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

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/

Creative Commons : 表示 ‑ 非営利 ‑ 改変禁止 http://creativecommons.org/licenses/by‑nc‑nd/3.0/deed.ja

m 8  プ 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

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

8。1  コ ンク リート振動 機の発展傾向と現況 8.1. 1 振動機 の形式 と用途 に関 する既往の文献

コン クリ ート の締固 めには1 38へD 突固 め方 法、2) 振動方法 、3) 型枠 の軽打方法、4) 揺するか又は衝撃を 与え る方法、5)加 圧方 法、6) 遠心力 によ る方法、7) 真空方法等があ るが、H. S,Meissner'") は、コ ンクリー トの締固 めに用いら れる振動機 の型式 について、外部振動機、 表面振動 機およ び内 部振動機 の種類別を し、ACL,609 委 員会「振動 によ るコンクリ ート の打設に関す る指針」1 2)では、内 部振 動機、表面振 動機、および型 枠振 動機等の使 用方 法には関 連性があって、個別に使用するよりは、場 合に応 じて併 用する事が重 要であ るとしてい る。

井 上16 4)は 、棒型バイブレ ータ( 内部振動機) およ び型枠バ イブ レータ(

外部振動 機) 等の特徴と用途 につ いて詳 細に説明 している。 コンクリ ー トの打設 量については、単 位時 間当 たり の打設量が多 ければ多 い程大き い能力 のバイブレ ータが 要求さ れ、能力 が小 さければその分だけ台数が 多く必 要となってく る。同 じ振動数であれば、振動部の太い もの程強力 な振動 が得ら れるのが普 通なので状況さえ 許せばできるだけ大きいバ イ ブレ ータを 用い た方が 有利 であると述べている。

ざらに、型枠の形が複雑であったり、鉄筋の間隔が狭がったりすると それだけ使用できるバイブレータの太さも制限を受けるので型枠や鉄筋 の間にも充分挿し込める太さのもので、しかも出来るだけ強力な振動を 有するものを選ぶ必要があり、適切なバイブレータによって効果的な施 工がなされることが望ましいことは言うまでもないことであると報告し ている。

また、コンクリートの振動締固めに使用する工事別適性バイブレータ と遊星型内部振動機の構造を図示しでいる。

L. Forssblad^ 8)は 、内部 振動機の構造上から直結式棒形、フ レキシブ ル式 棒形、枠振動 機式形、 こて式形、平面形振動機、路面仕上げ形式 振

373 −

動 機 等 の 分 類 を 行 って い る 。

ACI309 委 員 会3 9)は 、 内 部 振 動 機: フ レ キ シ ブ ル 式 棒 型 、 直 結 式 棒 型 、 空 気 式 振 動 機 、 振 動 台 、 表 面 振 動 機 そ の 他 に つ い て 説 明 し 図 示 し て い

る。 コ ッ ク リ ー ト の 振 動 機 を 大 別 す る と16  7)、1) 内 部 振 動 機 、2) 型 枠 振 動 機 、3) 表 面 振 動 機 又 は 振 動 ス ク リ ー ド 、4) ダ ン パ ー な ど が あ り 、最 も 一 一 一般 に 用 い ら れ る の は 、棒 型 内 部 振 動 機 で あ る 。 締 固 め 工 法 に は1 5 4)、型 枠 を 打 つ 方 法 、 振 動 締 固 め 、 加 圧 締 固 め 、 遠 心 力 締 固 め 、 真 空 締 固 め 等 が あ る と 説 明 し て い る 。

J. p. Coilin^) は 、 内 部 振 動 機 の 振 動 装 置 は 、 コ ン ク リ ー ト の マ ス の 中 に 沈 め ら れ る 。 そ れ は 、 通 常 振 動 棒 と 呼 ば れ る 円 筒 で あ る 。 外 部 振 動 機 の 振 動 装 置 は 、 コ ン ク リ ー ト 体 の 一 一つ の 面 あ る い は 、 い く つ か の 面 に 直 接 的 に 作 用 す る 。 こ れ ら は 、 モ ー ル ド が 振 動 板 の 上 に あ り 、 振 動 装 置 に 直 接 モ ー ル ド あ る い は 型 枠 に 連 結 さ れ て い る 。表 面 振 動 機 の 振 動 装 置 は 、 コ ン ク リ ー ト の 表 面 に 作 用 す るmm 棒 、 振 動 定 規 、 振 動 こ て) 振 動 で あ る 。衝 撃 形 で あ る が 周 波 数 は 極 め て 小 さ く 、 加 速 度 は 極 め て 大 で 、衝 撃 の 際 に 接 触 す る 材 料 の 弾 性 に 応 じ て 可 変 す る 装 置 が あ る と 報 告 し て い る 。

D.F. Orchard'^‑" は、コ ンクリ ート の振 動締固めの方法 は4 つ の方 法 によって達成することができるとして いる．

以 コ ンクリ ート中に振動機を 挿入して締固 める方法 2).型枠振動機を 用いて締固める方法

3).表面振動機と振動 スクリ ードによってコ ンクリ ート 表面を 仕上げ る 方法

4).振動テーブ ルを 用いてコ ンクリートを締固 め る方法

また、Orchard は、振動の起因は、つ ぎの3 つの方法 によ って成し遂 げる事ができるとしている．

1).回転偏心器によ る方法、2). 電磁機による方法 、3). 衝撃・振動マ スに による方法等があ るとしてい る．

ACI309委 員会1 3) は、コンクリートの振動締固め に必要 な振動機 の使 用方法について以下のように説明している．

内部振動機は、環状の圧縮波を起こすが、その振幅は振動 機から離 れ ると急激に低下するので適切な締固め効果を 得 るため には強い振動が 必

37卜

要であ ると述べて いる。 表面振 動機は、さ ほど 硬くないコンクリ ートを 締固 め る場合 で、その厚さ20cin 程度であれば 表面振動機が 用いられる。

こ の表面振動 機は一般 に3000 〜6000vpm の振動数で、5 〜10(7 の加速度 を 有してい る。 硬いコン クリートの場合には、重い表面振動機が必要と なるが、 その締固 め効果C は次式で表されるとしている。

c   て（静 的荷重×振幅×振動数）／ 移動速度

型枠振動 機は、型枠表面に一 様な振動を な るべく広い範囲 に与え るこ とが重 要であり、一般に振動 機の間隔 は1.5 〜2.5m とさ れて おり最小 加速度 は1 〜3(7    （ コンクリ ート充填 前で5 〜lQg ）とさ れている。しか し、 最適な振動機は型枠 の大 きさ 、形 状によって異な る点に注意を加え たほ うが、振動数 の低 い場合より も良 く、こ れ

、

らは振動数 の高い場合 の 方が 微分子を 型枠表面 に集める効果による ものと考えら れる（振m 数 の

高い方 が振動締固 めに効 果的であ る）としてい る。

テ ーブル振動 機は、台上 の型枠やコ ンクリートが比較的自由 に動くた め共 振が発生 しやすくミ 又、圧縮波が材料表面で反射 するため振幅の分 布に大 きな差 異が認めら れる。締固め効果は加速度 によって定 まり、空 のテ ーブ ルで5 〜10 g 、締固め時で2 〜 駒5 とさ れて いる。 最適振動数 は比較的小さ い3000 〜6000 vpm  であ る。こ れらは、 振幅が大きい方が 良 く、大 きい振幅で小さい振動数 の方が小さ い振幅で大きい振動数の場

