JP7049199B2

JP7049199B2 - コンクリートの骨材粒度の調整方法

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Publication number: JP7049199B2
Application number: JP2018128033A
Authority: JP
Inventors: 理橋本; 均武田; 孝彦渡部; 健大友
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2038-07-05
Also published as: JP2020007178A

Description

本発明は、コンクリートの骨材粒度の調整方法に関するものである。

特許文献１に開示されているように、骨材粒度の偏りを減らすことで、フレッシュコンクリートのワーカビリティなどのフレッシュ性状が改善されることが知られている。特許文献１には、使用済みの解体コンクリートから製造される再生細骨材が、細骨材の中間粒度範囲（0.3-1.2mm）において不足することに着目して、粒度分布の偏りの少ない天然砂を再生細骨材に混入して調整することが記載されている。

一方において、コンクリートに混合される粗骨材及び細骨材は、骨材粒度の分布がJIS範囲で規定（JIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」）されているため、その規定から外れた製品とならないように、偏った粒度分布となっている。

特開２００３－５５０１２号公報

上述したように骨材粒度の偏りが少ない方が好ましいという知見がありながら、現実には、JISで規定された粒度範囲に収まる粗骨材と細骨材を購入してコンクリートの骨材とするため、粗骨材と細骨材の境界付近に粒度分布の谷が生じることになる。
そこで、本発明は、JISで規定された粗骨材と細骨材を使用しながらも、粒度分布の谷を生じさせることがなく、良好なフレッシュ性状が得られるようになるコンクリートの骨材粒度の調整方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のコンクリートの骨材粒度の調整方法は、骨材粒度の範囲がJIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」で規定された範囲の細骨材と粗骨材とを混合した細粗混合骨材の2.5-5mmの骨材粒が、10重量パーセント未満となる組み合わせの細骨材と粗骨材とを準備して混合する工程と、2.5-5mmの骨材粒が80重量パーセント以上含まれる調整骨材を準備する工程と、前記細粗混合骨材と前記調整骨材とを混合して、2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の10重量パーセント以上20重量パーセント以下となるように調整する工程とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記細粗混合骨材と前記調整骨材とを混合する工程が、2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の13重量パーセント以上17重量パーセント以下となるように調整する工程であることが好ましい。
また、前記調整骨材として、JIS A 5001の単粒度砕石７号(S-5)を使用することができる。

このように構成された本発明のコンクリートの骨材粒度の調整方法は、骨材粒度の範囲がJISで規定された範囲の細骨材及び粗骨材を主材料として使用するうえに、さらに2.5-5mmの骨材粒が80重量パーセント以上含まれる調整骨材を混合する。
このため、一般に流通しているJISで規定された粗骨材と細骨材を使用しながらも、粒度分布の谷を生じさせることがなく、良好なフレッシュ性状が得られるようになるコンクリートの骨材粒度に調整することができる。

本実施の形態のコンクリートの骨材粒度の調整方法によって調整された骨材によって製造されたコンクリートのフレッシュ性状を示した図である。粗骨材、細骨材及び調整骨材の粒度分布を示した図であって、（ａ）は通過百分率で表した図、（ｂ）はふるい目ごとの質量割合で表した図である。調整骨材を混合しない調整前コンクリート１の骨材の粒度分布を示した図であって、（ａ）は通過百分率で表した図、（ｂ）はふるい目ごとの質量割合で表した図である。調整骨材を混合した実施例１－実施例３の骨材の粒度分布を説明する図であって、（ａ）は通過百分率で表した図、（ｂ）はふるい目ごとの質量割合で表した図である。調整前コンクリート１と実施例１－実施例３の骨材によって製造されたコンクリートのフレッシュ性状を、2.5-5mm粒度の割合とスランプとの関係で示した図である。調整骨材を混合しない調整前コンクリート２の骨材の粒度分布を示した図であって、（ａ）は通過百分率で表した図、（ｂ）はふるい目ごとの質量割合で表した図である。調整骨材を混合した実施例４－実施例６の骨材の粒度分布を説明する図であって、（ａ）は通過百分率で表した図、（ｂ）はふるい目ごとの質量割合で表した図である。調整前コンクリート２と実施例４－実施例６の骨材によって製造されたコンクリートのフレッシュ性状を、2.5-5mm粒度の割合とスランプとの関係で示した図である。

