JPH08511486A

JPH08511486A - ミクロ構造的に最適設計したセメント性混合物の組成物及びそのプロセス

Info

Publication number: JPH08511486A
Application number: JP7507179A
Authority: JP
Inventors: アンダーセン，パー・ジャスト; ハドソン，サイモン・ケイ
Original assignee: E Khashoggi Industries LLC
Current assignee: E Khashoggi Industries LLC
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1996-12-03
Also published as: CN1100395A; AU679784B2; CO4520143A1; BR9407168A; IL110605A; EP0714383A1; CA2168643A1; ZW10394A1; PE33195A1; ZA945497B; IL110605A0; NZ273435A; AU7670994A; RU2135427C1; WO1995005350A1; EG20631A; EP0714383A4

Abstract

(57)【要約】所望する強度及びスランプ特性を有し且つ最低のコストでできるコンクリート混合物を得るのに必要な砂、セメント、粗骨材、水、フライアッシュ、減水剤、空気連行剤、及び充填材の成分比を決定するのに用いられる設計最適化プロセスである。この設計最適化プロセスは、コンクリート混合物の各成分の特性に基づきコンクリート混合物の特性を正確に表すいくつかのモデルからなる。このプロセスはさらに、セメント性混合物の耐久性を最適化し、混合物のイールドを正確に計算することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】ミクロ構造的に最適設計したセメント性混合物の組成物及びそのプロセス発明の背景１．発明の分野本発明は、水硬セメント性組成物、それから作られる製品、並びにその水硬セメント性組成物及び製品をプロセスする方法に関係する。特に本発明は、材料をミクロ構造的に取り扱うという材料科学的手法で、生産コストを最低にすると同時に、セメント性材料の性能と設計特性を最適化するためのシステムとプロセスを確立することを目的とする。さらに本発明は、原料の変化に対応して、ある特定の生産法に係わるプロセスパラメータを適当に変更し、安定した性能と設計特性を有した材料を再現性よく生産することができるシステムとプロセスを確立することを目的とする。２．従来技術水硬セメント性材料は、モルタル（今では一般に、セメント、水、砂の混合物）及びコンクリート（今では一般に、セメント、水、砂、及び／又は石のような骨材の混合物）の中の結合剤として、ローマ人によって約２０００年前に最初に使用された。水硬セメント性材料のこの知識は後程途切れてしまい、１８２９年英国のジェイ・アスピン（Ｊ．Ａｓｐｉｎ）によって再発見された。１８２９年以来、コンクリートは比較的費用が安く、種々の条件で容易に使用することが出来るため種々の目的に利用されてきた。重要なことは、コンクリートの融通性で、従来のコンクリート製品を作るには、ほとんど訓練とか特別な道具を必要としない。コンクリートは建築物の主材料として一世紀以上に渡り使用されてきたが、また近代社会の基本的な要素、すなわち、パイプ、歩道、縁石、橋、道路、支持物体、土台、ダム等の基礎構造物の中にも使用されている。水硬セメント性材料はセメントペーストを作るためにセメントと水を混ぜる。典型的なセメントペーストの水とセメントの混合比は、０．１から１の範囲である。「セメントペースト」という用語は、本明細書、及び特許請求範囲で用いられるように、セメントと水の液体混合を含んでいる。一般にセメントペーストでは、水が添加されて水化現象が始まるが、直ぐには完了しない。水硬セメントに水を添加するとセメントの中の合成クリンカー鉱物が水と化学的に反応して、「ＣＳＨ」ゲル又は珪酸カルシウム・水化物という新しい複合相構造物が生成される。この反応の結果、水とセメントの混合物は凝固硬化し、骨材を結合してモルタルやコンクリートを形成する。水硬セメント性組成物の最も重要な応用の一つはコンクリートである。本明細書及び特許請求範囲で用いられる「コンクリート」という用語は、主要バインダーとしてセメントペーストを含み、普通の環境に「近い」条件で特性を発展させる無機複合材料として広義に定義してある。（コンクリートは無機セラミック材料と区別される。コンクリートは数百度に加熱され、焼結過程で結合を進行するのではなく、水化現象で結合する物質である。）コンクリートは水とセメントの混合物に、砂、砂利、他の地質学的物質、金属及び／又は合金等を含む骨材を混ぜて作られた硬くて強い建築材料である。現代の技術レベルの高いコンクリート（例えば、英仏トンネル、またはデンマークのグレート・ベルト・リンク・コネクション）を作るためには、コンクリートの中に１２から１５もの異なった物質を混ぜることがある。例えば、３種類の砂、３種類の粗骨材、特別に調製されたセメント、フライアッシュ、シリカフューム、２種類の可塑化／減水混合材、空気連行剤、急硬剤、硬化緩和剤、そして水等である。これらの成分の他に、でき上がった製品の特性に影響を与える要因には、プロセス技術や装置が含まれる。一般的にセメント性材料にとって二つの最も重要な設計基準は、（ａ）生コンクリートのレオロジー的な流れの性質、及び（ｂ）硬化を始めてから２８日目に測定したコンクリートの圧縮強度である。コンクリートの流動性は３０ｃｍの高さの円錐筒に生コンクリートを詰めて一般に測定する。円錐筒をその後取り除き、円錐形をした生コンクリートが自立した姿で取り残される。生コンクリートが落ち込んだ垂直距離がそのコンクリートの流動性を表している。コンクリートの圧縮強度は、２８日間硬化させたコンクリート筒の負荷破断試験によって得られる。強度はｐｓｉ（ポンド／平方インチ）又は、ＭＰａ（メガ・パスカル）で表される。他の設計基準、例えば、浸透性、塩化物拡散（腐食を防止し、よって構造全体の耐久性のためにも重要である）、熱によるひび割れ、乾燥による収縮、可塑的収縮、硫酸塩に対する抵抗、アルカリ・シリカ反応、微細欠陥数等がコンクリートの強度や耐久性性能に直接影響を与える。上記の基準の多くはコンクリートの多孔性に関係する。微細欠陥は通常ブリーディングや分離現象が原因で、誤って設計されたコンクリートに見かけられる。（「ブリーディング」とは、水がコンクリートの表面ににじみ出てきて表面や粗骨材の下に溜る現象をいう。「分離」とは、コンクリートが内部結合力を無くし、粗骨材からモルタルが分離する現象をいう。）コンクリートを応用において一般的なものにする特質（つまり、低コスト、使用が容易、原料が容易に入手できる）が同時に、コンクリートが完全に研究されないままで、その潜在的な全可能性が開発や開拓されないでいる原因でもある。過去においては、異なった成分の相互関係や効果について理解し、はっきりさせるより、混合物を過剰設計する方が容易であった。その結果、セメント性材料の特性を操作することに限界があった。数十年の経験の後、コンクリート生産における技巧が、セメント混合物をいろいろ変えて得た実験結果に基づいたガイドライン、規則、コードといった一つのシステムに発展した。これらのガイドラインは所望する品質を有し、均一なコンクリートを普及させるために作られた。アメリカ合衆国では、コンクリート設計のための一般に受け入れらた規準は、経験的に作り出されたフォーミュラである。それは、アメリカ・コンクリート・インスティチュート（「ＡＣＩ」）の２１１委員会によって作られ、「通常、市負荷、大規模コンクリートのための混合比選択推奨実務」ＡＣＩ２１１．１−８１で説明されている。一方、他の国では少し異なった規準を使っている。結果として出てくるフォーミュラは実質的には類似しており、同じ欠陥がある。これらの経験的な規準によって、コンクリート製造者は「レディー・ミックス工場」、「プレ・ミックス工場」又は「工事現場」において、推薦された量のセメント、砂（特別なタイプ）、粗骨材（特別なタイプ）、水をコンクリート混合物の中に入れ、予め決められた所望する性能、主に流動性と強度を得るのである。不幸にして、材料、環境、及び応用の複雑性と変動性によって、セメント性材料は、技術や科学に基づいたというより、むしろ試行錯誤に基づいた地方の産業の域を出ない。ＡＣＩ２１１スタンダードに従ってコンクリート混合物を設計する典型的な方法は、先ず、所望する理論的なスランプと強度を与える推薦された混合仕様を選ぶ事である。次にコンクリートを実際に作ってスランプを測定する。混合方法や環境の違いとともに、砂、骨材、そしてセメントの大きさ、形、タイプ、大きさの分布等の変動要素の結果、実際のスランプの値は通常の場合、理論値と一致しない。従って、水の量を変えたミックスを望ましいスランプが得られるまで作っていく。次に、できたコンクリートをシリンダーの中に入れて２８日間乾燥する。これらのシリンダーは圧縮強度を測定するために機械にかけられる。もし実測値が求めている強度に一致しない場合は、その値を参考にしながら、少し低め又は高めの理論強度を選んで、別の推薦混合仕様を選び同じ工程を繰り返す。このような方法は、非常に時間を費やし、しかも費用がかかることは容易に理解できることである。この従来技術はいくつかの欠点がある。特に、この方法は成分の変化を考慮していないので、必要なスランプと強度が得られることを確認するため、試験用混合物を作る必要がある。試験用混合物は乾燥に少なくとも２８日を要するので、かなりの時間的遅れが生じる。さらに、混合物を作ったり試験するためばかりでなく、結果が遅れることに対する費用もかなりなものになる。さらに、仮にある混合物がスランプと強度の要求を満たした場合でも、その混合物が最も経済的であるという保証はない。砂、粗骨材、セメントの大きさ、その大きさの分布、そしてそれらの比を変えることにより、所望するスランプや強度の特性と同等か又はそれにより近い特性を持つ混合物がより低価格でできることが、追加のテストで明らかになることもあり得る。最後に、与えられた材料を用いた適当な混合仕様が得られたとしても、性能（スランプと強度）の安定性を維持することは、素材の自然のバラツキのため、たとえ不可能ではないにしても非常に困難である。別の方法は、混合材や異なった成分を加えたり量を変えたりして、初めにいろいろなコンクリートの混合物を作っておくことである。混合材にはフライアッシュ、シリカフューム、減水材、ポゾラン、充填材、空気連行剤があり、これらはコンクリートのスランプと強度に影響を与える。いくつかの混合物が、スランプと強度の所望する理論値を与える推薦混合仕様の近くの仕様から選ばれる。しかし、１３個の成分を含む一つのコンクリート混合物を１０段階の各成分レベルで独立に変えた場合、１０の１３乗の組み合わせができる。骨の折れる仕事である。例えば、テキサス州ダラスのシールドストーン・アンド・アソシエイト社（Ｓｈｉｅｌｄｓｔｏｎｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．）はこれが大変な仕事であることを認め、コンピューター用のソフトウエアを出版している。これは、ある原料が与えられたとき最適混合仕様を得るため、混合仕様の膨大なデータベースを集積し分類している。概して、シールドストーン・システムは、既知のコンクリート混合物の粒子サイズ分布を利用可能な原料のそれとマッチさせ、類似した特性を持つ混合物を設計することを試みている。しかし、そのようなプログラムは、混合仕様を決める時に使う成分が、ある特定の地域に限ってもほとんど無限に近いタイプがあるため、ほとんど成功しないし応用も効かない。例えば、一つの混合物には一般に４種類以上のタイプの粗骨材は使われていないが、混合物の性質に影響を与えるその大きさや表面の生地は、ほとんど無限に近い変化がある。従って、入手可能なある原料から作られた混合物を、別の材料から作成された混合物の実験的な結果に合わせることは非常に困難である。この問題は利用可能な成分が増えるにつれて複雑になる。前の混合物の実験的結果に基づいて新しい混合物を設計することからは、改良も期待できないばかりでなく、その新しくできた混合物が最適なもの、又は最も経済的であるという保証も得られない。製造する多成分コンクリート混合物の各バッチ毎に所望する強度とスランプを最低のコストで得られるよう、その成分と成分比を自信と正確性を持って得る目的で、過去の実験的なデータ表や従来の試験方法を使うことは、たとえ全く非現実的でないとしても、不可能も同然である。所望する強度とスランプを有する混合物が出来たとしても、その耐久性に疑問が残る。もし十分な水とセメントを加えるなら、ほとんどどんな骨材の組み合わせでも、所望する強度とスランプを得ることができる。しかし、水の量を増やすとコンクリートの耐久性が減少する。従って、上記の方法を使っても選択された混合物が最も耐久性があるということは保証されない。コンクリート混合物のある様相、即ち性質をモデル化する試みがなされたことがある。例えば、ボロミー（Ｂｏｌｏｍｅｙ）とフェレット（Ｆｅｒｅｔ）の公式はそれぞれコンクリートとモルタルの２８日間乾燥後の強度のモデル化を試みている。同様に、ララード（Ｌａｒｒａｒｄ）の公式は、セメント、フライアッシュ、シリカフュームを含む混合物の、粒子充填と強度の相関を取ることを試みている。一方、ポポビック（Ｐｏｐｏｖｉｃ）公式は、混合物中の水の量とその混合物のスランプ又は加工性との相関を取ることを試みている。しかし、いくつかの理由によって、これらの公式はコンクリート業界ではほとんど受け入れられていなく、また使われていない。第一に、最も重要なことであるが、公式間の相互関係が確認されていないことである。これらの公式は特定の性質を評価するのに役立つかもしれないが、全ての特性を正確に最適化した混合物を設計するためには、個々の公式はほとんど役に立たない。第二に、実験が示すように、公式から得られた理論値と実測値に、くい違いがあることである。最後に、公式は概して、砂、セメント、粗骨材を使った標準的な混合物のために作られたもので、混合物中の空隙の影響や、充填材、フライアッンュ、シリカフューム、他のポゾランといった最新の混合材の効果を考慮していない。コンクリート混合物に係る問題は、使用前に試験ができないことが多いレディ・ミックス工場において一層大きくなる。生コンクリートの流動性をコントロールすることは困難を伴うし、打ち込みまでに時間がかかり（ときには混合開始後１０時間もかかることがある。）、その間に生コンクリートの流動性を失うことがあるので、ほとんどのコンクリートは、打ち込み現場近くのレディ・ミックス工場において製造される。それ故、コンクリート工場のオペレーターは科学的な手順でコンクリートを調製するよりも、「見た感じと手で触った感触」でコンクリートを評価するように指導されている。レディ・ミックス工場で一般化している方法は、予め決めた特性を持つ硬化したコンクリートを得るために、コンピューター・コントロール・システムで決まった混合比（つまり、確立された混合仕様）を用い材料の組み合わせをするものである。しかし、安定性があり予測可能な品質のコンクリートを生産する上での伝統的に大きな困難の一つは、使用する成分が日毎、バッチ毎、又は現場毎に変化することである。その結果、特性上大きなバラツキを持つ安定性のないコンクリートができる。従って、コンクリート業者は、製品の安定性をコントロールできないことを補償するため、過剰仕様をしなければならないのであった。標準コンクリート混合物は、最短２８日間乾燥した後の試験円筒の強度に基づいた理論設計強度が与えられている。試験した円筒の数と試験結果の標準偏差次第で、実測値と理論設計強度はかなり異なる。反対に、コンクリートがより安定して生産されれば過剰仕様はそれだけ少なくて済む。最初に誤った設計をすること、及び、この過剰仕様の習慣は、生産者と社会全体に対して、最初考えるよりずっと高価につく。ある特定のコンクリートバッチのために仕様と性能基準が設定された時、製造者はこれらの基準の各々に、単に平均的に満足する製品を準備することはできない。製造者は、全ての材料が変動値の最悪値を同時に取るかもしれないということを仮定して、最低基準に合うように製品を設計しなければならない。例えば、入手可能なセメントの品質と等級は、Ａ（最低）からＢ（最高）の範囲でバラつくとする。同様に、骨材の各種類の品質と等級は、ＣからＤの範囲で変動するとする。砂も同じくＥからＦの範囲で変わるとする。水や他の混合材ですら、ある範囲で品質が変わる。しかし、これらの変動は、セメント、砂、粗骨材の変動に比べると重要でない。均一な品質と大きさのバラツキの小さい原料を入手することは比較的高価であるので、セメント、砂、骨材のバラツキの範囲は、大きくなることがある。品質の管理された保証付きで安定した原料から始めるよりも、十分に過剰仕様にしてコンクリートを作る方がより経済的であるということは一般に分かっている。それ故、コンクリートを作るとき、製造者は、ある所定の時点において、砂の品質は「Ａ」（最低）、骨材の品質は「Ｃ」（最低）、セメントの品質は「Ｅ」（最低）であると仮定する必要がある。実際使用された材料のタイプと量は、所望する結果をもたらすのに必要な材料のタイプや量とかなり掛け離れることがあるということは、直ぐに明らかである。結果として、圧縮強度で数千ｐｓｉも上乗せした過剰仕様を持つ、より高価な製品を作らなければならないことになる。しかし、ある任意の時点において作られた製品は、やっとパスするという状態と、５０％も上乗せした過剰仕様との間のどこかに位置するであろう。競争の激しい市場において、その結果は、いい場合で、例えゼロではないにしても、僅かな儲けしかないであろうし、最悪の場合には、材料費を切り詰めるための口実になり、後で欠陥が出るような粗悪な製品を作ることになる。過剰仕様のプロセスは、種々の成分比にも反映している。すなわち、既成のコンクリート混合物は、ブリーディングや分離のしない凝集力のある混合物を保証するために、砂を余分に入れてある。しかし、この余分な砂のために、多孔性の混合物ができ、耐久性を失う結果になる。混合物が十分な強度を持つことを保証するために、混合物には一般に必要以上にセメントが含まれており、従ってコストが上昇する。更に、レディ・ミックス工場において、担当者が十分過剰仕様にしたとしても、担当者は、その混合物が所望する性能の基準を満たすかどうか分からない。その理由は、単に材料がバラツクためだけではなく、担当者が所定の性能諸項目を実現するために、標準の混合仕様（又はレシピ）を用いているからでもある。これらのレシピは実験的なもので、平均的且つ歴史的経験に基礎をおいているが、個々の製品に対する性能については、なお疑問を残している。担当者は、使用する材料が、標準混合仕様を開発したときの物と正確に同じかどうか、又は同じ性能をもたらすかどうか全く確かではない。コンクリート産業の日常の業務で遭遇する問題は、前述した材料の性質のバラツキのため、コンクリート運送トラックの運転手が、コンクリートの加工性や流動性を工場でトラックに積んだ時の状態からそのときの状態に応じて、しばしば変更又は「修正」することである。全米のコンクリート配送の約７０％に於いて、トラック運転手が、コンクリート混合物に主に水を加えて「流れ」やすくしたり、「見栄え」よくしたりして、コンクリート仕様を変更しているという推定がなされている。その結果、水／セメント比が大きくなり、圧縮強度が低下する。他の国では、この行為は重要な結果を招くので禁止されている。それ故、一旦工場を離れると製品は十分な予測ができなくなり、コンクリート混合物に何が起こるかコントロール出来なくなるので、レディ・ミックス工場での生産はさらに短所があるといえる。前述のことから、この技術分野で必要なものは、予め決められた性能基準を満たし、予め決められた品質特性を満たすことを保証された均一なセメント性組成物と製品を、安定にしかも予測し得る方法で生産するためのプロセスと生産技術であることが理解できるであろう。セメント性材料の過剰仕様の必要性を最小限に押さえ、従って生産コストを最低にし、予め決められた設計と性能基準を満たす、セメント性組成物と製品を安定にしかも予測し得る方法で製造することは、その技術においてもう一つの重要な進歩である。さらに、バラツキのある品質と特性を持った原料（例えば、セメント、砂、砂利、骨材、水、混合材）を使用した場合でも、そのような均質なセメント性組成物と製品を安定にしかも予測し得る方法で製造することは、その技術において重要な進歩である。トラック運転手によって、あるいは配達先で製品が変更される必要のない、予測可能な性質を持つセメント性組成物や製品を生産するための、新しい組成物及びプロセスを提供することは、その技術においてもう一つの重要な進歩である。所望する強度、スランプ、耐久性の特性を予測し得る方法で満足するように、コンクリートを設計するための新しいプロセスを提供することは、その技術分野において重要な進歩である。新しい組成物とコンクリート設計のためのプロセスを提供して、試行錯誤による近似的方法を用いなくて済むようにすることは、この技術分野における進歩である。コンクリート設計のための新しい組成物とプロセスを提供し、種々の成分や混合材を含んだある種のコンクリートの混合仕様が、最適でしかも最も経済的であるということが予め分かることは、この技術分野におけるさらにもう一つの進歩である。さらに、現場での原料の仕様の変化に応じて、セメント性組成物と製品を生産する工程を「リアルタイム」で修正するための新しい方法を提供することは進歩である。かかるセメント性組成物、製品、方法がここに開示され、特許請求範囲に含まれている。発明の要約本発明は、水硬セメント性組成物、その製品、及び、セメント性材料の性能と設計特性を最適化し、同時に生産コストを最低にする水硬セメント性組成物とコンクリート製品を製造し加工するためのシステムに関する。コンクリート混合物を調製するのに伝統的に使われた試行錯誤による経験的方法に頼らず、所望する品質特性や性能特性を、ミクロ構造的にセメント性材料に持たせるような材料科学的方法が用いられる。本発明の設計最適化プロセスは１２のステップから成る。ステップ１では、セメント及び少なくとも一つ以上のクイプの骨材の入った水添加前のコンクリート混合物の充填密度を最大にする。（「タイプ」はある大きさの範囲にある骨材に対応する。従来の混合物には、普通一種類の細骨材例えば砂と、一種類の粗骨材例えば砂利が使われる。）異なったタイプの骨材を適当に混ぜるとコンクリート混合物は充填密度を増し、最大の充填密度を持つ混合物を得ることができる。研究によると、最大充填密度に近い混合物では、コンクリートの生の状態の特性も乾燥した後の特性も最適化できることが分かっている。つまり、コンクリート混合物が最大充填密度に近くなれば、加工性、強度、浸透性、塩素拡散抵抗、耐久性等の特性が最適化されるのである。これは最大充填密度の混合物には必要な加工性を得るのに、最小量の水を加えるだけで良いからである。ブリーディングや分離の発生しない凝集力のあるコンクリートを作るのに必要なセメント量は、最大充填密度では最小になり、従って混合物のコストが下がる。最大充填密度を得るために必要な、セメントと、異なったタイプの細骨材と粗骨材との混合比は、原料の全組み合わせについて充填密度を理論的に計算して決められる。得られた充填密度を比較して最大の充填密度と各成分の体積百分率が決められる。ステップ２では、最大充填密度に出来るだけ近く、ブリーディングや分離を起こさないように十分な凝集力のある、しかも所望する強度とスランプを有する最初の最適コンクリート混合物を決定する。この最適化プロセスの基本的方法は、所望する強度とスランプを持ち、凝集力のある、最大充填密度に出来るだけ近い最初のコンクリート混合物のコストを先ず計算し、次に、それを、他の特性を変えずにただ細骨材／粗骨材比のみを変えて得たコンクリート混合物のコストと比較する。細骨材／粗骨材比を変えてできた最適混合物の各々のコストを比較することによって、所望する特性を持ち最も経済的な混合物を決めることができる。最初の最適混合物は、先ず、最適な特性を得るために最大充填密度に近く、しかもコンクリートのブリーディングや分離を防止する凝集性のあるマトリックスを作るために十分な砂を含んだ混合物を選択することによって決められる。次に混合物の充填密度及び所望するスランプを得るために混合物に必要な水の量が決定される。この情報を用いてその混合物の強度が計算され、所望する強度と比較される。もし計算した強度が低すぎるか高すぎる場合、細骨材／粗骨材比を一定に保ち、セメントの体積百分率をそれに対応して増加又は減少させる。上記の過程を新しい混合物について繰返し、所望する強度とスランプを持つ混合物が設定された細骨材／粗骨材比に対して決定されるまで続けられる。その混合物が最初の最適混合物として定義される。ステップ３では、決められた各細骨材／粗骨材比の最適混合物のコストを比較して、所望する特性と最低コストを有する全体としての最適混合物を決定する。そのプロセスは、ステップ２で定義された最初の混合物での細骨材／粗骨材比を決めることによって、最も論理的に達成される。次に、細骨材の体積をわずか増やし同時に粗骨材の体積をそれだけ減らし、細骨材／粗骨材比を決める。この新しい細骨材／粗骨材比に対する最適混合物の組成とコストが決まれば、前の最適混合物と比較する。もし新しく作られた混合物のコストが低ければ、再び細骨材／粗骨材比を変えて最適組成を決め、コストが比較される。新しく作られた混合物のコストが前の混合物のコストよりも高くなるか、あるいは細骨材の量が最大に達するまでこのプロセスが続けられる。この時点で、前に作られた混合物が最善の混合物になる。ステップ４〜７では、フライアッシュ、シリカフューム、減水材、充填材等の混合材を標準コンクリート混合物と個々に結合させてその効果を計算する。所望のスランプを持つ混合物を作るのに必要な水の量を減らすために、減水材が加えられる。フライアッシュと充填材は、材料のコストを下げるためと、水を減らして所望するスランプを得るために、特に低強度のコンクリートに加えられる。フライアッシュ、シリカフューム、ポゾランはセメント性性質を持っており、コンクリートの強度にそれぞれ寄与する。通常シリカフュームは所望するスランプを得るための水の量を増やすが、他のポゾランはその化学組成とポゾランの形態によって必要な水の量を減らしたりあるいは増やしたりする。ステッブ８では、前のプロセスを「ｄｏループ」の中にまとめ、成分を順次変化させ、所望する特性と最低コストを有するコンクリート混合物を作るための細骨材、セメント、粗骨材、水、フライアッシュ、シリカフューム、減水剤等の組成の比率を計算する。ステップ９では、空気連行剤について述べ、できたコンクリートが決められた空気量を十分含んでいることを保証するため、最適化プロセスの中でどのように空気連行剤が係わっているか、また、どのように修正されるかに付いて述べる。空気連行剤は、氷結／氷解に対する耐久性を持たせるために、コンクリート中に加えられる。ステップ１０では、スランプのより正確な見積りを得るため、最適化プロセスに適用される補正係数を決定する。一般に、これは同じスランプ量に対して理論値と実測値の水の量をプロットすることによって決められる。これらの結果から相関関係が決まり、より正確な結果を得るために、それがプロセスの中に組み込まれる。ステップ１１では、最適化プロセスの中の一つの特性として組み込むこともできるコンクリートの耐久性、即ち多孔性を決定する。耐久性を基準にして混合物を選択すると、選択された混合物は意図した使用目的のために、十分な耐久性を持つことが保証される。最後に、ステップ１２では、最終的にできる混合物の正確なイールド、即ち体積を得るために、その混合物の各成分の体積又は重量を正確に決める方法を明らかにする。このプロセスは粒子充填と粒子間の間隙空間を考慮している。さらに、本発明は、原料に存在するバラツキに呼応してプロセスパラメータの適切な修正を行い、従って安定した性能と設計特性を備えた混合物材料が再現性良く生産できるシステムを提供することを目的としている。本発明の水化したセメント性組成物は、高密度と高強度を備えるようにすることができる。本発明のプロセスパラメータは、生コンクリートに測定し得るブリーディングや分離が、殆どないか全くないぐらいに制御され得るということが分かっている。従って、本発明のプロセス技術によって、優れた品質や耐久性を持つコンクリートの完全に新しい技術分野が、今やでき上がるのである。図面の簡単な説明本発明に関し、上で述べた利点や他の利点が得られる方法を明確にするため、上で概説された本発明のより具体的な記述が、添付図面に描かれた特定の実施例を参照しながら与えられる。これらの図面は本発明のほんの典型的な実施例を描写しているだけであって、発明の範囲を制限するものではないことを理解した上で、本発明を次の図面を用いより具体的また詳細に記述する：第１図は、セメント、石英砂（０〜２ｍｍ）、砕いた花崗岩（８〜１６ｍｍ）からなる三成分混合物のための充填密度グラフである。第２図は、グラフ内の密度に対応した成分を読み取る方法を示した直線を書き込んだ第１図の充填密度グラフである。第３図は、セメント、豆砂利（３／８インチ）、砂からなる三成分混合物充填密度の実測値対理論値のグラフ（ツーファー（Ｔｏｕｆａｒ）モデルを使用）である。第４図は、第３図にプロットされた混合物の、充填密度の実測値対補正理論値の比較グラフである。第５図は、疑似粒子直線を示した充填密度のグラフである。第６図は、混合物の強度の実測値をフェレット（Ｆｅｒｅｔ）の公式を用いて得た理論値と比較したグラフである。第７図は、第６図で使われた混合物の強度の実測値対理論値の比較グラフである。第８図（Ａ）〜（Ｂ）は、最適化システムの論理フロー図を示す。第９図は、第８図（Ｂ）の論理フロー図のツリーを示す。第１０図は、例１の砂と豆砂利の充填密度の補正理論値と実測値間の相関関係を示している。第１１図は、例１のセメント、砂、豆砂利でできた三成分混合物の充填密度の補正理論値と実測値間の相関関係を示している。第１２図は、例１の混合物の水量の実測値と理論値間の相関関係を示している。第１３図は、例１の混合物の空気含有量とスランプの大きさの相関関係を示し第１４図は、例１の混合物の実測スランプ値と設計スランプ値の相関関係を表す。第１５図は、例２の混合物の水の実測値と理論値間の相関関係を示している。第１６図は、例２の混合物の空気含有量とスランプの大きさの相関関係を示している。第１７図は、例２の混合物の実測スランプ値と設計スランプ値の相関関係を表す。第１８図は、例３の混合物の水の実測値と理論値間の相関関係を示している。第１９図は、例３の混合物の空気含有量とスランプの大きさの相関関係を示している。第２０図は、例３の混合物の実測スランプ値と設計スランプ値の相関関係を表す。第２１図は、例４の混合物の水の実測値と理論値間の相関関係を示している。第２２図は、例４の混合物の空気含有量とスランプの大きさの相関関係を示している。第２３図は、例４の混合物の実測スランプ値と設計スランプ値の相関関係を表す。第２４図は、例６の混合物の水の実測値と理論値間の相関関係を示している。第２５図は、例６の混合物の空気含有量とスランプの大きさの相関関係を示す。第２６図は、例６の混合物の実測スランプ値と設計スランプ値の相関関係を表す。第２７図は、例１８の豆砂利の充填密度を示す。第２８図は、例１８の豆砂利の平均直径を示す。第２９図は、例１９の砂の充填密度を示す。第３０図は、例１９の砂の平均直径を示す。第３１図は、例２０の１インチ石の充填密度を示す。第３２図は、例２０の１インチ石の平均直径を示す。第３３図は、例３２の３種類の粗骨材の充填密度グラフを示す。好ましい実施例の詳細な説明本発明は、水硬セメント性組成物及び製品、並びにそのような水硬セメント製品やコンクリート製品の製造とプロセスのための方法に関する。特に、本発明は、材料をミクロ構造的に取り扱うという材料科学的方法によって、生産コストと成分コストを最低にしながら、セメント性混合物の性能と設計特性を最適化するためのシステムを創造することを目的とする。さらに、本発明は、原料のバラツキに対応してプロセスパラメータの適切な修正を行い、従って安定した性能と設計特性を有する混合物材料が、再現性よく生産できるシステムを提供することを目的とする。Ｉ．概説Ａ．ミクロ構造的技術設計前述の如く、セメントやコンクリート材料の従来の製造に今日使用されているガイドライン、規則、コードは、数十年間に得られた平均的な実験結果に基づいている。これらの規準に従って得られる特性のバラツキを補償し、それからできるセメント製品が所望する特性を持つため、コンクリート材料は過剰仕様にされている。一方、本発明では、コンクリートが所望する特性と品質を持つように、コンクリートをミクロ構造的に設計するという材料科学的方法を用いる。この方法によると、モデルが新しく開発され、従来技術で知られたモデルと結合され、新しいモデルが作られ、その混合組成に基づいたコンクリート混合物の強度、スランプ、耐久性が正確に決定される。そのようなモデルを用いると、材料コストを最低にし、所望する特質や性質を最適化するセメント混合物の混合組成を正確に決めることができる。さらに、このモデルは、充填材、減水材、空気連行剤、シリカフューム、フライアッシュ、他のボゾランといった混合材を加えるべきかどうか、もし加えるなら、どれだけの量を加えるとセメント混合物が最適になるかをも決定することができる。