内部振動磯によるコンクリートの振動締固めに関す る研究
著者 坂本 信義
学位授与大学 東洋大学
取得学位 博士
学位の分野 工学
報告番号 乙第73号
学位授与年月日 1993‑10‑18
URL http://id.nii.ac.jp/1060/00004037/
内 部 振 動 機 に よ る コ ン ク リ ー ト の 振 動 締 固 め に 関 す る 研 究
平成5 年
坂 本 俗 義
[ 匹 欠
第 工章 緒 論
I I 1 ？︼
第2 章2.
1
本研究の背景と目的 本論文の概要
目 次
振動締固めに関する文献研究
締固め技術とそれに関する研究の歴史的推移
2 ∠1. 12
∠I. 2
（1 ）
（2 ）
（3 ）
（4 ）2.
1. 3
（ ！ ）
2
（2 ）
（3 ）1.
4
(1 (2 2. 2
2
2
）
）
2
（
（ 2
1 1 ）2
）2
Qり 4CM
CM9]
CN]
概説
発達過程における技術と研究の推移 19 3 0 年代の実用化研究
↓9 5 0 年代ころからの締固め効果に関する要因研究 振動機の形式の多様化
締固めの過程および締固め度に関する初期の研究 19 6 5 〜19 8 0 年の研究
主要な研究および施工指針 旧ソ連における研究
その他の論文
最近10 年間における研究 わが国における研究 海外における研究
文献から見た振動締固めの意義と締固め時におけるコンクリート の性状変化
振動締固めとコ ンクリートの品質との関連性 振動締固めの重要性について
振動時における材料分離
振動時におけるコンクリートの性状変化に関する文献 振動締固めのメカニズムに関する研究
振動締固め方法についてのACI のEecommendat i ons
1
2
8 88 8
9 且
13
レ1 14
15 16
23 23
30
31
31 31
4 au3 3 0 44 4q
第3 章3.
1
3. 13.
13.
13.
2
3
3
内 部 振 動 機 か ら コ ン ク リ ー ト 中 に 伝 播 す る 波 動 の 特 性
フ レ ッ シ ュ コ ン ク リ ート 中 を 伝 播 す る 波 動 に関 す る 既 往 の 研 究 と 解 決 す べ き問 題
1
2
3
3. 2. 1(1)ab(2)(3)3.2.2(1)(2)3.
2. 3(1)(2)3
← ？︼CO
CO3 CO
4
4 4
ro CO
3
3. 5 4
（
1
c乙 CO
1 ）
主要な研究の流れ その他の研究報告の概要
解決すべき問題点と本章の内容
波動の媒質としてのフレッシュコンクリートの特性 フレッシュコンクリート中を伝播する波の周波数特性 振動機から伝播する振動の波形
フレッシュペーストおよびモルタルにおける振動波形 フレッシュコンクリートにおける振動波形
コンクリート中の振動の周波数解析 伝播による周波数の変化
フレッシュコンクリート中を 伝播する波の速度 気泡を含む液体としての理論的波速
フレッシュコ ンクリート中の波速の実測 伝播中における波動の減衰
粘性流体中を伝播する弾性波の減衰 幾何学的な減衰
振動機からコンクリート中へ二次元的に伝播する波面を表す関数 振動の伝播に関する既往の研究
波動関数の誘導
波動関数の正当性の検証 波動関数が示す波面の形状 波面に関する実験と考察
干渉実験による波動関数の検証
ツインタイプバイブレータからコ ンクリート中に伝播する波動の 理論上の波面形状
（2 ） 波面形状に関する実験と考察 本章のまとめ
50
0 45 5
58 58 58 58 58
1 46 phU
74 79 79 81 88
8 88 8
90 90 91 95 95 97 104 104
107 Ill
第4 章 内 部 振 動 機 の 諸特 性 と コ ン ク リ ー ト 中 の 振 動 と の 関 係
‑ 一主 と し て 締 固 め 時 に お け る 振 動 特 性 と そ の 影 響 要 因・一 一
4. 1
（1
a b c d
（2 4. 2
CVl CM4 4
4
4 4.
4
2 。 け
（
（
2
3
）
）
1
9乙 00
）
2 ）3
）4
1 c乙CO
CO4 4
4
第5 章 5. 1
（
（
LO LO (Nl CO
振動の締固め作用を表すパラメータ 既往の研究
エネルギー 仕事
加速度
液状化作用値
本研究で用いたパラメータ
締固め中における振動機の振動性状 まえがき
加速度の測定方法
無負荷時と締固め時における振動機の振動特性 振動筒の振動数と加速度振幅との関係
振動機の振動筒径と加速度振幅との関係
無負荷時と締固め時における振動機の振動数と加速度振幅
締固め時の負荷による振動機の加速度振幅の低下に影響する要因 振動機からコンクリート中への振動の伝達率と減衰係数の測定方法 伝達率の定義
伝達率と減衰係数を求める方法 本章のまとめ
フレッシュコンクリートの諸性質と振動の伝達，伝播特性との関係 振動の伝達， 伝播に関 わる特性を 表すパラメータ
1 ）2
）
5. 3 ∠15.
3. 25.
4 5. 4. 1
岩崎の解析
本研究で用いたパラメータ
実験結果から伝達率と減衰係数を求める方法 伝達率と減衰係数に関する実験結果
著者の実験結果
著者の実験結果とJ C I 実験資料の解析 伝達率に関する分析と考察
振動機の特性が伝達率におよぼす影響
皿2 112 112 113 且5 115 116 117 117 且8 121 121 127 129 132 135 135 135 137
138 138 144 145 146 146 156 162 162
（1 ）
（2 ）5.
4. 2(1
）
（2 ）5.
5 5. 5. 1
（1 ）
（2 ）5.5.2
（1 ）
（2 ）5.5.35.
5. 45.
6 5. 6 ．1
（1 ）
（2 ）5.
6. 2
（1 ）
（2 ）5.
6. 3
（1 ）
（2 ）5.
7
振動数に関する考察 振動筒径についての考察
コンクリートの性質が伝達率におよぼす影響 スランプと振動機の筒径についての考察
AE コンクリートとnon −AE コンクリートの比較 減衰係数に関する分析
コンクリートの性質と減衰係数との関係 振動時間についての考察
スランプについての考察
振動機の特性と減衰係数との関係 振動数についての考察
振動筒径についての考察 伝達率と減衰係数の相関性
伝播距離と加速度振幅の実験結果
高性能 減水剤を用いたコンクリートの特性 実験概要
コンクリートの性質と種類 実験方法
高性能減水剤コンクリートの締固めに対する性質 締固めによる各種コンクリートの表面性状の変化
コンクリートの強度と単位容積質量におよぼす締固めの影響 振動締固め中の振動伝播と減衰係数についての考察
振動機の筒表面位置での加速度振幅と減衰係数との関係
コンクリートの性質とその種類が伝達率と減衰係数におよぼす影響 本章のまとめ
第6 章 締 固 め 条 件 と 内 部 振 動 機 の 有 効 範 囲 と の 関 係 一一 施 工 条 件 の 最 適 化 へ の アプ ロ ー チ ー
6. 1 有 効 範 囲 の 考 え 方 と 実 験 概 要
6.1.1 締 固 め 有 効 範 囲 の既 往 の研 究 と そ の 考 え 方
a コ ン ク リ ート 表 面 の気 泡 、浮 水 お よ び沈 下 に よ る 有 効 範 囲 の 判 定b 加 速 度 、振 動 圧 、 液 状 化 お よ び エ ネ ル ギ ーに よ る 有 効 範 囲 の 判 定
162 162 164 164 164 166 166 166 167
7 76 61 1
169 170 175 188 188
8 88 8
1 1
190 190 192 198 198 202 206
207 207 207 210
6. 1. 26.
