JP6488085B2 - コンクリート成形体の製造方法及びコンクリート成形体の製造管理方法 - Google Patents
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Description
コンクリート成形体を予め作製することで、建築現場などにおけるコンクリート組成物の使用頻度が減少し、工期短縮などに有用である。
コンクリート成形体は、プレキャストコンクリート工場にて製造される。製造方法は、一般的には、まず、コンクリート組成物を型枠内に打込んだプレキャスト部材を養生後、翌日に脱型し、型枠を清掃する。清掃後に、次に製造するプレキャスト部材の鉄筋、型枠、打込み金物等の取り付けを行い、打込み前検査で問題ないことを確認してコンクリート組成物を型枠に打込み、養生を行うことを1サイクルとした製造方法を行う。
このため、従来、コンクリート成形体と同一の条件で養生した一定形状のコンクリート供試体で圧縮強度を予測評価することが一般的である。作製するコンクリート成形体と供試体とでは、断面寸法が異なることから、同じ条件で加熱したとしてもコンクリートの温度履歴が大幅に異なり、従って発現する圧縮強度も異なってしまう。型枠内でコンクリート組成物が受ける温度履歴は、型枠の形状、加熱養生条件で大きく異なることから、供試体の圧縮強度評価により、任意の型枠で形成されるコンクリート成形体の圧縮強度を正確に予測することは困難であった。
このため、プレキャスト部材としてのコンクリート成形体の製造条件を決定する際には、一定の品質を保証する観点から、コンクリート組成物の水結合材比を小さくしたり、養生温度を高くしたり、養生時間を長くしたりするなど、配合条件、製造条件を安全側に設定せざるを得なかった。
特に、同じ型枠を使って1日に複数回製造を行うような場合には、強度を正確に把握できない傾向が強く、より安全側に設定せざるを得ず、製造効率、省エネルギーの観点から、コンクリート成形体において、型枠の形状に拘らず正確な初期強度及び長期強度を予測する方法が望まれていた。
また、短時間で脱型可能な圧縮強度が発現され、その後、経時により充分な強度が発現される水硬性材料用硬化促進材を用いた硬化体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、特許文献2に記載の製造方法では、ある程度の効率化はなされるものの、水硬性材料の配合が規定されており、汎用性が少ないという問題がある。また、特許文献2に記載の方法は、コンクリート成形体における所望の初期強度、長期強度を発現する条件を予測するものではなく、目的に応じた最適化までは考慮されていない。
本発明の別の目的は、型枠の形状に拘らず、脱型時に必要なコンクリート成形体の初期圧縮強度、及び、長期圧縮強度を正確に予測することによる、生産性の高いコンクリート成形体の製造管理方法を提供することにある。
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、工程との文言は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても本工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、コンクリート成形体、及びコンクリート組成物の文言は、細骨材のみを含むモルタル成形体、及びモルタル組成物、並びに、骨材を含まないセメント成形体、及びセメント組成物を包含する意味で用いられる。
<1> コンクリート組成物を型枠内で成型するコンクリート成形体の製造方法であって、製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度を決定する工程(A)、コンクリート成形体に必要な長期圧縮強度から、コンクリート組成物の水結合材比の範囲を設定する工程(B)、工程(B)で設定された水結合材比の範囲内において選択された、互いに異なる水結合材比を有する複数のコンクリート組成物を、それぞれ想定される寸法の型枠内に投入し、複数の加熱養生条件で加熱養生して、(a)それぞれ実測したコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度、又は有効材齢、或いは、(b)加熱養生条件もしくは実測養生温度の少なくともいずれかを用いて非定常熱伝導解析により求めたコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度、又は有効材齢と、(a)実測により求めた、或いは、(b)非定常熱伝導解析により求めた温度履歴とで、それぞれのコンクリート組成物からなるコンクリート供試体を製造し、製造したコンクリート供試体の圧縮強度を求め、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から構築された圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造時に実際に実施される加熱養生条件である加熱養生温度と加熱養生時間で得られる、前記積算温度又は有効材齢を、前記圧縮強度予測式に代入して、コンクリート成形体の圧縮強度を算出する工程(C)、及び、工程(C)で算出された圧縮強度が、工程(A)で設定した圧縮強度以上となるようにコンクリート組成物の水結合材比及び加熱養生条件の少なくとも一方を決定する工程(D)、を含むコンクリート成形体の製造方法である。
また、本発明によれば、型枠の形状に拘らず、脱型時に必要なコンクリート成形体の初期圧縮強度、及び、長期圧縮強度を正確に予測することによる、生産性の高いコンクリート成形体の製造管理方法を提供するができる。
また、適切な加熱養生条件により製造したコンクリート成形体は、最適な強度発現を呈するものであり、本発明によれば、コンクリート成形体の形状に拘らず、最適な配合条件、加熱養生条件を決定することができ、効率のよいコンクリート成形体の製造方法、及び、製造管理方法を提供しうるものである。
以下、本発明の製造方法を、工程順に説明する。
〔工程(A):製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度を決定する工程〕
まず、製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、コンクリート成形体の重量、使用態様から脱型時に必要な圧縮強度を決定する。詳細には、脱型時におけるフックの取り付け位置、フックによりコンクリート成形体を保持できるフック取り付け位置の圧縮強度、及びつり下げに耐える初期圧縮強度を設定する。
コンクリート成形体の使用目的、形状等を考慮して、コンクリート成形体の長期圧縮強度を決定し、決定した長期圧縮強度を達成しうるコンクリート成形体形成用のコンクリート組成物の配合、水結合材比の範囲を設定する。コンクリート成形体の長期圧縮強度は、コンクリート組成物の配合、特には、水結合材比に依存するため、長期圧縮強度発現に必要な水結合材比を設定する。なお、本発明ではコンクリートに加熱養生を施すことを前提としており、長期圧縮強度は、加熱養生を施したコンクリート組成物を評価の対象とする。通常は、長期強度発現可能な最も高い水結合材比を設定する。
工程(C)では、決定された配合のコンクリート組成物を用いて、所定の加熱養生履歴を決定し、型枠内に投入し、加熱養生条件と、実測したコンクリート組成物の内部温度の時間履歴あるいは、非定常熱伝導解析により計算した温度履歴から求められる積算温度を用いて、コンクリート成形体の圧縮強度を求めて構築した圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造条件を決定する。
工程(C)では、精度の高い圧縮強度予測式を構築するため、理想的には、コンクリート組成物の水結合材比として3水準,養生履歴温度として3水準、材齢は2水準の評価をそれぞれ行うことが好ましい。これらの実測値又は推定値を元に、製造上と品質上の制約から決定される加熱温度条件の上限、加熱時間の上限を考慮して、必要強度に対する積算温度と水結合材比の組み合わせを決めることができ、これを用いて、コンクリート成形体の製造に最適な、コンクリート組成物の水結合材比及び加熱養生条件の少なくとも一方決定することができる。
kX/k20= exp(E/(R・293)−E/(R・T))
=exp(13.65−4000/T)
上記式中、kは反応速度定数を表し、Aは温度に無関係な定数(頻度因子)を表し、Eは活性化エネルギー(アレニウスパラメータともいう)を表す。Rは気体定数であり、Tは絶対温度 [K]を表す。
反応速度の比に温度継続時間を乗じて総和をとることにより,20℃一定に対する反応量の多少を考慮した有効材齢が得られる。
