JP4499244B2

JP4499244B2 - Evaluation method for fresh concrete

Info

Publication number: JP4499244B2
Application number: JP2000104261A
Authority: JP
Inventors: 宏之内田
Original assignee: アースニクス株式会社
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JP2001289840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，まだ固まらないコンクリート（以下，フレッシュコンクリートという）の単位セメント量，単位細骨材量を評価するフレッシュコンクリートの評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコンクリートバッチャープラントやコンクリート打設現場における，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量は，コンクリートの品質管理を行う上で重要な指標となる。単位セメント量や単位細骨材量の評価が適切でないと，打設したコンクリートの強度に不足が生じ，コンクリートの崩落事故などを引き起こす原因となる。単位セメント量については，これまで粘性などの特性を利用して評価する手法が提案されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，粘性などの特性を利用した単位セメント量の評価手法は，複雑であり，現場で実施するのには適していない。また，温度依存性が高いため，正確な評価を安定して行うこともできない。
また，フレッシュコンクリートの単位細骨材量についても，実用的な評価手法が存在していないのが実状である。
本発明は，このような従来の技術における課題を解決するために，フレッシュコンクリートの評価方法を改良し，フレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルに含まれる空気量を収斂してから，前記モルタルの単位容積質量と単位水量とを計測し，計測した前記モルタルの単位容積質量と単位水量とに基づいて，単位セメント量や単位細骨材を求めることにより，簡単でしかも精度良くフレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量を得ることができるフレッシュコンクリートの評価方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために，本発明は，フレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルに含まれる空気量を収斂してから，前記モルタルの単位容積質量と単位水量とを計測し，計測した前記モルタルの単位容積質量と単位水量とに基づいて，フレッシュコンクリートの単位セメント量及び単位細骨材量のうちのいずれか一方または両方を求めてなるフレッシュコンクリートの評価方法として構成されている。
本発明に係るフレッシュコンクリートの評価方法では，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量が，計測されたモルタルの単位容積質量と単位水量とに基づいて求められる。これらの関係は予め得ることができ，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量を得るのは簡単である。ただし，前記関係は空気量の変動の影響や，粗骨材の偏りの影響を受ける。そこで，予め粗骨材を取り除き，またフレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルに含まれる空気量を収斂することにより，その影響が排除されるから，正確な測定を安定して行うことが可能となる。
前記モルタルの単位容積質量の計測には，例えば透過型のガンマ線密度計，又は秤と容器を用いることが可能である。また，前記モルタルの単位水量の計測には，例えば中性子水分計やマイクロ波水分計を用いることが可能である。
透過型のガンマ線密度計や，中性子水分計，マイクロ波水分計を用いたときには，大量の試料について容易に計測を行うことが可能である。しかも，これらの透過型の計測器を用いたときには，他の容器にモルタルを移し変える必要が少なくなるから，その分だけサンプリング誤差を抑えることもできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，本発明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１に本発明の実施の形態に係るフレッシュコンクリートの評価方法を実施するのに用いる装置の概略構成を示す。
本実施の形態では，フレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルＦが，図１に示す加圧の可能な圧力容器１に充填される。
この圧力容器１は，円筒容器１１と蓋１２とを備える。モルタルＦが充填されるのは，圧力容器１の円筒容器１１である。蓋１２には，空気室１３が設けられており，空気注入用の加圧ピストン１４によって空気室１３に空気を注入することにより，円筒容器１１内のモルタルＦが加圧される。加圧圧力は，蓋１２に取り付けられた圧力計１５を指標として操作される。
また，前記圧力容器１には，モルタルＦの単位容積質量や単位水量を計測するのに用いる透過型のガンマ線密度計と中性子水分計とが一体になった計測器２が取り付けられている。
前記計測器２には，演算装置が内蔵されており，透過型のガンマ線密度計により測定された密度は，前記演算装置により，モルタルの単位容積質量に変換される。また，中性子水分計により得られるのは，単位水量である。
前記計測器２により計測されたモルタルの単位容積質量と単位水量とに基づいて，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量が求められる。
上述のような装置を用いて本発明に係るフレッシュコンクリートの評価方法を実施する場合には，まず，フレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いた後，フレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルＦをＪＩＳなどの方法に準じて突き棒で突きながら，前記圧力容器１の円筒容器１１に充填し，およそ前記円筒容器１１を満たすようにする。充填したモルタルＦは，例えば図２に示す配合リストにあるＡ列−３のフレッシュコンクリートより粗骨材を取り除いたものである。
