JP5822202B2

JP5822202B2 - コンクリート品質管理試験方法

Info

Publication number: JP5822202B2
Application number: JP2012020593A
Authority: JP
Inventors: 真人辻埜; 浩橋田; 竜貴湯浅
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: JP2013160546A

Description

本発明はコンクリート品質管理試験方法に係り、コンクリートの強度試験用に利用されている円柱状軽量鋼製型枠にひずみゲージを貼り付け、型枠のひずみを測定し、コンクリート施工現場等において、試験対象であるコンクリートへの膨張材、収縮低減剤の混入の有無の確認と、膨張材の混入量の概略把握が可能とした試験において、コンクリートの線膨張係数と、ひずみゲージの補償線膨張係数とを考慮した温度補正を行い、材齢経過時のひずみ変動を小さくして、上述した各評価の精度を高めるようにしたコンクリート品質管理試験方法に関する。

出願人は、ひび割れ抑制を目的とした膨張コンクリートや収縮低減剤を混入したコンクリートの品質を、初期段階で把握評価できるコンクリート管理試験方法として、コンクリートの強度試験用に利用されている円柱状の軽量鋼製型枠の高さ方向中央部にひずみゲージを貼り付け、型枠のひずみを測定することで膨張コンクリートの初期膨張ひずみを評価し、品質管理に利用できる試験方法を提案している（特許文献１）。この試験方法により、コンクリート施工現場等において、試験対象であるコンクリートへの膨張材、収縮低減剤の混入の有無の確認と、膨張材の混入量の概略の推定を行えるようになった。

図１は、この試験方法における、上述した軽量鋼製の円柱型枠１０の表面にひずみゲージを貼付し、そのひずみ量を測定する一態様を示した説明図である。この円柱型枠１０としては、一例として円筒形状に加工した板厚０．３mm程度のすずメッキ薄鋼板からなる既製品（商品名：軽量モールドＳＵＭＭＩＴ）を用いた。ひずみゲージの貼付位置、方向は、型枠の高さ方向の中心位置、ひずみゲージの長手方向を型枠円周方向に一致させるように貼付した。ひずみゲージ１１の表面を覆うようにブチルゴムシート１２を貼付して防水処理を行っている。このひずみゲージ１１からリード線１３（図の簡単化のため、１本の線図で表示している）を測定装置１４まで延長し測定装置１４により、円柱型枠１０内に各水準のコンクリートＣが打設された直後から所定材齢までの間の円柱型枠１０のひずみ変化を連続的に測定し、コンクリートの膨張性状の把握を行うものである。なお、同図には、型枠外表面に型枠切欠線１５が形成されている。この型枠切欠線１５で型枠を切り離すことができ、これによりコンクリート試験体の脱型を容易に行える。

特開２０１１−１６９８９４公報

ところで、この品質管理試験方法は、コンクリート施工現場等において、簡易に行えることを想定している。そのため、コンクリートの種類、添加剤の種類に加えて、コンクリート打設場所の環境温度が与える影響を考慮し、その環境温度下で硬化が進行するコンクリートの適正なひずみ量を知ることが必要である。

例えば、恒温室等の２０℃環境下でのコンクリート硬化にひずみの経時変化について、異なる骨材（硬質砂岩砕石、石灰石砕石）を用いたコンクリートについて、コンクリート打設から材齢７日までの材齢と膨張ひずみ（ひずみゲージ測定値）との関係の一例を図２に示す。このように、一定の環境温度下（２０℃）では、材齢１日までの間にそのほとんどのひずみ変化が生じ、その後ほぼ横ばいに安定する、概ねバイリニア型の経時変化を示すことが認められている。

しかし、実際のコンクリート打設作業を行う現場のような環境下では１日において気温変化がある場合が一般的である。そのような気温変化（日較差）を想定した場合のコンクリートひずみの経時変化を、たとえば図３に示したような温度履歴（最高温度約３３℃／日、最低温度約１７℃／日）で再現して、打設コンクリートの経時変化（コンクリート打設〜材齢７日）を測定した。その結果、図４に示したように、材齢経過に伴うコンクリートひずみは温度履歴（気温の変動）と連動して変動することが確認された。

