JP5246113B2 - コンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法に関し、特にコンクリートの収縮に起因して生じるひび割れを制御するために、長期に渡るコンクリートの乾燥収縮による長さ変化率（以下、「乾燥収縮ひずみ」と称す）を短期材齢のコンクリートで、早期に高精度で判定することができる、コンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法に関する。
コンクリートは乾燥に伴ってその体積を減少させ、かかる現象は乾燥収縮と呼ばれている。コンクリート構造物にかかる乾燥収縮が生じると、ひび割れの発生原因となるため、乾燥収縮ひずみが規制されている。
しかし、乾燥収縮ひずみは、長期に亘って発現し、その数値が完全に収束するには数年レベルの年月を要する。
しかし、乾燥収縮ひずみは、長期に亘って発現し、その数値が完全に収束するには数年レベルの年月を要する。
従って、このコンクリートの乾燥収縮ひずみを制御するためには、長期材齢に渡り進行して達する乾燥収縮ひずみを推定、予測することが重要であるが、現実には長期の測定データを確認することは困難な状況である。
コンクリートの乾燥収縮率（乾燥収縮ひずみ）を測定する長さ変化試験（ＪＩＳ Ａ １１２９）では、一般に材齢７日まで水中養生を行った後乾燥させ、通常６ヶ月程度の期間の測定が必要となる。
一般的なコンクリート工事において、半年以上前にコンクリートの品質確認を行うことは難しく、上述の試験をそのままコンクリート工事のために適用することは現実的でない。
このため、短期間で得たコンクリートの乾燥収縮のデータから長期材齢での乾燥収縮ひずみを推定するために、種々の推定式が提案されており、乾燥収縮ひずみを規制するための判定は、短期のデータに基づいた推定値が用いられている。
一般的なコンクリート工事において、半年以上前にコンクリートの品質確認を行うことは難しく、上述の試験をそのままコンクリート工事のために適用することは現実的でない。
このため、短期間で得たコンクリートの乾燥収縮のデータから長期材齢での乾燥収縮ひずみを推定するために、種々の推定式が提案されており、乾燥収縮ひずみを規制するための判定は、短期のデータに基づいた推定値が用いられている。
日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」や土木学会「コンクリート標準示方書」では、コンクリートの乾燥収縮ひずみ発現は、長期に亘り最終値に漸近するといった特性上、下記式（４）、（５）のような関数式で近似して推定している。
ここで上記式中、ε（ｔ）は材齢ｔ日の乾燥収縮ひずみ（×１０−６）、ε∞は乾燥収縮ひずみの最終値（×１０−６）、α、β、γ、δは実験定数である。
上記式（４）及び式（５）に示した近似式に、コンクリートの任意の短期材齢（ｔＥ）日における乾燥収縮ひずみの具体的測定データ（ε（ｔＥ）（×１０−６））を代入し、乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）を求めることによって長期的な乾燥収縮ひずみ（ε（ｔＬ）（×１０−６））を推定している。
なお、コンクリートの乾燥収縮ひずみを測定するＪＩＳ Ａ １１２９に規定される長さ変化試験により、乾燥収縮ひずみの規制値は材齢６ヶ月が対象となっている。
なお、コンクリートの乾燥収縮ひずみを測定するＪＩＳ Ａ １１２９に規定される長さ変化試験により、乾燥収縮ひずみの規制値は材齢６ヶ月が対象となっている。
上記式（４）は日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」、上記式（５）は土木学会「コンクリート標準示方書」が採用しているものであり、上記両式とも乾燥収縮ひずみの膨大なデータに基づき、α＝０．１６（Ｖ／Ｓ）１．８（Ｖはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）、Ｓは試験体の表面積（ｍｍ２）と規定しており、またＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）で定められた乾燥収縮ひずみを測定する長さ変化試験ではＶ／Ｓ＝２２．２ｍｍのため、α＝４２．４となる）、β＝１．４（Ｖ／Ｓ）−０．１８（β＝０．８）、γ＝０．１０８、δ＝０．５６と定めている。
日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」や土木学会「コンクリート標準示方書」では、上記式（４）及び上記式（５）の実験定数を定めることによって、乾燥収縮ひずみの推定式の運用を高めているが、その反面、比較的短期の材齢（例えば材齢２８日）における実測データから求めた材齢６ヶ月の乾燥収縮ひずみの推定値は精度に欠けるといった問題があり、材齢６ヵ月後の乾燥収縮ひずみの実測値との差は１００〜２００（×１０−６）となる場合がある。
日本建築学会「建築工事標準仕様書(JASS5)」による乾燥収縮ひずみの規制値が８（×１０−４）であることから、実測値との差としての１００〜２００（×１０−６）の誤差は無視することはできない数値である。
日本建築学会「建築工事標準仕様書(JASS5)」による乾燥収縮ひずみの規制値が８（×１０−４）であることから、実測値との差としての１００〜２００（×１０−６）の誤差は無視することはできない数値である。