【０００６】
次いで，前記圧力容器１の蓋１２を閉じ，前記円筒容器１１の内室１６と前記空気室１３とが連通した状態で密閉する。前記圧力容器１の蓋１２を閉じたら，空気注入用の加圧ピストン１４を動かして前記空気室１３に空気を注入し，圧力計１５を見ながら，例えば９８〜４９０〔Ｐａ〕程度の適当な圧力で加圧して，前記円筒容器１１にあるモルタルＦに含まれた気泡を潰す。
この状態で，前記計測器２を動作させ，モルタルＦの密度と単位水量とを計測する。前記計測器２のガンマ線密度計により計測されたモルタルＦの密度は，既述の通り，前記計測器２に内蔵された演算装置によりモルタルＦの単位容積質量に変換される。
透過型のガンマ線密度計，及び中性子水分計を用いることにより，大量の試料を計測することが可能となり，また安定化型シンチレーション検出器方式にすれば，ドリフトの非常に少ない計測を行うことが可能である。さらに，透過型の計測器を用いればモルタルを容器から移し変えることが少なくなるため，サンプリング誤差も抑えることができる。
尚，ガンマ線密度計，及び中性子水分計を用いるときには，放射線特有の統計誤差が生じる。統計誤差は計測積算時間を長くすることにより抑えることが可能である。例えばＳＧＰ１００Ａ配管の容器に対して透過型の密度計により計測を行った場合，積算時間２４０秒で統計誤差２σが０．００５〔ｋｇ／ｌ〕となり，積算時間が４倍の９６０秒で統計誤差２σが半分の０．００２５〔ｋｇ／ｌ〕となる。線源強度を増すことによっても更に統計誤差を小さくすることができる。このような統計誤差は数学的原理に基づくものであり，本発明に由来するものではない。
【０００７】
上述のように計測されたモルタルＦの単位容積質量及び単位水量と，求めようとするモルタルＦの単位セメント量及び単位細骨材量との間には，例えば空気量が０％であるとき，次式（１），（２）にような関係がある。
Ｍ＝Ｃ＋Ｓ＋Ｗ（１）
１０００＝（Ｃ／ρ_C）＋（Ｓ／ρ_s）＋（Ｗ／ρ_W）（２）
ただし，Ｍはモルタルの単位容積質量〔ｋｇ／ｍ³〕，Ｃはモルタルの単位セメント量〔ｋｇ／ｍ³〕，Ｓはモルタルの単位細骨材量〔ｋｇ／ｍ³〕，Ｗはモルタルの単位水量〔ｋｇ／ｍ³〕，ρ_Cはセメント密度〔ｋｇ／ｌ〕，ρ_sは細骨材密度〔ｋｇ／ｌ〕，ρ_Wは水密度〔ｋｇ／ｌ〕（＝１．０）
上式（１），（２）を用いると，モルタルの単位セメント量Ｃは，次式（３）により，モルタルの単位細骨材量Ｓは，次式（４）によりそれぞれ与えられる。
Ｃ＝( ρ_C(M- ρ_s1000)+W ρ_C( ρ_s-1))/(ρ_C- ρ_s) （３）
Ｓ＝( ρ_s(M- ρ_C1000)+W ρ_s( ρ_C-1))/(ρ_s- ρ_C) （４）
上式（３），（４）によって表されるモルタルの単位セメント量，及び単位細骨材量から，以下のように，フレッシュコンクリートの単位セメント量，及び単位細骨材量を得ることができる。
モルタルの単位セメント量，及び単位細骨材量から，フレッシュコンクリートの単位セメント量，及び単位細骨材量を得るには，配合モルタル容積又は配合粗骨材容積若しくは配合粗骨材量と粗骨材密度などと空気量とを用いるか，粗骨材分離前に予め計測したフレッシュコンクリートの単位容積質量と空気量とを用い，計測したモルタルの単位容積質量との質量差から単位粗骨材量を計算すればよい。得られた各値からは，水セメント比はもちろんのこと推定スランプなどを計算することも可能である。これらの計算は，前記計測器２０に内蔵された演算器により行わせたり，前記計測器２０に接続されたパーソナルコンピュータを用いるなどして行う。
なお，複数種類のセメント，細骨材を用いる場合には，上式（３）又は（４）において，混合セメント密度，混合細骨材密度を用いる。このとき求められるのは，単位混合セメント量と，単位混合細骨材量である。
【０００８】
上式（３），（４）に表される通り，モルタルの単位セメント量，又は単位細骨材量は，ρ_C，ρ_s，ρ_Wが与えられるから，モルタルの単位容積質量と単位水量とが定まれば求められる。
この関係は空気量が０％でない場合でも安定していれば変わらない。ただし，空気量が少ない方が精度が高まる。
図２の配合リストに示したのは，例示プラントにおける普通ポルトランドセメント，粗骨材サイズ２０ｍｍ，空気量４．５％の配合系の全配合である。
ここで，配合系とは使用セメント／粗骨材サイズ／空気量の３つが同じ配合群の総称である。使用セメント／粗骨材サイズ／空気量のうちいずれか１つでも異なる配合群は別の配合系である。
また，１つの配合系をさらに分類する配合列Ａ〜Ｈは，同じ配合系で同じ配合強度の配合群の総称である。配合強度の異なる配合群は別の配合列となる。
図２の配合リストから，モルタルの単位容積質量と単位水量とを抽出したのが図３のリストであり，図３のリストの各配合をプロットしたグラフが図４である。
図４に示す直線Ａ１は，Ａ列の５つの配合から最小自乗法を用いて定めたものであり，次式（５）によって表される。
ｙ＝−１．２８８８ｘ＋２５７２．５（５）
また，図４に示す直線Ａ２は，Ｈ列の５つの配合から最小自乗法を用いて定めたものであり，次式（６）によって表される。
ｙ＝−１．３０６５ｘ＋２６００．７（６）
両直線Ａ１，Ａ２の傾きはほぼ同じである。
一般的に〔粗骨材の密度〕と〔セメント＋砂の混合密度〕は近い値である。「粗骨材」と「セメント＋砂」の割合が変化したとしても全体として配合上の固形分の密度にバラツキが少ないため水と固形分とが傾きを同じくしてリニアな関係になる。
ただし，この状態では固形分〔粗骨材＋砂＋セメント〕の中の単位セメント量を定めることは難しい。そこで，本発明では，粗骨材を取り除いたモルタルだけにして，細骨材とセメントの密度差を利用して単位セメント量を求めている。
【０００９】
図４に示す如く，上式（５）によって表されるＡ列の配合に対応した直線Ａ１は，最も下方に位置し，上式（６）によって表されるＨ列の配合に対応した直線Ａ２が，最も上方に位置する。これは，水セメント比の少ないものほど上方に位置することを意味する。
また，図４において縦に直線上に並んだ点は，配合上のスランプ一定の法則に従っていることを意味する。
上述の直線と縦に並んだ点とによって構成される，水セメント比とスランプに対応したほぼ平行四辺形のエリアが，単位容積質量と単位水量を軸にとった図４に現れる。
この平行四辺形のエリアのいずれの位置にプロットされるかで，単位セメント量，及び単位細骨材量を定めうる。
