(57)【要約】【課題】  コンクリートの乾燥収縮ひずみを小さくすることができる良質骨材を、簡易な選定できる方法を提供する。【解決手段】  複数品種の骨材試料を表乾状態とした後、同一環境下で所定期間乾燥させて乾燥後質量を測定する。さらに絶乾状態での質量を計量して、前記所定期間を経た各骨材試料の気乾含水率を求める。これら各骨材試料のうち、気乾含水率が最小の骨材を、良質な使用骨材として選定することとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数品種の骨材試料を表乾状態とした後、同一環境下で所定期間乾燥させて乾燥後質量を測定し、さらに絶乾状態での質量を計量して、前記所定期間を経た各骨材試料の気乾含水率を求め、該気乾含水率が最小の骨材を、使用骨材として選定することを特徴とするコンクリート用良質骨材の選定方法。
【請求項２】
前記骨材試料を気温２０℃、６０％ＲＨ環境下にて所定期間乾燥後、各骨材試料の気乾含水率を求めることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート用良質骨材の選定方法。    
【請求項３】
前記骨材試料を、外気環境下にて所定期間乾燥後、各骨材試料の気乾含水率を求めることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート用良質骨材の選定方法。
【請求項４】
前記骨材試料を２乃至５日間の所定日数乾燥後、各骨材試料の気乾含水率を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコンクリート用良質骨材の選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリート用良質骨材の選定方法に係り、特に製造されたコンクリートの乾燥収縮ひずみを小さくすることができる良質骨材を、簡易な方法で選定できるようにしたコンクリート用良質骨材の選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの乾燥収縮は、自然環境下では主にセメントペーストの硬化時の現象に主因があり、セメントゲル中の細孔中の水分蒸発に伴う表面張力に起因した収縮現象によるものであることが知られている。その点に注目した発明として、セメントペーストの硬化時におけるゲル水の表面張力を低減するために膨張材と乾燥収縮低減剤およびアルカリ金属塩を含む混和剤が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方、コンクリート全体の乾燥収縮は、セメントペースト自体の乾燥収縮より１桁以上小さく、８×１０-4程度の収縮率が見込まれるが、このコンクリートの乾燥収縮を小さくことがコンクリート構造物に発生するひび割れ抑制のために重要である。ところで、コンクリートは、細骨材および粗骨材とを合わせた骨材がその体積の約７割を占めていることから、骨材種による収縮量の違いがコンクリートの乾燥収縮に及ぼす影響が非常に大きく、たとえば弾性係数の小さい骨材や、吸水量の大きい骨材はペースト部の収縮ひずみを吸収する効果が小さいため、コンクリートの乾燥収縮を大きくする傾向にあるとの知見がある。そこで、コンクリート製造時においては良質な骨材を用いることが重要となる。コンクリート収縮防止に効果のある骨材種として、軽量細骨材を使用する提案（特許文献２）や、高ビーライト系セメントに対して石灰石砕砂、砕石を使用する提案もされている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８２６１９公報参照。
【特許文献２】特開平１１−９２２００公報参照。
【特許文献３】特開平１１−３０２０５６公報参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の技術のうち、特許文献１に開示された発明では、膨張材の膨張作用による強度低下、耐久性低下および乾燥収縮低減剤を使用した場合のコンクリートのフレッシュ性状（まだ固まらないコンクリートとしての性質）の変化などが問題となる。また、軽量骨材や石灰石等を用いた特許文献２，特許文献３に記載された発明は、主に高強度・高流動コンクリートを対象とし、コンクリートの自己収縮の低減を主目的とするもので、副次的に乾燥収縮の改善が果たせるものである。したがって、普通コンクリートのように乾燥収縮が主因となる場合の効果の解決に着目したものではない。