以下、本発明の実施の形態のコンクリートの骨材粒度の調整方法について図面を参照して説明する。
コンクリートは、細骨材と粗骨材とセメントと水とを混合して製造される。以下では、細骨材と粗骨材とを混合した骨材を、「細粗混合骨材」と呼ぶこととする。細骨材と粗骨材は、骨材を使用上の便宜から粒度の大きさにより分けたもので、一般には5mmを境として「細骨材」と「粗骨材」とに分けられる。

一方において、「粗骨材」と呼ばれるものにも5mm以下の細骨材分が混入し、「細骨材」と呼ばれるものにも10mmまでの粗骨材分が混入しており、その許容範囲がJISで規定されている。

本実施の形態で説明する粗骨材及び細骨材は、骨材粒度の範囲がJIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」で規定された、一般に流通する「粗骨材」と「細骨材」である。このため、容易に入手することができる。

表１に、本実施の形態で説明する粗骨材と細骨材を例示した。粗骨材としては、記号「Ｇ１」，「Ｇ２」で示す２種類を例示した。また、細骨材としては、記号「Ｓ１」，「Ｓ２」で示す２種類を例示した。骨材の粒度分布は、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」によって求められたものである。粒度分布は、各ふるい目を通過した質量の通過百分率（％）と、各ふるい目にとどまったふるい目ごとの質量割合（％）との２通りで表した。

図２は、表１に記載した数値に基づいて骨材の粒度分布をグラフで示したものである。図２（ａ）は、横軸をふるい目とし、縦軸を通過百分率（％）とした粒度曲線である。一方、図２（ｂ）は、横軸をふるい目とし、縦軸をふるい目ごとの質量割合（％）とした粒度曲線である。

図２（ａ），（ｂ）に粒度曲線が示された粗骨材Ｇ１，Ｇ２及び細骨材Ｓ１，Ｓ２は、いずれも骨材粒度の範囲がJIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」で規定された範囲に収まるものである。そして、図２（ｂ）の粒度曲線に顕著に現れるように、JIS範囲に収まる粗骨材Ｇ１，Ｇ２及び細骨材Ｓ１，Ｓ２は、規定から外れた製品とならないように偏った粒度分布となっている。

特に細骨材Ｓ２を除いた粗骨材Ｇ１，Ｇ２及び細骨材Ｓ１の粒度分布を見ると、細骨材と粗骨材との間に骨材粒が極端に少ない大きなギャップ（谷）が生じてしまうことが分かる。すなわち、細骨材と粗骨材との組み合わせによっては、両者を混合した細粗混合骨材の2.5-5mmの骨材粒が、10重量パーセント未満となる場合がある。

これに対して、フレッシュコンクリートのワーカビリティなどのフレッシュ性状を改善するには、骨材粒度の偏りが少ない方が好ましい。
骨材粒度の偏りがある骨材を使用してコンクリートを製造した場合に、所望するフレッシュ性状が得られなければ、単位水量を増加させたり、高性能ＡＥ減水剤や収縮低減剤や膨張剤などの化学混和剤を添加したりしなければならなくなる。また、単位水量が増加すれば、強度の低下やひび割れの発生の原因となる。一方、化学混和剤を多量に使用すれば、材料費が嵩み、製造コストが増大する。

そこで、本実施の形態のコンクリートの骨材粒度の調整方法では、粗骨材と細骨材の境界付近に粒度分布の谷が生じないようする。具体的には、2.5-5mmの骨材粒が80重量パーセント以上含まれる調整骨材を使用して調整を行う。

表１及び図２に、調整骨材ＡＡ１の粒度分布を示した。図２（ｂ）を見ると明らかなように、調整骨材ＡＡ１の粒度分布は、細骨材と粗骨材とのギャップを埋めるのに適した粒度分布となっている。このような調整骨材ＡＡ１には、JIS A 5001の単粒度砕石７号(S-5)を使用することができる。
この2.5-5mmの骨材粒が80重量パーセント以上含まれるような骨材は、細骨材や粗骨材をJISで規定する範囲で製造した際に、副産物として発生するものなので、安価に入手することができる。

