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コンクリート表面形状CSP)のデジタル測定方法

参考とした製品

コンクリート表面にコーティングやライニングを適切に接着させるには、適切な洗浄が必要であり、表面積を増やすためにコンクリートを粗くする必要がある場合が多くあります。表面形状としても知られる粗さは、研磨ブラスト洗浄、酸エッチング、またはさまざまな衝撃/剪断動力工具によってコンクリートに付与することができます。その結果、表面形状の深さがコーティングやライニングの接着と 性能に影響を与えることがあります。コーティング/ライニングの製造業者や施設の所有者は、製品の施工前にコンクリート表面の洗浄と粗面化を指定することがよくあります。

従来、コンクリートの表面形状(粗さ)は、国際コンクリート補修協会(ICRI)が作成したガイドラインNo.310.2R「シーラー、コーティング、ポリマーオーバーレイ、コンクリート補修のためのコンクリート表面処理の選択と仕様」に記載されているようなコンクリート表面形状(CSP)チップを用いて目視で評価されてきた。このガイドラインは、コーティングや補修を施すためのコンクリート表面の下地処理に使用される様々な方法の能力と限界をまとめたものである。チップは、コンクリートの粗さを評価する方法として最も広く認知され、頻繁に指定されている方法であることは間違いない。しかし、この方法は定性的なものであり、個々の検査員による判断が必要である。

最近では、PosiTector SPG TSなどのデジタルオプションにより、検査員はASTM D8271に準拠したデジタル定量法を用いてコンクリート表面形状を測定できるようになりました。この方法には大きな利点がありますが、以前はCSP チップ法(コンクリートの表面仕上げに最も近いチップ番号が報告される)とデジタルデプスマイクロメーター法(ミル単位のプロファイルが報告される)の相互参照が困難であったため、その採用は制限されていました。

しかし、Beamish and Corbett (2022) の最近の論文1では、2つの方法を互換的に使用できるように、相互参照表を作成する研究が行われた。その表の作成手順の詳細は、本論文の付録Aで紹介している。

ICRICSP チップ(1-10)とASTM D8271デジタル深さマイクロメーター(単位:mil)を関連付けたルックアップチャートのイメージ図。

コンクリート表面形状の評価にCSP コンパレーター・チップを使用

ICRIのチップは、酸エッチング、研削、ショットブラスト、研磨ブラスト、スカリフィケーションなど、さまざまなコンクリート表面処理方法を示す表面粗さの異なる10枚入りです。これらのチップは、表面粗さの程度を識別するための視覚的・触覚的な比較対象として設計されています。ユーザーは準備されたコンクリートをCSP チップと比較し、最も表面に近いチップ番号を報告します。多くの作業では、必要な表面処理のタイプが指定されます。

ICRICSP チップの大きさは約16平方インチ(3.5インチ x 4.5インチ)で、表1に示す10種類の表面形状を再現できるように設計されている。

ICRIのCSP チップ(1~10)と、コンクリートの表面処理方法のおおよその表現を一覧にした図表のイメージ。
ICRICSP チップ(1-10)を並べた写真
PosiTector SPG TSコンクリート表面粗さゲージの製品写真

コンクリート表面形状の代替デジタル測定ソリューション

ASTM D8271「Standard Test Method for Direct Measurement of Surface Profile of Prepared Concrete(調製したコンクリートの表面形状を直接測定するためのStandard 試験方法)」では、以下のような電子デプスマイクロメータを使用して、調製したコンクリートから直接測定値を取得する代替手順について説明しています。 PosiTector SPG TS.これらの測定器は、平らなベースと、表面形状の谷に落下するスプリング式の先端を備えています。

PosiTector SPG TSゲージの平らなベースは、最も高い山頂に置かれ、各測定値は、局所的な最も高い山頂と、先端が投影される特定の谷間の距離となります。このタイプの測定器は、レプリカパテや目視コンパレータのような曖昧さを必要とせず、表面で直接6mmまでのプロファイル高さを測定するのに理想的です。ブラスト、スカーリング、グラインディング、酸エッチングなどの下処理を施したコンクリートの表面形状測定に最適です。

コンクリート表面形状の直接測定と目視評価との関連性

定性的な目視比較法とは異なり、ASTM D8271は定量的ですが、まだ広く規定されていません。10種類のICRICSP チップのうち7種類CSP 1-7)の硬質エポキシ鋳造レプリカを用い、PosiTector SPG TSデジタル深度マイクロメータを用いたASTM D8271法による研究が行われた。

以下に示すルックアップテーブルにより、仕様作成者はコンクリートの表面形状について、定性的な評価(例gICRICSP 1-7)を定量的な範囲に簡単に変換することができる。範囲はCSP 1-7についてのみ示されているが、これは本調査で調査されたのがCSP 1-7のみであり、値が四捨五入されているためである。公差はstandard 偏差データに基づいて設定された。

ICRICSP チップ(1-7)とASTM D8271デジタル深さマイクロメーター(単位:mil)を関連付けたルックアップチャートのイメージ図。
コンクリートスラブ上のコンクリート表面形状を測定するPosiTector SPG TSの写真

PosiTector SPG TS コンクリート表面粗さ計による定量測定の利点

主観的な目視評価とは異なり、デジタルPosiTector SPG TSコンクリート表面粗さ計は、粗さ測定の分野で真の定量分析を提供します。使いやすいPosiTector SPG 、1分間に50回以上の高速測定が可能で、オンボードメモリを搭載しているため、記録、レビュー、他のユーザーとの共有が可能です。