また、かかる規制値に従ってレディーミクストコンクリートを判定する際には、大きな誤差を含んだ判定がなされる危険性がある。
上述した問題点を改善するため、乾燥収縮ひずみの推定に用いる実測データの材齢を５６日や９１日に延長することで推定精度は高まるが、コンクリート工事開始を遅らせる原因となり望ましくない。
上述した問題点を改善するため、乾燥収縮ひずみの推定に用いる実測データの材齢を５６日や９１日に延長することで推定精度は高まるが、コンクリート工事開始を遅らせる原因となり望ましくない。
さらに、コンクリートの使用材料（セメント種類、骨材種類・品質、混和材の有無）や調合条件（水セメント比）によってコンクリートの種類が異なっていても一様に上記式（４）及び上記式（５）によって乾燥収縮ひずみが判断されることになっており、実測値との差がかなり生じているのが現状である。
特開２００８−８７５３号公報には、コンクリート乾燥収縮率の早期推定方法として、コンクリートの乾燥収縮に影響を与える因子を係数として乗じてなる経時変化特性係数から終局乾燥収縮率の１／２の乾燥収縮率に達する乾燥期間算出基準期間を設定し、該乾燥期間算出基準期間と１個の短期乾燥期間測定データとをもとに外挿１次補完係数を求め、前記乾燥期間算出基準期間と外挿１次補完係数とから、前記乾燥期間算出基準期間以後の任意の乾燥期間経過時のコンクリートの乾燥収縮率を推定することを特徴とするコンクリート乾燥収縮率の早期推定方法が提案されている。
本発明の目的は上述した問題点を解消し、コンクリートの使用材料、調合条件の要因を加味したコンクリート乾燥収縮ひずみの推定式であって、コンクリートの短期材齢の乾燥収縮ひずみの実測値から、任意の長期材齢におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを、高精度にかつ早期に判定することができる、コンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載のコンクリート収縮ひずみの早期推定方法は、次の式（１）
（但し、上記式（１）中、ε（ｔ）は材齢ｔ日のコンクリートの乾燥収縮ひずみ（×１０−６）、ε∞は該コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値（×１０−６）を示し、βは次の式
（但し、上記式（２）中、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す）、また、ωは次の式（３）
（但し、上記式（３）中、ＱＳはコンクリートに含有される細骨材の吸水率（％）、ＱＲＳはコンクリートに含有される再生細骨材の吸水率（％）、ｐＲＳは全細骨材容積に占める再生細骨材の容積、ＱＧはコンクリートの含有される粗骨材の吸水率（％）、ＱＲＧはコンクリートに含有される再生粗骨材の吸水率（％）、ｐＲＧは全粗骨材容積に占める再生粗骨材の容積、Ｗ／Ｃは水セメント比（％）、Ｗは単位水量（ｔ／ｍ３）、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す）
を用いて、任意の長期材齢におけるコンクリート乾燥収縮ひずみを推定することを特徴とする、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法である。
を用いて、任意の長期材齢におけるコンクリート乾燥収縮ひずみを推定することを特徴とする、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法である。
本発明の請求項２記載のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法は、前記請求項１記載のコンクリート収縮ひずみの早期推定方法において、コンクリート試験体の早期材齢（ｔＥ）（日）における乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔＥ）（×１０−６））を測定し、該実測値と上記式（１）とから乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）（×１０−６）を決定するとともに、上記式（２）より該コンクリート試験体のω値を決定し、前記決定された乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）（×１０−６）及びω値と上記式（１）とを用いて、任意の長期材齢（ｔＬ）（日）における乾燥収縮ひずみを早期に推定することを特徴とする、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法である。
本発明のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法は、短期材齢におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみの実測値を測定することで、任意の長期材齢における乾燥収縮ひずみを高精度かつ早期に判定することが可能となる。