次に、具体的な配合例を示しながら、本実施の形態のコンクリートの骨材粒度の調整方法を適用して製造されたコンクリートのフレッシュ性状の改善効果について説明する。

表２に、基本配合１を示す。基本配合１は、水セメント比（W/C）が50%で、単位体積（m³）当たりの水量(W)が170kg、セメント量(C)が340kg、粗骨材Ｇ１が995kg、細骨材Ｓ１が399kg、細骨材Ｓ２が402kgの配合となる。また、空気量(a)は4.5%、細骨材率s/aは0.45である。

そして、この基本配合１で製造されたフレッシュコンクリートを調整前コンクリート１とする。表２の中段と図３に、調整骨材を混合しない調整前コンクリート１の骨材（細粗混合骨材）の粒度分布を示した。この調整前コンクリート１の細粗混合骨材の2.5-5mmの骨材粒の割合は、9.3％であり10重量パーセント未満となる。

続いて、細粗混合骨材に調整骨材ＡＡ１を混合して骨材粒度を調整した実施例１，実施例２，実施例３の骨材の粒度分布を、表２の下段と図４に示した。図４には、比較がしやすくなるように、図３に示した調整前コンクリート１の骨材の粒度分布も示している。

ここで、実施例１の骨材（細粗混合骨材及び調整骨材）の2.5-5mmの骨材粒の割合は13.8％、実施例２の骨材（細粗混合骨材及び調整骨材）の2.5-5mmの骨材粒の割合は16.1％、実施例３の骨材（細粗混合骨材及び調整骨材）の2.5-5mmの骨材粒の割合は19.5％となる。

図４（ｂ）の粒度曲線を見ると、調整骨材を混合して調整した実施例１－実施例３の粒度分布は、ふるい目の1.2-5mmの範囲で質量割合が調整前より持ち上がっていることがわかる。すなわち、粗骨材と細骨材の境界付近の粒度分布の谷がなくなったと言える。

これらの骨材を使用して基本配合１で製造されたものが、調整前コンクリート１及び実施例１－実施例３のコンクリートとなる。これらのフレッシュコンクリートのフレッシュ性状を示すために、図５に横軸を2.5-5mm粒度の割合（％）とし、縦軸をスランプ（cm）としたスランプ試験の結果を示した。
ここで「スランプ」は、練り上がった直後のフレッシュコンクリートのコンシステンシーを試験する方法の一つで、スランプコーンにコンクリートを詰めてコーンを引き上げたときの上端のさがりをcmで測る。

図５に示したスランプ値は、調整前コンクリート１が15.4cm、実施例１が18.5cm、実施例２が20.5cm、実施例３が18.1cmとなる。この図を見ると分かるように、2.5-5mm粒度の割合が増えるとスランプが増加してフレッシュ性状が改善されるピークが到来すると言える。実施例１－実施例３の比較では、2.5-5mm粒度の割合が16.1％の実施例２が最もよいスランプ値を示した。

表３には、基本配合２を示す。基本配合２は、水セメント比（W/C）が50%で、単位体積（m³）当たりの水量(W)が170kg、セメント量(C)が340kg、粗骨材Ｇ２が972kg、細骨材Ｓ１が399kg、細骨材Ｓ２が402kgの配合となる。また、空気量(a)は4.5%、細骨材率s/aは0.45である。

そして、この基本配合２で製造されたフレッシュコンクリートを調整前コンクリート２とする。表３の中段と図６に、調整骨材を混合しない調整前コンクリート２の骨材（細粗混合骨材）の粒度分布を示した。この調整前コンクリート２の細粗混合骨材の2.5-5mmの骨材粒の割合は、9.4％であり10重量パーセント未満となる。

続いて、細粗混合骨材に調整骨材ＡＡ１を混合して骨材粒度を調整した実施例４，実施例５，実施例６の骨材の粒度分布を、表３の下段と図７に示した。図７には、比較がしやすくなるように、図６に示した調整前コンクリート２の骨材の粒度分布も示している。

ここで、実施例４の骨材（細粗混合骨材及び調整骨材）の2.5-5mmの骨材粒の割合は11.7％、実施例５の骨材（細粗混合骨材及び調整骨材）の2.5-5mmの骨材粒の割合は13.8％、実施例６の骨材（細粗混合骨材及び調整骨材）の2.5-5mmの骨材粒の割合は16.1％となる。

