(57)【要約】【課題】  実際に高流動コンクリートを調合することなく、スランプフロー値（Ｓｆ）及びフロー到達時間（Ｆｖ）を精度良く推定することができる推定方法を提供することを目的とする。【解決手段】  調合モルタルを用いて調合モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を測定し、測定された調合モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を用いて補正モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を推定し、推定された補正モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を用いてスクリーニングモルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を推定し、推定されたスクリーニングモルタルの塑性粘度及び降伏値を用いて測定対象の高流動コンクリートスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間を推定する、工程を有する高流動コンクリートの評価パラメータ推定方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも粗骨材、細骨材、セメント及び水から製造される高流動コンクリートのスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間を推定する推定方法において、
推定対象の高流動コンクリートから粗骨材のみが混入されていない調合モルタルを製造し、
製造された前記調合モルタルを用いて、塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を測定し、
測定された前記調合モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を用いて、測定対象の高流動コンクリートからウエットスクリーニングをすることによって得られるスクリーニングモルタルから粗骨材に付着したモルタル分について補正された補正モルタルについての塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を推定し、
推定された前記補正モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を用いて、前記スクリーニングモルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を推定し、
推定された前記スクリーニングモルタルの塑性粘度及び降伏値を用いて、測定対象の高流動コンクリートスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間を推定する、
工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記補正モルタルの細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｃ）、塑性粘度（ηｃ）及び降伏値（τｃ）は以下の式を用いて推定され、
（Ｓ／Ｗ）ｃ＝１．０２（Ｓ／Ｗ）ｂ＋０．１９８
ηｃ＝１．５９ηｂ−１．３３
τｃ＝０．９７８τｂ＋２．００
ここで、（Ｓ／Ｗ）ｂは前記調合モルタルの細骨材と水の比、ηｂは前記調合モルタルの塑性粘度、τｂは前記調合モルタルの降伏値を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スクリーニングモルタルの細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｗ）、塑性粘度（ηｗ）、及び降伏値（τｗ）は、以下の式を用いて推定され、
（Ｓ／Ｗ）ｗ＝（０．０００６ＶG＋０．９０９１）（Ｓ／Ｗ）ｃ−（０．０００２ＶG＋０．１７２６）
ηｗ＝（６．８８（Ｓ／Ｗ）ｗ／（Ｓ／Ｗ）ｃ−５．５７）ηｃ
τｗ＝（１３．５（Ｓ／Ｗ）ｗ／（Ｓ／Ｗ）ｃ−１１．４）τｃ
ここで、（Ｓ／Ｗ）ｃは前記補正モルタルの細骨材と水の比、ηｃは前記補正モルタルの塑性粘度、τｃは前記補正モルタルの降伏値、ＶGは前記推定対象の高流動コンクリートの単位粗骨材量を示す、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記推定対象の高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）は、以下の式を用いて推定され、
Ｓｆ＝（０．１３６−０．１１４τｗ−０．０１７１ηｗ）ＶG＋（６２８＋３３．４τｗ＋３．３７ηｗ）
Ｆｖ＝（−０．４６８−０．００３９３τｗ＋０．０４１２ηｗ）ＶG＋（１７６＋０．７１４τｗ−１２．９ηｗ）
ここで、（Ｓ／Ｗ）ｗは前記スクリーニングモルタルの細骨材と水の比、ηｗは前記スクリーニングモルタルの塑性粘度、τｗは前記スクリーニングモルタルの降伏値、ＶGは前記推定対象の高流動コンクリートの単位粗骨材量を示す、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高流動コンクリートの評価パラメータ推定方法に関し、特に高流動コンクリートのスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間を簡易な実験のみで推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高流動コンクリートは、高い流動性と材料分離抵抗性を併せもつ充填性能の優れたコンクリートを言い、複雑な形状をした構造物や配筋の過密な部分でも、密に充填することができるという、利点を有している。また、高流動コンクリートは、対象とする構造物の形状・寸法、配筋状態、施工条件などに応じて、調合設計が行われる。
