JP2758673B2

JP2758673B2 - 高強度コンクリート成分量測定用検量線作成方法

Info

Publication number: JP2758673B2
Application number: JP27649989A
Authority: JP
Inventors: 隆岩清水; 保彦吉岡; 昌公両角
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH03138547A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、高強度コンクリートの品質管理のために、
コンクリート中に混入されるシリカフュームや各種混和
材等の成分量を測定するために用いられる検量線の作成
方法に関する。

＜従来の技術＞例えば、高強度化のために用いられるシリカフューム
は、セメントの1/100程度の径を持ち、酸化珪素SiO₂を
主成分とする超微粒子であり、このようなシリカフュー
ムを利用する場合、その混入率が小さいと所要の強度を
発現できず、一方、混入率が大きいと、シリカフューム
がポゾラン材であってそれ自体に水硬性がほとんどない
ためにコンクリート強度を低下する傾向にあり、通常セ
メントに対して重量比で５〜20％混入することが必要で
あり、コンクリートの品質を管理する上で、シリカフュ
ームの混入率などを精度良く測定することが重要であ
る。また、他の混和材についても、それらの混入率など
を精度良く測定することが重要である。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、通常行われるところの化学的手法によ
って測定しようとしても、コンクリートの使用材料であ
るセメントおよび骨材のいずれにも、シリカフュームの
主成分である酸化珪素SiO₂が含まれているため、このよ
うな化学的手法による測定では、精度が低下して実際上
測定不能である欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、コンクリートの高強度化および高品質化を目的と
して用いられるシリカフュームや各種混和材等の超微粒
子の混入率などを、セメント等の粒径および比重の違い
による水中での沈降速度の差を利用して測定するに際
し、それらを精度良く測定する上で有用な検量線を作成
できるようにすることを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞本発明の高強度コンクリート成分量測定用検量線作成
方法は、上述のような目的を達成するために、顆粒状の
混和材を超音波処理によって分解し、その混和材とセメ
ントおよび細骨材それぞれの所定量づつとを混入すると
ともに水および分散剤を加えて撹拌分散処理した後に、
容器内の試料の懸濁液部分に位置するように被測定体を
収容し、その被測定体の重量を測定するとともに、その
測定した重量の経時的変化を読み取り、混入した混和材
量と懸濁液比重との相関を示す検量線を作成する。

＜作用＞本発明の高強度コンクリート成分量測定用検量線作成
方法の構成によれば、混和材の使用形態としては、セメ
ントに顆粒状または粉末状の混和材を混入する場合があ
るが、粉末状の場合、その嵩が多くなるとともに混入の
際の粉の飛散があるために、取り扱いにくい不都合があ
り、通常、顆粒状またはスラリー状で使用されているの
が実情である。

このような状況下において、顆粒状の混和材と粉末状
の混和材それぞれをセメントに混入して懸濁液の比重の
変化を測定したところ、両者に大きな差があり、顆粒状
の混和材ではセメントと同様な変化を示し、顆粒状の混
和材による検量線の作成が困難であるという結果に到達
した。そこで、鋭意研究の結果、超音波処理を施すこと
により、顆粒状の混和材を容易に分解できて、実使用の
コンクリートとして練り混ぜられた場合と同様の分解さ
れた混和材を得られることを見出すに至り、このことに
着目して、セメントと混和材との粒径の差による水中で
の沈降速度の違いに基づいた懸濁液の比重の変化から検
量線を精度良く作成することができる。

＜実施例＞次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

先ず、検量線を作成する上で使用する比重測定装置に
ついて説明する。

第１図の正面図に示すように、架台１上に測定器ケー
ス２が設けられ、その測定器ケース２の下面に付設され
た床下秤量用のフックに、硬質ガラス製で円柱状の被測
定体３が吊り下げ保持され、その被測定体３を、測定器
ケース２の下方に載置した試料収容容器としての容器１
のメスシリンダ４内に挿入できるようになっている。

前記測定器ケース２には、被測定体３の吊り下げ保持
部における支持圧を受け止め、その支持圧を電気的量に
変換して出力する測定器としてのロードセル５が設けら
れている。この測定器としては、ロードセル５に限ら
ず、例えば、歪ゲージなど各種のものが採用できる。