ミクロ構造的技術は、ある予め決められた所望する特性をセメント性組成物のミクロ構造の中に組み込んで、その特性が最終製品に反映するようにするプロセスである。ミクロ構造的技術はまた、コスト、製造で起こるバラツキと複雑性を認識している。いいかえれば、ミクロ構造的技術分析方法によると、従来の試行錯誤的にセメント混合物を混ぜ合わせて試験する方法と異なり、例えば、強度、重量、スランプ／加工性、多孔性、浸透性、耐久性、コスト、環境への影響、そして製造上の問題といった所望する特性を設計し予測することができる。ある特定の製品を設計するために利用できる異なった素材の数は非常に多く、その数はおよそ５万から８万の範囲と推定されている。それらは、金属、ポリマー、エラストマー、セラミックス、ガラス、複合材、そしてセメントといった全く異種の広い類から選択できる。同じ類の中では、特性、プロセス、利用方法である程度の共通性が見られる。例えば、セラミックスは高いモジュールを持ち、ポリマーは低いモジュールを持っている。また、金属は鋳造または鍛造によって成形されるが、複合材料にはレイアップ法、又は特殊モールド技術が要求される。しかし、材料をそのように区分することには、危険が伴う。それは専門化（冶金家はセラミックスのことは何も知らない）や、保守的思考（「いつも使用しているので今回も金属を使おう」）に繋がる可能性がある。まさにこの専門化と保守的思考がセメント性材料を種々の製品に応用するという考えを押さえてきたのである。しかし、セメント性材料には広い応用があり、設計可能で、ミクロ構造的技術を取り入れることができるということを一旦認識すると、それを種々の製品へ応用する可能性は無限となるのである。本発明は、高度に制御された特性をもつセメント性材料を開発するために、ミクロ構造的にコンクリートを設計するという方法を用いる。この方法は材料科学に基礎を置くが、これは一つの学問分野、又は科学的な方法であって、下記の表Ｉに示すように新素材、プロセス、ミクロ構造、及び性能特性間の関係に焦点を置いている。この理論は、所望する素材に適用された種々のプロセス技術が、いかにそのミクロ構造に、ひいては最終製品の性質に影響を与えるかということを理解することに基礎を置いている。これらの関係を理解することによって、所望する性能特性を持つ製品を作るため、材料やプロセス技術を選択的に変えることができるのである。「材料科学」的方法は、鉄、ポリマー、複合材、半導体、最近の超伝導体といった広い範囲の材料で実証されている。これら広範囲にわたる多様な材料の全てにおいて、材料科学的方法は、新しい世代の高性能材料を生みだしている。材料科学によって、試行錯誤に頼るのではなく、科学的理解に基づいて最適特性とコストを持つある所定の製品を設計するため、特性、プロセス、ミクロ構造間の関係をモデル化することができる。コンクリートへの材料科学的方法の応用は、セメント性材料の固有の複雑さのため、一つの挑戦といえる。コンクリートのミクロ構造とその特性を制御し最適化する相互関係は、互いに影響し合い明確化するのが困難である。素材、プロセス技術、取り扱い、硬化過程等の広範囲の多様性に加えて、セメントの水化中で起こる数百の化学反応の複雑さのために、この産業界は過去において、コンクリートは材料科学的方法を適用できるほど十分コントロールできる製品ではないと考えてきた。過去において、コンクリートの特性とミクロ構造の多様性についてまとめた研究がある。一般に受け入れられた結論は、例え不可能ではないとしても、モデル化することは殆ど価値がないということであった。コンクリートを材料科学の学問分野に取り入れ難い点は、「湿った」（生の）状態と、「固まった」（熟した又は、硬化した）状態との間の関係とそれらの最適化である。例えば、最適スランプと加工性を得るためのフォーミュラは、高強度と低浸透性のためのフォーミュラとは異なるものである。（硬化後と、運搬中や打ち込み中の）材料の特性間のこの明らかな矛盾は調整不可能なもので、職人と技術者の最善の「妥協」が必要なものと見られてきた。このため、今まで、セメント性材料の科学と技術は現場と結び付かなかったし、プロセス、ミクロ構造と特性間の関係を完全に理解するといったこともセメント産業界として取り上げられなかった。本発明は、コンクリートをミクロ構造的に設計するために材料科学的方法を使い、驚くべき結果をもたらすこの新方法とプロセスを当業者に教示する。新しいセメント性材料を設計するために、表Ｉの各ステップが分析され、表ＩＩに示される種類に分類された。次に、材料のプロセスがいかにミクロ構造やセメント製品の性能特性に影響を与えるかを表す実験によるモデルが作られた。その実験的モデルは更に修正され、試験用モデルが作られた。即ち、適用範囲を広げたり狭くしたり、また、定数を予め決めて制限したりした。次に、これらの正しいと証明されたモデルが組み合わされ、所望する特性を持つ特定の製品を設計したり生産するための一つのシステムが形成された。本発明で開示されたシステムは、いくつかの機能を発揮することができる。最も注目すべきことは、前述した各成分と各ステップの関係を前もって決定できることが、低価格で優れたコンクリートの設計生産を可能にすることである。より具体的には、このシステムは、所望するスランプや強度を持つセメント混合物を最低の費用で得るため、混合材や材料のどの組み合わせが使用されるべきかを決めることができる。このシステムはまた、所望する特性を持つ混合物を得るのに、入手できる材料のどの組み合わせを用いるべきかをも決定する。さらに、このシステムは、最大の耐久性または所望する耐久性を持つ混合物を、分離又はブリーディングなしに得るために、材料のどの組み合わせを用いるべきかを決定する。このシステムの他の機能は、明細書と特許請求範囲で開示されているか、又はそれから自明であろう。本発明のシステムは、いくつかの表を用いて一連のステップを手で計算できるように定式化されているが、コンピュータープログラムで使用出来るようにも定式化できる。そのシステムを用いる場合は、ユーザーは、所望する強度とスランプ、使用する骨材とセメントの自然充填密度と平均粒子径等を入力し、又、フライアッシュ、シリカフューム、充填材、減水材、空気連行剤、又は、他のポゾラン等が使用されるのかどうか、もしそうであればそれはどのような性質かを入力し、最後にコンクリートの各成分のコストを入力する必要がある。次に、システムは、所望する特性を持つコンクリートを結果として生み出す混合仕様を決定する。続いて、これらの混合仕様のコストが計算され、それらが比較され、所望する特性を持ち最低コストのコンクリート混合物が決定される。Ｂ．粒子充填本発明の最適化プロセスを十分評価するためには、コンクリートの基本的な働きのいくつかを理解する必要がある。前述した如く、コンクリートをモデル化するときの一つの困難は、生のコンクリートと乾燥したコンクリートの両特性を最適化することの間に明らかな矛盾があることである。生のコンクリートの特性にはスランプがあり、これは水とセメント含有量のレオロジー的な機能の一つの尺度である。コンクリート混合物に水を加えていけば、セメントペーストの粘性は下がり、骨材粒子間の摩擦力は下がり、従って、スランプ値は高くなる。その結果、スランプ値が高いと加工性が上がり、コンクリートの打ち込みや仕上げ工程が容易になる。しかし、異なった構造を得るためには、０から２３ｃｍの範囲の異なったスランプ値が要求される。硬化したコンクリートの特性には、強度や多孔性がある。これらの特性も、水の含有量に関係するが、逆の関係にある。セメント混合物に水を加えれば、セメントの濃度は低くなり、コンクリートの強度が結果として低くなる。さらに、水を多く含んだ混合物はしばしば分離やブリーディングを起こす。「ブリーディング」は、骨材が沈むことによって起こり、新しく混合されたコンクリートの表面に水が浮き出てくることをいう。水の浮き上がりはコンクリートの表面での水／セメント比を高くし、従って、表面の強度や耐久性を低下させる。「分離」とは、モルタル（セメント、水、砂）が粗骨材から分離することをいい、不均一性やセメントの少ない部分を作り、従って、強度を減らし多孔性や浸透性を高める。最後に、含水率が高いと固まったコンクリートの中全体に多孔質を作り、耐久性を下げる。しかし、ある研究によると、コンクリートの最良の乾特性、及び湿特性の双方が最大充填密度に近い混合組成物から得られることが分かっている。充填密度は、粒子充填の関数であるが、粒子充填は大きな空隙を小さな粒子で満たし、その小さな粒子の空隙をさらに小さな粒子で満たすといった具合に、最大の粒子密度を達成するために、粒状材料の適切な大きさと混合比を選択する過程である。理想的には、コンクリートは、粗骨材を出来るだけ効率良く充填し、細骨材をその空隙に詰め、最後に、残った小さな空隙をペーストで満たすことによって設計することができる。コンクリートの乾特性、及び湿特性がどうして互いに関係しているのかを理解するために、０．５の充填密度を持つ乾燥コンクリート混合物「Ａ」を１立方メートル、それを後で水Ｘ量と混ぜるという例を考えてみる。充填密度は１以下であるので、全体積のある部分（つまり０．５立方メートル）は粒子間空間、即ち空隙で構成されている。この部分は後で水で満たされる、さて、混合物「Ａ」の粒子の大きさが、０．８の充填密度を持つように変更されたなら、新しい混合物はより小さな全体積つまり０．６２５立方メートルになる。なぜなら、混合物の中の空気空隙の体積が０．１２５立方メートルに減ったためである。同じ水の量Ｘが充填密度０．８の新しい混合物に加えられると、スランプは増加する。なぜならば、空隙を満たすために使われていた水は、今は粒子の周りを取り囲み摩擦力を減少させるからである。別の観点として、充填密度が高くなると水を減らして、スランプを一定に保ちながら、コンクリートの強度を増加することができる。最大充填密度に近づくと、所望するスランプを達成するために、混合物に加えなくてはならない水の量は最小でよいので、コンクリートの乾特性、及び湿特性を最適にすることができる。しかし、注意すべきことは、充填密度が最大に近づくにつれて、分離やブリーディングの傾向が増加することである。これは、最大充填密度の状態では、混合物中に砂や細骨材の量が十分なく、凝集性のあるマトリックスを作って骨材を維持することができないためである。その結果、分離が起こって、コンクリートの均一性や強度が低下する。最大充填密度を有する混合物組成を決めることには、経済的な利点もある。セメントはコンクリート混合物の中で最も高価な成分である。凝集力のある堅牢な構造を供給するために、全ての骨材を被い、好ましくは混合物の中の空隙を満たすのに十分なセメントが必要である。（骨材間の空隙を水でなくセメントで満たすとより強度が増す。）最大充填密度の状態では、粒子の表面積や空隙が最小になり、したがって、セメントの必要量も最小になる。それでコンクリートのコストも最低になる。勿論、どの混合物が最も安価であるかは異なった成分のコストによって左右される。時には、低充填密度の混合物が安価な場合もある。例えば、砂は最も安価な成分なので、セメントの量が少なく、砂の量が多い混合物は最も安価な混合物だといえる。しかし、砂の配分が増加し最大充填密度から遠ざかるにつれ、多孔性になりコンクリートの耐久性が減少する。混合物の粒子充填を正確に且つ予知可能なように制御可能にすることにより、混合物のシステムレオロジーの管理が可能になる。システムレオロジーとは、部分的には混合物の粘性や降伏応力のことをいい、マクロ・レオロジーとマイクロ・レオロジー双方の関数である。マクロ・レオロジーは、固体粒子の相互間の関係で、粒子充填で定義される。すなわち、水や潤滑成分を一定に保ち、混合物の粒子の大きさの分布を選択的に制御することによって、その混合物の降伏応力や粘性を選択的に管理することができる。混合物のシステムレオロジーを制御することは、参考文献として本明細書に引用された「食料及び飲料を保存、分配、梱包するための水硬性容器及び他の物品とその製造方法について（ＨｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙＳｅｔｔａｂｌｅＣｏｎｔａｉｎｅｒｓａｎｄＯｔｈｅｒＡｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒＳｔｏｒｉｎｇ，Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ，ａｎｄＰａｃｋａｇｉｎｇＦｏｏｄａｎｄＢｅｖｅｒａｇｅｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓＦｏｒＴｈｅｉｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ）」という名称の特許出願に開示されているような、薄い壁面を持つ容器や物品を経済的に大量生産する上で重要である。低粘性の混合物は、所望する形に容易に成形でき、容器の成形工程に通常好まれる。一方、一旦容器が成形されると、容器は自立できる姿勢で形状安定性を持ち、従って容器の大量生産が可能になるように、その混合物が十分高い降伏応力を持つことが望まれる。粒子充填を制御することによって、混合物の粘性と降伏応力を最適にできる。マイクロ・レオロジーはシステム中の、「マクロ」粒子間の空間を満たす、又は満たす以上のことをする潤滑剤の比率の関数である。潤滑剤（水、レオロジー調整剤、可塑剤、あるいは他の材料）を加減することによって、粘性と降伏応力を化学的に修正することができる。マイクロ・レオロシーは粒子の形や大きさを変えることによって、物理的に修正することもできる。例えば、切り刻んだ繊維、板状マイカ、球形シリカフューム、又は砕いた粗いセメント粒子等は、潤滑材と各々違った相互作用を行う。粒子充填の理論については理解できているが、困難な点は、成分が決められたとき、最大充填密度をもたらすサイズと比率を迅速かつ正確に、そして一貫して決定することである。本発明は、少なくとも一種類の骨材とセメントからなり、決まった体積百分率を持つ混合物の充填密度を正確に決定する一つのモデルを確立することによって、この問題を解決する。最大充填密度を決めるためには、原料成分の全ての体積百分率の組み合わせについて充填密度を計算する。ＩＩ．設計最適化プロセス生状態及び乾燥状態で所望する特性を持つコンクリート混合物を、最低のコストで生産するのに必要なセメント、水、砂、粗骨材、及び混合材（例えば、減水材、空気連行剤、充填剤、フライアッシュ、シリカフューム、ポゾラン等）の最適分量比を再現性よく正確に決定するのに必要な理論、モデル、ステップについて詳しく説明する。ステップ１では、セメント及び一つ又はそれ以上の型の骨材を含んだ水を含まないコンクリート混合の最大充填密度及びその組成を得るプロセスについて説明する。ステップ２では、最大充填密度に最も近く、ある特定の細骨材／粗骨材比に対して所望する強度、スランプ、及び凝集力を有する最初の最適コンクリート混合物を決定するプロセスについて述べる。ステップ３では、決められた細骨材／粗骨材比に対する最適混合物のそれぞれのコストを比較し、全体としての最適混合物を決定するプロセスについて述べる。ステップ４〜７では、フライアッシュ、シリカフューム、減水剤、充填材等をそれぞれ含む異なった混合材を独立に標準コンクリート混合物に加えたときの効果を計算するプロセスについて述べる。ステップ８では、所望する特性を持ち最低コストでできる最善最適混合物を求めるための流れ図、及び反復ループの概略を述べる。その混合物には、細骨材、セメント、粗骨材、水、フライアッシュ、減水剤、空気連行剤、シリカフューム、ポゾラン等が含まれており、所望する特性を持ち最低コストで形成できる。ステップ９では、それから得られる混合物を修正し、それが正しい空気連行剤の分量比を反映し、正しい空気分量比を持つようにする。ステップ１０では、より正確なスランプ値を得るため、最適化プロセスに適用できる補正値を決める方法について述べる。これにより、計算結果をより正確にすることができる。ステップ１１では、選択された混合物が意図する応用において、十分な耐久性を持つかどうかを判定するための、混合物の耐久性を決定する手段が提出される。最後に、ステップ１２では、混合物の所望のイールドを得るため、その混合物の種々の成分の体積又は重量を正確に決定する方法を開示するステップ１：最大充填密度最適化プロセスの最初のステップは、最大充填密度及びそれに対応する水を含まないコンクリート混合物中の各成分の体積を決定することである。本明細書及びそれに付随する特許請求範囲で用いられる「コンクリート混合物」、「セメント性混合物」、「混合物」という用語は、少なくとも一つの型のセメント及び少なくとも一つの型の骨材を有し、水及び種々の混合材が加えられているかもしれない構成を含むものとする。本明細書及びそれに付随する特許請求範囲で用いられる「モルタル」という用語は、セメント及び一つの型の骨材のみを有する混合物を含むものとする。本発明から形成される他の混合物にはプラスタ及び壁板が含まれている。本明細書及びそれに付随する特許請求範囲で用いられる「骨材」という用語は、粉砕した種々の天然の岩及び鉱物を含むものとする。しかし、本発明で用いられるためには、それらは正常で、最適な工学的用途のためのある基準を満たさなくてはならない。即ち、それらは、清浄で、硬く、密度が高く、強度があり、耐久性のある粒子で、化学薬品を吸収してなく、粘土、腐食土、及び他の細かい物質が付着していないものでなくてはならない。ある混合仕様では、重量を減らしたり混合物の断熱性を増加させる骨材を添加するのが望ましい場合がある。有用な骨材には以下のようなものが含まれる。即ち、パーライト、蛭石、砂、砂利、岩、石灰岩、砂岩、ガラスビーズ、エアロゲル、ゼロゲル、シーゲル、マイカ、粘土、合成粘土、アルミナ、シリカ、フライアッシュ、シリカフューム、薄層アルミナ、カオリン、ミクロスフェア、中空ガラス球、多孔性セラミック球、二水化石膏、炭酸カルシウム、アルミ酸カルシュウム、コルク、種、軽量重合体、ゾノトラ石（ケイ酸カルシウムゲル結晶）、軽量膨張粘土、未反応セメント粒子、軽石、剥離された岩、及び、他の地質材料などである。もっとも広い意味で、反応したセメント粒子、或いは反応していないセメント粒子も「骨材」と考えてもよい。セメント業界で用いられる従来の骨剤に加えて、広範な種類の他の骨剤を本発明の範囲にある水硬セメントと混合してもよい。それらの骨剤としては、充填材、強化材、金属及び金属合金（例えば、ステンレス・スチール、アルミ酸カルシウム、鉄、銀、金）を含む強化材、球又は中空球材料（例えば、ガラス、重合体、金属）、やすり屑、ペレット、粉末（例えば、マイクロシリカ）、及び繊維（例えば、グラファイト、シリカ、アルミナ、ファイバーガラス、重合体、有機繊維、そして、色々な型の複合物質を作るのに典型的に用いられる他の繊維）等が挙げられる。種子、澱粉、ジェラチン、及び寒天のような材料さえ、骨材として本発明に取り入れることが可能である。平均粒子径の異なった２つ又はそれ以上の型の骨材が用いられるとき、混合物の充填密度が増加することが、研究から既に分かっている。従って、本明細書及びそれに付随する特許請求範囲で用いられるように、「骨材」という用語は、しばしば、細骨材及び粗骨材で定義される。大きな充填密度を得るには、粗骨材粒子と細骨材粒子の平均粒径の比が約３：１が望ましく、約５：１がより好ましく、約７：１がもっとも好ましい。通常、砂が細骨材として用いられる。砂には、約８ｍｍ及びそれより小さい範囲の直径を持つ粒子の集合を含んでいる。従来の粗骨材は普通、約２ｍｍから約１６５ｍｍに至る範囲の直径を持つ粒子の集合を含んでいる。薄壁物を形成する実施例では、骨材の大きさはセメント粒子の大きさの２０倍よりも小さいことが好ましい。そのような骨材は一般に直径で２ｍｍよりも小さい。本明細書及びそれに付随する特許請求範囲で用いられる「細骨材」及び「粗骨材」という用語は、大きさの範囲で制限を付けようというものではなく、単に、骨材の１つの型が他の型に比べて大きいことを示すために用いるのである。例えば、２つの型の砂を含むセメント混合物では、大きい方の直径を持つ砂を粗骨材と呼ぶ。明細書及びそれに付随した特許請求範囲において、骨材、セメント、及び他の固体粒子に関して用いられる「型」という用語は、使用される材料の種類、及び粒子サイズの範囲の双方を含むものとする。例えば、粗骨材の直径は通常約２ｍｍから約１６５ｍｍの範囲にあるが、１つの型の粗骨材のサイズが約２ｍｍから約８ｍｍの範囲にあり、もう一つの型の粒子のサイズが約８ｍｍから約１６ｍｍの範囲にあるようになっていてもよい。以下に述べるように、混合物の最適な粒子充填は、異なった型の骨材を選択的に組み合わせて得ることができる。ある型の骨材は、はっきりした平均粒子サイズを持つが、大きな変化がある方が大きな充填を与えることが研究から分かっている。本発明で用いられるセメントは、水硬セメントとして知られる一群のセメントである。水硬セメントは、水との反応で形成される水化生成物として特徴づけられる。水硬セメントは重合体有機セメントのような他のセメントから区別される。ここで用いられる粉末水硬セメントという用語には、クリンカー、及び、粉砕過程の種々の段階にあり、色々な粒径を持つ圧搾され、すり砕かれ、破砕された、クリンカーを含むものとする。この分野で知られた典型的な水硬セメントの例として、広範な種類のポートランドセメント（石膏を含まない通常のポートランドセメントを含む）、アルミ酸カルシウムセメント（セットレギュレータなしのアルミ酸カルシウムセメントを含む）、プラスター、ケイ酸塩セメント（β−ケイ酸二カルシウム、ケイ酸三カルシウム、及びその混合物を含む）、石膏セメント、リン酸塩セメント、マグネシウムオキシクロライドセメント等が挙げられる。水硬セメントという用語はまた、本発明の範囲内の水化条件の下で水硬性になるα−ケイ酸二カルシウムのようなこの分野で知られた他のセメントも含むものとする。「セメント」という用語はまた、充填剤、フライアッシュ、シリカフューム、及び他のポゾラン等も含むものとする。一般に、水硬セメントの粒子サイズは０．１μｍから１００μｍの範囲にある。本明細書で用いる全ての体積は、特に断らない限り、混合物内の全固体部分に対する比で表される。本明細書及びそれに付随する特許請求範囲で用いる「全固体部分」という用語は、セメント、骨材を含むものとし、さらにある場合には、充填剤、フライアッシュ、シリカフューム、及び他のポゾラン等も含むものとする。従って、標準的な混合物では、骨材とセメントの体積は必ず合計で１．０になる。混合物内の水分及び空気の体積も全固体部分に対する比で表される。従って、混合物内の水分の体積に対する０．３という値は、水分の体積が混合物内の全固体部分の体積の３０％に等しいことに対応する。従って、水分をも含めた全体積は１．３になる。本発明の骨材及びセメントの型は、平均直径（ｄ’）及びその粒子の自然充填密度（φ）で規定される。これらの値は実験的に決められるもので、それからできるコンクリート混合物の理論的充填密度を計算するのに必要である。平均直径は、下の式で与えられるローシン−ラムラー−スパーリング−ベネット（Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ−Ｓｐｅｒｌｉｎｇ−Ｂｅｎｎｅｔｔ）分布に従って各材料の粒子径をプロットすることによって決定される：Ｒ（Ｄ）＝ｅｘｐ［−（ｄ／ｄ¹）ⁿ］（１）ここで、ｄは粒子径、Ｒ（Ｄ）は粒子の直径がｄよりも小さい確率、ｄ¹はＲ（ｄ¹）＝０．３６８となる直径で、これはその篩いを使ったとき３６．８％がそれに残ることを意味し、ｎは、篩いのサイズに対してそれに残る粒子のパーセントをプロットすることにより定義される線のスロープである。それぞれの型の材料の充填密度φは、その材料の最大粒子径の少なくとも１０倍の直径を持つ円筒にその材料を満たすことによって決定される。続いて、その円筒を堅い表面に対して、とんとんと叩いてその材料が十分に充填されるようにする。その円筒中の充填された材料の高さ及び重量を測定し、充填密度はつぎの式から計算される： φ＝Ｗ_M／（ＳＧ_M・Ｖ_M）（２）ここで、Ｗ_M＝材料の重量、ＳＧ_M＝材料の比重、Ｖ_M＝材料の体積、である。このようにして、粒子の体積が定量化されるだけでなく、それは、粒子の形態、比表面積、及び他の表面上の性質の関数としてなされることになる。セメント、細骨材の一つの型、粗骨材の一つの型を含む従来の３成分系混合物の最大充填密度は、混合物内の各成分の体積を少しづつ変化させ、それに対する充填密度を計算することによって決定される。次に、それら多くの充填密度が三角形をした充填密度グラフ上にプロットされ、どの組成が最大の充填密度になるかを決定する。一例として、第１図は、セメント、石英砂（０〜２ｍｍ）、及び粉砕された花崗岩（８〜１６ｍｍ）の３成分混合物の充填密度グラフである。グラフの辺（Ａ）は細骨材（砂）の体積を百分率で表し、辺（Ａ）はセメントの体積を百分率で表し、底辺、即ち辺（Ｃ）は粗骨材（粉砕された花崗岩）の体積を百分率で表している。三角形内の値は、混合物の成分の種々の体積百分率に対する充填密度を表している。グラフは次のようにして見る：１（ａ）．三角形内の好きな充填密度を選択する。例として、第２図で、最大充填度が得られる「Ｚ」を選ぶ。１（ｂ）．その充填密度を得るのに必要なコンクリート混合物のセメントの体積百分率を、点「Ｚ」から辺（Ｂ）へ水平線２０を引くことによって求める。辺（Ａ）と水平線２０の交点の値が、その充填密度を得るのに必要なセメントの体積百分率である。第２図の例では、セメントの体積百分率は約１０％である。１（ｃ）．その混合物の細骨材の体積百分率を、辺（Ｂ）に平行な直線２２を引くことによって求める。この直線は点「Ｚ」から出て辺（Ａ）で交わる。辺（Ａ）と直線２２の交点の値が、その充填密度を得るのに必要な細骨材の体積百分率である。この例では、細骨材の体積百分率は約３０％である。１（ｄ）．混合物の体積百分率は合計で１００％にならなくてはならないので、もし混合物が１０％のセメント及び３０％の細骨材を含めば、粗骨材の体積百分率は６０％でなくてはならないことは論理的に明らかであろう。この値は、充填密度グラフ上で辺（Ａ）に平行に直線２４を引くことによっても得られる。この直線は点「Ｚ」から出て辺（Ｃ）で交わる。辺（Ｃ）と直線２４の交点の値が粗骨材の体積百分率に対応する。第２図で分かるように、その値は約６０％である。この方法を用いることによって、グラフ上の全ての充填密度に対する組成が得られ、また、逆の操作によって、全ての組成に対する充填密度が得られる。グラフ内の充填密度の値は、補正値に関連して用いられるツーファー、クロース、ボーンモデル（Ｔｏｕｆａｒ，Ｋｌｏｓｅ，ａｎｄＢｏｒｎｍｏｄｅｌ、以後「ツーファーモデル」と呼ぶ）から評価することができる。ツーファーモデルは、２成分系の充填密度を計算するための式である：ここで、ｒ₁＝小さい方の粒子の体積、ｒ₂＝大きい方の粒子の体積、ｄ₁＝小さい方の粒子の直径、ｄ₂＝大きい方の粒子の直径、 φ₁＝小さい方の粒子の充填密度、 φ₂＝大きい方の粒子の充填密度、である。２成分混合物の充填密度の計算を他のモデルを用いて行ってもよい。適用可能なモデルは、アイーム（Ａｉｍ）モデル及びララード（Ｌａｒｒａｒｄ）モデルである。これらについては、ブイ・ヨハンセン（Ｖ．Ｊｏｈａｎｓｅｎ）及びピー・ジェイ・アンデルセン（Ｐ．Ｊ．Ａｎｄｅｒｓｅｎ）著の論文「粒子充填とコンクリートの特性」、ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅＩＩ（ＴｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙ，Ｉｎｃ．，１９９１）１１８−１２２で論じられているが、これを参照することにより、この論文がここに組み込まれているものとする。ツーファーモデルの精度を上げるため、実験で求められた３成分系混合物の充填密度が、それに対応するツーファーモデルから得られた理論的充填密度と比較された。セメント、豆砂利（ｐｅａｇｒａｖｅｌ、３／８”）、細骨材の３成分充填に対して第３図に示すように、理論的充填密度と実験的充填密度との間に線形の相関関係があることが分かる。しかし、ツーファーモデルから得られた理論値は、実際の実験値よりわずかに大きくなっている。この違いを補償するため、ツーファーモデルの値を、理論値と実験値、即ち従来の値との間の相関関係に従って補正する。コンクリートに応用する補正された充填密度の式は下のようになる：Ｐｃ＝０．９９４０Ｐ_T−０．００８９５（４）変数Ｐｃは補正された充填密度を表し、Ｐ_Tはツーファーモデルから得られた理論的充填密度、即ちモデル充填密度である。従って、ツーファーモデルから得られた値をＰ_Tに代入し、Ｐｃを計算することにより、コンクリート混合物に対する補正された理論値を、実際の充填密度の２％以内で得ることができる。補正されたツーファーモデルの精度が第４図に示されているが、これは充填密度に対する実験値と補正された理論値を比較するグラフである。本明細書の残りの部分において、ツーファーモデルを用いたり、それから得られる結果について述べるときは、断っても断らなくても必ず補正式を適用している。補正式（式（４））の定数は充填する材料の型に関係しない。しかし、定数は、部分的に実験的充填密度に基づいているので、テストの精度と回数に依存して変化する。ツーファーモデルは２成分混合物に対する充填密度のみを計算するので、充填密度グラフの辺（Ｃ）（粗骨材の体積百分率を表す線）にそって充填密度を計算する。辺（Ｃ）上では、混合物の組成は粗骨材及び細骨材だけで、セメントは含まれていない。例えば、第２図を再び参照して、粗骨材の体積百分率が５０％を示す辺（Ｃ）の充填密度に対応する組成は、粗骨材が５０％、細骨材が５０％、セメントが０％である。最初に、粗骨材と細骨材の混合物の組成を１％毎変化させ、辺（Ｃ）に沿った充填密度を計算する。例えば最初に、ツーファーモデル（式（３））を用い、細骨材の体積１％に対応するｒ₁＝０．０１、粗骨材の体積９９％に対応するｒ₂＝０．９９に対するφを決定する。ここで、ｄ₁は予め実験的に決められた細骨材のｄ´で、ｄ₂は予め実験的に決められた粗骨材のｄ´で、φ₁は予め実験的に決められた細骨材のφで、φ₂は予め実験的に決められた粗骨材のφである。混合物に対する充填密度φが決定すると、それは補正式（式（４））を用いて補正される。得られた値は充填密度グラフの辺（Ｃ）上の適当な位置にプロットされる。次の計算では、細骨材の体積２％に対応してｒ₁＝０．０２、粗骨材の体積９８％に対応してｒ₂＝０．９８に変える以外は、全ての値を変化させない。このプロセスは細骨材と粗骨材の１％毎の全ての組成に対して計算されプロットされるまで続けられる。勿論、異なった成分の体積百分率の変化間隔を小さくすれば、得られる結果はそれだけ正確になる。しかし、本発明の例及び議論を簡単にするため１％の間隔を用いる。上のプロセスは、モルタルの最大充填密度を計算するのにも用いられる。先に述べたように、モルタルはセメントと一つの型の骨材を含んだ２成分混合物である。辺（Ａ）をセメントの体積百分率を表し、また辺（Ｃ）を骨材の体積百分率を表すと定義し、セメントと骨材の逐次変化させた値をツーファーモデルに代入することにより、２成分混合物の可能な全ての充填密度が辺（Ｃ）に沿って決められる。辺（Ｃ）上の最高の充填密度が最大充填密度を持つセメントと骨材の組成に対応する。辺（Ｃ）に沿って充填密度が決定されたとき、３成分混合物の最大充填密度を決定するため、三角形内の値を計算するのにツーファーモデルが用いられる。ツーファーモデルは２成分混合物に対する充填密度のみを計算するので、疑似粒子を定義する。この疑似粒子は、細骨材と粗骨材の底辺に沿った色々な比の組み合わせを表すものである。次に、三角形内の充填密度は、２成分混合物として疑似粒子とセメントを用いることによって計算できる。疑似粒子とセメントの各混合物は、三角形内に引かれる疑似粒子直線によって表現される。第５図は、三角形の頂点２８から辺（Ｃ）上の粗骨材の体積百分率に延びた一連の疑似粒子直線２６を示す。粗骨材の体積百分率は０％から１００％の範囲にあるから、疑似粒子直線は１００本ある。各直線は、それが交わる粗骨材値で定義される細骨材／粗骨材比を持つ疑似粒子を表している。例えば、粗骨材値１％につながった直線は、粗骨材が１％と細骨材９９％の比を持つ疑似粒子を表している。疑似粒子直線を上方に頂点２８に向かって上がるにつれて、セメントの体積百分率は増加し、疑似粒子の体積百分率はそれに比例して減少する。しかし、細骨材／粗骨材比は一定である。各疑似粒子直線に沿ってセメントの体積比を１％毎増やしながら、充填密度を計算しプロットすることによって、充填密度グラフが完成される。これらの位置は、各セメント体積百分率に対して水平線３０（第５図を参照）をそれが各疑似粒子直線２６と交わるように引くことにより、充填密度グラフ中に位置づけることができる。それら直線の交差点３２が充填密度が計算される位置である。ツーファーモデルから充填密度を求めるために必要な値は、充填密度を読むための先に説明した方法を用いて得ることができる。例えば、最初の疑似粒子直線が三角形の頂点から辺（Ｃ）上で粗骨材体積１％を表す点に引かれる。次に、疑似粒子直線上でセメント体積１％に対応する点の充填密度が決定される。充填密度を計算するのにツーファーモデルが用いられるが、ここでｒ₁は小さい方の粒子（セメント）の体積百分率でこれは０．０１に等しい。ｒ₂は疑似粒子の体積百分率で０．９９である。φ₁はセメントに対する予め実験的に求められた充填密度であり、φ₂は疑似粒子の充填密度で、粗骨材９９％、細骨材１％の混合物に対する計算され補正された充填密度に等しい。