ここで，前記直線Ａ１，Ａ２の傾きが大きくなり，前記エリアが上下に拡大すると，求める単位セメント量，及び単位細骨材量の精度が高くなる。前記直線Ａ１，Ａ２の傾きは，空気量に関係する。
例えば，上下のエリア拡大については，配合Ａ−１とＨ−１のモルタルの密度差は，空気量４．５％の場合，Ａ−１（２．０５６５７），Ｈ−１（２．０７９８８）で，その差０．０２３３１に対して，空気量０％の場合，Ａ−１（２．２１５３１），Ｈ−１（２．２４２０９）で，その差０．０２６７８となり，単位容積質量差が大きくなり計測しやすくなる。
傾きについては，配合Ａ−１とＡ−５のモルタルの密度差は，空気量４．５％の場合，Ａ−１（２．０５６５７），Ａ−５（２．０４７２８）で，その差０．００９２９に対して，空気量０％の場合，Ａ−１（２．２１５３１），Ａ−５（２．１９０１２）で，その差０．０２５１９となり，単位容積質量差が大きくなり計測しやすくなる。
空気量の変動は，前記直線Ａ１，Ａ２に影響を与える。空気量の変動が与える影響はかなり大きいので，本評価方法では，単位容積質量の計測に先立ち，空気量を収斂させてている。さらに，空気量を抑えた容器内で単位容積質量を計測することによってサンプリング誤差が生じるのを防止してもいる。
このように，本実施の形態に係るフレッシュコンクリートの評価方法では，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量が，計測されたモルタルの単位容積質量と単位水量とに基づいて求められる。これらの関係は予め得ることができ，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量を得るのは簡単である。ただし，前記関係は空気量の変動の影響や，粗骨材の偏りの影響を受ける。そこで，予め粗骨材を取り除き，またフレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルに含まれる空気量を収斂することにより，その影響が排除されるから，正確な測定を安定して行うことが可能である。
また，前記モルタルの単位容積質量や，単位水量の計測に，透過型のガンマ線密度計や，中性子水分計やマイクロ波水分計を用いたので，大量の試料について容易に計測を行うことが可能となった。また，これらの透過型の計測器を用いたときには，他の容器にモルタルを移し変える必要が少なくなるから，その分だけサンプリング誤差を抑えることもできる。
なお，予め空気量を収斂させておくことにより，加圧前の密度や圧力開放後の密度と加圧時の密度からコンクリートに含まれる空気量を計測することや，加圧とともに振動などを加えるなどして骨材自体の空隙の状況や影響を計測することも可能となる。
【００１０】
【実施例】
前記実施の形態において，フレッシュコンクリートが９８〔Ｐａ〕程度の圧力で加圧して気泡を潰すことが可能な性状であれば，別途圧力容器を用意せずに，空気量試験に用いる空気室圧力方法の容器をそのまま用いてこれに透過型の計測器２を取り付けるか挟むように配置するなどしてもよい。このようにすれば，正規の空気量試験と単位セメント量や単位細骨材量の同定を同時に行うことができる。このとき，空気量試験器には，加圧する際に加水しない方式のものを用いた方が，加水後の取り扱いに誤りが生じ難いので好ましい。
また，前記実施の形態では，図１に示したような圧力容器１を用いたが，これに代えて，例えば図５に示すような圧力容器４１を用いることも可能である。
図５に示す如く，圧力容器５１は，両端にフランジを備えた円筒容器５２の一端にめくら蓋５３を取り付け，他端に２枚の円盤状可トウ性膜を張り合わせて袋状にし油の注入口を設けた加圧用可トウ性膜５４と油の注入口を通す穴の開いた蓋５５とを取り付けたものである。
この圧力容器５１に透過型の前記計測器２を取り付ける。
前記圧力容器５１を用いる場合には，まず前記実施の形態と同じく，例えば配合Ａ列−３のフレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたフレッシュモルタルＦを前記円筒容器５２内に投入し，必要に応じて突き棒で突いてしっかりと充填する。
次いで，前記円筒容器５２の前記蓋５５を閉じた上で，圧力計付き油圧ポンプ５６からホース５７を介して袋状の可トウ性膜５４の間に油を送り，袋状の可トウ性膜５４が占める容積を増大させる。これにより，前記円筒容器５２内のフレッシュモルタルＦが加圧される。このときの圧力も，９８〜４９０〔Ｐａ〕程度である。この加圧によって，フレッシュモルタルＦ内の気泡が潰される。
この状態で透過型の前記計測器２を動作させ，前記実施の形態と同様，フレッシュモルタルＦの密度（単位容積質量）と単位水量を計測する。計測したフレッシュモルタルＦの単位容積質量と単位水量とに基づいて，上式（３），（４）に従い，フレッシュモルタルＦの単位セメント量と単位細骨材量とが求められ，これらから，フレッシュコンクリートの単位セメント量と単位細骨材量が求められる。
尚，プランジャーなどによりフレッシュモルタルを直接加圧することもできる。プランジャーなどを用いて直接加圧を行うのは簡便であるが，シリンダの磨耗などにより水が逃げたりする恐れがある。前記のように可トウ性膜を用いて加圧し気泡を潰すと，水を漏らすことなく正確な計測を行うことができ好ましい。
【００１１】
また，透過型のガンマ線密度計を用いずに例えば図６に示す如く，秤６１と加振装置６２とを用いても，単位容積質量を求めることができる。
まずマイクロ波を透過する円筒容器６３を秤６１にかけて重量を計量する。その後，該円筒容器６３にフレッシュコンクリートから粗骨材を取り除いたモルタルＦを円筒容器６３の容器容積のおよそ２／３程度まで投入する。次いで，図６（ａ）に示す如く，前記円筒容器６３とモルタルＦを秤６１で計量し，それから，図６（ｂ）に示す如く，モルタルＦが投入された前記円筒容器６３を前記加振装置６２に載置する。そして，数十秒から数分間程度前記加振装置６２によって前記円筒容器６３を加振すると，空気量が減少してスランプのいずれにかかわらず，例えば１．８％程度の一定量にきれいに収斂する。ここまでの加振前か，加振後のいずれかで，図６（ｃ）に示す如く，マイクロ波水分計６４を用いて単位水量を計測しておく。空気量が収斂したところで，前記円筒容器６３の残りの部分に静かに水を入れ前記円筒容器６３を満たす。このとき満たすのに要した水の量を秤６１で計っておき前記円筒容器６３の容積から満たした水の容積を差し引くことにより，加振して空気量が減じたモルタルＦの容積を求め，加振後のモルタルＦの容積とモルタルＦの重量と収斂した空気量の値から計画空気量，あるいは空気量０における単位容積質量を演算する。このようにして求めたモルタルの単位容積質量と単位水量とから前記実施の形態及び実施例と同様に，フレッシュコンクリートの単位セメント量，単位細骨材量が求められる。