下記式中、teは、有効材齢(日)を、Δtiは、温度Tが継続する期間(日)を、T(Δti)は、Δtiの間継続するコンクリートの温度(℃)を、t0は材齢を無次元化する値で1日を表す。
上記式(1)中、T(t)は材齢t日における温度(℃)を表し、Kは断熱温度上昇量の終局値(℃)を表す。αは断熱温度上昇速度に関する定数(1/日)を表し、t0は、凝結時間(発熱開始時間)(日)を表す。
コンクリートの水和発熱を無視して、加熱養生による外部からの熱のコンクリート内部への伝わり方を算定することができる。
図1は、加熱養生温度を20〜95℃の5段階を想定して、3時間の加熱養生後の温度分布を、加熱面からの距離で整理したものである。外部からの熱供給は、材齢3時間程度では表面から20cm近辺までであるといえる。すなわち、加熱面から20cm以上離れた位置では、熱が伝わっていないことになる。このことから、20cmより奥に位置するコンクリートは加熱養生を行わない通常のコンクリートの発熱特性を示し、20cmよりも表面側では凝結前に高温履歴を受けるため、コンクリートの特性値が大きく変わることが想定される。
また、材齢3時間では、凝結前であり対象とするコンクリートには自由水が多く、その比熱は「水」に近いものと想定される。これらについて本発明者らが複数回の実験評価を行ない、検討した結果、加熱表面から5cmまでのコンクリートの比熱は4.0〜5.2kJ/kg℃として取り扱うことで、実測値を再現することができることを見出した。汎用のコンクリート組成物では、加熱表面から5cmまでのコンクリートの比熱は4.0〜5.2kJ/kg℃として推定することが好ましく、4.6kJ/kg℃として推定することがより好ましい。このような推定値を用いることでより簡易に評価を行うことができる。
図2は、実験結果を基にコンクリート組成物のα値を同定し、加熱表面からの距離で整理したものである。表面に近いほど、加熱温度が高いほど、α値が大きくなる。この関係は、図1で示した水和発熱を除いた温度分布と同様の傾向を示していることから、両者を整理することで、α値の修正値を関数化することができる。
一般に、一次元の熱伝導方程式は、物質の密度をρ、比熱をc、熱伝導率をλとすると、経過時間t、位置xの物質の温度Tは、下記式(2)で表される。
境界条件として、コンクリートの内部温度をTi、表面温度をTsとすれば、誤差関数を用いて、下記式(2)は、下記式(3)と補正することができる。
下記式(3)におけるコンクリートの表面温度Ts、及び、加熱温度Taは、有限要素法による解析結果を線形近似して、下記式(4)および下記式(5)により簡易に算出できる。
下記式(3)におけるTと図2のα値の関係を図化すると図3を得る。
なお、α値の修正係数ηは、修正を行わないα値の乗数で表現した。修正したα値をαcとすると、下記式(6)で表されるものとなる。
なお、工程(C)においては、構築された圧縮強度予測式を用いてコンクリート成形体の圧縮強度を算出することができる。
まず、型枠として、薄部材(厚さ200mm)、厚部材(厚さ1000mm)を想定して、加熱養生パターンとして、薄部材の中心(表面から100mm)、厚部材の中心(表面から500mm)、及び厚部材の表面から100mmを想定して加熱養生時の温度について検討した。コンクリート組成物の練り上がり温度は35℃に設定した。
コンクリート供試体(中心部)に与える温度履歴は、模擬部材の温度測定結果を元に図4に示す3通り(養生パターンA:薄部材の中心、養生パターンB:厚部材の中心、養生パターンC:厚部材の表面から100mm)を設定した。
その後、実験データを元に、各々の材齢の評価尺度と水結合材比から初期材齢の圧縮強度予測式を最小二乗法により求めた。実機製造実験における部材同一養生供試体、部材温度追従養生供試体の温度履歴と水結合材比から圧縮強度を推定した。また、圧縮強度を実測して、推定した圧縮強度の推定結果を検証した。
図6(A)、図6(B)に、図5(A)〜図5(C)中に示した各々の回帰式Y=a・ln(X)+b、Y=a・Xbの各係数a、bと結合材水比の関係を示す。いずれの係数も結合材水比と線形の関係に近いといえる。
これらの結果をふまえ、水結合材比と各種の材齢評価尺度と圧縮強度の関係を、下記式(7)または式(8)の形として最小二乗法により係数を決定した。決定した係数を表1に示す
