(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準として、一定の粗粒率毎にサンプル採取された砂を表面乾燥し、表乾状態の砂の見掛け容積中の空隙を水に置換し、その水の重量から基準サンプル毎の飽和水率を得て、保存管理しておき、実行サンプルとして、ブレンドして粗粒率が均等化された砂を採取し、表面水砂の見掛け容積中の空隙を水に置換し、その水の重量から実行サンプルの飽和吸水率を得て、実行サンプルの飽和吸水率と、実行サンプルの粗粒率と同等な粗粒率を有する基準サンプルの飽和水率とから、実行サンプルの表面水率を算定することを特徴とする砂の表面水測定方法。
【請求項２】
サンプル砂を入れる給排水可能な開口部を持つ容器と、この給排水可能な開口部を持つ容器と共にサンプル砂を浸水させる水槽と、バイブレータ付き水槽受けと、上げることにより上記水槽に給水し下げることにより上記水槽の水抜きがなされる上下可能な給水タンクと、上記給排水可能な開口部を持つ容器を載せる電子秤とからなり、水槽の底部に上記給排水可能な開口部を持つ容器を受ける吸水性クッションを配設し、水槽への給水及び排水を給水タンクの上下動によりなすようにしたことを特徴とする砂の表面水測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、生コンクリート等の生産において、実行サンプルに混入する水の量（補正水量）に適正を得る必要から、予め砂に含まれている表面水量を知るための砂の表面水測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生コンクリートは、セメント、水、砂、砂利等を適当な割合で練り混ぜた状態で使用されるが、工事態様や材料特性等に合わせて、適正な水の配合割合とする「単位水量」が決まっており、単位水量を得るために給水配合される量を「補正水量」と称しており、この補正水量は、予め砂に含まれている表面水量を単位水量から差し引いた値であるため、補正水量に正確性を期すためには、この表面水量を事前に適正に知っておく必要がある。なお、表面水量は、サンプル砂の重量に表面水率を掛けることに算出される。
【０００３】
しかし、湿った砂の表面水率を測定するのは難しいと言われる。よく確かめると条件により測定数値が安定しないことが理由のようである。天然物で自然の砂では、いくらマニュアル通り行っても数値のバラツキがでるのは当たり前のことである。測定には個人差もあるが、これは品質面及び比重の変動と粒度分布が不安定なため、粗粒率が変わり、表面積が変わるためと考えられる。条件が変わる度に表面水率が変わるようではあてにならない、これが従事する者の声である。世の中には一つとして同じものは無いと言っても過言ではない。従来、そのために標準、基準、見本、雛型等と言ったものと比較しながら、表面水率を評価的に設定し、その誤差を時間と手間のかかるスランプ試験に頼っているのが現状である。なお粗粒率とは、各篩に留まる試料の質量百分率の和を求め、その値を１００で割った値である（粗粒率が０．２変動すると、配（調）合を変更するなどの処置に活用されている）。
【０００４】
測定誤差の要因は多くあるが、重要な要因として、砂の品質をみると、同じ重量であっても、次のようなことが挙げられる。
ａ）見掛け容積（「かさ容積」のことで、空隙を含む骨材（砂粒）の全容積のことである）が大きい、小さいでは比重が変わる。産地、水系が代われば、見掛け容積が変わり、ひいては見掛け比重が変わることになり、表面水量も変わってくる。
ｂ）  粒度分布が違えば表面積が変わる、従って粗粒率が変われば表面水量が変わる。
以上、絶えず安定である保証がない限り、最低限の不可欠確認事項であって、いずれかを簡略化すると測定値に誤差を生ずる原因になる。専門分野の新聞等の報道では、砂の表面水率測定方法が確立されていないと、度々記載されているが、その重要性もうかがえる。例えば、測定誤差は、±約２％とされるが、そうすると、仮に単位水量を１８５kgとして、スランプ１cm調整するには、単位水量の１．２％、よって水量は２．２２kg、単位砂量からみると表面水率は０．２７７％となる。また、スランプの許容範囲を±２cmとすれば、表面水率からみると０．５５％、スランプを基準に考えると許容測定誤差は、０．５％以下となり、現在の測定方法を見直す必要に迫られていることを示唆していると思われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような実情に鑑みて、砂の比重と粗粒率とが関係する表面水率を正確且つ迅速に測定できる砂の表面水測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、基準として、一定の粗粒率毎にサンプル採取された砂を表面乾燥し、表乾状態の砂の見掛け容積中の空隙を水に置換し、その水の重量から基準サンプル毎の飽和水率を得て、保存管理しておき、実行サンプルとして、ブレンドして粗粒率が均等化された砂を採取し、表面水砂の見掛け容積中の空隙を水に置換し、その水の重量から実行サンプルの飽和吸水率を得て、実行サンプルの飽和吸水率と、実行サンプルの粗粒率と同等な粗粒率を有する基準サンプルの飽和水率とから、実行サンプルの表面水率を算定することを特徴とする砂の表面水測定方法を提供するものである。