合より迅 速な締固めを行 うこ とができる。

さ ら に、ACI309 委 員会 の論文 中で、Strey は、型 枠を テ ーブルに固定 した ものとしない ものとを 比較して、 締固 め効果は固定しない ものの方 が良 好 であ ることを述 べて いる。 又、Davis は、振動の方向について 研 究し た結果から特 に硬い コン クリ ートでは、直振動とした方が、回転 振 動と した ものより10 ％ 高い強度が得ら れると し、軟らかいコ ンクリ ー ト の場合には、振動方向 による差は小さくな ると報告してい る。

わが 国においては、 昭和13 年に棒状空気式バ イブレ ータが、 林、茂木 によ って製造さ れて以来 、コ ンクリート施 工及 び機械 の進歩 と共 に、コ ンクリ ートバ イブ レータは質的に も量的に も大 きな発展を遂げて 来てい る。 最近では棒状 バイブ レ ータで10,000 vpm  以上、型 枠バイブ レ ータ でeOOOvpni  以上 の ものを 高周波バ イブレ ータと 称する様になってい る。

375

特に高周波バイブレ ータの呼び方 は、 商用電 源の周 波数(50/60 Hz) を200HZ

〜240HZ に変換し 、電圧を48V に下げ た交 流を もってバ イブ レ ー タを駆動させるシステムが一般的になって から広く用いられて いる． こ れは、低電圧にすることによる安 全性と軽量化 による作業性を考え て開 発さ れた もので、振動発生方法は、偏心重 錘を両 端で軸受によ って 支え 超小型モ ータと直結にして振動体に内 蔵して いる．また、振動体内 部の 超小型ステータの巻線にモ ータ焼損防止 のため特に開発した超小型 セ ン サー( 温度感知式保護装置)を 内蔵して、軸受 摩損や他の要員 の過負荷に よる温度上昇などの場合、自動的に停止して焼損を 防止す る構造にな っ ている．

振動を発生させる機構には、イ.偏心重錘式.   o. 遊星振動式、 ハ．ピス トン式、ニ. タービン式等の方式があり √くイブレ ータの駆動 源としては

イ.電気式、ロ. エ ンジン式、ハ. 空気式 、ニ. 油圧式等があ る．

佐藤■bO)は、振動機は一般に偏心振子の回転運動を利 用して、高振 動 を 発生させる ものが標準型で、コ ンクリ ート中の振動筒を 挿入して 使う 内部式と型枠 の外部から振動を伝える外部式と に大別 し、振動機 の種類 について次のように説明している。

棒 状 バ イ ブ レ ー タ

直接コ ンクリート中 に押し込ん で振動を与え る

内部式振動機は、その形状 から棒状バ イブレ ータ と呼ば れる。 振動筒 の寸 法は、JASS 5  で は、甲 種仕様で公称 直径45 Dim  以上 、長さ60 〜80 mm と規定 し、これによる打 ち込み速度は10.  15fnリhr 程度を 標準とする。

この棒状バイブレ ータの振動数/  ＝8,  000〜15,000 vpm、振幅S  = 2 mm で振動 体とモ ータ部 とが一体となった型 とフレキ シブ ル シャフトに よ って 動力 伝導を する型の2 通りがあ る。

高周波バイブレ ータ： 棒状バイブレ ータは、コ ンクリ ート中で環状 の圧 縮波を 起こすが、その振幅は振 動機から離 れると 急 激に低下する。 これを避けて 締固め効果を上 げ

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型 枠 バ イ ブ レ ー タ

るためには強い振動が必要ということになり、最 近、振動数/ こ9,000〜12,000 vpm 程度の高周波 バイブレータと呼ばれる振動機がよく使われるよ うになった。

外部式振動機は一般に型枠バイブレータと呼ば れる。振動数は3000 vpm  前後で、400 u  重程 度の遠心力が得られる。  型枠振動では、できる だけ 広い範囲に一様な振動を加えることが大切 である。 しかし、騒音の点では振動数の小さい ほうがよい。 硬練りコンクリートでは、振幅が 大きく振動数の小さいものが適している。

森1 B 8)は、高周波バ イブ レータの発達につ いて次のように説明してい る。 偏心 振子を 高速回転さ せて、振動発生 する簡潔な機構の起振装置を 有し 、こ れに高性能 の原 動機を 直結さ せた軽量で高性能のコ ンクリート バ イブ レ ータが当然 の結果としてここに出現す ることであ る。外 々径 の 小さ な強力 なモ ータがで きたことが今までのコ ンクリ ートバイブ レータ の概念を 変え たのであ る。 振動筒内部に収めら れた小さい インダクショ ンモ ータに、 商用電 源を 供給し、モ ータの回転数を 約4 倍に増速 し、小 型 ながら強力な 出力を 得 ることができ る。森16 8)は、内部振動 機を 起振 方式 によ る分類 してみると、一般的な振動発生 の機構には大 別して二 つ の種類に分け ることができるとしてい る。

その一一つは 棒状の振動筒の内部で半円形 の断面を 持 った振子( 偏心振 子)を 高速回 転さ せる ものであ る。 もう一つ の機構は、振動筒 の先端 の内 側に内接 して 転がり運動を す る真 円断面を 持った軸( 振子 軸)を回転さ せ 軸の重心点 の円運動により振動を 起こ すものであ る。

これらの起振装置を駆動する原動機について分類すると、モータ、エ ンジン、エアーモータ等が一般的であり、このうちではモータが最も多 く使われている。その次がエンジンであるが、これは電源を容易に求め られない場所に限られるのは当然のことである。エアーモータとなると 極く限られた現場ということになるが一般的に動力源としては、コンパ

−377

一タ(周波数変換器)があ ると述べている。

8。1.2 振動機の発展経過と現状

以上 の諸文献から振動機の開発発展の経過を まとめ ると大 略以 下 のよ うてある。

1920 年代  電気式壁打型や空気式棒型およ び空気式管状型 が出現 し ている。

1930 年代  電気式、空気式と平面式フレキ シブ ル型、 バイブ レホテS イングス クリードの開発、テ ーブ ル型 、エ ンジ ン式 フレ1960 年代  キ シブル棒型、平 面式直結型、 ダム用高周波型 、軽 使電

棒、ヘラ型、肩掛けフ レキ シブ ル型 の開発があ る。

1970 年代 48V 高周波バイブレー一タ、 ダム用高周波 バイブ レ ータ S     48V高周波テ ーブ ルバ イブ レ ータ

1990 年代 48V 高周波マ ルチバイブレータ、油圧バ イブ レ ータ等 の 振動機が開発され、使用さ れているのが現 状であ る。

また、振動機の締固 め性能以 外の面 に関 して も以 下 のよ うな改良 が な され、あ るいは期待されてい る。

1） 振動機の安全面に関しての感電防止の意味か ら二重絶 縁のプラ スチ ッ クモータの開発。 200V の電圧を48V に降下さ せることによ る電 撃 事故発生の場合の安 全性 の向上。振動傷害問題対策 としての防振 装置 の確保等。