また、本発明のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法は、コンクリートの使用材料および配合が考慮されているので、コンクリートの種類に応じた、任意の長期材齢における乾燥収縮ひずみを高精度かつ早期に判定することが可能となる。
また、本発明のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法は、コンクリートの使用材料および配合が考慮されているので、コンクリートの種類に応じた、任意の長期材齢における乾燥収縮ひずみを高精度かつ早期に判定することが可能となる。
本発明のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法について以下に詳細に説明する。
本発明のコンクリート収縮ひずみの早期推定方法は、次の式（１）
本発明のコンクリート収縮ひずみの早期推定方法は、次の式（１）
（但し、上記式（１）中、ε（ｔ）は材齢ｔ日のコンクリートの乾燥収縮ひずみ（×１０−６）、ε∞は該コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値（×１０−６）を示し、βは次の式
（但し、上記式（２）中、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す）、またωは次の式（３）
（但し、上記式（３）中、ＱＳはコンクリートに含有される細骨材の吸水率（％）、ＱＲＳはコンクリートに含有される再生細骨材の吸水率（％）、ｐＲＳは全細骨材容積に占める再生細骨材の容積、ＱＧはコンクリートの含有される粗骨材の吸水率（％）、ＱＲＧはコンクリートに含有される再生粗骨材の吸水率（％）、ｐＲＧは全粗骨材容積に占める再生粗骨材の容積、Ｗ／Ｃは水セメント比（％）、Ｗは単位水量（ｔ／ｍ３）、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す）
を用いて、任意の長期材齢（ｔＬ）（日）におけるコンクリート乾燥収縮ひずみを推定する、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法である。
を用いて、任意の長期材齢（ｔＬ）（日）におけるコンクリート乾燥収縮ひずみを推定する、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法である。
コンクリートの乾燥収縮は、コンクリート内部の水分（間隙水）が外部に逸散する際、間隙水の移動に伴って発生する毛細管張力に起因する。
よって、本発明は、乾燥収縮ひずみの発現は、元来コンクリート内部に存在した水分とその水分が移動する過程を考慮することによって表現が可能となることを基本とするものである。
よって、本発明は、乾燥収縮ひずみの発現は、元来コンクリート内部に存在した水分とその水分が移動する過程を考慮することによって表現が可能となることを基本とするものである。
日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」の上記式（４）中の実験定数αは、乾燥収縮ひずみが最終値に漸近する曲線の形態を決定付けるものであり、この値によって乾燥収縮ひずみ発現を表すことができる。
そこで、本発明は、日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」による上記式（４）ではコンクリート試験体の形状によって一意的に定められる定数αを、コンクリート中の水分量を決定付ける単位水量Ｗ（ｔ／ｍ３）および骨材吸水率（細骨材の吸水率ＱＳ、再生細骨材の吸水率ＱＲＳ、粗骨材の吸水率ＱＧ、再生粗骨材の吸水率ＱＲＧ、全細骨材容積に占める再生細骨材容積ｐＲＳ、全粗骨材容積に占める再生粗骨材容積ｐＲＧ）、水分の移動経路となる毛細管空隙量の大小を間接的に表す水セメント比（Ｗ／Ｃ ％）によって、下記式のように表すこととしている。
そこで、本発明は、日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」による上記式（４）ではコンクリート試験体の形状によって一意的に定められる定数αを、コンクリート中の水分量を決定付ける単位水量Ｗ（ｔ／ｍ３）および骨材吸水率（細骨材の吸水率ＱＳ、再生細骨材の吸水率ＱＲＳ、粗骨材の吸水率ＱＧ、再生粗骨材の吸水率ＱＲＧ、全細骨材容積に占める再生細骨材容積ｐＲＳ、全粗骨材容積に占める再生粗骨材容積ｐＲＧ）、水分の移動経路となる毛細管空隙量の大小を間接的に表す水セメント比（Ｗ／Ｃ ％）によって、下記式のように表すこととしている。
また、上記式（３）中、コンクリートの単位水量は通常０．１５〜０．１９ｔ／ｍ３であるので、かかる数値に係数９．５を乗じてＶ／Ｓのべき乗数とした。
よって、このべき乗数は１．４２５〜１．８０５の間で変化し、関数ωの変化に最も寄与するものである。
これは、乾燥収縮ひずみの発現がコンクリートの単位水量に大きく影響を受ける事実に基づいている。
よって、このべき乗数は１．４２５〜１．８０５の間で変化し、関数ωの変化に最も寄与するものである。
これは、乾燥収縮ひずみの発現がコンクリートの単位水量に大きく影響を受ける事実に基づいている。
コンクリートを練り混ぜる際に使用した水（単位水量に相当）は、セメントの水和に消費されると共にセメントペーストの硬化体中に内包される。
