(57)【要約】【課題】セメントや骨材などの多孔材料と液体とを混練してなる多孔体を製造する際に適切な品質を管理するとともに、既存の多孔材料の構造耐力変化を含む構造物の耐久性の定量評価に貢献すること。【解決手段】セメント、水および骨材を混練してなるコンクリートを構成するセメント硬化体への吸着水の平均吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、二つの特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定した二つの分離圧の差分からコンクリートの体積変化のし易さを評価する。具体的には、算出した差分が、予め実験等で設定される所定値よりも大きい場合に、コンクリートの体積変化がし易いと判定し、一方、算出した差分が、前記所定値よりも小さい場合に、コンクリートの体積変化がし難いと判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔材料と液体とを混練してなる多孔体中の多孔材料の収縮または膨張に起因する体積変化のし易さを評価する多孔材料体積変化特性評価装置であって、
前記多孔材料への液体の吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、少なくとも一つの特定の吸着厚さに対応する分離圧を特定し、特定された分離圧から前記多孔材料の体積変化のし易さを評価する評価手段を備えること
を特徴とする多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項２】
前記特定の吸着厚さが複数存在し、
前記評価手段は、前記複数の特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定された前記複数の分離圧から多孔材料の体積変化のし易さを評価すること
を特徴とする請求項１に記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項３】
前記評価手段は、前記分離圧または前記分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分に基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする請求項２に記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項４】
前記評価手段は、前記分離圧または前記分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分と、前記多孔材料の比表面積と、前記多孔材料のみかけ密度とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積変化駆動力を算出し、算出した前記多孔材料の体積変化駆動力に基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする請求項２に記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項５】
前記評価手段は、前記分離圧または前記分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分と、前記多孔材料の比表面積と、前記多孔材料のみかけ密度とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積変化駆動力を算出し、算出した前記多孔材料の体積変化駆動力と、前記多孔材料の体積弾性率と、前記多孔材料の比表面積とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積歪みを算出し、算出した前記多孔材料の体積歪みに基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする請求項２に記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項６】
前記評価手段は、前記多孔材料の単位体積当たりの含水量と、前記分離圧とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積変化駆動力を算出し、算出した前記多孔材料の体積変化駆動力に基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする請求項１に記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項７】
前記分離圧曲線が予め用意されることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項８】
前記予め用意される分離圧曲線を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項９】
同定された前記分離圧曲線を入力する分離圧曲線入力手段と、
前記入力手段が入力した前記分離圧曲線を記憶する記憶手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１０】
前記多孔材料を構成する多孔材料への液体の吸着厚さを入力する吸着厚さ入力手段を備え、
前記評価手段は、前記分離圧曲線上で、前記吸着厚さ入力手段が入力した吸着厚さに対応する分離圧を特定すること
を特徴とする請求項１〜請求項９の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１１】