2） 油圧バイブレ ータの生産技術 により、故障 の少 なさ、機械効率 の高 さが可能となり、特にアクチュエ ータによ る振動 テ ーブル等 への応用 は振動数の変速の容易、さらに二次製品工場等 に期待さ れる。

3) 電源あ るいは機械保護のためのマイコ ンの応用やあるいは 高電 流 ト ラ ンジスタやサイリスタによる周波数変換 は既に汎用モ ータ用として 実 用化されており、こ れらの電子技術のバイブレ ータヘ の適応 も間近

な状況にあ る。

4） 材料技術においてヽ 従来の振動体は特殊鋼の熱 処理 により 耐摩耗性 の向上を 計ってきたが

ヽ 構造材とセラ ミッ ク等の 複合技 術により飛 躍 的 な性能の向上が期待される。

‑378

8 。2   振 動 筒 の 形 状 改 良 に よ る 締 固 め 性 能 の 改 善17  1) 8.2.1  振 動 筒 改 良 の 目 的 と そ の 概 要

O) 本 節 の 研 究 と 目 的

従 来 よ り 、 内 部 振 動 機 の 振 動 装 置 と し て 各 種 の 型 式 が 考 案 さ れ て い る 。16  9)   170)  こ の よ う な 内 部 振 動 機 は 、 円 筒 状 の 振 動 体 に 偏 心 重 錘 ま た は 遊 星 回 転 子 を 一 体 に 組 み 込 ん だ も の で 、 こ れ を 電 気 ま た は 空 気 力 に よ っ て3000

〜16000 vpm 程 度 の 高 速 で 回 転 さ せ 、 振 動 筒 表 面 よ り コ ン ク リ ー ト 中 へ 水 平 方 向 の 縦 波 を 伝 播 さ せ て コ ン ク リ ー ト の 締 固 め を 行 う も の で あ る 。  し か し 、 こ れ ま で の 振 動 体 の 形 状 は 、 円 筒 形 の も の だ け が 実 用 さ れ て い て 、 振 動 数 お よ び 振 幅 の 増 大 等 の 改 善 を し て い る の が 現 状 で あ り 、 表 面 形 状 の 影 響 に つ い て 工 学 的 な 見 地 か ら の 研 究 が 行 わ れ な い ま ま に 今 日 に 至 っ て い る 。 特 に 、 硬 練 り の コ ン ク リ ー ト で は 円 筒 形 振 動 体 が コ ン ク リ ー ド と の 間 に ス リ ップ を 生 じ て 空 転 す る 現 象 が 起 き る た め 、 有 効 な 液 状 化 現 象 が 生 じ な い 状 態 と な り コ ン ク リ ー ト 中 へ の 振 動 の 伝 達 も 弱 く な っ て 締 固 め 効 果 が 小 さ い 。

そ こ で 、 本 節 で は 、振 動 機 が 効 き に く い 硬 練 り コ ン ク リ ー ト( ス ラ ン プ2.0

〜6. 0cm の 範 囲) を 主 な 対 象 と し て の 振 動 体 形 状 の 改 良 に よ る 締 固 め 性 能 の 改 善 を 目 的 と し て 、表 面 形 状 の 異 な る1  1 種 類 の 振 動 機 を 試 作 し 、 そ の 特 性 を 実 験 に よ っ て 確 か め た 。

（2） 振動筒形状に関する既往の研究

内部振動機の振動筒の改良に関する実験研究については少数ではある が、以下のような報告がなされている。

コ ンクリート振動 機の振動部先端にアウ ターケースを装着 する方法 の 提案16 9)は、振 動機自体の保護を目的とした もので、振動機をコ ンクリ ート中に傾め に差し込んで挺子のようにして 使用す る場合で もアウター− ケ ースによ る補強により振動機自体を 曲げに対す る損傷か ら防 ぐこと が で き、振動機 の耐 用年 数を 延長し得るという効果を有す るものであ る。

コ ンクリートに振動を 与えつつコ ンクリート内部 に滞留す る多数 の気 泡を 型枠外 に除 去させることを目的とした気泡抜内部振動機17 0) も考え られてい る。 具体的には、振動機に断面半円形 の溝をつ くったもので あ

379

るが、その径は振動筒の直径が60inni の場合3inin〜3. 5niinまでとして 砂 利の粒子より も小さくなることが望 ましく、 また溝 の数 は6 〜8 本が 好 ましいとしている。こ れらの作用は、振動筒を軸方向 に上下させ るだけ でなく前後左右方向に移動させると、 その移動 によ ってこの振動 機の振 動筒 の周囲にセメントおよび骨材 の粗の部分と密 の部 分とが生ず ること になり 、この粗の部分に含まれ気泡は容易に溝 の方向 に引き出さ れて 、 振動 機自体によ る振動によって溝にそって 上方 に上昇すること になると 説明している。

Afanasiev'' 3)は 、振動機筒部分を 羽根型 に改良 した振動 機を 用いて コ ンクリートを 締固めた結果について報告 してい る。こ の振 動機は振動部 を 平面形にしたもので、コ ンクリートの流動に消費さ れるエ ネ ルギ ー損 失を 低減して振動機の作用域を 増大させることを 狙 らった ものであ る。

考案者によれば、平面波 の振動源では、振幅の減衰がより 少なく、 また 平面的な振動機はコ ンクリートの運動に乱流を 生じさ せ る。 こ のような 作用は接触層間の混合を 容易 にし、流動性の大 きい コ ンクリートにおい て も流動性の小さいコ ンクリートにおいて も水 の分 離を 妨げて振 動体周 辺の液相の形成を防ぎ均質 なコ ンクリートを 得 ることが可能であ るとい う。このような、振動機を 用いて締固め る場合 の主 要課題の1 つ は、均 質なコ ンクリートを得ることであ るとして いる。

ACI309委員会報告K.  Weden'‑'*^)は、 振動 機頭 部の特殊な形状 として短 筒型、円筒形、四角筒型、多角形型、ゴ ム先端頭 部などを 紹介 してい る。

また、 その他の形状として溝彫り、ひれ付き等 、種々な 表面形 状を持 っ たものを挙げているが、振動機の性能についての形状 の効果 に関す る実 験結果、資料、適応性等についての説明 は全くなさ れて いない。

‑380

（3） 本節の研究の概要

内部振動機の振動数、振幅および振動筒直径の増大は、コンクリート の振動締固めに有効であることは知られているが、現在使用されている 内部振動機の形状では、硬練りコンクリートに対しての締固め効果を期 待するには限界がある。それは、硬練りコンクリートでは、コンクリー トと振動体との間に空洞現象が生じ、また、軟練りコンクリートでは、

振動機付近のコンクリートの流動により振動エネルギーのゴングリート への伝達効率が小さくなる。これらを防ぐための手段として、振動筒を

切り込み溝型、螺旋溝型および多角形型等に変形した振動機を試作して2.0mx2.0mx0.

