational equation (hereinafter referred to as relational equation 14b) that represents the relationship between the compressive strength of concrete and the ultrasonic propagation velocity.
The standard data 14a is calculated using data on the time change after the rise time of the ultrasonic propagation velocity for concrete of a plurality of mix proportions.
The data of the time change after the rise time is the data of the time change after the rise time tx of the ultrasonic propagation velocity among the actual data of Fig. 2(a), and the origin of the time axis is set to t = tx, as shown in Fig. 2(c). Note that the elapsed time T from the rise time tx is T = t - tx, where t is the elapsed time from the time of water injection.
In this example, the standard data 14a was obtained from the data of the change in ultrasonic propagation velocity over time of the eight samples of the blend A and the data of the change in ultrasonic propagation velocity over time of the seven samples of the blend B. The blending conditions of the blends A and B are shown in Table 1 below.
Figure 0007590940000001
The compounding materials are as follows:
(1) Cement (C): High-early-strength Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement Corporation, density 3.14 g/cm 3 )
(2) Water (W): Tap water (3) Fine aggregate (S): Washed sand (Utsukashi product, surface dry density
2.60g/ cm3 )
(4) Coarse aggregate (G): Crushed stone 1505 (produced in Garo, surface dry density 2.68 g/cm 3 )
(5) Surfactant-based thickener (Vt): Viscotop 400S (Kao Corporation)
(6) Polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent (SN1): High-performance water reducing agent SN1 (manufactured by Kao Corporation)
(7) Silicone-based defoamer (Kao Corporation)

図3(a)は、上記の型枠11と超音波測定器12とを用いて、配合Aの試料2個と配合Bの試料5個の超音波伝搬速度の時間変化のデータを示す図で、横軸は注水からの経過時間t(min)、縦軸は超音波伝搬速度v(m/s)である。試料A11,A12と、試料B11,B12と、試料B21,B22と、試料B31とでは、それぞれ、注水時間が異なっている。
図3(b)は、配合Aの試料6個と配合Bの試料2個の超音波伝搬速度の時間変化のデータを示す図で、試料B41,B41と、試料A21,A22と、試料A31,A32と、A41,A42とでは、それぞれ、注水時間が異なっている。
図4(a)は、配合Aの試料と配合Bの試料のデータを、超音波立上がり時間から整理したもので、横軸は超音波立上がり時刻からの経過時間T(min)、縦軸は超音波伝搬速度v(m/s)である。また、Anは試料An1と試料An2との平均値で、Bnは試料Bn1と試料Bn2との平均値である(n=1~4、但し、B3=B31)。
図4(b)は、標準データ14aを示すグラフで、標準データ14aは、図4(a)に示した8本のグラフの平均値をプロットして作成される。標準データ14aのグラフの横軸は超音波立上がり時刻からの経過時間T(min)で、縦軸は超音波伝搬速度v(m/s)である。なお、図4(b)では、強度発現時間を推定する際に使用する範囲である超音波伝搬速度vがv≧3600(m/s)の範囲のみを記載した。
3(a) is a diagram showing data on the change in ultrasonic propagation velocity over time for two samples of blend A and five samples of blend B, obtained using the above-mentioned mold 11 and ultrasonic measuring device 12. The horizontal axis is the elapsed time t (min) from water pouring, and the vertical axis is the ultrasonic propagation velocity v (m/s). The water pouring times are different for samples A11 and A12, samples B11 and B12, samples B21 and B22, and sample B31.
FIG. 3(b) shows data on the change in ultrasonic propagation velocity over time for six samples of blend A and two samples of blend B. The water injection times are different for samples B41, B41, samples A21, A22, samples A31, A32, and A41, A42.
Figure 4(a) shows the data of the sample of blend A and the sample of blend B, organized from the ultrasonic rise time, where the horizontal axis is the elapsed time T (min) from the ultrasonic rise time and the vertical axis is the ultrasonic propagation velocity v (m/s). An is the average value of samples An1 and An2, and Bn is the average value of samples Bn1 and Bn2 (n = 1 to 4, except B3 = B31).