水結合材比30%の場合は、いずれの尺度を用いてもばらつきが大きかった。水結合材比が小さい領域では、温度履歴の違いによる強度発現の差異が非常に大きいことが一因と考えられる。水結合材比40%・50%の場合は、いずれの圧縮強度予測式の場合も実測値と良く対応している。
型枠は、薄部材(厚さ200mm)、厚部材(厚さ1000mm)を想定して、加熱養生パターンとしては、プレキャスト部材の作製を考慮し、比較的温度上昇が急激と予想される薄部材中心(表面から100mm:200mm厚の薄部材に45℃→80℃の2段階養生を実施した場合の中心温度)、及び厚部材表面から100mm(厚部材表層:1000mm厚の厚部材に90℃養生を実施した場合の表層から100mmの温度)を想定し加熱養生時の温度について検討した。コンクリート組成物の練り上がり温度は20℃に設定した。
第一の例と同様に、コンクリート組成物の配合としては、水結合材比30、40、及び50にて評価を行った。
コンクリート供試体(中心部)に与える温度履歴は、第二の例では、模擬部材の温度測定結果を元に図8に示す3通り(養生パターンA:薄部材の中心、養生パターンB:厚部材の中心(1000mm厚の厚部材に90℃養生を実施した場合の中心温度)、養生パターンC:厚部材の表面から100mm)を設定したが、第二の例では、既述のように急激な温度上昇の例を想定し、養生パターンA(薄部材中心)、及び養生パターンC(厚部材表層)についてのみ、その後の検討を行った。
予め行った実験にて得られた薄部材中心、及び厚部材表層の温度履歴を用いて温度追従養生を行なった。
供試体内部に設置した熱電対から得られた温度を測定して温度履歴を検知し、且つ、試験材齢まで養生した、所定の材齢における各供試体の圧縮強度を測定した。
追従養生した供試体の初期の圧縮強度試験結果と、温度履歴から40℃基準の積算温度D40と圧縮強度の関係をプロットし、図9に示すグラフを得た。
図9に示すグラフより、水結合材比に応じて強度が変化することがわかる。
この近似式から予想される圧縮強度の推定値と、実際に圧縮強度を測定した実測値の関連を図10に示す。図10に示されるグラフより、上記圧縮強度予測式で予想された圧縮強度は、実測値とよく一致することがわかる。
このため、任意の位置のコンクリート成形体の圧縮強度を正確に推定することができ、ひいては、所要の脱型強度を得るための水結合材比の設定、成形体中の温度履歴の実測又は推定により脱型、吊上げ時の強度管理が可能と考えられる。
工程(C)にて構築した圧縮強度予測式を用いて算出した圧縮強度は、検証の結果、コンクリート組成物の配合条件を考慮すれば実測値とよく一致することがわかる。
このため、工程(A)で設定した圧縮強度と、工程(C)で圧縮強度予測式により算出した圧縮強度の結果を対比し、工程(C)で算出した圧縮強度の結果が工程(A)の設定値を上回るように、評価対象としたコンクリート組成物の配合条件である水結合材比及び加熱養生条件の少なくとも一方を決定することができる。また、決定された水結合材比のコンクリート組成物を用いるか、或いは、決定した加熱養生条件をコンクリート成形体の製造に適用することの少なくともいずれかを行なってコンクリート成形体を製造することで、脱型強度を達成することが確認できる。このため、例えば、短時間に脱型する、低温で加熱する、コンクリート組成物の水結合材比を低く抑える、等の種々の要求に応じて設定した条件でコンクリート成形体の製造を、生産性高く実施できる。
例えば、工程(D)において、工程(A)で設定した圧縮強度が、工程(C)で算出した圧縮強度の結果を上回る場合には、コンクリート組成物の配合条件、加熱養生条件のうち少なくとも一方を見直して再検討する必要があるが、その場合には、上記工程(C)を、条件を代えて再度実施することにより、最適な条件を容易に見出すことができる。
本発明の製造方法では、さらにコストを最小とすることを目的として工程(E)を実施することができる。
工程(E)で、水結合材比から決定される、コンクリート成形体の脱型時に必要な圧縮強度を得るためのコンクリート組成物の配合の範囲から求められる材料コストの範囲と、コンクリート成形体の脱型時に必要な圧縮強度を得るために必要な積算温度を出力するためのエネルギーコストの範囲を算出し、これらのコストが最小となるように、コンクリート組成物の水結合材比と、加熱養生条件とを決定することができる。これにより、コンクリート組成物に用いられる材料の種類、水結合材比、加熱に用いる加熱装置のエネルギー、加熱温度と加熱時間との積算などと考慮することで、工程(A)で設定した脱型に必要な圧縮強度を達成するためのコストを最小とし、製造方法における効率のみならず、コストについても最適な範囲を推定でき、最適なコンクリート成形体の製造方法を選択することができる。