【０００３】
高流動コンクリートの調合は、セメント、水、細骨材（例えば、粒径が５ｍｍ未満の砂）、粗骨材（例えば、粒径が５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の砂利）及び添加剤（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤等）を練り合わせて行われるが、調合設計手法が確立していないことから、建設現場での要求に合わせて試行錯誤によって調合を行っている。調合がなされた高流動コンクリートは、スランプフロー試験等によってその評価がなされ、建設現場での要求に合致したもののみが、建設現場で使用され、スランプフロー試験による評価が建設現場での要求に合致していない場合には、再調合及び評価試験が繰り返されることとなる。なお、高流動コンクリートは、建設現場から離れた工場で製造され、コンクリートミキサー車等によって、建設現場に運ばれる。
【０００４】
スランプフロー値試験は、ＪＩＳＡ１１５０（２００１）（コンクリートのスランプフロー値試験方法）として規格化されている。この試験方法は、実際にセメント、水、細骨材、粗骨材及び混和剤を練り合わせて高流動コンクリートを調合し、所定の実験を行って、スランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）の測定を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際にセメント、水、細骨材、粗骨材及び混和剤を練り合わせて高流動コンクリートを調合するためには、材料の調達を含め、多大な労力と時間が必要であった（例えば、６日で１調合）。また、調合後のスランプフロー試験の結果、適切なスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間が得られない場合には、再調合及び再試験が必要となり、結果的に高流動コンクリートの製造価格を押し上げることとなっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、実際にセメント、水、細骨材、粗骨材及び混和剤を練り合わせて高流動コンクリートを調合することなく、スランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）を精度良く推定することができる推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】
上記課題を解決するために、本発明に係るスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間推定方法によれば、測定対象の高流動コンクリートから粗骨材のみが混入されていない調合モルタルを製造し、調合モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を測定し、測定された調合モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を用いて補正モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を推定し、推定された補正モルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を用いてスクリーニングモルタルの塑性粘度、降伏値及び細骨材と水の比を推定し、推定されたスクリーニングモルタルの塑性粘度及び降伏値を用いてスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間を推定する、工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、労力のかかる高流動コンクリートを実際に製造しなくても、比較的手間のかからない調合モルタルを製造するだけで、高流動コンクリートのスランプフロー値及び５００ｍｍフロー到達時間を精度良く推定することができるので、高流動コンクリートを調合するための労力や手間を節約でき、建設現場の要求に合致した高流動コンクリートを安価に製造することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る高流動コンクリートの評価パラメータ推定方法について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明は、実際に高流動コンクリートを作成するためには非常に多大な手間がかかるが、その理由は粗骨材を他の材料と充分に練り合わせる必要がある為であり、粗骨材を混入する前のモルタル（以下調合モルタルと言う）を作成する為にはそれほどの手間がかからないとの知見に基づき、調合モルタルを利用して、高流動コンクリートの評価パラメータを高精度に推定しようとするものである。
【００１１】
具体的には、粗骨材が混入される前の調合モルタルを実際に製造し、調合モルタルのレオロジー特性を実際に測定し、測定値に基づいて補正モルタルのレオロジー特性を推定し、次に補正モルタルの推定値に基づいてスクリーニングモルタルのレオロジー特性を推定し、最後にスクリーニングモルタルの推定値に基づいて高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）を推定するものである。
【００１２】
以下、高流動コンクリート、スクリーニングモルタル、補正モルタル及び調合モルタルの相互関係について説明する。
【００１３】