前記評価手段は、特定された分離圧または前記分離圧に基づいて算出される値が予め設定される所定値よりも大きい場合に前記多孔材料の体積変化がし易いと判定し、一方、前記分離圧または前記分離圧に基づいて算出される値が前記所定値よりも小さい場合に前記多孔材料の体積変化がし難いと判定することを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１２】
前記評価手段は、特定された分離圧分離圧または前記分離圧に基づいて算出される値を前記多孔材料の体積変化のし易さを評価した評価結果として出力することを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１３】
前記多孔材料にはセメント硬化体が含まれることを特徴とする請求項１〜請求項１２の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１４】
前記多孔材料には骨材が含まれることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１５】
前記多孔体とはコンクリートであることを特徴とする請求項１〜請求項１４の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置。
【請求項１６】
多孔材料と液体とを混練してなる多孔体中の多孔材料の収縮または膨張に起因する体積変化のし易さを評価する多孔材料体積変化特性評価方法であって、
前記多孔材料を構成する多孔材料への液体の吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、少なくとも一つの特定の吸着厚さに対応する分離圧を特定し、
特定された分離圧から前記多孔材料の体積変化のし易さを評価すること
を特徴とする多孔材料体積変化特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントや骨材などの多孔材料を用いた構造物の体積変化のし易さを評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セメント、水および骨材を混練してなるコンクリートとそれを鋼材等によって補強するコンクリート構造物が知られている（非特許文献１参照）。
このようなコンクリート構造物に関しては、自己収縮や乾燥収縮といったコンクリートの収縮およびそれに起因するひび割れがもたらす耐久性の劣化が問題とされている。例えば、鉄筋の腐食やそれに起因する構造耐力の低下、美感の劣化、コンクリートの剥落による人名損傷などである。より具体的には、コンクリートの収縮が発生するとコンクリート内に拘束および引張応力が発生し、さらに、このコンクリート内の拘束および引張応力によってコンクリートにひび割れが発生する。そして、このようなひび割れから水分や二酸化炭素、酸素、塩化物イオン等が内部に浸透することで鉄筋の腐食が発生し、コンクリートの剥落へと発展するのである。
【０００３】
上述のようなコンクリートの体積変化およびそれに起因するひび割れについては、コンクリートをその主たる構成要素とする社会基盤および建築物の双方において社会問題化している。このような背景から、コンクリート構造物を良質なものに置換していく必要があり、したがって、体積変化しにくいコンクリートを用いた建造物には社会的なニーズがあるといえる。
【０００４】
なお、このようなコンクリートの体積変化は、コンクリートを構成するセメント硬化体および骨材の双方に発生することが知られているが、そのメカニズムについては解明されていない（非特許文献２参照）。また、天然骨材の成分については、産出地域による固有の特徴がある（非特許文献３参照。）。
【０００５】
そこで、コンクリート構造物をセメント、水および骨材を混練して製造する際に、膨張材や収縮低減剤、混和材などを経験に基づき配合することで、体積変化を極力抑えるようにしているのが実状である（特許文献１、非特許文献４，５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３０８６６１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】深谷  泰文、露木  尚光  著  「セメント・コンクリート材料科学」  技術書院  ２００３年１０月  「第３章  セメントの製造」（第２２頁〜第３６頁）、「第５章  セメントの水和反応」（第５３頁〜第７２頁）
【非特許文献２】「コンクリート工学」Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．５，２００５．５  「自己収縮の機構および予測法」（宮澤  伸吾、第２７頁〜第３３頁）、「収縮ひび割れ抑制のための配（調）合の考え方」（名和  豊春、第８６頁〜第９０頁）、「乾燥収縮低減剤のメカニズムと収縮低減効果」（藤田  康彦、第９７頁〜第１０１頁）、「膨張材によるひび割れの抑制」（副田  孝一、第１０２頁〜第１０７頁）
【非特許文献３】「コンクリート工学」Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．５，２００８．５  「乾燥収縮ひずみに注目した天然骨材選定例」（閑田  徹志・百瀬  晴基、第２４頁〜第２９頁）、「関東地方の骨材事情」（上野  敦、第５０頁〜第５１頁）、「関西地方の骨材事情」（荒井  正直、第５４頁〜第５６頁）、「中国・四国地方の骨材事情」（綾野  克紀、第５７頁〜第５８頁）、「九州地方の骨材事情」（佐藤  嘉昭、第５９頁〜第６１頁）
【非特許文献４】「コンクリート工学」Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１２，２００８．１２  「コンクリートの乾燥収縮に影響を及ぼす要因―骨材や単位水量などの影響をどのように考えるか―」（寺西  浩司、第１１頁〜第１９頁）