コンクリートが乾燥状態にある場合、まず硬化体中に内包された水分から逸散し始めるが、セメントペースト中の水分が逸散し、コンクリート内部に湿度勾配が生じると続いて骨材中の水分が移動し始める。
この段階ではコンクリート硬化体の骨格が既に形成されているため、骨材中の水分の移動が乾燥収縮ひずみの発現に及ぼす影響はそれほど大きくない。よって、概ね０．０８〜０．２５の間で変化する骨材吸水率に関連する項をＶ／Ｓの係数としたものである。
コンクリートが乾燥状態にある場合、まず硬化体中に内包された水分から逸散し始めるが、セメントペースト中の水分が逸散し、コンクリート内部に湿度勾配が生じると続いて骨材中の水分が移動し始める。
この段階ではコンクリート硬化体の骨格が既に形成されているため、骨材中の水分の移動が乾燥収縮ひずみの発現に及ぼす影響はそれほど大きくない。よって、概ね０．０８〜０．２５の間で変化する骨材吸水率に関連する項をＶ／Ｓの係数としたものである。
乾燥による水分逸散はコンクリート硬化体の微細な毛細管空隙を経路とするため、毛細管空隙が多いほど水分は逸散し易い。
一般に毛細管空隙は水セメント比が高いほど多いため、毛細管空隙の多少を表すものとして水セメント比の項を設けている。
また、水セメント比の項を４０質量％に対する比として表したのは、この４０質量％の数値がセメントの完全水和に必要な理論的な水セメント比であり、水和によって消費されない余剰水が乾燥によって逸散する水分であると推測されるからである。
一般に毛細管空隙は水セメント比が高いほど多いため、毛細管空隙の多少を表すものとして水セメント比の項を設けている。
また、水セメント比の項を４０質量％に対する比として表したのは、この４０質量％の数値がセメントの完全水和に必要な理論的な水セメント比であり、水和によって消費されない余剰水が乾燥によって逸散する水分であると推測されるからである。
関数ωはその数値が大きいほど乾燥収縮ひずみの発現が長期亘り継続する特性を有するため、水セメント比の項は、余剰水が多く、水分逸散の経路が多く存在する場合ほど乾燥収縮ひずみの発現が継続するといった物理的根拠に基づいている。
図１は、本発明のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法によって、測定対象のコンクリートの長期材齢ｔＬ（日）における乾燥収縮ひずみ（ε（ｔＬ）（×１０−６））の算定を行う早期推定方法の手順を概略的に示すフローチャート図である。
本発明の長期的な乾燥収縮ひずみは、まず下記式（１）に任意の早期材齢（ｔＥ）（日）のコンクリートの乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔＥ）（×１０−６））を代入し、乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）を求めた上で推定される。
本発明の長期的な乾燥収縮ひずみは、まず下記式（１）に任意の早期材齢（ｔＥ）（日）のコンクリートの乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔＥ）（×１０−６））を代入し、乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）を求めた上で推定される。
具体的には、まず、長期材齢（ｔＬ）（日）におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみの推定を所望するコンクリートを用いてコンクリート試験体を作製し、該コンクリート試験体の容積（ｍｍ３）と表面積（ｍｍ２）とを測定する。
通常、前記したＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）に準じてコンクリート試験体を作製するので、Ｖ／Ｓの値は２２．２であり、この場合には、コンクリート供試体の容積（ｍｍ３）と表面積（ｍｍ２）とを改めて測定する必要は特になく、かかる２２．２の値を、本発明の式（２）、式（３）中のＶ／Ｓに適用することができる。
通常、前記したＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）に準じてコンクリート試験体を作製するので、Ｖ／Ｓの値は２２．２であり、この場合には、コンクリート供試体の容積（ｍｍ３）と表面積（ｍｍ２）とを改めて測定する必要は特になく、かかる２２．２の値を、本発明の式（２）、式（３）中のＶ／Ｓに適用することができる。
次いで、該コンクリート試験体の早期材齢（ｔＥ）（日）における乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔＥ））を測定して、具体的な早期材齢ｔＥにおける乾燥収縮ひずみの値（ε（ｔＥ））（×１０−６）を求める。
例えば、材齢２８日（ｔ＝２８）の場合の該コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの実測値（ε２８（ｔ＝２８））（×１０−６）を測定して、材齢２８日における該コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの値（ε２８（ｔ＝２８）（×１０−６））を求める。
