| 研究課題/領域番号 |
22K04264
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22010:土木材料、施工および建設マネジメント関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
橋本 親典 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (10180829)
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| 研究分担者 |
石丸 啓輔 徳島大学, 技術支援部常三島技術部門, 技術専門職員 (00380121)
渡邉 健 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (50332812)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 無線ICタグ / 静電容量型加速度センサ / 電気炉酸化スラグ細骨材 / 短繊維 / 中流動コンクリート / 夜間施工 / 加速度 / 生産性向上 / フレッシュコンクリート / 施工性能 / 圧送工法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
コンクリート工の生産性向上の究極の姿は、完全自動化によるコンクリート工である。しかしながら、完全自動化に資するコンクリートは、高流動コンクリートであるが、生コン工場の設備では現実的ではない。これに対して、締固めを要する高流動コンクリート（以後、中流動コンクリートと称す。）が注目されている。本研究課題は、夜間施工を対象として、中流動コンクリートを用いた製造・施工システムの夜間自動化技術を開発する。管内閉塞の発生が少ない電気酸化スラグ細骨材を用いた中流動コンクリートを対象として、製造システムおよび施工システムの問題点を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は，夜間施工を対象として，締固めを要する高流動コンクリート（以後、中流動コンクリートと称す．）を用いた製造・施工システムの夜間自動化技術を開発することである．本研究課題の開始年度である令和4年度は，製造時と施工時におけるフレッシュコンクリートの状態を計測するために，1)静電容量型加速度センサを内蔵した無線ICタグを用いて計測システムを検討し，締固めや圧送時の管内流動および生コン車のアジテータドラム内でのフレッシュコンクリートに伝搬する加速度の計測を実施した．一方，2)電気炉酸化スラグ細骨材を用いた中流動コンクリートの製造に関しては，中流動コンクリートの強度特性，長さ変化，凍結融解抵抗性について実験を実施した．短繊維を混入し高靭性のコンクリートに対してもその耐久性を検討した．
1)に関しては，鉄筋コンクリート柱部材の隅角部の打ち込みを想定して，木製の模擬型枠を使って，格子状の鉄筋内を流動するコンクリートに伝播する加速度の計測を実施した．実際の2次製品コンクリートの型枠を用いて，外部振動機によってフレッシュコンクリートに伝播する加速度の計測を実施した．管内圧送時にフレッシュコンクリートの流動に対しては，水平換算距離が100m程度（圧送距離63m）の現場圧送実験において，無線ICタグを輸送管に投入し圧送中のフレッシュコンクリートの加速度の計測を実施した．さらに，試験室の2軸ミキサ内の練混ぜ過程のフレッシュコンクリートに無線ICタグを投入し，練混ぜ時のフレッシュコンクリートに発生する加速度の計測を実施した．
2)に関しては，繊維混入率を最大4％として，電気炉酸化スラグ細骨材を用いた中流動コンクリートを製造し，４０℃炉乾燥を用いた迅速法による長さ変化試験と液化窒素ガスを用いた急速凍結融解抵抗性試験を実施した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究代表者の研究室において，従来の加速度計測システムより安価でかつ複数点を同時計測できるシングルボードコンピュータを用いた静電容量型加速度センサによるフレッシュコンクリートに発生・伝播する加速度の計測システムを構築した．ただし，シングルボードコンピュータと加速度センサの間が有線であった．この問題点を，本研究課題の開始年度において，静電容量型小型加速度センサを内蔵した無線ICタグを使うことによって解決することができた．令和4年度では，無線ICタグを用いた加速度計測を，以下の4つの流動過程において実際に計測し，加速度の時系列データを取得することができた．①かぶり部の主鉄筋とせん断補強鉄筋を想定した格子状鉄筋の締固めを対象として．内部振動機を使って締め固められるコンクリートに伝播する加速度計測．②実際のコンクリート2次製品の型枠を用いて，外部振動機によって締め固められるコンクリートに伝播する加速度計測．③ブーム式ポンプ車を用いて圧送距離63mの現場圧送実験において，輸送管内を脈動するコンクリートに発生する加速度計測．④試験用2軸強制練りミキサの練混ぜ過程においてコンクリートに発生する加速度計測
短繊維補強コンクリートは，高靭性であり，従来のRC部材のせん断補強鉄筋量を減らすことができ，管内閉塞や型枠内の締固め不良の発生を防止する必要がある夜間自動化施工に適している．しかしながら，繊維混入率に限界がある．研究代表者が所属する研究室において，粒径が球形に近い電気炉酸化スラグ細骨材を用いることで，4％の繊維混入率を達成することができることをすでに明らかにした．本研究課題では，この電気炉酸化スラグ細骨材を用いた短繊維補強中流動コンクリートに着目し，このコンクリートの強度特性と耐久性を実験的に明らかにした．その結果，強度ならびに耐久性も，普通コンクリート以上の性能を有することを確認した．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度では，静電容量型小型加速度センサ内蔵の無線ICタグを用いた本計測システムの適用範囲，適用限界について検討する．令和4年度においてすべての場合の計測が実施可能ではなかったためである．一般に，水中では無線ICタグによる通信はできない．フレッシュコンクリートは，粒状体と水との混合体であり，電波は粒状体を媒体としている可能性が高い．よって，空気とは違うため電波の通信には限界がある．フレッシュコンクリートの打込み高さ（厚さ）が大きくなると，通信障害が発生した．したがって，令和5年度では，コンクリート2次製品の型枠を用いた締固め実験による計測を行い，適用限界を明らかにする．強制練りミキサのブレードによる無線ＩＣタグの損傷について検討する．圧送工法において無線ＩＣタグをホッパーに投入した場合，ピストン式ポンプのブレードがスライドするときに無線ＩＣタグが損傷する可能性がある．また，2軸強制練りミキサのブレードによる損傷もある．
電気炉酸化スラグ細骨材を用いた短繊維補強コンクリートの耐久性に関しては，令和4年度の配合とは別な配合で実験を行う必要がある．また，膨張材を用いてケミカルプレストレスを導入することによって短繊維補強コンクリートのさらなるせん断補強効果の向上を目指す．そのためのはり供試体による構造実験を行う．最終年度の令和6年度では，実際のプラントを用いて，夜間施工の可能性を検討する．本研究課題の現場実験を円滑に実施するために，研究代表者が委員長として研究委員会「コンクリート工の生産性向上を目的としたトラックアジテータ車の高性能化に関する研究委員会」を日本コンクリート工学会四国支部に設置し活動する．すでに，研究委員会の設置は承認されており，委員会委員を公募している．研究委員会の活動期間は，令和5年～6年の2年間である．令和5年6月以降に研究委員会の活動を行う．
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