JP7341095B2 - コンクリートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートの製造方法に関する。

コンクリートの性質を評価する方法が知られている。特許文献１には、コンクリートに混練した際のコンシステンシーに関する品質の判断に用いられる、品質判定方法が記載されている。

特開２００２－３５７５９８号公報

ところで、振動締固めを必要とするコンクリートについて良好な間隙通過性を有することが求められている。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、振動締固めを必要とするコンクリートの間隙通過性を容易に向上させることができるコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のコンクリートの製造方法は、振動締固めを必要とするコンクリートの間隙通過性を評価する製造方法であって、前記コンクリートに用いる細骨材と粗骨材の混合物の実積率を測定する実積率測定工程と、前記実積率に基づいて、前記コンクリートの間隙通過性を評価する評価工程と、を備える。

コンクリートの製造方法の望ましい態様として、前記実積率測定工程において、前記細骨材及び前記粗骨材は、棒突きによって所定の容器に詰められ、前記実積率（％）をＧ、前記容器に入れられた前記細骨材及び前記粗骨材の合計重量（ｇ）をＷｊ、前記細骨材の重量（ｇ）をＷｓ、前記粗骨材の重量（ｇ）をＷｇ、前記容器の容積（ｃｍ^３）をＶｊ、前記細骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）をρｓ、前記粗骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）をρｇ、とした場合、前記実積率は下記式（１）で算出される。

Ｇ＝１００Ｗ_ｊ（ρ_ｇＷ_ｓ＋ρ_ｓＷ_ｇ）／Ｖ_ｊρ_ｓρ_ｇ（Ｗ_ｓ＋Ｗ_ｇ） ・・・（１）

コンクリートの製造方法の望ましい態様として、前記評価工程において、前記式（１）で算出される前記実積率が最大となる細骨材率が選定される。

本開示のコンクリートの製造方法によれば、振動締固めを必要とするコンクリートの間隙通過性を容易に向上させることができる。

図１は、本実施形態のコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。 図２は、第１実験の結果としての細骨材率と実積率との関係を示すグラフである。 図３は、第２実験に用いられたコンクリートの材料を示す図である。 図４は、第２実験に用いられたコンクリートの配合を示す図である。 図５は、コンクリートの間隙通過速度を測定するためのボックス形容器の模式図である。 図６は、第１試料群における細骨材率と間隙通過速度との関係を示すグラフである。 図７は、第２試料群における細骨材率と間隙通過速度との関係を示すグラフである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、本実施形態のコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態のコンクリートの製造方法は、振動締固めを必要とするコンクリートの製造方法である。図１に示すように、本実施形態のコンクリートの製造方法は、実積率測定工程Ｓ１と、評価工程Ｓ２と、を備える。

実積率測定工程Ｓ１においては、コンクリートの実積率が測定される。本実施形態において、実積率とは、コンクリートの材料として用いられる細骨材と粗骨材の混合物の実積率である。実積率は、所定の容器の容量に対する、容器に満たされた細骨材及び粗骨材の体積の割合（百分率）である。実積率測定工程Ｓ１においては、互いに異なる細骨材率を有する複数の混合物（細骨材と粗骨材の混合物）に対して、実積率が測定される。

実積率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ａ １１０４「骨材の単位容積質量および実積率の測定方法」に準ずる。測定に用いられる器具は、はかり、容器及び突き棒である。はかりは、試料質量の０．２％以下の目量をもつものである。容器は、内面を機械仕上げとした金属製の円筒であって、水密で十分強固なものである。粗骨材の最大寸法に応じて、容積及び１層当たりの突き回数は異なる。突き棒の直径は１６ｍｍである。突き棒の長さは、５００ｍｍ以上６００ｍｍ以下の丸鋼である。突き棒の先端は、半球状に形成されている。

実積率の測定する時、まず予め所定の細骨材率で混合した試料（細骨材と粗骨材の混合物）が、棒突きによって所定の容器に詰められる。試料が容器の１／３まで入れられ、上面が指でならされる。その後、突き棒の先端が容器の底に強く当たらないように、試料が突き棒で所定回数だけ突かれる。次に容器の２／３まで試料が入れられる。そして、上述した所定回数だけ試料が突かれる。最後に、容器からあふれるまで試料が入れられる。そして、上述した所定回数だけ試料が突かれる。骨材の表面は、指又は定規でならされる。骨材の表面は、容器の上面からの骨材の突起が上面からのへこみと同じくらいになるようにならされる。