ｄ₁はセメントに対する実験的に予め決められたｄ´に等しく、最後に、ｄ₂は疑似粒子の平均粒子径に等しい。ｄ₂の値は次の式から決定される：ｄ₂＝ｒ₁ｄ₁´ ＋ｒ₂ｄ₂´ （５）上の式で、ｒ₁とｒ₂は、それぞれ、充填密度を決定しようとしている混合物における細骨材と粗骨材の体積に等しい。ｒ₁とｒ₂の値は、先に説明したように充填密度グラフから値を読むだけで決定される。最後に、ｄ₁´とｄ₂´は、それぞれ、細骨材と粗骨材に対する実験的に予め求められたｄ´を表す。充填密度が決定されると、それは先に述べた補正値を用いて補正され、より正しい充填密度を表すようにし、充填密度グラフ上にプロットされる。全ての充填密度が求められプロットされると、充填密度が等しい点を結び三角形中に等高線を描く。グラフ上で最高の充填密度を見つけ、先に述べたようにそれに対応する混合物を読むことにより、最大密度及びそれに対応する体積百分率混合物が決定される。コンクリート混合物が２つの型の細骨材又は２つの型の粗骨材を含む場合、従って４成分の混合物である場合には、手続きはツーファーモデルを用いて、２つの型の細骨材、又は２つの型の粗骨材を表す充填密度、及び平均直径を持つ疑似粒子を作る。続いて、この疑似粒子を、先に述べた３成分混合物の最大充填密度を求める方法中の細骨材又は粗骨材として用いることができる。この疑似粒子の充填密度は、２つの細骨材又は２つの粗骨材の最大充填密度に対応している。最大充填密度は、２つの成分の種々の体積百分率の比に対する充填密度を比較することによって決められる。これは、充填密度グラフの辺（Ｃ）に沿って細骨材と粗骨材の充填密度を決めるのに用いたプロセスと同じである。疑似粒子の平均直径ｄ_p´は次の式から求められる：ｄ_p´＝ｒ₁ｄ₁´ ＋ｒ₂ｄ₂´ （６）ここで、ｒ₁とｒ₂は、最大充填密度における２つの細骨材又は２つの粗骨材の体積百分率に対応する。また、ｄ₁´とｄ₂´は、それぞれ、２つの細骨材又は２つの粗骨材の平均直径に対応する。コンクリート混合物が３つの型の細骨材又は粗骨材を含む場合には、種々の型の細骨材又は粗骨材を表す充填密度及び平均直径を持つ疑似粒子を用いることができる。この疑似粒子の充填密度は、細骨材又は粗骨材の３成分混合物の最大充填密度に対応し、セメント、細骨材、及び粗骨材の３成分混合物に対する最大充填密度を計算するのに用いたのと同じプロセスで求められる。疑似粒子の平均直径は次の式から求められる：ｄ_P´＝ｒ₁ｄ₁´ ＋ｒ₂ｄ₂´ ＋ｒ₃ｄ₃´ （７）ここで、前と同様に、ｒの値は、最大充填密度を持つ混合物中のそれぞれの型の細骨材又は粗骨材の体積百分率に対応し、ｄ_p´の値は、それぞれの型の細骨材又は粗骨材の平均直径に対応する。４つ又はそれ以上の型を持つ細骨材又は粗骨材を含む場合には、やり方は、先ず、２つの最も粗大な材料を代表する疑似粒子の充填密度及び平均直径を決める。この疑似粒子は次に細かい粒子と結合し２成分充填を行い、新しい充填密度及び平均直径を持つ新しい疑似粒子を決定する。次に、この新しい疑似粒子は次に細かい粒子と結合するが、全ての異なった粗骨材又は細骨材を代表する一つの疑似粒子が決定されるまでこのプロセスが続けられる。勿論、２つ又はそれ以上の型のセメントを混合物に添加することもできる。しかし、セメント粒子のサイズは非常に小さいので、一般に、異なった型のセメントを一緒に用いても、混合物の充填密度に大きく影響しない。しかし、粉末充填又は細かく分けられたモルタルのような場合には、セメントの型の組み合わせが関係してくる場合がある。このような場合には、いくつかのセメントの型を、細骨材及び粗骨材に対するのと同じような仕方で、疑似粒子で代表することが可能である。上で述べたプロセスは、原料の可能な全ての組み合わせに対する充填密度を決定する方法を教示している。従って、比較を行うことにより、どういう成分が最大の充填密度をもたらすかを求めることが可能になる。プロセスに入れる原料の型を広い範囲の材料にわたって変化さすことによりデータベースを作り、それから最大の充填密度を与える成分の型を選ぶことが可能になる。ステップ２：特性最適化最適化プロセスの第２のステップは、特別の細骨材／粗骨材比に対して所望する強度及びスランプ特性を有する最適なコンクリート混合物を決定することである。殆ど全ての細骨材／粗骨材比に対して十分なセメント及び水を加えることにより、所望する強度及びスランプを得ることができる。しかし、本発明では、特別の細骨材／粗骨材比に対して所望する特性を有するコンクリート混合物を得るのに必要なセメントと水の最小量を決定する方法を与える。コンクリートの最終的な価格はその成分の市場価格に依存しているので、本発明を用いて種々の細骨材／粗骨材比に対する混合物のコストを計算し比較することによって、最も安価な混合物を得ることができる。このステップでは、ある細骨材／粗骨材比に対して、最適な設計混合物が決定される方法について述べる。次のステップ、ステップ３では、種々の細骨材／粗骨材比に対する各最適混合物のコストを決定する方法について述べる。所望する強度及びスランプ特性を有する最適なコンクリート混合物の組成は、予め選択された混合物で所望するスランプを得るのに必要な水の量をまず確かめることで決定される。水分含有量が分かると、そのコンクリートの強度が得られる。得られた強度が所望するものより低い又は高い場合は、所望する強度を得るのに必要なセメント量を推定し、それによって新しい混合物を得る。新しい混合物で所望するスランプを得るのに必要な水の量が決定される。このようにして、望ましい強度が理論的強度に一致するまで、このプロセスが繰り返される。このプロセスによると、望ましい強度を得るのに必要なセメント量は最小量ですむので、コンクリートのコストを最小に押さえることができる。プロセスは、具体的には次のステップにより実行される：２（ａ）．分離又はブリーディングがなく、最適なコンクリートの特性を得るための最大充填密度に十分近い最初の混合物は、ステップ１で述べたように、まず充填密度グラフ上で最大充填密度及びそれに対応する体積組成を求めることによって得られる。最大充填密度に対応したセメント、細骨材、粗骨材の体積をそれぞれＶ_C(MP) 、Ｖ_F(MP)、Ｖ_CA(MP)とすると、これらの変数の合計は１．０になる。次に、セメントの体積を一定に保ち、細骨材の体積を凝集安全係数として定義された量だけ増やし、粗骨材の体積を同じ量だけ減らす。従って、混合物を表す点は、充填密度グラフ上で水平に左へ動くことになる。このようにしてできた混合物は、最初の混合物と定義される。従って、最初の混合物中の各成分の体積は次の式で与えられる：Ｖ_c ＝Ｖ_c(MP) （８）Ｖ_F ＝Ｖ_F(MP) ＋ＣＦ（９）Ｖ_cA ＝Ｖ_cA(MP) − ＣＦ（１０）ここで、ＣＦは凝集安全係数で、通常約０．０５である。凝集安全係数は、混合物には十分な細骨材が含まれ、分離又はブリーディングをしない凝集混合物ができることを保障する。充填密度グラフ上で最初の混合物の右側にある混合物は、通常分離したりブリードしたりする。凝集安全係数は、コンクリートの型によって約０から約０．１５の範囲内にある。低い強度のコンクリートには最大約０．１５までの高い凝集係数が必要であるが、高い強度のコンクリートは約０．５より小さな凝集係数を必要とする。最初の混合物の細骨材／粗骨材比は、充填密度グラフの頂点から最初の混合物を通り粗骨材の辺に至る疑似粒子直線によって定義される。このステップの残りの部分では、この疑似粒子直線に沿って最適なコンクリート混合物を得る方法について述べる。２（ｂ）．この最初のコンクリート混合物の組成の充填密度は、ステップ１で述べたようにして決定される。２（ｃ）．予め決められた所望するスランプを有する最初のコンクリート混合物を得るのに必要な水量を得る。この水量を決定するには２つのステップが必要である。最初に、その混合物が１ｃｍのスランプを示すのに必要な水量が下の式を用いて決められる：Ｗ₁ ＝１／φ−１（１１）ここで、φは、ステップ２（ｂ）で決められたこの混合物の充填密度である。また、Ｗ₁は混合物が１ｃｍのスランプを示すのに必要な水の量である。Ｗ₁の値は混合物の固体部分の体積に対する比率を表している。研究から、式（１１）は、混合物が１ｃｍのスランプを示すのに必要な水の量を決定するのに、通常最も正確であることが分かっている。実際のスランプは最大約２．５ｃｍまでばらつくことが分かっているが、１ｃｍのスランプという指定はそれほど重要ではない。その理由は、本発明のステップ９で加えた水量と実際のスランプとの間の違いが補正されるからである。１ｃｍのスランプに対するＷ₁が計算されると、所望するスランプに対する水量が次のポポビックの式を用いて計算される：Ｗ₂ ＝Ｗ₁／（Ｓ₁／Ｓ₂）^0.1 （１２）ここで、Ｗ₁は先に定義したように混合物が１ｃｍのスランプを示すのに必要な水の量、Ｗ₂は混合物が所望するスランプを示すのに必要な水の量で、Ｓ₁は１．０で１ｃｍのスランプを表し、Ｓ₂は所望するスランプをｃｍで示している。２（ｄ）．ステップ２（ａ）〜２（ｃ）の結果を用い、できた混合物に対する２８日圧縮強度が、フェレットの公式を用いて計算される： δ＝Ｋ・（Ｖ_c／（Ｖ_c＋Ｗ₂＋Ｖ_A））² （１３）ここで、δ＝コンクリート混合物の理論的２８日圧縮強度をＭＰａの単位で表したもので、Ｖ_c＝混合物のセメントの体積、ｗ₂＝混合物が所望するスランプを示すのに必要な、ステップ２（ｃ）で定義された水の体積、Ｋ＝フェレット定数である。本発明のフェレット定数は真の定数ではなく、用いられる混合機の形式に依存する。定数は、通常約２５０〜６００の範囲にあることが分かっている。パン混合機ではこの定数は通常約２８０；反回転混合機では通常約３４０；高剪断混合機では約３４０〜４５０である。高剪断エネルギー混合機及びその使用法は、「混合及び攪拌装置（ＭｉｘｉｎｇａｎｄＡｇｉｔａｔｉｎｇＤｅｖｉｃｅ）」と題するＵＳ特許Ｎｏ．４，２２５，２４７及び「コロイド混合物を作る方法及び装置（ＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒＰｒｏｄｕｃｉｎｇＡＣｏｌｌｏｉｄａｌＭｉｘｔｕｒｅ）」と題するＵＳ特許Ｎｏ．４，５５２，４６３に述べられている。ある特定の混合機に対するＫの値は、その混合機を用いたときのσに対する実験値を用いて上の公式を解くことによって得ることができる。Ｋの値は異なった型の骨材によっても変化する。また、ＶＡ＝混合物内の空気の体積で、次の式で定義される：ここで、％ＡＩＲ＝混合物内の空気の推定体積百分率である。混合物内の空気の体積は、用いる混合機の型、混合物内の細骨材の体積、混合物に添加される混合材の型にしたがって変化する。当業者は空気の体積百分率を推定することができるが、通常、それは、１０ｃｍより大きなスランプに対しては約１％と２％の間で、１０ｃｍより小さなスランプに対しては約２％と４％の間である。第６図は、あるコンクリート混合物に対してフェレットの公式で推定した２８日圧縮強度と、そのコンクリートの実際の２８日圧縮強度を比較したものである。第６図から分かるように、ベストフィットの線は比例直線にはならない。理論的に計算された強度と実験的強度、即ち実際の強度との間の次の相関関係を用いて、より正確な強度の推定を得ることができる： σ_c ＝１．３５１σ_T − ７．９３０（１５）フェレットの公式から得られた理論値σ_Tを代入して、補正値σ_Cが得られる。この補正式の正確度が、補正式を用いた理論的強度に対する実験的強度をプロットした第７図に示されている。本明細書及び特許請求範囲の残りの部分で、フェレットの公式を用いたり、それから得られる結果を述べる際、それは、実際に言っても言わなくてもこの補正式を含んでいるものとする。補正式（１５）の定数は、部分的には実験的に得られた強度に基づいているので、それらはテストの回数と正確度によって変化する。さらに、２８日強度を表す式（１３）は、細骨材及び粗骨材が硬化したセメントペーストより強い強度を持つという仮定に基づいているが、これは正常な骨材を用いた場合には通常正しい。この仮定に対する例外は、非常に弱い骨材である石灰岩を用いた場合であろう。フェレットの式はまた、アメリカコンクリート学会が「コンクリートの計測、混合、輸送、及び打ち込みの指針（ＧｕｉｄｅｆｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇ，Ｍｉｘｉｎｇ，Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ，ａｎｄＰｌａｃｉｎｇＣｏｎｃｒｅｔｅ）ＡＣＩ３０４−８５」（ＡＣＩ３０４委員会報告、アメリカコンクリート学会、１９８５年）及び、「コンクリート硬化に対する標準的処置（ＳｔａｎｄａｒｄＰｒａｃｔｉｃｅｆｏｒＣｕｒｉｎｇＣｏｎｃｒｅｔｅ）ＡＣＩ３０８−８１」（ＡＣＩ３０８委員会報告、アメリカコンクリート学会、１９８６年改訂）で決められているような標準的又は通常の混合、打ち込み、仕上げ、硬化を仮定している。これらの文献を参考文献とする。２（ｅ）．得られた圧縮強度σを所望する強度と比較する。もし混合物の理論強度が所望する強度より小さい場合、最初の混合物を新しい混合物及びその充填密度に置き換えて、ステップ２（ｂ）〜２（ｅ）が繰り返される。新しい混合物の組成は、所望する強度を得るため、セメントの体積を増やしたり減らしたりして得られる。所望する強度を得るのに必要なセメントの体積の見積は、その強度をフェレットの式に代入し、次の式に従ってセメントの対応する体積を求めることによって、得られる：ここで、Ｖ_C(N)＝新しい混合物のセメントの体積、Ｗ₂＝最初の混合物又は前の混合物で所望するスランプを得るのに必要な水の量、％ＡＩＲ＝その混合物中の空気の推定体積百分率、Ｋ＝フェレットの係数で、混合機の型に依存する、σ_D＝所望する強度をＭＰａで表したものである。新しい混合物に対してセメントの体積が変わるに従って、細骨材及び粗骨材の体積は、細骨材の体積、粗骨材の体積、セメントの体積の和が１．０になるように規格化しなくてはならない。しかし、細骨材／粗骨材比は一定に保たれる。従って、新しい混合物中の細骨材及び粗骨材は次の式から求められる：Ｖ_F(N) ＝ｒ_F ・（１ − Ｖ_c(N)）（１７）Ｖ_cA(N) ＝ｒ_CA ・（１ − Ｖ_c(N)）（１８）ここで、ｒ_F及びｒ_CAは、それぞれ細骨材及び粗骨材の比であり、各疑似粒子直線に対して一定である。比は次の式で求められる：ｒ_F ＝Ｖ_F／（Ｖ_F ＋Ｖ_cA）（１９）ｒ_cA ＝Ｖ_cA／（ｖ_F ＋Ｖ_cA）（２０）この新しい混合物は、充填密度グラフ上で、ステップ２（ａ）で説明した疑似粒子直線と、式（１６）で求められたセメントの新しい体積から延びた水平線との交点に対応している。セメントの体積が変わるにつれて、交点は疑似粒子直線上を上下に動く。混合物の理論的強度が所望する強度に等しくなるまで、ステップ２（ｂ）〜２（ｄ）が連続して繰り返される。特定の細骨材／粗骨材比に対して得られた混合物は、最小限のセメントと水を用い、所望するスランプ及び強度を有している。典型的には、所望する混合物は１０回以下の繰り返しで得ることができる。低強度のコンクリートに対しては、必要なセメントの体積は非常に少ない場合がある。しかし、コンクリート混合物が十分な凝集マトリックスを有し分離を防ぐためには、一般にその混合物は、少なくとも体積で１０％のセメントを含まなくてはならない。従って、セメントの体積は、得られた強度が所望の強度に等しくなるか、又はセメントの体積が１０％に等しくなるか、するまでしか減らすことはできない。しかし、以下に述べるように、充填剤を用いるとセメントの体積を１０％以下にすることが可能である。上のプロセスは、細骨材／粗骨材比に用いた値を、モルタル中の決まった骨材に対応する値に単に置き換えることによって、モルタルにも用いることができる。このようにして得られたセメント、骨材、水の組成物は、最小限のセメントと水を用い、所望するスランプ及び強度を有するモルタルになる。また、得られたモルタル混合物のコストが後ほど最適化されると仮定する。セメントの体積百分率を増やし粗骨材の体積百分率を減らした混合物を、所望するスランプ及び所望する以上の強度を持つように作成することが可能であるが、そのような混合物はあったとしても稀であり、セメントの価格が比較的高価なため安いものになる（ｓｉｃ）。ステップ３：コストの最適化先に述べたように、このステップは、全体としてコスト効率が最善の混合物を決定するため、各細骨材／粗骨材比に対する最適コンクリート混合物のコストを決定し比較する方法について述べる。一般に、これは先ず、ステップ２で決定された最初の最適混合物のコストを計算することによって行われる。次に、新しい細骨材／粗骨材比によって決まる第２の最適混合物に対する最適組成及びコストが決定される。この新しい細骨材／粗骨材比は、粗骨材の体積百分率を１％減らし、細骨材をそれだけ増やして得られる。次いで、第２の最適混合物のコストが最初の混合物のコストと比較される。もし最初の混合物のコストが第２の混合物のコストより低い場合は、最初の混合物の組成が最も経済的となりプロセスはここで終了する。もし第２の混合物のコストが最初の混合物のコストより低い場合は、細骨材／粗骨材比が再び変えられ、第３の最適混合物を得る。そして、最も安い混合物が得られるまでコストの比較が続けられる。より具体的には、コストの最適化は以下のステップで行われる：３（ａ）．ステップ２で得られた最適混合物のコストを、その混合物に用いられたセメント、細骨材、粗骨材の各コストに基づいて決定する。３（ｂ）．ステップ２で用いた充填密度グラフを用いて、粗骨材の体積を０．０１減少し、細骨材の体積を０．０１増加させて新しい細骨材／粗骨材比を決定する。この新しい細骨材／粗骨材比は、三角形の頂点と粗骨材体積百分率で初期値より１％小さい値、即ち１％分左にある点とを結ぶ疑似粒子直線でも定義可能である。３（ｃ）．新しい疑似粒子直線に沿ってステップ２を繰り返し、新しい細骨材／粗骨材比に対する最適混合物を決定する。ここで決定されたものを第２の最適混合物と呼ぶ。この新しい疑似粒子直線で用いる最初の混合物のセメント体積は、その前の疑似粒子直線で得られた最適混合物のセメント体積と等しくする。３（ｄ）．ステップ３（ｃ）で求められた第２の最適混合物のコストを計算する。もし、第２の最適混合物のコストが最初の最適混合物のコストより高い場合は、最初の最適混合物が最も経済的となり、プロセスはここで終了する。そして、もしも、第２の最適混合物のコストが最初の最適混合のコストより低い場合は、ステップ３（ｂ）で述べたように細骨材／粗骨材比が再び変えられ、ステップ２（ｂ）〜２（ｅ）に従って、第３の最適混合物が得られる。次に、第３の最適混合物のコストが前のもの、この場合第２の最適混合物のコストと比較され、どちらがより安価かを決定する。このプロセスは、最も経済的な組成が得られるまで、あるいは、細骨材が最大体積に達するまで続けられる。好適な実施例では、混合物中の砂の体積百分率は、たとえもっと安くすることができるにしても、コンクリートに対して８０％を越えるべきではない。この理由は、細骨材、即ち砂の体積を増加させて、充填グラフ上ではるか左に移動すると、できたコンクリートの多孔性が増加し、その混合物の耐久性が減少するからである。８０％の砂では、コンクリートの耐久性は非常に低いので、極端に強度が低い応用や骨材を含まないモルタルのような場合を除いて、殆ど全ての場合において、コンクリートは実用的ではない。従って、コンクリートの全体的最適混合物は、所望する特性及び最も低いコストを有する混合物か、あるいは、所望する特性及び８０％の体積百分率の砂を有する混合物のどちらかとなる。しかし、先に述べたように、本システムは、セメントと一種類の骨材からできたモルタルの設計用に変更することができる。このような状況では、砂の体積は８０％以上でも構わない。さらに、混合物中の細骨材の量は、必要とするコンクリートの耐久性及び骨材の大きさに基づいて、システムの利用者によって設定することができる。ステップ１〜３は、所望する強度及びスランプを有する、セメント、水、骨材の混合物を設計する方法を明らかにした。混合物に加える水の量は、強度を最大にするため、最小に押さえることができる。細骨材、粗骨材、及びセメントの比率は混合物のコストを最小にするように最適化されている。さらに、上記のプロセスを用いることにより、所望する特性を持つ混合物が、原料の変化に依存せず再現性よく正確に生産されることになる。さらに、ステップ１〜３は最も耐久性の高い混合物を決定するのに用いることもできる。ステップ１１で説明するように、最も高い耐久性を有する混合物とは、全多孔性が最も低い混合物と定義される。この理由は、一般に、多孔性が増加すると、混合物の耐久性が減少するからである。研究から、混合物の充填密度が増加すると、多孔性が減少することが分かっている。従って、最大充填密度に最も近い混合物が最大の耐久力を持つことになる。ステップ４：フライアッシュ混合材とは、セメント、細骨材、粗骨材、及び水以外で、コンクリートの特性又はコストを変えるため、混合を行う前又は混合の最中に混合物に添加する成分である。本発明は、コンクリートの混合物に次の混合材を添加したときの効果を表すモデルを提供する：ポゾラン（例えば、フライアッシュやシリカフューム）、減水材、空気連行剤、及び充填材等。これらのモデルを先に開示した最適化プロセスに組み込むことにより、そのような混合材を含んだ最適コンクリート混合物が得られる。ポゾランは、シリカ性又はアルミノシリカ性の材料で、それ自身では殆どセメント性はないが、細かく砕かれた状態で、水分がある環境下では、セメントの水化によって生じるカルシウム、ナトリウム、カリウム水酸化物と化学的に反応し、セメント性特性を形成する。この産業で最もよく使用され、本発明に組み込まれる２つのポゾランには、フライアッシュ及びシリカフュームが含まれている。フライアッシュは、電力発電所で微粉炭の燃焼から生じる鉱物混合材である。フライアッシュは主に、シリカ、アルミナ、鉄、カルシウムを含むケイ酸ガラスを含んでいる。微量成分として、マグネシウム、硫黄、ナトリウム、カリウム、及び炭素を含む。セメントのような破砕した角のある粒子とは異なり、フライアッシュは球状の粒子からできている。粒子のサイズは、１μｍから１００μｍ以上までにわたるが、通常の粒子サイズは２０μｍ以下である。一般に、セメントの一部がそれと等体積のフライアッシュで置き換えられた混合物では、セメントだけが含まれている混合物に比べ、ある大きさのスランプを得るのに必要な水の量が少なくてすむ。これは、フライアッシュの水硬活性が低いことと、フライアッシュの球形性の結果であるが、これらは双方とも混合物内の粒子間の摩擦力を低める作用をする。従って、フライアッシュは、水の分量を増やさずに、混合物のスランプ及び加工性を増加させるためのセメント代用品として用いることができる。逆に、フライアッシュをセメントに置き換え、同じスランプを保ち混合物に加える水量を減らすことが可能となる。これによって、水／セメント比を減らすことができる。フライアッシュは、混合物に加工性を増加させることに加えて、できたコンクリートの強度に寄与するいくつかの水硬セメント的特性を有している。フライアッシュがコンクリート混合物に組み入れられるときには、最も経済的な混合物を得るため、ステップ１〜３で述べたのと同様のプロセスを用いることが可能である。しかし、所望するスランプ及び強度を得るのに必要な水量を決めるためには、いくらか変更を加えた方式が用いられる。一般に、プロセスは、まずステップ１及び２を繰り返し、ある決まった細骨材／粗骨材比に対して、所望する強度及びスランプを有する（混合材を含まない）最適混合物を決定することである。その結果できた最適混合物の組成を基にして、セメントの体積百分率を逐次フライアッシュに置き換えていく。フライアッシュの体積百分率が増えるに従って、各混合物のコストを計算し前の混合物と比較し、ある決まった細骨材／粗骨材比に対して、最も安価な混合物を求める。次に、充填密度グラフ上で左に１％動かして、細骨材／粗骨材比を変化させる。そして、次に、上記のプロセスが繰り返され、新しい細骨材／粗骨材比を持つフライアッシュを用いた最も安価な混合物が決定される。異なった細骨材／粗骨材比に対するコストが比較され、最も安価な混合物が決定される。プロセスは、フライアッシュと所望する特性を有する全体として最適混合物が得られるまで、充填密度グラフ上で左に動き続ける。混合物がフライアッシュを含むときのコスト最適化の具体的なプロセスには、以下のステップが含まれる：４（ａ）．最初の細骨材／粗骨材比に対して所望する強度及びスランプを有する（混合材を含まない）最適混合物を決定する。これは、ステップ１及び２で定義したのと同じプロセスである。４（ｂ）．最初の細骨材／粗骨材比で、フライアッシュを加えた最適混合物を決定する。ステップ２から得られた組成を基にして、セメントの体積の１％をそれと等体積のフライアッシュと入れ替え、それから得られる強度を計算する。充填密度グラフに関しては、フライアッシュの体積はセメントの体積に含まれている。実験から、フライアッシュは、セメントと十分に同程度の平均粒子径ｄと自然充填密度φを有していることが分かっている。従って、フライアッシュがセメントと入れ替わっていっても、セメント性材料の体積百分率は一定のままである。しかし、フライアッシュの平均粒子径及び自然充填密度がセメントから非常に異なっている場合には、ステップ１で説明したように、セメントは、セメントとフライアッシュの組み合わせに対応する疑似粒子によって表すことができる。シリカフューム、充填材、及び後で述べる他のポゾランを添加する場合にも、これと同様な原理が成立する。大きな違いを生むものは、結果に対する所望する精度に依存する。しかし、研究から、セメントとフライアッシュがフライアッシュを体積で３７％含んでいる場合、所望するスランプを得るのに必要な水量は体積で約６％減少することが分かっている。実際の水量の減少量はフライアッシュの異なった型に対して僅か異なるが、これは実験的に決めることができる。所望するスランプを有しフライアッシュを含んだコンクリート混合物を作るのに水の体積は下の補正したポポヴィックの公式によって求めることができる：Ｗ₂＝Ｗ₁／（Ｓ₁／Ｓ₂）^0.1−Ｗ_FA （２１）ここで、Ｗ_FAは、フライアッシュを加えた結果として、所望するスランプを有する混合物を作るのに必要な水の体積が減少する量で、次の式から求められる：Ｗ_FA＝Ｗ₁・％ＦＡ・６／（１００・３７）（２２）ここで、Ｗ₁＝先に定義した標準混合物で１．０ｃｍのスランプを得るのに必要な水の体積で、％ＦＡ＝セメントとフライアッシュの組み合わせでのフライアッシュの体積百分率である。Ｗ₂の値を用いて２８日強度を計算することができる。フライアッシュはある程度の水硬性特性を有するが、フライアッシュは混合物の強度に対して小さな寄与しかしない。従って、フライアッシュを含むコンクリートの２８日強度を決定する補正したフェレット公式は： δ ＝Ｋ・（（Ｖ_C＋Ｋ₂Ｖ_FA）／（Ｖ_C＋Ｋ₂Ｖ_FA＋Ｗ₂＋Ｖ_A））² （２３）ここで、Ｋ₂＝強度反応率として知られる定数で、フライアッシュの体積当りの、同体積のセメントと比較した強化速度を表す。通常、この値は、０．３と０．６の間にあり、実際に使用されたフライアッシュに対して決められる。Ｋ、Ｗ₂、Ｖ_A＝ステップ２（ｄ）で先に定義されたものと同じで、Ｖ_FA＝混合物中のフライアッシュの体積で、次の式から計算される：Ｖ_FA＝％ＦＡ・（Ｖ_C+FA／１００）（２４）ここで、Ｖ_C+FA＝セメントとフライアッシュの全体積で、充填密度グラフからセメントの体積として読めるものであり、Ｖ_C＝混合物中のセメントの体積で、次の式から計算される：Ｖ_C＝Ｖ_C+FA − Ｖ_FA （２５）４（ｃ）．フライアッシュを含んだ混合物から得られる強度を所望する強度と比較する。もし、得られる強度が所望する強度と異なっているときには、所望する強度を持つ混合物を得るのに必要なセメントとフライアッシュの体積を推定して、新しい混合物が得られる。ここで、新しい混合物は同一のセメント／フライアッシュ比を有している。セメントの新しい体積は次の式で計算される：ここで、σ_D＝ＭＰａで計った所望する強度で、Ｋ、Ｋ₂、Ｖ_A、Ｗ₂、％ＦＡはステップ４（ｂ）で定義したのと同様である。新しい混合物中のフライアッシュの体積は、次の式から計算される：Ｖ_FA＝（％ＦＡ／（１００−％ＦＡ））・Ｖ_C （２７）ここで、全ての変数は先に定義されたのと同じである。それに対応する細骨材と粗骨材の規格化された体積はステップ２（ｅ）の式（１７）と（１８）から求められる。ステップ４（ｂ）とステップ４（ｃ）が、理論上の強度が所望する強度に等しい混合物が得られるまで繰り返される。４（ｄ）．１％のフライアッシュを持つステップ４（ｃ）で得られた混合物のコストを計算し、ステップ４（ａ）で得られたフライアッシュを含まない混合物のコストと比較する。もしステップ４（ｃ）で得られた混合物のコストが低いときには、ステップ４（ａ）で得られた混合物のセメントをさらに１％フライアッシュで置き換え、ステップ４（ｂ）〜４（ｄ）を繰り返す。フライアッシュの量を増やし最も安価な混合物を得るか、又はフライアッシュの体積百分率が３０％を越えるまでステップ４（ｂ）〜４（ｄ）が繰り返される。フライアッシュを３０％以上含む混合物では、分離及びコンクリートのブリーディングを防ぐセメントのゲル化が十分でなくなる。さらに、フライアッシュの水化はセメントからの水酸基イオンによって始まるので、フライアッシュを多く導入することは、適切な強化速度を得るために薦めることはできない。４（ｅ）．ステップ３と同様に、次に、粗骨材の体積比を１減らし、従って、充填密度グラフで左に１％分動いて、細骨材／粗骨材比を変化させて、このプロセスが続けられる。この新しい細骨材／粗骨材比を持つ混合物を用いて、ステップ４（ａ）〜４（ｄ）を繰り返し、所望する強度及びスランプ特性を持ちフライアッシュを含んだ安価な混合物が決定される。４（ｆ）．ステップ４（ｅ）の混合物のコストを計算し、ステップ４（ｄ）の混合物のコストと比較する。もしステップ４（ｅ）の混合物が小さければ、充填密度グラフで左にさらに１％動いて細骨材／粗骨材比を変化させ、ステップ４（ｅ）が再び繰り返される。充填密度グラフで左に１％づつ動いて細骨材／粗骨材比を変化させ、全体として最も安価なフライアッシュを含んだ混合物が得られるか、又は先に述べたように細骨材が８０％に達するまで、このプロセスが続けられる。他のポゾランは、コンクリート混合物と組み合わされるときには、フライアッシュと同様に振る舞う。制限を加えるためではなく、単に例として挙げると、そのようなポゾランには、高炉滓、パイレックス、ケーソー土、オパールチャート、粘土、シェール、火山性凝灰岩、軽石等が含まれる。このようなポゾランは、適当な減水値及び強度反応値を取り入れた上記の式を用いて上で述べた最適化プロセスに組み入れることができる。通常、３種類以上のポゾランがコンクリート混合物に添加されることはない。その理由は、殆ど経済的効果はないし、材料の特性で向上も見られないからである。ステップ５：シリカフュームシリカフュームは、ミクロシリカとも呼ばれ、ポゾラン混合材の一種であるが、非常に大きな面積比を持つ点と、コンクリート混合物に及ぼす効果の点で、他のポゾランと異なっている。シリカフュームは、シリコン又はフェロシリコン合金を作る際、電気炉内で高純度石英が石炭に還元されるときにできるものである。実質的に、シリカフュームは、非昌体の二酸化シリコンである。これは、空中に浮かんだ粒子として形成されるので、シリカフュームはフライアッシュと同様に球形をしている。しかし、シリカフュームの粒子は非常に細かく、その半径は１μｍ以下で、平均直径は０．１μｍである。シリカフュームを用いた最適の混合物は、ステップ４でフライアッシュの適量を決めるのに用いたのと同様な方法で得ることができる。フライアッシュとは逆に、シリカフュームでは、あるスランプを得るのにより多くの水が必要であるが、シリカはセメント混合物により大きな強度を与える。充填密度グラフに関しては、シリカフュームの体積も混合内のセメントの体積の一部と考えられる。もし望むなら、セメントとシリカフュームの組み合わせを表すのに疑似粒子を用いることが可能である。研究から、セメントの体積の２０％をそれと同じ体積のシリカフュームで置き換えると、所望するスランプを得るのに必要な水の量を約２０％増やさなくてはならないことが分かっている。（実際に増やす水量はそれぞれのシリカフュームによって変わってくるが、それは簡単に実験から決めることができる。）この解析に従って、所望するスランプを持ちシリカフュームを含んだ混合物を得るのに必要な水の体積百分率は次の式から求められる：Ｗ₂＝Ｗ₁／（Ｓ₁／Ｓ₂）^0.1 ＋Ｗ_SF （２８）ここで、Ｗ_SFは、シリカフュームのため、所望するスランプを持つ混合物を得るのに必要な水の体積の増加分で、次の式で計算される：Ｗ_SF＝Ｗ₁・％ＳＦ・２０／（１００・２０）（２９）ここで、％ＳＦ＝シリカフュームとセメントの組み合わせ全体中のシリカフュームの体積百分率である。ここで、得られたＷ₂を用いて、コンクリートの２８日強度を計算することができる。