【非特許文献５】橘高  義典、杉山  央  著  「新編建築材料」  市ヶ谷出版社  ２００３年２月  「２・６  コンクリートの調合設計」（第３２頁〜第４２頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述のような経験に基づくコンクリート構造物の製造手法では、製造されるコンクリート構造物に十分な耐久性が確保できない場合があるという問題があった。また、製造されたコンクリート構造物の耐久性が仮に不十分であっても、そのことの検証が困難であるという問題があった。
【０００９】
なお、コンクリートの品質として評価すべき項目としては、体積変化（収縮・膨張）、強度、化学的抵抗性、化学的安定性、流動性などが挙げられる。そして、製造されたコンクリート構造物に用いられるコンクリートの品質のうち、長さ変化を評価する手法としては、ＪＩＳ  Ａ１１２９に規定される手法が一般的であるが、次のような問題がある。
【００１０】
（１）すなわち、この手法による品質評価に通常であれば６ヶ月以上の歳月が必要となる。
（２）また、この手法では、測定方法、測定者によって評価値が異なる。
【００１１】
（３）また、この手法では、コンクリートから水分が逸散する速度の影響と材料（セメント、骨材）の収縮しやすさとが同時に測定されるため、この手法による品質評価が６ヶ月経過時点で行われることおよび収縮が進行中であることが収縮速度の問題と収縮のし易さの問題とを混同させており、材料が本質的に収縮しやすいかどうかに関わる部分の性能評価を抽出することができない。
【００１２】
（４）また、この手法で測定されるのは、ある環境条件下における特性値でしかない。すなわち、様々な温度・相対湿度における環境下での収縮しやすさを定量的に評価することはできない。
【００１３】
また、このような内在する水分や他の物質量変化がもたらす体積変化の問題はコンクリート構造物に限らず、多孔材料を用いる構造物についても同様に生じ得る。すなわち、例えば上述のコンクリートだけでなく、モルタルやポリマーセメントモルタル、漆喰をはじめ、多孔材料中に水分やその他の吸着媒が存在し、その逸散によって体積変化をおこす場合には、構造的にひび割れなどの問題を生じさせうる。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、セメントや骨材などの多孔材料と液体とを混練してなる多孔体を製造する際に適切な品質を管理するとともに、既存の多孔材料の構造耐力変化を含む構造物の耐久性の定量評価に貢献することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、多孔材料と液体とを混練してなる多孔体中の多孔材料の収縮または膨張に起因する体積変化のし易さを評価する多孔材料体積変化特性評価装置であって、前記多孔材料への液体の吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、少なくとも一つの特定の吸着厚さに対応する分離圧を特定し、特定された分離圧から前記多孔材料の体積変化のし易さを評価する評価手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料への液体の吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、少なくとも一つの特定の吸着厚さに対応する分離圧を特定し、特定した分離圧から多孔材料の体積変化のし易さを評価する。したがって、多孔材料と液体とを混練してなる多孔体を製造する際に適切な品質を管理するとともに、既存の多孔材料の構造耐力変化を含む構造物の耐久性の定量評価に貢献することができる。
【００１７】
また、請求項２に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１に記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記特定の吸着厚さが複数存在し、前記評価手段は、前記複数の特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定された前記複数の分離圧から前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする。
【００１８】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価の精度を高めることができる。
また、請求項３に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項２に記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記評価手段は、前記分離圧または前記分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分に基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする。
【００１９】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価の精度を高めることができる。
