(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料細骨材から所定の表面水率に調整した細骨材を所定の条件で加熱乾燥して、前記細骨材の乾燥過程の質量の変化を測定し、当該質量の変化に基づいて前記細骨材の乾燥時間と乾燥した水分の割合を表す乾燥水分率との関係を測定する乾燥水分率測定ステップと、前記乾燥水分率測定ステップで得られた前記乾燥水分率の経時変化から前記細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係を算出する水分乾燥速度算出ステップと、前記水分乾燥速度算出ステップで得られた前記水分乾燥速度の経時変化から、前記細骨材を前記所定の表面水率分だけ乾燥させた乾燥時間に対応する水分乾燥速度を求めて、この水分乾燥速度を前記細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とする表乾状態水分乾燥速度算定ステップを有するキャリブレーションを行い、
前記試料細骨材を前記キャリブレーションと同様の条件で加熱乾燥し、前記試料細骨材について前記キャリブレーションと同様の乾燥水分率測定ステップ及び水分乾燥速度算出ステップにより前記試料細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係及び前記試料細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係をそれぞれ求め、前記試料細骨材についての水分乾燥速度算出ステップを経て得られた水分乾燥速度の経時変化から、前記キャリブレーションで算定された表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度と一致する時点を求め、当該時点における前記試料細骨材の乾燥水分率の測定値を前記試料細骨材の表面水率の推定値とする、
ことを特徴とする細骨材の表面水率測定方法。
【請求項２】
乾燥水分率測定ステップにおいて、細骨材の乾燥水分率を、Ｗａを細骨材の乾燥水分率（％）、Ｗｄを細骨材の質量減少量、Ｗ０を細骨材の初期質量として、次式、
Ｗａ＝Ｗｄ／（Ｗ０−Ｗｄ）×１００
により算出する請求項１に記載の細骨材の表面水率測定方法。
【請求項３】
表面水率が異なる複数種類の細骨材を用いてキャリブレーションを行い、前記複数種類の細骨材の水分乾燥速度の平均値を細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とする請求項１又は２に記載の細骨材の表面水率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの製造に使用する細骨材の表面水率測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの製造においては、セメント、骨材、水、その他混和剤などのコンクリート材料が所定の配合比率で練混ぜられる。この場合、セメント量に対する水量の比率がコンクリートの強度等品質の維持に大きな影響を及ぼすため、コンクリート材料の練混ぜ時に水量の管理が重要になる。コンクリート材料の中でも、骨材は気乾状態であったり湿潤状態であったりその含水状態は一定でなく、湿潤状態の骨材を用いると、コンクリート中の水量が骨材の表面水の量だけ増加し、乾燥状態の骨材を用いると、コンクリート中の水量が骨材の有効吸水量だけ減少することになるため、そのときの骨材の表面に付着している水を考慮する必要がある。特に、細骨材は表面が濡れていることが多く、その表面水の影響が大きいため、細骨材の表面水率を可及的に正確に測定して、練混ぜ時の水量の補正を適切に行うことが重要である。なお、ここで、細骨材の表面水率とは、細骨材の表面に付着している水量を表面乾燥飽水状態の細骨材の質量で除した比率をいう。
【０００３】
従来、細骨材の表面水率の測定には、特許文献１などに記載されているように、ＪＩＳ Ａ １１１１「細骨材の表面水率試験方法」が採用されている。
この試験方法は次のとおりである。
（１）試料の細骨材の質量ｍ1（ｇ）を測定する。
（２）細骨材を水で覆い、質量法又は容積法により、試料でおきかえられた水の質量ｍ（ｇ）を測定する。
（３）細骨材の表面水率Ｈを次式により算出する。
Ｈ＝（ｍ−ｍ1／ｄｓ）／（ｍ1−ｍ）×１００
ここで、ｄｓ：細骨材の表乾密度（ｇ／ｃｍ3）