例えば、材齢２８日（ｔ＝２８）の場合の該コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの実測値（ε２８（ｔ＝２８））（×１０−６）を測定して、材齢２８日における該コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの値（ε２８（ｔ＝２８）（×１０−６））を求める。
一方、下記式（３）
（但し、上記式（３）中、ＱＳはコンクリートに含有される細骨材の吸水率（％）、ＱＲＳはコンクリートに含有される再生細骨材の吸水率（％）、ｐＲＳは全細骨材容積に占める再生細骨材の容積、ＱＧはコンクリートの含有される粗骨材の吸水率（％）、ＱＲＧはコンクリートに含有される再生粗骨材の吸水率（％）、ｐＲＧは全粗骨材容積に占める再生粗骨材の容積、Ｗ／Ｃは水セメント比（％）、Ｗは単位水量（ｔ／ｍ３）、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す）
により、ωの値を算出して決定する。
により、ωの値を算出して決定する。
上記で測定された早期材齢（ｔＥ）（日）における乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔＥ））（×１０−６）、上記ω値を、下記式（１）に代入して、乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）（×１０−６）の値を算出する。
ここで上記式（１）中、ε（ｔ）は材齢ｔ日（ｔＥ）の乾燥収縮ひずみ（×１０−６）、ε∞は乾燥収縮ひずみの最終値（×１０−６）、βは実験定数であり、下記式（２）により決定される。
但し、上記式（２）中、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す。
但し、上記式（２）中、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す。
上記のようにして決定された、ω値、乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）（×１０−６）値、β値を、あらためて上記式（１）に代入して、該コンクリートの任意の長期材齢（ｔＬ）（日）における乾燥収縮ひずみの値（ε（ｔＬ）（×１０−６））の推定値を算出して決定することができる。
本発明による乾燥収縮ひずみの推定では、材齢２８日の実測値を使用することで、十分に精度に足る推定値を得ることができる。
本発明における乾燥収縮ひずみの早期推定方法による推定精度を検証するため、使用材料及びその配合量が異なる、合計１００種類のコンクリートを調製した。
表１にコンクリートの使用材料を、また表２及び表３にコンクリートの配合量を示す。但し、表２及び表３中の細骨材の吸水率はＪＩＳ Ａ １１０９「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて、また粗骨材の吸水率はＪＩＳ Ａ １１１０「粗骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて測定した値である。
表１にコンクリートの使用材料を、また表２及び表３にコンクリートの配合量を示す。但し、表２及び表３中の細骨材の吸水率はＪＩＳ Ａ １１０９「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて、また粗骨材の吸水率はＪＩＳ Ａ １１１０「粗骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて測定した値である。
（実施例１）
まず、調製された表２のＮｏ１コンクリートを用いてＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）に準じて試験体を作製し、下記式（１）を用いて、該コンクリート試験体の材齢２８日（ｔ＝２８）、の乾燥収縮ひずみの実測データ（ε２８（ｔ＝２８））（×１０−６）から乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた。
即ち、表２に示すコンクリートＮｏ１の水セメント比（Ｗ／Ｃ）（％）、単位水量（Ｗ）（ｔ/ｍ３）、細骨材吸水率（ＱＳ）（％）、粗骨材吸水率（ＱＧ）（％）の値、更には 該コンクリート試験体の体積（Ｖ）（ｍｍ３）と表面積（Ｓ）（ｍｍ２）を下記式（３）に代入してωを求めた。
但し、前記ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）に準じて作製されたコンクリート試験体のＶ／Ｓの値は２２．２であるので、該Ｖ／Ｓの値を、下記式（３）に適用した。
まず、調製された表２のＮｏ１コンクリートを用いてＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）に準じて試験体を作製し、下記式（１）を用いて、該コンクリート試験体の材齢２８日（ｔ＝２８）、の乾燥収縮ひずみの実測データ（ε２８（ｔ＝２８））（×１０−６）から乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた。
即ち、表２に示すコンクリートＮｏ１の水セメント比（Ｗ／Ｃ）（％）、単位水量（Ｗ）（ｔ/ｍ３）、細骨材吸水率（ＱＳ）（％）、粗骨材吸水率（ＱＧ）（％）の値、更には 該コンクリート試験体の体積（Ｖ）（ｍｍ３）と表面積（Ｓ）（ｍｍ２）を下記式（３）に代入してωを求めた。
