特許ウォッチ

公開番号2025020640
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124142
出願日2023-07-31
発明の名称脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法、及び覆工コンクリートの脱型時期判定方法
出願人佐藤工業株式会社,東京都公立大学法人
代理人弁理士法人永井国際特許事務所
主分類G01N 29/04 20060101AFI20250205BHJP(測定;試験)
要約【課題】より簡易に、脱型前における覆工コンクリートの強度を推定する。
【解決手段】上記課題は、覆工コンクリート3を打設した後、脱型前に、セントル2内面における打撃位置2Hを打撃してセントル2及び覆工コンクリート3を振動させるとともに打撃位置2Hから第1距離Xだけ離れた第1振動測定器11、及び打撃位置2Hから第1距離Xよりも第2距離Lだけ遠くに離れた第2振動測定器12でそれぞれ打設後振動を計測し、第2距離Lは第1距離X以下とし、計測された打設後振動に基づいて、打撃位置2Hから第1振動測定器11及び第2振動測定器12にそれぞれ伝播する弾性波の到達時間の差を求め、これと、打撃位置2Hから第1振動測定器11及び第2振動測定器12にそれぞれ伝播する弾性波の経路長の差とに基づいて弾性波速度を求め、弾性波速度から強度推定領域における覆工コンクリート3の圧縮強度を推定する方法により解決される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、セントル内面における打撃位置を打撃してセントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに、前記セントル内面における前記打撃位置から第１距離だけ離れた第１位置で第１振動測定器により打設後振動を計測し、かつ前記セントル内面における前記打撃位置から前記第１距離よりも第２距離だけ遠くに離れた第２位置で第２振動測定器によりそれぞれ打設後振動を計測し、
前記第２距離は前記第１距離以下とし、
前記第１振動測定器で計測された打設後振動及び前記第２振動測定器で計測された打設後振動に基づいて、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する弾性波の到達時間の差を求め、
前記弾性波の到達時間の差と、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する前記弾性波の経路長の差とに基づいて弾性波速度を求め、
前記弾性波速度から、前記打撃位置、前記第１位置及び前記第２位置を含む強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器は、前記セントル内面に対して垂直な方向の振動を測定するものであり、
前記セントル内面の打撃により、前記セントル内面に対して垂直な方向の振動を、前記セントル及び前記覆工コンクリートに発生させる、
請求項１記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項３】
前記第１振動測定器により測定される第１波形と前記第２振動測定器により測定される第２波形とから位相限定相関法により求まる時間領域での位相差；
前記第１振動測定器の測定結果と前記第２振動測定器の測定結果から求まる、周波数領域での特定の周波数の位相差、又は；
前記第１振動測定器により測定される第１波形のピークと、これに対応する前記第２振動測定器により測定される第２波形のピークとの位相差；
を、前記到達時間の差とする、
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項４】
トンネル延伸方向における第１のセントル位置で覆工コンクリートを打設する際、その覆工用のコンクリートで供試体を試験数分作製し、これら供試体を前記第１のセントル位置と同環境下に置きつつ、複数の試験実施材齢における前記供試体の弾性波速度を測定することにより、前記供試体における材齢と弾性波速度との関係を求め、
前記覆工コンクリートを対象として、複数の材齢で、前記セントルを介した打撃並びに前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器による振動測定に基づいて前記弾性波の到達時間の差を測定するとともに、
前記打撃位置から前記覆工コンクリート中を通過し前記覆工コンクリートの背面で反射して、前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する第１経路、前記セントル中を伝播し、前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する第２経路、及び前記打撃位置から前記覆工コンクリート中を通過し前記覆工コンクリートの背面で反射して前記第１振動測定器に向かった後、前記セントルの外面及び前記覆工コンクリートの背面で順に反射して前記第２振動測定器に伝播する第３経路のそれぞれにおける前記弾性波の経路長と、前記弾性波の到達時間の差とから、前記覆工コンクリートにおける材齢と前記弾性波の速度との関係を前記第１経路、前記第２経路及び前記第３経路の各場合について求め、
前記第１経路、前記第２経路及び前記第３経路の各場合における前記覆工コンクリートにおける材齢と前記弾性波の速度との関係のうち、前記供試体における材齢と弾性波速度との関係に類似する関係を選定し、以降のセントル位置での覆工では前記選定した関係の経路に基づいて、前記弾性波の経路長の差を算出する、
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項５】
トンネル延伸方向における第１のセントル位置で覆工コンクリートを打設する際、その覆工用のコンクリートで供試体を試験数分作製し、これら供試体を前記第１のセントル位置と同環境下に置きつつ、複数の試験実施材齢における前記供試体の弾性波速度を測定することにより、前記供試体における材齢と弾性波速度との関係を求め、
前記覆工コンクリートを対象として、前記供試体の前記試験実施材齢と同じ材齢で、前記セントルを介した打撃並びに前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器による振動測定に基づいて前記弾性波の到達時間の差を測定し、
前記試験実施材齢の数をｋとし、ｋ回目の測定における、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する弾性波の到達時間の差をΔｔｄ
ｋ
とし、ｋ回目の測定対象の覆工コンクリートと同材齢の前記供試体について測定された弾性波速度をＶｔ
ｋ