なお、細骨材の表乾密度とは、表面乾燥飽水状態の細骨材の質量を細骨材の絶対容積で除した値をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４３１６８号公報（段落０００２、段落０００３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかるＪＩＳ Ａ １１１１「細骨材の表面水率試験方法」を用いて、細骨材の表面水率を測定するには、細骨材の表乾密度を正確に測定する必要があるところ、細骨材の種類によっては、表面乾燥状態を判定できず、表乾密度の正確な測定が難しいため、表面水率を正確に測定することが困難となる。また、同様の理由から、細骨材の表面水率の測定値には、細骨材の表乾密度のばらつきの影響も含まれる。このような細骨材の表面水率の測定誤差により、コンクリート材料の練混ぜ時の水量の補正が不適切になると、コンクリートの品質変動の増大を招くことになる。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、細骨材の表乾状態の判定ができない場合でも、細骨材の表面水率を正確に測定することができ、また、細骨材の表乾密度の変動に影響されることなく、表面水率を正確に測定することができる細骨材の表面水率測定方法を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の細骨材の表面水率測定方法は、試料細骨材から所定の表面水率に調整した細骨材を所定の条件で加熱乾燥して、前記細骨材の乾燥過程の質量の変化を測定し、当該質量の変化に基づいて前記細骨材の乾燥時間と乾燥した水分の割合を表す乾燥水分率との関係を測定する乾燥水分率測定ステップと、前記乾燥水分率測定ステップで得られた前記乾燥水分率の経時変化から前記細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係を算出する水分乾燥速度算出ステップと、前記水分乾燥速度算出ステップで得られた前記水分乾燥速度の経時変化から、前記細骨材を前記所定の表面水率分だけ乾燥させた乾燥時間に対応する水分乾燥速度を求めて、この水分乾燥速度を前記細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とする表乾状態水分乾燥速度算定ステップを有するキャリブレーションを行い、前記試料細骨材を前記キャリブレーションと同様の条件で加熱乾燥し、前記試料細骨材について前記キャリブレーションと同様の乾燥水分率測定ステップ及び水分乾燥速度算出ステップにより前記試料細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係及び前記試料細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係をそれぞれ求め、前記試料細骨材についての水分乾燥速度算出ステップを経て得られた水分乾燥速度の経時変化から、前記キャリブレーションで算定された表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度と一致する時点を求め、当該時点における前記試料細骨材の乾燥水分率の測定値を前記試料細骨材の表面水率の推定値とする、ことを要旨とする。
この場合、乾燥水分率測定ステップにおいて、細骨材の乾燥水分率を、Ｗａを細骨材の乾燥水分率（％）、Ｗｄを細骨材の質量減少量、Ｗ０を細骨材の初期質量として、次式、
Ｗａ＝Ｗｄ／（Ｗ０−Ｗｄ）×１００
により算出することが好ましい。
また、この場合、表面水率が異なる複数種類の細骨材を用いてキャリブレーションを行い、前記複数種類の細骨材の水分乾燥速度の平均値を細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の細骨材の表面水率測定方法によれば、試料細骨材から所定の表面水率に調整した細骨材を所定の条件で加熱乾燥して、細骨材の乾燥過程の質量の変化を測定し、この質量の変化に基づいて細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係を測定するステップ（乾燥水分率測定ステップ）、乾燥水分率の経時変化から細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係を算出するステップ（水分乾燥速度算出ステップ）、水分乾燥速度の経時変化から、細骨材を所定の表面水率分だけ乾燥させた乾燥時間に対応する水分乾燥速度を求めて、この水分乾燥速度を細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とするステップ（表乾状態水分乾燥速度算定ステップ）を有するキャリブレーションを行い、試料細骨材をキャリブレーションと同様の条件で加熱乾燥し、試料細骨材についてキャリブレーションと同様の乾燥水分率測定ステップ、水分乾燥速度算出ステップを経て得られた水分乾燥速度の経時変化から、キャリブレーションで算定された表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度と一致する時点を求め、当該時点における試料細骨材の乾燥水分率の測定値を試料細骨材の表面水率の推定値とするので、試料細骨材について表乾状態の判定ができない場合でも、表面水率を正確に測定することができ、また、試料細骨材の表乾密度の変動に影響されることなく、表面水率を正確に測定することができる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による細骨材の表面水率測定方法の手順を示すフローチャート
【図２】同方法の乾燥水分率測定ステップにおいて測定された細骨材の乾燥時間と乾燥水分率の関係を示す図
【図３】同方法の乾燥水分率測定ステップにおいて測定された（図２に示す）各細骨材の乾燥水分率から表面水率を差し引いた補正乾燥水分率の経時変化を示す図