また、請求項４に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項２に記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記評価手段は、前記分離圧または前記分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分と、前記多孔材料の比表面積と、前記多孔材料のみかけ密度とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積変化駆動力を算出し、算出した前記多孔材料の体積変化駆動力に基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする。
【００２０】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価の精度を高めることができる。
また、請求項５に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項２に記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記評価手段は、前記分離圧または前記分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分と、前記多孔材料の比表面積と、前記多孔材料のみかけ密度とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積変化駆動力を算出し、算出した前記多孔材料の体積変化駆動力と、前記多孔材料の体積弾性率と、前記多孔材料の比表面積とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積歪みを算出し、算出した前記多孔材料の体積歪みに基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする。
【００２１】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価の精度を高めることができる。
また、請求項６に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１に記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記評価手段は、前記多孔材料の単位体積当たりの含水量と、前記分離圧とを掛け合わせることで前記多孔材料の体積変化駆動力を算出し、算出した前記多孔材料の体積変化駆動力に基づき前記多孔材料の体積変化のし易さを評価することを特徴とする。
【００２２】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価の精度を高めることができる。
また、請求項７に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記分離圧曲線が予め用意されることを特徴とする。
【００２３】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価時に分離圧曲線を同定しなくてもすみ、迅速に評価を行うことができる。
【００２４】
また、請求項８に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項７に記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記予め用意される分離圧曲線を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料の体積変化のし易さの評価時に分離圧曲線を同定しなくてもすみ、迅速に評価を行うことができる。
【００２６】
また、請求項９に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、同定された前記分離圧曲線を入力する分離圧曲線入力手段と、前記分離圧曲線入力手段が入力した前記分離圧曲線を記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、例えば多孔材料の種類ごとに分離圧曲線を同定して記憶しておくことで、評価対象の多孔材料の種類に対応して迅速に評価を実施できる。
【００２８】
また、請求項１０に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項９の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記多孔材料を構成する多孔材料への液体の吸着厚さを入力する吸着厚さ入力手段を備え、前記評価手段は、前記分離圧曲線上で、前記吸着厚さ入力手段が入力した吸着厚さに対応する分離圧を特定することを特徴とする。
【００２９】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、例えば、調合設計時などに、複数の吸着厚さを順次入力することにより、前記複数の吸着厚さごとの評価結果を比較することで、最適な調合設計を行うことができる。
【００３０】
また、請求項１１に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項１０の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記評価手段は、特定された分離圧または前記分離圧に基づいて算出される値が予め設定される所定値よりも大きい場合に前記多孔材料の体積変化がし易いと判定し、一方、前記分離圧または前記分離圧に基づいて算出される値が前記所定値よりも小さい場合に前記多孔材料の体積変化がし難いと判定することを特徴とする。
【００３１】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料を製造する際に適切な品質を管理するとともに、既存の多孔材料の構造耐力変化を含む構造物の耐久性の定量評価に貢献することができる。
