JP6909106B2 - 関係特定方法、推定方法、及びコンクリート組成物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリート組成物の流動性および施工性を評価する技術に関する。
レディーミクストコンクリート工場、又はプレキャストコンクリート工場において製造されるコンクリート組成物であって、設計基準強度が100ニュートン毎平方ミリメートル(以下[N/mm2]ともいう)を超えるコンクリート組成物を「超高強度コンクリート」という。
非特許文献1は、超高強度コンクリートを製造する一般的な方法として、低熱ポルトランドセメントと、BET比表面積が20平方メートル程度のシリカフュームとを、概ね9:1の割合で予め混合(プレミックス)したセメントを用いる方法が記載されている。
非特許文献1では、上述したセメントの他に、このセメントに使用されるシリカフュームよりもBET比表面積が小さい(例えば15平方メートル以下)シリカフュームを、混和材として使用している。
以下、区別をする必要がある場合には、セメントにプレミックスされるシリカフュームを「セメント混合用シリカフューム」と呼び、混和材に含まれるシリカフュームを「混和材用シリカフューム」と呼ぶ。
また、セメント混合用シリカフュームが混合されたセメントを「シリカフューム混合セメント」と呼び、混和材用シリカフュームを含む混和材を「シリカフューム混和材」と呼ぶ。
シリカフュームをプレミックス又は混和材として使用する目的は、マイクロフィラー効果や最密充填効果により、コンクリート組成物の高強度化を図るとともに流動性を改善することにある。しかし、同一銘柄のシリカフュームであっても品質が異なることが多く、使用するシリカフュームの品質によっては、化学混和剤の添加量を増やしても目的とする流動性および施工性が確保できないことがあった。
特許文献1には、シリカフュームをスラリー状にして、その粘度を測定することで品質を評価する方法が記載されている。また、特許文献2には、ポルトランドセメントと、結合材としてのシリカフュームとを用いたコンクリート組成物の流動性を改善する方法として、先行してモルタルを混練した後、粗骨材を投入してさらに混練する方法が記載されている。
特許5246562号 特開2015−124100号公報
井戸康浩他:Fc200N/mm2超高強度コンクリートの製造品質に関する研究、コンクリート工学年次論文集、vol.36、No.1、pp.1456-1461、2014
しかし、特許文献1に記載された方法は、シリカフューム単体を評価する方法であり、また、特許文献2に記載された方法は、ポルトランドセメントを製造する方法である。すなわち、特許文献1、2に記載された方法は、シリカフューム混合セメントと、シリカフューム混和材とを混合して製造するコンクリート組成物の流動性および施工性の推定に関するものではない。
本発明の目的の1つは、シリカフューム混合セメントと、シリカフューム混和材とを混合してコンクリート組成物を製造する際に、コンクリート組成物の流動性および施工性を推定することである。
本発明に係る関係特定方法は、シリカフューム混合セメントとシリカフューム混和材の複数の組み合わせの各々に関し、前記シリカフューム混合セメントと前記シリカフューム混和材の各々のBET比表面積を測定するステップと、前記シリカフューム混合セメントと前記シリカフューム混和材とを所定比率で含むコンクリート組成物を製造するステップと、前記コンクリート組成物のスランプフロー値を測定するステップと、を備え、前記複数の組み合わせの各々に関し測定された、前記シリカフューム混合セメントのBET比表面積と、前記シリカフューム混和材のBET比表面積と、前記コンクリート組成物のスランプフロー値と、に基づいて、前記シリカフューム混合セメントのBET比表面積と前記シリカフューム混和材のBET比表面積と前記コンクリート組成物のスランプフロー値との関係を特定するステップと、を備える関係特定方法である。
本発明に係る推定方法は、シリカフューム混合セメントと、シリカフューム混和材の各々のBET比表面積を測定するステップと、測定された該シリカフューム混合セメント及び該シリカフューム混和材の各々のBET比表面積と、上述した関係特定方法により特定された前記関係と、に基づいて、該シリカフューム混合セメント及び該シリカフューム混和材を所定比率で含むコンクリート組成物のスランプフロー値を推定するステップと、を備える推定方法である。
本発明に係る製造方法は、上述した推定方法により推定された、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材を所定比率で含むコンクリート組成物のスランプフロー値を決められた基準値と比較することで、該推定方法においてBET比表面積の測定されたセメントと混和材とを採用するか否かを決定するステップと、採用すると決定された場合に、前記シリカフューム混合セメントと前記シリカフューム混和材とを前記所定比率で混合したコンクリート組成物を製造するステップと、を備える前記コンクリート組成物の製造方法である。