【図４】同方法の水分乾燥速度算出ステップにおいて算出された細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係、及び表乾状態水分乾燥速度算定ステップで算定された細骨材の表面水率分だけ乾燥した時点での乾燥速度を併せて示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
この細骨材の表面水率測定方法は、細骨材を加熱乾燥すると、細骨材の表面に存在する水（表面水）と細骨材の内部に吸水されている水（内部水）とでは乾燥しやすさが異なり、表面水が主として乾燥している過程と表面水が乾燥によりなくなり内部水が主として乾燥している過程で乾燥速度が変化することを利用して、表面水を有する細骨材を加熱乾燥し、その乾燥過程における質量を連続的に測定して、この細骨材の乾燥過程での質量が減少する質量変化挙動から、細骨材の表面水量（表面水率）を正確に推定しようとするものである。ここで、上記細骨材の乾燥過程での質量の変化率（減少率）、つまり乾燥した水分の割合を「乾燥水分率」とする。
【００１１】
図１に細骨材の表面水率測定方法の手順を示している。
図１に示すように、この細骨材の表面水率測定方法では、まず、試料細骨材から所定の表面水率に調整した細骨材を所定の条件で加熱乾燥して、細骨材の乾燥過程の質量の変化を測定し、当該質量の変化に基づいて細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係を測定するステップ（乾燥水分率測定ステップ）と、乾燥水分率測定ステップで得られた乾燥水分率の経時変化から細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係を算出するステップ（水分乾燥速度算出ステップ）と、水分乾燥速度算出ステップで得られた水分乾燥速度の経時変化から、細骨材を所定の表面水率分だけ乾燥させた乾燥時間に対応する水分乾燥速度を求めて、この水分乾燥速度を細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とするステップ（表乾状態水分乾燥速度算定ステップ）を有するキャリブレーションを行う。次に、表面水率を測定しようとする試料細骨材をキャリブレーションと同様の条件で加熱乾燥し、当該試料細骨材についてキャリブレーションと同様の乾燥水分率測定ステップ及び水分乾燥速度算出ステップにより当該試料細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係及び当該試料細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係をそれぞれ求める。そして、当該試料細骨材についての水分乾燥速度算出ステップを経て得られた水分乾燥速度の経時変化から、キャリブレーションで算定された表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度と一致する時点を求め、当該時点における当該試料細骨材の乾燥水分率の測定値を当該試料細骨材の表面水率の推定値とする。
【００１２】
この測定方法について具体例を挙げて詳しく説明する。
この具体例では、測定器に例えば赤外線水分計を使用し、細骨材を加熱により乾燥して、細骨材の乾燥過程の質量を測定する方式とした。なお、この場合、測定器はＲＳ−２３２Ｃインターフェイスなど外部出力が可能であることが望ましい。
また、測定条件は次のとおりとした。
（１）試料質量：１００ｇ程度
（２）乾燥温度：５０℃
（３）乾燥時間：６０〜９０分
（４）質量測定間隔：１回／３０秒
【００１３】
この測定方法では、まず、試料細骨材から表面水率を調整した複数種類の細骨材を用い、これらの細骨材を加熱乾燥して、これら細骨材の乾燥過程の質量を測定し、質量の変化に基づいて、乾燥水分率測定ステップ、水分乾燥速度算出ステップ、表乾状態水分乾燥速度算定ステップからなるキャリブレーションを行い、各細骨材の表乾状態における水分率変化速度を測定する。この場合、細骨材に川砂（例えば大井川産）と、砕砂（例えば、兵庫県家島産）を使用し、川砂、砕砂ごとに表面水率を１〜５％程度の４水準に調整し、川砂にあっては、表面水率が１．３５％、２．３１％、３．２４％、４．０４％のものを用意し、砕砂にあっては、表面水率が２．０７％、３．０５％、４．０１％、４．８７％のものを用意した。
また、別途、従来の方法（絶乾法）により、細骨材の表面水率を測定する。
（１）乾燥水分率測定ステップ
このステップでは、各細骨材の乾燥過程の質量の変化に基づいて各細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係を測定する。
ここで、各細骨材の乾燥水分率を、Ｗａを細骨材の乾燥水分率（％）、Ｗｄを細骨材の質量減少量、Ｗ０を細骨材の初期質量として、次式、
Ｗａ＝Ｗｄ／（Ｗ０−Ｗｄ）×１００
により算出する。
この乾燥時間と乾燥水分率の関係を図２に示す。図２に示すように、各細骨材の乾燥初期の段階では、各細骨材は表面水率によって乾燥速度に差が見られた。各細骨材にある程度乾燥が進むと、各細骨材は表面水率にかかわらず同様の乾燥挙動を示すようになった。