実積率（％）をＧ、容器に入れられた細骨材及び粗骨材の合計重量（ｇ）をＷ_ｊ、細骨材の重量（ｇ）をＷ_ｓ、粗骨材の重量（ｇ）をＷ_ｇ、容器の容積（ｃｍ^３）をＶ_ｊ、細骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）をρ_ｓ、粗骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）をρ_ｇ、とした場合、実積率Ｇ(％)は下記式（１）で算出される。

Ｇ＝１００Ｗ_ｊ（ρ_ｇＷ_ｓ＋ρ_ｓＷ_ｇ）／Ｖ_ｊρ_ｓρ_ｇ（Ｗ_ｓ＋Ｗ_ｇ） ・・・（１）

なお、実積率は、必ずしも上述した方法で測定されなくてもよい。実積率は、ＪＩＳ Ａ １１０４「骨材の単位容積質量および実積率の測定方法」に準ずる方法以外での方法で測定されてもよい。実積率は、上述した式（１）に基づいて算出されなくてもよく、他の方法で算出されてもよい。

評価工程Ｓ２においては、実積率測定工程Ｓ１で測定された実積率に基づいて、コンクリートの間隙通過性が評価される。実積率と間隙通過性との間には相関がある。このため、間隙通過性を評価するための指標として実積率を用いることができる。指標として実積率を用いることによって、コンクリートの間隙通過性を、コンクリートを混錬する前に評価することができる。例えば、実積率測定工程Ｓ１において式（１）で算出される実積率が最大となる細骨材率は、間隙通過性が最大となる細骨材率と同等である。細骨材率は、全骨材の体積に対する細骨材の体積の割合である。評価工程Ｓ２において、複数の混合物（細骨材と粗骨材の混合物）の中から、式（１）で算出される実積率が最大となる細骨材率を有する混合物が選定される。その後、選定された混合物で、コンクリートが製造される。

なお、例えば実積率と間隙通過性との関係を示すデータが予め作成されてもよい。例えば、実積率と間隙通過速度との関係を示すデータが予め作成される。間隙通過速度は、間隙通過性に関する指標である。評価工程Ｓ２において、実積率測定工程Ｓ１で測定された実積率と当該データとに基づいて、間隙通過速度がコンクリートを混錬する前に推定される。そして、推定された間隙通過速度に基づいて、コンクリートの間隙通過性が評価される。

本実施形態のコンクリートの製造方法に関して第１実験及び第２実験が行われた。図２は、第１実験の結果としての細骨材率と実積率との関係を示すグラフである。図３は、第２実験に用いられたコンクリートの材料を示す図である。図４は、第２実験に用いられたコンクリートの配合を示す図である。図５は、コンクリートの間隙通過速度を測定するためのボックス形容器の模式図である。図６は、第１試料群における細骨材率と間隙通過速度との関係を示すグラフである。図７は、第２試料群における細骨材率と間隙通過速度との関係を示すグラフである。

第１実験においては、予め所定の細骨材率で混合された複数の試料（細骨材と粗骨材の混合物）の実積率が測定された。第１実験における各試料の細骨材率は、４０％、４２％、４４％、４６％、４８％、５０％、５２％、５４％、５６％、５８％、６０％である。すなわち、第１実験における試料の数は、１１個である。

各試料が、棒突きによって所定の容器に詰められた。その後、上述した式（１）に基づいて、各試料の実積率が算出された。図２は、細骨材率と算出された実積率との関係を示す。図２に示すように、細骨材率は５２％である場合に、実積率が最大となった。

第２実験においては、複数の試料（コンクリート）の間隙通過速度が測定された。第２実験に用いられたコンクリートの材料は、図３に示す通りである。第２実験に用いられたコンクリートの配合、及びフレッシュコンクリートの試験結果は、図４に示す通りである。第２実験に用いられたコンクリートにおいて、目標スランプは１２ｃｍであり、目標空気量は４．５％である。図４に示す第１試料群においては、水セメント比及び単位水量が一定である。第１試料群においては、混和剤の添加量により目標スランプとなるよう配合が調整された。図４に示す第２試料群においては、水セメント比が４５％、５０％又は５５％であり、混和剤の添加量が一定である。第２試料群においては、単位水量の増減によりスランプが調整された。