【００３２】
また、請求項１２に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項１１の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記評価手段は、特定された分離圧または前記分離圧に基づいて算出される値を前記多孔材料の体積変化のし易さを評価した評価結果として出力することを特徴とする。
【００３３】
このように構成された本発明の多孔材料体積変化特性評価装置によれば、多孔材料と液体とを混練してなる多孔体を製造する際に適切な品質を管理するとともに、既存の多孔材料の構造耐力変化を含む構造物の耐久性の定量評価に貢献することができる。
【００３４】
また、請求項１３に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項１２の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記多孔材料にはセメント硬化体が含まれることを特徴とする。
【００３５】
また、請求項１４に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項１３の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記多孔材料には骨材が含まれることを特徴とする。
【００３６】
また、請求項１５に係る多孔材料体積変化特性評価装置は、請求項１〜請求項１４の何れかに記載の多孔材料体積変化特性評価装置において、前記多孔体とはコンクリートであることを特徴とする。
【００３７】
なお、本発明は、多孔材料と液体とを混練してなる多孔体中の多孔材料の収縮または膨張に起因する体積変化のし易さを評価する多孔材料体積変化特性評価方法としても実現可能である(請求項１６)。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】コンクリート体積変化特性評価装置のブロック図
【図２】分離圧曲線を示す説明図
【図３】セメントの物性を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
［１．コンクリート体積変化特性評価装置１の構成の説明］
図１に示すように、多孔材料体積変化特性評価装置としてのコンクリート体積変化特性評価装置１は、入力部１０と、記憶部２０と、評価部３０と、出力部４０と、を備える。
【００４０】
なお、コンクリートなどの多孔体は、セメントや骨材などの多孔材料を水などの液体と混練し、その中での凝集、溶解、析出、その他の化学反応によって形成される。
なお、このコンクリート体積変化特性評価装置１は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成され、セメント、水および骨材を混練してなるコンクリートの収縮または膨張に起因する体積変化のし易さを評価する機能を有する。ＣＰＵは、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶された制御プログラムおよびデータにより制御を行い、評価部３０として機能する。ＲＯＭは、プログラム格納領域とデータ記憶領域とを有している。プログラム格納領域には制御プログラムが格納され、データ記憶領域には制御プログラムの動作に必要なデータが格納されている。また、制御プログラムは、ＲＡＭ上にてワークメモリを作業領域とする形で動作する。また、ＲＡＭは、記憶部２０としても機能する。また、Ｉ／Ｏは入力部１０および出力部４０として機能する。
【００４１】
入力部１０は、セメント、水および骨材を混練してなるコンクリートを構成するセメント硬化体への吸着水の吸着厚さ（Å）を入力する。
なお、吸着厚さは、次のような公知の各方法等で測定することができる。
【００４２】
（１）水／比表面積＝平均吸着厚さ
（２）レーザーやその他の光の透過・屈折・反射によって測定する方法（光学式）
（３）超音波を使う方法（音波式）
（４）誘電率，抵抗，電位等を測定することによって同定する方法（電気式）
（５）表面間に生ずる力を測定する方法から推定する手法（ＡＦＴ、ＡＦＭ等）
記憶部２０は、平均吸着厚さ（Å）と分離圧（ＭＰａ）との関係を定めた分離圧曲線を記憶する。図２に分離圧曲線の一例を示す。この分離圧曲線は予め用意され、横軸に平均吸着厚さをとり、縦軸には分離圧をプロットしている。なお、分離圧とは、物体の表面とそこに吸着する吸着媒との間に生ずる引力や斥力などの単位面積あたりの作用力を云い、ここでは、水とセメント硬化体表面との相互作用によって生じる斥力を云う。
【００４３】
この分離圧曲線における分離圧と平均吸着厚さとの関係は、市販の普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントおよび低熱ポルトランドセメントより得られたものであり、本実施形態では分離圧曲線が下記関係式（１）で表現される。
【００４４】
【数１】
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なお、図２では、「Ｎ」が普通ポルトランドセメントを示し、「Ｍ」が中庸熱ポルトランドセメントを示し、「Ｌ」が低熱ポルトランドセメントを示す。また、図２では、質量比で水／セメントとして、０．５５であるものを数値「５５」で示し、０．４５であるものを数値「４５」で示す。また、図２では、「乾燥」とは、飽水状態から乾燥過程にある場合のデータであることを示し、「再吸着」とは、乾燥過程で２０％ＲＨまで乾燥させた後に、再度各湿度に再吸着（再度加湿）した場合のデータであることを示す。各セメントの物性を図３に示す。