シリカフュームのセメント性特性の結果として、シリカフュームを含んだコンクリートの２８日強度を計算する補正されたフェレットの公式は、次のようになる： δ ＝Ｋ・（（Ｖ_C＋Ｋ₃Ｖ_SF）／（Ｖ_C＋Ｋ₃Ｖ_SF＋Ｗ₂＋Ｖ_A））² （３０）ここで、Ｖ_SF＝混合物中のシリカフュームの体積で、次の式から計算される：Ｖ_SF＝％ＦＡ・（Ｖ_C+SF／１００）（３１）ここで、Ｖ_C+SF＝セメントとシリカフュームの全体積で、充填密度グラフからセメントの体積として読めるものであり、Ｖ_C＝混合物中のセメントの体積で、次の式から計算される：Ｖ_C＝Ｖ_C+SF − Ｖ_SF （３２）Ｋ₃＝反応率定数で、シリカフュームの体積当りの、同体積のセメントと比較した、強化速度を表す。通常、この値は、１．５と４の間で、好ましい値は２である。実際の値は、各シリカフュームに対して実験的に決められる。また、Ｋ、Ｗ₂ 、Ｖ_A＝ステップ２（ｄ）で先に定義されたものと同じである。従って、水及び強度に対する上記の式を、所望するスランプを持ち、最低のコストででき、シリカフュームを含んだ最適コンクリート混合物を決定するステップ４で述べたプロセスに組み入れることが可能となる。ステップ４（ｃ）で述べたように、計算された強度が所望する強度と等しくない場合、その所望する強度を得るのに必要なセメントとシリカフュームの体積の推定を計算することができる。新しいセメントは次の式から計算される：ここで、σ_D＝ＭＰａで計った所望する強度で、Ｋ、Ｋ₃、Ｖ_A、Ｗ₂、％ＳＦは以前に定義したものと同様である。新しい混合物中のシリカフュームの体積は、セメントとシリカフュームの比は一定に保ち、次の式から計算される：Ｖ_SF＝（％ＳＦ／（１００−％ＳＦ））・Ｖ_C （３４）ここで、全ての変数は先に定義されたものと同じである。それに対応する細骨材と粗骨材の規格化された体積はステップ２（ｅ）の式から求められる。フライアッシュの場合と同様、シリカフュームの体積は、セメントとシリカフュームの全体積の２０％を越えるべきではない。２０％を越えると混合物の強化速度が制限され、シリカフュームの高い比表面積のため乾燥収縮クラックが生じる。ステップ６：減水剤減水混合材は、所望するスランプ、即ち加工性をコンクリートに与えるのに必要な水量を減少させるために用いられる。通常減水剤は、普通、リグノスルフォン酸塩、ヒドロキシル化石炭酸、及びスルフォン化ナフタリンフォルムアルデヒド凝縮物等が含まれた活性成分を重量で３０％含み、所望するスランプを得るのに必要な水量を約１５％減少させることができる。強力減水混合材は、超可塑材とも呼ばれるが、通常、スルフォン化メラミンフォルムアルデヒド凝縮物、スルフォン化ナフタリンフォルムアルデヒド凝縮物、及びリグノスルフォン酸塩等が含まれた活性成分を重量で４０％含み、所望するスランプを得るのに必要な水量を約３０％減少させることができる。減水混合材はまた、コンクリートの強化速度を遅らせる硬化緩和剤を含んでいる。しかし、フライアッシュと異なり、減水剤はセメント性特性を持たないので、通常、コンクリートの強度には水／セメント比を通して影響するだけである。一般に、通常減水剤はセメント粒子の表面に吸着することによって動作する。これにより、粒子の表面に負の電荷が生じ、お互いに反発しあうのである。この機構のため、減水剤は分散剤と考えることができる。活性成分が同じ割合で入っているなら、通常減水剤も強力減水剤も同じ水量の減少をもたらすことが分かっている。通常、減水剤と強力減水剤の主な違いは、商品として販売されている強力減水剤は活性分散剤の割合が多く硬化緩和剤が少ないことである。従って、混合物に用いられる減水剤の型が、以下で述べる規格化のプロセスを通して最適化プロセスに取り入れることができる。さらに、減水剤は硬化緩和剤を含んでいるので、（セメントに対して重量％で）通常減水剤の溶液の１％、強力減水剤の溶液の２％以上はコンクリート混合物に添加されない。これ以上の減水剤を加えると、コンクリートが硬化することが全くできなくなるからである。強力減水剤の場合には、硬化緩和剤が少ないのでより多く用いることができる。標準コンクリート混合物に減水剤のみが加えられると仮定すると、最適混合物を得るためのプロセスは、フライアッシュを用いた最適混合物を得るためステップ４で用いたものと同じである。異なる点は、単に、水量を得る式及びそれから得られる強度を得る式が補正されていることだけである。プロセスは、第１の細骨材／粗骨材比に対して最適混合物を決定することを含む。次いで、減水剤を少しづつ混合物に加える。これらの混合物のコストが計算され比較され、第１の細骨材／粗骨材比を有し減水剤を含んだ最適混合物が決められる。次に、細骨材／粗骨材比が変えられプロセスが繰り返される。それぞれの細骨材／粗骨材比に対する最適混合物のコストを比較して、減水剤を含んだ全体的最適混合物が決められる。減水剤を含んだ最適混合物を得る一般的プロセスはステップ４で議論したものと同じであるから、ステップ４から補正された式のみを以下詳しく述べる。第１の細骨材／粗骨材比に対して最適混合物が決定されると、この最適混合物内のセメントの重量で０．１％の減水剤が加えられる。それから得られる強度がフェレットの公式を用いて計算される。しかし、それから得られる強度を計算するためには、減水剤を含んだ混合物で所望するスランプを得るのに必要な水量を決めなくてはならない。減水剤を含んだ混合物に対する水量を計算する公式を得るには、種々の減水剤を規格化しなければならない。強力減水剤は、通常、活性成分を重量で４０％含んでいる。セメントの重量で２％の減水剤をセメント混合物に加えると、所望するスランプを得るのに必要な水量が３０％減少する。研究から、加えた減水剤の量と必要な水量の減少量は十分に比例関係にあることが分かっている。上で述べた強力減水剤を標準として用いて、全ての減水剤を規格化することができる。例えば、活性成分を３０％しか含まない減水剤の１％を添加することは標準減水剤の０．７５％を加えることと同じである。これは、新しい減水剤には活性成分が２５％少ないからである。標準減水剤のパラメータを基にして、減水剤を含み所望するスランプを有する混合物を得るのに必要な水の体積百分率は次の式により求められる：Ｗ₂＝Ｗ₁／（S₁／Ｓ₂）^0.1−Ｗ_WR （３５）ここで、Ｗ_WRは、所望するスランプを有する混合物を得るのに必要な水の体積の、減水剤のために生じる減少分で、次の式で計算される：Ｗ_WR＝Ｗ₁・％ＷＲ・３０／１００（２）（３６）ここで、Ｗ₁＝先に定義したように１．０ｃｍのスランプを得るのに必要な水の体積で、％ＷＲ＝混合物中のセメントに対する減水剤を重量パーセントで表した量である。次に、このＷ₂を２８日強度を計算するのに用いることができる。減水剤はコンクリートの強度に独立して寄与しないので、ステップ２で用いたのと同じ式を用いて、２８日強度を計算し、所望する強度を得るのに必要なセメントの体積を推定することが可能である。通常は、減水剤の体積は混合物中で非常に小さいので、その量は混合物の体積を変えるとは見做されない。しかし、必要なら減水剤の体積を考慮することもできる。減水剤中の水分は通常その約６０％〜７０％で、混合物に加えられる水量から引くことができる。減水剤の残りの部分は固体で、フライアッシュ及びシリカフュームがそれぞれステップ４及び５でセメントを置き換えたのと同様に、セメントを置き換えることができる。所望するスランプを得るのに必要な水量は減水剤を用いることによって減少するので、混合物中の水／セメント比も減少し、従って、それから得られる強度は増加する。従って、セメントの量を、混合物が減水剤の最初の０．１％を持ち、所望する強度とスランプを持つようになるまで減らすことができる。次にコストの比較が行われ、もし減水剤を含んだ混合物が安いときは、さらに０．１％の減水剤が混合物に加えられる。上記のプロセスは、減水剤を含んだ最適混合物が求まるまで、ステップ４の方式にしたがって繰り返される。しかし、先に述べたように、通常、減水剤はセメントの重量で約２％までしか添加されない。それ以上の量を加えるとコンクリートの硬化時間が長くなり実用的でなくなる。一般的な考え方として、低強度コンクリートには減水剤は加えない。このような混合物には、ほんの少しのセメントしか必要ではないので、高価な減水剤を加えるのはコストの面から意味がない。しかし、高強度コンクリートに対しては、減水剤を加えると、必要なセメントの量を大幅に減少させることができるので、減水剤を用いるのが経済的になる。ステップ７：充填材充填材は、最適化プロセスに含めることができるもう一つの混合材である。コンクリートの分離とブリーディングを起こさない凝集混合物を得るには、セメント、細骨材、粗骨材の全体積の１０％のセメントが必要である。しかし、ある低強度コンクリートは、１０％以下のセメントで所望する強度を得ることが可能である。従って、セメント粒子と殆ど同じサイズの安価な充填剤を用いて、所望する強度を得るのに必要な量のセメントと、凝集混合物を得るのに必要な１０％のセメントとのあいだの差を埋めることが可能である。一般に、充填材はセメント的特性を持たないので、それから得られるコンクリートの強度には直接寄与しない。しかし、フライアッシュと同様に、セメントと比較して、充填材は所望するスランプを得るのに必要な水の量を減らし、間接的にスランプ及びそれから得られるコンクリート強度に影響を与える。制限を与えるためではなく、単に例として挙げると、充填材には、炭酸カルシウム、ドロマイト、花崗岩、玄武岩、フライアッシュと同程度の粒子径（直径１００μｍ以下）にまで砕かれた鉱石等が含まれる。所望するスランプを得るのに必要な水の量を減らすことができるのは、充填材がほぼ球形をしていることと硬化活性がないことによる。通常、充填材は、ポゾラン又は他の混合材には関係なくコンクリート混合物に入れられる。充填材は低強度混合物にのみ用いられるので、一般にセメントの半分の強度しかなく、２倍のコストのポゾランを加えるのは混合物のコストを増やすだけである。先のステップで述べたように、分離とブリーディングを起こさない混合物に必要なセメントの最小体積百分率は、約１０％である。しかし、充填材を用いると、セメントを充填材で置き換えることによりセメントの体積百分率を減らしていくことができる。充填密度グラフに関しては、セメントが充填材と置き換えられていってもセメントの体積百分率は１０％で一定に保たれる。その理由は、充填材はセメントと同じ充填性を持つからである。しかし、先に述べたように、充填材の平均直径と自然充填密度がセメントと著しく異なっている場合には、充填材とセメントを組み合わせたものを疑似粒子として表すことが可能である。しかし、充填材が添加されるときには、所望するスランプを得るのに必要な水の量は、フライアッシュが添加されたときとほぼ同じ量だけ減少する。従って、所望するスランプを持ち充填材を含む混合物を得るのに必要な水の量は、次の式から求められる：Ｗ₂＝Ｗ₁／（Ｓ₁／Ｓ₂）^0.1−Ｗ_F （３７）ここで、Ｗ_Fは、所望するスランプを有する混合物を得るのに必要な水の体積の、充填材のために生じる減少分で、次の式で計算される：Ｗ_F=Ｗ₁／・％ＦＩＬ・６／１００（３７）（３８）ここで、％ＦＩＬ＝充填材とセメントの組み合わせに対する充填材の体積百分率である。次に、このＷ₂を２８日強度を計算するのに用いることができる。充填材はコンクリートの強度に独立して寄与しないので、ステップ２で用いたのと同じ式を用いて２８日強度を計算し、所望する強度を得るのに必要なセメントの体積を推定することが可能である。ステップ８：総合設計最適化システムセメント、細骨材、粗骨材、水と共に一つの混合材を含んだコンクリート混合物を最適化するプロセスが理解できれば、埋め込まれた「ｄｏループ」を用いて種々のプロセスを一つのシステムにまとめることが可能であるが、これにより、フライアッシュ、シリカフューム、減水剤等の混合材から適当に選択した組み合わせを有する最適混合物を決定することができる。制限を与えるためではなく、単に例として、そのようなシステムの論理フロー図が、第８図（Ａ）〜（Ｂ）に開示されている。勿論、種々の方法で本システムを設計し実行することができる。しかし、理論は、所望する強度及びスランプ特性を持つ混合物を得るのに、セメント細骨材、粗骨材、混合材のあらゆる可能な組み合わせのコストを計算することである。次に、それぞれの混合物のコストが比較され全体として最も安価な混合物を決定するのである。従って、それに対応する組成が全体として最善の混合物になる。実際には全ての混合物を計算する必要はない。以下のシステムにおいて、細骨材／粗骨材比における細骨材の体積を増やしていくに従い、混合物のコストが高くなっていくと判断すれば、細骨材／粗骨材比を引き続き変化させる必要はない。それは、それ以降の混合物のコストは全て高くなるからである。第８図（Ａ）〜（Ｂ）を参照して、ボックス３４は、混合物に入れるセメント、細骨材、粗骨材の全ての型のリストを要求する。成分の型は、ボックス３６に示されるように、平均径ｄ´と充填密度φによって分類される。ステップ１で議論したように、いくつかの細骨材は一つの細骨材疑似粒子にまとめられ、同様にいくつかの粗骨材は一つの粗骨材疑似粒子にまとめられるが、それはボックス３８に示されている。続いて、ボックス４０でシリカフュームが混合物に含まれるかどうかが問われる。もしシリカフュームが含まれないときには、シリカフュームの最大量がボックス４２でゼロに設定される。もし、シリカフュームが含まれるときには、シリカフュームの最大量がボックス４４で設定される。ステップ５で述べたように、通常シリカフュームの量は、セメント性材料の体積の２０％を越えるべきではない。今述べているシステムに関しては、「セメント性材料」にはセメント、フライアッシュ、シリカフュームを含んでいる。ボックス４６〜５０では減水剤に関する同様の情報が問われ、ボックス５２〜５６ではフライアッシュに関する同様の情報が問われる。混合材が選択されると、今までの最善混合物コストＸ_BESTを無限に設定し、また、ボックス５８〜６２にそれぞれ示すように減水剤、フライアッシュ、シリカフュームの量をゼロに設定して初期パラメータが決められる。これでシステムは、所望の強度とスランプ特性を持つ最初の混合物の組成及びコストを決定することができる。このプロセスは、第９図で示されたツリー６４で行われる。ボックス６６で、与えられたセメント、細骨材、粗骨材に対する最大充填密度を計算することにより、最適化プロセスが始まる。最大充填密度はステップ１で述べられたプロセスに従って決定される。次に、ボックス６８で示される凝集安全係数が最大充填密度での混合物の組成に適用され、ボックス７０に示すような分離やブリードをしない最初の混合物を決定される。ボックス６９では、最初に混合物最適コストを無限に設定し、これが後で実際のコストと比較される。ボックス７２では、所望するスランプを得るのに必要な混合物の水の体積が計算される。ここで得られた水量を基にして、それから得られる混合物の強度がボックス７４で決定される。ボックス７６では計算された強度と所望する強度が比較される。計算された強度が所望する強度と異なると仮定して、所望する強度を得るのに必要なセメントの推定量がボックス７８で計算される。さらに、ボックス７８では、新しい混合物中で、細骨材／粗骨材比を一定にしたまま、セメント、細骨材、粗骨材の体積が合計で１．０になるように細骨材、粗骨材の体積が再規格化される。上記の計算は、全てステップ２の公式に従って行われる。新しい混合物の組成を用いて、システムはループ７９を経てボックス７２に戻り、そこで、新しい混合物に対し、必要な水及びそれから得られる強度を計算し、その計算強度と所望する強度を比較してプロセスが繰り返される。ループ７９は、計算強度が所望する強度と等しくなるまで続けられ、等しくなった時点で、決定された混合物のコストがボックス８０で計算される。ボックス８２はボックス８０からの混合物のコストと最適混合物のコストを比較する。最適混合物のコストは最初無限に設定されているので、所望する特性を有する最初の混合物が最適混合物と決定され、セメント、細骨材、粗骨材の体積、及びその混合物のコストが、ボックス８４で決められる。ボックス８６でその混合物の細骨材の体積がその許容最大体積と比較される。ステップ２で議論したように、これは通常、固体分の体積の約８０％である。もし、その混合物の細骨材の体積がその許容最大体積よりも小さければ、システムはボックス８８に移り、細骨材の体積を１％増やし、粗骨材の体積を同量減らし、新しい細骨材／粗骨材比が決められる。ここでセメントの体積は一定に保たれる。システムは、ループ８９を経てボックス７０に戻り、そこでプロセスが繰り返され、この新しい細骨材／粗骨材比に対してセメント、細骨材、粗骨材のどんな組成が所望する強度に等しい強度計算値を生じるかを決定する。新しい細骨材／粗骨材比に対して所望する特性を有する混合物が決定されると、そのコストがボックス８０で計算され、先に決められた最適混合物と比較される。もし新しい混合物のコストが小さければ、この新しい混合物が最適混合物になり、ボックス８８で新しい細骨材／粗骨材比が決められ、ループ８９に戻る。ループ８９は、プロセスがボックス８２又は８６から出るまで続けられる。新しく決まった最適混合物の細骨材の体積が、予め決められたその許容最大体積に等しいか又はそれより大きくなったときに、ループ８９はボックス８６から出る。また、新しい混合物のコストが最適混合物のコストより高くなったときにも、ループ８９はボックス８２から出る。ループ８９が終わった時点で、そのときの最適混合物は、最低のコストで所望する強度及びスランプを有し、セメント、細骨材、粗骨材に対する全体として最善の組成に対応する。ボックス９０では、ボックス８４で決まった最適混合物のコストと最善コスト混合物が比較される。この最善コストは最初、ボックス５８で無限に設定されているので、ボックス９２の最善コストはループ８９が終わった時点でのボックス８４の最適混合物に最初設定される。ボックス９２は最善混合物の組成とコストを格納する。次に、システムは一連の「ｄｏループ」に入り、シリカフューム、フライアッシュ、減水剤の体積を少しづつ増加させる。それぞれの最適混合物のコストが比較され、最善混合物がボックス９２に格納される。ボックス９４では、混合物中のシリカフュームの量がシリカフュームの予め決められた許容量より少ないかを判定する。もし答えがイエスなら、ボックス９６で示されるようにセメント性材料中のシリカフュームの体積が１％増加される。そしてシステムはループ９７［ｓｉｃ］を通りツリー６４に戻る。ステップ５で導入された公式を用い、ツリー６４は、種々の細骨材／粗骨材比に対してシリカフュームを含み所望する特性を有する混合物の組成とコストを決定する。ここで各混合物に対しシリカフュームとセメント性材料の比は一定に保たれている。ループ８９では、新しい混合物のコストがボックス８２で比較され先の混合物より高いと判定されるか、又は、細骨材の体積が最大値に達するまで、細骨材／粗骨材比が変化される。どちらがおきてもシステムはボックス９０に戻り、ボックス８４の最適混合物のコストと先の最善コスト混合物が比較される。もしこの最適混合物のコストが低ければ、この最適混合物が最善混合物となる。そこでシステムはシリカフュームの量が最大値に達したかどうかをチェックし、もし達してなければ、セメント性材料の体積のさらに１％がシリカフュームと置き換えられる。続いて、この新しく設定されたシリカフュームとセメント性材料の比に対して新しい最適混合物を見つけるため、ループ９８が繰り返される。混合物中のシリカフュームの量がシリカフュームの最大値に達するまでループ９８が引き続き繰り返される。シリカフュームの量がその最大値に達したときには、ボックス１００で、混合物中のフライアッシュが最大値に達したかどうかを判定する。もし達していなければボックス１０２で、セメント性材料の体積の１％がフライアッシュと置き換えられる。システムはループ１０４によりボックス６２に戻り、シリカフュームの体積がゼロに再設定され、ツリー６４に再び入る。ツリー６４ではステップ４で開示された公式が用いられ、セメント、１％のフライアッシュ（セメント性材料の体積に基づいて）、細骨材、及び粗骨材を有する最適混合物を決定する。この混合物が得られると、ボックス９０で、これに対するコストが最善混合物と比較される。続いて、シリカフュームが混合物に少しづつ添加されループ９８が繰り返される。ループ９８がシリカフュームを少しづつ増加させていくに従い、システムは、セメント、１％のフライアッシュ、細骨材、及び粗骨材を有する最適混合物を決定する。シリカフュームの量がその最大値に達したとき、ループ９８から出て、フライアッシュの体積百分率が１％増加される。次に、シリカフュームの体積が再びゼロに設定され、フライアッシュの体積を２％としてループ９８が繰り返され、それにつれてシリカフュームの体積が順番に増加されていく。このサイクルは、混合物内のフライアッシュの体積が、その最大値に等しくなるまで続けられる。次に、システムはボックス１０６で、減水剤の体積がその最大値より大きいかどうかを判定する。もし大きくなければ、セメント性材料の重量で０．１％の減水剤が混合物に添加される。システムはループ１１０でボックス６０に戻る。そして、システムは、減水剤を逐次増加し、そのそれぞれの増加分に対して、ループ９８と１０４を繰り返す。最適混合物が得られる度に、そのコストがボックス９２に格納されている最善混合物のコストと比較される。従って、減水剤の量がその最大量と等しくなり、システムがボックス１１２に出て終了するとき、ボックス９２に格納された最善混合物は、セメント、フライアッシュ、シリカフューム、減水剤、細骨材、粗骨材等の全て可能な組み合わせに基づき、所望する強度及びスランプ特性を有する最も安価な混合物に対応している。セメントが、フライアッシュ又はシリカフュームの一方のみと組み合わされる場合には、必要な水量及びそれから得られる混合物の強度は、それぞれステップ４及びステップ５の公式にしたがって計算される。しかし、セメント、フライアッシュ、シリカフュームが一つの混合物内に含まれる場合には以下の式が用いられる。フライアッシュとシリカフュームを含んだ混合物が所望するスランプを持つのに必要な水量は、下の式から決定される：Ｗ₂＝Ｗ₁／（Ｓ₁／Ｓ₂）^0.1−Ｗ_FA＋Ｗ_SF （３９）ここで、Ｗ_SFとＷ_FAはステップ４及びステップ５で定義されている。ここで決定されたＷ₂の値を用い、ボックス７４に対するそれから得られる強度は補正したフェレットの公式から決められる： δ＝Ｋ((Ｖ_C＋Ｋ₂Ｖ_FA＋Ｋ₃Ｖ_SF)/(Ｖ_C＋Ｋ₂Ｖ_FA＋Ｋ₃Ｖ_SF＋Ｗ₂＋Ｖ_A))²(40) ここで、Ｖ_SF＝％ＳＦ・（Ｖ_T／１００）（４１）Ｖ_FA＝％ＦＡ・（Ｖ_T／１００）（４２）Ｖ_C ＝Ｖ_T−Ｖ_SF−Ｖ_FA （４３）ここで、Ｖ_Tは混合物内のセメント、フライアッシュ、シリカフュームの全体積である。他の変数はステップ４及びステップ５で先に定義されている。所望する強度が計算値と等しくない場合には、セメント、シリカフューム、フライアッシュの新しい体積に対する推定値は、それぞれ次の式から計算される：Ｖ_FA(N)＝％ＦＡ・Ｖ_C(N)／（1００-％ＦＡ）（４５）Ｖ_SF(N)＝％ＳＦ・Ｖ_C(N)／（１００−％ＳＦ）（４６）ここで、全ての変数は、ステップ４及びステップ５で先に定義されたものである。上の式を用いるとき、セメント性材料の全体積に対するセメント、フライアッシュ、シリカフュームの比は一定のままである。それに対応するセメントと粗骨材の体積は、ステップ２の式を用いて求められる。最後に、ステップ６でより詳しく議論したように、減水剤の添加は、混合物から所望するスランプを得るのに必要な水量を決めるときにのみ考慮される。従って、減水剤が、セメントとフライアッシュの組み合わせ、セメントとシリカフュームの組み合わせ、又はセメント、フライアッシュ、シリカフュームの組み合わせのどれに添加されるかに関係なく、上の式は、減水剤の添加の結果所望するスランプを得るのに必要な水量の減少分を差し引く補正をするだけである。例えば、セメント、フライアッシュ、シリカフューム、減水剤、細骨材、粗骨材等を含む混合物で所望するスランプに必要な水量は、次の式で決定される：Ｗ₂＝Ｗ₁／（Ｓ₁／Ｓ₂）^0.1−Ｗ_FA＋Ｗ_SF−Ｗ_WR （４７）ここで、Ｗ_FA、Ｗ_SF、Ｗ_WRはステップ４、５、６でそれぞれ定義されている。他のポゾラン又は混合材の効果を、その繰り返しプロセスに単にもう一つのループを加えることにより、最適化プロセスに加えることができることを述べておく。同様に、上記のシステムに充填材を加えることができるであろうが、他の混合材を含んだ混合物に充填材を加えることは（あったとしても）稀なので、結果は同じであろう。ステップ９：空気連行剤上で議論した混合材と異なり、空気連行剤は、最適化プロセスにはモデル化されていない、従って、事後の修正が必要である。空気連行剤は、混合プロセス中に形成された空気泡を安定化させるための混合材である。これは、水の表面張力を下げることにより達成される。空気連行剤は、空気泡を中に含み、それを安定化するのに十分強く水を反発する膜を形成する。自然に発生する空気泡とは異なり、空気連行剤を用いて作られた空気泡は非常に小さく、直径は約１０μｍから約１０００μｍの範囲内にある。コンクリート混合物内で空気泡の体積百分率を増加させる主な利点は、湿気のある環境で硬化したコンクリートの耐氷結及び耐氷解性を高めること、並びにコンクリート混合物の加工性を高めることである。湿ったコンクリートの水分が氷結するに伴い、それは、セメントペースト及び骨材の毛細管及び細穴内に浸透圧及び水圧を作り出す。氷結及び氷解のプロセスの結果として、これら繰り返し起こる圧力がコンクリート構造を膨張させ構造の一体性を劣化させる。空気空隙は、氷結する水がコンクリートの構造に不適当な圧力を及ぼさずにその中で膨張できるようにして、これらの圧力を開放する。空気連行剤は、コンクリート混合物のスランプ及び加工性をわずかに増加させるが、それは、混合物の粒子がその上を動くことができ、それにより粒子間の摩擦力が減少するからである。さらに、空気泡をセメントペーストに導入することによりペーストの体積が増加し、それにより、より多くのペーストが骨材粒子を包み、その摩擦を減少させる。典型的な空気連行剤には、木材樹脂の塩（ビンソル樹脂）、ある種の合成洗剤、スルフォン化リグニンの塩、石油酸の塩、蛋白質性材料の塩、脂肪酸及びその塩、樹脂酸及びその塩、スルフォン酸アルキルベンゼン、スルフォン化炭化水素の塩等が含まれる。通常、コンクリートの体積の約４％から約１０％の空気成分を導入するには、重量比でセメントの（空気連行剤の型とその中の固体の量に依存するが）約０．０２％から約０．２％の空気連行剤を添加する。空気連行剤の成分比はコンクリート混合物の凝集力に依存する。通常、最適化プロセスで混合物に添加する量は販売会社が薦める量と同じである。シカ（ＳｉｋａＣｏｍｐａｎｙ）の空気連行剤、シカエア（ＳｉｋａＡｅｒ^R）は、重量比でセメントの０．０４％を添加すると、コンクリートの体積の約５％の空気成分が導入される。最適混合物が実際にできると、混合物内の実際の空気成分量を決定することができる。最適化プロセス完了後のあるスランプに対する空気成分量が、ステップ２（ｃ）で用いた仮想的空気成分量に比べて非常に低かったり、非常に高かったりするならば、空気成分量の修正された値を用いて最適プロセスを再計算するか、又は、適当な量の空気連行剤で混合物を再形成することができる。空気成分量も、ステップ１０の議論に従ってモデル化することができる。減水剤の時と同様に、混合物中での空気連行剤の体積百分率は、通常非常に小さいので、空気連行剤自身は混合物の体積に影響を与えるとは考えない。しかし、その結果混合物に導入される空気の量は、その混合物の強度を決定するのに考慮される。ステップ１０：システムの補正ステップ８の設計システムが完成すると、線形回帰解析（ｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ）を用いシステムから得られる結果の精度を向上することができる。一般に、これは、所望するスランプを得るのに必要な理論的水量を、それに必要な実際の水量に対してプロットすることによって行われる。次に、プロットされた値の間の関係を決定しポポヴィックの公式に組み込み、所望するスランプを得るのに必要な理論的水量の精度を向上させる。実際には、上のプロセスは以下のステップを含む：１０（ａ）．ステップ８で決定された最適混合物の、所望するスランプを得るのに必要な理論的水量を求める。この量は、ポポヴィックの公式から得られるＷ₂に対応し、その最適混合物の２８日強度を決定するのに用いられる量である。１０（ｂ）．ステップ８で得られた最適コンクリート混合物にその理論的水量を物理的に加える。次に、その混合物の実際のスランプと空気含有量を決定する。最適化プロセスに使われた近似の結果として、スランプと空気の実際値と理論値の間に、多くの場合食い違いが生じる。１０（ｃ）．ポポヴィックの公式から、その混合物がステップ１０（ｂ）で求めた実際のスランプを得るのに必要な水量Ｗ₂を求める。ここで、ステップ１０（ｂ）と１０（ｃ）により、特定の混合物が特定のスランプを持つのに必要な理論的水量と実際の水量をそれぞれ求めることができた。１０（ｄ）．異なった所望するスランプに対して、１０（ａ）〜１０（ｄ）を繰り返す。これらのステップは、少なくとも３回繰り返すべきである。ステップの繰り返しが多ければ、最終結果の精度はより向上する。これにより、ある決まったスランプを得るのに必要な水量の実際値と理論値の２組の値が得られる。１０（ｅ）．ステップ１０（ｄ）の値を、特定のスランプに必要な実際の水量をｙ軸に、その特定のスランプに必要な理論水量をｘ軸にプロットする。研究からそのようなプロットは線形関係を持つことが分かっている。１０（ｆ）．ステップ１０（ｅ）の線形関係を以下のように定義する：Ｗ_2C＝（Ｗ₂・ｍ）＋ｂ（４８）ここで、Ｗ_2C＝ある決まったスランプに対する水量（この値はある決まったスランプに対する補正された理論水量を表す。）Ｗ₂＝ある決まったスランプに対する理論水量、ｍ＝ステップ１０（ｅ）のプロットの勾配、ｂ＝ｙ軸との交点である。１０（ｇ）．それぞれの混合物に対して、実験的に決められた空気含有量を、実験的に決められたスランプ値に対してプロットする。そして、それらの相関関係を次の式で表す：ＡＩＲ_ACT＝（ＳＬＵＭＰ・ｍ）＋ｂ（４９）ここで、ＡＩＲ_ACT＝そのスランプを持つ混合物内の空気の体積、ＳＬＵＭＰ＝与えられた混合物のスランプ、ｍ＝実際のスランプに対するそれに対応した空気含有量のプロットの勾配、ｂ＝ｙ軸との交点である。１０（ｈ）．次に、ステップ１０（ｆ）の式が、設計最適化プロセスに組み込まれる。即ち、所望するスランプに必要な理論水量がポポヴィックの公式から求められた後、それから得られた値Ｗ₂がステップ１０（ｆ）の式（４８）に代入される。続いて、Ｗ_2Cが求められ、所望するスランプに必要な水量に対する補正された、即ちより正確な値が得られる。次に、その所望するスランプが式（４９）に代入され、その混合物内の空気の体積が得られる。次に、それから得られた空気の体積と補正された水量がフェレットの公式に代入され、その混合物の強度が求められる。その後、先に述べたように、最適化プロセスが続けられる。このようにして、スランプを±２ｃｍ以内で推定することができる。ステップ１１：耐久性上記の最適化プロセスを用いて、選択された混合物がその意図する応用に対し十分な耐久性を持つかどうかを調べることができる。耐久性とは、コンクリート構造が、ある期間その完全性を保持する能力であり、本出願では多孔性で測ることにする。多孔性が高い混合物は、通常、必要以上に高い水分又は細骨材を有し、従って低い耐久性を持つ。ある混合物の全多孔性は、以下の式で求められる。ここで、セメントの水化は既に８０％起きていると仮定している。ＴＯＴＡＬＰＯＲＯＳＩＴＹ=(Ｗ_W-0.208(Ｗ_C)/10)＋％ＡＩＲ（５０）ここで、Ｗ_W＝コンクリート１立方メートル中の水分の重量、Ｗ_C＝コンクリート１立方メートル中のセメントの重量、％ＡＩＲ＝混合物中の固体部分の体積に対する混合物中の空気体積百分率である。上の式は、混合物が所望する特性を有することを確認するため、スランプ及び強度と共に用いることができる。即ち、もし混合物が十分な強度及びスランプを持つことが分かれば、それが所望する多孔性を持つかどうかを調べるため、全多孔性を計算することができる。もし所望する多孔性が不十分なら、セメントの体積百分率を増やし、構造の多孔性を減らし、それが十分な耐久性を持つことを保障することができる。ステップ１２：イールド全体としての最善混合物の成分比が決定すると、各成分のいくらの体積が所望するイールド、即ち所望する混合物の体積を作り出すかを計算できることが望ましい。一般に、現在の製造プロセスでは混合物のイールドを過大評価している。得ようとする混合物の体積は、通常、各成分の体積を得るため、その重量をその密度で割ることによって計算される。次に、各成分の体積が互いに加えられ、できあがりの混合物の全体積が得られる。しかし、そのようなプロセスでは粒子の充填密度が考慮されてなく、従って、混合した粒子間の隙間空間を考えていない。その結果、混合物の実際の体積は計算値よりも大きくなる。このコンクリートの過剰生産は、材料、時間、エネルギーの浪費という点で高価になるだけでなく、過剰生産された材料は安全に廃棄するのが非常に困難である。それに反して、本発明は、混合物内の空気の体積を考慮した、混合物のイールドを決定する方法を開示する。プロセスは、各成分の体積（先に述べた最適化プロセスによって決められたように）を混合物の全体積で割り、次に、この比率を所望する混合物の体積に掛けるだけである。これらの計算により、所望する体積を持つ混合物を得るのに加えるべき各成分の実際の体積が求められる。