JP2003098133A - 懸濁物中の水分量測定方法 - Google Patents

懸濁物中の水分量測定方法

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JP2003098133A
JP2003098133A JP2001294356A JP2001294356A JP2003098133A JP 2003098133 A JP2003098133 A JP 2003098133A JP 2001294356 A JP2001294356 A JP 2001294356A JP 2001294356 A JP2001294356 A JP 2001294356A JP 2003098133 A JP2003098133 A JP 2003098133A
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Tetsuo Kobayashi
哲夫 小林
Yuichi Kotabe
裕一 小田部
Takayoshi Kobayashi
隆芳 小林
Takanori Yamamoto
貴憲 山本
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 懸濁物中に存在する水分を容易かつ迅速に、
しかもほぼ正確に測定することができる方法を提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 水と粉体とを含む懸濁物を完全に冷凍
し、凍結前後の該懸濁物の体積変化量から懸濁物中に含
まれる水分量を測定することを特徴とする懸濁物中の水
分量測定方法を解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は懸濁物中の水分量測
定方法に関し、さらに詳しくは、フレッシュコンクリー
ト、セメントモルタル、セメントペースト等の水を含む
セメント混合物、シリカフュームスラリー、濡れた細骨
材を始めとする各種粉体と水との懸濁物中の水分量(重
量)、特にフレッシュコンクリート中の水分量を簡易的
に測定するのに好適な懸濁物中の水分量測定方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】懸濁物の水分量の測定は、種々の分野で
行われている。例えばコンクリート分野においては、近
年、コンクリートの品質管理をさらに厳しくする要求が
高まり、それに伴ってコンクリートを受け入れる建設現
場におけるフレッシュコンクリートの品質管理に特に注
目が集まっているが、この品質管理において、フレッシ
ュコンクリートの水分量を把握することは、配合設計に
基づいた所定の強度を判定する上で必要不可欠なもので
ある。打設前に迅速かつ容易に所定の耐久性能を持つコ
ンクリートであるかを判定することで、将来的なコンク
リートの信頼性を得ることができる。
【0003】これまで、水と粉体との懸濁物中の水分量
は、たとえば、乾燥機や電子レンジ等を用いて、試料か
ら水分を蒸発させることによって測定する方法が一般的
に用いられてきた。また、特殊な方法としては、ガンマ
線やマイクロ波を照射する方法や静電容量法等機械的な
手段で水分量の測定が行われてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、建設現場等の
受入検査工程や品質管理工程等で運ばれてきたスラリー
の水分量を測定する場合、乾燥機、電子レンジ等を使用
することは煩雑であり、また使用不可能な場合もあっ
た。また、これらの方法の中には、運ばれてくるスラリ
ー中に含まれる砂利が水分の測定精度に大きく悪影響を
及ぼすため、該スラリーからモルタル分のみをスクリー
ニングする必要があるものもあった。従って簡易的な水
分量の測定方法が要望されている。また同様に、簡易的
な測定方法は他の分野においても要望されるところであ
る。
【0005】本発明は、上記従来の要望等に鑑み、懸濁
物中に存在する水分を容易かつ迅速にしかもほぼ正確に
測定できる方法を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく鋭意研究した結果本発明に到達した。すな
わち本発明は、以下の水分量測定方法を提供する。 (1)水と粉体とを含む懸濁物を完全に冷凍し、凍結前
後の該懸濁物の体積変化量から懸濁物中に含まれる水分
量を測定する方法。 (2)前記懸濁物を冷媒を用いて冷凍することを特徴と