但し、前記ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）に準じて作製されたコンクリート試験体のＶ／Ｓの値は２２．２であるので、該Ｖ／Ｓの値を、下記式（３）に適用した。
また、材齢２８日のコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔ）：ｔ＝２８日）（×１０−６）を測定し、下記式（１）のε（ｔ）（×１０−６）に該実測値を代入し、式（３）より求められた上記ω値、式（２）で求めたβ値を下記式（１）に代入して、乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた。
これによりＮｏ１コンクリート試験体のω及びε∞（×１０−６）の値が決定される。
これによりＮｏ１コンクリート試験体のω及びε∞（×１０−６）の値が決定される。
ここで上記式（１）中、ε（ｔ）は材齢ｔ日のコンクリートの乾燥収縮ひずみ（×１０−６）、ε∞は該コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値（×１０−６）、βは実験定数（β＝１．４（Ｖ／Ｓ）−０．１８）であり、本実施例においてはＶ／Ｓは２２．２である。
次いで、該コンクリート試験体の６ヶ月（ｔ＝１８２日）の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε１８２（ｔ＝１８２））の推定値を算出する。
具体的には、上記で求められたε∞（×１０−６）の値、前記ω値、β値及び材齢ｔ（＝１８２日）を、上記式（１）に代入して、該コンクリート試験体の６ヶ月後の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε１８２（ｔ＝１８２））（×１０−６）の推定値を算出した。
具体的には、上記で求められたε∞（×１０−６）の値、前記ω値、β値及び材齢ｔ（＝１８２日）を、上記式（１）に代入して、該コンクリート試験体の６ヶ月後の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε１８２（ｔ＝１８２））（×１０−６）の推定値を算出した。
次いで、表２、表３に示すＮｏ２〜Ｎｏ１００のコンクリートを用いて各コンクリート試験体を作製し、当該各コンクリート試験体をそれぞれ用いて、上記と同様にして、材齢２８日の各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ実測値を測定し、それを用いて該コンクリート試験体の６ヶ月後の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε１８２（ｔ＝１８２日））の推定値を算出した。
材齢２８日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値（ε２８）を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値（ε１８２）及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図２にそれぞれ示す。
（実施例２）
コンクリート試験体の材齢５６日（ε５６（ｔ＝５６））（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記実施例１と同様にして、材齢５６日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図３にそれぞれ示す。
コンクリート試験体の材齢５６日（ε５６（ｔ＝５６））（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記実施例１と同様にして、材齢５６日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図３にそれぞれ示す。
（実施例３）
コンクリート試験体の材齢９１日（ε９１（ｔ＝９１））（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記実施例１と同様にして、材齢９１日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図４にそれぞれ示す。
コンクリート試験体の材齢９１日（ε９１（ｔ＝９１））（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記実施例１と同様にして、材齢９１日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図４にそれぞれ示す。
（比較例１〜３）
