第 4 章 流体シミュレーションに関する検討
4.2 解析に用いた流動試験
第3章により得られた「充填不良を起こさない間隙充填モルタルの条件解明」
の成果を用いて流動解析を行った。その流動試験による実挙動とその解析結果 の整合性を考察したい。本項では、その流動試験の概要と結果について取りまと めたものである。
4.2.1使用材料
使用材料については 3.1 材料構成に関する検討で言及したものと同様のもの を用いたため、割愛する。
4.2.2モルタルの配合
モルタルの配合を表-4.1 に示す。第 3 章の検討より、充填性に優れた間隙充 填モルタルの条件として「増粘剤添加量 0.10%、SP 添加量 1.00％未満」、「降伏 値4Pa以上」の2つを満たす必要があることが分かった。そのため、上記の2条 件を満たす配合をそれぞれ粘性が大きいもの(No.1)、小さいもの(No.2)、中程度
のもの(No.3)の3水準を用意した。また、第3章の検討と実験条件を合わせるた
め、水セメント比(W/C)を0.4に、セメント質量に対する細骨材質量の割合を示 す細骨材セメント比(S/C)を0.8と一定にした。また、小粒径骨材と大粒径骨材を 8：2の割合で使用した。
表-4.1 モルタルの配合
＜1.2㎜ 1.2㎜≦
No.1 0.5 0.05
No.2 0.7 0.05
No.3 0.7 0.10
0.05 W/C
単位量(kg/m3) 高性能AE
減水剤 (C×%)
増粘剤 (W×%)
0.4 388 969 621 156
消泡剤 (C×%)
W C S
(4.15)
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4.2.3試験方法
練混ぜ方法、粘度測定試験、二重円筒式間隙充填性試験については3.1材料構 成に関する検討で言及したため割愛する。粘度測定試験は降伏値が所定の値を 満たしていることの確認と、レオロジー定数が流動解析のパラメータの 1 つと なっているためである。二重円筒式間隙充填性試験は充填率が流動性に優れた
と言える89.6%を満たしているかの確認のために行った。
(1)密度測定試験
密度に関しては、1000ml 容器に間隙充填モルタルを充填させたときの重量よ り測定した。
(2)モデル型枠式間隙充填性試験
3.1材料構成に関する検討で用いたモデル型枠式間隙充填性試験では、流動解 析において、莫大な時間を費やしてしまうという問題点が生じた。本検討は基礎 的検討の取り掛かりであるため、モデル式型枠式間隙充填性試験装置の寸法を 小さく改良し、流動解析効率化を図った。装置を図-4.2に示す。改良前の装置は 試料を約3L必要としたが、本検討で用いる装置は、試料は1Lのみ使用する。
試験手順を以下に示す。流動解析に用いるというのが本試験の目的であるた め、測定したのは流動開始前の領域 1 の試料充填高さと到達時間である。流動 の様子はカメラで撮影した。
4. 領域1に試料(約1L)を投入する。この際に間隙部に試料が流れないようにす るため、間隙部を仕切り板で覆う。
5. 仕切り板を外し、試料の自重により間隙部に流動させる。領域2にモルタル が始めて流動するまでの時間を測定し、到達時間とした。
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4.2.4試験結果
本検討で得られた試験結果を表-4.2 に示す。粘度測定試験より得られた降伏 値を見ると、それぞれ4Pa以上を満たしている。そのため、「増粘剤添加量0.10%、
SP添加量1.00％未満」の配合条件で「降伏値4Pa以上」の試料を製作すること
が出来た。塑性粘度を見ると、粘性が大きいもの(No.1 1.886Pa・s)、小さいもの (No.2 0.820Pa・s)、中程度のもの(No.3 1.126Pa・s)の3水準に分けることが出来た といえる。また、二重円筒式間隙充填性試験の結果を見ても、充填率が全て89.6%
以上となっている。以上を鑑みて、本検討の試料は充填率の優れた間隙充填モル タルであると判断した。
3 105.0 3.98 5 100.0 2.14 3 107.0 2.77 5 104.0 1.84
3 97.0 3.99
5 102.0 1.95
98.1 97.4 284.5
256.0 279.0 277.0 2.31
間隙幅 (mm)
初期充填 高さ(mm) モデル式間隙充填性試験
到達時間 (s) 2.35
2.33
二重円筒式間隙充填性試験 理論充填
高さ(mm)
充填高さ (mm)
充填率 (％) 90.0 No.2
No.3
1.886 0.82
13.85 4.82 1.126 5.64 塑性粘度
(Pa・s)
降伏値 (Pa)
密度 (kg/m＾2) No.1
表-4.2 試験結果
図-4.2 モデル型枠式間隙充填性試験装置
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