する(1)記載の懸濁物中の水分量測定方法。 (3)不凍液の液面下に凍結前の前記懸濁物を、該不凍
液と混ざらないように存在せしめ、前記懸濁物を冷凍
し、凍結前後の不凍液の液位差を測定することにより、
前記体積変化量を測定する(1)または(2)記載の懸
濁物中の水分量測定方法。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る懸濁物中の水
分量の測定方法について詳細に説明する。本発明の測定
方法は、水と紛体との懸濁物であれば、スラリー、ペー
スト等どのような形態のものにも適用できる。なかで
も、セメントペースト、セメントモルタル、セメントコ
ンクリート(フレッシュコンクリート)、セッコウ、シ
リカフューム、高炉スラグ粉末、フライアッシュ等のよ
うに水との接触によって水和が進行していく水硬性粉体
を含有する懸濁物、とりわけ小石や砂利等を多く含むフ
レッシュコンクリート中の水分量を測定するには、現場
等において打設前に懸濁物の水分量を測定することが好
ましいとされているため、特に適している。フレッシコ
ンクリートにおいては、あらゆるものについて測定が可
能であり、スランプが2.5〜21cm程度で、単位水
量が130〜210kg/m3程度の一般的なもののほ
か、スランプ、単位水量が前記範囲からはずれる特殊な
コンクリートについても測定することが可能である。
【0008】本発明は水が氷に変化する際その体積が膨
張するという現象を利用したものである。本発明の方法
によれば、測定対象となる水と粉体との懸濁物を凍結さ
せ、その前後の体積変化量を測定することによってその
懸濁物に含まれている水分量(重量)を測定する。例え
ば建設現場に運ばれてくるフレッシュコンクリートを例
にとれば、運ばれてくるフレッシュコンクリートから一
定量をサンプルとして取り、該サンプルの体積、重さを
測定する。次いで該サンプルを冷凍する。サンプルは冷
凍されるにしたがって、中に含まれている水分量に応じ
て体積が増加していく。体積増加が停止した時(体積変
化の最大値を示す時)、サンプルは完全に凍結されたこ
とになる。図1に示すように、0℃の水の体積は約1c
3、一方0℃の氷の体積は1.0905cm3である。
すなわち0℃で水から氷に変化すると、体積が9%増加
する。例えば10cm3のサンプルを0℃で凍結した後
10.095cm3になれば、該サンプルは略1cm3
水を含んでいることになる。10cm3のサンプルの重
さから、該サンプルの水分率が計算できる。
【0009】特にフレッシュコンクリートを測定する場
合等、測定時間をなるべく短くすることが求められる場
合は、以下のような方法が好ましい。即ち、まず常温で
フレッシュコンクリートの体積を測定し、次いで液体窒
素等を使用して該コンクリートを一気に冷却する。この
時冷凍スピードは速ければ速いほどよい。凍結後のコン
クリートの体積を測定し、常温でのコンクリートの体積
と凍結されたコンクリートの体積の差から水分量を測定
する。図1が示すように、常温の水の体積は0℃の水の
体積より大きく、また0℃未満の氷の体積は0℃の氷の
体積より小さいので、ある程度の誤差はあるが、測定時
間が非常に短縮されるため、その誤差が許容できる簡易
測定には好適に適用される。
【0010】一方測定の精密さを重視する場合は、フレ
ッシュコンクリートの体積が最小値となる4℃(水の体
積が1cm3)でのコンクリートの体積を測定し、0℃
での最大の体積(凍結コンクリートの体積)を測定す
る。この2つの体積の差から水分量を算出する。4℃と
0℃との間の水以外の成分の体積変化は非常に小さい
が、もし必要なら水以外の体積変化を起こす成分の体積
変化を測定して値を補正してもよい。
【0011】なお本発明では懸濁物の凍結前後の体積変
化量を求めることができればよいので、上記のように体
積増加量として求めてもよく、あるいはまず凍結した懸
濁物の体積を測定し、その後氷解した体積から体積減少
量として求めてもよい。
【0012】サンプルを冷凍する手段は特に制限はな
い。例えば、液体窒素、エタノールやメタノールとドラ
イアイスとの混合物等の冷媒を用いる方法、冷凍機を用
いる方法等がある。短時間であるいは瞬間的に凍結でき
るという理由から、冷媒を用いる方法が好ましい。サン
プルを完全に凍結させるまでに至る時間は、好ましくは
10分以内、さらに好ましくは3分以内である。この時
の冷媒の温度は、好ましくは−10℃以下、さらに好ま
しくは−20℃〜−70℃である。