尚，この例では，前記加振装置６２に前記円筒容器６３を載置することにより，モルタルＦに振動を加えたが，例えば超音波を用いて振動を与えたり，前記円筒容器６３を回転させながら加振したり，前記円筒容器６３の内部にバイブレーターを挿入するなどして，モルタルに振動を与えるようにしてもよい。内部にバイブレーターを挿入する場合，バイブレーターに付着した分の試料はウェスなどで拭き取り秤で計量すれば補正することができる。容器の内部に加振部分を挿入する場合には，加振棒などを容器にあらかじめセットしておくか加振棒などを分離型として電磁力などでエネルギーを供給して加振するなどすれば，加振棒などを含めて秤で計量でき，より正確さが増す上に全体の計測工程に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
また，加振後のモルタルＦの容積を求めるのに，前記の例では，水を加え秤を用いて計測したが，メスシリンダーなどの升を用いて計量するようにしてもよく，さらには容器の目盛りから直接フレッシュコンクリートの容積を求めるようにしてもよい。この場合，容器の径が上下方向に同じ円筒容器よりも，上部の径が小さくなった容器を用いた方が，水を正確に投入することができ，加振後のモルタルの容積をより正確に求めることができるので好ましい。
また，前記例のように加振して空気量を収斂させた場合，使用セメント，骨材，ＡＥ剤他の添加剤などの関係によりプラント毎に前記比例関係が多少異なってくることが考えられるので，例えば１．８％程度の空気量をプラントや使用材料ごとなどに定めてこれを基準に一旦計算してから単位水量を計測するようにしてもよい。
さらに，空気量をより少ない値に収斂させる必要がある場合などには，モルタルに消泡剤や脱泡剤を加えるなどしてもよい。
また，圧力容器を別途用意せず，空気量試験器具を用いることも可能である。
試験器具の筒に所定量充填したモルタルの重量を秤で計量し，ＪＩＳなどの所定の手順で空気量を計測し，該モルタルの容積，重量，空気量から所定空気量における単位容積質量を演算し，容器と分離した透過型の中性子水分計を用いて単位水量を計測する。
尚，空気量の計測方法としては，空気室圧力方法が望ましい。その理由は短時間で計測出来る点と，同法による標準的な測定の他に加圧する力を変えるなどして前記実施の形態の手法と組み合わせることができる点である。また計量の方法としては，空気量試験器具の空気量測定器具の蓋などを含めて秤にかけるか，容器部分のみを秤にかけるかはいずれでもよく限定されない。
【００１３】
単位水量を計測する手段は，中性子を応用したものでも，マイクロ波を応用したものでも，あるいはその他の手段でもよい。中性子を応用したものは，結合水まで計測できる点が望ましく，またマイクロ波を応用したものは計測時間が短いのでよい。
単位容積質量を測定する手段は，秤と容器を用いる方法でも，ガンマ線密度計を用いる方法でも，あるいはその他の質量を計測する方法のいずれでもよく限定されない。秤については，高性能であることと小型である点でロ−ドセル方式のものが望ましい。
また，前記実施の形態では，透過型のガンマ線密度計と中性子水分計とが一体となった計測器を用いたが，もちろん，単位容積質量を計測する手段と，単位水量を計測する手段は別個に設けてもよい。
また，モルタルを充填する容器の素材は鉄，アルミ，塩化ビニール，ＰＰ等どのような素材でもよく限定されないが，マイクロ波を用いて単位水量を計測する場合には，少なくとも一部にマイクロ波が透過可能な材料（プラスチックやセラミックスなど）を用いる必要がある。また，容器の形状は円筒や角筒に限らずどのような形状でもよいが，加圧する際には断面積の変化が少ない円筒が望ましい。筒状容器として一方の端もしくは両端を閉じたものを用いてもよく，その径を拡大したり縮小したりした形状のものでもよく限定されない。さらには，曲筒もしくは曲管として用いてもよい。
また，ガンマ線密度計や中性子水分計，マイクロ波水分計と容器との配置は，これらの透過型計測器を容器に直接付けて計測しても，容器と分離して配置してもよい。さらに容器の高さ方向にガンマ線や中性子線のビームあるいはマイクロ波を通すか，容器の断面方向にビームあるいはマイクロ波を通すかはいずれでもよく限定されない。さらに，空気量試験に用いる空気室圧力方法の容器をそのまま用い，これに透過型のガンマ線密度計や中性子水分計，マイクロ波水分計を取り付けてもよい。
可トウ性の膜は，圧力に応じて変形可能で破れないものであればよく，ゴム，プラスチック，不織布，編織布などの単体や複合材などを用いることができる。
さらに，圧力容器の開閉には，ボルトによる開閉方式でもビクトリックジョイントによる開閉方式，あるいは万力状の金具を用いる方式やその他の方式を採用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明した通り，本発明によれば，フレッシュコンクリートの単位セメント量や単位細骨材量を簡単にしかも精度良く求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフレッシュコンクリートの評価方法を実施するのに用いる装置の概略構成を示す図。
【図２】フレッシュコンクリートの配合リストを示す図。
【図３】モルタルの単位容積質量と単位水量とを示す図。
【図４】モルタルの単位容積質量と単位水量との関係を表したグラフ。
【図５】本発明の一実施例に係るフレッシュコンクリートの評価方法を実施するのに用いる装置の概略構成を示す図。
【図６】本発明の他の実施例に係るフレッシュコンクリートの評価方法を実施するのに用いる装置を示す図。
【符号の説明】
１…圧力容器
２…計測器
１１…円筒容器
１２…蓋
１３…空気室
１４…加圧用ピストン
１５…圧力計
Ｆ…モルタル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fresh concrete evaluation method for evaluating a unit cement amount and a unit fine aggregate amount of concrete that has not yet solidified (hereinafter referred to as fresh concrete).