日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」の上記式（４）を用いてωの代わりにα（α＝０．１６（Ｖ／Ｓ）１．８（Ｖはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）、Ｓはコンクリート試験体の表面積（ｍｍ２）、またＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）で定められた乾燥収縮ひずみを測定する長さ変化試験ではＶ／Ｓ＝２２．２ｍｍのため、α＝４２．４とする）を用いた以外は、実施例１〜３とそれぞれ同様にして、材齢２８日、５６日、９１日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を、図５〜７にそれぞれ示す。
日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)」の上記式（４）を用いてωの代わりにα（α＝０．１６（Ｖ／Ｓ）１．８（Ｖはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）、Ｓはコンクリート試験体の表面積（ｍｍ２）、またＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ １１２９）で定められた乾燥収縮ひずみを測定する長さ変化試験ではＶ／Ｓ＝２２．２ｍｍのため、α＝４２．４とする）を用いた以外は、実施例１〜３とそれぞれ同様にして、材齢２８日、５６日、９１日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を、図５〜７にそれぞれ示す。
（比較例４）
まず、調製された表２のＮｏ１コンクリートを用いて試験体を作製し、土木学会「コンクリート標準示方書」の上記式（５）を用いて、該コンクリート試験体の材齢２８日（ε（ｔ）：ｔ＝２８）（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求める。
具体的には、材齢２８日のコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔ）：ｔ＝２８）を測定し、上記式（５）のε（ｔ）（×１０−６）に該実測値を代入し、γ＝０．１０８、δ＝０．５６、ｔ＝２８を下記式（２）に代入して、乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた。
これによりＮｏ１コンクリート試験体のε∞（×１０−６）の値が決定された。
まず、調製された表２のＮｏ１コンクリートを用いて試験体を作製し、土木学会「コンクリート標準示方書」の上記式（５）を用いて、該コンクリート試験体の材齢２８日（ε（ｔ）：ｔ＝２８）（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求める。
具体的には、材齢２８日のコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの実測値（ε（ｔ）：ｔ＝２８）を測定し、上記式（５）のε（ｔ）（×１０−６）に該実測値を代入し、γ＝０．１０８、δ＝０．５６、ｔ＝２８を下記式（２）に代入して、乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた。
これによりＮｏ１コンクリート試験体のε∞（×１０−６）の値が決定された。
次いで、該コンクリート試験体の６ヶ月（ｔ＝１８２日）の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε（ｔ＝１８２））の推定値を算出する。
具体的には、上記で求められたε∞の値（×１０−６）、γ＝０．１０８、δ＝０．５６を、上記式（５）に代入して、該コンクリート試験体の６ヶ月後の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε（ｔ＝１８２））（×１０−６）の推定値を算出した。
具体的には、上記で求められたε∞の値（×１０−６）、γ＝０．１０８、δ＝０．５６を、上記式（５）に代入して、該コンクリート試験体の６ヶ月後の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε（ｔ＝１８２））（×１０−６）の推定値を算出した。
次いで、表２、表３に示すＮｏ２〜Ｎｏ１００のコンクリートを用いて各コンクリート試験体を作製し、当該各コンクリート試験体をそれぞれ用いて、上記と同様にして、材齢２８日の各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ実測値を測定し、それを用いて該コンクリート試験体の６ヶ月後の材齢（ｔ＝１８２日）におけるコンクリート試験体の乾燥収縮ひずみ（ε１８２（ｔ＝１８２日））の推定値を算出した。
材齢２８日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日後）の実測値との相関関係を図８にそれぞれ示す。
（比較例５）
コンクリート試験体の材齢５６日（ε（ｔ）：ｔ＝５６）（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記比較例４と同様にして、材齢５６日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（１８２日後）の実測値との相関関係を図９にそれぞれ示す。