1. 36.
2
6. 2. 16.
2. 26.
2. 3
（1 ）
（2 ）
（3 ）6.
2. 46.
3 6. 3. 1
6
6
6
6.
（1 ）
（2 ）3.
2
（1 ）
（2 ）
（3 ）3.
3(1
）
（
3
4
4 4
CD CO
6
2 ）4
4.
(1
（2
（3 6. 5
1 CO CO
）
）
）
実験概要
本研究における有効範囲の考え方と表示方法
締固め時におけるコンクリートの表面の状況変化と硬化コンクリート の性質との関係
コンクリート表面の気泡発生範囲と加速度振幅との関係
締固め時における気泡および浮水発生状況がコア強度におよぼす影響 圧縮強度および透水係数と締固めの判定方法との関係
上下層での強度差 透水係数の分布 締固めの判定方法
締固め強度による有効範囲の判定について 振動条件と締固め完了 領域との関係
振動の締固め作用と締固め作用に対するフレッシュコンクリート の応答特性
締固め完了領域に関する理論
振動条件とコンクリートの性質が液状化作用値におよぼす影響 締固め完了領域の予測とその信頼性
基本振動時間と液状化抵抗値の算定方法 締固め完了領域の計算値と実験値の比較
伝達率および減衰係数と液状化作用値との関係
液状化抵抗値および基本振動時間が締固めにおよぼす影響 液状化抵抗値とその影響要因
基本振動時間とその影響要因
締固め作用の支配要因とその必要最小となる締固め条件 締固め作業の実施方法が締固め結果におよぼす影響 まえがき
実験方法とその概要 振動機の挿入工程
振動機の差しかえ方法に関する実験 振動機の挿入深さに関する実験 同時締固め方法に関する実験
差しかえ条件がコンクリート中の加速度分布におよぼす影響
213 216 217
217 223 230 230 230 233 234 236 236
236 238 252 252 253 256 257 257 261 272 277 277 277 278 278 278 279
CD CDyリ CO
6
uu 7
7 ！
OJ CO7 7cr;
CD CO Oi
6. 9. 16.
9. 26.
9. 36.
10 (！)(2)
6. 11
第7 章7.
1
振動機の差しかえ間隔が締固め結果におよぼす影響 コンクリートの打込み厚さが締固め結果におよぼす影響 試験の概要と結果
締固め時における深さ方向の加速度分布 深さ方向を考慮した強度分布
振動機の挿入深さが加速度分布と強度におよぼす影響 同時締固めの効果
実験概要
同時締固めが加速度分布におよぼす影響 同時締固めが強度分布におよぼす影響 コンクリートの特性と振動機の適合性 施工能率の向上手段
伝達率と減衰係数および液状化作用値からみたコンクリートの性質 と振動機の適合性
本章のまとめ
振動締固めにおよぼす型枠および鉄筋の影響
コンクリート中の振動加速度におよぼす型枠の影響の解析 7 ∠1. 1(1)(2)7.
1. 27.
1. 37.
2
7. 2. 1(1)(2)7.
2. 2(1)(2)7.
2. 37
、3
平面状のせき板の影響 一般式
X 軸に沿った加速度振幅の変化
円形型枠の中心に振動機を挿入した場合の加速度分布 計算の結果
せき板材質が締固め性状におよぼす影響 実験概要
型枠の種類と打込み方法 測定項目と測定方法
型枠材質とコンクリート表面形状との関連性 正方形型枠を用いた実験結果
円形型枠を用いた実験結果
コンクリート中の加速度分布におよぼす型枠の影響 鉛直および水平鉄筋の影響についての実験と考察
2S1 286 286 288
9 0
8 0■:)n乙 9乙
295 295 297 299 301 301 301
307
309 309
9 10 1
3 3
314 316 323 323 323 325 326 326 329 330 335
7. 3. 1 実験概要
(1 ） 鉛直鉄筋の場合（単独鉄筋）
（2 ） 鉄筋組枠の場合
7. 3. 2 締固め時における鉄筋の影響
（1 ） 鉛直鉄筋が締固め時の振動伝播におよぼす影響
（2 ） 鉛直鉄筋周囲の加速度振幅の分布
7. 3. 3 コンクリートの表面性状と強度分布におよぼす鉄筋組枠の影響
（1 ） 鉄筋組枠がコンクリートの表面性状におよぼす影響
（2 ） 鉄筋組枠が強度分布におよぼす影響 7. 4 本章のまとめ
第8 章8.
1
内部振動機の性能改善ならびに新型振動機の開発に関する提案 コンクリート振動機の発展経過と現況
8 ．1. 18
∠1. 28.
2
8. 2. 1(1)(2)(3)8.
2. 28.2.38.
2. 4(1)(2)(3)(4)8.
3 8. 3. 18.
3. 28.
4
振動機の形式と用途に関する既往の文献 振動機の発展経過と現状
振動筒の形状改良による締固め性能の改善 振動筒改良 の目的とその概要
本節の研究と目的
振動筒形状に関する既往の研究 本節の研究の概要
試作振動機のヘッド形状 実験方法
実験結果と考察
コンクリート表面の浮水発生領域の測定 表面の沈下
加速度の伝達状況と硬化後の強度分布におよぼす影響 総括
ツインイクセントリック内部振動機の開発 研究開発の目的
ツインタイプ振動機によってコンクリート中に生ずる振動の特性 ツインイクセントリック内部振動機を用いたコンクリートの 表面性状と締固め時における表面性状と強度特性
335 335 338 343 343 348 358 358 364 371
373 373 378 379 379 379 379 381 381 384 386 386 389 390 394 395 395 396 402
1 り‑J4
4
8 oo
8. 58.