[0002]
[Prior art]
For example, the amount of unit cement and the amount of fine aggregate of fresh concrete at a concrete batcher plant or a concrete placement site are important indicators for quality control of concrete. If the evaluation of unit cement amount and unit fine aggregate amount is not appropriate, the strength of the cast concrete will be insufficient, which may cause concrete collapse accidents. So far, methods have been proposed to evaluate the amount of unit cement using characteristics such as viscosity.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method for evaluating the amount of unit cement using characteristics such as viscosity is complicated and not suitable for on-site implementation. In addition, accurate evaluation cannot be performed stably due to high temperature dependence.
In fact, there is no practical evaluation method for the amount of fine aggregate in fresh concrete.
In order to solve such problems in the prior art, the present invention improves the evaluation method of fresh concrete, converges the amount of air contained in the mortar obtained by removing coarse aggregate from the fresh concrete, and then the mortar. By measuring the unit volume mass and unit water volume of the mortar, and determining the unit cement amount and unit fine aggregate based on the measured unit volume mass and unit water volume of the mortar, it is simple and accurate. An object of the present invention is to provide a method for evaluating fresh concrete capable of obtaining a cement amount and a unit fine aggregate amount.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention measures the unit volume mass and the unit water amount of the mortar after converging the amount of air contained in the mortar obtained by removing coarse aggregate from fresh concrete. Based on the unit volume mass and unit water amount of the mortar, it is configured as an evaluation method for fresh concrete in which one or both of a unit cement amount and a unit fine aggregate amount of fresh concrete are obtained.
In the method for evaluating fresh concrete according to the present invention, the unit cement amount and unit fine aggregate amount of fresh concrete are obtained based on the measured unit volume mass and unit water amount of mortar. These relationships can be obtained in advance, and it is easy to obtain the amount of unit cement and the amount of fine aggregate in fresh concrete. However, the relationship is affected by fluctuations in air volume and coarse aggregate bias. Therefore, by removing the coarse aggregate in advance and converging the amount of air contained in the mortar from which the coarse aggregate has been removed from fresh concrete, the influence is eliminated, so accurate measurement can be performed stably. It becomes.
For the measurement of the unit volume mass of the mortar, for example, a transmission type gamma-ray density meter, or a scale and a container can be used. For example, a neutron moisture meter or a microwave moisture meter can be used for measuring the unit water amount of the mortar.
When a transmission-type gamma-ray density meter, neutron moisture meter, or microwave moisture meter is used, it is possible to easily measure a large amount of samples. Moreover, when these transmission type measuring instruments are used, it is not necessary to transfer the mortar to another container, so that the sampling error can be suppressed accordingly.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following embodiments are specific examples of the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an apparatus used for carrying out a method for evaluating fresh concrete according to an embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the mortar F obtained by removing coarse aggregate from fresh concrete is filled in the pressurizable pressure vessel 1 shown in FIG.
The pressure vessel 1 includes a cylindrical vessel 11 and a lid 12. It is the cylindrical container 11 of the pressure vessel 1 that is filled with the mortar F. The lid 12 is provided with an air chamber 13, and the mortar F in the cylindrical container 11 is pressurized by injecting air into the air chamber 13 by the pressurizing piston 14 for injecting air. The pressurizing pressure is operated using a pressure gauge 15 attached to the lid 12 as an index.
The pressure vessel 1 is provided with a measuring device 2 in which a transmission type gamma ray density meter and a neutron moisture meter used for measuring the unit volume mass and unit water amount of the mortar F are integrated.
The measuring device 2 has a built-in computing device, and the density measured by the transmission type gamma ray density meter is converted into unit volume mass of mortar by the computing device. In addition, the unit water volume is obtained from the neutron moisture meter.
Based on the unit volume mass and the unit water amount of the mortar measured by the measuring device 2, the unit cement amount and the unit fine aggregate amount of the fresh concrete are obtained.
When implementing the method for evaluating fresh concrete according to the present invention using the apparatus as described above, first, after removing coarse aggregate from fresh concrete, mortar F from which coarse aggregate has been removed from fresh concrete is JIS. The cylindrical container 11 of the pressure vessel 1 is filled while being struck with a stick according to a method such as the above, so that the cylindrical container 11 is approximately filled. The filled mortar F is obtained by removing coarse aggregate from, for example, the fresh concrete in row A-3 in the blending list shown in FIG.
[0006]
Next, the lid 12 of the pressure vessel 1 is closed and sealed in a state where the inner chamber 16 of the cylindrical vessel 11 and the air chamber 13 are in communication. When the lid 12 of the pressure vessel 1 is closed, the pressure piston 14 for injecting air is moved to inject air into the air chamber 13, and an appropriate pressure of about 98 to 490 [Pa] is observed while looking at the pressure gauge 15, for example. Pressurize with pressure to crush bubbles contained in the mortar F in the cylindrical container 11.
In this state, the measuring device 2 is operated to measure the density and unit water amount of the mortar F. The density of the mortar F measured by the gamma-ray density meter of the measuring instrument 2 is converted into the unit volume mass of the mortar F by the arithmetic unit built in the measuring instrument 2 as described above.