【0013】以下に本発明の実施態様を説明する。図2
に示すように、測定対象となる未凍結の懸濁物1をゴム
風船2に重量および体積を測定して入れる。本実施態様
では懸濁物1を入れる容器としてゴム風船を使用してい
るが、懸濁物1を冷凍する時該懸濁物と反応せず、また
冷媒によって変化を起こさず、しかも凍結による体積変
化に追従して弾性変形可能なものであれば、特に制限な
く使用できる。例えばゴム風船、弾力性のあるチュー
ブ、弾力性のある氷嚢袋等が使用できる。該ゴム風船2
を、冷媒により変形しない樹脂容器あるいはガラス容器
3に入れ、さらに不凍液4で容器3を満たし、これに目
盛7のついた蓋を取り付ける。容器3と蓋との間は密閉
シール5で密閉する。(以下、蓋も含めて容器3という
場合もある。)容器3の頭部6から不凍液4を目盛7が
読めるところ8まで入れる。即ち、不凍液4の液面下に
凍結前の懸濁物1を存在せしめる。この時懸濁物1はゴ
ム風船2によって仕切られて、不凍液4と混ざらない。
次いであらかじめ冷却された冷媒9中に容器3を入れ、
風船2中の懸濁物1を冷凍する。懸濁物1が凍結すると
水の体積が増え、不凍液4が最初にあった位置8から上
昇するので、その上昇が止まった時点でその値10を読
む。その差からゴム風船2中に入っている懸濁物1の水
分量を計算する。
【0014】不凍液は、測定温度範囲内において液体状
態を保つものであれば如何なるものでも使用可能であ
る。例えば、アルキレングリコール、ジエチレングリコ
ール、自動車用不凍液、およびロングライフクーラント
の水溶液等が好ましく用いられる。
【0015】不凍液の体積変化の影響が少なくなる方法
として、図3に示す実施態様が挙げられる。冷媒により
変形しない高分子容器あるいはガラス容器11に測定対
象となる体積および重さを測定した懸濁物12を直接入
れ、その上に該懸濁物12と混ざらずかつその上に浮く
不凍液13を容器11の上部につけられた目盛14が読
めるところ15まで入れる。この時、不凍液13の量を
できるだけ少なくすることが、不凍液の体積変化の影響
を少なくする上で好ましい。この容器11を冷媒16で
冷凍し、不凍液13のメニスカスの上昇が止まった時点
の目盛16を読み、その変化量(体積)から懸濁物12
に含まれる水分量を計算する。
【0016】その他の実施態様として、図4に示される
ものが挙げられる。まず、体積および重量を測定した懸
濁物19の入ったゴム風船18を容器20に入れ、液体
21でいっぱいに満たし、重量(W1)を測定する。次
いで、ゴム風船18を取りだし、これを冷媒で冷凍す
る。冷凍されたゴム風船を再び容器20にもどす。この
時体積が増加した分だけ液体21があふれる。液体21
があふれた後の容器20の重量(W2)を測定する。重
量の差(W1−W2)を液体の比重で割ったものが懸濁物
19の変化した体積である。この値から懸濁物19の水
分量を計算する。あるいはあふれた液体の体積あるいは
重量を直接測定して、この値から懸濁物19中の水分量
を得ることもできる。ここで使用する液体は特に限定さ
れないが、取り扱いやすさおよび経済的な面から、水を
使用するのが好ましい。
【0017】これらの方法によれば、水を含む懸濁物が
凍結するときに起こる水の体積変化量を測定することに
よって、該サンプル中に含まれる水分量を知ることがで
きるので、懸濁物に含まれる粉体の粒子径や粒子のばら
つきに関係なく、どのような形態の懸濁物でもほぼ正確
に水分量を測定することができる。また、測定は懸濁物
を凍結させることによって行われるので、水硬性粉体の
水との反応を抑えることができ、測定する懸濁物そのも
のの水分量がほぼ正確にわかる。懸濁物に含まれる粉体
が水硬性粉体の場合、前処理としてアセトンのような水
和停止作用のある有機溶媒で水和の進行を停止させてお
くことが好ましい。
【0018】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 シリカフューム50重量部(100g)と水50重量部
(100g)とからなる200gのスラリー1を風船2
に入れた。風船2内にできるだけ空気が残らないように
して口を結んだ。次いで、図2に示される装置を用い該
風船2を測定容器3に入れ、さらにジエチレングリコー
ル(不凍液)4をメニスカスが読める位置8にくるまで
満たした。次いで図2に示すように液体窒素であらかじ
め−30℃に冷却したメタノール(冷媒)9中に該測定
容器3を入れた。容器3内のジエチレングリコール(不