 25m のスラブ試験体について締固め実験を行った。振 動筒の相違による締固め効果への影響は、加速度の伝播性状、締固め時 におけるフリージング水の浮上状況、表面の沈下量、試験体から採取し たコア供試体の圧縮強度などから判定した。

8.2.2  試作振動機 のヘ ッド形状

試 作した振動 機は、1  1 種類の特殊振動筒(以 後ヘ ッドと称す る)形状 春有 するφ50fflinの高周波 バイブレ ータで、使用に際しては、イ ンバ ータ と ストロ ボ回 転計を 用いて振動数が常時12000vpm にな るよう に調整 し た。 なお、振 動部は、各ヘ ッドを 用い た場合 の偏心重錘 の遠心力 がほぼ 等 しく なるよう設計製作してあ る。

ヘ ッド形 状は、通常型 の他、図‑8.1 と図 一8.2 に示 す11 種類であ っ て、S  S H 系( 図 一8ン1. 振動棒 全体に加工を 施した もの) 、EHV 系( 図 一8.2， 振動部 の先端 から約lBcffl の部分に加工を 施した もの) に大 別さ れる。 そ れら の形状を写 真8.1 と 写真8.2 に示した。

38ト

S S H 系: SSH‑1(8 本細錐状棒筒型)、SSH 2(水平溝切筒型)、SSR‑3(8 本垂直溝筒型)、SSH‑4(>Jベットチドリ筒型)、SSH‑5(歯錐状 筒型)である。

印 位m

S  S  H 系 ヘ ッ ド の 形 状

SSIト5 SSIト4

ssn‑3

2        一

一U  QりQU

SSH う

写真一8.1 S  S H 系ヘッドの形状

−382

EHV 系: Env‑i(6 角 形型) 、EHV‑2(6 角形先丸型) 、EHV‑3(6 角形2 段切 り溝 筒型) 、Env‑4(4 角筒型、正方形 筒型)、EHV‑5(8 本丸 溝筒 型) 、EHV‑6(6 角型3 段切り溝筒型) などである。

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□Ｅ

8。2.3 実験方法

締固 め実験は、床版状試験 体を対象として、図一‑8.3 に図示 した200

×200 ×25 cm  の鋼製型枠 に表8.1 に示した性質 のフ レッ シュコンクリ ートを 打込 み、コ ンクリート の表面から約20cin の深さ に内 部振動機を 挿 入 した。コ ンクリートの打設厚さ は平均25cin とし、型枠底面に厚さ1.0cm

のゴ ムマ ットを 敷き、型 枠側板には5cm の グラ スウ ールを 取り付けで 反射 波の影響等を防止 した。

表8.1 コ ン ク リ ー ト の 性 質

l 鮒 の

最大寸法(mm) スランプ の眼(cm)

謎 のm(%)

水セメント比

＼/C(%)

mms  ／a(%)

単fit        （k^/m^）

水 W

セメントC

眼S ^肺オG

^AE

減水剤

20 2.5 4.0 55.0 46.0 143 260 902 1069 2.60 8.0 170309 852 1009 3.09

コ ン クリート中 の加速度振 幅の測定 には ひずみゲ ージ型加速度 計と電 磁オ シロ グラフを用い、 硬化後 のコンクリートの強度 分布 につ いては、

φ7. 5cmのコ ア供試 体を 材令2 日に採取 して、室内 養生( 室 温20^ 、温度70

％)を 行い材令2  8 日に試 験した。加速度計の埋 設位置( コンクリートの 表面 から深さlOcm) 、と 硬化 後に採取したコアの位置を図 一8.3 に示す。

−384 −

坦lil (cm)

No. は 、加 速 度 肝 の 位 置を 示 す

7 6

5 4

20 20 10

100

︲・QI︵⁝y・︵V︲︵ｙ・Q︲QQ・Q⁝12

一

振m

8

機．︲：⁝・︲︲・：：・︲・：︲・︲・︲・

O

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● 1・

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4 S

／ J

‑e‑e‑ 分

仁 。

200 ×20  0 ×2  5 en 1  0

図 一8.3  加 速 度 振 幅 と 強 度 の 測 定 位 置

−385

ＤＮ

8.2.4 実験結果と考察

（1） コンクリート表面のフリージング域の測定

コンクリート表面のフリージング域については、振動開始から5 秒間 隔で30秒までコンクリート表面の写真撮影を行うとともに、ビデオカメ ラによって連続的なフリージング域状況を撮影し、写真上とビデオの双 方からフリージング域の半径を測定して平均値を求めた、

スラ ンプ2.5 cm  の空気 量4% の硬練りコ ンクリートに対して、 各種 ヘ ッドを 用いて締固め た場合 のフ リージング域の範囲は、 表−8.2 およ び 図 一8.4 に示 したよ うに通常型振動機に比較して、S  SH 系 は大き くEHV 系 は小さくな って いで、 その順序は、S S H −3 、S S H −2 、S

 S H ／1、 通常型、E  H  V ‑ 4 、E  H  V ‑ 2 とEHV −6 とな って いる。

表8.2  ヘ ッ ド 形 状 と フ リ ー ジ ン グ 域

性質 子

型式

コンクリート表面のフリージング域（cm）

スランプ2.0 〜2.5 cm,振動数 12000 vpm 振動締固め時間（秒）

5 10 15 20 25 30

通常型SSU‑1SSH‑2SSH‑3 26.5030.0033.0034.50 32.5038.0039.5040.00 34.5040.0042.0043.00 35.0041.0042.5043.50 35.8041.0042.7543.75 36.0041.0042.7543.75

EHV‑2 EHV‑3 EHV‑4

EHV‑6 22.0024.0024.0021.00 27.5029.5028.0027.00 29.0031.0030.0028.00 30.0032.5031.0029.00 30.5032.5031.0030.25 30.5032.7531.0030.25

386

︵aQ︶

40

30   20   10

に潜︷八路I斤ト

0

0     5     10    15      ； 振 動 時 間t     （s ） 図 一8.4  ヘ ッ ド 形 状 と フ リ ー ジ ン グ 域 と の 関 係

次に、スランプ8.0 cm. 空気量4.0 ％のプラスチックなコンクリート の場合のヘッド形状とフリージング域の範囲についての実験結果を 表8.3

と図一8.5 および図一8.6 に示した。

−387

60

50

40

︵巳︶

k

0   0   0crs c＜l ︱I

賢娠ヘヘーご︷ ⁚に

0

表 −8 、3 ヘ ッ ド 形 状 と フ リ ー ジ ン グ 域

付 子

型 式

コンクリート表面のフリージング域(cm) スランプ7.25 8.38 cm. 振動数 12000 vpm

振動締固め時間（秒）

5 10 15 20 25 30 通常型SSH‑1SSH‑2SSI

ト3ssn‑4ssn‑5 28.0030.0032.0037.5020.0025.00 35.0039.

 0040.0046.0025.0032.00 36.0043.0044.0050.0027.0035.00 36.0044.0045.0050.5029.2536.50 37.0044.0045.0050.5029.2536.50 37.0044.0045.0050.5029.2536.50

Env‑1 EHV‑2 EHV‑3 EHV‑4 EUV‑5

EUV‑6 25.0027.0030.

 0013.0022.0028.00 31.5033.0036.5016.5028.0034.

 00 34.5036.0039.0017.0030.0037.00 35.0036.5040.0017.6031.5037.50 36.0037.