Using a transmission-type gamma-ray density meter and a neutron moisture meter makes it possible to measure a large amount of sample, and the stabilized scintillation detector system can measure very little drift. It is. Furthermore, the mortar by using the transmission-type instruments because it is less varied transferred from the container, can be suppressed sampling error.
When using a gamma-ray density meter and a neutron moisture meter, statistical errors peculiar to radiation occur. Statistical errors can be suppressed by increasing the measurement integration time. For example, when a SGP100A pipe container is measured with a transmission type densimeter, the statistical error 2σ is 0.005 [kg / l] after 240 seconds, and the statistical error is 960 seconds, which is four times the cumulative time. 2σ becomes half of 0.0025 [kg / l]. The statistical error can be further reduced by increasing the source intensity. Such statistical errors are based on mathematical principles and are not derived from the present invention.
[0007]
Between the unit volume mass and unit water amount of the mortar F measured as described above and the unit cement amount and unit fine aggregate amount of the mortar F to be obtained, for example, when the air amount is 0%, The following equations (1) and (2) are related.
M = C + S + W (1)
1000 = (C / ρ _C ) + (S / ρ _s ) + (W / ρ _W ) (2)
Where M is the unit volume mass of the mortar [kg / m ³ ], C is the unit cement amount of the mortar [kg / m ³ ], S is the unit fine aggregate amount of the mortar [kg / m ³ ], and W is the mortar unit mass. Unit water volume [kg / m ³ ], ρ _C is cement density [kg / l], ρ _s is fine aggregate density [kg / l], ρ _W is water density [kg / l] (= 1.0)
When the above formulas (1) and (2) are used, the unit cement amount C of mortar is given by the following formula (3), and the unit fine aggregate amount S of mortar is given by the following formula (4).
C = ([rho] _C (M- [rho] _s 1000) + W [rho] _C ([rho] _s- 1)) / ([rho] _{C- [} rho] _s ) (3)
S = (ρ _s (M-ρ _C 1000) + W ρ _s (ρ _C -1)) / (ρ _s -ρ _C ) (4)
From the unit cement amount and unit fine aggregate amount of mortar represented by the above formulas (3) and (4), the unit cement amount and unit fine aggregate amount of fresh concrete can be obtained as follows. .
In order to obtain the unit cement amount and unit fine aggregate amount of fresh concrete from the unit cement amount and unit fine aggregate amount of mortar, blended mortar volume, blended coarse aggregate volume or blended coarse aggregate amount and coarse bone The unit coarse aggregate amount is calculated from the mass difference between the measured unit volume mass of the mortar and the unit volume mass of the fresh concrete measured before the coarse aggregate separation. Should be calculated. From the obtained values, it is possible to calculate the estimated slump as well as the water-cement ratio. These calculations are performed by an arithmetic unit built in the measuring instrument 20 or by using a personal computer connected to the measuring instrument 20.
In addition, when using multiple types of cement and fine aggregate, the mixed cement density and the mixed fine aggregate density are used in the above formula (3) or (4). What is required at this time is the unit mixed cement amount and the unit mixed fine aggregate amount.
[0008]
As expressed in the above formulas (3) and (4), mortar unit cement amount or unit fine aggregate amount is given by ρ _C , ρ _s , ρ _W , so unit volume mass and unit water amount of mortar If it is determined, it is required.
This relationship does not change if the air amount is not 0% as long as it is stable. However, the accuracy is higher when the amount of air is smaller.
The combination list shown in FIG. 2 shows all the combinations of the ordinary Portland cement, coarse aggregate size 20 mm, and air amount 4.5% in the example plant.
Here, the blending system is a general term for the blending group in which the cement used / the size of the coarse aggregate / the amount of air is the same. The combination group that is different in any one of the used cement / the coarse aggregate size / the air amount is another combination system.
Moreover, the compounding rows A to H that further classify one compounding system are generic names of compounding groups having the same compounding system and the same compounding strength. A blending group with different blending strengths is a separate blending row.
The list of FIG. 3 is obtained by extracting the unit volume mass and the unit water amount of the mortar from the combination list of FIG. 2, and FIG. 4 is a graph in which the respective combinations of the list of FIG. 3 are plotted.
The straight line A1 shown in FIG. 4 is determined using the least square method from the five combinations in the A column, and is represented by the following equation (5).
y = -1.2888x + 2572.5 (5)
Moreover, the straight line A2 shown in FIG. 4 is determined using the least square method from the five combinations of the H columns, and is represented by the following equation (6).
y = -1.3065x + 2600.7 (6)
The slopes of both straight lines A1 and A2 are substantially the same.
Generally, [the density of coarse aggregate] and [mixing density of cement + sand] are close to each other. Even if the ratio of “coarse aggregate” and “cement + sand” is changed, since the density of solid content in the blend is small as a whole, water and the solid content have a linear relationship with the same inclination.
However, in this state, it is difficult to determine the unit cement amount in the solid content (coarse aggregate + sand + cement). Therefore, in the present invention, only the mortar from which the coarse aggregate is removed is used, and the unit cement amount is obtained by utilizing the density difference between the fine aggregate and the cement.
[0009]
As shown in FIG. 4, the straight line A1 corresponding to the combination of the A column represented by the above equation (5) is located at the lowest position, and the straight line A2 corresponding to the combination of the H column represented by the above equation (6). Is at the top. This means that the smaller the water-cement ratio, the higher the position.
Moreover, the points arranged on a straight line in FIG. 4 mean that the slump constant law in the blending is followed.
A substantially parallelogram area corresponding to the water cement ratio and slump, which is constituted by the above-mentioned straight line and the points arranged vertically, appears in FIG. 4 with the unit volume mass and the unit water amount as axes.
The unit cement amount and the unit fine aggregate amount can be determined by plotting at any position in the parallelogram area.
Here, when the slopes of the straight lines A1 and A2 are increased and the area is expanded vertically, the accuracy of the obtained unit cement amount and unit fine aggregate amount is increased. The slopes of the straight lines A1 and A2 are related to the amount of air.