平均値、standard 偏差、最小/最大プロファイル深度を表示する強力な統計モードを備えたアメリカ製PosiTector SPG 、広いサーフェスを素早く正確に分析するのに理想的です。HiLoアラームは、測定値がユーザー指定のリミットを超えると、音と表示で警告します。耐久性に優れたアルミナ摩耗面とタングステンカーバイドプローブチップを備えたPosiTector SPG 、長寿命と継続的な精度を実現するために設計されています。

コンクリート表面形状規格への適合性判定

コンクリート表面形状仕様への適合性を判定するために、AMPPStandard 実施例SP21513「コンクリート表面形状要求事項への適合性判定手順」では、測定場所と測定回数の概要を示し、不適合箇所の特定方法に関するガイダンスを提供している。このstandard 、ASTM D8271に記載されている方法1:深さマイクロメーターと、ICRIガイドラインNo.310.2Rに記載されている方法2:コンクリート表面形状CSP)チップCSP 1-10)を用いて、コンクリート下地の指定表面形状への適合性を判定するための、実験室および現場での使用に適した手順を記述している。

付録A:実験デザインの概要

研究デザインは、当初、仕様者が定性的な表面形状評価技術から定量的な範囲に変換できるように、特に選ばれた方法論で構成されました。

デジタル深度マイクロメータ(ASTM D8271)を用いたICRIコンクリート表面形状CSP1~7の表面形状測定

ICRIのCSP チップはグレーの柔軟なゴム素材でできており、ほとんどの用途に使用できるが、今回の研究には問題があった。このCSP チップの表面形状を測定するために使用されるデジタル深度マイクロメーターのプローブには、ステンレス鋼製のバネ付き60°円錐形状のポイントがあり、これが柔軟なゴムを貫通して偽の高い値を生成する可能性があった。そのため、CSP 1-7のシリコン型を作成し、それぞれの型に黒色のエポキシ樹脂を流し込んで、マイクロメータープローブと圧力の影響を受けない硬化エポキシ樹脂でCSP 1-7の正確なレプリカを効果的に作成した。

エポキシ樹脂が完全に硬化した後、PosiTector SPG TSデジタル深度マイクロメーター(ゲージ;図6)を用いて、6人の技術者がCSP 1-7レプリカについて、それぞれ15回の測定値からなる3つのサブバッチを(独立して)取得し、その後の分析のためにゲージのメモリーに保存した。

どの場合においても、エポキシパテのレプリカ(間接的な測定方法)は、直接測定方法(すなわち、CSP チップから直接測定)よりも大きな表面形状高さを示し、データのstandard 偏差はより大きかった。

結果

表2はその結果を、グラフ2はそのデータを示したものである。

デジタル深さマイクロメータ(ASTM D8271)によるICRICSP 1-7のエポキシ鋳物の測定値

ICRICSP チップ(1-7)のレプリカと平均読み取り値(単位:mil)と平均値のstandard 偏差(単位:mil)の関係グラフのイメージ図。
ICRICSP チップ(1-7)のレプリカと平均読み取り値(単位:mil)と平均のstandard 偏差(単位:mil)の関係グラフの画像。

結論

コンクリート表面にコーティングやライニングを適切に接着させるには、適切な洗浄が必要であり、表面積を増やすためにコンクリートを粗くする必要がある場合が多くあります。表面形状としても知られる粗さは、研磨ブラスト洗浄、酸エッチング、またはさまざまな衝撃/剪断動力工具によってコンクリートに付与することができます。その結果、表面形状の深さがコーティングやライニングの接着と性能に影響を与えることがあります。コーティング/ライニングの製造業者や施設の所有者は、製品の施工前にコンクリート表面の洗浄や粗面化について頻繁に指定します。

ICRIが 製造するCSP チップは、コンクリートの粗さを評価する方法として最も広く認知され、最も頻繁に指定されている方法であることは間違いありません。しかし、これは定性的なものであり、ある程度の判断を必要とします。ASTM D8271に記載されている手順は定量的ですが、この執筆at 広く指定されていません。

この研究により、既知の表面(すなわちICRIのCSP パネル)から直接測定を行う場合と、同じ既知の表面のエポキシパテキャストから間接的に測定を行う場合とでは、違いがあることが明らかになった。従って、契約文書(ASTM D8271)において定量的方法を用いる場合には、仕様者がどちらの方法を用いるかを示すことが重要である。

ルックアップテーブルを使用することで、スペシファイアは定性的な方法をコンクリートの表面形状の定量的な範囲に簡単に変換することができる。範囲はCSP 1~7についてのみ示されている。値は四捨五入されている。また、コンクリートからの直接測定が可能であるため、コンクリート粗さの永久的な記録が必要でない限り、エポキシパテを使用してコンクリート表面のレプリカを作成する(その後、マイクロメータを使用して測定する)価値はほとんどない。

引用

1Beamish M. & Corbett, W, Correlating Qualitative Surface Profile Assessment Methods to Quantitative Methodology on Prepared Concrete(調製済みコンクリートにおける定性的表面形状評価方法と定量的方法論の相関)。AMPP 会議 2022、サンアントニオ、テキサス州。

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