コンクリート試験体の材齢５６日（ε（ｔ）：ｔ＝５６）（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記比較例４と同様にして、材齢５６日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（１８２日後）の実測値との相関関係を図９にそれぞれ示す。
（比較例６）
コンクリート試験体の材齢９１日（ε（ｔ）：ｔ＝９１）（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記比較例４と同様にして、材齢９１日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後（ｔ＝１８２日）の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図１０にそれぞれ示す。
コンクリート試験体の材齢９１日（ε（ｔ）：ｔ＝９１）（×１０−６）、の乾燥収縮ひずみの実測データから乾燥収縮ひずみの最終値ε∞（×１０−６）を求めた以外は、上記比較例４と同様にして、材齢９１日のコンクリート乾燥収縮ひずみの実測値を基にして得られたコンクリートＮｏ１〜Ｎｏ１００のコンクリート試験体の材齢６ヶ月後（ｔ＝１８２日）の乾燥収縮ひずみの推定値及び各コンクリート試験体の乾燥収縮ひずみの６ヵ月後（ｔ＝１８２日）の実測値との相関関係を図１０にそれぞれ示す。
（推定誤差）
上記実施例１〜３及び比較例１〜６を表す図２〜図１０に示されている、各コンクリートの材齢６ヶ月時（ｔ＝１８２日）の乾燥収縮ひずみの実測値と、各式により推定された材齢６ヶ月（ｔ＝１８２日）の乾燥収縮ひずみの推定値との関連を示す相関プロットより、当該実測値と推定値との差を推定誤差（各図について１００個）とし、各推定誤差値を平均した値と前記実測値の材齢との関係を表４に示す。
上記実施例１〜３及び比較例１〜６を表す図２〜図１０に示されている、各コンクリートの材齢６ヶ月時（ｔ＝１８２日）の乾燥収縮ひずみの実測値と、各式により推定された材齢６ヶ月（ｔ＝１８２日）の乾燥収縮ひずみの推定値との関連を示す相関プロットより、当該実測値と推定値との差を推定誤差（各図について１００個）とし、各推定誤差値を平均した値と前記実測値の材齢との関係を表４に示す。
表４から明らかなように、本発明の方法によると、コンクリート乾燥収縮の推定に用いる実測データを２８日の短期材齢とすることでも、従来の推定方法より小さい推定誤差で長期の乾燥収縮ひずみを高精度に推定することができる。
従って、任意の長期材齢におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを高精度かつ早期に判定することが可能となる。
従って、任意の長期材齢におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを高精度かつ早期に判定することが可能となる。
本発明は、コンクリートのひび割れに関連する乾燥収縮ひずみを、コンクリートの種類に応じて、早期かつ正確に推定するのに適用することができる。また骨材として再生骨材を用いた場合のコンクリートにおいても、同様に乾燥収縮ひずみを早期かつ正確に推定するのに適用することが可能である。
Claims (2)
- コンクリート乾燥収縮ひずみを早期に推定するにあたり、次の式（１）
（但し、上記式（１）中、ε（ｔ）は材齢ｔのコンクリートの乾燥収縮ひずみ（×１０−６）、ε∞は該コンクリートの乾燥収縮ひずみの最終値（×１０−６）を示し、βは次の式
（但し、上記式（２）中、Ｖ及びＳはそれぞれコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）を示す）、またωは次の式（３）
（但し、上記式（３）中、ＱＳはコンクリートに含有される細骨材の吸水率（％）、ＱＲＳはコンクリートに含有される再生細骨材の吸水率（％）、ｐＲＳは全細骨材容積に占める再生細骨材の容積、ＱＧはコンクリートの含有される粗骨材の吸水率（％）、ＱＲＧはコンクリートに含有される再生粗骨材の吸水率（％）、ｐＲＧは全粗骨材容積に占める再生粗骨材の容積、Ｗ／Ｃは水セメント比（％）、Ｗは単位水量（ｔ／ｍ３）、Ｖ及びＳはコンクリート試験体の容積（ｍｍ３）及び表面積（ｍｍ２）をそれぞれ示す）
を用いて、任意の長期材齢におけるコンクリート乾燥収縮ひずみを推定することを特徴とする、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法。 - 請求項１記載のコンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法において、コンクリート試験体の早期材齢（ｔＥ）（日）における乾燥収縮ひずみの実測値を測定し、上記式（３）より該コンクリート試験体のω値を決定し、該実測値と前記ω値と上記式（１）とから乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）（×１０−６）を決定するとともに、前記決定された乾燥収縮ひずみの最終値（ε∞）（×１０−６）及び前記ω値と上記式（１）とを用いて、任意の長期材齢（ｔＬ）（日）における乾燥収縮ひずみ（ε（ｔＬ）（×１０−６））を早期に推定することを特徴とする、コンクリート収縮ひずみの早期推定方法。
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