本発明のコンクリート成形体の製造方法に適用するコンクリート組成物の配合には特に制限はなく、一般的なコンクリート組成物の配合条件にはいずれも適用できる。
プレキャスト部材の効率的な製造を考慮すれば、初期強度が高いコンクリート組成物に適用することで、本発明の効果が著しい。
そのような観点からは、無機硫酸塩を10質量%〜30質量%、カルシウムサルフォアルミネートを10質量%〜70質量%、及び、無機水酸化物を10質量%〜30質量%含有する水硬性材料用硬化促進材を含有するコンクリート組成物を用いることが好ましい。
より詳細には、無機硫酸塩を10質量%〜30質量%、カルシウムサルフォアルミネートを10質量%〜70質量%、及び、無機水酸化物を10質量%〜30質量%含有する水硬性材料用硬化促進材、及び、水硬性材料100質量部に対して、該水硬性材料用硬化促進材を2質量部〜10質量部含有するコンクリート組成物を用いることで本発明の効果が著しい。本発明に好適に使用される、前記特定の水硬性材料用硬化促進材を用いたコンクリート組成物については、本願出願人らが先に提案した特開2014−19618号公報に詳細に記載され、ここに記載の水硬性組成物は、本発明の製造方法及び後述する本発明のコンクリート成形体の製造管理方法に好適に使用しうる。
本発明のコンクリート成形体の製造管理方法は、コンクリート組成物を型枠内で成型するコンクリート成形体の製造管理方法であって、製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度及を決定する工程(A2)、工程(B2)で設定された水結合材比の範囲内において選択された、互いに異なる水結合材比を有する複数のコンクリート組成物を、それぞれ想定される寸法の型枠内に投入し、複数の加熱養生条件で加熱養生して、(a)それぞれ実測したコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度、又は有効材齢、或いは、(b)加熱養生条件もしくは実測養生温度の少なくともいずれかを用いて非定常熱伝導解析により求めたコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度、又は有効材齢と、(a)実測により求めた、或いは、(b)非定常熱伝導解析により求めた温度履歴とで、それぞれのコンクリート組成物からなるコンクリート供試体を製造し、製造したコンクリート供試体の圧縮強度を求め、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から構築された圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造時に実際に実施される加熱養生条件である加熱養生温度と加熱養生時間で得られる、前記積算温度又は有効材齢を、前記圧縮強度予測式に代入して、コンクリート成形体の圧縮強度を算出する工程(C2)、及び工程(A2)で設定した圧縮強度と、工程(C2)で算出した圧縮強度の結果を対比し、工程(A2)で設定した圧縮強度に対し、工程(C2)で算出した圧縮強度の結果が同じであるか、又はより大きいことにより、コンクリート成形体が脱型可能であることを確認する工程(D2)、を含むコンクリート成形体の製造管理方法である。
型枠内での温度を実測して温度履歴を求める工程をさらに含むことにより、一度温度を実測することで温度履歴の正確な予測が可能となり、同様の配合条件を有するコンクリート組成物に本発明の製造管理方法を適用する場合に、より正確な製造管理ができる。
(実施例1)
長さ4100mm×幅1300mm×厚さ140mmの型枠を準備した。この型枠の脱型時に必要な圧縮強度は、コンクリート成形体の質量を考慮して10N/mm2と定めた〔工程(A)〕。
型枠は、加熱養生による加熱面以外を断熱材で被覆した。
(コンクリート組成物の配合)
水165kg/m3
セメント413kg/m3(早強ポルトランドセメント、太平洋セメント社)
細骨材757kg/m3(宇賀川産川砂および藤原鉱山産の砕砂)