スクリーニングモルタルとは、高流動コンクリートをウエットスクリーニングしたモルタル部分を言う。ウエットスクリーニングとは、練りあがった高流動コンクリートを５ｍｍの金網を通してモルタルをスクリーニングすることを言う。５ｍｍの網目を通してスクリーニングを行うと、粗骨材が網目上に残り、その他の部分が網目を通過することとなる。即ち、スクリーニングモルタルには、水、細骨材及びセメント等を含んでおり、スクリーニングモルタルと高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）との間には因果関係が存在する。そこで、スクリーニングモルタルと高流動コンクリートとの相関分析と因子分析から、高流動コンクリートのＳｆ及びＦｖを表現することが可能な影響因子として、ＶG（単位粗骨材量：Ｌ／ｍ3）、スクリーニングモルタルの塑性粘度ηｗ及び降伏値τｗを抽出した。
【００１４】
また実験結果から、Ｓｆ及びＦｖとＶGとは一次比例の関係にあることが判明したので、その傾きと切片をスクリーニングモルタルの塑性粘度ηｗ及び降伏値τｗとで表し、推測式に単なる特殊解とならない普遍性を導入した。このような過程に従って、高流動コンクリートのＳｆ及びＦｖを、ＶG、ηｗ及びτｗで表した以下に示す式（１）及び（２）を導き出した。
Ｓｆ＝（０．１３６−０．１１４τｗ−０．０１７１ηｗ）ＶG＋（６２８＋３３．４τｗ＋３．３７ηｗ）                                      式（１）
Ｆｖ＝（−０．４６８−０．００３９３τｗ＋０．０４１２ηｗ）ＶG＋（１７６＋０．７１４τｗ−１２．９ηｗ）                              式（２）
次に、スクリーニングモルタルと調合モルタルとの関連を考慮すると、２つのモルタルの違いは、調合モルタルに、粗骨材に付着したモルタル分（水、細骨材及びセメント）が欠落していることである。そこで、粗骨材に付着したモルタル分がどの程度のものであるかを実験により分析し、分析結果に基づいて、調合モルタルから、粗骨材に付着したモルタル分を差し引いたものに相当する、補正モルタルという概念を作り出した。
【００１５】
さらに、スクリーニングモルタルと補正モルタルとの相関分析から、スクリーニングモルタルと補正モルタルとを関連つける影響因子として、細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｗ／（Ｓ／Ｗ）ｃ）を抽出し、スクリーニングモルタルの細骨材／水と補正モルタルの細骨材／水との関係を表した以下に示す式（３）を導きだした。
（Ｓ／Ｗ）ｗ＝（０．０００６ＶG＋０．９０９１）（Ｓ／Ｗ）ｃ−（０．０００２ＶG＋０．１７２６）                                                    式（３）
さらに、スクリーニングモルタルと補正モルタルにおける、細骨材／水の比とレオロジー特性の比が、一次比例することを発見し、スクリーニングモルタルのηｗ及びτｗを、細骨材／水の比、補正モルタルの塑性粘度ηｃ及び降伏値τｃで表した以下に示す式（４）及び（５）を導き出した。
ηｗ＝（６．８８（Ｓ／Ｗ）ｗ／（Ｓ／Ｗ）ｃ−５．５７）ηｃ        式（４）
τｗ＝（１３．５（Ｓ／Ｗ）ｗ／（Ｓ／Ｗ）ｃ−１１．４）τｃ        式（５）
次に、補正モルタルと調合モルタルとの関係を示す一次関数を構築し、補正モルタルの細骨材と水の比と調合モルタルの細骨材と水の比との関係を表した式（６）、さらに、補正モルタルのηｃ及びτｃを、調合モルタルの塑性粘度ηｂ及び降伏値τｂで表した式（７）及び（８）を、以下に示すように導き出した。
（Ｓ／Ｗ）ｃ＝１．０２（Ｓ／Ｗ）ｂ＋０．１９８                    式（６）
ηｃ＝１．５９ηｂ−１．３３                                      式（７）
τｃ＝０．９７８τｂ＋２．００                                    式（８）
上述したように、高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）と５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）とを、スクリーニングモルタル及び補正モルタルというパラメータ的な要素を有する中間概念を介して、調合モルタルと関連つけることが可能となった。
【００１６】
図１に、本発明に係る高流動コンクリートの評価パラメータ推定方法の手順の一例を示す。
【００１７】
最初に、評価を行う高流動コンクリートの調合設計を行う（ステップ１０１）。高流動コンクリートの調合設計とは、混入するセメント、細骨材、粗骨材、混和剤（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤等）及び水の配分及び各要素の種類を決定することを言う。それによって、単位粗骨材量ＶG（Ｌ／ｍ3）が定まる。
【００１８】
次に、調合モルタルを実際に練り合わせて作成し、作成された調合モルタルを利用して調合モルタルの塑性粘度ηｂ（Ｐａ・ｓ）及び降伏値τｂ（Ｐａ）を実測する（ステップ１０２）。前述したように、調合モルタルは、粗骨材を混入する前の高流動コンクリートをいい、粗骨材が混入されていない以外は全て評価対象の高流動コンクリートと同じ設計に基づくものである。
【００１９】
ここで、調合モルタルの塑性粘度ηｂ（Ｐａ・ｓ）及び降伏値τｂ（Ｐａ）は、内円盤型回転粘度計を用いて計測した。計測は、直径３５ｍｍのローターを用いて、２．５ｒｐｍ→５．０ｒｐｍ→１０ｒｐｍ→２０ｒｐｍ→５０ｒｐｍ→２０ｒｐｍ→１０ｒｐｍ→５ｒｐｍ→２．５ｒｐｍの順序で、各々６０秒間回転し、下降域のせん断速度とせん断応力度を直線回帰し、その切片を降伏値τｂ（Ｐａ）、その勾配を塑性粘度ηｂ（Ｐａ・ｓ）とした。