次に、各成分の体積に比重を掛け、混合物の所望するイールドを得るのに加えるべき各成分の重量が決められる。例として、１００立方メートルのある混合物を作るのに必要なセメントの体積は、下の式から決められる：Ｖｏｌ．Ｃｅｍｅｎｔ＝（Ｖ_C／Ｖ_T）・１００（５１）ここで、Ｖ_C＝最適化プロセスのステップ１０で決められる混合物のセメント量で、その混合物内の固体部分の比率として表されている。この固体部分（即ち、セメント、細骨材、粗骨材、及び、必要なら、フライアッシュ、シリカフューム）は合計で１．０になる。Ｖ_T＝ステップ８で求められた最適混合物の全体積。Ｖ_Tは混合物内の水量ｗを固体部の体積（合計１．０）に加え、その和を混合物内の空気の体積で割って得られる。全体積は、次の式で表される：Ｖ_T＝（Ｗ＋１）／（１−％ＡＩＲ／１００）（５２）ここで、混合物中の空気％（％ＡＩＲ）は試験混合物で実験的に決められる。混合物内の各成分に対する上の式を用いて、所望するイールドを持つ混合物を得るのに必要な各成分の体積が正確に求められる。 III．実施例従来の設計方法によるコンクリート混合物を、上記で検討した最適化プロセスを用いて設計したものと比較して、これまで多くのテストが行なわれてきた。下記は、本発明に従って製作した最適化プロセスの手順の具体的な例、及び従来の混合物と最適化混合物の比較を示したものである。例１砂及び豆砂利をタイプ１ポートランドセメントと混合し、豆砂利基礎コンクリート混合物を製作した。骨材は、各成分のｄ’及びパッキング密度を決定するよう処理した。砂及び粗骨材の二元パッキングはツーファーモデルから推定され、上記のステップ１に記載した実験値と比較した。図１０は、砂及び豆砂利の補正済み理論パッキング密度と実験パッキング密度の間の相関関係を示したものである。最良に一致する線が正比例する場合に、材料の作用は完璧なモデルを示す。図１１は、セメント、砂及び豆砂利の補正済み理論三元パッキング密度と実験三元パッキング密度の相関関係を示すものである。図１１に見られるように、パッキング特性を推定するための正確なモデルを得ることができた。上記の入力パラメータで、上述のモデルを用いて、セメント、砂、及び豆砂利の総体積の５５体積％の砂を含む強度２５ＭＰａの豆砂利混合物の設計を推定した。５ｃｍのスランプと２．０体積％の空気量が予測された。また下記の最適化された第１混合組成が予測された：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気を測定した：ステップ２で説明したように、スランプ及び空気の実際の記録体積で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。次に同一の材料を用いて、最高５５体積％の砂、強度２５ＭＰａ、スランプ１５ｃｍ、予測空気量２．０％の第２混合組成の模擬実験を行なった。下記の混合物を推定した：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気を測定した：ステップ２に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。最初の２回分の混合物について、水の理論量の関数としての水の実量を図１２に示した（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、観察したスランプについて、下記の式に従って水の実際の量を理論上の水と比較した：Ｗact＝０．６０９Ｗtheo＋０．１１６ここで、この式をステップ２の計算された水の理論量の補正として使用する。最初の２つの混合物の実際に測定された空気量は、図４の実スランプの関数としてプロットされている（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って実際の空気量をスランプと比較した：ＡＩＲactual＝−０．０２９・ＳＬＵＭＰ＋３．９４７この式を、フェレットの公式に組み込むための実空気量を予測するために使用する。コンクリートの実スランプと空気量のモデルを作成するため、最初のステップに従い、導きだしたモデルを使用し、コンクリートのスランプを正確に推定することができる。上記と同一の材料を用い、また最高５５体積％の砂及び強度２５ＭＰａのコンクリートのスランプ及び空気量を推定し、下記の結果が得られた：各混合物を混合した後、実スランプのための理論上の水を推定し、図１２にプロットした。点の数が増加すると、実スランプ推定の正確度も増加する。同様に、実空気量も図１３にプロットし、空気量推定の精度を増加させた。設計したスランプに対する実スランプを図１４に示している。図１４から分かるように、一般的に最初の２回のスランプは正しくない。実際のスランプと空気を記録し、この情報をモデルにフィードバックすると精度が増し、次回のスランプはさらに正確に記録されることになる。精度は約２．０ｃｍである。ここに示したように、従来の設計方法と比較しての利点は、モデルを完成するために基本的にわずか２回の設計が必要なだけであり、また材料費を最低限に抑えながら正しい強度、空気量、及びスランプのコンクリートを予測することができるということである。例２砂及び豆砂利をタイプ１ポルトランドセメントと混合し、豆砂利基礎コンクリート混合物を製作した。例１と同じ入力パラメータで、上述のモデルを使用し、セメント、砂、豆砂利の総体積の最高５０体積％の砂を含む強度２５ＭＰａの豆砂利混合物の設計を推定した。５ｃｍのスランプ及び２．５体積％の空気量が予測された。また下記の最適化された最初の混合組成が予測された。骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．２重量％、及び豆砂利重量の１．４重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ２に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。次に同一の材料を用いて、最高５０体積％の砂、強度２５ＭＰａ、スランプ１５ｃｍ、及び予測空気量２．０％の第２混合組成の模擬実験を行った。下記の混合物を推定した：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．２重量％、及び豆砂利重量の１．４重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ２に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。最初の２回分の混合物について、水の理論量の関数としての水の実量を図１５に示した（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って実際の水を理論上の水と比較した：Ｗact＝１．７４０Ｗtheo−０．１２４ここで、この式をステップ２における計算された水の理論量の補正として使用する。図１５から分かるように、最初のスランプのテストでは何らかの誤りが起こった。ポイントＮｏ．１を完全に置き違えている。残念なことに、混合物３のモデルは、混合物１及び２をもとにしている。以下に示すように、さらに多くの混合物をテストするとモデルが補正され、スランプを予測することにおけるプログラムの精度を増加させる。コンクリートの実スランプのモデルを作成するための最初のステップに従い、これで導かれたモデルを、コンクリートのスランプの正確な推定に使用することができる。上記と同一の材料を用い、最高５０体積％の砂、及び強度２５ＭＰａを有するコンクリートのスランプ及び空気量の推定を行ない、下記の結果を得た：各混合物を混合した後、実スランプのための理論上の水を推定し、図１５にプロットした。点の数が増加すると、実スランプ推定の精度も増加する。同様に、実空気量も図１６にプロットし、空気量推定の精度を増加させた。また設計したスランプに対する実スランプのプロットを図１７に示している。図１７から分かるように、混合物Ｎｏ．１及びＮｏ．２のスランプのみが不正確である。偏差のために補正したモデルで、残りの混合物は正しいスランプを作りだした。この結果、正しい強度、空気量、及びスランプのコンクリートが最低の材料費で得られた。例３砂及び豆砂利をタイプ１ポートランドセメント及びフライアッシュと混合し、豆砂利基礎コンクリート混合物を設計した。例１と同じ入力パラメータで、フライアッシュのための上述モデルを使用し、セメント、砂、豆砂利の総体積の最高６０体積％の砂、及びセメント重量の最高３０％のフライアッシュを含む強度３０ＭＰａの豆砂利混合物の設計を推定した。５ｃｍのスランプ及び２．０体積％の空気量が予測された。また下記の最適化された最初の混合組成が予測された。骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ４に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。次に、同一の材料を用いて、最高６０体積％の砂、３０％のフライアッシュ、強度３０ＭＰａ、スランプ１５ｃｍ、及び予測空気量２．０％の第２混合組成の模擬実験を行なった。下記の混合物を推定した：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ４に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。最初の２回分の混合物について水の理論量の関数としての水の実量を図１８に示した（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って、水の実際の量を理論上の水と比較した：Ｗact＝０．４８９Ｗtheo＋０．１２７ここで、この式をステップ４における計算された水の理論量の補正として使用する。最初の２回分の混合物の実際に測定した空気量は、実スランプの関数として図１９にプロットした（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って、実際の空気をスランプと比較した：ＡＩＲactual＝−０．０８１・ＳＬＵＭＰ＋３．３８４ここで、この式を混合物の強度の判断に使用するための実際の空気量の予測に使用する。コンクリートの実際のスランプと空気量のモデルを作成するための最初のステップに従い、これで導かれたモデルをコンクリートのスランプの正確な推定に使用することができる。上記と同一の材料を用い、また最高６０体積％の砂、３０％のフライアッシュ、強度３０ＭＰａのコンクリートのスランプと空気量を推定し、下記の結果を得た：各混合物を混合した後、実スランプのための理論上の水を推定し、図１８にプロットした。点の数が増加すると、実スランプ推定の精度も増加する。同様に、実空気量も図１９にプロットし、空気量推定の精度を増加させた。また設計したスランプに対する実スランプのプロットを図２０に示している。図２０から分かるように、ほとんどの混合物で実際のスランプは設計したスランプにかなり近い。この結果、正しい強度、空気量、及びスランプのコンクリートが最低の材料費で再び得られた。例４砂及び豆砂利をタイプ１ポートランドセメント及び空気連行剤と混合し、豆砂利基礎コンクリート混合物を設計した。例１と同じ入力パラメータで、ステップ９及び１０で上述したモデルを使用し、セメント、砂、豆砂利の総体積の最高６０体積％の砂、セメント重量の０．０４％の空気連行剤を含む、強度２５ＭＰａの豆砂利混合物の設計を推定した。２０ｃｍのスランプ、及び３．０体積％の空気量が予測された。また下記の最適化された最初の混合組成が予測された：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ２に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。次に同一の材料を用いて、最高６０体積％の砂、０．０４％の空気連行剤、強度２５ＭＰａ、スランプ１５ｃｍ、及び予測空気量４．０％の第２混合組成の模擬実験を行なった。下記の混合物を推定した：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加した後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ２に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。最初の２回分の混合物について、水の理論量の関数としての水の実量を図２１に示した（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って、水の実際の量を理論上の水と比較した：Ｗact＝０．８９３Ｗtheo＋０．０８３ここで、この式をステップ２における計算された水の理論量の補正として使用する。最初の２回分の混合物の実際に測定した空気量は、実スランプの関数として図２２にプロットした（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って、実際の空気をスランプと比較した：ＡＩＲactual＝０．０３３・ＳＬＵＭＰ＋５．８０２ここで、この式を混合物の強度を判断するための実際の空気量の予測に使用する。コンクリートの実際のスランプと空気量のモデルを作成するための最初のステップに従い、これで導かれたモデルを、コンクリートのスランプの正確な推定に使用することができる。上記と同一の材料を用い、また最高６０体積％の砂、０．０４％の空気連行剤、強度２５ＭＰａのコンクリートのスランプと空気量を推定し、下記の結果を得た：各混合物を混合した後、実スランプのための理論上の水を推定し、図２１にプロットした。繰り返すことになるが、点の数が増加するとモデルを補正し、実スランプ推定の精度も増加する。同様に、実空気量も図２２にプロットし、空気量推定の精度を増加させた。また設計したスランプに対する実スランプのプロットを図２３に示している。図２３から分かるように、最初の２回の混合の後、殆どの混合物で実際のスランプは設計したスランプにかなり近い。この結果、正しい強度、空気量、及びスランプのコンクリート（空気連行剤入り）が最低の材料費で再び得られた。例５炭酸カルシウム充填剤を用いて、低強度コンクリートを設計した。このコンクリートは、１５ＭＰａ、またセメント、充填剤、砂、及び豆砂利の総体積の最高６０体積％の砂で設計した。凝集力を向上するため、セメント、充填剤、砂、及び豆砂利の総体積の最低１０体積％のセメント及び充填剤を使用した。例１及び例２に記載したように、最初の２回分のモデルを設定した後、下記のスランプ３．５ｃｍの混合物を設計した：充填剤の使用で、セメントを必要な量だけ用いて希望する強度にした。充填剤を添加することで凝集力を得た。充填剤を使用しない場合は、セメントを追加して凝集力を確保し、強度２０．７ＭＰａの最適コンクリートとした。２つの混合物を比較すると、充填剤を使用した場合の材料費は＄３．６０／ｍ³削減された。例６砂及び豆砂利をタイプ１ポートランドセメント及び超可塑剤と混合し、豆砂利基礎コンクリート混合物を製作した。例１と同じ入力パラメータで、ステップ８での減水剤の上述モデルを使用し、セメント、砂、豆砂利の総体積の最高５０体積％の砂、セメント重量の２％のＷＲＤＡ−１９を含む強度３５ＭＰａの豆砂利混合物の設計を推定した。２ｃｍのスランプ及び９．０体積％の空気量が予測された。また下記の最適化された最初の混合組成が予測された。骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加し、ＷＲＤＡ−１９の含水量（６０％の水）の差し引いた後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ８に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。次に、同一の材料を用いて、最高５０体積％の砂、２％のＷＲＤＡ−１９、強度３５ＭＰａ、スランプ４ｃｍ、及び予測空気量９．０％の第２混合組成の模擬実験を行なった。下記の混合物を推定した：骨材の吸水量と同等量の水（砂の１．０１重量％、及び豆砂利重量の１．４２重量％）をさらに追加し、ＷＲＤＡ−１９の含水量（６０％の水）の差し引いた後、コンクリート混合物をドラムミキサで３分間混合し、スランプと空気量を測定した：ステップ８に記載したように、スランプ及び空気の実際の記録値で水の理論量を計算し、水に対する実スランプの関係を補正／モデル作成した。最初の２回分の混合物について、水の理論量の関数としての水の実量を図２４に示した（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って、水の実際の量を理論上の水と比較した：Ｗact＝１．４２３Ｗtheo−０．１２５ここで、この式をステップ８における計算された水の理論量の補正として使用する。最初の２回分の混合物の実際に測定した空気量は、実スランプの関数として図１６にプロットした（１及び２と示されている）。グラフの最初の２点をもとに、下記の式に従って、実際の空気をスランプと比較した：ＡＩＲactual＝−０．１７４・ＳＬＵＭＰ＋８．７７０ここで、この式をステップ８における計算された水の理論量の補正として使用する。コンクリートの実際のスランプと空気量のモデルを作成するための最初のステップに従い、これでアルゴリズム及び導かれたモデルをコンクリートのスランプの正確な推定に使用することができる。上記と同一の材料を用い、また最高５０体積％の砂、２％のＷＲＤＡ−１９、強度３５ＭＰａのコンクリートのスランプと空気量を推定し、下記の結果を得た：各混合物を混合した後、実スランプのための理論上の水を推定し、図２４にプロットした。点の数が増加するとモデルを補正し、実スランプ推定の精度も増加する。同様に、実空気量も図２５にプロットし、空気量推定の精度を増加させた。また設計したスランプに対する実スランプのプロットを図２６に示している。図２６から分かるように、最初の２回の混合の後、殆どの混合物で実際のスランプは設計したスランプにかなり近い。この結果、正しい強度、空気量、及びスランプのコンクリート（減水剤入り）が最低の材料費で再び得られた。例７コンクリートを建築現場に輸送し、このときのスランプ損失は半時間で５．０ｃｍ未満となるよう建築業者が要請した。このコンクリートは、強度３５ＭＰａで、現場でのスランプは１０．０ｃｍとした。コンクリートは例６に従って設計したが、最大量２％の超可塑剤ＷＲＤＡ−１９を使用する代わりに、標準減水剤及び超可塑剤の組み合わせを使用してスランプ損失を減少させた。下記の混合組成に従い、最大推薦用量１．０％の標準可塑剤（ＷＲＤＡ−７９）を、１．０％の超可塑剤（ＷＲＤＡ−１９）と共に使用した。これを追加することで設計総最大濃度２．０％とした。現場で受け取った際、半時間以内でコンクリートは１１．５ｃｍのスランプを示した。これと比較して、超可塑剤のみと混合したものでのスランプは８．５ｃｍだった。この例は、標準減水剤及び高度減水剤の両方を使用したときのスランプ作用の予測性を示している。例８圧縮強度２５ＭＰａ及び５ｃｍのスランプとするため、ＡＣＩ２１１．１．８９規格「標準の重量及びマスコンクリートのための推薦手順（Recommended Prac tice for Selecting Proportions for Normal，Heavyweight and Mass Concrete ）」に従ってコンクリート混合物を設計した。使用材料の費用は下記のとおりだった：粗骨材は最大サイズ１０ｍｍ、及び粗粒率２．３４〜２．４の砂を有した。下記の混合物をＡＣＩ推薦手順に従って設計した：上述のシステムに従って、下記の混合物を設計した：スランプ、空気、強度の結果は、実際のテスト結果である。示されたように、ＡＣＩ規格と比較して本記載方法の利点は、２．７９＄／ｍ３の費用削減を行なうと同時に、実際のスランプ及び強度が達成できる点にある。例９圧縮強度２５ＭＰａ及び１０ｃｍのスランプとするため、ＡＣＩ２１１．１．８９規格「標準の重量及びマスコンクリートのための推薦手順」に従ってコンクリート混合物を設計した。使用材料の費用は下記のとおりだった：粗骨材は最大サイズ１０ｍｍ、及び粗粒率２．３４〜２．４の砂を有した。下記の混合物をＡＣＩ推薦手順に従って設計した：上述のシステムに従って、下記の混合物を設計した：スランプ、空気、強度の結果は、実際のテスト結果である。示されたように、ＡＣＩ規格と比較して本記載方法の利点は、４．２４＄／ｍ３の費用削減を行なうと同時に、実際のスランプ及び強度が達成できる点にある。例１０圧縮強度２５ＭＰａ及び１５ｃｍのスランプとするため、ＡＣＩ２１１．１．８９規格「標準の重量及びマスコンクリートのための推薦手順」に従ってコンクリート混合物を設計した。使用材料の費用は下記のとおりだった：粗骨材は最大サイズ１０ｍｍ、及び粗粒率２．３４〜２．４の砂を有した。下記の混合物をＡＣＩ推薦手順に従って設計した：上述のアルゴリズムに従って、下記の混合物を設計した：スランプ、空気、強度の結果は、実際のテスト結果である。示されたように、ＡＣＩ規格と比較して本記載方法の利点は、６．３０＄／ｍ３の費用削減を行なうと同時に、実際のスランプ及び強度が達成できる点にある。例１１レディミックスコンクリート工場は、下記の混合組成で、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１３．８ＭＰａのポンプ送り可能な豆砂利基礎混合物を製作した。コンクリートは上記のシステムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１６．６ＭＰａとなるよう再設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄６．０４が節約できた。例１２レディミックスコンクリート工場は、下記の混合組成で、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１７．２ＭＰａのポンプ送り可能な豆砂利基礎混合物を製作した。コンクリートは上記のシステムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１６．６ＭＰａ（２．８ＭＰａ）となるよう再設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄６．３３が節約できたばかりでなく、良質のコンクリートを製作できた。例１３レディミックスコンクリート工場は、下記の混合組成で、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度２０．７ＭＰａのポンプ送り可能な豆砂利基礎混合物を製作した。コンクリートは上記のシステムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度２３．５ＭＰａとなるよう再設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄６．１６が節約できたばかりでなく、良質のコンクリートを製作できた。例１４レディミックスコンクリート工場は、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１３．８ＭＰａの１”岩混合物を製作した。一般的な混合物は下記のとおりだった：下記の混合物は上述のシステムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１６．６ＭＰａとなるよう再設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄３．１８が節約できたばかりでなく、良質のコンクリートを製作できた。例１５レディミックスコンクリート工場は、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度１７．２ＭＰａの１”岩混合物を製作した。一般的な混合物は下記のとおりだった：下記の混合物は上述のアルゴリズムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度２０．０ＭＰａとなるよう設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄３．４９が節約できたばかりでなく、良質のコンクリートを製作できた。例１６レディミックスコンクリート工場は、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度２０．７ＭＰａの１”岩混合物を製作した。一般的な混合物は下記のとおりだった：下記の混合物は上述のアルゴリズムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度２３．５ＭＰａとなるよう設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄４．０６が節約できたばかりでなく、良質のコンクリートを製作できた。例１７レディミックスコンクリート工場は、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度２７．６ＭＰａの１”岩混合物を製作した。一般的な混合物は下記のとおりだった：下記の混合物は上述のシステムに従って、スランプ１０ｃｍ及び圧縮強度３０．４ＭＰａとなるよう設計した。強度は安全性のため、わずかにオーバーデザインにした。この設計方法で、コンクリート１立方メートル当たり＄４．９５が節約できたばかりでなく、良質のコンクリートを製作できた。例１８従来のコンクリートバッチ作成では、個別構成要素の重量測定がますます正確になってきている。最新機器の使用により、現在では水の量を１立方メートル当たり１リットルの精度まで計測することができる。しかし、すべての構成要素が正確に計られているにもかかわらず、スランプの記録に関しては、コンクリートのバッチごとに大きなバリエーションが認められる。スランプの記録が低すぎた場合、概してより多くの水が加えられ、セメントに対する水の割合が高くなりすぎ、圧縮強度が大きく低下する。これに対して、スランプの記録が高すぎた場合は、過剰なブリ−ディング及び／又は分離が発生し、有害な内部欠陥やコンクリートの全体的質の低下を招く。レディミックス工場での一連のテストは、平均粒子サイズｄ’及びパッキング密度φには大きなバリエーションがあることを明らかにした。図２７は、１日１回テストを行なった豆砂利の密度を示している。この図で、線は平均、最低、最高のパッキング密度を表している。図２８は、図２７の豆砂利と同じ試料のｄ’を示したものである。ここでも同様に、平均、最低、最高のｄ’を図の線で表している。図１８及び図１９をもとにして、豆砂利に見られるバリエーションは大きく、これは製作におけるスランプのバリエーションが原因と結論づけることができる。この結果は、材料のバリエーションを継続的に管理し、コンクリートの全体的質を向上することの必要性を示している。例１９例１８と同様に、一般的な砂においてバリエーションについて毎日テストを行なった。その結果を図２９及び３０に示した。図から分かるように、ｄ´及びパッキング密度の両方で大きなバリエーションが認められた。この結果は、材料のバリエーションを継続的に管理し、コンクリートの全体的質を向上することの必要性を示している。例２０例１９と同様に、一般的な１”の岩においてバリエーションについて毎日テストを行なった。その結果を図３１及び３２に示した。図から分かるように、ｄ’ 及びパッキング密度の両方で大きなバリエーションが認められた。この結果は、材料のバリエーションを継続的に管理し、コンクリートの全体的質を向上することの必要性を示している。例２１例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、及び特定の強度にするために必要なセメント含有量にも、大きな影響をもつことが分かった。例１１で検討した豆砂利の設計において、砂と豆砂利を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度１３．８ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２２例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、また特定の強度にするために必要なセメント含有量にも大きな影響をもつことが分かった。例１２で検討した豆砂利の設計において、砂と豆砂利を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度１７．２ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２３例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、また特定の強度にするために必要なセメント含有量にも大きな影響をもつことが分かった。例１３で検討した豆砂利の設計において、砂と豆砂利を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度２０．７ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２４例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、また特定の強度にするために必要なセメント含有量にも大きな影響をもつことが分かった。例１４で検討した１”岩混合物の設計において、砂と岩を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度１３．８ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２５例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、また特定の強度にするために必要なセメント含有量にも大きな影響をもつことが分かった。例１５で検討した１”岩混合物の設計において、砂と岩を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度１７．２ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２６例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、また特定の強度にするために必要なセメント含有量にも大きな影響をもつことが分かった。例１６で検討した１”岩混合物の設計において、砂と岩を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度２０．７ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２７例１８、１９、２０に示した材料のバリエーションは、実際のコンクリートのスランプに大きな影響を有し、従って特定のスランプとするために必要な添加水量、また特定の強度にするために必要なセメント含有量にも大きな影響をもつことが分かった。例１７で検討した１”岩混合物の設計において、砂と岩を図２７〜３２に示したバリエーションに従って組み合わせた場合（つまりパッキングが最高と最低の２つの構成要素を組み合わせた場合）、１０ｃｍのスランプ及び強度２７．６ＭＰａの設計されたコンクリートの費用は下記のようになる：この結果は、材料の特質を管理してコンクリートを設計することの経済的利点を示している。例２８例２１〜２７に開示した結果により、コンクリート材料のｄ´とパッキング密度のバリエーションをオンラインでモニターすることは、下記のことを示すことが分かった：より一貫したフロー特性より一貫した強度特性より一貫したコンクリートの質材料費の削減この結果は、材料が変わると変化する流動的混合設計がコンクリートを設計するための新しい方法を提供することを示した。この方法により、材料が変化しても最適のコンクリート特性が保証できる。例２９例１から７での異なるスランプで設計されたコンクリートは優れた凝集力を示し、ブリーディングや分離の特性は全く認められなかった。例３０例８〜１０で設計されたコンクリートは良好な凝集力を有し、ＡＣＩ推薦の混合組成物と比較して、示されたブリーディングや分離はごくわずかであった。例３１例１１〜１７で設計されたコンクリートは良好な凝集力を示し、レディミックス工場での混合組成物と比較して、示されたブリーディングや分離はごくわずかであった。例３２２〜８ｍｍの範囲の花崗岩、８〜１６ｍｍの範囲の花崗岩、１６〜３２ｍｍの範囲の花崗岩という３種の粗骨材を使用し、高い耐久性及び予想寿命１００年を有するコンクリートブリッジを構築した。この理由から間隙率は最低限に抑え、またコンクリートは最低の含水量で施行性を有するものでなければならなかった。従って、骨材は最適にパッキングし、コンクリートの施行性を増加させた。骨材は、下記のパッキング密度及び平均粒子サイズを有した：３種の粗骨材の予測パッキングを図33に示した。図から分かるように、最大のパッキングは0.68であり、これは下記の組成で得られた：骨材の最適な組み合わせにより、建築業者の仕様内で非常に施行性のあるコンクリートが得られた。その結果、超可塑剤の量は、建築業者が標準混合組成物で使用した量と比較し、約４０万ドルの費用節約に相当する量まで削減することができた。