この温度履歴に基づくコンクリートひずみは、型枠内のコンクリート自体のひずみ変動と、軽量鋼製型枠のひずみ（ひずみゲージ測定値）変動とが複合的に挙動していることが予想される。そのため、線膨張係数の異なるひずみゲージによる測定値においても、コンクリートひずみを適正に示すような測定を行う必要がある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、コンクリート試験体の硬化時の材齢経過における環境温度の変化に対して測定ひずみを温度補正することにより、適正なコンクリートひずみを測定できるようにしたコンクリート品質管理試験方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明はコンクリートを打設した薄肉円柱型枠の外側面に貼付したひずみゲージで、前記コンクリートの打設直後から所定材齢までのひずみ量を測定し、該ひずみ量の経時変化から、所定の添加材または添加剤が適正に混入されたコンクリートであるかの評価を行うコンクリートの品質管理試験方法において、前記コンクリートの線膨張係数と前記ひずみゲージの補償線膨張係数との数値差に対して、前記所定材齢までの各測定時のコンクリート温度と打設直後のコンクリート温度との温度差を乗じて前記ひずみ量の経時変化を補正し、その補正後のひずみ量の経時変化を用いて前記評価を行うことを特徴とする。

コンクリートを打設した薄肉円柱型枠の外側面に貼付したひずみゲージで、前記コンクリートの打設直後から所定材齢までのひずみ量を測定し、該ひずみ量の経時変化から、所定の添加材または添加剤が適正に混入されたコンクリートであるかの評価を行うコンクリートの品質管理試験方法において、前記コンクリートの線膨張係数と前記ひずみゲージの補償線膨張係数との数値差に対して、前記所定材齢までの各測定時の気温と打設直後の気温との差を乗じて前記ひずみ量の経時変化を補正し、その補正後のひずみ量の経時変化を用いて前記評価を行うことを特徴とする。

前記コンクリートの線膨張係数を、あらかじめコンクリート長さ変化試験により求め、該線膨張係数と数値差の小さい補償線膨張係数のひずみゲージを用いることが好ましい。

前記薄肉円柱型枠として薄鋼板製モールドを使用することが好ましい。

以上に述べたように、本発明によれば、コンクリート施工現場等において、試験対象であるコンクリートへの膨張材、収縮低減剤の混入の有無の確認と、膨張材の混入量の概略把握とを行う品質管理試験において、コンクリート種類の線膨張係数に適合した補償線膨張係数を有するひずみゲージを用いて、材齢経過時の温度変化の影響を小さくして、試験精度を高めることができるという効果を奏する。

本発明のコンクリート品質管理試験方法の装置構成の概略説明図。２０℃環境下におけるコンクリートひずみ経時変化図（打設後〜材齢７日）。ひずみ測定試験用槽内温度履歴図（打設後〜材齢７日）。図３に示した温度履歴下におけるコンクリート（粗骨材：石灰岩砕石）ひずみ経時変化図（打設後〜材齢７日）。線膨張係数測定時槽内温度履歴パターン図。線膨張係数測定用試験コンクリート（粗骨材：硬質砂岩砕石）実ひずみ経時変化図（材齢２５〜３０日）。線膨張係数測定用試験コンクリート（粗骨材：石灰岩砕石）実ひずみ経時変化図（材齢２５〜３０日）。図３に示した温度履歴下における、４種類の補償線膨張係数のひずみゲージによるコンクリートひずみ測定経時変化図（粗骨材：硬質砂岩砕石、打設後〜材齢７日）。図３に示した温度履歴下における、４種類の補償線膨張係数のひずみゲージによるコンクリートひずみ測定経時変化図（粗骨材：石灰岩砕石、打設後〜材齢７日）。図８に示した各補償線膨張係数のひずみゲージによるコンクリートひずみ測定結果を、コンクリート温度による補正式（式１）を利用してひずみ補正して求めたコンクリートひずみ経時変化図。図９に示した各補償線膨張係数のひずみゲージによるコンクリートひずみ測定結果を、コンクリート温度による補正式（式１）を利用してひずみ補正して求めたコンクリートひずみ経時変化図。図８に示した各補償線膨張係数のひずみゲージによるコンクリートひずみ測定結果を、気温（槽内温度）による補正式（式２）を利用してひずみ補正して求めたコンクリートひずみ経時変化図。図９に示した各補償線膨張係数のひずみゲージによるコンクリートひずみ測定結果を、気温（槽内温度）による補正式（式２）を利用してひずみ補正して求めたコンクリートひずみ経時変化図。