6
け ）
（2 ）
実験概要
ツインタイプ振動機によって締固めたコンクリートの表面性状 と強度との関係
締固め時におけるコンクリートの表面性状変化 ツインタイプ振動機で締固めた強度の影響
ツインタイプ振動機を 使用して締固めた鉄筋コンクリートの特性 結果の考察と評価
第9 章 結 論
謝 辞
資 料
コンクリートの振動締固めの解析に用いたプログラム 1 振動機からコンクリート中への加速度振幅の解析
2 振動機からコンクリート中への伝播特性と減衰係数についての解析 3 振動締固め時における波動伝播状況のグラフィックの表示
4 振動機から伝播するコンクリート中の波動の液状化作用値，液状化抵抗値 および基本振動時間の解析
5 振動締固め時の加速度振幅が型枠の反射波におよぼす影響についての解析
振動締固めに関連する文献1 引用文献
2 参考文献
402 404
404 405
407 420 422
441
442 456 470 473
487
491 517
m ↓ 章
象に 命
第1 章 緒 論
1。1 本研究の背景と目的
従来、コンクリート構造物は半永久的な耐久性を有すると考えてきた が、経済の高度成長に伴ってコンクリート工事が飛躍的に増加し、近年 ではコンクリートの品質低下が問題化してきている。その原因として反 応性骨材など使用材料の品質が挙げられることが多いが、コンクリート 構造物の耐久性確保には、高品質かつ均質なコンクリートを施工するこ とが要件であり打ち込んだコンクリートを適切に締固めることが特に重 要である。その意味でコ ンクリート振動機の発明はコンクリート技術に 画期的な進歩を もたらしたものと評価されている。
コンクリート振動機は米国において70年以上前に開発さ れたが初期の 振動機は振動数が低く、使用されるコンクリートも単位水量の多い軟練 りのものであったため、振動機を用いるとかえって強度が低下すること があったようである。しかし、高振動数の内部振動機が硬練りコンクリ ートに適用されるようになり、コンクリート工事での振動機の使用は定 着した。現在で も、コンクリートの打ち込み速度が締固め速度によって 支配される場合が多いことから、起振方式、原動機、動力 伝達装置、振 動部の形状、軽量化、耐久力、など。種々の点で機構上の改良が進めら れ、内部振動機のほか、使用目的に応じて型枠振動機、表面振動機、テ ーブル振動機。ローラ振動機など、各種の形式のものが使用され、また 振動機を有効に用いるために振動がコンクリートに及ぼす作用について の研究が行われている。
本研 究で対象してい る内部振動機は振 動機のなかで最 も汎 用性が 高く 現 在、ほとんど のコンク リート工事 に使用されてい るものであ るが、こ れに関 しては振動数、 振動時間、コ ンクリ ート中の加速度振幅、 コ ンク リートの性質など の諸要 因と締固め有効 範囲との関連性1 ) ) V が重点 的 に研 究さ れてきて いる。 また、内部振動 機の有効範囲につ いて先駆 的な 実 験を 行 ったBergstrom'' ^)は、 コ ンクリ ートの振動に関 する研究の主 たる ものは、内 部振動を うけ るフ レッシュコ ンクリート中 におけ る、圧
力，変形とエネルギー消費，振動がフレッシュコンクリートの性質に及 ぼす影響および硬化コンクリートの性質に及ぼす振動の影響に関する研
究に分けることができると述べている。
しかし、振 動締固め に関 係する影響要因 が非常 に多 く、かつ複雑で あ るため 、個 々の研究成果 は一定 条件下 にお ける資料と して重要ではあ っ て も、こ れらを 相互に関 連づ けたり、統 合して判断 したり す ること は困 難であ る場 合が多い。 ACI（American Concrete Institute, アメ リカ コ ンクリ ート学 会）委員 会で定 期的 にまと めてい る委員 会報告8)9) にお い て も、 数値化 した施工指 針を 示す に至 らず大部分が研 究結果の紹介 にと ど まって いるのはこ のためであ ると考え ら れる。
わが国 で も、土 木学 会コ ンクリート標準示方書 において、 コンクリ ー ト の締固 めは内部振動 機で行うことを 原則として いくっ か の使用上 の注 意 事項を 列記し、 また、J I S にお いて棒状振動 機の振動数を7000 8000vpin
以上 と規定 してい る ものの、施工 条件 に対応 した具体的 な作業 基準 が示さ れていない ためコ ンクリートの振動締固 め作業 は、 ほとんど経験 に 頼っているのが現 状であ る。こ のことは 、実際の工事 にお いて施工不 良 を 招く大きな 原因 とな ってい るばかりで なく、 コ ンクリート施工の近
代化( 合理化 ―>省力 化→自動化) を 阻む要因 と もな ってい る。
本研究は、このような現状を踏まえて、振動機によりフレッシュコン クリートが締固められる現象を本質的に解明し、振動機の特性とコンク リート性状との関係を定量化することによって締固め技術に理論的基盤 を与えるとともに、建設産業における人手不足への対処となる施工作業 の高能率化を図 ることを目的とするものである。
1.2 本論文の概要
本論文は、前述の目的を達成するために著者が東洋大学工学部土木工
学科において2 0 数年余にわたって行ってきた研究をまとめたものであ
って、9 章からなっている。すなわち、第！ 章の緒論に続いて、第2 章
ついての調査を行って、この分野における技術と研究の推移を検討し、
振動機による締固めを効果的に行うためには、振動機の諸特性とコンク リートの性質との関係からその有効範囲を理解するすることが必要であ ること、現状において、最も必要にして重要とされるものは、振動締固 めの理論的基礎基盤であって、それは、1)振動機の振動発生機構性に関 する理論、2)振動機からコンクリート中への振動の伝播に関する理論、3)
振動を受けるコンクリートの挙動に関する理論に大別されることを確 認した。
第3 章「内部振動機からコンクリート中に伝播する波動の特性」にお いては、この問題に関する既往の研究を調査して、主要な研究の趨勢と 解決すべき問題点について考察した後、フレッシュペースト、モルタル およびコンクリートを媒質として伝播する波動について解析し、実験に
よって解析結果の妥当性を検証した。
すな わち、フ レッ シュコ ンクリ ート等を 気泡を 含む液 体と考え 、内部 振動機 の振動 発生機構を解析 の基 礎において振動機から コンクリ ート中 へ二。次元的 に伝播する波動 の波面を 表す関数を 求め、こ の解析結果から 内 部振動 機の偏心重錘の回転運動 にと もなってコ ンクリート中へうず巻 状に波動が 伝播することを明 らかにした。 また、振動 のエ ネルギ ー密度 の減衰 につ いて検討を行い、 伝播に伴う振幅 の減衰を も考慮した波動関 数を得 た。
さらに、この関数の正当性を検証するために、単独の振動機を用いた 場合のコンクリート中の振動の場所による位相差と2 本の振動機を 用い た場合に波動の干渉によって生じる等振幅線の形状について実験を行い 解析結果と符合することを確認した。
第4 章「内部振動機の諸特性とコンクリート中の振動との関係」にお
いては、振動の締固め作用を表す既往の研究について整理し、本研究で
は、主として、振動の加速度振幅を締固め作用の強さを表すパラメータ
として用いることを説明した後、内部振動機の無負荷時と締固め時にお
ける振動機の振動特性、締固め中における振動機の振動性状とコンクリ ート中の振動の特性としての加速度振幅、振動数、および振動筒径との 関係を論じてその影響要因を調べた。また、振動機からコンクリート中 への振動の伝達率と減衰係数についての定義を行い伝達率と減衰係数を 求める方法を提案した。
本 章において 得ら れた主要 な成果は、 ①振 動機の振動数 は、無 負荷時 と 締固め時 にお いて大 きな変化 はない. ②コンクリ ート中 の振動の周波 数 は伝播によ って変化せ ず振動 機の振動数 に一致してい るとして差 支え ない、 ③振動 機の振動 の加速度振幅をa い 振動機表面 位置におけ るコン クリ ート中 の加 速度振幅をa 。 としてR t ＝a 。I d 。 を 伝達率と定義 し たと き、振動 機中心から の距離y の点 の加速度振幅 α は。