ロードセル５から出力された信号は、第２図のブロッ
ク図に示すように、演算手段としてのマイクロコンピュ
ータ６に入力され、懸濁液比重＝（浮力／被測定体体積） −（測定時の水比重と15℃の比重との差）に基づき、15℃の懸濁液の比重に換算するように構成さ
れている。上記被測定体体積は、比重測定時の温度を測
定し、その温度から15℃を引いた値に体積膨脹係数を乗
算した値を15℃で予め求めておいた体積に加えた値（15
℃未満のときには減算した値）とするようになってい
る。

測定器ケース２の外面に数値表示用のディスプレー７
が付設され、このディスプレー７にマイクロコンピュー
タ６が接続され、換算された懸濁液の比重を表示するよ
うに構成されている。

次に、上述の比重測定装置を用いて顆粒状のシリカフ
ューム量を求めるための検量線の作成について説明す
る。

先ず、予備実験について説明する。

実験方法セメントとシリカフュームとを合計した総重量（Ｃ＋
SF）を60gから140gまで20gずつ変化させ、各々シリカフ
ューム量を内割で0,10,20％混入したものに、表−１に
示すコンクリートの調合割合に相当する量の細骨材を加
え、ビーカーの中で少量の水と高性能AE減水剤3ccと共
に撹拌し、モルタル状にしたものを前述した比重測定装
置の１のメスシリンダ４に入れ、ゴム栓をして30秒間
に12回の撹拌を行った。

その後、直ちにメスシリンダ４を前述した比重測定装
置の所定位置に静置するとともに、そのメスシリンダ４
内に被測定体３を挿入し、水中重量の変化の測定を行っ
た。

実験に使用した材料は、表−２に示す通りのものであ
り、シリカフュームとしては、顆粒状のシリカフューム
を超音波洗浄器によって30分間分解処理したものを用い
た。

以上の条件の下で懸濁液の比重の経時的変化を測定し
たところ、総重量（Ｃ＋SF）が60g、100gおよび140gそ
れぞれのものにおいて、第３図の（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）それぞれのグラフに示す結果を得た。

この結果から、総重量（Ｃ＋SF）が同じであっても、
シリカフュームの混入率の違いによって懸濁液の比重の
経時的変化に明確な違いが現れていることが明らかであ
った。

また、撹拌終了後30秒経過した後における、各混入率
ごとの総重量（Ｃ＋SF）と懸濁液の比重との関係をプロ
ットしたところ、第４図のグラフに示す結果を得た。

この結果から、撹拌終了からの時間経過が少ない場合
は、総重量（Ｃ＋SF）と懸濁液の比重とは直線的な比例
関係にあることが明らかであった。そして、懸濁液の比
重をｙ、総重量（Ｃ＋SF）をｘとしたときに、ｙ＝0.00
0625x＋0.99836と係数を設定することにより、寄与率が
R²＝0.986と極めて良好な相関を示すことができた。

更に、セメントのみの重量（Ｃ）と、撹拌終了後30秒
経過した時点を基準として、そのときの懸濁液の比重を
５分経過した時点で測定した懸濁液の比重から引いた差
との関係を求めたところ、第５図のグラフに示す結果を
得た。

この結果においても、懸濁液の比重の差とセメント重
量（Ｃ）との間に、直線的な比例関係があることが明ら
かであった。また、懸濁液の５分後と30秒後との比重差
をｙ、セメント重量（Ｃ）をｘとしたときに、ｙ＝−0.
00301x−0.000301と係数を設定することにより、寄与率
がR²＝0.987と極めて良好な相関を示すことができた。

このような予備実検の結果、撹拌終了後初期の段階で
総重量（Ｃ＋SF）を判定し、５分程度経過した段階でセ
メント重量（Ｃ）を判定してその差を求めることにより
シリカフューム重量（SF）を判定できることが明らかで
あった。

次に、本発明である検量線の作成方法について説明す
る。

顆粒状のシリカフュームを超音波処理によって分解
し、そのシリカフュームとセメントと細骨材それぞれの
定量づつとを混入するとともに水を加えて撹拌処理し
（調合割合は、表−１に示したコンクリートから粗骨材
を篩分けした形のモルタルと同じである）、得られた試
料の定量を抽出して、前述比重測定装置における容器と
してのメスシリンダ４に収容し、その試料を撹拌分散処
理した後に、メスシリンダ４内の試料の懸濁液部分に位
置するように被測定体３を挿入して収容し、その被測定
体３の重量を測定するとともに、その測定した重量の経
時的変化を読み取り、シリカフューム混入率と懸濁液比
重との相関を示す検量線であるシリカフュームとセメン
トとを合計した総重量（Ｃ＋SF）、および、セメント量
それぞれに対する検量線を作成した。