 0040.5018.0032.0038.00 36.0037.0040.5018.0032.0038.00

振動時間t    （s ） 図一8.5 S S H 系のフリージング域と時間との関係

‑388

60

50

04

︵回︶

k

0   0   n3  2   1

賢I入路I﹁ぺ⁚に

振動時間t    （s ）

図 一8.6 EHV 系のフ リージング域と時 間と の関係

通 常 型 振 動 機 に 比 較 し て 、S  S  H 系 は お お よ そ 、1.2 〜1.4 倍 の フ リ ー ジ ン グ 域 が 得 ら れ 、 順 位 は 、S S H 一 一 3  ，S  S  H  −2  ,    S S  H   一1 お よ び 通 常 型 の 順 と な っ て い る （ 図 一8.5 ）。 EHV 系 ヘ ッ ド に つ い て の 結 果 を 図 一8.6 に 示 し た 。 ヘ ッ ド 形 状 に よ る フ リ ー ジ ン グ 域 の 順 位 は 、E  HV

−3 が 大 き く 、E  H  V ‑ 6  ,   通 常 型 、EHV‑2,     EHV −1 とE  HV

−4 の 順 に な っ て い る 。

こ の よ う に 、 コ ン ク リ ー ト 表 面 の フ リ ー ジ ン グ 域 に 関 す る 結 果 に お い て は 、 硬 練 り コ ン ク リ ー ト だ け で な く 、 プ ラ ス チ ッ ク な コ ン ク リ ー ト の 場 合 に お い て もS  S  H 系 の ヘ ッ ド 形 状 が 効 果 的 で あ り 、EHV 系 は 逆 に マ イ ナ ス 効 果 と な る こ と が わ か っ た 。

（2 ） 表面の沈下

硬練り コンクリートの振動締固め時のコ ンクリート表面を よ く観察注 視す ると、振動機の近傍では沈 下が顕著に起こ って 吸込ま れ、るような動 きが みられる一方 、こ れより かなり広い範囲 にフ リ ージング水による表 面の水光りが認められる。

38卜

そこで、スランプ2.4cm の硬練りコンクリートについて、 最大沈下量 を示した箇所の位置(振動機中心からの距離)、フリージング域との関係 を整理し、図示したものが図一8.7 である。

60 40  20  0 2 4  6

︵昌︶賢ベハヘーご卜 ︵昌︶杓既ト刎昶嗜

6 7 8 9 1 0 1  1 1  2

振勁機の中心からの距離（cm）

図一8.7 最大沈下位置、沈下深さおよびフリージング域の関係

図 一一8.7 の結果から、ヘ ッド形状 の相違 によ って、フ リージング域と 沈下深さ の変 化には関係があ るよ うで、フ リージング域が大 きいS  S M 系 は沈下 深さ が小さくな っていて、フ リージング域が小さいEHV 系 の

沈下 深さが大 きくなってい る。

こ のよ うに、振動締固め によ るコ ンクリート 表面 の変化 には、 ヘッド 形状 の種別による差異があ るが、上記 の傾向は振動機 の周辺で締固 め作 用の大 きいEHV 系 のヘ ッド形状 の場合には、締固め作用が遠 くまで到 達しに くいこ とを しめず ものと思 われる。

（3 ） 加速度 の伝達状況と硬化後 の強度分布

内部振動 機のヘ ッド形状 の性能 について締固め後のコ ンクリート の強 度 によ って評 価するための実験を 行う際、注意しなけ ればなら ない要因 は、 振動 機の特 性、コ ンクリート の性質、およ び実験方法を 一一定 にす る ことであ る。

390

表−8.4  各種ヘ ッドを用いた場合のコ ンクリ ート中の加速度振 幅

ザス

平 均 加 速 度 値 （ff ）

スランプの範囲7.0〜8.3 en. 振動数12000 vpn 振動機中心からの距離（cm）

No. 1.10No.  2.  20 No.  3.  No30

^{No. 4. 40・}

No.  5.  50 No.  6.  70 No.  7.  90

通常型SSH‑1SSH‑2SSH‑3SSH‑4SSH‑5 17.2315.6916.6016.9616.3015.56 7.959.118.8010.988.827.97 5.476.255.596.565.105.82 2.943.533.034.353.103.02 1.622.661.242.692.422.05 0.691.580.831.060.980.99 0.640.720.450.490.480.45

EHV‑1 EHV‑2 EHV‑3 EHV‑4 EHV‑5

EHV‑6 12.2714.0315.1412.0515.4416.16 7.666.948.886.119.056.66 4.514.126.074.175.853.94 2.382.273.622.603.062.56 1.451.482.041.431.461.59 0.470.311.200.560.520.69 0.330.320.740.440.310.51

振動開 始5 秒から5 秒間隔 で30 秒間に6 回の実 験値を平 均し て示 した 加速度 の値

このような条件を満足するように考慮して、スランプ約8.  Ocmのコッ クリートを用いて、コンクリート中の加速度振幅と振動機の中心

からの 距離との関係を実験した結果を表8.4 に示した。コン クリート中の加速 度振幅は、振動機の振動特性とコンクリートの性質お

よび実験方法を一 定にしたことから、ヘッド形状が相違した場合でも余り 変わらない値を 示している。

また、各種ヘッド形状を有する振動機および通常型振動機の負荷効率(%)=

負荷時( コンクリート中の振動機の加速度振幅)／ 無負荷時(振動 機の加速度振幅)×100 として計算した結果 を表8.5 に示した。

表−8.5 の結果から、締固め時における各種ヘッド形状の振動機の負 荷効率は、約69 〜78 % であって、ヘ

ッド形状と負荷効率の間には特定 の傾向はみられず、各振動機の特性は ほぼ等しいことを示している。

391

こ百Iなμ︶ ‑.‑(‑‑. vr*r  nbi/田

表−8.5  各種ヘッドを用いた振動機の負荷効率(スランプ8.  0cm)

薮

無 負荷時/

⊇

加 速 度 振 幅 値 （ 振 動 数12000 vpm ）

通常型

ssu‑i

SSH‑2 SSH‑3 SSH‑4 SSH‑5 EllV‑1 EHV‑2 EllV‑3 EHV‑4 EllV‑5 EHV‑6 98.13 95.75 99.06 94.34 96.13 96.79 94.16 94.28 96.92 88.7n 98.11 98.26 69.73 69.43 72.54 73.31 71.33 65.73 72.15 72.62 72.16 68.17 72,34 69.35 71.06 72. 51 73.23 77.71 74. 20 68.62 76.62 77.03 74.43 76.78 73.73 70,58

500

400

300

100

0

O X ム

S S S

S

S H SSH‑2

−3

スラ ンプ2.5 CO 空気a  4.0 ％

0   10   20   30   40   50

振動機の中心からの距離（cm) 図 一8.8 S  S H 系 ヘ ッド形 状と強度との関係

60

0″1

図一8.8 は、振動によるコンクリート表面のフリージング域が比較的 大きかったS  SH 系のヘッド形状について、振動機の中心位置からの 距 離と圧縮強度との関係を示したものである。

4 種類 のヘ ッドには、そ れぞ れ特性があるようであるが、振動機中心 か ら30cin 付近 の強度 の増 加は 、S  S H  

−2 が 締

固め効果を 有し 、さ ら にフ リ ージッグ域がひろ がったS  S H

−3 は

、フリ ージング域より も広 い領域 にお いて強度の安定を示してい る。このことから、スラ ンプ2.  5cin 程度 の硬練りコ ンクリートにつ いては、S S  H  ‑ 3  ，S  S H  