Fig. 4(b) is a graph showing the standard data 14a, which is created by plotting the average values of the eight graphs shown in Fig. 4(a). The horizontal axis of the graph of the standard data 14a is the elapsed time T (min) from the ultrasonic rise time, and the vertical axis is the ultrasonic propagation velocity v (m/s). Note that Fig. 4(b) shows only the range of ultrasonic propagation velocity v used when estimating the intensity onset time, where v ≥ 3600 (m/s).

関係式14bは、以下の手順で求めた。
まず、実験により、複数の配合につき、所定の時間間隔で、超音波立上がり時刻からの経過時間T(min)におけるコンクリートの圧縮強度fc(N/mm2)を測定してプロットすることで、図5(a)に示すような、超音波立上がり時刻からの経過時間T(min)とコンクリートの圧縮強度fc(N/mm2)との関係を求める。
次に、図4(b)に示した標準データのグラフ14aを用いて、図5(a)の超音波立上がり時刻からの経過時間T(min)を超音波伝搬速度v(m/s)に置き換えることで、図5(a)のデータを、図5(b)に示すような、横軸(x軸)がコンクリートの圧縮強度fc(N/mm2)で、縦軸(y軸)が超音波伝搬速度v(m/s)であるデータに変換する。その後、このコンクリートの圧縮強度fc(N/mm2)と超音波伝搬速度v(m/s)との関係をプロットしたグラフから、コンクリートの圧縮強度fc(N/mm2)と超音波伝搬速度v(m/s)との関係式14bを求める。
関係式14bは、コンクリートの圧縮強度fc(N/mm2)をx、と超音波伝搬速度v(m/s)をyとしたとき、以下の式(1)で表せる。
y=509.66・ln(x)+2719.9 ……(1)
関係式14bとデータとの相関係数は、R2=0.9189であった。
Relational formula 14b was determined by the following procedure.
First, through experiments, the concrete compressive strength fc (N/ mm2 ) at the elapsed time T (min) from the ultrasonic rise time is measured and plotted for multiple mixes at specified time intervals to determine the relationship between the elapsed time T (min) from the ultrasonic rise time and the concrete compressive strength fc (N/ mm2 ), as shown in Figure 5 (a).
Next, by replacing the time T (min) elapsed from the ultrasonic rise time in Fig. 5(a) with ultrasonic propagation velocity v (m/s) using graph 14a of the standard data shown in Fig. 4(b), the data in Fig. 5(a) is converted into data as shown in Fig. 5(b) in which the horizontal axis (x-axis) is concrete compressive strength fc (N/ mm2 ) and the vertical axis (y-axis) is ultrasonic propagation velocity v (m/s). After that, from the graph plotting the relationship between this concrete compressive strength fc (N/ mm2 ) and ultrasonic propagation velocity v (m/s), a relational expression 14b between concrete compressive strength fc (N/ mm2 ) and ultrasonic propagation velocity v (m/s) is obtained.
Relational expression 14b can be expressed by the following formula (1), where the compressive strength of concrete fc (N/mm 2 ) is x and the ultrasonic propagation velocity v (m/s) is y.
y=509.66・ln(x)+2719.9...(1)
The correlation coefficient between equation 14b and the data was R 2 =0.9189.