ＩＶ．まとめ上記より、本発明は、事前設定した質と特性を必ず満足させ、事前設定した性能基準を必ず満足させる、一定したセメント性組成物及び生成物を一貫して予測どおりに作成するための、新しいプロセス及び製造技術を提供するものであることが理解できると思われる。また本発明は、セメント性材料のオーバーデザインの必要性を最小化し、よって製造費を最小化しながら、事前設計及び性能基準を満足させる新しいセメント性組成物及び生成物を一貫して予測どおりに提供する。また本発明は、質や特徴がまちまちな原料（セメント、砂、砂利、骨材、水、混合物など）を使用しても、そのような一定したセメント性組成物及び生成物を一貫して予測どおりに作成する方法を提供する。また本発明は、セメント性組成物及び生成物を製作するための新しい構造及びプロセスを提供し、結果として得られた生成物の混合仕様をトラックの運転手が変更する必要のないよう確実にする。また本発明は、意図する用途で十分な耐久性を有するセメント性組成物及び生成物を製作する方法を提供する。さらに本発明は、コンクリートを設計するための新しいプロセスを提供し、セメント組成物が、必要な強度、スランプ、及び耐久性特性を満足させるようにする。また本発明は、コンクリートを設計するための新しいプロセスを提供し、試行錯誤の概算を排除する。さらにまた、本発明は、コンクリートを設計するための新しいプロセスを提供し、さまざまな成分及び混合剤を有する特定コンクリートの混合組成が最適であり、同時に最もコスト効果が高くなるようにする。最後に、本発明は、原料を現場で変更することに対して、セメント性組成物及び生成物の製造プロセスを、「リアルタイム」で修正する新しいプロセスを提供する。本発明は、その精神または本質的特質から逸脱することなく、他の具体的な形態で実施することが可能である。記載した例はすべての点に関して説明のためのものであり、限定的なものではない。従って本発明の範囲は上記の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲での意味、また同等範囲に入るすべての変更は、この範囲に含まれるものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９５年２月１１日【補正内容】１９条補正請求の範囲１．セメント、水、及び骨材を含む最終セメント性混合物を製造する方法であって、従来の試行錯誤の試験方法を用いず、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物を生じる設計最適化法により、セメント、水、及び骨材の成分比が決定され、該方法は、（ａ）最終セメント性混合物に用いるセメント及び骨材双方の平均粒子径を決定するステップと；（ｂ）セメント及び骨材双方の充填密度を決定するステップと；（ｃ）セメント及び骨材双方の決定された平均粒子径及び充填密度を用いる第１の数学的モデルからセメント及び骨材の成分比を有する第１の混合物の充填密度を計算するステップと；（ｄ）最終セメント性混合物が有すべき設定したスランプを第１の混合物に付与するのに必要な最小量の水を第２の数学的モデルから計算するステップと；（ｅ）ステップ（ｄ）で決定された最小量の水と混合した第１の混合物の予想強度を第３の数学的モデルから計算するステップと；（ｆ）第１の混合物の予想強度を最終セメント性混合物が有すべき設定した強度と比較するステップと；（ｇ）セメント及び水の成分比を数学的に変化させて次々に得られる混合物に対し、次々に得られる混合物の内の一つの予想強度が最終セメント性混合物が有すべき設定した強度と等しくなるまでステップ（ｃ）〜（ｆ）を繰り返すステップと；（ｈ）最終セメント性混合物が有すべき設定した強度が予想強度と等しくなるようなステップ（ｇ）で求めた混合物により決められたセメント、水、及び骨材の成分比を混合し、従来の試行錯誤の試験方法を用いず、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物を生じるステップとを有することを特徴とする方法。２．請求項第１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該骨材は１つの細骨材及び１つの粗骨材を含むことを特徴とする方法。３．請求項第１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該セメント及び骨材は、最終セメント性混合物の充填密度を最大にするように選択されていることを特徴とする方法。４．請求項第１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、骨材、ポゾラン、及び水を含み、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物を設計するため、混合物にポゾランを添加するステップを有し、ポゾランを添加する該ステップは、（ａ）請求項第１項のステップ（ｃ）の第１の混合物のセメント成分比の一部をポゾランの成分比に数学的に置き換えるステップと；（ｂ）第２の数学的モデルをポゾランの添加を反映する第５の数学的モデルに置き換えるステップと；（ｃ）第３の数学的モデルをポゾランの添加を反映する第６の数学的モデルに置き換えるステップと；（ｄ）ポゾランの成分比を一定に保ち、混合物の予想強度がセメント、骨材、ポゾラン、及び水を含む最終セメント性混合物に設定した強度と等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを有し；（ｅ）混合ステップはさらに、ポゾランの成分比を、予想強度が設定した強度と等しくなるような次々に得られる混合物の内の一つが決定するセメント、水、及び骨材の成分比と混合することを有することを特徴とする方法。５．請求項第１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、骨材、減水剤、及び水を含み、設定した強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物に減水剤を添加するステップを有し、減水剤を添加する該ステップは、（ａ）請求項第１項のステップ（ｄ）に続き、減水剤を有する第１の混合物に設定した強度を付与するのに必要な最小水量の減少量を数学的モデルから計算するステップと；（ｂ）設定したスランプを第１の混合物に付与するのに必要な計算で求めた最小水量から、ステップ（ａ）で決められた最小水量の減少量を数学的に引き去るステップと；（ｃ）減水剤の成分比を一定に保ち、混合物の予想強度がセメント、骨材、減水剤、及び水を含む最終セメント性混合物に設定した強度と等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを有し；（ｄ）混合ステップはさらに、減水剤の成分比を、予想強度が設定した強度と等しくなるような混合物が決定するセメント、水、及び骨材の成分比と混合することを有することを特徴とする方法。６．請求項第１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、骨材、充填材、及び水を含み、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物を設計するため、混合物に充填材を添加するステップを有し、充填材を添加する該ステップは、（ａ）請求項第１項のステップ（ｃ）の第１の混合物のセメント成分比の一部を充填材に数学的に置き換えるステップと；（ｂ）第２の数学的モデルを充填材の添加を反映する第８の数学的モデルに置き換えるステップと；（ｃ）充填材の成分比を一定に保ち、混合物の計算強度がセメント、骨材、充填材、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度と等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを有し；（ｄ）混合ステップはさらに、充填材の成分比を、予想強度が設定した強度と等しくなるような混合物が決定するセメント、水、及び骨材の成分比と混合することを有することを特徴とする方法。７．請求項第１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、（ａ）設定した強度及びスランプを有する混合物の耐久性を第４の数学的モデルから計算するステップと；（ｂ）計算した耐久性を最終セメント性混合物に対して設定した耐久性と比較するステップと；（ｃ）骨材の成分比を数学的に変化させ、設定した強度、スランプ、及び耐久性を有する混合物が得られるまでステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップとを有することを特徴とする方法。８．セメント、水、粗骨材、及び細骨材を含む最終セメント性混合物を製造する方法であって、設定した強度及びスランプを有し最小量の水及びセメントを用いた最終セメント性混合物を生じる設計最適化法により、セメント、水、粗骨材、及び細骨材の成分比が決定され、ここでセメント性混合物は従来の試行錯誤の試験方法を用いずに設計され、該方法は、（ａ）セメント、粗骨材、及び細骨材の平均粒子径を決定するステップと；（ｂ）セメント、粗骨材、及び細骨材各々の充填密度を決定するステップと；（ｃ）第１の数学的モデルからセメント、粗骨材、及び細骨材の組み合わせに対する充填密度を計算するステップと；（ｄ）ステップ（ｃ）で決められた充填密度から最大充填密度を選択するステップと、ここで最大充填密度は、セメント、細骨材、及び粗骨材の最大充填組成物に対応し；（ｅ）セメント、細骨材、及び粗骨材の分離しない組成物が得られるまで最大充填組成物の細骨材の成分比を数学的に増加させることにより第１の混合物を選択するステップと、ここで第１の混合物の細骨材／粗骨材比が最初の細骨材／粗骨材比と定義され；（ｆ）第１の数学的モデルから第１の混合物の充填密度を計算するステップと；（ｇ）設定したスランプを第１の混合物に付与するのに必要な最小水量を第２の数学的モデルから計算するステップと；（ｈ）ステップ（ｇ）で決定された最小水量と混合した第１の混合物の予想強度を第３の数学的モデルから計算するステップと；（ｉ）第１の混合物の予想強度を設定した強度と比較するステップと；（ｊ）セメント、粗骨材、及び細骨材の設定された成分比を細骨材／粗骨材比を一定に保ちながら数学的に変化させて次々に得られる混合物に対し、次々に得られる混合物の内の一つの予想強度が最終セメント性混合物が有すべき強度と等しくなるまでステップ（ｆ）〜（ｉ）を繰り返すステップと；（ｋ）予想強度が、最終セメント性混合物が有すべき設定した強度と等しくなるようにステップ（ｊ）で求めた混合物により決められたセメント、粗骨材、細骨材、及び水の成分比を混合し、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物を最小量のセメント及び水を用いて作成するステップとを有することを特徴とする方法。９．請求項第８項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、設計最適化法を実施するステップはさらに、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を最低のコストで生じるセメント、細骨材、粗骨材、及び水の成分比を決定するステップを有し、ここで最低コストの混合物を決定する該設計最適化法はさらに、（ａ）予想する強度が設定した強度に等しくなる次々に得られる混合物の一つの単位コストを決定するステップと；（ｂ）第１の混合物に関して細骨材の成分比を増加させることにより新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物を定義するステップと；（ｃ）新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物に対し該細骨材／粗骨材比を一定に保ち請求項第８項記載のステップ（ｆ）〜（ｉ）を繰り返すステップと；（ｄ）新たな細骨材／粗骨材比で予想された強度が設定した強度に等しくなるようにステップ（ｃ）で決定された混合物の各々に対しステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すステップと；（ｅ）予想する強度が設定した強度に等しくなる新たな細骨材／粗骨材比のそれぞれに対し各セメント性混合物の単位コストを比較し、最低単位コストを有する最終セメント性混合物を決定するステップとを有し；（ｆ）混合ステップはさらに、セメント、粗骨材、細骨材、及び水の最低の単位コストを有する成分比を有することを特徴とする方法。１０．セメント、水、粗骨材、及び細骨材を含む最終セメント性混合物を製造する方法であって、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物を最低コストで生じる設計最適化法により、セメント、水、粗骨材、及び細骨材の成分比が決定され、ここで最終セメント性混合物は従来の試行錯誤の試験方法を用いずに設計され、該方法は、（ａ）セメント、粗骨材、及び細骨材の平均粒子径を決定するステップと；（ｂ）セメント、粗骨材、及び細骨材各々の充填密度を決定するステップと；（ｃ）第１の数学的モデルからセメント、粗骨材、及び細骨材の組み合わせに対する充填密度を計算するステップと；（ｄ）ステップ（ｃ）で決められた充填密度から最大充填密度を選択するステップと、ここで最大充填密度は、細骨材、粗骨材、及びセメントの最大充填組成物に対応し；（ｅ）セメント、細骨材、及び粗骨材の分離しない組成物が得られるまで最大充填組成物の細骨材の成分比を数学的に増加させることにより第１の混合物を選択するステップと、ここで第１の混合物の細骨材／粗骨材比が最初の細骨材／粗骨材比と定義され；（ｆ）第１の数学的モデルから第１の混合物の充填密度を計算するステップと；（ｇ）設定したスランプを第１の混合物に付与するのに必要な最小水量を第２の数学的モデルから計算するステップと；（ｈ）ステップ（ｇ）で決定された最小水量と混合した第１の混合物の予想強度を第３の数学的モデルから計算するステップと；（ｉ）第１の混合物の予想強度を設定した強度と比較するステップと；（ｊ）セメント、粗骨材、及び細骨材の設定された成分比を細骨材／粗骨材比を一定に保ちながら数学的に変化させて、さらに次々に得られる混合物に対し、次々に得られる混合物の内の一つの予想強度が最終セメント性混合物が有すべき強度と等しくなるまでステップ（ｆ）〜（ｉ）を繰り返すステップと；（ｋ）予想強度が設定された強度と等しくなる次々に得られる混合物の内の一つの単位コストを決定するステップと；（ｌ）第１の混合物に関して細骨材の成分比を増加させることにより、新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物を定義するステップと；（ｍ）ステップ（ｆ）〜（ｌ）を新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物に対して繰り返すステップと；（ｎ）予想する強度が設定した強度に等しくなる新たな細骨材／粗骨材比に対し、各セメント性混合物の単位コストを比較し、設定した強度及びスランプを最低単位コストで有するセメント、水、細骨材、及び粗骨材の成分比を決定するステップと；（ｏ）ステップ（ｈ）で求めたセメント、粗骨材、細骨材、及び水の成分比を混合し、設定した強度及びスランプを有するセメント性混合物を最低コストで作成するステップとを有することを特徴とする方法。１１．請求項第２、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該細骨材は砂であることを特徴とする方法。１２．請求項第２、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該粗骨材は複数のサイズの粗骨材を含むことを特徴とする方法。１３．請求項第１、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該セメントは複数の種類のセメントを含むことを特徴とする方法。１４．請求項第２、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、セメント、細骨材、及び粗骨材は最終セメント性混合物の充填密度を最大にするように選択されていることを特徴とする方法。１５．請求項第２、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物は、体積比で該セメント性混合物の固体部の約８０％よりも小さな成分比を持つ細骨材を有することを特徴とする方法。１６．請求項第２、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、設定した強度及びスランプを有する最終セメント性混合物は、体積比で該セメント性混合物の固体部の２０％よりも小さな成分比を持つセメントを有することを特徴とする方法。１７．請求項第１、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該最終セメント性混合物はモルタルであることを特徴とする方法。１８．請求項第１、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該最終セメント性混合物はプラスタであることを特徴とする方法。１９．請求項第１、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該最終セメント性混合物はコンクリ一卜であることを特徴とする方法。２０．請求項第１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、細骨材、粗骨材、ポゾラン、及び水を含み、設定した強度及びスランプを最低コストで有する最終セメント性混合物を決定するため混合物にポゾランを数学的に添加するステップを有し、ポゾランを添加する該ステップは、（ａ）請求項第１０項のステップ（ｍ）に続いて、第１の細骨材／粗骨材比に於ける第１の混合物のセメント成分比の一部をポゾランの成分比に数学的に置き換え、第１のポゾランセメント性混合物を定義するステップと；（ｂ）第１の数学的モデルから第１のポゾランセメント性混合物の充填密度を計算するステップと；（ｃ）設定したスランプを第１のポゾランセメント性混合物に付与するのに必要な最小水量を第５の数学的モデルから計算するステップと；（ｄ）ステップ（ｃ）で決定された最小水量と混合した第１のポゾランセメント性混合物の予想強度を第６の数学的モデルから計算するステップと；（ｅ）第１のポゾランセメント性混合物の予想強度を最終セメント性混合物に設定された強度を定義する入力データと比較するステップと；（ｆ）細骨材／粗骨材比及びポゾランの成分比を一定に保ちセメント、粗骨材、及び細骨材の成分比を数学的に変化させて次々に得られるポゾランセメント性混合物に対し、次々に得られるポゾランセメント性混合物の内の一つの予想強度が最終セメント性混合物が有すべき強度と等しくなるまでステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップと；（ｇ）予想強度が最終セメント性混合物に設定された強度と等しくなるポゾランの成分比を有する次々に得られるポゾランセメント性混合物の内の一つの単位コストを計算するステップと；（ｈ）次々に得られるセメント性混合物に対しステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返すステップで、ステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返す毎にポゾランの成分比を変化させ、従って変化させた各々のポゾラン成分比で予想強度が設定した強度と等しくなるセメント性混合物の単位コストを決定するステップと、ここでポゾランセメント性混合物は第１の細骨材／粗骨材比を有し；（ｉ）新たな細骨材／粗骨材比を有するポゾランセメント性混合物を定義するため第１のポゾランセメント性混合物の細骨材の成分比を数学的に増加するステップと；（ｊ）新たな細骨材／粗骨材比を有するポゾランセメント性混合物に対しステップ（ｂ）〜（ｉ）を繰り返すステップで、変化させた各々のポゾラン成分比及び変化させた各々の細骨材／粗骨材比で予想強度が設定した強度と等しくなるセメント性混合物の単位コストを決定するステップとを含むことを特徴とする方法。２１．請求項第４及び２０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該ポゾランはシリカフュームであることを特徴とする方法。２２．請求項第２１項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該シリカフュームは、体積比で最終セメント性混合物の固体部の約２０％よりも小さな成分比で最終セメント性混合物と混合されることを特徴とする方法。２３．請求項第４及び２０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該ポゾランはフライアッシュであることを特徴とする方法。２４．請求項第２３項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該フライアッシュは、体積比で最終セメント性混合物の固体部の約３０％よりも小さな成分比で最終セメント性混合物と混合されることを特徴とする方法。２５．請求項第１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、設計最適化法を実施するステップはさらに、（ａ）請求項第１０項のステップ（ｎ）に続き、予想強度が設定した強度と等しくなる各々のセメント性混合物の予想耐久性を第４の数学的モデルから計算するステップと；（ｂ）設定した耐久性と等しい予想耐久性を持ち、設定した強度と等しい予想強度を持ち、最低コストを有する最終セメント性混合物を決定するため各々のセメント性混合物予想耐久性を設定した耐久性と比較するステップとを有し；（ｃ）混合ステップはさらに、設定した耐久性と等しい予想耐久性を持ち、設定した強度と等しい予想強度を持ち、最低コストを有する最終セメント性混合物に対応するセメント、細骨材、粗骨材の成分比を有することを特徴とする方法。２６．請求項第１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、細骨材、粗骨材、減水剤、及び水を含み、設定した強度及びスランプを最低のコストで有するセメント性混合物を設計するため混合物に減水剤を数学的に添加するステップを有し、減水剤を添加する該ステップは、（ａ）請求項第１０項ステップ（ｍ）に続き、第１の細骨材／粗骨材比で第１の混合物に減水剤を数学的に添加し、第１の減水剤セメント性混合物を定義するステップと；（ｂ）第１の減水剤セメント性混合物に対し充填密度を第１の数学的モデルから計算するステップと；（ｃ）設定したスランプを第１の減水剤セメント性混合物に付与するのに必要な最小水量を第７の数学的モデルから計算するステップと；（ｄ）ステップ（ｃ）で決定された最小水量と混合した第１の減水剤セメント性混合物の予想強度を第３の数学的モデルから計算するステップと；（ｅ）第１の減水剤セメント性混合物の予想強度を最終セメント性混合物に設定された強度を定義する入力データと比較するステップと；（ｆ）細骨材／粗骨材比及び充填材の成分比を一定に保ちセメント、粗骨材、及び細骨材の成分比を数学的に変化させて、次々に得られる減水剤セメント性混合物に対し、次々に得られる減水剤セメント性混合物の内の一つの予想強度が最終セメント性混合物が有すべき強度と等しくなるまでステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップと；（ｇ）予想強度が最終セメント性混合物に設定された強度と等しくなる減水剤の成分比を有する次々に得られる減水剤セメント性混合物の内の一つの単位コストを計算するステップと；（ｈ）次々に得られる減水剤セメント性混合物に対しステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返すステップで、ステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返す毎に減水剤の成分比を変化させ、従って変化させた各々の減水剤成分比で予想強度が設定した強度と等しくなる減水剤セメント性混合物の単位コストを決定する、ステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返すステップと、ここで減水剤セメント性混合物は第１の細骨材／粗骨材比を有し；（ｉ）新たな細骨材／粗骨材比を有する減水剤セメント性混合物を定義するため第１の減水剤セメント性混合物の細骨材の成分比を数学的に増加するステップと；（ｊ）新たな細骨材／粗骨材比を有する減水剤セメント性混合物に対しステップ（ｂ）〜（ｉ）を繰り返すステップで、変化させた各々の減水剤成分比及び変化させた各々の細骨材／粗骨材比で予想強度が設定した強度と等しくなる減水剤セメント性混合物の単位コストを決定するステップとを含むことを特徴とする方法。２７．請求項第１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、細骨材、粗骨材、充填材、及び水を含み、設定した強度及びスランプを最低コストで有する最終セメント性混合物を決定するため混合物に充填材を数学的に添加するステップを有し、充填材を添加する該ステップは、（ａ）請求項第１０項のステップ（ｍ）に続いて、第１の細骨材／粗骨材比に於ける第１の混合物のセメント成分比の一部を充填材の成分比に数学的に置き換え、第１の充填材セメント性混合物を定義するステップと；（ｂ）第１の数学的モデルから第１の充填材セメント性混合物の充填密度を計算するステップと；（ｃ）設定したスランプを第１の充填材セメント性混合物に付与するのに必要な最小水量を第８の数学的モデルから計算するステップと；（ｄ）ステップ（ｃ）で決定された最小水量と混合した第１の充填材セメント性混合物の予想強度を第３の数学的モデルから計算するステップと；（ｅ）第１の充填材セメント性混合物の予想強度を最終セメント性混合物に設定された強度を定義する入力データと比較するステップと；（ｆ）細骨材／粗骨材比及び充填材の成分比を一定に保ちセメント、粗骨材、及び細骨材の成分比を数学的に変化させて次々に得られる充填材セメント性混合物に対し、次々に得られる充填材セメント性混合物の内の一つの予想強度が最終セメント性混合物が有すべき強度と等しくなるまでステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップと；（ｇ）予想強度が最終セメント性混合物に設定された強度と等しくなる充填材の成分比を有する次々に得られる充填材セメント性混合物の内の一つの単位コストを計算するステップと；（ｈ）次々に得られる充填材セメント性混合物に対しステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返すステップで、ステップ（ｆ）〜（ｇ）を繰り返す毎に充填材の成分比を変化させ、従って変化させた各々の充填材成分比で予想強度が設定した強度と等しくなる充填材セメント性混合物の単位コストを決定するステップと、ここで充填材セメント性混合物は第１の細骨材／粗骨材比を有し；（ｉ）新たな細骨材／粗骨材比を有する充填材セメント性混合物を定義するため第１の充填材セメント性混合物の細骨材の成分比を数学的に増加するステップと；（ｊ）新たな細骨材／粗骨材比を有する充填材セメント性混合物に対しステップ（ｂ）〜（ｉ）を繰り返すステップで、変化させた各々の充填材成分比及び変化させた各々の細骨材/粗骨材比で予想強度が設定した強度と等しくなる充填材セメント性混合物の単位コストを決定するステップとを含むことを特徴とする方法。２８．請求項第２、８、１０項記載の最終セメント性混合物を製造する方法であって、該細骨材は複数のサイズの細骨材を含むことを特徴とする方法。【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年８月２８日【補正内容】３４条補正請求の範囲１．最終的な水硬したセメント混合物を試行錯誤的に試験する方法を用いることなく、所望の特性を有するセメント性混合物を設計する方法であって、以下のステップを含むことを特徴とするセメント性混合物を生じる設計最適化法。（ａ）水硬セメントのバッチおよび最終的に水硬セメント混合物を形成するために共に混合される凝集物のバッチを準備するステップであって、水硬セメントのバッチは、個々の粒子としては平均的粒子サイズおよび平均的充填密度を有する、複数の粒子を含有するものであり、凝集物のバッチは、個々の粒子としては平均的粒子サイズおよび平均的充填密度を有するものであり、（ｂ）硬化させる前に、最終的な水硬セメント混合物の目標スランプ性および目標強度を選択するステップと；（ｃ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均的粒子サイズを測定するステップ、（ｄ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均的充填密度を測定するステップ、（ｅ）凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均的粒子サイズを測定するステップ、（ｆ）凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均的充填密度を測定するステップ、（ｇ）初期的な比率を有する水硬セメントと凝集物のバッチから、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するステップ、（ｈ）次の（１）〜（５）の数値に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度を計算するステップ、（１）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均的粒子サイズ、（２）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均的充填密度、（３）凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均的粒子サイズ、（４）凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均的充填密度、および、（５）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の水硬セメントと凝集物のバッチの混合比率、（ｉ）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物が所望の目標スランプを有するように予想されるべく、添加する水量を計算するステップ、（ｊ）ステップ（ｉ）において、予想された添加する水量に基づいて、硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の強度を計算するステップ、（ｋ）硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の予想された強度と目標の強度との差を計算するステップ、（ｌ）一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計を連続的に行い、それからステップ（ｈ）〜（ｋ）をそれぞれの仮定の乾燥状態のセメント性混合物について行い、予想された強度とステップ（ｈ）の一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物において計算された目標の強度との差が、所望の範囲になるまで、すなわち、一つあるいはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の比率を特定することができるまで、仮定の乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメントと凝集物の初期混合比率を変更するステップ。２．一つあるいはそれ以上の新たな仮定の乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメントと凝集物の初期混合比率を変更するにあたり、それぞのステップ（ｌ）において繰り返されて計算される、予想される強度と目標強度との差が、それそのステップ（ｌ）において直前のセメント性混合物における予想される強度と目標強度との差よりも小さいと予想されるものである、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２．ステップ（１）の新しい、それぞれの仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計において、それぞれ繰り返される予想された強度と目標の強度との差が、直前の予想された強度と目標の強度との差よりも小さいと予想されるように、ステップ（１）の連続的に繰り返されるおのおのにおいて、水硬セメントと凝集物の混合比率を変えることを特徴とする請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３．