JP4844781B2 - フレッシュコンクリートの単位水量測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレッシュコンクリートの単位水量を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレッシュコンクリートの品質を管理することは、コンクリート工事の信頼性や経済性を高める上できわめて重要な作業であり、現場においては、ミキサー等からフレッシュコンクリートを採取して様々な試験を行っている。
【０００３】
フレッシュコンクリートの管理指標の一つとして、変形あるいは流動に対する抵抗性の程度を表すコンシステンシーがあるが、かかるコンシステンシーが小さいと、流動性が大きく打設が容易になる反面、材料分離が生じやすくなる。また、コンシステンシーが大きいと、材料分離が生じにくい反面、流動性に乏しく充填作業などが容易でない。
【０００４】
したがって、打設部位の状況に応じてコンシステンシーが適切に設定されるよう、例えばスランプ試験で確認する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フレッシュコンクリートのコンシステンシーは、同じ水セメント比のコンクリートであれば、単位水量を小さくすればするほど大きくなり、ブリージングの発生も抑えることができる。
【０００６】
そのため、フレッシュコンクリートの単位水量を計測することは、コンクリートの品質上、大きな意義があり、従来においても、加熱法、ＲＩ法などが提案されていた。
【０００７】
しかしながら、加熱法は、試料が多くなると、当然ながら乾燥時間が長くなり、その間に水和反応で水量が減少し、単位水量を正確に把握することができないという問題を生じていた。
【０００８】
また、放射線を照射するＲＩ法では、他のコンクリート材料の影響を除外するための補正が必要になるというという問題を生じていた。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、フレッシュコンクリートの単位水量を簡便かつ正確に計測することが可能なフレッシュコンクリートの単位水量測定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るフレッシュコンクリートの単位水量測定方法は請求項１に記載したように、フレッシュコンクリートを混練する前のコンクリート単位容積をＶ₀、単位水量をＷ₀、空気量（％）をＡ₀及び単位容積質量をγ₀とする一方、実際に製造されたフレッシュコンクリートの空気量（％）及び単位容積質量をそれぞれＡ₁及びγ₁としたとき、実際に製造されたフレッシュコンクリートの水量Ｗ₁を、ρ_w、ρ_sをそれぞれ水、細骨材の密度として、次式、
Ｗ₁＝Ｗ₀＋ΔＷ_s （１）
ΔＷ_s＝(（γ₀／γ₁）・Ｖ₀・（１−Ａ₁／１００）−Ｖ₀・（１−Ａ₀／１００）)／（１／ρ_w−１／ρ_s） （２）
で算出し、次いで、算出されたＷ₁と実際に製造されたフレッシュコンクリートの容積Ｖ₁を用いて該フレッシュコンクリートの単位水量Ｗ₁′を次式、
Ｗ₁′＝Ｗ₁／Ｖ₁ （３）
により算出するものである。
【００１１】
本発明は、以下の内容を原理とするものである。なお、以下の説明では、質量や容量に関して具体的な単位で説明するが、これはあくまで発明を理解しやすくするための便宜であって、例えばｋｇがｇであっても、発明の本質からなんら逸脱するものではない。
【００１２】
また、本発明において、フレッシュコンクリートを混練する前のコンクリート単位容積Ｖ₀、単位水量Ｗ₀、空気量（％）Ａ₀及び単位容積質量γ₀とは、示方配合や現場配合で設定された数値のみならず、水、セメント、細骨材、粗骨材といった各コンクリート材料を計量したときの実測値をも含む概念であるが、ここでは、発明の理解の便宜のため、示方配合で設定された数値として説明する。
【００１３】
まず、コンクリートの示方配合は、次式となる。
Ｗ₀＋Ｃ₀＋Ｓ₀＋Ｇ₀＝Ｍ₀ （１１）
Ｗ₀／ρ_w＋Ｃ₀／ρ_c＋Ｓ₀／ρ_s＋Ｇ₀／ρ_G＝Ｖ₀・（１−Ａ₀／１００） （１２）
【００１４】
ここで、
Ｗ₀；フレッシュコンクリート１ｍ³当たりの水量(kg)
Ｃ₀；フレッシュコンクリート１ｍ³当たりのセメント量(kg)
Ｓ₀；フレッシュコンクリート１ｍ³当たりの細骨材量(kg)
Ｇ₀；フレッシュコンクリート１ｍ³当たりの粗骨材量(kg)