強度発現時間推定手段15は、図1に示すように、実測超音波伝搬速度算出部15aと、標準超音波伝搬速度算出部15bと、データ補正部15cと、強度発現時間推定部15dとを備える。
実測超音波伝搬速度算出部15aは、図6(a)に示すように、実データ検出手段13で検出した実データから、注水から24時間(1440min)経過後おける超音波伝搬速度を算出してこれを実測超音波伝搬速度vkとする。同図から、vk=4073m/sが求まる。
標準超音波伝搬速度算出部15bは、図5(b)に示すように、関係式14bにおける、材齢24時間での圧縮強度に対応する超音波伝搬速度を算出し、これを標準超音波伝搬速度vmとする。本例では、材齢24時間での圧縮強度がfc=20N/mm2であったので、標準超音波伝搬速度はvm=4221m/sとなる。
データ補正部15cは、図6(b)に示すように、実測超音波伝搬速度算出部15aで算出した実測超音波伝搬速度vkと、標準超音波伝搬速度算出部15bで算出した標準超音波伝搬速度vmとを用いて、図2(a)に示した、実データを補正する。
補正後の超音波伝搬速度である修正超音波伝搬速度v’は、以下の式(2)からから算出される。
v’=(vm/vk)・v=1.0363・v ……(2)
補正された実データである補正データのグラフを図6(b)に示す。なお、同図の破線は、補正前の実データのグラフである。
強度発現時間推定部15dは、図7(a)に示すように、関係式14bから所定の圧縮強度に対応する超音波伝搬速度である推定用超音波伝搬速度vcを求めた後、図7(b)に示すように、補正データにおける上記の推定用超音波伝搬速度vcに対応する経過時間を求め、この求められた経過時間を、注水した時刻から計った当該コンクリートの所定の圧縮強度が発現されるまでの時間である強度発現時間であると推定する。
ここでは、所定の圧縮強度を15N/mm2としたので、図7(a)から求められる推定用超音波伝搬速度はvc=4100m/sとなる。したがって、図7(b)の補正データにおける推定用超音波伝搬速度vc=4100m/sに対応する経過時間(注水した時刻からの経過時間)は1237min(20.6hr)となる。
すなわち、当該コンクリート1が所定の圧縮強度である15N/mm2が発現されるまでの時間は、20.6hrであると推定される。
As shown in FIG. 1, the intensity onset time estimation means 15 includes an actual ultrasonic velocity calculation unit 15a, a standard ultrasonic velocity calculation unit 15b, a data correction unit 15c, and an intensity onset time estimation unit 15d.
As shown in Fig. 6(a), the actual ultrasonic propagation velocity calculation unit 15a calculates the ultrasonic propagation velocity 24 hours (1440 min) after water injection from the actual data detected by the actual data detection means 13, and sets this as the actual ultrasonic propagation velocity vk. From the figure, vk = 4073 m/s is obtained.
As shown in Fig. 5B, the standard ultrasonic velocity calculation unit 15b calculates the ultrasonic velocity corresponding to the compressive strength at 24 hours in the relational expression 14b, and sets this as the standard ultrasonic velocity vm. In this example, since the compressive strength at 24 hours is fc = 20 N/ mm2 , the standard ultrasonic velocity is vm = 4221 m/s.
As shown in FIG. 6B, the data correction unit 15c corrects the actual data shown in FIG. 2A using the actual ultrasonic propagation velocity vk calculated by the actual ultrasonic propagation velocity calculation unit 15a and the standard ultrasonic propagation velocity vm calculated by the standard ultrasonic propagation velocity calculation unit 15b.
The corrected ultrasonic propagation velocity v′, which is the ultrasonic propagation velocity after correction, is calculated from the following formula (2).
v'=(vm/vk)・v=1.0363・v……(2)
6B shows a graph of the corrected data, which is the actual data that has been corrected. Note that the dashed line in the figure shows the graph of the actual data before correction.
As shown in FIG. 7(a), the strength development time estimation unit 15d calculates the ultrasonic propagation velocity for estimation v, which is the ultrasonic propagation velocity corresponding to a predetermined compressive strength, from the relational expression 14b, and then, as shown in FIG. 7(b), calculates the elapsed time corresponding to the ultrasonic propagation velocity for estimation v in the corrected data, and estimates the calculated elapsed time to be the strength development time, which is the time measured from the time water is poured until the concrete develops a predetermined compressive strength.
Here, the predetermined compressive strength is 15 N/ mm2 , so the ultrasonic propagation velocity for estimation obtained from Fig. 7(a) is v = 4100 m/s. Therefore, the elapsed time (the time elapsed from the time of water injection) corresponding to the ultrasonic propagation velocity for estimation v = 4100 m/s in the corrected data of Fig. 7(b) is 1237 min (20.6 hr).
In other words, the time required for the concrete 1 to reach the specified compressive strength of 15 N/ mm2 is estimated to be 20.6 hours.