For example, regarding the upper and lower area expansion, the density difference between the mortars of the blends A-1 and H-1 is A-1 (2.05657), H-1 (2.07988) when the air amount is 4.5%. With respect to the difference 0.02331, when the air amount is 0%, the difference is 0.02678 between A-1 (2.21531) and H-1 (2.24209), and the unit volume mass difference is large. It becomes easier to measure.
Regarding the inclination, the density difference between the mortars of the blends A-1 and A-5 is A-1 (2.05657) and A-5 (2.04728) when the air amount is 4.5%. .00929, when the air volume is 0%, the difference between A-1 (2.21531) and A-5 (2.19012) is 0.02519, and the unit volume mass difference becomes large, making it easy to measure. .
The fluctuation of the air amount affects the straight lines A1 and A2. Since the effect of air volume fluctuations is quite large, this evaluation method converges the air volume prior to unit volume mass measurement. Furthermore, the sampling error is prevented by measuring the unit volume mass in a container with a reduced amount of air.
Thus, in the fresh concrete evaluation method according to the present embodiment, the unit cement amount and the unit fine aggregate amount of fresh concrete are obtained based on the measured unit volume mass and unit water amount of mortar. These relationships can be obtained in advance, and it is easy to obtain the amount of unit cement and the amount of fine aggregate in fresh concrete. However, the relationship is affected by fluctuations in air volume and coarse aggregate bias. Therefore, by removing the coarse aggregate in advance and converging the amount of air contained in the mortar from which the coarse aggregate has been removed from fresh concrete, the influence is eliminated, so accurate measurement can be performed stably. It is.
In addition, the transmission gamma-ray density meter, neutron moisture meter, and microwave moisture meter were used to measure the unit volume mass and unit water volume of the mortar, making it possible to easily measure a large amount of samples. became. In addition, when these transmission type measuring instruments are used, it is not necessary to transfer the mortar to another container, so that the sampling error can be suppressed accordingly.
In addition, by converging the air volume in advance, the air volume contained in the concrete can be measured from the density before pressurization, the density after pressure release and the density at pressurization, or vibration can be added along with pressurization. For example, it is possible to measure the state of voids and the influence of the aggregate itself.
[0010]
【Example】
In the above-described embodiment, if the fresh concrete is capable of being crushed by pressurizing at a pressure of about 98 [Pa], an air chamber pressure method used for the air amount test without preparing a separate pressure vessel. The container may be used as it is, and the transmission type measuring instrument 2 may be attached or sandwiched between the containers. In this way, the normal air amount test and the unit cement amount and the unit fine aggregate amount can be simultaneously identified. At this time, it is preferable to use an air quantity tester that does not add water when pressurized, since it is less likely to cause errors in handling after addition.
Moreover, in the said embodiment, although the pressure vessel 1 as shown in FIG. 1 was used, it can replace with this and can also use the pressure vessel 41 as shown, for example in FIG.
As shown in FIG. 5, the pressure vessel 51 has a cylindrical lid 52 provided with flanges at both ends, a blind cover 53 attached to one end, and two disc-shaped towable membranes attached to the other end to form a bag, and oil injection. A pressurizable towable membrane 54 provided with an inlet and a lid 55 having a hole through which an oil injection port passes are attached.
The transmission type measuring instrument 2 is attached to the pressure vessel 51.
When the pressure vessel 51 is used, first, as in the above-described embodiment, for example, fresh mortar F obtained by removing coarse aggregate from fresh concrete of blend A row-3 is put into the cylindrical vessel 52, and if necessary, Use a stick to squeeze it firmly.
Next, after the lid 55 of the cylindrical container 52 is closed, oil is sent from the hydraulic pump 56 with a pressure gauge to the bag-like towable membrane 54 via the hose 57, so that the bag-like towable membrane is fed. Increase the volume occupied by 54. As a result, the fresh mortar F in the cylindrical container 52 is pressurized. The pressure at this time is also about 98 to 490 [Pa]. By this pressurization, bubbles in the fresh mortar F are crushed.
In this state, the transmission type measuring instrument 2 is operated, and the density (unit volume mass) and the unit water amount of the fresh mortar F are measured as in the above embodiment. Based on the measured unit volume mass and unit water volume of fresh mortar F, the unit cement amount and unit fine aggregate amount of fresh mortar F are obtained according to the above formulas (3) and (4). The amount of concrete cement and the amount of fine aggregate are required.
It is also possible to pressurize fresh mortar directly with a plunger or the like. Direct pressure application using a plunger is convenient, but water may escape due to wear of the cylinder. As described above, it is preferable to apply pressure using a towable membrane to crush bubbles so that accurate measurement can be performed without leaking water.
[0011]
Further, the unit volume mass can be obtained by using a scale 61 and a vibration device 62 without using a transmission type gamma ray density meter, for example, as shown in FIG.
First, a cylindrical container 63 that transmits microwaves is put on a balance 61 to measure the weight. Thereafter, mortar F obtained by removing coarse aggregate from fresh concrete is put into the cylindrical container 63 to about 2/3 of the volume of the cylindrical container 63. Next, as shown in FIG. 6 (a), the cylindrical container 63 and the mortar F are weighed with a balance 61, and then the cylindrical container 63 into which the mortar F has been charged as shown in FIG. 6 (b). Place on device 62. Then, when the cylindrical container 63 is vibrated by the vibration device 62 for several tens of seconds to several minutes, the amount of air is reduced and the amount is finely converged to, for example, a certain amount of about 1.8% regardless of any slump. . The unit water amount is measured using a microwave moisture meter 64 as shown in FIG. 6C before or after the vibration so far. When the amount of air has converged, water is gently poured into the remaining portion of the cylindrical container 63 to fill the cylindrical container 63. At this time, the amount of water required for filling is measured with a balance 61, and the volume of the mortar F in which the amount of air is reduced by vibration is obtained by subtracting the volume of the filled water from the volume of the cylindrical container 63, From the volume of the mortar F after vibration, the weight of the mortar F and the value of the converged air amount, the planned air amount or the unit volume mass at the air amount 0 is calculated. From the unit volume mass and unit water amount of the mortar thus obtained, the unit cement amount and unit fine aggregate amount of fresh concrete can be obtained in the same manner as in the above embodiment and examples.