凍液)4が冷却され、風船2内のスラリー1が凍り始
め、容器3内のジエチレングリコールのメニスカスが上
昇し始めた。完全に凍った時点、つまりメニスカスの上
昇が停止した時の目盛10を読んだ。凍結する前と後の
差は9mlであった。水1ml(1cm3)が凍る時
(0℃)の体積増加分は、図1のグラフから0.090
5cm3である。したがってスラリー1が含んでいた水
分量は(9/0.0905)99.4gと計算できた。
スラリー1が実際含んでいた水分量は100gであるか
ら、誤差1%以内で測定することができた。
【0019】実施例2 普通ポルトランドセメント100重量部と水50重量部
とからなるセメントスラリー300g(水100g)を
風船に入れ、密封した。これを容器に入れ、水をある目
盛の位置に来るまで入れ、その重量を測ると1000g
であった。セメントスラリー入り風船および水を容器か
ら取りだし、風船を−30℃程度に冷却した液体窒素に
入れ、内部まで瞬時に凍結させた。凍結した風船を前記
容器に戻し、目盛が前と同じ位置に来るまで水を入れ
た。重量を測定すると991.2gであった。水の比重
は1であるので、体積変化は8.8cm2であった。図
1から水1ml(1cm3)が凍る時(0℃)の体積増
加分は、0.0905cm3であるので、セメントスラ
リーが含んでいた水分量は(8.8/0.0905)9
7.2gと計算できた。スラリーが実際含んでいた水分
量は100gであるから、誤差4%以内で測定すること
ができた。
【0020】
【発明の効果】本発明の方法によれば、懸濁物中に存在
する水分を容易かつ迅速に、しかもほぼ正確に測定する
ことができる。したがって例えば、本発明の方法をフレ
ッシュコンクリートに適用すれば、該コンクリート中の
骨材等に影響されることなく、また該コンクリート中か
らモルタル成分をスクリーニングする必要もなく、さら
に特殊な装置も使用せずに、容易、迅速かつほぼ正確に
測定することができる。したがって、運搬されてきたフ
レッシュコンクリートを打設前に迅速かつ安易に所定の
耐久性能をもつコンクリートであるかを判定することが
でき、またその材料の受け入れの可否を迅速に判断する
こともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 氷の融解に伴う体積変化を示すグラフ。
【図2】 本発明の一実施態様を示す概略図。
【図3】 本発明の他の一実施態様を示す概略図。
【図4】 本発明のさらに他の一実施態様を示す概略
図。
【符号の説明】
1、12、19懸濁物、2、18ゴム風船、3、11、
20容器、4、13不凍液、5密閉シール、6容器3の
頭部、7、14目盛、8、15懸濁物が凍結される前の
不凍液のメニスカスの位置、9、17冷媒、10、16
懸濁物が凍結された後の不凍液のメニスカスの位置、2
1液体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 隆芳 東京都千代田区六番町6番地28 住友大阪 セメント株式会社内 (72)発明者 山本 貴憲 東京都千代田区六番町6番地28 住友大阪 セメント株式会社内 Fターム(参考) 2G040 AA03 AB07 BA02 BA22 BB04 CA09 CA18 EA08 EB02 4G056 AA06 CB17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水と粉体とを含む懸濁物を完全に冷凍
    し、凍結前後の該懸濁物の体積変化量から懸濁物中に含
    まれる水分量を測定することを特徴とする懸濁物中の水
    分量測定方法。
  2. 【請求項2】 前記懸濁物を冷媒を用いて冷凍すること
    を特徴とする請求項1記載の懸濁物中の水分量測定方
    法。
  3. 【請求項3】 不凍液の液面下に凍結前の前記懸濁物
    を、該不凍液と混ざらないように存在せしめ、前記懸濁
    物を冷凍し、凍結前後の不凍液の液位差を測定すること
    により、前記体積変化量を測定する請求項1または2記
    載の懸濁物中の水分量測定方法。
JP2001294356A 2001-09-26 2001-09-26 懸濁物中の水分量測定方法 Withdrawn JP2003098133A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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