次に、本発明の推定装置10を用いて、コンクリートの強度発現時間を推定する方法について、図8のフローチャートを参照して説明する。
まず、コンクリートの練混ぜ後、型枠11にコンクリート1を投入し、超音波測定器12にて、コンクリート1内を伝搬する超音波の伝搬速度を計測(ステップS10)し、図2(a)に示すような、当該コンクリート1の超音波の伝搬速度の時間変化のデータである実データを検出する(ステップS11)。
なお、コンクリート1の配合は、上述した配合Aの高性能減水剤であるSN1の添加量をC×2%からC×1.5%に変更したものである。 。
次に、実データの24時間経過後における超音波伝搬速度である実測超音波伝搬速度vkを算出する(ステップS12)とともに、関係式14bにおける、当該コンクリート1の材齢24時間圧縮強度に対応する超音波伝搬速度である標準超音波伝搬速度vmを算出する(ステップS13)。
次に、ステップS12,S13で算出された実測超音波伝搬速度vkと標準超音波伝搬速度vmとを用いて、実データを補正することで、図6(b)に示すような補正データを求める(ステップS14)。
そして、図7(a)に示すように、関係式14bから所定の圧縮強度(ここでは、fc=15N/mm2)に対応する超音波伝搬速度を求め、この求められた超音波伝搬速度を推定用超音波伝搬速度vcに設定する(ステップS15)。最後に、図7(b)に示すように、補正データにおける、推定用超音波伝搬速度vcに対応する経過時間を求め、この求められた時間を当該コンクリート1が所定の圧縮強度を発現するまでの時間、すなわち、強度発現時間であると推定する(ステップS16)。
Next, a method for estimating the strength development time of concrete using the estimation device 10 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, after mixing the concrete, the concrete 1 is poured into the formwork 11, and the propagation speed of ultrasonic waves propagating through the concrete 1 is measured using the ultrasonic measuring device 12 (step S10). Actual data, which is data on the change over time in the propagation speed of ultrasonic waves in the concrete 1, is detected (step S11), as shown in FIG. 2(a).
The mix for Concrete 1 was prepared by changing the amount of SN1, a high-performance water reducing agent, from C×2% to C×1.5% in the mix for Concrete A described above.
Next, the actual ultrasonic propagation velocity vk, which is the ultrasonic propagation velocity of the actual data after 24 hours has elapsed, is calculated (step S12), and the standard ultrasonic propagation velocity vm, which is the ultrasonic propagation velocity corresponding to the 24-hour compressive strength of the concrete 1 in relational expression 14b, is calculated (step S13).
Next, the actual data is corrected using the measured ultrasonic propagation velocity vk calculated in steps S12 and S13 and the standard ultrasonic propagation velocity vm, to obtain corrected data as shown in FIG. 6B (step S14).
Then, as shown in Fig. 7(a), the ultrasonic propagation velocity corresponding to a predetermined compressive strength (here, fc = 15 N/ mm2 ) is obtained from relational expression 14b, and this obtained ultrasonic propagation velocity is set as the ultrasonic propagation velocity for estimation vc (step S15). Finally, as shown in Fig. 7(b), the elapsed time corresponding to the ultrasonic propagation velocity for estimation vc in the corrected data is obtained, and this obtained time is estimated as the time until the concrete 1 develops a predetermined compressive strength, i.e., the strength development time (step S16).

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。 The present invention has been described above using an embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiment. It is clear from the claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

例えば、前記実施の形態では、24時間経過後にコンクリート1の圧縮強度fcを計測したが、圧縮強度fcの計測は注水から24時間経過後に限るものではなく、圧縮強度fcを計測する経過時間としては、注水から、コンクリート1がある程度の圧縮強度fcを有する間での時間(例えば、800min以上)であればよい。
また、前記実施の形態では、実験に使用したコンクリートの水セメント比(W/C)と細骨材比(s/a)をほぼ一定としたが、本発明はこれに限るものではなく、SENS用コンクリートとして使用されるコンクリートの水セメント比(W/C)及び細骨材比(s/a)の範囲であれば、適用可能である。
また、増粘材や高性能減水剤についても、周知のものを用いてもよい。
For example, in the above embodiment, the compressive strength fc of the concrete 1 was measured after 24 hours had elapsed, but the measurement of the compressive strength fc is not limited to 24 hours after pouring water, and the elapsed time for measuring the compressive strength fc may be any time from pouring water until the concrete 1 has a certain level of compressive strength fc (for example, 800 min or more).