a ＝人〉t aいS Rvフに? ￣β('￣R″)
R に 振 動筒の半径 、 β：粘性 流体としての減衰 係数
で表さ れ、対 数表示 することにより 五t, β を含 む直線式 が得 られる。
④こ の直線 の截片( セッベ ン)と勾配 からRt, β を求 めることがで きる こと、等を明 らかにし たことであ る。
第5 章「フ。レ ッシュコ ン クリート の諸 性質と振動 の伝達、 伝播特 性と の関係」 にお いては、振動 の締固 め作 用の重要な要因で あ る加速度 に関 わる因 子と して第4 章 において得 られた伝達率と 減衰 係数につ いて フレ ッシュコンク リート の諸 性質と の関 係を 明らか にした。 すな わち、コ ン ク リートのスラ ンプ、空 気量等 の性質を 様々に変化さ せた実 験を 行い振 動 機からの距離が 相違 す る点の加 速度振幅を測定 して解析す ることによ り 伝達 率と減衰係数を 実際に求め た。 また、著者が 委員、幹事と してJn 1 （獣日本コ ンクリ ート工学協 会, Japan Institute of Concrete ）で 行 った実験結果 につ いて も解析し、著者自身 の実 験結果と の整合性を 指 摘し、 コ ンクリ ートの性質と振動 機の特性と の組み合わせと 伝達率およ び減衰係数と の相関性について 論じた。さ らに、高性能減水 剤を 使用し たコン クリート について も締固 め実験を行い 、締固めによ るコンク リー ト表面 の形状 の変化、単 位容積質量と強度と の関 係、振動 の伝達率と 減
固 め特性を明 らかにした。
第6 章「 締固め条件 と内 部振動機の有効範 囲と の関 係」」こおいては、
締固 め有効範囲 の考え方 について既往 の研 究を 参考にしながら論じ た後 締固 め時におけ るコンク リート表面 の性 状変化と硬化後 のコンクリート の強度分布 の関 連つ いて実施し た実 験結果を 詳細に分析し、本研 究にお け る有効範囲 の定義と その表示方 法を 提案した。
振動機による振動締固めの合理的な施工方法の必要性が指摘され、如 何に迅速に施工を完了 するかが問題となっている。このためには、振動 によるコンクリートの液状化について理解し、それを適確に判断するた めの理論解析と実験による検証が不可欠となってくる。このような状況 を考慮に入れ、先に論じた締固め完了領域の定義に従って、液状化作用 値、基本振動時間および液状化抵抗値などの振動締固めに関わる特性値 を実験結果から求めた。また、このようにして得られた資料を用いて理 論的に計算した締固め完了域と実験による締固め完了域との比較検討を 行い、理論解析による有効範囲の算定法の適用性を検証した。さらに、
液状化抵抗値と伝達率および減衰係数との関係から振動締固めにおいて は、振動機の特性とコンクリートの性質との間に適性があることを指摘 した。
本章 の後半 において、最 も能率的 な作業 条件を 見いだす ため、振動 機 の差し かえ 方法に関す る実験、振 動機の挿入深さに関す る実 験お よび同 時締固 め方 法に関す る実 験を 行い、単位時間で締固めを完了 することが で きる面 積を 締固め能率 の指 標として、コ ンクリート の特 性と振動機の 特 性との適合性を考慮 に入れながら分析し た。 それによって得ら れた主 な知 見は、単独 の振動 機の場合、振動機 の差 しかえ 間隔はスラ ンプ12.0cm,
Air 3.0％, φ50 ㎜, の組み合 わせで再振 動締固めを 実施す る場合に
は、振動機 の差 しかえ 間隔を 通常 の場 合の50cm より小さく 1/2程度 の25cin, 同時締固 めの場合、 スラ ンプ5. Ocm, Air 4.0％.φ50iDm, の組み
合わせで2 本 の振動機の間隔 はlOOcin 、 適切な差し込 み深さ は、20cin〜25cm であ る。
第7 章「 振動締固めにお よぼ す型枠お よび鉄筋の影響 」においては、
実際上重要で あるに もか かわらず、ほとんど明 らかにさ れていない型枠 およ び鉄筋の影響について実 験と解析を 行った結果につい て述べた。
型 枠につ いての実験は、正 方形 およ び円形 型枠を 用いて コン クリ ート 中 に振動 機を挿 入した場合 の加 速度分布の 伝播状況を 測定 した。理論 解析 は第3 章で 述べた波動関数を 用いて型枠 からの反射波を求 め、直接波 と 重 ね合 わせることにより 合成振動 の影響を 加速度振幅を 用いて計算 した。
このよ うにして得ら れた 結果 と実験か ら測定 した結果を 比較し、ほぼ同 じ 傾向を示 すことが認め られた。さら に、 型枠せ き板 の材質が相違 した 場合 の反 射波の影響 につ いて も記述し た。
鉄筋 の影響に関しては、 コ ンクリート中に埋設さ れた鉛直鉄筋お よび 水平 鉄筋が締固め時 の振 動伝播にお よぼ す影響と コン クリ ート の表面性 状およ び強度分布につ いての実験を 行い 、コ ンクリート中の鉄筋 による 粗害を受 けて締固め効果 が低下す るこ とを 実験 によって 確かめ、振 動機 の 適切な使用方法を示 した。
第8 章「内部振動機の性能改善ならびに新型振動機の開発に関する提 案」においては、コンクリート用振動機の発展状況とそれに伴う振動機 の形式と用途に関する既往の文献を調べ振動機の発展経過と現状におけ る性能改善の位置づけについて述べた。内部振動機の性能改善には種々 の方法が考えられるが、本研究においては、まず第一に振動機の振動部 にあたる振動筒径の形状改良による締固め性能の改善について実験を行 った。
また、第3 章において、干渉実験を目的として試作したツインタイプ 振動機によってコンクリート中に生ずる振動の特性を応用して、振動締 固めの有効範囲の拡大が期待できるツインタイプ振動機を開発し、これ を使用した場合のコンクリートの表面性状と硬化コンクリートの強度分 布から通常型振動機との差異について論じた。
さらに、締固め不良箇所が生じやすい断面形状の鉄筋コンクリート試
験体を用いて、通常型振動機とツインタイプ振動機による締固め実験を
行い、 両者の特性を 比較して新型振動 機の長所について論じ た。
第9 章 丁結論」においては、第2 章〜第8 章において得られた知見を
総括し、振動締固めに関する技術、研究の進展に資するとともに、今後
を展望した。
W% 2 章
振 動 締 固 め に 関 す る 文 献 研 究
第2 章 振 動 締 固 め に 関 す る 文 献 研 究
2. 1 締固め技術とそれに関する研究の歴史的推移 2.1.1 概説
コンクリートの歴史は非常に古いがコンクリート振動機についての学
術的な記録としては1917 年ACI Proceedings( 当時はNational Assoc‑iation of Cement Users) に鉄筋コンクリート建築の施工に使用された
ことが残っている。1 0)しかし、コンクリートの施工に関して、振動機の 使用され始めたのは、1930年代の初期であって、その後数年の間に急速 に実用化が進み、種々の形式の振動機が、コンクリート舗装、ダム、橋 梁、工場製品そして上木建築の各種構造物へ適用されてきた。さらに、
振動締固めに関しての実験研究も盛んに行われ、ACI では、この成果に 基づいて1936年 Recommendatoins for placing concrete by vibration"
を作成している。1 2)その後の振動機の改良によって硬練りコンクリート の打込みが容易になり、コンクリートの品質も向上して行った。
我が国におけるコンクリートの振動締固めに関する本格的な研究は、
昭和57年(1982年)土木学会によるコンクリート施工研究小委員会の発足 に始り、現在では、わが国は世界で最も研究が進んだ国となっている。