最終的に硬化したセメント性混合物が、水硬セメントと凝集物の混合比率において、請求項２で特定された、少なくとも一つまたはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の混合比率を有するものと本質的に同様であるように、水および少なくとも一部の水硬セメントのバッチと凝集物のバッチをさらに混合するステップを含む請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。４．最終的な乾燥状態のセメント性混合物が、水硬セメントと凝集物の混合比率において、請求項２で特定された、少なくとも一つまたはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の混合比率を有するものと本質的に同様であるように、少なくとも一部の水硬セメントのとバッチ凝集物のバッチをさらにいっしょに混合するステップを含む請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。５．最終的に硬化したセメント性混合物が、スランプ性において、目標スランプ性と本質的に同様であるように、最終的に硬化したセメント性混合物に水をさらに混合するステップを含む請求項４に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。６．含まれる水量において、最終的な乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメントと凝集物の混合比率とほとんど同様の比率を有する仮定の乾燥状態のセメント性混合物についての、ステップ（ｉ）において計算された水の量と本質的に同様であるように水をさらに混合するステップを含む請求項５に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。７．前記凝集物が、微細な凝集物を含むことを特徴とする、請求項１に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。８．前記微細な凝集物が、複数の粒子サイズを有する、個々の凝集物を含むことを特徴とする、請求項７に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。９．前記凝集物が、砂を含むことを特徴とする、請求項７に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。１０．前記ステップ（ａ）が、最終的に硬化したセメント性混合物に混合するための粗い凝集物のバッチを提供することを含み、当該バッチは、平均的粒子サイズおよび総括的な充填密度を有する複数の粒子を含み、ここで、ステップ（ｇ）において、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計する前に、次のステップを含むものであり、Ａ）粗い凝集物のバッチにおける個々の平均直径粒子サイズを測定するステップ、Ｂ）粗い凝集物のバッチにおける個々の粒子充填密度を測定するステップ、ここで、ステップ（ｇ）はさらに、少なくとも粗い凝集物のバッチの一部を含む仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計、すなわち水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の初期混合比率を定め、さらにステップ（ｈ）において計算される充填密度は、（１）粗い凝集物のバッチにおける個々の平均直径粒子サイズ、（２）粗い凝集物のバッチにおける個々の粒子充填密度、（３）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の初期混合比率に基づいて計算されていることを特徴とする、請求項７に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。１１．前記凝集物が、粗い凝集物を含むことを特徴とする、請求項１に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。１２．前記粗い凝集物が、複数の粒子サイズを有する、個々の凝集物を含むことを特徴とする、請求項１１に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。１３．前記ステップ（ａ）が、最終的に硬化したセメント性混合物に混合するための微細な凝集物のバッチを提供することを含み、当該バッチは、平均的粒子サイズおよび総括的な充填密度を有する複数の粒子を含み、ここで、ステップ（ｇ）において、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計する前に、次のステップを含むものであり、Ａ）微細な凝集物のバッチにおける個々の平均直径粒子サイズを測定するステップ、Ｂ）微細な凝集物のバッチにおける個々の粒子充填密度を測定するステップ、ここで、ステップ（ｇ）はさらに、少なくとも微細な凝集物のバッチの一部を含む仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計、すなわち水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の初期混合比率を定め、さらにステップ（ｈ）において計算される粒子充填密度は、（１）微細な凝集物のバッチにおける個々の平均直径粒子サイズ、（２）微細な凝集物のバッチにおける個々の粒子充填密度、（３）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の初期混合比率に基づいて計算されていることを特徴とする、請求項１１に定義されるセメント性混合物を生じる設計最適化法。１４．前記水硬セメントが、複数の水硬セメントを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。１５．前記水硬セメントと凝集物の混合比率が、セメント性混合物の粒子充填密度を最大限にするように設計されていることを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。１６．前記ステップ（ｇ）において、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するにあたり、水硬セメントの一部のかわりに、ポゾラン材料を使用し、ステップ（ｉ）と（ｊ）の計算を、仮定の乾燥状態のセメント性混合物のスランプ性および強度におけるポゾラン材料の効果に合致させることを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。１７．前記ポゾラン材料が、シリカフュームを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。１８．前記ポゾラン材料が、フライアッシュを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。１９．前記ステップ（ｇ）において、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するにあたり、それから作られる硬化状態のセメント性混合物が減水剤を含むようにして、さらにステップ（ｉ）と（ｊ）の計算を、仮定の乾燥状態のセメント性混合物のスランプ性および強度における減水剤の効果に合致させることを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２０．前記ステップ（ｇ）において、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するにあたり、水硬セメントの一部のかわりに、フィラーを使用し、仮定の乾燥状態のセメント性混合物において水硬セメント、凝集物およびフィラーが初期混合比率を有し、ステップ（ｈ）の計算を、仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度におけるフィラーの効果に合致させることを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２１．前記ステップ（ｉ）から予想される水量、水硬セメントと凝集物の混合比率および硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物から予想される耐久性に基づいて計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２２．最終的な硬化後のセメント性混合物がモルタルを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２３．最終的な硬化後のセメント性混合物がプラスターを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２４．最終的な硬化後のセメント性混合物がコンクリートを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２５．前記水硬セメントがポルトランドセメントを含むことを特徴とする、請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２６．水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物についての混合比率についてユニットコストを低下させるように、ステップ（ｌ）において決定される水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物についての、一つまたはそれ以上の最適な混合比率についてのユニットコストを比較するステップを含む請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２７．水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物についての混合比率についてユニットコストを低下させるように、ステップ（ｇ）およびステップ（ｌ）において設計される仮定の乾燥状態のセメント性混合物のそれぞれについて、ユニットコストを比較するステップを含む請求項１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。２８．最終的な水硬したセメント混合物を試行錯誤的に試験する方法を用いることなく、所望の特性を有するセメント性混合物を設計する方法であって、以下のステップを含むことを特徴とするセメント性混合物を生じる設計最適化法。（ａ）最終的に水硬セメント混合物を形成するために共に選択された比率で混合される、水硬セメントのバッチ、微細な凝集物のバッチ、および粗い凝集物のバッチを準備するステップであって、水硬セメントのバッチは、個々の粒子としては平均粒子サイズおよび平均充填密度を有する、複数の粒子を含有するものであり、微細な凝集物のバッチは、個々の粒子としては平均的粒子サイズおよび平均充填密度を有するものであり、粗い凝集物のバッチは、個々の粒子としては平均粒子サイズおよび平均充填密度を有するものであり、（ｂ）硬化させる前に、最終的に硬化された水硬セメント混合物の目標スランプ性および目標強度を選択するステップと；（ｃ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均粒子サイズを測定するステップ、（ｄ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均充填密度を測定するステップ、（ｅ）微細な凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均粒子サイズを測定するステップ、（ｆ）微細な凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均的充填密度を測定するステップ、（ｇ）粗い凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均粒子サイズを測定するステップ、（ｈ）粗い凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均充填密度を測定するステップ、（ｉ）水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物について、初期的な比率を有するように、水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物のバッチから、一定混合比率の仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するステップ、（ｊ）次の（１）〜（７）の数値に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度を計算するステップ、（１）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（２）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、（３）微細な凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（４）微細な凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、（５）粗い凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（６）粗い凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、および、（７）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の混合比率、（ｋ）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物が所望の目標スランプを有するように予想されるべく、添加する水量を計算するステップ、（ｌ）ステップ（ｋ）において、予想された添加する水量に基づいて、硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の強度を計算するステップ、（ｍ）硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の予想された強度と目標の強度との差を計算するステップ、（ｎ）一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計を連続的に行い、それからステップ（ｊ）〜（ｍ）をそれぞれの仮定の乾燥状態のセメント性混合物について行い、予想された強度とステップ（ｍ）の一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物において計算された目標の強度との差が、所望の範囲になるまで、すなわち、一つあるいはそれ以上の最適な水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の比率を特定することができるまで、仮定の乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の初期混合比率を変更するステップ。２９．一つあるいはそれ以上の、ステップ（ｎ）の新たな仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計において、水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の初期混合比率を変更するにあたり、それぞのステップ（ｎ）において繰り返されて計算される、予想される強度と目標強度との差が、それぞのステップ（ｎ）において直前のセメント性混合物における予想される強度と目標強度との差よりも小さいと予想されるものである、請求項２８に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３０．最終的に硬化したセメント性混合物が、水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の混合比率において、請求項２８で特定された、少なくとも一つまたはそれ以上の最適な水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の混合比率を有するものと本質的に同様であるように、相対的比率の水硬セメントのバッチと微細な凝集物のバッチおよび粗い凝集物のバッチをさらに混合するステップを含む請求項２８に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３１．最終的に硬化したセメント性混合物が、スランプ性において、目標スランプ性と本質的に同様であるように、最終的に硬化したセメント性混合物に水をさらに混合するステップを含む請求項３０に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３２．含まれる水量において、最終的な乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物の混合比率とほとんど同様の比率を有する仮定の乾燥状態のセメント性混合物についての、ステップ（ｇ）において計算された水の量と本質的に同様であるように水をさらに混合するステップを含む請求項３１に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３３．水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物についての混合比率についてユニットコストを低下させるように、ステップ（ｎ）において決定される水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物についての、一つまたはそれ以上の最適な混合比率についてのユニットコストを比較するステップをさらに含む請求項２８に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３４．水硬セメント、微細な凝集物および粗い凝集物についての混合比率についてユニットコストを低下させるように、ステップ（ｉ）およびステップ（ｎ）において設計される仮定の乾燥状態のセメント性混合物のそれぞれについて、ユニットコストを比較するステップを含む請求項２８に記載のセメント性混合物を生じる設計最適化法。３５．最終的な水硬したセメント混合物を試行錯誤的に試験する方法を用いることなく、所望の特性を有するセメント性混合物を、水と混合し、それから硬化させて製造する方法であって、以下のステップを含むことを特徴とする最終的な乾燥セメント性混合物の製造方法。（ａ）最終的に水硬セメント混合物を形成するために共に混合される、水硬セメントのバッチおよび凝集物のバッチを準備するステップであって、水硬セメントのバッチは、個々の粒子としては平均直径粒子サイズおよび平均充填密度を有する、複数の粒子を含有するものであり、凝集物のバッチは、個々の粒子としては平均粒子サイズおよび平均充填密度を有するものであり、（ｂ）硬化させる前に、最終的な水硬セメント混合物の目標スランプ性および目標強度を選択するステップ、（ｃ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均粒子サイズを測定するステップ、（ｄ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均充填密度を測定するステップ、（ｅ）凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均直径粒子サイズを測定するステップ、（ｆ）凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均充填密度を測定するステップ、（ｇ）初期的な比率を有する水硬セメントと凝集物のバッチから、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するステップ、（ｈ）次の（１）〜（５）の数値に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度を計算するステップ、（１）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（２）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、（３）凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（４）凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、および、（５）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の水硬セメントと凝集物のバッチの混合比率、（ｉ）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物が所望の目標スランプを有するように予想されるべく、添加する水量を計算するステップ、（ｊ）ステップ（ｉ）において、予想された添加する水量に基づいて、硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の強度を計算するステップ、（ｋ）硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の予想された強度と目標の強度との差を計算するステップ、（ｌ）一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計を連続的に行い、それからステップ（ｈ）〜（ｋ）をそれぞれの仮定の乾燥状態のセメント性混合物について行い、予想された強度とステップ（ｈ）の一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物において計算された目標の強度との差が、所望の範囲になるまで、すなわち、一つあるいはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の比率を特定することができるまで、仮定の乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメントと凝集物の初期混合比率を変更するステップ、（ｍ）少なくとも水硬セメントのバッチの一部と凝集物のバッチの一部を混合し、最終的な乾燥状態のセメント性混合物を生成させるものであって、水硬セメントと凝集物の混合比率がステップ（ｌ）で特定される一つまたはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の混合比率と本質的に同様であるように混合するステップ。３６．最終的な水硬したセメント混合物を試行錯誤的に試験する方法を用いることなく、所望の特性を有する最終的なセメント性混合物の製造方法であって、以下のステップを含むことを特徴とする最終的な乾燥セメント性混合物の製造方法。（ａ）最終的に硬化された水硬セメント混合物を形成するために共に混合される、水硬セメントのバッチおよび凝集物のバッチを準備するステップであって、水硬セメントのバッチは、個々の粒子としては平均直径粒子サイズおよび平均充填密度を有する、複数の粒子を含有するものであり、凝集物のバッチは、個々の粒子としては平均直径粒子サイズおよび平均充填密度を有するものであり、（ｂ）硬化させる前に、最終的に硬化された水硬セメント混合物の目標スランプ性および目標強度を選択するステップ、（ｃ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均直径粒子サイズを測定するステップ、（ｄ）水硬セメントのバッチにおいて、個々の粒子としての平均充填密度を測定するステップ、（ｅ）凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均直径粒子サイズを測定するステップ、（ｆ）凝集物のバッチにおいて、個々の粒子としての平均充填密度を測定するステップ、（ｇ）初期的な比率を有する水硬セメントと凝集物のバッチから、仮定の乾燥状態のセメント性混合物を設計するステップ、（ｈ）次の（１）〜（５）の数値に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度を計算するステップ、（１）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（２）水硬セメントのバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、（３）凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均直径粒子サイズ、（４）凝集物のバッチにおける、個々の粒子の平均充填密度、および、（５）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の水硬セメントと凝集物のバッチの混合比率、（ｉ）仮定の乾燥状態のセメント性混合物の粒子充填密度に基づいて、仮定の乾燥状態のセメント性混合物が所望の目標スランプを有するように予想されるべく、添加する水量を計算するステップ、（ｊ）ステップ（ｉ）において、予想された添加する水量に基づいて、硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の強度を計算するステップ、（ｋ）硬化後の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の予想された強度と目標の強度との差を計算するステップ、（ｌ）一つあるいはそれ以上の仮定の乾燥状態のセメント性混合物の設計を連続的に行い、それからステップ（ｈ）〜（ｋ）をそれぞれの仮定の乾燥状態のセメント性混合物について繰り返して行い、予想された強度とステップ（ｈ）の一つあるいはそれ以上の直前の仮定の乾燥状態のセメント性混合物において計算された目標の強度との差が、所望の範囲になるまで、すなわち、一つあるいはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の比率を特定することができるまで、仮定の乾燥状態のセメント性混合物における水硬セメントと凝集物の初期混合比率を変更するステップ、（ｍ）水とともに、少なくとも水硬セメントのバッチの一部および凝集物のバッチの一部を混合し、最終的なセメント性混合物を生成させるものであって、水硬セメントと凝集物の混合比率が、ステップ（ｌ）で特定される一つまたはそれ以上の最適な水硬セメントと凝集物の混合比率と本質的に同様であるように混合するステップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．セメント、水、及び骨材を含むセメント性混合物を製造する方法であって、従来の試行錯誤の試験方法を用いずに、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を生じる設計最適化法により、セメント、水、及び骨材の成分比が決定され、該方法は、（ａ）セメント性混合物の強度及びスランプを選択するステップと；（ｂ）セメント性混合物で用いるセメントの型及び骨材を選択するステップと；（ｃ）選択された強度及びスランプを有するセメント性混合物を生じる選択された型のセメント、骨材、及び水の成分比を決定する設計最適化法を実施するステップと；ここで該設計最適化法（実験計画法）は、（ｉ）選択された型のセメント及び骨材のそれぞれの平均直径を実験的に決定するステップと；（ｉｉ）選択された型のセメント及び骨材のそれぞれの充填密度を実験的に決定するステップと；（ｉｉｉ）選択された型のセメント及び骨材の成分比が分離を生じないような第１の混合物を選択するステップと；（ｉｖ）選択された型のセメント及び骨材の平均直径及び充填密度に基づいた第１の数学的モデルから第１の混合物充填密度を決定するステップと；（ｖ）第１の混合物が所望するスランプを有するために必要な最小量の水を第２の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｖ）から得られた最小量の水と混合した第１の混合物の強度の計算値を第３の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉｉ）第１の混合物の強度の計算値を所望する強度と比較するステップと；（ｖｉｉｉ）選択された型のセメント及び骨材の成分比を分離を生じないように変化させて形成される他の混合物に対し、その混合物の強度の計算値がセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまでステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉ）を繰り返すステップとを含み、（ｄ）ステップ（ｖｉｉｉ）で決められた成分比の選択された型のセメント、骨材、及び水を混合し、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を得るステップとを有することを特徴とする方法。２．請求項第１項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該骨材は、粒子サイズがセメント粒子のサイズの２０倍よりも小さい型であることを特徴とする方法。３．請求項第１項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該骨材は、平均粒子径が２ｍｍよりも小さい型であることを特徴とする方法。４．請求項第１項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、選択された骨材は、１つの型の細骨材及び１つの型の粗骨材の組み合わせを含んだ型であり、該組合せは明確な細骨材／粗骨材比を有していることを特徴とする方法。５．請求項第４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、設計最適化法を実施するステップはさらに、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を最低のコストで生じる選択された型のセメント、細骨材、粗骨材、及び水の成分比を決定するステップを有し、ここで該設計最適化法はさらに、（ａ）強度の計算値が所望する強度に等しく、明確な細骨材／粗骨材比を有するセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｂ）新たな細骨材／粗骨材比を有する新混合物を定義するため細骨材／粗骨材比を変化させるステップと；（ｃ）新混合物に対し新たな細骨材／粗骨材比を一定に保ちつつ第１項記載のステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉ）を繰り返すステップと；（ｄ）強度の計算値が所望する強度に等しくステップ（ｃ）で決められた新混合物に対しステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すステップと；（ｅ）最低価格を有するセメント性混合物を決定するため、強度の計算値を所望する強度に等しく保ち、新たな細骨材／粗骨材比のそれぞれに対し各セメント性混合物の単位コストを比較するステップとを有することを特徴とする方法。６．