【０００７】
上記の構成によれば、基準サンプルの飽和水率から実行サンプルの飽和吸水率を差し引き、表乾状態の試料の質量で割れば、その値が実行サンプルの表面水率であるから、実行サンプルの重量にこの表面水率を掛けることにより、表面水量が得られ、これを基にして砂に加える補正水量を求めることができる。
【０００８】
また、この発明は、サンプル砂を入れる給排水可能な開口部を持つ容器と、この給排水可能な開口部を持つ容器と共にサンプル砂を浸水させる水槽と、バイブレータ付き水槽受けと、上げることにより上記水槽に給水し下げることにより上記水槽の水抜きがなされる、上下可能な給水タンクと、上記給排水可能な開口部を持つ容器を載せる電子秤とからなり、水槽の底部に上記給排水可能な開口部を持つ容器を受ける吸水性クッションを配設し、水槽への給水及び排水を給水タンクの上下動によりなすようにしたことを特徴とする砂の表面水測定装置を提供するものである。
【０００９】
上記の構成によれば、バイブレータの振動により、給排水可能な開口部を持つ容器の浸水中は水の浸透が促進及び均等化され、浸水の水抜き後は、水の飽和状態になるのが促進される。また、給排水可能な開口部を持つ容器に付着する計量に余分な水分が吸水性クッションに吸収されるので、正確な風袋重量により計量誤差が少なくなる。さらに、水槽への給水及び排水は、給水タンクの上下によるため、構造が簡単にして給水及び排水時間が短縮される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明においては、給排水可能な開口部を持つ容器に、砂を入れて水槽に浸してから容器を引き上げ、水滴が落ちなくなった時、つまり表面張力のみによる付着力が水の重力に抗している状態を「飽和状態」と定義する。但し、砂の密度が不安定なこと、そのため水きりが悪いのと、合わせて脱泡のため、バイブレーターを作動させることにより飽和状態が促進される。また、飽和水量とは、飽和状態に至るまでの吸水量を意味するものとし、これが砂の見掛け容積中の空隙を水に置換したその水の量である。
【００１１】
この飽和水量の測定を前提とするため、この発明によれば、砂のサンプルの表面水率が、僅か４０秒程度で測定され、品質管理にも利用できるので、画期的な測定方法であると言える。砂の表面水と言う語源から考えると、一粒の砂の表面湿潤状態を指すものと考えられる。しかし、現実は、砂の空隙にある水分量である。見掛け容積の密度によって空隙が変化するものであることも周知の通りである。そういう観点から飽和状態を考え、比重、粗粒率を基本に砂の飽和水状態を利用して、飽和水砂量を測定し、算定により表面水率測定方法へと展開したものである。
【００１２】
飽和水率は粗粒率が一定であれば、ほぼ一定であることが実験によって確認できた。これについて、人工的に砂の表面水率を０〜１０％に設定してサンプル処理した飽和水率を表で示す。
【００１３】
【表１】
0003591779.tif 000002
【００１４】
この発明は、比重、粗粒率から段階的に分けられる基準サンプルについて、表乾状態で吸収される飽和水率を求め（表２−１，表３−１）、それをデータとして保存管理しておき（飽和水率（４）の平均値（５）は各々２２．０３，２１．４９）、実際の実行サンプルについて補正水量を求めるときには、その実行サンプルの砂がそのままの表面水砂において飽和状態に至るまで吸水される飽和吸水量及び飽和吸水率を求め（表２−２の（８），（９），表３−２の（８），（９））、飽和水率（５）−（９）として、実行サンプルの表面水率（１０）が求められる。その誤差（１２）は、チャップマン法の表面水率の誤差である。なお、表２は富山県の神通川水系の砂を、表３は同県庄川水系の砂を使用した。
【００１５】
【表２−１】
0003591779.tif 000003
【００１６】
【表２−２】
0003591779.tif 000004
【００１７】
【表３−１】
0003591779.tif 000005
【００１８】
【表３−２】