第２実験では、図５に示すボックス形容器９０を用いて、各試料の間隙通過速度が測定された。第２実験は、ＪＳＣＥ－Ｆ－７０１－２０１８「ボックス形容器を用いた加振時のコンクリートの間隙通過性試験方法（案）」に準じて行われた。図５に示すように、ボックス形容器９０は、Ａ室９１と、Ｂ室９２と、流動障害９５と、Ａ室９１とＢ室９２を仕切るゲート９７と、を備える。流動障害９５は、Ａ室９１とＢ室９２との間に配置される。流動障害９５は、コンクリート試料の流動を阻害する装置である。流動障害９５は、３つの柱９５１を備える。柱の直径は、１３ｍｍである。３つの柱９５１は、３５ｍｍの間隔を空けて配置される。

まず、Ａ室９１にコンクリート試料が充填される。その後、Ａ室９１のコンクリート試料の中央に内部振動機９３が挿入される。その後、ゲート９７が開かれることによってコンクリートの流動が開始する。コンクリートの流動が停止した後、内部振動機９３が始動させられることによって、コンクリート試料が振動させられる。Ａ室９１のコンクリート試料は、流動障害９５を通過し、Ｂ室９２に流入する。このため、Ｂ室９２のコンクリート試料の高さが徐々に大きくなっていく。使用した内部振動機９３において、振動部の直径が２８ｍｍであり、振幅が１．８ｍｍであり、振動数が２３０Ｈｚである。

間隙通過速度は、下記式（２）に基づいて算出される。式（２）において、Ｖ_ｐａｓｓは、間隙通過速度（ｍｍ／ｓ）である。ｔ_１９０は、内部振動機９３によってＡ室のコンクリート試料が振動させられてから、Ｂ室９２のコンクリート試料の高さが１９０ｍｍに達するまでの時間（秒）である。ｔ_３００は、内部振動機９３によってＡ室のコンクリート試料が振動させられてから、Ｂ室９２のコンクリート試料の高さが３００ｍｍに達するまでの時間（秒）である。すなわち、（ｔ_３００－ｔ_１９０）は、Ｂ室９２のコンクリート試料の高さが１９０ｍｍに達してから３００ｍｍに達するまでの時間（秒）である。

Ｖ_ｐａｓｓ＝１１０／（ｔ_３００－ｔ_１９０） ・・・（２）

図６に示すように、第１試料群について、細骨材率と間隙通過速度の関係を示すグラフは、上に凸な形状となった。細骨材率が５２％の場合に、間隙通過速度が最大となった。すなわち、間隙通過速度が最大となる細骨材率は、実積率が最大となる細骨材率と同じであった。

図７に示すように、第２試料群について、細骨材率が大きくなるにしたがって、間隙通過速度が大きくなる傾向がある。間隙通過速度が最大となる細骨材率は、５０％程度であり、実積率が最大となる細骨材率と略同じである。

第１実験及び第２実験の結果から、実積率と間隙通過性との間には相関がある。例えば、図２、図６及び図７に示すように、実積率が最大となる細骨材率は、間隙通過性が最大となる細骨材率と同等である。このため、実積率が最大となる細骨材率を選定することによって、コンクリートの間隙通過性を最大にできる。実積率が小さくなる細骨材率を選定した場合、コンクリートの間隙通過性も概ね小さくなる。実積率が大きくなる細骨材率を選定した場合、コンクリートの間隙通過性も概ね大きくなる。

仮に本実施形態のコンクリートの製造方法を用いない場合、振動締固めを必要とする間隙通過性を評価するためには、図５に示すような装置を用いて間隙通過試験を行う必要がある。コンクリートを混錬した後に間隙通過試験を行うので、コンクリートの間隙通過性を評価するためにはある程度の時間及び手間を要する。これに対して、本実施形態の本実施形態のコンクリートの製造方法によれば、間隙通過試験を行わなくても、実積率に基づいてコンクリートの間隙通過性を評価することが可能になる。本実施形態のコンクリートの製造方法は、実積率を用いることによって、コンクリートの間隙通過性を容易に評価することができる。言い換えると、本実施形態の本実施形態のコンクリートの製造方法は、コンクリートを混錬する前に実積率に基づいてコンクリートの間隙通過性を推定できる。さらに、実積率が最大となる細骨材率を有する混合物を選定することで、コンクリートの間隙通過性を容易に向上させることができる。