−2 が 他の

ヘ ッド形状 に比較して、締固め性能がすぐれているように思われる。

39卜

︵SQこI︶弓原菅出

硬練りコックリートの締固めに効果的であったS  S H 系と通常型振動 機についてスランプ7.0 cm 、空気量4.0  % のコンクリートについて 図 示したのが図一8.9 である。

500

400

200

100

0

●通常型 OS  S H‑  1XS

 S H −2

△S SH −3

スラ ンプ7.0 en 空気fii 4. 0 ％

｀へ せ

0 20 40 ⁶⁰ 80 100

振動機の中心からの距離（cb ） 図 一8.9 S  S H 系ヘ ッド形状と強度との関係

120 140

通常 型振動機と比較して、特殊ヘ ッド振動機 は、 おおよ そ、1.2 〜1.4 倍の強度増加を示し、 その順序はS  S H  −3  ,   S S  H  −1,     S S H  −2 および通常型 の順になって いる。 また、 硬練 りコ ンクリートで効果的 で あ ったS  S H  −2 は、スラ ンプ7.0 cm  のプ ラスチ ックなコ ンクリート では 、通常型 振動機とほぼ等しい強度の範囲を 示してい るが、S  SH −3

は、硬練りコ ンクリートと同様に締固めによ る強度 の増加を 示 してい ることがわか る。 次に、S S H 系 のヘ ッド形状 と異な った加 工を 施し たEHV

系ヘッド形状についてS  SH 系と同 じ性質のコ ンクリートを 用 い て実験した結果を図 一8.10 に示した。図 一8. 10 から、 各種ヘ ッド形状 と通常型振動機の強度の関係は、E  H V ‑ 2 と通常型 の強度との傾向 が ほぼ同 様にな っているが、EHV −4 は、通常型より 強度 も低くな って いて、振動機か ら近い位置と遠く離 れた位置とで 余り 変わ ってい ない。

このことは、締固めによる影響が小さか った ことを 示してい るものと考

393

︵iミなき似一那菅出

500

400

300

え る。一方、EHV −3 は、振動機の中心付近で他のヘッド形状より も 大きい強度を示している。図一8.10に示すようにEHV 系ヘッドの場合 においても、通常型よりも大きい強度が得られているものがあるが、フ リージング域より強度の増加範囲は大きくならなかった。

200

100

0

● 通常型 O  E H V −2X

EHV −3

△EHV −4

"^wヽヽi こ ^{こ こ4}

ヽ卜

スラ ンプ7.0 CB 空気Ⅲ 4. 0 ％

0    20    40    60    80   100 振動機の中心からの距離(cm) 図 一8.10 EHV 系ヘ ッド形状と 強度と の関 係

120 ^{1 0}

（4) 総括

このよ うに、内部振動機はヘ ッド形状によ って締固 め性能が 異なり 、SSH

−2 お よびS  S  H  −3 が通常型よりすぐ れた性能を示し た。 最 も 締固 め効果 の大きかったS  S H  −3 は、無負荷時 の加速度振 幅は必 ずし も他と比 べて 大きくないが、コ ンクリ ート中 の加速度が 比較的 大きいこ と から、ヘ ッド形 状の相違により、他の形状 のものに比較 して振 動の伝達

効率 がよか ったことが締固め効果を増大させ た原因であ ると考え られる。

394

8 3

8よ1

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

従来から使用されている内部振動機は、筒形の振動ヘッド内で1 本の 偏心重錘振子または遊星回転子を高速で回転させて調和振動を発生させ るもので、その改良は偏心重錘の重量と偏心距離、並びに回転軸の回転 数を大きくすることによる振動周波数と振幅の増大および振動ヘッドの 増大に意が注がれて現在に至っている。

し かし、振動機の振動速度が大きくなると振動ヘ ッドと コン クリート の間 の接 触の離れまたは振動ヘッドに接触しているモ ルタル中の水に 発 生するキャビテ ーションによる気泡のために振動ヘ ッドからゴ ングリ ー トへ伝達される振動エネルギ ーの割合、すなわち振動 の伝達効率は振 動 ヘッドの運動速度の増大に伴 って減少することが理論的 に明 らか にさ れ ている。したが って、従来の振動機の機構で性能を高め るには限 界か おる。

そこで、現在使用されている内部振動機の1 本の振動軸の出力を大き くする代わりに、複数の振動軸にエネルギーを分割すればコンクリート に伝達される総エネルギーが増大する。すなわち、振動源を分割するこ とによりエネルギー効率が向上することと、複数の波動をコンクリート 中に同時に伝達させてそれらの干渉作用を利用すれば、コンクリート中 の振動が増幅されることに新しい振動機の研究開発の方向を見いだすこ とができると考えられ、この原理を実現させるためには、同一速度で逆 方向に回転する振動軸を内蔵する2 本の振動筒を振動の節の位置で緊結

すればよい。

しかし、このようにしただけでは振動機に対してあ る特定 の方向 に位 置するコンクリ ート にのみ有効な振動が生 じること になる。 すなわ ち、

振動機は指向性を 有することになるので、この振動系 全体を 低速 または、

中速で回転さ せることにより、全方向に対して有効 に振 動を 放射 するこ とが可能となる。

‑395  −

試作したツインイクセントリック内部振動機は、1 個の原動機または 回転調節器の回転軸の回転を歯車装置によって互いに反対方向に同一速 度で回転する2 本の回転軸に分離し、それらを別個の振動筒内の偏心重 錘回転に伝えることによって同じ大きさで反対方向に回転する2 つの調 和振動を発生させるものである。これらの2 本の振動筒は振動の節に当 たる位置で互いに締め金具で強固に緊結してある。さらに、これらは全 体を低速で公転させるために、別に小型電動機とウォームギア装置およ びコントローラを用いて公転回転数を可変とすることが可能であり、回 転数をメーターで読み取れるようにして適切な回転速度にセットして振 動しながら回転を実施することができるものである。

8.3.2  ツイ ンタ イプ振動機 によってコンクリ ート中に生 じる振動の特性 内 部振動機 の振動筒内で 偏心 重錘軸を 高速 回転さ せてコ ンクリート中 に挿入した場合、第3 章で 述べたように1 本の振動機の振動筒から コン クリ ートに 伝播 する波面 は、図 一8.11に示すようにうず 巻状 の形 の蚊取 線 香を 回転さ せた状態となって振動機から周辺に伝播さ れ、こ の波 面の 間隔、すな わち波長 は λ＝c ／f し: 波速. /: 振動数) と なるが、開 発 したツ インタイプ 振動機は、図 一8.2 のよう に2 つ のうず巻き線 の回 転 を 組み合 わせた ものとなり両者 の交点 にお いて は、2 つ の波動 の位相が 一致して振 幅は2 倍とな る。 また、2 本 の振動 機を 結ぶ線 上つ まり 、図 一8.2 の X 軸上では2 つ の波動 の位相は逆 になって振幅は小さ くなり 、 もし2 つ の振動 源の位置が同一点であ ればO となる。