Ｍ₀；フレッシュコンクリート１ｍ³当たりの質量合計(kg)
ρ_w；水密度（ｇ／cｍ³）
ρ_c；セメント密度（ｇ／cｍ³）
ρ_s；細骨材密度（ｇ／cｍ³）
ρ_G；粗骨材密度（ｇ／cｍ³）
Ｖ₀；フレッシュコンクリートの容積＝１ｍ³
Ａ₀；フレッシュコンクリートの空気量（％）
【００１５】
したがって、フレッシュコンクリートの単位容積質量（ｋｇ／ｍ³）γ₀は、次式のように表すことができる。
γ₀＝Ｍ₀／Ｖ₀
＝（Ｗ₀＋Ｃ₀＋Ｓ₀＋Ｇ₀）／（（Ｗ₀／ρ_w＋Ｃ₀／ρ_c＋Ｓ₀／ρ_s＋Ｇ₀／ρ_G）／（１−Ａ₀／１００）） （１３）
【００１６】
一方、実際に計測されたフレッシュコンクリートの単位容積質量（ｋｇ/ｍ³）をγ₁とすると、かかるγ₁は、本来であれば示方配合通り、
γ₁＝Ｍ₀／Ｖ₀
＝（Ｗ₀＋Ｃ₀＋Ｓ₀＋Ｇ₀）／（（Ｗ₀／ρ_w＋Ｃ₀／ρ_c＋Ｓ₀／ρ_s＋Ｇ₀／ρ_G）／（１−Ａ₀／１００）） （１４）
となるはずである。
【００１７】
しかしながら、実際には、計測されたγ₁は、示方配合のγ₀に一致しないことが多い。
【００１８】
これは、細骨材がその貯留環境の違いによって湿り状態がさまざまであるため、細骨材の実際の表面水率が示方配合で予想された細骨材の表面水率とは相違し、両者の間に誤差を生じがちであることに主に起因し、さらに空気量がやはり示方配合上の空気量とは異なることも原因となる。
【００１９】
本発明は、空気量を正確に計測すれば、細骨材の表面水率に関する誤差を逆に利用することで単位水量を測定することができるという画期的な技術思想である。
【００２０】
すなわち、このように細骨材の表面水率に関して誤差が生じやすく、そのため、実際に計測されたフレッシュコンクリートの単位容積質量（ｋｇ/ｍ³）γ₁は、示方配合のγ₀とは一般的には一致しない。
【００２１】
ここで、示方配合で設定された細骨材量Ｓ₀中に、実際にはΔＷ_s（ｋｇ）の表面水が含まれていたとすると、フレッシュコンクリートの容積に関しては、実際には次式のようになる。すなわち、
（Ｗ₀／ρ_w＋ΔＷ_s／ρ_w）＋Ｃ₀／ρ_c＋（Ｓ₀／ρ_s−ΔＷ_s／ρ_s）＋Ｇ₀／ρ_G＝Ｖ₁・（１−Ａ₁／１００） （１６）
【００２２】
ここで、
Ｖ₁；製造されたフレッシュコンクリートの容積（ｍ³）
Ａ₁；製造されたフレッシュコンクリートの空気量（％）
【００２３】
したがって、（１２）式及び（１６）式から
ΔＷ_s（１／ρ_w−１／ρ_s）
＝Ｖ₁・（１−Ａ₁／１００）−Ｖ₀・（１−Ａ₀／１００） （１７）
なる関係が導かれる。
【００２４】
一方、表面水率に誤差があったとしても、フレッシュコンクリート１ｍ³当たりの質量合計に関しては、示方配合と製造された実際のものとの間に差は生じないので、
Ｖ₁＝Ｍ₁／γ₁
＝Ｍ₀／γ₁
＝γ₀・Ｖ₀／γ₁
となる。
【００２５】
この関係を用いて、（１７）式をΔＷ_sについて解くと、
ΔＷ_s＝（（γ₀／γ₁）・Ｖ₀・（１−Ａ₁／１００）−Ｖ₀・（１−Ａ₀／１００））／（１／ρ_w−１／ρ_s） （１９）
となるので、製造されたフレッシュコンクリートに含まれる実際の水量Ｗ₁は、
Ｗ₁＝Ｗ₀＋ΔＷ_s （２０）
となる。
【００２６】
ここで、表面水率の設定が実際のものとは違っていたことに起因して、製造されたフレッシュコンクリートの容積は、示方配合上の容積Ｖ₀ではなく、Ｖ₁となる。
【００２７】
したがって、製造されたフレッシュコンクリートの単位水量は、Ｗ₁ではなく、次式で表されるＷ₁′、すなわち
Ｗ₁′＝Ｗ₁／Ｖ₁ （２４）
となる。
【００２８】
したがって、単位容積質量γ₁と空気量Ａ₁とを実際に計測し、これを（１９）式に代入してΔＷ_sを算出すれば、（２４）式により、製造されたフレッシュコンクリートの単位水量Ｗ₁′（ｋｇ／ｍ³）を求めることができる。
【００２９】
ちなみに、単位セメント量Ｃ₁′（ｋｇ／ｍ³）、単位細骨材量Ｓ₁′（ｋｇ／ｍ³）、単位粗骨材量Ｇ₁′（ｋｇ／ｍ³）についても、以下の式でそれぞれ算出することができる。
Ｃ₁′＝Ｃ₁／Ｖ₁ （２４）
Ｓ₁′＝Ｓ₁／Ｖ₁ （２５）
Ｇ₁′＝Ｇ₁／Ｖ₁ （２６）
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るフレッシュコンクリートの単位水量測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係るフレッシュコンクリートの単位水量測定方法の手順を示したフローチャートである。同図に示すように、本実施形態に係るフレッシュコンクリートの単位水量測定方法においては、まず、示方配合で定められた内容に従って水、セメント、細骨材及び粗骨材を混練し、フレッシュコンクリートを製造する（ステップ１０１）。