2。1.2 発達 過程におけ る技術と研究 の推 移 (1)1930 年代の実 用化研 究
当時 にお けるフ レッ シュコ ンクリート研究の第一一人者 であるPowers' "
は、1933 年 に水 セメ ント比、 細骨 材率と材令28 日の圧縮強度との関 係に ついて 、振動締固 めを 実施し た場 合としない場 合の比較検討をして振動 締固 めの効果を 確かめてい る。 1935年Coffless' " は、スラ ンプが約2.0cm
のコ ンクリートに50 mm の骨 材を 用いて打設 し、振動機を用い るこ とによ って 鉄筋 コ ンクリート構造物に使用 するコンクリ ートのコ ン シス テ ンシーは 幅広い範囲の ものが使用可能 になったと報告してい る。1935 年には、Hathaway 丿) が、 橋梁構造物の打設 に関 してスラ ンプが6.25 〜8.75
cm の範囲のコ ンクリ ートは、小さ い振動機を 用いて締固めを 行い スラ ンプ が2.5 〜5. Ocraの硬練りコ ンクリートでは、大きい振動 機を 用 い ることが必要であ ると 報告して振動 機の性能が振動機の直径と関 係が
あ る こ と を 示 唆 し て い る 。
Lindau，Flodin'^)は、1936年ACI609委員会の報告の中で、スランプの 変化と締固めの関連性に関し、如何に硬いコンクリートを打設するかは コンクリートの性質や打設状態と振動機の効力如何によって決定される と述べて振動機の効果がコンクリートのコンシステンシーにより異なる ことを示している。また、ACT 309委員会の報告書1 3)では、振動機とコ ンクリート間の相互作用について一定の法則性は見出されていない もの の、初期の振動機の振動数は、設計や維持に問題があったために、3000
〜SOOOvpm に限られていたが、高い振動数は、コンクリー ヽ 卜を締固める のに効果的である事が明らかになったので、振動機の製造業者による振 動機の改善が必要であると指摘している。
(2)1950 年ごろからの締固め効果に関する要因研究
1930年代に実用化が進んだ後、振動締固め現象についての基礎研究が 行われるようになり、L'HermiteとTournon''')は、1948年に、骨材粒子 間の摩擦が振動によって減少し、その結果として締固めが進行してコン クリートが密実になることとしている。
1951 年S. Venkatramaiah'" ）は、振 動台を 用 いて行った実 験結果から、
電力消費量と 摩擦損失とを 評価す ることにより、 コ ンクリートを 締固め るのに必 要な純仕事量 につ いて の計 算がで きるようにな ったと報告して い る。同年 、J 。Fritszh'5）は、コ ン クリ ートの打設にお いて現場と試 験 室で のコ ンクリ ート について品質 評価を 試 験体に挿入して サ ンプ ルを 作 ること は、 現場で のコ ンクリートの品質と対 応しなく なる。 また同 様な ことは コ ンクリートのコ ンシステ ンシーを 測定 す る技術 について も言え ると してい る。 この差異は特 にダ ムのよ うな貧配合 のコン クリート にお いて顕 著であ って、 このよ うな試験によ って得ら れたコン クリートの強 度 の値は構造物 全体の安全性 の保障とは なり 得ない として、こ れらを 避 け均 質な構造物を 得 るた めの手段と評価方 法の問題を 解決す るためにコ
ンクリ ート のプ レバ イブレ ーショ ン装 置を 考案して いる。
Kirkham"^)らは、表面振動機によるコンクリートスラブ の締固め実験 において、振動測定とコンクリートの到達する密度とを対応させるため コンクリートの粒子の運動に関して次の4 つの変量すなわち、①最大変 位、②最大速度、③最大加速度、④単位質量当たりの全仕事量を検討し ている。これらのうち、最大変位は実験記録から読み取り、最大速度と 最大加速度とは、測定振動周波数と最大変位を もとに計算している。
Davies") は1951 年、 振動台を 用いて 締固めたコ ンクリートは、鉛直運 動で加速度 が大きな場 合は効果が 優れ、13. ！ダ以上では 側面の仕上がり もほぼ完全 であっ たが 、時々下面が型 枠にくっついて 脱型 時に少し損 傷 す るこ ともあっ たと報 告してい る。 また、1952 年 にBergstrom^) は 、ス ウェ ーデンセメ ント コン クリート 研究協会での多年 にわたるコ ンクリー トの振 動締固め の室内 研究を 総括的 に報告してい る。同年 、Kirkham'') らは、 現在の舗装 コン クリート や滑走 路版は、通常 、鋼製型枠上を 移動 す る振動梁により 、表面 から締固 めを 行な ってい るが、 この方 法による 富配 合のコ ンクリ ートでは、全 厚さ にわ たって十 分締固めら れるが 、強 度を 犠牲にす ることなく もっと貧配合で経 済的 なコ ンクリート も使用さ れてよいと考えて 、①振幅, ②スラブ 単位長さあ たり の振動回数, ③振 動梁 の加速度、 など の要因 の効果 による実 験結果を 報告してい る。
Crawley^) は1953 年 、高速振動 数(13000vpm) と中速振動数(6800vpin)の 振動 機を 用いて、 振動によ る空気 量や粗骨 材の分離に及ぼす影響 につ い て の論文を発 表してい る。
1962年に至り、Ersoy'^'は、内部振動機の締固めに関するコンクリー トのコンシステンシー、型枠の大きさと形状そして振動数等についでの 実験研究を行い、偏心重錘のモーメント、偏心重錘の重さ、振動時間、
そして振動数は、内部振動機の締固めの有効性を決定するための重要な 要因であると結論している。1963 年Green' ≪) は、4 9 の公称加速度を 有する振動台での実験についてのコンクリートに及ぼす振動数は、170c/s
であったとしている。
音羽1 9) らは、1962年 振動台を用いて実験した結果から、振動数 2800 vpm、全振幅L 40 mm 、振動加速度6.!O 9 の条件で、圧縮強度、
曲げ引張り強度、凍結融解に対する抵抗性においてよい結果を示したと 報告している。
(3) 振動 機の型 式 の多 様化
1953 年H. S. Meissner^o) は、振動 による締固 めは、コ ンクリート技術 の進歩 にとって重要な要因 で有 ると して、コ ンクリ ートの振動締固 めに 用い られる種 々の振動 機の型式につ いて説明 して いる。 さ らに振動に関 す る研 究の中で十 分な経験と 資料 は、1936 年代 に集積さ れたとして、ACI609
委 員会の振動 によるコ ンクリート打設に関す る指針(1936 年ACT Vol.32) につ いて紹 介して いる。1 2)また、Meissner は、①コ ンクリート の振 動 に及ぼ す室内実 験, ②振動によ るコ ンクリートの締固め. ③マ スコ ン グリートの振動、 ④コ ンクリート舗装構造物 への振動締固 めの適用. ⑤ パイプ、プレキ ャストそしてブロ ッ ク製品 の振 動実施. ⑥コ ンク リート 施 工におけ る振動 の応用等 につい ての実験 結果を 報告 し、締固めに関 し て の技 術水準を 発表してい る。
L. n. TuthilP" は、マスコ ンクリ ードの振動 につ いて の歴 史において、
練り 混ぜの向上、振動 の効果的 な使用、振動 の振 動数と その適性、振 動 機 の挿 入深さ 、 その他について 説明 してい る。 Timms^''^)は 、アメ リカ や ヨ ーロッパでの コン クリ ート 舗装 の締固 め試験の大略や 経験について の 摘 要についで記述 してい る。 そして、フ レッ シュコ ンクリ ートの混 合物 に及ぼす振動 の影響要因とし ての粗骨 材( 粒度、粒径等) を十 分振動さ せ る振動装置 の開 発が必要であ るとしてい る。
G. W. Washa^^) は、振動台 などを 用いて製 造す るパ イプ やブロ ックには、