In the above embodiment, the water-cement ratio (W/C) and the fine aggregate ratio (s/a) of the concrete used in the experiment are almost constant. However, the present invention is not limited to this, and can be applied as long as the water-cement ratio (W/C) and the fine aggregate ratio (s/a) of the concrete used as the SENS concrete are within the range.
Furthermore, well-known thickeners and high-performance water reducing agents may also be used.

1 コンクリート、10 コンクリートの強度発現時間の推定装置(推定装置)、
11 型枠、11a 側壁、11b 底板、11c 収納空間、
11p,11q プローブ挿入孔、
12 超音波測定器、12a 送信部、12b 受信部、12c 伝搬速度計測部、
12p 送信プローブ、12q 受信プローブ、
13 実データ検出手段、14 記憶手段、14a 標準データ、14b 関係式、
15 強度発現時間推定手段、15a 実測超音波伝搬速度算出部、
15b 標準超音波伝搬速度算出部、15c データ補正部、
15d 強度発現時間推定部。
1 Concrete, 10 Concrete strength development time estimation device (estimation device),
11 formwork, 11a side wall, 11b bottom plate, 11c storage space,
11p, 11q probe insertion hole,
12 ultrasonic measuring device, 12a transmitting unit, 12b receiving unit, 12c propagation velocity measuring unit,
12p transmit probe, 12q receive probe,
13 actual data detection means, 14 storage means, 14a standard data, 14b relational expression,
15 Intensity development time estimation means, 15a Actual ultrasonic propagation velocity calculation unit,
15b standard ultrasonic propagation velocity calculation unit, 15c data correction unit,
15d Intensity onset time estimation unit.

Claims (3)

コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間を推定する方法であって、
型枠内にコンクリートを打ち込むステップと、
前記型枠内に打ち込まれたコンクリートの超音波伝搬速度を計測するステップと、
前記計測された超音波伝搬速度の時間変化のデータである実データと、予め求めておいたコンクリートの圧縮強度と超音波伝搬速度との関係を表す関係式とから前記コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間である強度発現時間を推定するステップと、を備え、
注水した時刻から前記超音波伝搬速度の変化率が不連続になった時刻までの時間を前記超音波伝搬速度の立上がり時間とし、
複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の前記立上がり時間以降の時間変化のデータから算出したデータを標準データとしたときに、
前記関係式を、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の前記立上がり時間から計測した経過時間と前記経過時間における圧縮強度との関係と、前記標準データにおける前記経過時間と超音波伝搬速度との関係とから求めたことを特徴とするコンクリートの強度発現時間の推定方法。
A method for estimating the time until concrete develops a predetermined compressive strength, comprising:
pouring concrete into the formwork;
Measuring the ultrasonic propagation velocity of concrete poured into the formwork;
and estimating a strength development time, which is a time until the concrete develops a predetermined compressive strength, from actual data, which is data on the change over time of the measured ultrasonic propagation velocity, and a previously obtained relational expression expressing a relationship between the compressive strength of the concrete and the ultrasonic propagation velocity,
The time from the time when water is poured to the time when the rate of change of the ultrasonic propagation velocity becomes discontinuous is defined as the rise time of the ultrasonic propagation velocity,
When the data calculated from the data of the time change of the ultrasonic propagation velocity of concrete of a plurality of mixes after the rise time is used as the standard data,
A method for estimating strength development time of concrete, characterized in that the relational equation is obtained from a relationship between the elapsed time and the compressive strength at the elapsed time measured from the rise time of the ultrasonic propagation velocity of concrete of a plurality of blend proportions, and a relationship between the elapsed time and the ultrasonic propagation velocity in the standard data.