【００４５】
なお、この適用範囲をセメントの鉱物割合として記載する場合には、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０ポルトランドセメントに適合しているもので、且つアルカリ量がＮａ2Ｏ換算で、０．３５％以上のものに適合することが必要である。なお、これ以外の組成を有するもの、また、０．３５％以下のアルカリ量の場合には、別途、実験により分離圧曲線を同定して、利用する必要がある。また、セメントには、産業副産物として高炉スラグ微粉末やフライアッシュ、シリカフューム、石灰石微粉末等を用いることがある。これらについては別途算出する必要がある。また、アルカリ（Ｎａ、Ｋなど）の量の差異によって分離圧曲線が異なるものと考えられる。また、疎水基を有する有機物、塩類などの混和によっても変化する。
【００４６】
評価部３０は、入力部１０が入力したセメント硬化体への吸着水の平均吸着厚さ、および記憶部２０が記憶する分離圧曲線に基づきコンクリート構造物の体積変化のし易さを評価する。
【００４７】
出力部４０は、評価部３０による評価結果を出力する。
［２．コンクリートの体積変化のし易さの評価方法の説明］
次に、コンクリート体積変化特性評価装置１が実行するコンクリートの体積変化のし易さの評価方法を説明する。
【００４８】
まず、入力部１０が、セメント、水および骨材を混練してなるコンクリートを構成するセメント硬化体への吸着水の平均吸着厚さを入力する。本実施形態では、前記特定の平均吸着厚さとして二つの値が入力される。
【００４９】
また、評価部３０が、記憶部２０が記憶する分離圧曲線上で、入力部１０が入力した特定の平均吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定する。
さらに、評価部３０が、特定された分離圧からコンクリートの体積変化のし易さを評価する。具体的には、まず、特定された二つの分離圧の差分を算出する。なお、この算出した差分は、コンクリートの分離圧差（ＭＰａ）に相当する。
【００５０】
その際、飽水状態と平衡状態における分離圧の差を求めることが望ましく、そのためには、入力部１０が飽水状態と平衡状態における平均吸着厚さを入力することが望ましい。そして、算出した差分が、予め実験等で設定される所定値よりも大きい場合に、コンクリートの体積変化がし易いと判定し、一方、算出した差分が、前記所定値よりも小さい場合に、コンクリートの体積変化がし難いと判定する。
【００５１】
そして、出力部４０が、評価部３０による評価結果を出力する。なおこの場合、算出された差分を、評価部３０による評価結果として出力してもよい。
［３．実施形態の効果］
このように本実施形態のコンクリート体積変化特性評価装置１によれば、セメント、水および骨材を混練してなるコンクリートを構成するセメント硬化体への吸着水の平均吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、二つの特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定した二つの分離圧の差分からコンクリートの体積変化のし易さを評価する。したがって、コンクリートを製造する際に適切な品質を管理するとともに、既存のコンクリートの構造耐力の時間変化についても適切に評価することができる。
【００５２】
また、本実施形態のコンクリート体積変化特性評価装置１によれば、予め用意された分離圧曲線を記憶部２０が記憶するので、評価時に分離圧曲線を同定しなくてもすみ、迅速に評価を行うことができる。
【００５３】
また、本実施形態のコンクリート体積変化特性評価装置１によれば、コンクリートを構成する多孔材料への吸着水の吸着厚さを入力する入力部１０を備えるので、例えば、調合設計時などに、複数の吸着厚さを順次入力することにより、前記複数の吸着厚さごとの評価結果を比較することで、最適な調合設計を行うことができる。
【００５４】
［４．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００５５】
（１）上記実施形態では、本発明をコンクリートの体積変化のし易さの評価に適用した例を挙げたが、これに限られず、多孔材料であれば本発明を適用可能である。
なお、多孔材料としては、建築材料または建設材料として、上記実施形態で挙げたセメントや骨材の他に、建築用ボードや、れんが、タイル、下地材、左官材料、塗装材、断熱材、吸音材、コンクリート製品などが挙げられる。また、同じく多孔材料としては、その他にも、岩石や土、多孔質シリコン、多孔質炭素、多孔質金属、多孔質セラミック、その他の多孔質材料が挙げられる。
【００５６】
（２）上記実施形態では、予め用意された分離圧曲線を記憶部２０が記憶するが、これには限られず、入力部１０が同定された分離圧曲線を入力し、入力された分離圧曲線を記憶部２０が記憶するようにしてもよい。
【００５７】
以下に分離圧曲線の同定手法について説明する。
まず、対象となるセメント硬化体のヤング率・ポアソン比を求める。これは、角柱あるいは円柱状の形状を有する試験体を１軸圧縮状態にし、軸方向の変形、およびそれに直交する方向の変形を測定し、それらを試験体の寸法を用いてひずみに変換し、算出する。（参考  ＪＩＳ  Ａ１１４９）
また、対象となるセメント硬化体の比表面積を水蒸気吸着法による等温吸着線より、ＢＥＴ理論により算出する。
【００５８】