以下、本発明のコンクリート品質管理試験方法の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

上述した材齢経過に伴うコンクリートひずみの変動は、コンクリートの線膨張係数と軽量鋼製型枠の線膨張係数が異なるために、環境温度変化に対して複合的な変動を示していると考えられる。そこで、以下の実験を行い、環境温度変化に対するコンクリートの線膨張係数を求め、本発明のコンクリート品質管理試験方法に用いるひずみゲージの補償線膨張係数の違いにより、どの程度の変動幅で推移する状況を設定することとした。

［コンクリートの線膨張係数を求める試験］
以後の試験において使用する粗骨材（硬質砂岩砕石、石灰岩砕石）を用いた各コンクリートの線膨張係数を、長さ変化試験により求められた各実ひずみから算出する。
（コンクリート種類）
表１に２水準（粗骨材２種類：硬質砂岩砕石、石灰岩砕石）のコンクリートの調合とフレッシュ性状（スランプ値、フロー値、空気量、測定時温度）を示す。

（試験方法）
鋼製型枠（供試体寸法＝100×100×400（mm））に埋込み型ひずみ計を設置してコンクリートを打込み、線膨張係数の測定を行った。コンクリート打設後は、封緘状態にして図３に示したのと同様の温度履歴を与えて養生した。その後、材齢２０日程度で脱型し、アルミ粘着テープを用いて封緘養生を続け、材齢２３日頃から図５に示すような温度履歴における養生を行った。
（試験結果）
各コンクリートの埋込み型ひずみ計の実ひずみと温度変化の結果を図６，図７に示す。コンクリート実ひずみおよび温度が一定になった時の測定値を用いて線膨張係数αを算出した（コンクリートの長さ変化試験方法（JIS A1129 ）の計算方法に準拠）。この結果、（以下、線膨張係数の表示：α×１０^-6）としたとき、
硬質砂岩砕石コンクリート：α＝１１．７
石灰岩砕石コンクリート：α＝８．３
を得た。

［コンクリート種類とひずみゲージの補償線膨張係数との関係の検証試験］
コンクリートの線膨張係数は、一般にα＝６〜１１程度となることが知られている。粗骨材種類による線膨張係数の数値差として、石灰岩砕石を使用した場合には小さく、硬質砂岩砕石を使用した場合には、石灰岩砕石の場合に比べて大きくなることが知られており、上記試験結果と合致することが確認された。このとき、上述した出願人の提案している品質管理試験方法の場合、コンクリートの剛性が軽量鋼製型枠に比べて十分大きいため、型枠内部のコンクリートの挙動によってひずみ値が決まってくることから、コンクリートの線膨張係数と異なる補償線膨張係数のひずみゲージを使用した場合に生じる変動を確認することとした。本試験方法での温度変化による影響を小さくすることができることが想定できる。そこで、以下の試験により、その検証を行った。

補償線膨張係数の異なるひずみゲージ（４水準）と線膨張係数の異なるコンクリート（２水準）を用いて、所定の温度履歴での本品質管理試験方法でのひずみ測定を行うこととした。上記試験組み合わせは表２に示したとおりの８種類である。なお、膨張材にはエトリンガイト−石灰複合系膨張材を使用した。コンクリート調合は、表１に示したのと同一である。

図８は、図３に示した温度履歴で養生を行った試験において、硬質砂岩砕石を用いたコンクリート種類に対して表２に示した各補償線膨張係数のひずみゲージを使用してひずみゲージによる経時変化（コンクリート打設直後から材齢７日まで）を示したグラフである。いずれのひずみゲージを用いた場合にも、コンクリート温度変化に対応して所定のひずみ変動が現れる。

図９は、図３に示した温度履歴で養生を行った試験において、石灰岩砕石を用いたコンクリート種類に対して表２に示した各補償線膨張係数のひずみゲージを使用してひずみゲージによる経時変化を示したグラフである。この場合にも、図８と同様の理由で、コンクリート温度変化を伴う材齢経過に対応して各補償線膨張係数のひずみゲージごとに異なるひずみ変動が生じる。
［温度変化と材料線膨張係数とを考慮したひずみの評価］