予め前記コンクリートの材齢24時間での圧縮強度を求めるとともに、
前記強度発現時間を推定するステップでは、
前記関係式における、前記材齢24時間での圧縮強度に対応する超音波伝搬速度である標準超音波伝搬速度と、前記実データにおける注水から24時間経過後の超音波伝搬速度である実測超音波伝搬速度とを用いて前記実データを補正するとともに、前記関係式から前記所定の圧縮強度に対応する超音波伝搬速度である推定用超音波伝搬速度を求めた後、前記補正された実データにおける、前記推定用超音波伝搬速度に対応する時間を求めて、この求められた時間を前記コンクリートの強度発現時間であると推定することを特徴とする請求項1に記載のコンクリートの強度発現時間の推定方法。
The compressive strength of the concrete at 24 hours of age is obtained in advance,
In the step of estimating the strength onset time,
The method for estimating the strength development time of concrete according to claim 1, characterized in that the actual data is corrected using a standard ultrasonic propagation velocity, which is the ultrasonic propagation velocity corresponding to the compressive strength at an age of 24 hours in the relational equation, and an actual ultrasonic propagation velocity, which is the ultrasonic propagation velocity 24 hours after water injection in the actual data, and an ultrasonic propagation velocity for estimation, which is the ultrasonic propagation velocity corresponding to the specified compressive strength, is obtained from the relational equation, and then a time corresponding to the ultrasonic propagation velocity for estimation in the corrected actual data is obtained, and the obtained time is estimated to be the strength development time of the concrete.
コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間を推定する装置であって、
前記コンクリートを収納する型枠と、
送信プローブの先端部と受信プローブの先端部とが、前記型枠内に所定の距離を隔てて位置するように、前記型枠に設置されて、前記コンクリート内を伝搬する超音波の伝搬速度を計測する超音波測定器と、
前記計測された超音波伝搬速度の時間変化のデータである実データを検出する実データ検出手段と、
複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の立上がり時間以降の時間変化のデータから算出したデータである標準データと、複数の配合のコンクリートの超音波伝搬速度の立上がり時間から計測した経過時間と前記経過時間における圧縮強度との関係と、前記標準データにおける前記経過時間と超音波伝搬速度との関係とを用いて求めた前記コンクリートの圧縮強度と超音波伝搬速度との関係を示す関係式とを保存する記憶手段と、
前記実データと、前記関係式とを用いて前記コンクリートが所定の圧縮強度を発現するまでの時間である強度発現時間を推定する強度発現時間推定手段と、
を備え、
前記超音波伝搬速度の立上がり時間が、注水した時刻から前記超音波伝搬速度の変化率が不連続になった時刻までの経過時間であることを特徴とするコンクリートの強度発現時間の推定装置。
A device for estimating the time until concrete develops a predetermined compressive strength,
A formwork for containing the concrete;
an ultrasonic measuring device that is installed in the formwork so that a tip of a transmitting probe and a tip of a receiving probe are positioned at a predetermined distance from each other within the formwork and that measures the propagation speed of ultrasonic waves propagating through the concrete;
an actual data detection means for detecting actual data which is data on the change over time of the measured ultrasonic propagation velocity;
A storage means for storing standard data calculated from data on time changes after the rise time of ultrasonic propagation velocity of concretes of a plurality of compounding ratios, a relationship between the elapsed time measured from the rise time of ultrasonic propagation velocity of concretes of a plurality of compounding ratios and the compressive strength at the elapsed time, and a relational equation showing the relationship between the compressive strength of the concrete and ultrasonic propagation velocity obtained using the relationship between the elapsed time and ultrasonic propagation velocity in the standard data;
A strength development time estimation means for estimating a strength development time, which is a time required for the concrete to develop a predetermined compressive strength, using the actual data and the relational expression;
Equipped with
The rise time of the ultrasonic propagation velocity is the elapsed time from the time water is poured to the time when the rate of change of the ultrasonic propagation velocity becomes discontinuous.
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