396

t = tl         二' . 2 f

! ノ

r べ2.+ ∂)ヽぷ汀

ズ

○： 振 勣l艮の 位 ■

偏心 重錘 の回 転方向  こ ）f:

周 波 数  C:  波 速

図 一8.11  工本の振動筒から伝播する波動の波面

y

→  ズ

o,o 陥 振勣 筒 の 位 置

図 一8.12 2 本 の 振 動 筒 か ら 伝 播 す る 波 動 と そ の 干 渉

−397

このように、振動の中心から任意の点における振動は干渉による影響 に振動源からの伝播距離による減衰の影響が加わる結果、振動伝播によ る等振幅線はZ 軸方向において最小となり偏角θとともに増大して、

θ＝π/I で最大となる。図一8.13 は2 つの振動源が原点に重なって存 在する場合の現象を図示したものである。 実際に試作した振動機では、2

本の振動機の中心位置がずれているから3.4.3 の図一3.29 のような 等振幅線となる。( 図一8.14)

y

χ

図一8.13 二重振動機源からの等振幅線

398

従って、2 本の振動機の2 軸の中間点を中心として低速度、あるいは 高速度で回転することにより、全方向のコンクリートに対して、振動締 固めによる有効範囲の拡大をはかることが可能となる。新しく開発した ツインタイプ内部振動機の回転装置・構造関係の説明図と写真を図一8.15

と図一8. 16 および写真8.3 に示した。

y

χ

図 一8.  14  ツ イ ン タ イ プ 振 動 機 に よ る 等 振 幅 線

写真8.3  改良型 ツインタイプ 回転内部振動機

‑399 −

栖  (1

ぺ1

申 Ξヨ

i ソ ャフ ／タ7>

2 スリl フリンクシ かJt‑

1

陶器午‑‑

5 J'J>;"Jv グヶ‑i 羞皿 lリiJリVク≫‑J ア≫V≫tタ‑>‑3 ペアリンクケー‑iK ベアリノクケーi日 6 f−≫リ ．/ ン> ヶ‑2 きUt

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八り ペース1 8 −フクースf カll‑

9 ノfl.スiV タ‑

10 ノftソi> 卜フト UU

12 ^7T

ソ事t タ ーケーl 力^ −

i−タジiインド ItA

単位（m ）

頴邪心J旋痢佃余胆気jムトｙズ 獣濡紺鍵気Iムトyて

r

37

￢

図 一8.15  ツ イ ン タ イ プ 内 部 振 動 機 の 回 転 装 置 の 説 明

−400 ・‑

OSS 八IO 2S＾t

& ● 召R c5^  ≪=

1 IS≫

2 IAN

3 べ？リング6302L1C3

4 ○一タ

5 ぺ？リ■j1   6O7Z2C3 6 ストップリングSI 7 ベアリ■jグ8202C3 8 ス^1プDV グR35

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18 番，ップつIシt 19 りざ‑トリ■jグ 20 ターミ* ルストッパ 21 ストッパースリープ 22 冑壹*≫il子TMB‑2 23 ≪SコづH‑LWfC 2.0:o 2 4 ・Jイ‑Jアダプ9‑

＆● SB  占i に 名 25 スプリング⊃1 クター 26 ifヶ‑ ス●岑 27 KR・f 廿岫晶 2B モータヶ‑ス●* HMV5QC 29 コi ツタ/U 事ン 30 1ンナ コ1クタ IP‑253 31 スピ0D ックスFUR25

川 位(nn ）

珀fi 図 OS

0?

｀トＳ 鴎．a卜

O M

図 一 一8. 16  ツ イ ン タ イ プ 内 部 振 動 機 の 構 造 関 係 の 説 明

40ト

トOマ

n・Gfe‑

s see

8.4   ヽンインイクセントリック内 部振動機を 用いたコ ンクリートの締固 め時 における表面形状変化と強度特性

8.4. 1 実験概要

コ ンクリ ートの性質は、スラ ンプ4.  Ocm のnon  − A E コンクリートと スラ ンプ4.  0cm, 空気量4.0 ％のAE コ ンクリートとし、コ ンクリート 表面の振動締固 めによる気 泡とフ リージング域を 測定した。 また、A  E コ ンクリートを 用いて、コ ンクリート中の加速度振幅と コンクリ ートの 強度を求 め、通常型内部振動機と1 分間に6 回公転するツイ ンタイプ内

部振動 機の特性を実験 によ って比較し た。

図 一8. 17 実 験に用いた型枠とコア供試体の採取位置

ツ イッイクセントリ ックタイプ内部振動機の特性を 知るためにコ ンク リ ート表面性状の、気泡およ びフ リージング域について測定し た。

402

さ らに、締固めた後のコンクリート の品質を 検討 するために、図 一8.17 に示した型枠を 用いて締固め実験を行い、硬化後 のコ ンクリ ート床 版 からφ100×240 のコア供試体を採取し、φ100 ×200mniに成形し供試 体の 両端を牛 ヤツピングして、 室内養生( 室温20 ゜c,湿度70 ％) によ る材令28 日を もって圧縮強度試験を行った。試験機を 中心とし た同心 円状にあ る 位置からコアを採取してそのコア供試体の平 均値を 実験値と して用い た。

コンクリートの打設方法は、200×200×25craの鋼製型枠を縦横各々1/2 に区切って100 ×100×25CII1 とし、1 つの区画にコンクリートを打 設して、30秒間の締固めが終了した後に、次の区画にコンクリートを打 設する手順で実験を行った。図一8.17にコア供試体の採取位置とツイン

タイプおよび通常型内部振動機の挿入位置を示した。

‑403

8.4.2  ツ イ ンタイプ 振動機によって締固め たコンクリート表面形状 と強度と の関 係

（1） 締固め時 におけ るコンクリートの表面性状変化

コ ンクリートの性質 が、 スランプ4.  Ocm, 空気量4.0 ％のA  E ゴ ング リ ートを 用いて、振動数12000vpm. 振 動筒 φ50nimの振動 機とφ50minx2 のツ インタイプ 内部振動機を 用いて30 秒間締固めたゴング11 −ト表面 の フ リー ジング域と気泡の関係を示したのが図 一8.18である。

60

50   40   30   20   屁

︵aQ︶圏蔭Q伺喊bべ4貸八入ヘーごト

ス・ラ ンプ4.0 CD  空気量4.0  %

づA

／

ツインタイプ内 部 振動 雄 一。 一 一 。 一匹

「 一 一4‑

Jプし／ ○ 之 ○

○ −

ツ インタイプ内 部振動 磯 O ￨ べ{}￨ ￣:￣O  ￨ ￣:^{} ￣:￣ ￣(卜

/ ① ￣O  フ ① ￣ ① ￣

通常型内部振動^

5 10

15

²⁰

振 勁数12000 vpo1  

＿  I25  30

振動時間t    （s ）

図 一8. 18 コ ンクリ ート表面のフリ ージング域と気泡の経時変化

コックリート表面のフリージング域および気泡の広がりは、通常型内 部振動機に比較して、ツインタイプ内部振動機の方が、約1.16 〜1.22 倍になっていて、ツインタイプ内部振動機の振動締固めによるフリージ

