今回は、コンクリート現場試験の一つである塩化物含有量試験の「カンタブ」を紹介します。
塩化物試験に関しては、以前の記事「コンクリートの現場試験」にて、簡単に触れています。
今回紹介する「カンタプ」とは、コンクリート中の練り水に含まれる塩化物量を測定する試験紙のことです。
カンタプは、塩素分析のモール法を基本原理としています。
モール法とは、塩化物イオンの濃度が未知である試料水溶液に、濃度既知の硝酸銀水溶液を滴下して 難溶性の塩化銀の沈澱を形成させ、加えた硝酸銀水溶液の体積から、試料溶液の塩化物イオンの濃度を求める方法です。
このモール法に、ドライケミストリー(DryChemistry)の手法を導入して、精度を損なわずに操作を簡単にしたものが、「カンタブ」(塩分量測定計)です。
ドライケミストリーとは、特定の化学反応を起こす試薬が乾燥状態で用意されていて、そこに液体状の検体が添加されると、検体中の水分を溶媒として、試薬が含まれているマトリックスの中で反応が進行するものです。
カンタプは、塩素イオンが存在すると茶褐色の試薬が白色に変化することを利用しています。
この試験方法には、下記の特徴があります。
◆ 個人差がなく高精度で測定方法も簡単。
◆ 電極の校正等が必要ありません。
◆ セメントの種類に関係なく測定でき、記録の保存も可能。
◆ 持ち運びが容易。
◆ 電池やコード等の必要がなく、どこでも持ち運びができます。
◆ 維持費がかかりません。
カンタブの種類は、低濃度品と標準品があります。
それでは、使用方法です↓
① 試料のフレッシュコンクリートを適当な容器に採取します。
試料は、1ℓ程度で充分ですが、JlS A 1115 (まだ固まらないコンクリートの試料採取方法)等に準じて、測定するコンクリートの代表的な部分を採取します。
② 採取した試料にカンタブを倒れないように3本差込み(全長の1/3程度)、湿気指示部が暗青色に変化するまで侍ちます(約10分程度)
〔注:1〕カンタブは直射日光と水分に不安定なため、測定直前にアルミパックを破いて取り出し、測定は必す直射日光を避けて行います。
〔注:2〕カンタブの通気口部分が水に触れると湿気指示部が変色し終点がわからなくなるので、絶対に濡らさないように注意します。
③ カンタブの湿気指示部がオレンジ色から暗青色に変色したことを確認した後に、試料より取り出し、毛細管部分の色が茶褐色から白色(淡黄色)に山なりに変色した部分の頂点を0.1の位まで読み取ります。
湿気指示部の中心部が暗青色に変化した時点で測定は完了です。
④ カンタブの読みから添付の換算表を用いて、フレッシュコンクリート中の水に対ずるCℓイオン濃度を3本についてそれぞれ求め、その平均値を用いてコンクリート中の塩化物含有量を、計算します。
試験の注意事項です↓
① 換算表は、必事ず、箱についているものを使用します。
製造ロットごとに検定されていますので異なるロットのものは使用できません。
② 測定は必ず日影で行ないます。
③ 測定直前にアルミパックを破いてカンタブを取り出し使用します。
④ 湿気指示部は絶対に濡らしてはいけません。
⑤ カンタブの保管は、直射日光の当たる場所、および、湿気の多い場所は避けます。
⑥ 測定終了後もコンクリート中に差し込んだままにしておくと、検液が補給され、読みが大きくなりますので、測定終了後は、すみやかに取り出します。
⑦ 有効期限内に使い切ります。
今回は、コンクリート打設時に使用する「コンクリートバイブレーター」に関して記事に致します。
「コンクリートバイブレーター」とは、打ち込んだコンクリートに高い周波数の振動を与え、内部の空隙を排除し密度の高いコンクリートにする締固め機械です。
通常締め固めに用いている振動機は、JIS A 8610(建設用機械及び装置ーコンクリート内部振動機)に定めるものであり、スランプ18cm以下のコンクリートを施工する場合には、この棒形振動機を用いなければ密実な締め固めを行うことはできません。