粗骨材979kg/m3北勢町産砕石)
減水剤1.239kg/m3(高性能減水剤、竹本油脂社、チューポールNV−G5:商品名)
水結合材比:38.0%
加熱養生は、加水から30分後に開始し、最高温度に到達させる。最高温度の保持は、加水から3時間までとして、その後、加熱養生を終了させる。最高温度は、パターン1が95℃、パターン2が65℃とした。図11に本実施形態で適用した加熱養生温度の2つのパターンを示す。
この推定値と、前記熱電対で測定した実測値を対比した。
次に、パターン2で加熱養生を実施した以外は、実施例1と同様にして積算温度の推定と積算温度の実験値(実測値)との対比を行った。
本発明に基づき断熱温度上昇量の特性値のα値を補正した実施例2では、加熱面からの距離100mmにおいて、材齢3時間までの積算温度は123.1℃と算出された。なお、実測値は、121.9℃であり、積算温度の誤差は1.0%と、誤差は5%以内にあり、実測値を精度良く再現していた。さらに、本発明に基づき、断熱温度上昇量の特性値のα値および比熱を補正した式(6)を適用したところ、得られた値は、122.7℃であり、測定誤差は0.7%と、積算温度の誤差は1%以内にあり、実測値を精度良く再現していた。
本発明は、加熱養生のパターンによらず精度良く、積算温度を推定することができ、その結果は、よく実測値と一致した。
この方法は、工程(C)において詳述したように、コンクリート組成物の温度が40℃に上昇した時点を硬化開始時期と仮定することにし、40℃を基準の積算温度(温度履歴の40℃を超える部分の面積)を材齢評価尺度として検討した。
その後、実験データを元に、各々の材齢の評価尺度と水結合材比から初期材齢の圧縮強度予測式を最小二乗法により求めた。実機製造実験における部材同一養生供試体・部材温度追従養生供試体の温度履歴と水結合材比から圧縮強度を推定した。
既述の図6(A)、図6(B)に、図5(A)〜図5(C)中に示した各々の下記回帰式Y=a・ln(X)+b、Y=a・Xbの各係数a、bと結合材水比の関係によれば、いずれの係数も結合材水比と線形の関係に近いと判断されたので、これらの結果をふまえ、水結合材比と各種の材齢評価尺度と圧縮強度の関係を、40℃基準積算温度に掛る下記式(11)の形として最小二乗法により係数を決定した。決定した係数は、α:1.670、β:−2.339、γ:0.030、δ:0.547であった。
得られた圧縮強度を、工程(A)で決定した圧縮強度:10N/mm2と対比したところ、圧縮強度〔工程(A)で設定〕<圧縮強度〔工程(C)で推定〕であり、実施例1で決定したコンクリート組成物の配合条件を用いて、加熱養生条件(パターン2)で加熱養生することで、脱型可能な初期強度が達成されることを確認した〔工程(D)〕。
また、上記コンクリート組成物の配合条件では、水結合材比38.0%であり、十分な長期圧縮強度を発現しうることが工程(B)において、既に確認されている。
Claims (9)
- コンクリート組成物を型枠内で成型するコンクリート成形体の製造方法であって、
製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度を決定する工程(A)、
コンクリート成形体に必要な長期圧縮強度から、コンクリート組成物の水結合材比の範囲を設定する工程(B)、
工程(B)で設定された水結合材比の範囲内において選択された、互いに異なる水結合材比を有する複数のコンクリート組成物を、それぞれ想定される寸法の型枠内に投入し、複数の加熱養生条件で加熱養生して、(a)それぞれ実測したコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度又は有効材齢、及び(a)実測により求めた温度履歴に基づき、それぞれのコンクリート組成物からなるコンクリート供試体を製造し、製造したコンクリート供試体の圧縮強度を求め、得られた圧縮強度の実測値と、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から圧縮強度予測式を構築し、構築された圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造時に実際に実施される加熱養生条件である加熱養生温度と加熱養生時間で得られる、前記積算温度又は有効材齢を、前記構築された圧縮強度予測式に代入して、コンクリート成形体の圧縮強度を算出する工程(C)