図３に補正乾燥時間と補正乾燥水分率の関係を示している。これは、各細骨材の乾燥水分率の測定値から表面水率を差し引いた補正乾燥水分率（各細骨材に吸水されている水分量に相当）の経時変化を示している。図３に示すように、各細骨材は表面水率の大小にかかわらず同様の乾燥挙動を示すことが分かる。また、補正水分率が０％のときに、各細骨材は表面水が少なくなり、吸水されている水分も同時に乾燥している過程を示していると考えられることから、初期の表面水率の影響は見られなくなるものと推察される。
（２）水分乾燥速度算出ステップ
このステップでは、乾燥水分率測定ステップで得られた乾燥水分率の経時変化から細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係を算出し、水分乾燥速度の経時変化を求める。
この乾燥時間と水分乾燥速度との関係を図４に示す。
（３）表乾状態水分乾燥速度算定ステップ
このステップでは、水分乾燥速度算出ステップで得られた水分乾燥速度の経時変化から、細骨材を所定の表面水率分だけ乾燥させた乾燥時間に対応する水分乾燥速度を求めて、この水分乾燥速度を細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とする。
この場合、従来法で測定した各細骨材の表面水率分だけ乾燥した時点での乾燥速度、すなわち、各細骨材の表面水率＝乾燥水分率となるときの水分乾燥速度を求める。これを図４に併せて示す。この図４から明らかなように、各細骨材は、表面水率にかかわらず、表面水率分だけ乾燥した時点、すなわち表乾状態において同様の乾燥速度を示すことが分かる。表乾状態における乾燥速度は、細骨材の品質、乾燥温度、試料の量等により異なると考えられるが、同一の細骨材であれば、同一の条件で乾燥速度を測定することによって、比較的高い精度で表面水率の測定が可能となると考えられる。この場合、４種類の細骨材の水分乾燥速度の平均値を表乾状態における水分率変化速度とする。
【００１４】
次に、表面水率を測定しようとする試料細骨材をキャリブレーションと同様の条件で加熱乾燥し、当該試料細骨材についてキャリブレーションと同様の乾燥水分率測定ステップ及び水分乾燥速度算出ステップにより当該試料細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係及び当該試料細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係をそれぞれ求める。
そして、当該試料細骨材についての水分乾燥速度算出ステップを経て得られた水分乾燥速度の経時変化（図４の左下又は右下のグラフに相当）から、キャリブレーションで算定された表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度と一致する時点（この場合、水分乾燥速度が０．０９となる時点）を求め、この時点における当該試料細骨材の乾燥水分率の測定値を、図４の左上又は右上のグラフ中に対応させ（つまり、図４の左上下又は右上下のグラフに表された矢印を逆方向に追って対応させ）、当該試料細骨材の表面水率の推定値とする。
このようにこの測定方法によれば、細骨材の吸水率、密度の変動にかかわらず、細骨材の正確な表面水率を直接測定することが可能になる。
【００１５】
以上説明したように、この細骨材の表面水率測定方法では、試料細骨材から所定の表面水率に調整した細骨材を所定の条件で加熱乾燥して、細骨材の乾燥過程の質量の変化を測定し、この質量の変化に基づいて細骨材の乾燥時間と乾燥水分率との関係を測定するステップ（乾燥水分率測定ステップ）、乾燥水分率の経時変化から細骨材の乾燥時間と水分乾燥速度との関係を算出するステップ（水分乾燥速度算出ステップ）、水分乾燥速度の経時変化から、細骨材を所定の表面水率分だけ乾燥させた乾燥時間に対応する水分乾燥速度を求めて、この水分乾燥速度を細骨材の表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度とするステップ（表乾状態水分乾燥速度算定ステップ）を有するキャリブレーションを行い、試料細骨材をキャリブレーションと同様の条件で加熱乾燥し、この試料細骨材についてキャリブレーションと同様の乾燥水分率測定ステップ、水分乾燥速度算出ステップを経て得られた水分乾燥速度の経時変化から、キャリブレーションで算定された表面乾燥飽水状態の水分乾燥速度と一致する時点を求め、当該時点における試料細骨材の乾燥水分率の測定値を試料細骨材の表面水率の推定値とするので、試料細骨材について表乾状態の判定ができない場合でも、表面水率を正確に測定することができ、また、試料細骨材の表乾密度の変動に影響されることなく、表面水率を正確に測定することができ、この測定方法により、コンクリートの良好な品質管理を実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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