各種バイブレータの種類には、下記のようなものがあります。
1.内部振動方式(棒状バイブレーターJIS A 8610)
コンクリートの中に振動機を挿入し、直接振動を与えコンクリートの締固めを行うものです。
2.型枠振動方式(型枠バイブレーターJIS A 8611)
型枠外側に振動機を取り付け接触させて、締固めを行うものです。
3.表面振動方式
コンクリート表面に振動機を当てて、コンクリートの締固め及び表面の仕上げを行うもので、コンクリ−ト舗装などで用いられます。
4.テーブル振動方式
テーブル状の振動台の上に型枠を乗せ、型枠全体の振動でコンクリートの締固めを行うものです。
コンクリートを打設する際に、バイブレータを掛ける理由は以下によります。
コンクリートは、練られた直後においては、固体で大きさも異なる砂、砂利、セメント、液体である水、気体の空気泡と全く異質なものの混合物にすぎず、各物質どうしはそれぞれの摩擦力によって一応の形は成していますが、他の物質と混ざり合うことに抵抗しています。
そこで、コンクリート打設時において、練り混ぜたフレッシュコンクリートにバイブレータで適度な振動をあたえると、液状化によりコンクリート密度を高め、不要な混入空気を除去し、骨材が均等に分布した、強度が高く密実なコンクリート構造物が完成するのです。
このことにより、振動締固めをすることで、水セメント比の低いコンクリートでも型枠の隅々迄ゆきわたり、強度、耐久性、水密性、外観がよくなり、鉄筋の付着力も増加するのです。
公称棒径45mmの棒形振動機1台当たりの締固め能力は、スランプ10〜15cm程度の普通コンクリートの場合で10〜15m3/h程度であるので、打込み速度に応じて振動機の使用台数を定める必要があります。
また、棒径45mmの棒形振動機の長さは60〜80cmであるので、1層の打込み厚さはこれ以下にし、打込んだコンクリートの下層まで振動機の先端が入るようにすることがコールドジョイントをはじめとする施工欠陥を防ぐために大切です。
(コールドジョイントとは、連続して多量のコンクリートを打ちこむときや急結剤を用いたコンクリートを打ち込むときなどに、打ち込みを遅延させたりすると、先に打ち込んだコンクリートとの間に肌離れを生ずる現象を指します)
挿入間隔は、振動機の振動が伝わる有効範囲内で定める必要があり、棒径45mmの振動機の有効範囲を参考にして60cmと定めています。
振動バイブレーターを使用して締固める場合の注意事項は、下記です。
1.鉛直に挿入して加振し、挿入間隔は60cm程度とする。
2.振動機の先端が鉄骨、鉄筋、埋込み配管、金物、型枠等になるべく接触しないようにする。
3.振動時間は、コンクリート表面にセメントペーストが浮き上がる時を標準とし、コンクリートに穴を残さないように徐々に引き抜きます。
加振時間は、1箇所あたり5〜15秒の範囲とするのが一般的です。
コンクリートに生じる欠陥として、気泡、ジャンカ、不充填部等があります。
これらの欠陥を生じさせないためには、棒形振動機あるいは型枠振動機を用いて十分締固め、密実なコンクリートとすることが施工上大切です。
下記写真は、某現場における基礎コンクリート打設で、棒状バイブレーターを使用している施工状況です↓
(クリック拡大)
コンクリートポンプ車を使用しての、コンクリート打設に関して記述致します。
コンクリートポンプ車 (Concrete Pumping Truck)とは、工事現場においてコンクリート圧送に使用される建設機械のことです。
主にトラックミキサーにより輸送されたフレッシュコンクリート(生コン)を型枠まで、トラックに架装されたPTOポンプを用いて輸送する用途に、使用されます。
種類は、ブーム車と、配管車があり、それぞれの特徴を記します。