0003591779.tif 000006
【００１９】
飽和水率は、比重、粗粒率のどちらかが変動すれば変わるが、変動の割合によって、互いに打ち消し合い、生コンの通常の粗粒率巾内では、測定誤差±０．５％以下を楽々と合格している。
【００２０】
【実施例】
次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図面は、この発明の測定装置を示す斜視図であって、測定装置は、水槽１と、バイブレータ４付き水槽受け３と、「給排水可能な開口部を持つ容器」の代表例として、一部が網６であり上端に鍔８を有する鍔付き網容器５と、水槽１への給水タンク７と、鍔付き網容器５で砂の重量を測定する電子秤９と、その計測結果および計算結果を出力するＣＰＵプリンター１１とからなっている。なお、この測定装置は、基準サンプル、実行サンプルのいずれの測定についても用いられる。
【００２２】
給水タンク７について、１３は上下駆動シリンダー、１４がゴムのフレキシブルチューブであって、給水タンク７をそれで上げることにより水槽１に給水し、下げることにより水槽１の水抜きがなされる。このように、上下可能な吸水タンク７は、シリンダー１３のストロークを一定にすることで吸排水をバルブの操作なく、より素早く安定した吸排水ができる。また、水槽１の底部には、周囲に排水溝１６を設け、排水溝１６の内側に沿って吸水性クッション１５が配設される。この吸水性クッション１５で鍔付き網容器５を受けることにより、バイブレータ４の振動を効率的に水槽１に及ばせ得ることはもちろん、排水時に鍔付き網容器５に付着する水の吸収・排水が促進される。また、水槽受け３にはバイブレータ４の作動時間を設定するタイマー１７が具備される。まず、飽和水率測定の手順を説明する。
【００２３】
（飽和水砂量の測定）
（１）ＪＩＳ  Ａ１１０２（基準サンプル）又はＡ１１１１−３（実行サンプル）に基づき、ふるい分けした砂を利用し、分級された砂を測定された粗粒率に合わせてサンプル量（例えば４００ｇ）に計量する。その値を実行サンプルではＭｓ、基準サンプルではＭとする。
（２）基準サンプルの場合、粗粒率の偏りを防止するため、任意の表面水率にして、表面水率を平均化するため、サンプルをよくブレンドする。
（３）サンプルを鍔付き網容器５に入れる。
（４）鍔付き網容器５を水槽１に入れ、砂を水浸しにしながら、バイブレータ４を作動させる。これにより、密度が安定し、水切りが良くなり、エアー抜きもなされる。
（５）給水タンク７を下げることにより、水槽１内の水を抜く。また、鍔付き網容器５に付着した水が吸水性クッション１５に吸収される。
（６）鍔付き網容器５を引き上げ、電子秤９の上に載せて飽和水砂重量を計量する。この値を基準サンプルではＭ１、実行サンプルではＭｓ１とする。
【００２４】
サンプルの砂重量Ｍ及びＭｓと、飽和水砂重量Ｍ１及びＭｓ１とをこのようにして得ると、飽和水率の計算は次のようになる。
【００２５】
（基準サンプルの飽和水率）
Ａ）  飽和水量＝Ｍ１−Ｍ
Ｂ）  飽和水率＝Ａ÷Ｍ×１００（資料の飽和水率測定、５点以上）
Ｃ）  基準飽和水率＝Ｂの（下限値＋上限値）÷２
つまり、基準サンプルの飽和水率（Ｂ）＝（Ｍ１−Ｍ）÷Ｍ×１００
（実行サンプルの飽和吸水率）
また、同様にして、実行サンプルにつき、
Ｆ）飽和吸水量＝Ｍｓ１−Ｍｓ
Ｇ）飽和吸水率＝（Ｍｓ１−Ｍｓ）÷Ｍｓ×１００
【００２６】
以上から、基準サンプルの飽和水率（データとして保管されている）と実行サンプルの飽和吸水率（実行サンプルについてその都度計算）とが得られたので、実行サンプルについて、補正水量を得るために、その前提となる表面水率が次の通り計算される。
Ｈ）実行サンプルの表面水率＝（基準サンプルの飽和水率Ｃ−実行サンプルの飽和吸水率Ｇ）÷（１＋Ｃ／１００）
また、これは、表面水率（Ｈ）＝｛Ｃ−（Ｍｓ１−Ｍｓ）÷Ｍｓ×１００｝÷（１＋Ｃ／１００）として表される。（Ｍｓ１−Ｍｓ）÷Ｍｓ×１００の部分が実際に生コンを製造する場合に、測定及び計算事項である。
【００２７】
そこで、実行サンプルについて、
表面水量＝実行サンプルの重量×表面水率（Ｈ）
補正水量＝実行サンプルの単位水量−表面水量
となり、現場においては、この補正水量が砂に混入される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の砂の表面水測定装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  水槽
３  水槽受け
５  鍔付き網容器
７  給水タンク
９  電子秤
１５  吸水性クッション
【図１】
0003591779.tif 000007