並びに、工程(C)で算出された圧縮強度が、工程(A)で設定した圧縮強度以上となるように、コンクリート組成物の水結合材比及び加熱養生条件の少なくとも一方を決定する工程(D)、
を含むコンクリート成形体の製造方法。 - コンクリート組成物を型枠内で成型するコンクリート成形体の製造方法であって、
製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度を決定する工程(A)、
コンクリート成形体に必要な長期圧縮強度から、コンクリート組成物の水結合材比の範囲を設定する工程(B)、
工程(B)で設定された水結合材比の範囲内において選択された、互いに異なる水結合材比を有する複数のコンクリート組成物を、それぞれ想定される寸法の型枠内に投入し、複数の加熱養生条件で加熱養生して、(b)加熱養生条件もしくは実測養生温度の少なくともいずれかを用いて非定常熱伝導解析により求めたコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度又は有効材齢、及び(b)非定常熱伝導解析により求めた温度履歴に基づき、それぞれのコンクリート組成物からなるコンクリート供試体を製造し、製造したコンクリート供試体の圧縮強度を求め、得られた圧縮強度の実測値と、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から圧縮強度予測式を構築し、構築された圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造時に実際に実施される加熱養生条件である加熱養生温度と加熱養生時間で得られる、前記積算温度又は有効材齢を、前記構築された圧縮強度予測式に代入して、コンクリート成形体の圧縮強度を算出する工程(C)
並びに、工程(C)で算出された圧縮強度が、工程(A)で設定した圧縮強度以上となるように、コンクリート組成物の水結合材比及び加熱養生条件の少なくとも一方を決定する工程(D)、
を含むコンクリート成形体の製造方法。 - 前記工程(C)における圧縮強度予測式は、コンクリート組成物の水結合材比として少なくとも3水準、養生履歴温度として少なくとも3水準、及び材齢として少なくとも2水準のコンクリート供試体を作製し、評価することで構築される請求項1又は請求項2に記載のコンクリート成形体の製造方法。
- 前記工程(C)が、前記コンクリート組成物の水結合材比、実測又は非定常熱伝導解析により求めた積算温度又は有効材齢と温度履歴とを変数として、ロジスティック関数式、対数式、及び累乗式から選ばれる少なくとも一つの式を適用し、実験結果と対比して圧縮強度予測式を構築する工程を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のコンクリート成形体の製造方法。
- 前記工程(C)における非定常熱伝導解析において、加熱養生条件によってコンクリート組成物に伝わる熱量に応じて補正したコンクリート組成物の断熱温度上昇速度に関する係数を用いて、型枠内のコンクリート組成物の温度分布を推定し、加熱養生条件を決定する工程、加熱養生条件によってコンクリート組成物に伝わる熱量に応じて補正したコンクリート組成物の断熱温度上昇速度に関する係数と表面からの距離に応じて補正した比熱を用いて型枠内のコンクリート組成物の温度分布を推定し、加熱養生条件を決定する工程、及び、加熱養生条件によってコンクリート組成物に伝わる熱量に応じて補正したコンクリート組成物の断熱温度上昇速度に関する係数を用いて、型枠内のコンクリート組成物の温度分布、及び強度分布を推定し、コンクリート成形体の適切な型枠の取り外し時期、吊り上げ時期を決定する工程のうち少なくとも1つを含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のコンクリート成形体の製造方法。
- 工程(A)で設定した圧縮強度と、工程(C)で用いた圧縮強度予測式により算出した圧縮強度の結果を対比し、
コンクリート成形体の脱型時に必要な圧縮強度を得るためのコンクリート組成物の水結合材比から決定される材料コストと、積算温度を出力するためのエネルギーコストとの総コストが最小となるように、コンクリート組成物の水結合材比と、加熱養生条件とを決定する工程(E)を、さらに含む請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のコンクリート成形体の製造方法。 - コンクリート組成物を型枠内で成型するコンクリート成形体の製造管理方法であって、