セメント、水、粗骨材、及び細骨材を含むセメント性混合物を製造する方法であって、従来の試行錯誤の試験方法を用いず、所望する強度及びスランプを有し水とセメントの量を最小にしたセメント性混合物を生じる設計最適化法により、セメント、水、粗骨材、及び細骨材の成分比が決定され、該方法は、（ａ）セメント性混合物の強度及びスランプを選択するステップと；（ｂ）セメント性混合物で用いるセメントの型、細骨材、及び粗骨材を選択するステップと；（ｃ）所望する強度及びスランプを有し水とセメントの量を最小にしたセメント性混合物を形成し、選択された型のセメント、粗骨材、細骨材、及び水の成分比を決定する設計最適化法を実施するステップと；ここで該設計最適化法は、（ｉ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材のそれぞれの平均直径を実験的に決定するステップと；（ｉｉ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材のそれぞれの充填密度を実験的に決定するステップと；（ｉｉｉ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材の各々の量を変化させた所望する全ての組み合わせに対する充填密度を第１の数学的モデルから決定するステップと；（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）で決められた充填密度から最大充填密度を選択するステップと；ここで最大充填密度は最大充填組成物に対応し、（ｖ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材の分離しない組成物が得られるまで、最大充填組成物中の選択された型の細骨材の成分比を増加することにより第１の混合物を選択するステップと、ここで第１の混合物の細骨材／粗骨材比は最初の細骨材／粗骨材比と定義され、（ｖｉ）第１の混合物が所望するスランプを有するために必要な最小量の水を第２の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉｉ）ステップ（ｖｉ）から得られた最小量の水と混合した第１の混合物の強度の計算値を第３の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉｉｉ）第１の混合物の強度の計算値を所望する強度と比較するステップと；（ｉｘ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材の成分比を細骨材／粗骨材比を一定に保ち混合物の分離が生じないように変化させて形成される他の混合物に対し、その混合物の強度の計算値がセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまで、ステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉｉ）を繰り返すステップとを含み、（ｄ）ステップ（ｉｘ）で決められた成分比の選択された型のセメント、粗骨材、細骨材、及び水を混合し、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を水とセメントの量を最小にして得るステップとを有することを特徴とする方法。７．請求項第６項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該設計最適化法を実施するステップはさらに、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を最低のコストで生じる選択された型のセメント、細骨材、粗骨材、及び水の成分比を決定するステップを有し、ここで最低コストの混合物を決定するため、該設計最適化法はさらに、（ａ）強度の計算値が所望する強度に等しいセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｂ）第１の混合物に関して細骨材の成分比を少量増加することにより新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物を定義するステップと；（ｃ）新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物に対し第６項記載のステップ（ｖｉ）〜（ｘｉｉ）を繰り返すステップと；（ｄ）新たな細骨材／粗骨材比に対し所望する強度が計算強度に等しいステップ（ｃ）で決められた各混合物に対しステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すステップと；（ｅ）最低コストを有するセメント性混合物を決定するために、強度の計算値を所望する強度に等しく保ち、新たな細骨材／粗骨材比の各々に対し各セメント性混合物の単位コストを比較するステップとを含むことを特徴とする方法。８．請求項第７項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該設計最適化法を実施するステップはさらに、（ａ）混合物に対し所望する耐久性を選択するステップと；（ｂ）新たな細骨材／粗骨材比の各々に対し所望する強度及びスランプを有する各混合物の耐久性の計算値を第４の数学的モデルから決定するステップと；（ｃ）最低価格で所望する強度、スランプ、及び耐久性を有するセメント性混合物を決定するために、セメント性混合物が所望する強度及びスランプを持つ細骨材／粗骨材比の各々に対し所望する耐久性と耐久性の計算値を比較するステップとを有することを特徴とする方法。９．セメント、水、粗骨材、及び細骨材を含むセメント性混合物を製造する方法であって、従来の試行錯誤の試験方法を用いずに、所望する強度及びスランプを最低コストで有するセメント性混合物を生じる設計最適化法により、セメント、水、粗骨材、及び細骨材の成分比が決定され、該方法は、（ａ）セメント性混合物の強度及びスランプを選択するステップと；（ｂ）セメント性混合物で用いるセメントの型、細骨材、及び粗骨材を選択するステップと；（ｃ）所望する強度及びスランプを最低コストで有するセメント性混合物を形成し、選択された型のセメント、粗骨材、細骨材、及び水の成分比を決定する設計最適化法を実施するステップと；ここで該設計最適化法は、（ｉ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材のそれぞれの平均直径を実験的に決定するステップと；（ｉｉ）選択された型のセメント粗骨材、及び細骨材のそれぞれの充填密度を実験的に決定するステップと；（ｉｉｉ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材の各々の量を変化させた所望する全ての組み合わせに対する充填密度を第１の数学的モデルから決定するステップと；（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）で決められた充填密度から最大充填密度を選択するステップと；ここで最大充填密度は最大充填組成物に対応し、（ｖ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材の分離しない組成物が得られるまで、最大充填組成物中の選択された型の細骨材の成分比を増加することにより第１の混合物を選択するステップと、ここで第１の混合物の細骨材／粗骨材比は最初の細骨材／粗骨材比と定義され、（ｖｉ）第１の混合物が所望するスランプを有するために必要な最小量の水を第２の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉｉ）ステップ（ｖｉ）から得られた最小量の水と混合した第１の混合物の強度の計算値を第３の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉｉｉ）第１の混合物の強度の計算値を所望する強度と比較するステップと；（ｉｘ）選択された型のセメント、粗骨材、及び細骨材の成分比を細骨材／粗骨材比を一定に保ち混合物の分離が生じないように変化させて形成される他の混合物に対し、その混合物の強度の計算値がセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまで、ステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉｉ）を繰り返すステップと、（ｘ）強度の計算値が所望する強度に等しいセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｘｉ）第１の混合物に関して細骨材の成分比を少量増加することにより新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物を定義するステップと；（ｘｉｉ）新たな細骨材／粗骨材比を有する混合物に対しステップ（ｖｉ）〜（ｘｉ）を繰り返すステップと；（ｘｉｉｉ）最低コストを有するセメント性混合物を決定するために、強度の計算値を所望する強度に等しく保ち、新たな細骨材／粗骨材比の各々に対し各セメント性混合物の単位コストを比較するステップと（ｄ）ステップ（ｘｉｉｉ）で決められた成分比の選択された型のセメント、粗骨材、細骨材、及び水を混合し、所望する強度及びスランプを最低のコストで有するセメント性混合物を得るステップとを有することを特徴とする方法。１０．請求項第９項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、細骨材、粗骨材、ポゾラン、及び水を含み、所望する強度及びスランプを最低コストで有するセメント性混合物を設計するため混合物にポゾランを添加するステップを有し、ポゾランを添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いるポゾランの型を選択するステップと；（ｂ）ポゾランの添加を取り入れるため第２の数学的モデル及び第３の数学的モデルを補正するステップと；（ｃ）第１の細骨材／粗骨材比に対し所望する強度を有する混合物中のセメントの成分比の微少量をポゾランに置き換え、第１のポゾラン混合物を定義するステップと；（ｄ）ポゾランの該微少量を一定に保ちながら第１のポゾラン混合物に対し第９項記載のステップ（ｖｉ）〜（ｘ）を繰り返し、セメント、細骨材、粗骨材、水、及び微少量のポゾランを含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｅ）ポゾランの選択された成分比に対しステップ（ｄ）を繰り返し続けるステップと；（ｆ）ステップ（ｅ）で決められた混合物の各々の単位コストを比較し、第１の細骨材／粗骨材比に対し、所望する強度及びスランプを有する混合物を生じるセメント、細骨材、粗骨材、ポゾラン、及び水の成分比を有する最も安価な混合物を決定するステップと；（ｇ）新たな細骨材／粗骨材比を有し所望する強度を有するセメント性混合物の各々に対しステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すステップと；（ｈ）新たな細骨材／粗骨材比の各々に対し最も安価な混合物の各々の単位コストを比較し、所望する強度及びスランプを最低のコストで有するセメント、細骨材、粗骨材、ポゾラン、及び水の成分比を決定するステップとを含むことを特徴とする方法。１１．請求項第１０項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該ポゾランはシリカフュームであることを特徴とする方法。１２．請求項第１０項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該ポゾランはフライアッシュであることを特徴とする方法。１３．請求項第９項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、細骨材、粗骨材、減水剤、及び水を含み、所望する強度及びスランプを最低コストで有するセメント性混合物を設計するため混合物に減水剤を添加するステップを有し、減水剤を添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いる減水剤を選択するステップと；（ｂ）減水剤の添加を取り入れるため第２の数学的モデルを補正するステップと；（ｃ）第１の細骨材／粗骨材比に対し所望する強度を有する混合物に微少量の減水剤を添加し、第１の減水剤混合物を定義するステップと；（ｄ）減水剤の該微少量を一定に保ちながら第１の減水剤混合物に対し第９項記載のステップ（ｖｉ）〜（ｘ）を繰り返し、セメント、細骨材、粗骨材、水、及び微少量の減水剤を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｅ）増加した微少量の減水剤に対しステップ（ｄ）を繰り返すステップと；（ｆ）ステップ（ｅ）で決められた混合物の各々の単位コストを比較し、第１の細骨材／粗骨材比に対し、所望する強度及びスランプを有する混合物を生じるセメント、細骨材、粗骨材、減水剤、及び水の成分比を有する最も安価な混合物を決定するステップと；（ｇ）新たな細骨材／粗骨材比を有し所望する強度を有するセメント性混合物の各々に対しステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すステップと；（ｈ）新たな細骨材／粗骨材比の各々に対し最も安価な混合物の各々の単位コストを比較し、所望する強度及びスランプを最低のコストで有するセメント、細骨材、粗骨材、減水剤、及び水の成分比を決定するステップとを含むことを特徴とする方法。１４．請求項第９項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、細骨材、粗骨材、充填材、及び水を含み、所望する強度及びスランプを最低コストで有するセメント性混合物を設計するため混合物に充填材を添加するステップを有し、充填材を添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いる充填材を選択するステップと；（ｂ）充填材の添加を取り入れるため第２の数学的モデルを補正するステップと；（ｃ）第１の細骨材／粗骨材比に対し所望する強度を有する混合物中のセメントの成分比の微少量を充填材に置き換え、第１の充填材混合物を定義するステップと；（ｄ）充填材の該微少量を一定に保ちながら第１の充填材混合物に対し第９項記載のステップ（ｖｉ）〜（ｘ）を繰り返し、セメント、細骨材、粗骨材、水、及び微少量の減水剤を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｅ）増加した微少量の充填材に対しステップ（ｄ）を繰り返すステップと；（ｆ）ステップ（ｅ）で決められた混合物の各々の単位コストを比較し、第１の細骨材／粗骨材比に対し、所望する強度及びスランプを有する混合物を生じるセメント、細骨材、粗骨材、充填材、及び水の成分比を有する最も安価な混合物を決定するステップと；（ｇ）新たな細骨材／粗骨材比を有し所望する強度を有するセメント性混合物の各々に対しステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すステップと；（ｈ）新たな細骨材／粗骨材比の各々に対し最も安価な混合物の各々の単位コストを比較し、所望する強度及びスランプを最低のコストで有するセメント、細骨材、粗骨材、充填材、及び水の成分比を決定するステップとを含むことを特徴とする方法。１５．請求項第４〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該細骨材は複数の型の細骨材を含むことを特徴とする方法。１６．請求項第４〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該細骨材は砂であることを特徴とする方法。１７．請求項第４〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該粗骨材は複数の型の粗骨材を含むことを特徴とする方法。１８．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメントの型は複数の型のセメントを含むことを特徴とする方法。１９．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメントと骨材の型は充填密度を最大にするように選択されていることを特徴とする方法。２０．請求項第４〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、第１の混合物を選択するステップはさらに、（ａ）選択された型のセメント、細骨材、及び粗骨材の量を微小量づつ変化させた所望する全ての組み合わせに対する充填密度を第１の数学的モデルから決定するステップと；（ｂ）ステップ（ａ）で決められた充填密度から最大充填組成物に対応する最大充填密度を選択するステップと、を有することを特徴とする方法。２１．請求項第２０項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物は、体積比で最大充填組成物に対する細骨材の成分比より少なくとも５％大きな成分比を持つ細骨材を有することを特徴とする方法。２２．請求項第４〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物は、体積比で該セメント性混合物の固体部の約８０％よりも小さな成分比を持つ細骨材を有することを特徴とする方法。２３．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物は、体積比で該セメント性混合物の固体部の２０％よりも小さな成分比を持つセメントを有することを特徴とする方法。２４．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメント性混合物はモルタルであることを特徴とする方法。２５．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメント性混合物はプラスタであることを特徴とする方法。２６．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメント性混合物を壁板に成形することが可能であることを特徴とする方法。２７．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、骨材、ポゾラン、及び水を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物にポゾランを添加するステップを有し、ポゾランを添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いるポゾランを選択するステップと；（ｂ）第１の混合物中のセメントの成分比の選択されただけの量をポゾランで置き換えるステップと；（ｃ）ポゾランの添加を反映させるため第２の数学的モデル及び第３の数学的モデルを補正するステップと；（ｄ）ポゾランの量を一定に保ち混合物の強度の計算値がセメント、骨材、ポゾラン、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを含むことを特徴とする方法。２８．請求項第２７項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該ポゾランはシリカフュームであることを特徴とする方法。２９．請求項第２８項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該シリカフュームは、体積比でセメント性混合物の固体部分の最高約２０％までの範囲でセメント性混合物に混ぜられることを特徴とする方法。３０．請求項第２７項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該ポゾランはフライアッシュであることを特徴とする方法。３１．請求項第３０項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該フライアッシュは、体積比でセメント性混合物の固体部分の最高約３０％までの範囲でセメント性混合物に混ぜられることを特徴とする方法。３２．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、骨材、減水剤、及び水を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物に減水剤を添加するステップを有し、減水剤を添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いる減水剤を選択するステップと；（ｂ）減水剤の添加を反映させるため第２の数学的モデルを補正するステップと；（ｃ）混合物の強度の計算値がセメント、骨材、減水剤、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを含むことを特徴とする方法。３３．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該方法はさらに、セメント、骨材、充填材、及び水を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物に充填材を添加するステップを有し、充填材を添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いる充填材の型を選択するステップと；（ｂ）第１の混合物中のセメントの成分比の選択されただけの量を充填材で置き換えるステップと；（ｃ）充填材の添加を反映させるため第２の数学的モデルを補正するステップと；（ｄ）混合物の強度の計算値がセメント、骨材、充填材、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを含むことを特徴とする方法。３４．請求項第４〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該設計最適化法を実施するステップはさらに、（ａ）混合物に対し所望する耐久性を選択するステップと；（ｂ）所望する強度及びスランプ並びに所望する細骨材／粗骨材比を有する混合物の耐久性の計算値を第４の数学的モデルから決定するステップと；（ｃ）所望する耐久性と耐久性の計算値とを比較するステップと；（ｄ）セメント性混合物の充填密度を増加させる新たな細骨材／粗骨材比を決めるため細骨材／粗骨材比を変化させるステップと；（ｅ）新たな細骨材／粗骨材比を持ち所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を決定するため請求項第１項記載のステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉｉ）を繰り返すステップと；（ｆ）所望する強度、スランプ、及び耐久性を有するセメント性混合物が得られるまでステップ（ｃ）〜（ｅ）を繰り返すステップとを有することを特徴とする方法。３５．請求項第１〜１４項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメント性混合物を製造する方法はさらに、（ａ）セメント性混合物の実際のスランプを実験的に決めるステップと；（ｂ）実際の該スランプを有する混合物を得るのに必要な水量を第２の数学的モデルから計算するステップと；（ｃ）他の少なくとももう一つの混合物に対してステップ（ａ）及び（ｂ）のステップを繰り返すステップと；（ｄ）実際のスランプを得るのに用いた水量と実際のスランプを得るための水量の計算値との間の相関関係を確立するステップと；（ｅ）該相関関係を第２の数学的モデルに組み込み、所望するスランプを有する混合物を得るのに必要な水量をより精度よく決定するステップとを含むことを特徴とする方法。３６．セメント、水、及び骨材を含むセメント性混合物であって、従来の試行錯誤の試験方法を用いず、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を生じる設計最適化法により、セメント、水、及び骨材の成分比が決定され、該プロセスにより形成されるセメント性混合物は、（ａ）セメント性混合物の強度及びスランプを選択するステップと；（ｂ）セメント性混合物で用いるセメントの型及び骨材を選択するステップと；（ｃ）選択された強度及びスランプを有するセメント性混合物を生じる選択された型のセメント、骨材、及び水の成分比を決定する設計最適化法を実施するステップと；ここで該設計最適化法は、（ｉ）選択された型のセメント及び骨材のそれぞれの平均直径を実験的に決定するステップと；（ｉｉ）選択された型のセメント及び骨材のそれぞれの充填密度を実験的に決定するステップと；（ｉｉｉ）選択された型のセメント及び骨材の成分比が分離を生じないような第１の混合物を選択するステップと；（ｉｖ）選択された型のセメント及び骨材の平均直径及び充填密度に基づいた第１の数学的モデルから第１の混合物充填密度を決定するステップと；（ｖ）第１の混合物が所望するスランプを有するために必要な最小量の水を第２の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉ）ステップ（ｖ）から得られた最小量の水と混合した第１の混合物の強度の計算値を第３の数学的モデルから決定するステップと；（ｖｉｉ）第１の混合物の強度の計算値を所望する強度と比較するステップと；（ｖｉｉｉ）選択された型のセメント及び骨材の成分比を分離を生じないように変化させて形成される他の混合物に対し、その混合物の強度の計算値がセメント性混合物の所望する強度に等しくなるまでステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉ）を繰り返すステップとを含み、（ｄ）ステップ（ｖｉｉｉ）で決められた成分比の選択された型のセメント、骨材、及び水を混合し、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を得るステップとを有することを特徴とするセメント性混合物。３７．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、選択された骨材は、１つの細骨材及び１つの粗骨材を含むことを特徴とするセメント性混合物。３８．請求項第３７項記載のセメント性混合物であって、該細骨材は複数の型の細骨材及び粗骨材を含むことを特徴とするセメント性混合物。３９．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、該セメントと骨材の型はセメント性混合物の充填密度を最大にするように選択されていることを特徴とするセメント性混合物。４０．請求項第３７項記載のセメント性混合物であって、第１の混合物を選択するステップはさらに、（ａ）選択された型のセメント、細骨材、及び粗骨材の量を微小量づつ変化させた所望する全ての組み合わせに対する充填密度を第１の数学的モデルから決定するステップと；（ｂ）ステップ（ａ）で決められた充填密度から最大充填組成物に対応する最大充填密度を選択するステップと、を含むことを特徴とするセメント性混合物。４１．請求項第４０項記載のセメント性混合物であって、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物は、体積比で最大充填組成物に対する細骨材の成分比より少なくとも５％大きな成分比を持つ細骨材を有することを特徴とするセメント性混合物。４２．請求項第３７項記載のセメント性混合物であって、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物は、体積比で該セメント性混合物の固体部の約８０％よりも小さな成分比を持つ細骨材を有することを特徴とするセメント性混合物。４３．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物は、体積比で該セメント性混合物の固体部の２０％よりも小さな成分比を持つセメントを有することを特徴とするセメント性混合物。４４．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、該セメント性混合物はモルタルであることを特徴とするセメント性混合物。４５．請求項第３７項記載のセメント性混合物であって、設計最適化法を実施するステップはさらに、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を最低のコストで生じる選択された型のセメント、細骨材、粗骨材、及び水の成分比を決定するステップを有し、ここで該設計最適化法はさらに、（ａ）強度の計算値が所望する強度に等しく、明確な細骨材／粗骨材比を有するセメント性混合物の単位コストを決定するステップと；（ｂ）新たな細骨材／粗骨材比を有する新混合物を定義するため細骨材／粗骨材比を変化させるステップと；（ｃ）新混合物に対し新たな細骨材／粗骨材比を一定に保ちつつ第３６項記載のステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉ）を繰り返すステップと；（ｄ）強度の計算値が所望する強度に等しくステップ（ｃ）で決められた新混合物に対しステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すステップと；（ｅ）最低価格を有するセメント性混合物を決定するため、強度の計算値を所望する強度に等しく保ち、新たな細骨材／粗骨材比のそれぞれに対し各セメント性混合物の単位コストを比較するステップとを有することを特徴とするセメント性混合物。４６．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、該方法はさらに、セメント、骨材、ポゾラン、及び水を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物にポゾランを添加するステップを有し、ポゾランを添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いるポゾランを選択するステップと；（ｂ）第１の混合物のセメントの成分比の選択された量をポゾランで置き換えるステップと；（ｃ）ポゾランの添加を反映させるため第２の数学的モデル及び第３の数学的モデルを補正するステップと；（ｄ）ポゾランの量を一定に保ち、混合物の強度の計算値がセメント、骨材、ポゾラン、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度と等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを含むことを特徴とするセメント性混合物。４７．請求項第４６項記載のセメント性混合物であって、該ポゾランはシリカフュームであることを特徴とするセメント性混合物。４８．請求項第４６項記載のセメント性混合物であって、該ポゾランはフライアッシュであることを特徴とするセメント性混合物。４９．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、該方法はさらに、セメント、骨材、減水剤、及び水を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物に減水剤を添加するステップを有し、減水剤を添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いる減水剤を選択するステップと；（ｂ）減水剤の添加を反映するため第２の数学的モデルを補正するステップと；（ｃ）混合物の強度の計算値がセメント、骨材、減水剤、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度と等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを含むことを特徴とするセメント性混合物。５０．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、該方法はさらに、セメント、骨材、充填材、及び水を含み、所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を設計するため混合物に充填材を添加するステップを有し、充填材を添加する該ステップは、（ａ）セメント性混合物に用いる充填材の型を選択するステップと；（ｂ）第１の混合物中のセメントの成分比の選択された量を充填材と置き換えるステップと；（ｃ）充填材の添加を反映させるため第２の数学的モデルを補正するステップと；（ｄ）混合物の強度の計算値がセメント、骨材、充填材、及び水を含むセメント性混合物の所望する強度と等しくなるまで設計最適化法を続けるステップとを含むことを特徴とするセメント性混合物。５１．請求項第３６項記載のセメント性混合物であって、該設計最適化法を実施するステップはさらに、（ａ）混合物に対し所望する耐久性を選択するステップと；（ｂ）所望する強度及びスランプ並びに決められた細骨材／粗骨材比を有するセメント性混合物の耐久性の計算値を第４の数学的モデルから決定するステップと；（ｃ）所望する耐久性と耐久性の計算値とを比較するステップと；（ｄ）セメント性混合物の密度を増加させる新たな細骨材／粗骨材比を決めるため細骨材／粗骨材比を変化させるステップと；（ｅ）新たな細骨材／粗骨材比を持ち所望する強度及びスランプを有するセメント性混合物を決定するため請求項第３６項記載のステップ（ｉｖ）〜（ｖｉｉｉ）を繰り返すステップと；（ｆ）所望する強度、スランプ、及び耐久性を有するセメント性混合物が得られるまでステップ（ｃ）〜（ｅ）を繰り返すステップとを有することを特徴とするセメント性混合物。５２．請求項第３６項記載のセメント性混合物を製造する方法であって、該セメント性混合物を製造する方法はさらに、（ａ）セメント性混合物の実際のスランプを実験的に決めるステップと；（ｂ）実際の該スランプを有する混合物を得るのに必要な水量を第２の数学的モデルから計算するステップと；（ｃ）他の少なくとももう一つの混合物に対してステップ（ａ）及び（ｂ）のステップを繰り返すステップと；（ｄ）実際のスランプを得るのに用いた水量と実際のスランプを得るための水量の計算値との間の相関関係を確立するステップと；（ｅ）該相関関係を第２の数学的モデルに組み込み、所望するスランプを有する混合物を得るのに必要な水量をより精度よく決定するステップとを含むことを特徴とする方法。