ここにおいて、シリカフュームとセメントとを合計し
た総重量（Ｃ＋SF）を90g、130g、シリカフューム混入
率を内割で０、10、20％として懸濁液の比重を測定し
た。

そして、総重量（Ｃ＋SF）の検量線を、静置後30秒、
１分および２分それぞれで求めたところ、第６図のグラ
フに示す結果を得た。また、セメント重量（Ｃ）の検量
線を、１分後の懸濁液の比重を基準とし、５分後、10分
後および15分後との比重の差で求めたところ、第７図の
グラフに示す結果を得た。

＜確認実験＞次いで、上述のようにして得た検量線を用いて行っ
た、モルタルやコンクリートにおけるセメントやシリカ
フュームなどの成分量とかシリカフューム混入率などの
確認実験について説明する。

この実験においては、前述のシリカフュームとセメン
トとの合計した総重量（Ｃ＋SF）の検量線として、静置
後１分後のものを採用し、また、セメント重量（Ｃ）の
検量線として、５分後と１分後との比重の差をとったも
のを採用した。

そして、水量Ｗやその水量Ｗと総重量（Ｃ＋SF）との
比を求めるために、篩分けによって採取したモルタルを
高周波加熱装置（出力500Wの電子レンジ）により加熱乾
燥し、水分を乾燥蒸発させて蒸発前のモルタル重量から
水分蒸発後のモルタル重量を差し引くことにより自動的
に水量Ｗを求め、更に、静置後１分後の懸濁液の比重な
らびに５分後と１分後との比重の差それぞれをも自動的
に求めるようにコンクリート成分量測定装置が構成され
ており、その構成ならびに測定動作について先に説明し
ておく。

第８図の縦断面図に示すように、ハウジング８の被加
熱物収容室９内の下部に受け更10が設けられ、一方、被
加熱物収容室９の上部に、高周波加熱手段としてのマグ
ネトロン11が設けられ、受け皿10に載置された容器12内
に収容されたモルタル試料中の水分を高周波加熱によっ
て蒸発除去できるように構成されている。

受け皿10の支持部には圧電センサ13が付設され、受け
皿10に載置された容器12およびそれに収容されたモルタ
ル試料の重量を、加熱開始前から加熱完了後にわたって
測定するように構成されている。

図中14は運転スイッチを示している。

第９図のブロック図に示すように、前記ロードセル
５、圧電センサ13と運転スイッチ14、ならびに、例え
ば、５分ごとなどに信号を出力する第１のタイマ15それ
ぞれがマイクロコンピュータ６に接続されるとともに、
計時用の第２のタイマ16がマイクロコンピュータ６に接
続されている。

マイクロコンピュータ６には、重量変化率算出手段1
7、水量算出手段18、水量Ｗと総重量（Ｃ＋SF）との比
算出手段19、総重量（Ｃ＋SF）算出手段20、セメント量
（Ｃ）算出手段21、シリカフューム量（SF）算出手段22
およびシリカフューム混入率算手段23が備えられてい
る。

前記重量変化率算出手段17では、水分蒸発に伴う重量
の減少変化を測定し、その重量変化が設定量（例えば、
0.1g）以下になったときに蒸発が完了したと判断するよ
うになっている。

前記水量算出手段18では、重量変化率算出手段17での
蒸発完了の判断に伴い、蒸発運転開始前の重量から蒸発
完了後の重量を減算して水量Ｗを求めるようになってい
る。

前記総重量（Ｃ＋SF）算出手段20では、第２のタイマ
16の計時による30秒後における懸濁液の比重に基づき、
前述した検量線との比較によってセメント重量とシリカ
フューム重量とを合計した総重量（Ｃ＋SF）を求めるよ
うになっている。

また、セメント量（Ｃ）算出手段21では、第２のタイ
マ16の計時による５分後における懸濁液の比重に基づ
き、前述した検量線との比較によってセメント重量
（Ｃ）を求めるようになっている。

前記水量Ｗと総重量（Ｃ＋SF）との比算出手段19で
は、水量算出手段18によって求められた水量Ｗと、総重
量（Ｃ＋SF）算出手段20によって求められた総重量（Ｃ
＋SF）とから、それらの比を求めるようになっている。