以上で説明したように、本実施形態のコンクリートの製造方法は、振動締固めを必要とするコンクリートの製造方法である。本実施形態のコンクリートの製造方法は、コンクリートに用いる細骨材と粗骨材の混合物の実積率を測定する実積率測定工程と、実積率に基づいてコンクリートの間隙通過性を評価する評価工程と、を備える。

実積率と間隙通過性との間には相関がある。このため、間隙通過性を評価するための指標として実積率を用いることができる。指標として実積率を用いることによって、コンクリートの間隙通過性を、コンクリートを混錬する前に評価することができる。このため、本実施形態のコンクリートの製造方法は、振動締固めを必要とするコンクリートの間隙通過性を容易に向上させることができる。言い換えると、本実施形態のコンクリートの製造方法によれば、振動締固めを必要とするコンクリートであって良好な間隙通過性を有するコンクリートを容易に製造できる。

本実施形態のコンクリートの製造方法において、実積率測定工程Ｓ１において、細骨材及び粗骨材は、棒突きによって所定の容器に詰められる。実積率（％）をＧ、容器に入れられた細骨材及び粗骨材の合計重量（ｇ）をＷ_ｊ、細骨材の重量（ｇ）をＷ_ｓ、粗骨材の重量（ｇ）をＷ_ｇ、容器の容積（ｃｍ^３）をＶ_ｊ、細骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）をρ_ｓ、粗骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）をρ_ｇ、とした場合、実積率は下記式（１）で算出される。

Ｇ＝１００Ｗ_ｊ（ρ_ｇＷ_ｓ＋ρ_ｓＷ_ｇ）／Ｖ_ｊρ_ｓρ_ｇ（Ｗ_ｓ＋Ｗ_ｇ） ・・・（１）

これにより、細骨材及び粗骨材の混合物の実積率（％）を容易に算出することができる。

本実施形態のコンクリートの製造方法において、実積率測定工程Ｓ１において、互いに異なる細骨材率を有する複数の混合物の実積率が、式（１）で算出される。評価工程Ｓ２において、実積率が最大となる細骨材率を有する混合物が選定される。

実積率が最大となる細骨材率は、コンクリートの間隙通過性が最大となる細骨材率と同等である。このため、本実施形態のコンクリートの製造方法は、実積率が最大となる細骨材率を有する混合物を選定することによって、振動締固めを必要とするコンクリートの間隙通過性をより向上させることができる。言い換えると、本実施形態のコンクリートの製造方法は、実積率が最大となる細骨材率を有する混合物を選定することによって、間隙通過性が最大となる配合を有するコンクリートを容易に製造することができる。

９０ ボックス形容器
９１ Ａ室
９２ Ｂ室
９３ 内部振動機
９５ 流動障害
９７ ゲート
９５１ 柱
Ｓ１ 実積率測定工程
Ｓ２ 評価工程

Claims (3)

1. 振動締固めを必要とするコンクリートの製造方法であって、
   前記コンクリートに用いる細骨材と粗骨材の混合物の実積率を測定する実積率測定工程と、
   前記実積率に基づいて、前記コンクリートの間隙通過性を評価する評価工程と、
   を備えるコンクリートの製造方法。
2. 前記実積率測定工程において、前記細骨材及び前記粗骨材は、棒突きによって所定の容器に詰められ、
   前記実積率（％）をＧ、前記容器に入れられた前記細骨材及び前記粗骨材の合計重量（ｇ）をＷｊ、前記細骨材の重量（ｇ）をＷｓ、前記粗骨材の重量（ｇ）をＷｇ、前記容器の容積（ｃｍ３）をＶｊ、前記細骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ３）をρｓ、前記粗骨材の乾燥密度（ｇ／ｃｍ３）をρｇ、とした場合、前記実積率は下記式（１）で算出される請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
   Ｇ＝１００Ｗ_ｊ（ρ_ｇＷ_ｓ＋ρ_ｓＷ_ｇ）／Ｖ_ｊρ_ｓρ_ｇ（Ｗ_ｓ＋Ｗ_ｇ） ・・・（１）
3. 前記実積率測定工程において、互いに異なる細骨材率を有する複数の前記混合物の前記実積率が、前記式（１）で算出され、
   前記評価工程において、前記実積率が最大となる細骨材率を有する前記混合物が選定される
   請求項２に記載のコンクリートの製造方法。

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