本発明によれば、シリカフューム混合セメントと、シリカフューム混和材とを混合してコンクリート組成物を製造する際に、コンクリート組成物の流動性および施工性を推定することができる。
等値線の例を示す図である。
1.関係特定方法
シリカフューム混合セメント、シリカフューム混和材、及びこれらを混合して製造されるコンクリート組成物の流動性および施工性の関係を特定する方法(関係特定方法)は、例えば以下の(1)から(7)の工程(ステップ)を含む。
(1)シリカフューム混合セメントとシリカフューム混和材との複数の組み合わせを列挙したリストから、1つの組み合わせを選択する。
(2)(1)で選択された組み合わせのシリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材のそれぞれについて、BET比表面積を測定する。
(3)(1)で選択された組み合わせのシリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材を所定比率で含むコンクリート組成物を製造する。
(4)(3)で製造されたコンクリート組成物のスランプフロー値を測定する。
(5)(1)の組み合わせのうち、(2)から(4)までの測定が終了していないものがある場合には、次の組み合わせを選択する。
(6)(1)の組み合わせの全てについて(2)から(4)までの測定が終了した場合には、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材のそれぞれのBET比表面積を縦軸と横軸とに示した平面上に、それぞれの組み合わせで製造されたコンクリート組成物を測定したスランプフロー値を配置する。
(7)(6)の平面上に配置されたスランプフロー値により、この平面におけるスランプフロー値の等値線を作成する。
以上の工程を経て作成された等値線により、シリカフューム混合セメントのBET比表面積と、シリカフューム混和材のBET比表面積と、コンクリート組成物のスランプフロー値との関係が特定される。
2.スランプフロー値の推定方法
上述した関係特定方法により作成された等値線を用いると、任意のシリカフューム混合セメントと、シリカフューム混和材との組み合わせに対して、そのそれぞれのBET比表面積を測定することにより、その組み合わせを上述した所定比率で混合して製造されたコンクリート組成物のスランプフロー値を推定することができる。
つまり、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材の組み合わせが決まると、そのそれぞれのBET比表面積を測定して平面上にプロットし、そのプロットが関係特定方法で作成された等値線で区分されるどの領域に含まれるかを調べることで、上述したスランプフロー値が推定される。
3.コンクリート組成物の製造方法
上述した通り、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材の或る組み合わせについて、その組み合わせを採用した場合のコンクリート組成物のスランプフロー値が推定される。そして、この推定されたスランプフロー値を、決められた基準値と比較することで、上述した組み合わせを採用して、所定の流動性および流動性を示すコンクリート組成物を製造することができるか否かが判断される。
つまり、スランプフロー値の推定方法を用いて、シリカフューム混合セメントとシリカフューム混和材との或る組み合わせを採用するか否かが決定される。これを複数の組み合わせについて繰り返すことにより、条件を満たす組み合わせを見つけることができれば、所定の流動性および施工性を示すコンクリート組成物が製造される。
なお、上述したコンクリート組成物を用いて、例えば、建築物や道路、橋梁等、様々な構造物を構築してもよい。つまり、本発明は構造物の構築方法として観念される。
以下に、関係特定方法の実施例を説明する。表1は、使用材料の名称、種類、生産者又は産地、及びこれを識別するための記号を示す表である。なお、この例では、シリカフューム混和材として、混和材用シリカフュームそのものを用いた。
Figure 0006909106
表2は、表1に示す使用材料の配合を示す表である。表1に示すW/Bは水結合材比を質量百分率で表した数値である。また、s/aは、骨材中の細骨材が占める割合を体積百分率で表した数値である。単位量は、コンクリートを1立方メートル製造するときに使用される使用材料それぞれの質量である。ただしSPについては、全ての結合材に対する質量百分率で表した添加率を示した。
Figure 0006909106
表3は、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材を表2に示す配合で製造したコンクリート組成物のスランプフロー値等のフレッシュコンクリート試験結果を示す表である。使用したシリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材は、同一銘柄であっても特性が異なるため、それぞれについてBET比表面積を測定した。測定の結果、シリカフューム混合セメント(記号:SFC)は12種類(BET比表面積:2.6496〜3.2459平方メートル毎グラム)、シリカフューム混和材(記号:AN)は12種類(BET比表面積:6.1034〜11.0884平方メートル毎グラム)に分類された。