【００３２】
次に、製造されたフレッシュコンクリートの空気量Ａ₁（％）と、単位容積質量γ₁（ｋｇ/ｍ³）とをそれぞれ計測する（ステップ１０２）。
【００３３】
次に、計測された空気量Ａ₁及び単位容積質量γ₁を（２）式、
ΔＷ_s＝(（γ₀／γ₁）・Ｖ₀・（１−Ａ₁／１００）−Ｖ₀・（１−Ａ₀／１００）)／（１／ρ_w−１／ρ_s） （２）
に代入し、ΔＷ_sを算出する（ステップ１０３）。
【００３４】
ここで、
Ｖ₀；示方配合におけるコンクリート容積＝１ｍ³
Ｗ₀；示方配合におけるフレッシュコンクリート１ｍ³当たりの水量(kg)
Ａ₀（％）；示方配合における空気量（％）
γ₀；単位容積質量（ｋｇ／ｍ³）
ρ_w；水の密度（ｇ／cｍ³）
ρ_s；細骨材の密度（ｇ／cｍ³）
【００３５】
次に、算出されたΔＷ_sを用いて、（１）式、
Ｗ₁＝Ｗ₀＋ΔＷ_s （１）
に代入し、実際に製造されたフレッシュコンクリートに含まれる水量Ｗ₁を算出する（ステップ１０４）。
【００３６】
次に、算出されたＷ₁と実際に製造されたフレッシュコンクリートの容積Ｖ₁を用いて該フレッシュコンクリートの単位水量Ｗ₁′を次式、
Ｗ₁′＝Ｗ₁／Ｖ₁ （３）
により算出する（ステップ１０５）。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係るフレッシュコンクリートの単位水量測定方法によれば、細骨材の表面水率に関する当初の設定値が実際の表面水率と誤差を生じ、その結果、単位容積質量が示方配合と実際に製造されたものと違った値になったとしても、むしろ、これを利用し、実際に製造された単位容積質量γ₁と空気量Ａ₁とを計測することによって、実際に製造されたフレッシュコンクリートの単位水量を簡便かつ高い精度で測定することが可能となる。
【００３８】
なお、単位容積質量が示方配合と実際に製造されたものとの間で一致した場合には、細骨材の表面水率の設定値は実際のものと同じであり、したがって、単位水量は、示方配合の単位水量と同じであると考えることができる。
【００３９】
本実施形態では、フレッシュコンクリートを混練する前のコンクリート単位容積Ｖ₀、単位水量Ｗ₀、空気量（％）Ａ₀及び単位容積質量γ₀を示方配合で設定された数値としたが、これに代えて、現場配合で設定された数値を用いてもよいし、各コンクリート材料の計量に誤差があったにも本発明を適用することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のフレッシュコンクリートの単位水量測定方法によれば、細骨材の表面水率に関する当初の設定値が実際の表面水率と誤差を生じ、その結果、単位容積質量がフレッシュコンクリートを混練する前のものと実際に製造されたものとの間で違った値になったとしても、単位容積質量γ₁と空気量Ａ₁とを実際に計測することによって、実際に製造されたフレッシュコンクリートの単位水量を高い精度で測定することが可能となる。
【００４１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るフレッシュコンクリートの単位水量測定方法の手順を示したフローチャート。

Claims (1)

1. フレッシュコンクリートを混練する前のコンクリート単位容積をＶ₀、単位水量をＷ₀、空気量（％）をＡ₀及び単位容積質量をγ₀とする一方、実際に製造されたフレッシュコンクリートの空気量（％）及び単位容積質量をそれぞれＡ₁及びγ₁としたとき、実際に製造されたフレッシュコンクリートの水量Ｗ₁を、ρ_w、ρ_sをそれぞれ水、細骨材の密度として、次式、
   Ｗ₁＝Ｗ₀＋ΔＷ_s （１）
   ΔＷ_s＝(（γ₀／γ₁）・Ｖ₀・（１−Ａ₁／１００）−Ｖ₀・（１−Ａ₀／１００）)／（１／ρ_w−１／ρ_s） （２）
   で算出し、次いで、算出されたＷ₁と実際に製造されたフレッシュコンクリートの容積Ｖ₁を用いて該フレッシュコンクリートの単位水量Ｗ₁′を次式、
   Ｗ₁′＝Ｗ₁／Ｖ₁ （３）
   により算出することを特徴とするフレッシュコンクリートの単位水量測定方法。

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