さらに、既往の研究として、上述のように軽量骨材が有効であることが明らかになったこと等を根拠として、上述したコンクリートの乾燥収縮ひずみと骨材の吸水率、密度との関係の相関は高くなく、骨材の細孔の影響による骨材の収縮率が影響し、その傾向は骨材の比表面積との関係が高いことが知られてきている。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、骨材の気乾含水率と、その骨材を使用したコンクリートの乾燥収縮ひずみとの関係に着目した、乾燥収縮の小さいコンクリートを提供できる良質骨材を簡易に選定できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は複数品種の骨材試料を表乾状態とした後、同一環境下で所定期間乾燥させて乾燥後質量を測定し、さらに絶乾状態での質量を計量して、前記所定期間を経た各骨材試料の気乾含水率を求め、該気乾含水率が最小の骨材品種を、使用骨材として選定することを特徴とする。
【０００７】
前記骨材試料を気温２０℃、６０％ＲＨ環境下にて所定期間乾燥後、各骨材試料の気乾含水率を求めることが好ましい。
【０００８】
前記骨材試料を、外気環境下にて所定期間乾燥後、各骨材試料の気乾含水率を求めることが好ましい。
【０００９】
前記骨材試料を２乃至５日間の所定日数乾燥後、各骨材試料の気乾含水率を求めることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上に述べたように、本発明によれば、簡易な試験方法により、コンクリートに用いた場合に乾燥収縮を小さくできる良質骨材を容易に選定できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のコンクリート用良質骨材の選定方法の実施するための最良の形態について、以下の実施例をもとに説明する。
【実施例】
【００１２】
本実施例では、図１に試験室で実施可能な選定方法の手順を、図２にコンクリート工事が行われる現場で実施可能な簡易選定方法の手順を示している。
［試験室における選定方法］
【００１３】
（試験方法）
以下、試験室において、試料の乾燥等の条件を設定可能な場合における良質骨材の選定方法について、図１を参照して説明する。まず、使用予定の複数品種の骨材（細骨材、粗骨材のいずれでもよい）の水分調整を行い、表面乾燥状態にする。所定質量、たとえば２kg分を計量して試料とする。次いで、試料を気温２０℃、６０％ＲＨ環境下にて乾燥させる。この乾燥状態を実現するために、恒温室あるいは所定容積を有する恒温槽を用いることが好ましい。所定の乾燥期間経過後（１２０時間＝５日）の試料質量を測定する。この状態（乾燥５日後）では、各試料は骨材内の細孔内に内部水を保持した気乾状態にある。そこで、この試料を乾燥炉（１０５℃）にて、完全に内部水を蒸発させた絶乾状態になるまで乾燥する。
そして、次式（式１）より、試料の気乾含水率を算出する。
気乾含水率(％)
＝（乾燥５日後の試料質量−絶乾状態試料質量）／（絶乾状態試料質量）×１００
…（式１）
（選定方法）
上述の気乾含水率が最小の試料骨材を、使用良質骨材として選定する。
（実験例）
図３は、６品種の粗骨材（硬質砂岩（産地：青梅），花崗岩（産地：御所），石灰石（産地：鳥形山，津久見，峩朗，秩父））を対象として、気温２０℃、６０％ＲＨ環境下にて乾燥させ、経過日数に対する含水率の経時変化を示したグラフである。同図から明らかなように、全ての骨材で、乾燥日数１日経過後に大きく含水率が低下して２日以後は、品種によるが、ほぼ一定となる結果となった。本試験では、すべての試料で含水率が安定した乾燥日数５日を試験室における骨材選定作業での試験条件とすることとした。図４は、図３に示した試料の含水率がほぼ一定となった乾燥５日後の気乾含水率（％）を比較して示したグラフである。品種による傾向として、硬質砂岩や花崗岩に比べて、産地に係わらず石灰石の含水率が著しく小さくなった。以上の試験から、これらの骨材選定では、各石灰石を骨材として利用することで、乾燥収縮の小さいコンクリートを製造することができる。このことは、図５から明らかである。すなわち、図５は、図１で示した試料の乾燥５日後の含水率と、その含水率を測定した骨材を使用して、所定の調合条件(水セメント比、単位水量、細骨材率、空気量、細骨材の種類)を一定として製造したコンクリート試験体（材齢６週）で測定した乾燥収縮ひずみ（ＪＩＳ Ａ １１２９の長さ変化試験方法に準拠）との相関関係を示したグラフである。同グラフから明らかなように、骨材気乾含水率が小さくなるほど、コンクリートの乾燥収縮ひずみが小さくなる正の相関関係が得られることが明らかされた。したがって、上述したように、所定の乾燥手順を経て得られた各骨材の気乾含水率を測定し、そのうち、気乾含水率が最小の骨材を選定することにより、乾燥収縮の小さいコンクリートを製造することが可能となる。