高い振動数 一低い振幅あ るいは、低い振 動数‑一高い振 幅の振動機を 用い ること によって 満足な 結果を 得 ることが でき ると して いる。
J.H. Banker^^）は、壁 やト ンネルのコ ンクリート打設におけ る振動締
用い、 そして 特殊な仕事を正 しく実施す ること であ ると述べて いる。 芳 野2 S)は、作業 の状況 によ って、振動機の形式を 決めなけ れば ならないと して、床板 やマスコ ンクリードに内部振動機 やスクリ ード振動 機を 用い てコ ンクリート中での振動 の状況を 実験して いる。
1959年Kolek^) は、プレキャストコンクリート産業に使用するための より適合した振動機を推薦するために種々な産業上利用できる内部振動 機について比較している。試験した振動機の範囲は結果の評価を行うに 足るものであると述べている。
1960年ACI309 委員会報告書1 3)では、構造物の型式や現場の状況が相 違した場合にもコンクリートの締固めに振動機を適用することを推奨し ている。Walzは、内部振動機、表面型枠とテーブル振動機の種々の振動 機の型式の適用について述べている。
1963年の振動に関する会議の中で、Kolek'^)は、締固めの過程には、2 つの時期が生じるとしている。その第1 は、コンクリートの沈殿ある いは降下、第2 は、エントラップトエアの除去である。振動振幅とコン クリートに伝達する振動数は、締固め程度に影響する重要な要因である ことを説明し、コンクリート床版の表面を締固めるためには、振動ビー ムあるいは振動スクリードによって締固めるのが適当であるとして実験 式を用いて説明している。
1964年 尾坂2 6)は、振動締固めによって硬化したコンクリートの諸性 質がどのように改善させるかを検討することは、コンクリート内に残さ
れた空隙の量を測定すればよいと報告している。
p. Klieger^'^）は、超 硬練りコ ンクリートのコ ンシス テンシーの測定方 法につ いて、Vebe, Compating factar, drop table等につ いて説明 してい る。 また、Forssblad^ 8) は、内部振動機を 用いて締固め たコ ンクリ ー トの研 究の中で、 コンクリ ートの振動作用、 締固め効果 の影響、振 動時 間と 有効範囲、 粘性測定 による締固め能力、 振動機の挿入深さ とその効
果、コ ンクリート中の振動 伝播と 減衰、キャビテ ー ショ ンの危険性、 硬化 コ ンクリート の性質、 その他について説 明してい る。
1975 年J.Essen=^^) は 、内 部に挿入す る振動機は、 建築、土 木工 事あ る いはダ ムエ事 や道路工事 に使用し、外部 から の振動 は、主として コ ンク リ ート製品、PC 部材に 用いられ ると して、振動 機メ ーカ の製品 の種類 と性能の特色を紹 介し、さ らに最近 の発 達の状況を 説明 してい る。
(4) 締固 めの過程およ び締固 め度に関 する初期 の研 究
1954 年J.M. Plowman^' ) は、、電磁振動 台を 用いて振 動締め たコ ンクリ ー−トの電力を 測定 して締固 めの程度を判断 してい る。 振動台を 用いて実 験したコ ンクリ ートの振動 締固めの効果 の中でJ. M. Plowman^ ')は、直方 体型枠中 のコン クリートを 振動台で締固 め る際 に均一一な加速度で コ ンク リ ートが振 動してい るかどうかを確認 す るため に等加速度線予想図を 示 してい る。 また、M.p. Poucher^2)は、 振動台によ る実験を 行い 、フレ ッ シュコ ンクリ ートの性質を 表す ものと して用い られてい るConsistency では打込 み締固 めなどの 過程について考え る場 合は、 所要の性質を 表す のには不十 分で あって、完 全な締固めを す るのに 必要 な有効内部 仕事量 を 定め るコ ンクリ ートの性質 としてGlanville が提 案しWorkability という打込み条 件などに無関 係で 単にコ ンクリート だけの物理的 性質 の 基本とな る性質 に加え てコ ンクリ ート の狭い断面 や鉄筋が混 み合 った断 面 などの中に打 込ま れるとき起き る特有 な挙動を も含む術語 のほうが適 してい るが、さ らに、不 規則な流動 に関 連し たコ ンク リ ート の性質を 表 す ものとして 、Mobility と言う語を 提案 し、こ れらの語を特 に振動締固 めを す るフ レッ シュコ ン クリ ート の性質を 比較 するための基準 として 使 うことを試 みて い る。
谷本3 3) は、1957年粒体層の静的繰返し圧縮特性を説明するために簡
単なモデ ルを想定したが少なくとも定量的には満足すべき結果が得られ
たとして、このモデルは振動締固めの一特性の説明にも応用され得るで
あろうと述べている。
Kolek^^ ）は、20 年以 上前 にD. A. Stewai・tによって、 最初に認め られた として、振動 締固めによ るコンクリ ート性状 につ いての3 つ の段 階によ る締固め過 程について紹 介している。又、 振動締 固めと時間 の関 係式を10
個の変数を もって実 験結果から導いてい る。
2. 1. 3 1965 〜1980 年 の研 究
（1 ） 主要 な研究お よび施工、指針
1965 年 にス エーデンのForssblad^ 8) は、内部振動 機によ る締固 め、
特 に振 動機の作用半 径に関す る広範囲 な実験研究 の結果を 取りまと めた 総説を著 し、振動数、 振幅、振動時 間およびコ ンクリートの性質が 相違 し た場合の作 用半径について有 用な資料を提供 している。なお、作 用半 径 の測定には、 コンク リート 表面を 写真撮影 してフ リ ージング域を 計測
する方 法を 用 いている。
Forssblad 以 後の研究は、 コン クリ ート 用混和剤や人工軽量骨 材など 使用材料が 異なる場合につ いての実験が多 く行わ れていて 、例えば 、1り68
年 阪本3 5)は、振動台 の実験から振動 締固めを す る場合 には、混和剤 重填率、 強度などの点か らA E 剤より も分散剤の方が有効であ ることが 分かっ たとしている。
神山3 6)は、1969 年 、軽量 コ ンクリート 中の振動の 伝播性 状について の 実験結 果から締固めに必 要な最小加速度 は約4? であ って 、コ ンクリー ト中 の加速度がこ の値以 上の範囲を有効 範囲とす れば、 普通骨 材のコ ン クリートで直径35 〜40cm より人工 軽量骨 材コ ンクリートでは、33 〜40era
になって軽量 コンク リート の方 がわずか に小さい としてい る。
河野3 7)は、振動台を 用いて締固めた人工軽量骨材コンクリートの実 験で、鋳鉄製のφ10×20 cm の円柱型型枠に一層に詰め、振動台を用い て振動数、振幅、加速度、振動時間の締固め効果の影響を調べている。
さらにこれらと比較するために振動数8000 vpm で直径28fflni の棒形振
動機を用いて実験した結果を報告し、普通コンクリートよりも軽量コン
クリートの方が締固まりにくいとしている。
1970 年、内部 振動機の効果 決定;i 8） の説明 の論文で、 振動機が 決めら れた深さ に挿 入さ れた時 には既に全ての層が締固 めの程度 により 表面よ り 沈下して 居る事が明 らかで、こ れをResultant Compaction ( 合成締 固 め）と云 う。 こ れらの沈下 量は総締固めか ら軟化盛上 がり 総量を 差引
いて決定さ れると説明し ている。
1971年 坂本、 岩崎4)は、かた練り人工軽量骨材コンクリートに内部振 動機を用いて、振動機の振動数、振幅、振動時間などを変化させた振動 特性とコンクリート中の振動伝播の性状変化との関連性について検討し ている。
1971 年ACI309 委員会3 9)は、締固めに及ぼ すコンクリ ート配合の影響、
締固め の方法 、振動によるコ ンク リート の強化 、コンクリ ート構造物、