表3に示す28通りの組み合わせのそれぞれについてシリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材を強制二軸練りミキサ(容量60L)にて混合して超高強度コンクリート(コンクリート組成物)を製造した。そして、製造した超高強度コンクリートについて、それぞれのスランプフロー値、空気量及びコンクリート温度を確認した。
シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材のBET比表面積と、コンクリート組成物のスランプフロー値の関係をみると、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材ともに、BET比表面積が大きくなるにつれて、スランプフロー値が低下しており、最大のスランプフロー値と最小のスランプフロー値の差は、37.2cmであった。
Figure 0006909106
本実験から得られたシリカフューム混合セメントとスランプフロー値の関係をシリカフューム混和材ごとに直線回帰し、不良率を5%と仮定した式を求めた。そして、55センチメートルから80センチメートルまでを5センチメートルごとに分割して設定されたスランプフロー値の目標値のそれぞれに対し、求めた式を用いて、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材のBET比表面積を算出した。
算出したBET比表面積のプロットをそれぞれ結んだ線をスランプフロー値の等値線とした。図1は、シリカフューム混合セメント、シリカフューム混和材、及びコンクリート組成物の関係を特定する等値線の例を示す図である。
図1において横軸はシリカフューム混合セメントのBET比表面積が、縦軸はシリカフューム混和材のBET比表面積が、それぞれ表されている。図1に示されるプロットは、表3に示した28通りの組み合わせに対応する点である。それぞれの点はその組み合わせで製造されたコンクリート組成物のスランプフロー値が属する区画ごとに分類されている。
また、図1に示す線は、スランプフロー値の55センチメートルから80センチメートルまでを5センチメートルごとに分割したそれぞれの等値線である。
以上、説明した通り、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材の複数の組み合わせを、そのそれぞれについてBET比表面積を測定し、そのそれぞれについてコンクリート組成物を製造してスランプフロー値を測定して、上述した等値線を作成することができる。そして、作成した等値線を用いることにより、任意のシリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材の組み合わせを所定比率で混合して、コンクリート組成物を製造した場合に、そのコンクリート組成物のスランプフロー値を推定できることがわかった。

Claims (3)

  1. シリカフューム混合セメントとシリカフューム混和材の複数の組み合わせの各々に関し、
    前記シリカフューム混合セメントと前記シリカフューム混和材の各々のBET比表面積を測定するステップと、
    前記シリカフューム混合セメントと前記シリカフューム混和材とを所定比率で含むコンクリート組成物を製造するステップと、
    前記コンクリート組成物のスランプフロー値を測定するステップと、
    を備え、
    前記複数の組み合わせの各々に関し測定された、前記シリカフューム混合セメントのBET比表面積と、前記シリカフューム混和材のBET比表面積と、前記コンクリート組成物のスランプフロー値と、に基づいて、前記シリカフューム混合セメントのBET比表面積と前記シリカフューム混和材のBET比表面積と前記コンクリート組成物のスランプフロー値との関係を特定するステップと、
    を備える関係特定方法。
  2. シリカフューム混合セメントと、シリカフューム混和材の各々のBET比表面積を測定するステップと、
    測定された該シリカフューム混合セメント及び該シリカフューム混和材の各々のBET比表面積と、請求項1に記載の関係特定方法により特定された前記関係と、に基づいて、該シリカフューム混合セメント及び該シリカフューム混和材を所定比率で含むコンクリート組成物のスランプフロー値を推定するステップと、
    を備える推定方法。
  3. 請求項2に記載の推定方法により推定された、シリカフューム混合セメント及びシリカフューム混和材を所定比率で含むコンクリート組成物のスランプフロー値を決められた基準値と比較することで、該推定方法においてBET比表面積の測定されたセメントと混和材とを採用するか否かを決定するステップと、
    採用すると決定された場合に、前記シリカフューム混合セメントと前記シリカフューム混和材とを前記所定比率で混合したコンクリート組成物を製造するステップと、
    を備える前記コンクリート組成物の製造方法。
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