1.ブーム車
ブーム車とは、フレッシュコンクリートを離れた場所に圧送するために輸送管のついた折りたたみ式のブームを架装したタイプのコンクリートポンプ車のことです。
ブームの最大作業高さは2t車で11m、3t車で14~17m、4t車で16~18m、8t車で21~26m、22t車で33m、25t車で36m程度です。
現在の主流は、折りたたみ式4段ブームで、このブームの存在により、高所等、配管を使ったフレッシュコンクリートの輸送が難しい場所への圧送が比較的容易に可能となります。
車両の安定を保つ目的でアウトリガーと呼ばれる張り出し脚を使用するため、設置に必要な面積が広いというデメリットもあります。
2.配管車
配管車とは、ブームを持たないポンプから直接配管を敷設し、フレッシュコンクリートを圧送するタイプのコンクリートポンプ車のことです。
設置に場所を取らないというメリットがあります。
また、ブームを架装してない分、車高が低いため、高さに制限がある場所への進入が可能であるというメリットもあります。
最近は都会の超高層建築物や山奥の砂防ダム、鉄塔基礎などの現場で超高圧仕様の配管車も使われています。
次に、コンクリートポンプの種類ですが、スクイズ式とピストン式があります。
スクイズ式は、ポンピングチューブと呼ばれる円筒形の筒を回転式のローラーで絞ることによりチューブ内のフレッシュコンクリートを送り出すタイプのポンプです。
比較的圧送能力は低いため、建築現場において使用されます。
2t~8t車に架装されることが多いです。
ピストン式とは、往復式の油圧ピストンによりフレッシュコンクリートを押し出すダイプのポンプです。
圧送能力に優れ、高強度(高粘度)のフレッシュコンクリートでも輸送が可能です。
主に4t車~GVW25t車に架装されます。
コンクリートポンプ車を操作するには、車両系建設機械(コンクリート打設用)の作業装置の操作の業務に係る特別教育を修了していることが必須要件となります。
この資格は重量無制限であるため、どのようなコンクリートポンプ車でも操作可能です。
「労働安全衛生法第59条3項・労働安全衛生規則第36条第10号の2」により,現在は各一日の学科・実技の特別教育が定められています。
さて、コンクリートポンプによる圧送を採用する場合には、工事現場の立地条件、コンクリートの種類、一日の打ち込み量等を考慮し、適切なポンプの機種及び台数を選定するほか、次に示す点に対する配慮が必要です。
(1) 輸送管は、圧送中に前後左右に動くので、鉄筋や型枠に輸送管が直に接していると配筋の乱れ、型枠の変形等の原因となる。
従って、輸送管の保持については、支持台に道板を置いたもの、支持台、脚立、吊金具等を使用し、輸送管の振動により、型枠、配筋及び既に打ち込んだコンクリートに有害な影響を与えないようにしなければなりません。
(2) 輸送管の大きさは,次の事項を考慮して定める必要があります。
A.圧送距離、圧送高さ、コンクリートの圧送による品質への影響の程度、コンクリートの圧送の難易度、気温等
B.単位時間当たりの圧送量及び粗骨材の最大寸法
ただし、粗骨材の最大寸法に対する輸送管の呼び寸法は、下記によります。
粗骨材の最大寸法20,25mmの場合、輸送管の呼び寸法100A以上、
40mmの場合、125A以上とする。
(3) コンクリートの圧送に先立ち、富調合のモルタルを圧送して、コンクリートの品質の変化を防止します。
また、必要に応じて、モルタル等の圧送に先立ち、水を用いて装置の内面を潤す事が大切になります。
なお、圧送したモルタルで良質な部分は、少量ずつ分散すれば、型枠内に打ち込むことができます。
(4) 圧送されたコンクリート等は,次の部分を廃棄しなければなりません。
A.圧送途中に,著しく変質したコンクリートの部分
B.(3)のモルタルの最初に排出される変質した部分