図７（ｂ）の粒度曲線を見ると、調整骨材を混合して調整した実施例４－実施例６の粒度分布は、ふるい目の1.2-5mmの範囲で質量割合が調整前より持ち上がっていることがわかる。すなわち、粗骨材と細骨材の境界付近の粒度分布の谷がなくなったと言える。

これらの骨材を使用して基本配合２で製造されたものが、調整前コンクリート２及び実施例４－実施例６のコンクリートとなる。これらのフレッシュコンクリートのフレッシュ性状を示すために、図８に横軸を2.5-5mm粒度の割合（％）とし、縦軸をスランプ（cm）としたスランプ試験の結果を示した。

図８に示したスランプ値は、調整前コンクリート２が15.1cm、実施例４が16.6cm、実施例５が18.6cm、実施例６が16.5cmとなる。この図を見ると分かるように、2.5-5mm粒度の割合が増えるとスランプが増加してフレッシュ性状が改善されるピークが到来すると言える。実施例４－実施例６の比較では、2.5-5mm粒度の割合が13.8％の実施例５が最もよいスランプ値を示した。

これらのフレッシュコンクリートのフレッシュ性状の試験結果を、図１にまとめて示した。この結果を見ると、2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の10重量パーセント以上20重量パーセント以下となるように調整することで、調整前よりもフレッシュ性状が改善すると言える。さらには、2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の13重量パーセント以上20重量パーセント以下、好ましくは15重量パーセント以上17重量パーセント以下となるように調整することで、非常に良好なスランプ値が得られるようになると言える。

次に、本実施の形態のコンクリートの骨材粒度の調整方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態のコンクリートの骨材粒度の調整方法は、骨材粒度の範囲がJISで規定された範囲の細骨材及び粗骨材を主材料として使用するうえに、さらに2.5-5mmの骨材粒が80重量パーセント以上含まれる調整骨材を混合する。

一般に流通しているJISで規定された粗骨材と細骨材を使用すると、粗骨材も細骨材もJIS規定の範囲に収まるように偏った粒度分布に調整されているため、その細粗混合骨材は粗骨材と細骨材の境界付近に粒度分布の谷が生じやすくなる。これに対して細粗混合骨材に調整骨材を混合して2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の10重量パーセント以上20重量パーセント以下となるように調整することで、良好なフレッシュ性状が得られるようになる。

ここで、単位水量を増加させなくてもフレッシュ性状が改善するのであれば、調整前と同じスランプを確保するのに少ない単位水量で良いことになる。単位水量が削減できれば、同じ強度にするためのセメント量を削減することができる。または、セメント量が同じであれば、単位水量を低減して強度を増加させることができる。
さらに、高性能ＡＥ減水剤や収縮低減剤や膨張剤などの化学混和剤を添加しなくても所望するフレッシュ性状が確保できるのであれば、材料費を抑えて製造コストの削減を図ることができる。

そして、細骨材や粗骨材をJISで規定する範囲で製造した際に、副産物として発生する骨材を調整骨材として利用できれば、製造コストの削減ができるだけでなく、限りある資源の有効利用を図ることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
例えば、前記実施の形態では、実施例１－実施例６で、例示した粗骨材Ｇ１，Ｇ２、細骨材Ｓ１，Ｓ２及び調整骨材ＡＡ１による配合を示したが、これに限定されるものではない。

Claims

骨材粒度の範囲がJIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」で規定された範囲の細骨材と粗骨材とを混合した細粗混合骨材の2.5-5mmの骨材粒が、10重量パーセント未満となる組み合わせの細骨材と粗骨材とを準備して混合する工程と、
2.5-5mmの骨材粒が80重量パーセント以上含まれる調整骨材を準備する工程と、
前記細粗混合骨材と前記調整骨材とを混合して、2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の10重量パーセント以上20重量パーセント以下となるように調整する工程とを備えたことを特徴とするコンクリートの骨材粒度の調整方法。
前記細粗混合骨材と前記調整骨材とを混合する工程が、2.5-5mmの骨材粒が全骨材重量の13重量パーセント以上17重量パーセント以下となるように調整する工程であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの骨材粒度の調整方法。
前記調整骨材として、JIS A 5001の単粒度砕石７号(S-5)を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートの骨材粒度の調整方法。