製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度を決定する工程(A2)、
コンクリート成形体に必要な長期圧縮強度から、コンクリート組成物の水結合材比の範囲を設定する工程(B2)、
工程(B2)で設定された水結合材比の範囲内において選択された、互いに異なる水結合材比を有するコンクリート組成物を、それぞれ想定される寸法の型枠内に投入し、複数の加熱養生条件で加熱養生して、(a)それぞれ実測したコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度又は有効材齢、及び(a)実測により求めた温度履歴に基づき、それぞれのコンクリート組成物からなるコンクリート供試体を製造し、製造したコンクリート供試体の圧縮強度を求め、得られた圧縮強度の実測値と、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から圧縮強度予測式を構築し、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から構築された前記圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造時に実際に実施される加熱養生条件である加熱養生温度と加熱養生時間で得られる、前記積算温度又は有効材齢を、前記圧縮強度予測式に代入して、コンクリート成形体の圧縮強度を算出する工程(C2)、
並びに、工程(A2)で設定した圧縮強度と、工程(C2)で算出した圧縮強度の結果を対比し、工程(A2)で設定した圧縮強度に対し、工程(C2)で算出した圧縮強度の結果が同じであるか、又はより大きいことにより、コンクリート成形体が脱型可能であることを確認する工程(D2)、
を含むコンクリート成形体の製造管理方法。 - コンクリート組成物を型枠内で成型するコンクリート成形体の製造管理方法であって、
製造されるコンクリート成形体の形状を考慮して、脱型時に必要な圧縮強度を決定する工程(A2)、
コンクリート成形体に必要な長期圧縮強度から、コンクリート組成物の水結合材比の範囲を設定する工程(B2)、
工程(B2)で設定された水結合材比の範囲内において選択された、互いに異なる水結合材比を有するコンクリート組成物を、それぞれ想定される寸法の型枠内に投入し、複数の加熱養生条件で加熱養生して、(b)加熱養生条件もしくは実測養生温度の少なくともいずれかを用いて非定常熱伝導解析により求めたコンクリート組成物の内部温度の時間履歴から求められる積算温度又は有効材齢、及び(b)非定常熱伝導解析により求めた温度履歴に基づき、それぞれのコンクリート組成物からなるコンクリート供試体を製造し、製造したコンクリート供試体の圧縮強度を求め、得られた圧縮強度の実測値と、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から圧縮強度予測式を構築し、積算温度又は有効材齢とコンクリート組成物の水結合材比の関係から構築された前記圧縮強度予測式を用いて、コンクリート成形体の製造時に実際に実施される加熱養生条件である加熱養生温度と加熱養生時間で得られる、前記積算温度又は有効材齢を、前記圧縮強度予測式に代入して、コンクリート成形体の圧縮強度を算出する工程(C2)、
並びに、工程(A2)で設定した圧縮強度と、工程(C2)で算出した圧縮強度の結果を対比し、工程(A2)で設定した圧縮強度に対し、工程(C2)で算出した圧縮強度の結果が同じであるか、又はより大きいことにより、コンクリート成形体が脱型可能であることを確認する工程(D2)、
を含むコンクリート成形体の製造管理方法。 - 前記工程(C2)において、コンクリート組成物の型枠内における温度履歴を、前記コンクリート組成物を使用する型枠内に打ち込んで、加熱養生を行い、型枠内部のコンクリート組成物の温度を実測することで求める、請求項7又は請求項8に記載のコンクリート成形体の製造管理方法。
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