マ スコ ンクリード、床 版、コ ンクリート 舗装、プ レキ ャスト製品、人工 軽量骨 材コンクリ ート、重量コ ンクリート、品 質管 理と検査、供試 体の 締固め 強化 、振動機の保持等からな るコ ンクリ ートの締固め に関 する施 工指針を 示している。
(2) 旧 ソ 連 に お け る 研 究
振 動 締 固 め に 関 す る 旧 ソ 連 に お け る 研 究40)41) 42) 43) 44) 4 5)は 、1974 年 か ら1981 年 に お い て 行 わ れ 、 コ ン ク リ ー ト の 粘 性 、 締 固 め 、 振 動 の 伝 播 、 コ ン ク リ ー ト の 結 合 機 構 等 に つ い て の 理 論 解 析 を 主 体 と す る 以 下 の
よ う な 論 文 が1978 年 に 発 表 さ れ て い る 。
AΦAHACbEB""は、フレッシュコンクリートに広く普及した振動締固め 方法と異なり、衝撃による締固め技術は製品表面の本質的な品質向上を 確保することができるとしている。
Komar, Gusev''^)は、振動台 によ る締固 めの基本的な周波数は50 Hz で 振動 数3000 vpm が用い られてい るが、多 くの研究者は、締固め度を更 に 高めるためには より大 きい周波 数100 〜200 Hz を使 用すべ きであ る と 考え てい る。 しかし、 近年280 〜3000vpm で作動す る各 種の低周 波装
置が普及している。振動台による合理的締固め条件として、非対称振動 いわゆる衝撃振動条件について検討すべきであるとしている。
Afanasi ev"* 3)は、羽根型振動機 によるコ ンクリ ート締固め による論文 の中で 、これらの振動機を差し込 むとコ ンクリートに可逆的 な衝撃が 伝 え られ接触部分が流動化 するとして、速度 ポテ ンシャルを 求めてい る。
Lamarka, Lishanskij, Petrov'*'"らによ るコ ンクリート打設時の振動伝 播につ いての論 文で は、実際の型枠 のよ うに有限寸 法のコ ンクリートに 振動を与え る場合に も、コ ンクリ ートは粘弾性体と みなさ れ、 その場合 の振動 の減衰は、媒質 の運動エ ネルギ ー一分散に比 べれば わかるは ずであ ると説明 してい る。さ らに、Lamarka, Lishanski ], Petrov^^)は、 コ ンク リート長柱の締固めにおけ る振動伝播について の論文 にお いて、気 泡の 分離 逸失を 考慮し たコ ンクリ ート中 の振動 伝播過程の数 学モデルを 考え その数値積分 により この過程 の物理的法 則性を明 らかにしようとして論 じてい る。 また、 振動締固め時におけ るコ ンクリ ートの結合構造の破壊 機構につい て論文では、 コ ンクリ ート製品成型 時の振動作 用の適性 パラ メ ータを決定 す るため に結合構造の破壊時 におけ る物理的 過程を 研究す る必要 があるとして、振動 台上の型枠に打込んだコ ンクリ ートの粘弾性 体の数学モデル につ いて 考察してい る。
(3) そ の他の論 文
1965 〜80 年 に発表さ れた論文 は多 数あるが、(1). (2)項以降 のものにつ いて は以下 に要点を列記 するにとどめる。
1970年 ＼ide'3) は、コンクリートの締固め有効半径と締固めに必要な 振動時間、そして、振動機とコンクリートの相互作用と計算式の複雑さ について議論している。
Brusin''≪) は、1973 年 に、プ レキャストコンクリ ート製品に要求さ れ る品質( 施工性、均等性、形状 の維持) を 満たすコンクリ ートをえ るため にモ ルタ ルや コンクリ ートにつ いて実験を 行っている。 また、Smalley,
Ahniad^')は、振動台 に円柱容 器(内径76 mm. 高さ203 mm) を 固定して 容器 の中の粒状 層の種々の条件下で の分離 の影響について の実験を報告 して いる。
1974 年Ahmad, Snialley^≪）は、振動は コンクリートの締固 めにおけ る 経済的 な品質改 善法だ と認めてい るが 、まだ基 礎的 なメカニズ ムにつ い て は、未知な点が多 いとして、フレ ッシュコンクリ ートの振動によ る締 固めに影響を与え る要因について 解説 して いる。
1974年Cannon'^) は、振動ローラを用いて、零スランプのコンクリー トの締固めについて報告している。 さらにACI207 委員会は、これらの 目的に関する技術水準を用意している。
1975 年Bresson'^ ^） は。、型枠振動機を用いて 、最短時 間で最 もよ く締 固 まり型枠を すぐに取り外せ るような状態 のコ ンクリ ートを打込 むこと を 目的と した、振動周波数と振動加速度 がコ ンクリ ート の挙動 に及ぼす 影響を 決定 するための実験を行 って いる。Rognestad ，Perenchio^" ）は、
高強度を 得るためにセメ ント 、骨 材、混和剤等の コンクリート用材料に 関 する吟 味、締固め 、養生 、練り 混ぜ方法、そ の製造 法に関 す る技術、
そして 、樹脂含浸 、ポリマーセメ ントコ ンクリート等を 用いること につ いて報告してい る。
1976 年Csutor^" は、コ ンクリート の締固 めにおけ る振動技術 の理論 と実 際と題して、無限体積で の締固 め、有限体積内で の締固 め、そして、
鉄筋コ ンクリートの締固 めと消費仕事率について の解析を述 べて い る。
1976 年Tattersal.^) は 、種 々の混 合物 の練り 混ぜ速さ に関す る必要 条件を 決定 す ることによ って 、コンクリートのモ ービ リチ ーに及ぼ す影 響を 確かめら れるとしてい る。 また、超高速振動機は 、ソ ヅ イェトで開 発 さ れたとして、1970 年代 の報告は、セメ ント水和の増大と コンクリート の性 質の改善 につ いて 述べら れてい る。し かしなが ら、高いエ ネルギー
Chen, Wambsganss, Jendrzejczyk^^) は、1976 年に粘性流体中 の振動体に は 流体から の反力 が作用す るが、 その反力 は、付加質量お よび振動体 の 動的 応答に対 する減衰作用と して 見ることがで きるとして 、容器 に入 れ た粘性流体中 におけ る円筒 棒の振動解析と実 験結果 につ いて説明 して い る、1976 年 、コ ンクリ ート の振動締固め54) の論文中で 、第一部振動装 置 と機構、第二部 内部振動 機による締固めについて の解説を 述べてい る。1976
年Csutor^^) は 、内 部振動機を用いて 行った実験から 、共振質 量、
振動棒 の仕 事量、締固 めの可能性の下限 、最小締固 め時間等 につ いて数 値計算を 用いて解 析してい る。
Col]in^)は、コンクリートの振動締固めに関する基礎的理論と実用的 な面 から棒状内部振動機の作動形態と振動時間の算定方法、外部振動機
の決定方法について論じている。
M. Maschman^'^)は、締固め の意義 、各種振動機 の型式 につ いての機能 に ついて報告して いる。
同年、HHHKOB" ）は、振動台によって製品を成型する際の最も適した 荷重を調べるために3 通りの代表的な荷重付加法の数学モデルを電子計 算機で処理した結果について述べている。
1976年Taylor'" は、内部振動機の効力に及ぼす変数の影響について の実験結果を発表している。それによれば、カ ンマ線走査は、コンクリ ートの密度と振動機の作用半径を決定するのに使用され、その加速度と 振幅は最も重要な要因であることを指摘している。
1977 年Alexander' '^)は、フレ ッ シュコン クリート の運動 機構について の基礎研究を報告 して い る。