図８，図９に示したひずみ変動は、温度履歴下におけるコンクリート温度と、コンクリートの線膨張係数とひずみゲージの補償線膨張係数との数値差の２点に起因して生じることが考えられる。そこで、各材齢における温度および、対象コンクリート、使用ひずみゲージの補償線膨張係数を変数とした補正式を提案することで、ひずみ変動を小さくした補正コンクリートひずみを算出し、コンクリートひずみ評価を行うこととした。

温度変化による補正は、コンクリート温度による補正と、気温（養生温度、槽内温度）による補正のいずれかを変数とすることとした。コンクリート温度を用いるのがその温度変化による補正における基本的な考え方であると言えるが、コンクリート打設を行った現場で、コンクリート温度を経時的に計測するためには、熱電対や温度センサ等の付加的な測定手段を要する。このため、コンクリート温度変化を生じさせるもととなる気温（養生温度、槽内温度）を用いた補正を行うことも好ましい。この場合には、コンクリート温度による補正における問題点を解消することができる。

(1)コンクリート温度による補正
コンクリート温度による補正は、以下の式（１）を用いて行うこととした。

図８，図９に示したコンクリートひずみの経時変化を、式（１）で補正して示したコンクリート温度補正後のコンクリートひずみの経時変化を図１０，図１１に示す。図８に対して、ひずみ変動は大幅に小さくなり、また異なる補償線膨張係数を有するひずみゲージ間の数値差もほとんどなくなり、コンクリート温度を利用してひずみを補正することで、ひずみの変動を十分に抑えることができ、ひずみゲージの補償線膨張係数の数値差を考慮に入れたコンクリートの膨張ひずみの評価が行うことが可能となることが確認できた。

また、この式（１）を利用すれば、ひずみゲージの補償線膨張係数が既知である場合、所定の温度変化を与えた時のコンクリート温度とひずみとを測定することによって、コンクリートのおおよその線膨張係数を判定することができる。

(2)気温による補正
気温（養生温度、槽内温度）による補正は、式（２）を用いて行うこととした。

図８，図９に示したコンクリートひずみの経時変化を、式（２）で補正して示したコンクリート温度補正後のコンクリートひずみの経時変化を図１２，図１３に示す。図９に対して、ひずみ変動は小さくなり、また異なる補償線膨張係数を有するひずみゲージ間の数値差も小さくなる。なお、コンクリート温度を利用してひずみを補正した場合（図１０．図１１）に比べ、その変動はやや大きいが、コンクリート温度による補正の場合と同様に、コンクリートの膨張ひずみの評価が行うことが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１０軽量鋼製円柱型枠（円柱型枠）
１１ひずみゲージ
１４測定装置

Claims

コンクリートを打設した薄肉円柱型枠の外側面に貼付したひずみゲージで、前記コンクリートの打設直後から所定材齢までのひずみ量を測定し、該ひずみ量の経時変化から、所定の添加材または添加剤が適正に混入されたコンクリートであるかの評価を行うコンクリートの品質管理試験方法において、
前記コンクリートの線膨張係数と前記ひずみゲージの補償線膨張係数との数値差に対して、前記所定材齢までの各測定時のコンクリート温度と打設直後のコンクリート温度との温度差を乗じて前記ひずみ量の経時変化を補正し、その補正後のひずみ量の経時変化を用いて前記評価を行うことを特徴とするコンクリート品質管理試験方法。
コンクリートを打設した薄肉円柱型枠の外側面に貼付したひずみゲージで、前記コンクリートの打設直後から所定材齢までのひずみ量を測定し、該ひずみ量の経時変化から、所定の添加材または添加剤が適正に混入されたコンクリートであるかの評価を行うコンクリートの品質管理試験方法において、
前記コンクリートの線膨張係数と前記ひずみゲージの補償線膨張係数との数値差に対して、前記所定材齢までの各測定時の気温と打設直後の気温との差を乗じて前記ひずみ量の経時変化を補正し、その補正後のひずみ量の経時変化を用いて前記評価を行うことを特徴とするコンクリート品質管理試験方法。
前記コンクリートの線膨張係数を、あらかじめコンクリート長さ変化試験により求め、該線膨張係数と数値差の小さい補償線膨張係数のひずみゲージを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリート品質管理試験方法。
前記薄肉円柱型枠に、薄鋼板製モールドを使用したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリートの品質管理試験方法。