ング域や気泡の範囲が大きくなっている。

−404

なお、 この実験に用いたツインタイプ振 動機は公転速 度を6vpm と し て、既に記述し たような振動機からの波 動が最大とな る方向 が均等と な るようにし たものである。

(2)ツインタイプ振動機による締固めが強度におよぼす影響

通常型振動機 振動数i2ooovpin，振動筒径φ50min) とツインタイプ振 動機(振動数12000vpin, 振動筒径φ50mmX 2)を用いて，30秒間締固めた コンクリート床版の強度におよぼす影響について実験を行い検討したの が図一8.19 である。

︵lこI︶咄咄海出

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 no

振 動 機 の 中 心 か ら の 距 離 （cm）

図 一8.19  圧 縮 強 度 に お よ ぼ す 振 動 機 の 影 響

振動機の中心から30cm の位置では、ほぼ同様の強度を得ているが、

振動機からの距離が離れるに従って、ツインタイプと通常型振動機によ る強度の差が生じてきている。

−405

締固 めた後 のコ ンクリート床版のコア強度の最大値に対しての百分率 から70 ％以上 の強度を有す る振動 機からの位置は、ツ インタイプ 振動機 で90cin、通常型 振動機で50cin となっていて、ツ インタイプ振動機が1.4 倍の広い範 囲に締固め領域を 拡大して いる。

こ れらの関 係は、フリージング域や気 泡の関 連性 から みると、 その発 生 領域 は通常 型振動機に比べて、ツインタイプ 振動 機が 約1.2 倍の広が り を示 していたが、締固め後の強度の有効範囲(90 ％以 上) は、さらに拡

大さ れていることがわか る。

これまで、理論解析から発展して、試作、および実施へと実験を重ね てきたツインタイプ振動機の開発は、振動締固めに新たな効力を発揮す ることが可能となり、ツインタイプ振動機の特性を現実的に応用するこ とによって振動締固めの有効性の拡大を推進することが可能であると考 える。

406

8.5 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 國島は 、密実なコンクリート構造物を 実現 する設計方法に対 する提案17  2)の中で、コ ンクリートを 打設し、型枠を取り 外した直後に 、目 視に よ って認めることので きる密実で ないと判断で きる部分として、図 一8.20

を示し、橋桁下床版付近で の締固め不良 部 分を 指摘してい る。

こ れらは、コ ンクリート構造物 に配置さ れた鉄筋が阻害して コ ンクリ ートが十分構造物中に充填し ないためであ ると同時に 、鉄筋 の密な配筋 のために振動機の挿入が困難であ るのと、 鉄筋により振動 の伝播が不可 能と なってコ ンクリートが せき板まで十 分締固めら れないことが原因 し て いる。

このような施工不良をできるだけ軽減して、より密実なコンクリート 構造物を実現することもツインタイプ内部振動機の目的である。そこで これを用いて写真8.4 および図一8.21 に示すような型枠による、L 型 鉄筋コンクリート試験体を対象として、通常型内部振動機とツ インタイ プ内部振動機により締固め実験を行った。

これまで、振動機の振動締固めによるコンクリート表面のフリージン グ域、気泡の状況や締固めによる強度から、通常型振動機とツインタイ プ振動機におよばす影響について述べてきた。

締固めにより 影響す る要因 につ いて は、 振動機の特性と コ ンクリ ート の性質が深く関 係することを指摘 して きたが、ここで は、一一般 に締固 め が容易でないとさ れて いる硬練り（スラ ンプ3.0 〜4. Ocm）のnon‑A E  コ ンクリートを 用いて、通常型振 動機とツイ ンタイプ振 動機を 用いて 締固 めによ るコ ンクリ ートの充 填性について実験を 行った。

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写 真8.4  実 験 に 使 用 し た 鋼 製 型 枠

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図一8.21 実験に使用した型枠寸法とコア供試体の採取位置

−409

実験に使用したコンクリートの試験体は、橋桁下床内面側パンチ部分 付近に集中して締固め不良部分が現れることが指摘されていることを考 慮に入れて、図一8.22 と写真8.5 と写真8.6 に示す異形鉄筋（Dぺ3）

を用いて、鋼製型枠の中に鉄筋間隔を変えたL 型組鉄筋を設置して、振 動によるコンクリートの沈降を考えて高さ約15cm の余盛を以ってコン

クリートの打設を行った。

振動機の挿入位置は図一8.23に示した通りであって、鋼製型枠上端ま での高さ73cin と余盛部分の高さ15cmの、全高さ88cin を10秒間で型枠底 板から5.  Ocmの位置まで振動機を挿入し、振動数12000vpiiiと締固め時 間50秒で実験を行った。型枠中の配筋状態を写真8.7 に示した。

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図 一8.22  鉄 筋 の 配 筋 （D‑13 ）

写 真8.5  実 験 に 用 い た 組 鉄 筋

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写 真8.6  型 枠 中 の 組 鉄 筋

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図 一8.23 振動機の挿入位置と型枠との関係

412 −

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写 真8.  7  型 枠 中 に 取 付 け た 組 鉄 筋

写真8.8  通常振動機で締固めたL 型試験体の状況

−413

硬化 後のL 型コ ンクリート試験体を 打設方向 と直角 にした側面か ら約 φ70inrax 550mm のコア供試 体を採取して、3 等分に切断 し、供試 体の両 面を 研磨お よびキ ャッピング を 施し室内養生( 室温20 °C,湿度70 ％)を 行 って試 験日数28 日によって 圧縮強度を行い、3 本の供試体の平均 値を 用 いて締固 めの評価を した。

L 型コンクリート試験体から採取したコンクリートのコア供試体の位 置および振動機の中心からの距離と供試体No. による強度の関係を 表8.6

に表示した。

図 一8.24 は、通常型振動機で締固めたコンクリート試験体による鉄 筋の内外での強度の関係を示した図である。採取したコアの位置を示し た図一8.10と照合してみると鉄筋の内外での締固めの差異がわかる。通 常型振動機で締固めたL 型試験体は、斜め鉄筋(45 °) の先端部分での鉄 筋の阻害によって型枠のせき板までコンクリートが充填されない状態に ある(写真8.8) 。この状態における強度の状況は、振動機の先端部分 (N0,0) での強度が240 kgif/cm^ であるのに対してL 型鉄筋コーナー部

分の位置(No,  4)では180 kgi/cm' であって、振動機からの距離が45cm の位置の強度としては小さい値を示している。

さ ら に、型 枠上端から30cin の前後に振動不良 箇所が生じて、間隙部 分が 発生 して いることが硬化後のコ ンクリ ート試験体 写真8.9 およ び 写真8.10 から確かめられた。この原因を 考えると、L 型鉄筋組の鉄筋 が鉛 直から45 °に変わ る位置と空隙部分の位置が一致してい ること、内 部 振動機自体の振動の有効部分 は約15ciii〜20cin であ ること、およ び、

硬練り コンクリ ートであ ること、 そして 、鉛 直鉄筋およ び斜め鉄筋によ って 、妨げら れてコ ンクリートが 下層部 からL 型 鉄筋のコーナーを 通し て型 枠せき板まで充填さ れなかったこ と、さ らに、 コンクリートが 振動 機に追随できなかっ たため振動 の伝達 が不十 分となったことなどによる ものと考え る。

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