さらに、セメント硬化体中の含水率を等温で変化させ、長さ・重さが恒量になった時に寸法変化と質量を測定する。寸法変化は、試験体長さを用いてひずみに変換し、質量は、同一の条件で作成した試験体を１０５度で恒量になるまで乾燥させた試験体の質量との差分を含水量として評価し、１０５度乾燥後の試験体の単位質量あたりの吸着水分量（含水率）を計算する。含水率と比表面積から平均吸着厚さを算出する。以下に算出式を示す。
【００５９】
【数２】
2010266328.tif 000004
【００６０】
【数３】
2010266328.tif 000005
【００６１】
【数４】
2010266328.tif 000006
【００６２】
【数５】
2010266328.tif 000007
【００６３】
【数６】
2010266328.tif 000008
【００６４】
【数７】
2010266328.tif 000009
【００６５】
【数８】
2010266328.tif 000010
さらに、対象となるセメント硬化体を飽水状態とし、アルキメデス法により、セメント硬化体の密度を算出する。
【００６６】
また、分離圧は、式（２−８）から、実験によって得られる体積含水率の値および体積弾性率の値より分離圧を得る。飽水状態の分離圧は、飽水状態から１０５℃乾燥後のひずみによって算出する。
【００６７】
【数９】
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また、１０５℃と飽水状態のひずみ差から、飽水状態における分離圧・吸着厚さ関係上の点ｐ0が定まる。
【００６８】
以降は、飽水状態と任意の調湿状態でのひずみから、分離圧の差分および吸着厚さの差分が求まるので、点ｐ0を基点に分離圧および吸着厚さを増減させて実験値を分離圧−吸着厚さ関係上にマッピングする。
【００６９】
必要に応じて、最終的に、次式で回帰曲線を得る。
【００７０】
【数１０】
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なお、分離圧曲線は式（２−９）に収まるものとは限らない。屈曲点を複数有しているものや一部が直線的に変化するものなどが現在までに知られている。
【００７１】
（３）上記実施形態では、コンクリートを構成するセメント硬化体への吸着水の平均吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、二つの特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定した分離圧からコンクリートの体積変化のし易さを評価するが、これには限られず、平均吸着厚さの値によっては一つの特定の吸着厚さからコンクリートの体積変化のし易さを評価するようにしてもよい。その際には、任意の乾燥状態における分離圧を特定することが望ましい。
【００７２】
（４）上記実施形態では、特定した分離圧からコンクリートの体積変化のし易さを評価するが、これには限られず、特定した分離圧または分離圧に起因するパラメータの差分を用いて次のような手法でコンクリートの体積変化のし易さを評価するようにしてもよい。
【００７３】
（４−１）評価部３０が、特定した分離圧または分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分と、セメント硬化体の比表面積（ｍ2／ｇ）と、セメント硬化体のみかけ密度（ｇ／ｍ3）とを掛け合わせることでセメント硬化体の体積変化駆動力（ＭＰａ・ｍ3／ｍ3）を算出し、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力に基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価する。具体的には、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力が、予め実験等で設定される所定値よりも大きい場合に、コンクリートの体積変化がし易いと判定し、一方、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力が、前記所定値よりも小さい場合に、コンクリートの体積変化がし難いと判定する。
【００７４】
なお、「分離圧に起因するパラメータ」の具体例としては吸着厚さが挙げられる。なお、吸着厚さの算出には、含水率および比表面積が必要である。
また、セメント硬化体の比表面積とは、単位質量当たりのコンクリートを構成するセメント硬化体が有する面積を云う。
【００７５】
なお、実験としては、単位質量あたりにどれだけ吸着媒が吸着できるかという尺度に相当し、相対圧力（水の場合は相対湿度）に応じた吸着等温線を測定し、ＢＥＴ理論によって測定することができる。また、他の手法として、波長を当て、波長の屈折具体から物質粒子径を類推し、そこから、比表面積を算出する手法がある。例えば、窒素吸着法（ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２）や、水蒸気吸着法、任意物質の吸着法、Ｘ線散乱法、中性子散乱法などが挙げられる。
【００７６】
また、セメント硬化体のみかけ密度とは、セメント硬化体中の空隙を考慮した単位体積あたりの質量を云う。
（４−２）評価部３０が、特定した分離圧または分離圧に起因するパラメータの差分を算出し、算出した差分と、セメント硬化体の比表面積と、セメント硬化体のみかけ密度とを掛け合わせることでセメント硬化体の体積変化駆動力を算出し、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力と、セメント硬化体の体積弾性率と、セメント硬化体の比表面積とを掛け合わせることでセメント硬化体の体積歪みを算出し、算出したセメント硬化体の体積歪みに基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価する。具体的には、算出したセメント硬化体の体積歪みが、予め実験等で設定される所定値よりも大きい場合に、コンクリートの体積変化がし易いと判定し、一方、算出したセメント硬化体の体積歪みが、前記所定値よりも小さい場合に、コンクリートの体積変化がし難いと判定する。