In this example, vibration is applied to the mortar F by placing the cylindrical container 63 on the vibration device 62. However, for example, vibration is applied using ultrasonic waves, or the cylindrical container 63 is rotated. Alternatively, the mortar may be vibrated by applying vibration or inserting a vibrator into the cylindrical container 63. When a vibrator is inserted inside, the sample adhering to the vibrator can be corrected by wiping with a waste cloth and measuring with a balance. If you want to insert a vibrating part inside the container, either set a vibrating rod in the container in advance, or use a vibrating bar or the like as a separate type to vibrate by supplying energy with electromagnetic force. It can be weighed with a balance including a vibrating bar, and the accuracy is increased and the time required for the entire measurement process can be shortened.
[0012]
In addition, in the above example, the volume of the mortar F after vibration was obtained by adding water and measuring it using a scale. However, it may be measured using a scissors such as a graduated cylinder, or a container. The volume of fresh concrete may be obtained directly from the scale. In this case, using a container with a smaller upper diameter than a cylindrical container with the same diameter in the vertical direction allows water to be introduced more accurately, and the volume of the mortar after vibration is more accurate. Therefore, it is preferable.
In addition, when the amount of air is converged by shaking as in the above example, the proportional relationship may be slightly different for each plant depending on the relationship between the cement used, the aggregate, the AE agent, and other additives. Thus, for example, an air amount of about 1.8% may be determined for each plant or material used, and once calculated based on this, the unit water amount may be measured.
Furthermore, when it is necessary to converge the air amount to a smaller value, an antifoaming agent or a defoaming agent may be added to the mortar.
It is also possible to use an air quantity test device without preparing a pressure vessel separately.
Measure the weight of the mortar filled in a specified amount in the cylinder of the test equipment with a scale, measure the air volume by a predetermined procedure such as JIS, and calculate the unit volume mass at the predetermined air volume from the volume, weight, and air volume of the mortar. The unit water volume is measured using a transmission neutron moisture meter separated from the container.
Note that the air chamber pressure method is desirable as a method for measuring the air amount. The reason is that it can be measured in a short time, and can be combined with the method of the above-described embodiment by changing the pressing force in addition to the standard measurement by the same method. Further, as a measuring method, there is no limitation on whether to weigh including the lid of the air amount measuring device of the air amount test device or only the container part.
[0013]
The means for measuring the unit amount of water may be neutron-applied, microwave-applied, or other means. Those using neutrons should be able to measure up to the bound water, and those using microwaves should have a short measurement time.
The means for measuring the unit volume mass may be either a method using a scale and a container, a method using a gamma density meter, or a method of measuring other masses, and is not limited. As for the scale, a load cell type is preferable in terms of high performance and small size.
In the above embodiment, a measuring instrument in which a transmission type gamma ray density meter and a neutron moisture meter are integrated is used. Of course, means for measuring the unit volume mass and means for measuring the unit water amount are separately provided. May be provided.
In addition, the material of the container filled with mortar is not limited to any material such as iron, aluminum, vinyl chloride, PP, but when measuring the unit water volume using microwaves, at least a portion of the microwaves are present. It is necessary to use a permeable material (plastic, ceramics, etc.). In addition, the shape of the container is not limited to a cylinder or a square tube, but may be any shape, but a cylinder with a small change in cross-sectional area is desirable when pressurized. A cylindrical container with one end or both ends closed may be used, and the cylindrical container may have a shape whose diameter is enlarged or reduced, and is not limited. Furthermore, you may use as a curved pipe or a curved pipe.
Further, the arrangement of the gamma ray density meter, neutron moisture meter, microwave moisture meter and the container may be measured by directly attaching these transmission type measuring instruments to the container or separately from the container. Furthermore, there is no limitation on whether to pass a beam or microwave of gamma rays or neutrons in the height direction of the container, or to pass a beam or microwave in the cross-sectional direction of the container. Furthermore, a container of the air chamber pressure method used for the air amount test may be used as it is, and a transmission type gamma ray density meter, neutron moisture meter, or microwave moisture meter may be attached thereto.
The towable film is not particularly limited as long as it can be deformed according to pressure and cannot be broken, and a single material such as rubber, plastic, non-woven fabric, and woven fabric, or a composite material can be used.
Further, the pressure vessel may be opened and closed by a bolt, an open / close method by a victic joint, a method using a vise-like metal fitting, or other methods.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the unit cement amount and the unit fine aggregate amount of fresh concrete can be obtained easily and accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus used for carrying out a method for evaluating fresh concrete according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a blend list of fresh concrete.
FIG. 3 is a diagram showing unit volume mass and unit water amount of mortar.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between unit volume mass and unit water amount of mortar.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus used for carrying out a method for evaluating fresh concrete according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an apparatus used for carrying out a method for evaluating fresh concrete according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pressure vessel 2 ... Measuring instrument 11 ... Cylindrical vessel 12 ... Lid 13 ... Air chamber 14 ... Piston 15 for pressurization ... Pressure gauge F ... Mortar

Claims

After converging the amount of air contained in the mortar from which coarse aggregate has been removed from fresh concrete,
Measure the unit volume mass and unit water volume of the mortar,
A method for evaluating fresh concrete, wherein one or both of a unit cement amount and a unit fine aggregate amount of fresh concrete are obtained based on the measured unit volume mass and unit water amount of the mortar.

The unit volume mass of the mortar is measured using a transmission type gamma ray density meter, or a scale and a container, and the unit water amount of the mortar is measured using a neutron moisture meter or a microwave moisture meter. The evaluation method of the fresh concrete as described.