(5) フレキシブルホースの長さの制限
これは、ホースを移動するときに、配筋の上を引きずることによって生じる配筋の乱れを防止するためである。
ただし、ブーム付きポンプ車を使用する場合には、この長さの制限は適用しません。
以上、いろいろな点に注意を払い、コンクリートを打設する必要があります。
機械の性能が向上しているのか、昔はよくホース、配管等でコンクリートが詰まってしまったり、打設中にポンプの調子が悪くなったりしたものですが、最近はそのようなことも無いようです。
最後に、最新のスーパーロングブーム付きのポンプ車の仕様です。
石川島建機(型式:IPG-125B-6N33)
車両寸法
全長 10.970mm
幅 2,490mm
高さ 3,420mm
総重量 21,940kg
性能アウトリガ張出幅 7,200mm
ブーム地上高さ(最大) 32,600mm
吐出量(最大) 125m3/h
下記写真は、これ以上無い、すばらしい天候での、コンクリート打設状況です。
ポンプ車を2台使用し、それぞれミキサー車を2台付け(2台取りと言います)、コンクリートを打っています↓
コンクリートの現場における試験状況です。
前回、「コンクリート打設」という記事を書きましたが、下記の写真が、そのときのコンクリート試験です。
コンクリート構造物の安全確保のためには、工事現場での品質管理が重要になります。
まず、手前左側がスランプ試験(JIS A 1101)です。
固まる前のコンクリートの固さ軟らかさを表す用語を「スランプ」といいます。
試験方法は、現場に搬入されてきたコンクリートを採取して、そのコンクリートを、スランプコーンと呼ばれる上端のほうが狭い円筒形の容器(鉄製)にいれて、コーンを真上に抜き取った時に、コンクリート頂部の高さが何cm下がったかを測定します。
スランプ値は、通常設計図書に明記されており、数値が大きいほど軟らかいということです。
一般に建築用は15〜18cm程度の軟らかめ、土木用は5〜12cm程度の硬めのコンクリートが使用されます。
合否判定基準は、8cm以上18cm以下→±2.5cm、21cm→±1.5cmとなっています。
手前中央が、空気量試験 (JIS A 1128)です。
専用の試験器にスランプ試験と同じようにコンクリートを入れます。
コンクリートの作業性(ワーカビリティー)の改善や、耐久性(耐凍害性等)の向上のため、コンクリートを練り混ぜる段階で微小な空気をいれます。
通常そのために、AE剤またはAE減水剤と呼ばれるコンクリート用化学混和剤を使用します。
圧縮強度はほぼ空気量に比例して低下するので空気量の過多には注意を要する必要があります。
判定基準は、普通コンクリートの場合、 空気量4.5%±1.5%です。
手前右側が、塩化物量の測定試験です。
簡易試験紙によって試験をしている状況です。(デジタル測量器もあります)
コンクリート中にある程度以上の塩化物が含まれていると、コンクリート中の鉄筋がさびやすくなり、塩化物が塩化ナトリウム(NaCl)であると、アルカリ骨材反応を助長する要因ともなります。
塩化物総量の限度については、原則として、0.30kg/m3を規制値としています。
最後に、圧縮強度試験用供試体の製作(JIS A 1132)です。
写真に写っている後ろの茶筒状の18本です。
3本一組で、150m3に1回試験体を採取し、20±2℃の水中養生をおこない、 1回の試験結果が、呼び強度の値の85%以上でかつ、3回の試験結果の平均値が呼び強度の値以上であれば合格となります。
試験方法は、専用の機械に試験体を挟み込み、上から圧力をかけ破壊するまでの強度を測定します。
通常、4週強度で判断します。
また、型枠解体時期を判断するために、予備の供試体をとることがあります。
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