1977年 山路、高見58) は、振動台を 利 用したVeBe, VF 試験機を 用いて 、 振動 数の変化に 伴うコ ンクリート のコン システ ンシーや 細骨 材率 の影響 について実験を 行ってい る。 広 瀬、山 住5 9 )は 、コ ンクリートダ ムの合理 化 施工法 の研究 につ いて 、主と して 、RCD のコ ンクリート につ いての検 討を 実施し 、その概要を 把握 したと報告してい る。
1977 年Bergerhof^o)^')^^) は 、 コ ン ク リ ー ト の 配 合 お よ び 振 動 締 固 め 条 件 が 圧 縮 強 度 に 及 ぼ す 影 響 と 題 し て 、 コ ン ク リ ー ト 、 水 お よ び 空 気 の 三 相 モ デ ルを 仮 定 し て 、 締 固 め 方 法 に つ い て 説 明 し て い る 。BenjaminB 3)は 、 振 動 と 表 面 圧 力 に よ る 繊 維 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト の 締 固 め の 中 で 、コ ン ク リ ー ト の 振 動 と 強 化 の 方 法 に つ い て 紹 介 し て い る 。 明 石‑*■*■‑目S'))は 振 動 に お け る 振 動 加 速 度 、 振 幅 、振 動 数 の 各 因 子 が コ ン ク リ ー ト の 締 固 め 機 構 に ど の よ う に 影 響 す る か に つ い て 、 振 動 台 に よ る 上 下 方 向 の 締 固 め に お い て 、振 動 時 の コ ン ク リ ー ト の 見 か け 粘 性 で 締 固 め 能 率 を 検 討 し て い る 。
1979 年には 、吉本、長 谷川6 5)が、 振動数35000 vpin 、振幅0.5 mm 、 最大加速度6. 8g の振動台を 用いて 、振動時 間を30, 60, 90,120, 150 お よび 、180 秒 に変化さ せた時 のセメント水 和に対す る振動 の影響 につい て実験を 行って いる。山路6 S) は 、VB 試 験( 舗装用) 、VF 試 験、落下衝 撃およびフ ロー試験を 用いて 、砕石 コンクリ ートの 流動特性 と硬化コ ン
クリートの締固め特性について の概況を 比較してい る。
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）は、1979 年 に、 水セメ ント比62 ％、 スラ ンプ8 ／75cinのコ ンクリートを用いて 、養生 コ ンクリートに発破 振動が与え る影響を明 ら かにす るために直径15cin の円柱形 コンクリ ートを 振動テ ーブ ルの上 に 静置して 、建設工事で用い られる80 〜120 Hz の振動数を利用して 、4.0 、8.0と12. Scni/secの高 粒子 速度を 与え て、圧縮 、引張り 強度、 弾性係 数 、音波速度と密度を求 めてい る。この結果12. 5cin/secの発破振動を 与え て もコンクリートは破壊さ れな かった。 それらは、応力 歪と振動履 歴間の 相互関 係には明白な結果が得 られなかったことを 報告してい る。
1979 年Sonnenberg'' 8)は 、振動台を 用いた場合の振動によ るコン クリ ートの締固 め、振動技術 の概念 、コ ンクリ ート中の振動の 伝播 、振動発 生機 の調 整、振動 発生 機の力 の必要条 件と据付け装備など につ いて報告 して いる。
Montin, Ahlsen*^^）^o） は、コ ンクリートの密実性を 測定す るための方 法として 、放 射線検出 法、電気的方法お よび振動試験法 の3 種類につい て検討 して い る。
Akins,Dixon' ^)は 、くい 打込み・ 爆破など の建設振動によって 隣接 コ ン クリ ート 構造物や特 に若 い材 令コ ンクリ ートが受け る損傷を最 小限 に す るため に振 動レベ ル制限を 確立す るための研究結果を報告し ている。
Kreir^) は、300万Kw の大型火力発電所を4 基建設するための石炭 粉砕機の基礎コンクリート工事において、石炭粉砕機の振動機がフレッ シュコンクリートに及ぼす影響について報告している。コンクリートの 圧縮強度、鉄筋コンクリートの鉄筋の付着力についての試験結果からこ の計画に際しては普通の仕様書に基づいて行うことができるようになっ たことを説明している。
1980年Eytnan^=" は、パルス振動によるコンクリートの締固めは、強 力な締固め方法を用いることによって、硬化コンクリート中に空隙が現
れるのが避けられるであろうと報告している。
Lassalle, Legrand^''）は 、1980年振 動機の効率改善 と要因 決定の ため の研究を 行い 、試験結果より セメントペ ースト のレ オロ ジー挙動は現実 には急激 に変化 せず、鋭敏 な測定 装置により 測定 する必要があ ると論 じ てい る。 また、流体力学的特 性諸元 に応じて 研究す ることに依り.. 3つ の領域 ①乱 れ、 ②有効振動 域、 ③有効振動域内で 満足 し得る振動以下 に なってし まっている区域が 存在することを 指摘 して いる。
Bonze1, Schmidt'^ ） は 、 打 設 さ れ た コ ン ク リ ー ト が 硬 化 す る 過 程 の 中 で 、 振 動 を 受 け た 時 に 硬 化 後 の 物 性 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 説 明 し 、 杭 打 ち や 発 破 作 業 、工 場 の 振 動 機 械 近 傍 で の 工 事 で 、若 材 令 の コ ン ク リ ー ト に ど の 程 度 の 振 動 が 加 わ る か を 実 測 し て 、 こ れ ら の 振 動 の 作 用 時 間 帯 、 継 続 時 間 に よ っ て 、 圧 縮 強 度 、 単 位 容 積 重 量 が ど の よ う に 変 化 す る か に つ い て 調 べ た 。 そ の 主 な 結 果 は 、振 動 速 度 が20ii!ffl/secで 振 幅 が0.7 in in以 下 で あ れ ば 有 害 な 影 響 は 無 い こ と 、 過 度 な 振 動 は 強 度 低 下 に つ な が る が 振 動 の 影 響 を 受 け や す い 時 間 帯 は 打 設 後3 〜14 時 間 で あ る と 説 明 し て い る 。
高性 能減水剤の開発 にともない、高強度コ ンクリートに対 しての振動 締固めに関す る研究 も行わ れるようになり 、Hester'''')は 、1980年 に、高 強度コ ンクリートの現場での試験手順及 びそのコ ンシステ ンシーヘ の影 響 につ いて試験値を 検討した結果 、振 動締固 めによ るコ ンクリート中の 空 隙量の減少によって、高'強度 のコ ンクリ ートの性質が得 られると説明 している。
米倉7 7) は 、高性 能減水剤を 用いたコ ンクリートの圧縮強度 に及ぼ す 関係を調べ 、V B , V F とC F 試験装 置を 用いて 、振幅 、振動時間 などの 相違が コ ンクリ ートの流動化と締固 めにどう影響す るかにつ いて検討し てい る。Minami, Kato^^）は 、高性能 減水剤を 用い たフレッシュコ ンクリ ートは粘性と振動は分離 の原因 となることを 示唆し 、粘着力 および内部 摩擦角のレオロ ジー要因を定 量化 す れば 、さ らに材料分離性状が明 確に な るとしてい る79 また、Lama, Tarano'"**"は、高性能減水剤 の使 用に より振動 エネルギーは42. 25％。、振動締固 め時間は29. 25％節約で きる としてい る。
1981 年Sidky, Legrand, Barriotilet** 1)は、振動台を用い た円筒型枠中 のコ ンクリートは 、振 動時 間の増加に伴い上層部で は線形的 に変化し 、 下層部では 粒子が進行的推積して最 も密実 な状 態に達したことを 説明し コ ンクリート中の混合物 の粒子 摩擦 の理論式 によるモデ ルの確立 と実験 結果 につ いて比較検討してい る。