【００１４】
［含水率と乾燥収縮ひずみとの相関関係の検証］
上述のように、既往の知見によれば、骨材の比表面積と乾燥収縮ひずみとの間の相関性の確認をすることにより、上述の含水比と乾燥収縮ひずみとの相関性の高さを検証することができる。図６は、３品種の細骨材（山砂（産地：君津），硬質砂岩砕砂（産地：五月女），石灰石砕砂（産地：鳥形山）、９品種の粗骨材（硬質砂岩砕石（産地：青梅），硬質砂岩（産地：奥多摩），花崗岩（産地：御所），安山岩（産地：下関），流紋岩（産地：西島）石灰石（産地：鳥形山，津久見，峩朗，秩父））を対象として、それぞれの試料の比表面積を示したグラフである。比表面積は水蒸気等温吸着試験を行いＢＥＴ法によりによる比表面積測定により求めた。一方、この比表面積値を求めた各試料（図６参照）に対して、図１に記載した試験手順によって気乾含水率（％）を求めた。図７は細骨材の気乾含水率を、図８は粗骨材の気乾含水率を示している。これらのデータから骨材比表面積と骨材気乾含水率との相関関係を示したのが図９である。このときの回帰直線は、相関係数ＲがおよそＲ＝０．９５となり、高い相関を示す。よって、本発明において、所定の気乾含水率を測定して、その中の最小値を示す骨材を選定する方法は、この比表面積値との関係を介在させることで、ある期間乾燥させた状態の、気乾含水率が小さい骨材を用いるほど、コンクリートは乾燥収縮ひずみが小さくなる関係が証明された。
【００１５】
［現場における簡易選定方法］
図１に示した試験室における選定方法では、骨材試料を所定の気乾状態にするために、温度、湿度を一定にした恒温槽を用いたが、実際の工事現場において、骨材を選定する際には、このような環境を実現できない場合も多い。そこで、現場でも、図１に示した選定方法と同様に、乾燥収縮の小さい骨材を選定する方法について、検討した。以下、その選定方法について、図２を参照して説明する。恒温槽では、気温２０℃、６０％ＲＨ環境下にて乾燥させることとした（図１）が、簡易選定方法では、外気環境下で、試料の表乾状態から所定の気乾状態までの乾燥を行うこととした（図２）。このように、外気での骨材乾燥を想定すると、乾燥時の外気温、湿度は季節によって様々である。そこで、数日にわたり、キャリブレーションを行って気乾状態でほぼ含水率が定常になる乾燥期間を検討した。通常、使用される骨材品種では、図３とほぼ同様の傾向を示し、２〜５日間で骨材気乾含水率が定常になることが確認された。そこで、外気環境下での乾燥でも５日あるいはそれより短い期間を乾燥期間として設定することとした。なお、その間の気温、湿度の日較差は、気乾含水率の減少、定常化において無視できることも確認した。そして、その後、気乾状態の骨材試料の質量を測定し、その後、公知の乾燥炉によって絶乾状態にする。これら各データを（式１）に適用して、所定乾燥期間後の気乾含水率を求める。この場合にも、図１に示した試験室における選定方法と全く同様に、気乾含水率が小さいほど乾燥収縮が小さいことが確認された。よって、現場においても、対象となる骨材を表乾状態から気乾状態にする際の乾燥条件（外気条件、乾燥期間）を適宜設定し、その乾燥期間後の試料の気乾含水率を求めることにより、図１に示した場合と同様に、乾燥収縮の小さい骨材の選定を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による一実施例におけるコンクリート用良質骨材の選定方法（試験室法）の手順を示したフローチャート。
【図２】本発明による一実施例におけるコンクリート用良質骨材の選定方法（現場簡易法）の手順を示したフローチャート。
【図３】複数の骨材品種における、乾燥日数と含水率の変化の関係を示したグラフ。
【図４】乾燥５日後における各骨材品種別の含水率。
【図５】乾燥５日後の各骨材の含水率と、その骨材を用いたコンクリートの乾燥収縮ひずみとの相関関係を示したグラフ。
【図６】複数の骨材品種別の比表面積を示したグラフ。
【図７】複数の細骨材の品種別の気乾含水率を示したグラフ。
【図８】複数の粗骨材の品種別の気乾含水率を示したグラフ。
【図９】骨材の比表面積と対応する気乾含水率との相関関係を示したグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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