前記シリカフューム量（SF）算出手段22では、総重量
（Ｃ＋SF）算出手段20によって求められた総重量（Ｃ＋
SF）から、セメント量（Ｃ）算出手段21によって求めら
れたセメント重量（Ｃ）を減算してシリカフューム量
（SF）を求めるようになっている。

そして、シリカフューム混入率算出手段23では、シリ
カフューム量（SF）算出手段22によって求められたシリ
カフューム量（SF）と、総重量（Ｃ＋SF）算出手段20に
よって求められた総重量（Ｃ＋SF）とから、それらの比
を求めるようになっている。

上記測定装置を用い、表−３に示す条件で作成したモ
ルタルおよびコンクリートの８種類を試料として測定し
たところ、同表−３の測定結果に示すデータが得られ
た。

なお、超音波処理したものは、顆粒状シリカフューム
を超音波洗浄器で30分間処理したものを用いた。

また、練り混ぜは、モルタルミキサーの場合は、1.5
で120秒、オムニミキサーの場合は、４で60秒それ
ぞれ行った。そして、この練り混ぜ後に、懸濁液比重測
定用に250gをのモルタルを採取し、高性能減水剤3ccを
添加して十分撹拌した後、前述同様にして懸濁液の比重
の変化を測定した。

この結果、シリカフュームを超音波処理したもので
は、そのシリカフューム混入率（SF/C＋SF）の誤差範囲
が、シリカフュームを混入しない場合を除いて、約12％
（NO.6の60分後のデータのみ20％になっているが、これ
は何らかの異常があったものと推測される）であり、超
音波処理しなかったものの誤差範囲が、約19〜47％であ
るのに比べ、精度を向上できていることが明らかであっ
た。また、その水量Ｗと総重量（Ｃ＋SF）との比（W/C
＋SF）が、超音波処理したものでは28.9〜30.7％の範囲
にあり、超音波処理しなかったものではほとんどが31.7
％以上であるのに比べ、精度を向上できていることが明
らかであった。

上記具体例では、混和材の一例としてのシリカフュー
ムについて説明したが、本発明方法は、他の混和材に対
しても適用できる。

＜発明の効果＞本発明の高強度コンクリート成分量測定用検量線作成
方法によれば、顆粒状の混和材に対して超音波処理を施
すことにより、実使用の場合と同様に分解された状態で
精度の良い検量線を作成できるから、コンクリート受け
入れ時に、練り上げられた打設前のコンクリートを試料
としてサンプリングし、その試料から粗骨材を篩分けて
分離除去した後、粗骨材分離後の試料の定量を抽出して
容器に収容し、その試料を撹拌分散処理した後に、容器
内の試料の懸濁液部分に位置するように被測定体を収容
し、その被測定体の重量を測定するとともに、その測定
した重量の経時的変化を読み取って懸濁液の比重の変化
を測定し、そうして得た比重を本発明で得た検量線に当
てはめることにより、混入した混和材量やセメント量等
を精度良く測定できるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る高強度コンクリート成分量測定用
検量線作成方法の実施例を示し、第１図は、本発明方法
に使用する比重測定装置の正面図、第２図はブロック
図、第３図は、懸濁液の比重の経時的変化を示すグラ
フ、第４図は、総重量（Ｃ＋SF）と懸濁液の比重との関
係を示すグラフ、第５図は、セメント重量（Ｃ）と懸濁
液の比重差との関係を示すグラフ、第６図は、総重量
（Ｃ＋SF）の検量線を示すグラフ、第７図は、セメント
重量の検量線を示すグラフ、第８図は、コンクリート成
分量測定装置の縦断面図、第９図は、コンクリート成分
量測定装置の概略構成を示すブロック図である。３……被測定体４……容器としてのメスシリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者両角昌公大阪府南河内郡美原町木材通３丁目１番８号株式会社竹中工務店技術研究所大阪支所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 9/00 - 9/86 G01N 33/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】顆粒状の混和材を超音波処理によって分解
し、その混和材とセメントおよび細骨材それぞれの所定
量づつを混入するとともに水および分散剤を加えて撹拌
分散処理した後に、容器内の試料の懸濁液部分に位置す
るように被測定体を収容し、その被測定体の重量を測定
するとともに、その測定した重量の経時的変化を読み取
り、混入した混和材量と懸濁液比重との相関を示す検量
線を作成することを特徴とする高強度コンクリート成分
量測定用検量線作成方法。