とし、測定回数をｎ＞２とし、Σを括弧内の式のｋ＝１からｎまでの和としたとき、下記式（４）により推定経路長差Ｒ
Ｐ
を求め、
Ｒ
Ｐ
＝Σ（Ｖｔ
ｋ
・Δｔｄ
ｋ
）／ｎ …（４）
以降のセントル位置での覆工では、前記推定経路長差Ｒ
Ｐ
を前記弾性波の経路長の差とする、
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項６】
前記覆工コンクリートの巻厚が２００～８００ｍｍである、
請求項１又は２記載の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【請求項７】
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、セントル内面における打撃位置を打撃してセントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに、前記セントル内面における前記打撃位置から第１距離だけ離れた第１位置で第１振動測定器により打設後振動を計測し、かつ前記セントル内面における前記打撃位置から前記第１距離よりも第２距離だけ遠くに離れた第２位置で第２振動測定器によりそれぞれ打設後振動を計測し、
前記第２距離は前記第１距離以下とし、
前記第１振動測定器で計測された打設後振動及び前記第２振動測定器で計測された打設後振動に基づいて、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する弾性波の到達時間の差を求め、
前記弾性波の到達時間の差と、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する前記弾性波の経路長の差とに基づいて弾性波速度を求め、
前記弾性波速度が、予め設定された目標値に達した時に脱型時期と判定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの脱型時期判定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法、及び覆工コンクリートの脱型時期判定方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
山岳トンネル工事における覆工コンクリートの施工において、普通コンクリートの打設は、側壁から天端へ向けて順に行われるため、最終打込み箇所となる天端が最も若材齢となる。したがって、若材齢となる天端において脱型時のコンクリートの強度発現が乏しくなりやすく、コンクリートの剥離や剥落の懸念がある。また、打設条件や環境条件によっては天端以外のコンクリートの強度発現が遅れることもありうる。さらに、高流動（自己充填）コンクリートを低位置から圧入する場合には、天端が最も若材齢になるとは限らない。
【０００３】
このため、例えば、脱型前における覆工コンクリートの積算温度を測定し、これと圧縮強度との相関に基づいて覆工コンクリートの圧縮強度を測定する方法（特許文献１参照）等が提案されている。
【０００４】
しかし、この方法はセントル（鋼製型枠）内のコンクリートの温度を直接計測するため、セントルの一部改造を伴う、若しくは硬化後のコンクリート内部にセンサ等の機器を残置させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－２６７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、より簡易に、脱型前における覆工コンクリートの強度を推定できる方法を提供すること、等にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法は以下のとおりである。
＜第１の態様＞
覆工コンクリートを打設した後、脱型前に、セントル内面における打撃位置を打撃してセントル及び前記覆工コンクリートを振動させるとともに、前記セントル内面における前記打撃位置から第１距離だけ離れた第１位置で第１振動測定器により打設後振動を計測し、かつ前記セントル内面における前記打撃位置から前記第１距離よりも第２距離だけ遠くに離れた第２位置で第２振動測定器により打設後振動を計測し、
前記第２距離は前記第１距離以下とし、
前記第１振動測定器で計測された打設後振動及び前記第２振動測定器で計測された打設後振動に基づいて、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する弾性波の到達時間の差を求め、
前記弾性波の到達時間の差と、前記打撃位置から前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器にそれぞれ伝播する前記弾性波の経路長の差とに基づいて弾性波速度を求め、
前記弾性波速度から、前記打撃位置、前記第１位置及び前記第２位置を含む強度推定領域における前記覆工コンクリートの圧縮強度を推定する、
ことを特徴とする脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【０００８】
（作用効果）
本脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法によれば、セントル内面のうち上記打撃及び振動計測が可能な場所であれば任意の場所で覆工コンクリートの強度推定を行うことができ、かつコンクリートに直接アクセスする必要もない。また、本方法のようにセントル内面を打撃すると、未硬化の覆工コンクリートであっても破損なしに確実に打撃を与えて振動を測定できる。よって、従来よりも簡易に脱型前における覆工コンクリートの強度を推定することができる。
なお、十分に硬化したコンクリートを直接打撃するとともにそのコンクリートに接する振動測定器による測定結果に基づいて弾性波速度を測定することにより、コンクリートの圧縮強度を推定する方法は知られていたが、硬化の程度が不明の覆工コンクリートに対してセントルを介して打撃及び振動測定を行う場合にも同様の方法が有効であるか否かは不明であった。そこで、後述するように本発明者が試験した結果、有効であることが判明し、本発明をなすに至ったものである。
【０００９】
＜第２の態様＞
前記第１振動測定器及び前記第２振動測定器は、前記セントル内面に対して垂直な方向の振動を測定するものであり、
前記セントル内面の打撃により、前記セントル内面に対して垂直な方向の振動を、前記セントル及び前記覆工コンクリートに発生させる、
第１の態様の脱型前における覆工コンクリートの強度推定方法。
【００１０】
（作用効果）
振動測定器が計測する振動の方向は特に限定されるものではないが、セントル内面に対して垂直な方向であると、振幅が大きく、計測が容易になるため好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許