【００２０】
なお、調合モルタルの細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｂ）は、設計値から導きだしても良いし、調合モルタルから実測しても良いが、本実施形態では、実測した。
【００２１】
次に、調合モルタルの細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｂ）、調合モルタルに基づいて実測した塑性粘度ηｂ及び降伏値τｂを用いて、補正モルタルにおける細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｃ）、塑性粘度ηｃ及び降伏値τｃを前述した式（６）〜（８）を用いて推定する（ステップ１０３）。
【００２２】
次に、式（６）〜（８）に基づいて得られた補正モルタルにおける細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｃ）、塑性粘度ηｃ及び降伏値τｃを用いて、スクリーニングモルタルにおける細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｗ）、塑性粘度ηｗ及び降伏値τｗを前述した式（３）〜（５）を用いて推定する（ステップ１０４）。
【００２３】
次に、式（３）〜（５）に基づいて得られたスクリーニングモルタルにおける塑性粘度ηｗ及び降伏値τｗを用いて、高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）を前述した式（２）及び（１）を用いて推定する（ステップ１０５）。
【００２４】
このようにして、粗骨材が混入する前の調合モルタルに基づいて、高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）を推定することができた。
（実施例）
図２に、設計された高流動コンクリートを実際に作成して、スランプフロー値（Ｓｆ）とスランプフロー速度（Ｆｖ）を実測した実測値と、本発明に基づいて調合モルタルから推定されたスランプフロー値（Ｓｆ）とスランプフロー速度（Ｆｖ）の予測値とを示す。なお、５００ｍｍフロー到達時間は、１５０÷スランプフロー速度（ｍｍ／ｓ）から一義的に求めることができ、スランプフロー速度（ｍｍ／ｓ）は１５０÷５００ｍｍフロー到達時間から一義的に求めることができる。
【００２５】
図２において、単位粗骨材量ＶG（Ｌ／ｍ3）、水／結合材比（％）、細骨材容積比（％）は高流動コンクリートの設計値であり、調合モルタルの塑性粘度ηｂ（Ｐａ・ｓ）、降伏値τｂ（Ｐａ）及び細骨材と水の比（（Ｓ／Ｗ）ｂ）は全て実際に作成された調合モルタルからの実測値である。また、図２においては、水／結合材比（％）を４０．０％、４５．０％及び５０．０％に変化させ、さらに細骨材容積比（％）を４９．０％、５２．０％及び５５．０％に変化させながら、３３のサンプルについて比較を行った。
【００２６】
図２の各サンプルについてスランプフロー速度（ｍｍ／ｓ）における実測値と予測値とを求め、グラフ化したものを図３に示す。スランプスロー速度（ｍｍ／ｓ）の実測値と予測値との差の平均は−２（ｍｍ／ｓ）であり、標準偏差は７（ｍｍ／ｓ）である。本推定式を用いて高流動コンクリートのスランプフロー速度を推定すると、正規分布と過程した場合、確立密度関数上で、１．４５σ（σは標準偏差を示す）、８５％の確立で−１０〜＋１０（ｍｍ／ｓ）の範囲に入る。ＪＡＳＳ５では、設計値と実測値との差を−１０〜＋１０（ｍｍ／ｓ）又は−４．３〜＋４．３（ｍｍ／ｓ）としており、８５％の確立で−１０〜＋１０（ｍｍ／ｓ）の範囲に入れば、充分に実用足りえると考えられる。
【００２７】
図２の各サンプルについてスランプフロー（ｍｍ）における実測値と予測値とを求め、グラフ化したものを図４に示す。スランプスロー（ｍｍ）の実測値と予測値との差の平均は１２（ｍｍ）であり、標準偏差は３１（ｍｍ）である。本推定式を用いて高流動コンクリートのスランプフロー速度を推定すると、正規分布と過程した場合、確立密度関数上で、１．４５σ、８５％の確立で−５０〜＋５０（ｍｍ）の範囲に入る。ＪＡＳＳ５では、設計値と実測値との差を−７５〜＋７５（ｍｍ）又は−５０〜＋５０（ｍｍ）としており、８５％の確立で−５０〜＋５０（ｍｍ）の範囲に入れば、充分に実用足りえると考えられる。
【００２８】
以上より、本発明による推定式は、単位粗骨材量ＶG（Ｌ／ｍ3）が２００〜３６０の範囲で、スランプフロー速度が６．５４〜５１．７（ｍｍ／ｓ）の範囲内で、またスランプフローが５００〜８００（ｍｍ）の範囲内での推定に適用可能であると考えられる。
【００２９】
上述したように、粗骨材が混入する前の調合モルタルは、粗骨材が混入した後の高流動コンクリートに比べて格段に容易に作成することができるので、本発明に従って調合モルタルから、高流動コンクリートのスランプフロー値（Ｓｆ）及び５００ｍｍフロー到達時間（Ｆｖ）を高精度に推定することができる利点は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係わる高流動コンクリートの評価パラメータ推定方法の手順の一例を示す図である。
【図２】本発明に従って、推定された評価パラメータ値と実測値とを示す図である。
【図３】本発明に従って、推定されたスランプフロー速度の推定値と実測値とを比較するための図である。
【図４】本発明に従って、推定されたスランプフローの推定値と実測値とを比較するための図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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