【００７７】
なお、体積弾性率とは、単位体積歪みに対応する弾性率を云い、式（４−２−１）の関係がある。
【００７８】
【数１１】
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この体積弾性率を求める手法としては、超音波弾性率測定装置（ＪＩＳ  Ｚ２２８０（金属材料のヤング率）、ＪＩＳ  Ｒ１６０２（セラミックの室温の弾性定数）、ＪＩＳ  Ｒ１６０５（セラミックの高温の弾性定数））や、共鳴振動による動弾性率・動せん断弾性係数・動ポアソン比の試験方法（ＪＩＳ  Ａ１１２７）、縦ひずみ弾性率（静弾性係数、ヤング率）・ポアソン比の測定方法（ＪＩＳ  Ａ１１４９）などが挙げられる。また、圧縮あるいは引張載荷試験を行い、試験体の載荷方向の任意の２点間の距離と荷重の関係から、ひずみおよび試験体の断面積に変換して、以下の式（４−２−２）の関係から求めることもできる。また、ポアソン比については、圧縮あるいは引張載荷試験を行い、試験体の載荷方向と垂直をなす、任意の２点間の距離ｌｈおよびその変化量Δｌｈと、載荷方向の任意の２点間の距離ｌｖおよびその変化量Δｌｖより、以下の式（４−２−３）によってポアソン比ｖを算出することもできる。
【００７９】
【数１２】
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【００８０】
【数１３】
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このように算出される体積弾性率は、当該コンクリートにおける平均的な体積弾性率の値となる。したがって、当該コンクリートそのものをこの体積弾性率を用いた評価手法に適用することができる。
【００８１】
（４−３）評価部３０が、セメント硬化体の単位体積当たりの含水量（ｇ／ｇ）と、特定した分離圧とを掛け合わせることでセメント硬化体の体積変化駆動力を算出し、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力に基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価する。具体的には、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力が、予め実験等で設定される所定値よりも大きい場合に、コンクリートの体積変化がし易いと判定し、一方、算出したセメント硬化体の体積変化駆動力が、前記所定値よりも小さい場合に、コンクリートの体積変化がし難いと判定する。
【００８２】
なお、含水量とは、単位質量当たりの物質に含まれる水の量を云う。
（５）上記実施形態は、コンクリートの体積変化の支配的要因と考えられるセメント硬化体の状態に基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価しているが、これに限られず、コンクリートに含まれる骨材の状態に基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価するようにしてもよい。具体的には、コンクリートを構成する骨材への吸着水の平均吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、二つの特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定した二つの分離圧の差分からコンクリートの体積変化のし易さを評価するといった具合である。また、上記他の実施形態（４）に記載した各手法をコンクリートに含まれる骨材に適用して、上述のように特定した分離圧または分離圧に起因するパラメータの差分を用いてコンクリートの体積変化のし易さを評価するようにしてもよい。
【００８３】
このようにセメント硬化体や骨材などのコンクリートに含まれる個々の要素の状態に基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価することができる。
（６）また、コンクリートに含まれる様々な要素の複合的な状態に基づきコンクリートの体積変化のし易さを評価するようにしてもよい。具体的には、コンクリート中の多孔材料への吸着水の平均吸着厚さと分離圧との関係を定めた分離圧曲線上で、二つの特定の吸着厚さそれぞれに対応する分離圧を特定し、特定した二つの分離圧の差分からコンクリートの体積変化のし易さを評価するといった具合である。なおこの場合、セメント硬化体や骨材などのコンクリートを構成する個々の要素ごとのパラメータを平均化した値が算出されることとなる。また、上記他の実施形態（４）に記載した各手法をコンクリート中の多孔材料に適用して、上述のように特定した分離圧または分離圧に起因するパラメータの差分を用いてコンクリートの体積変化のし易さを評価するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…コンクリート体積変化特性評価装置、１０…入力部、２０…記憶部、３０……評価部、４０…出力部
【図１】
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【図３】
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【図２】
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