(57)【要約】【課題】  高価な装置や高度な技術を必要とすることなく、だれでも容易にかつ短時間に、骨材のアルカリシリカ反応性を判定できる方法と該方法を用いた骨材の生産工程におけるアルカリシリカ反応性に関する品質管理方法又は生コンクリート工場における骨材の受入れにおけるアルカリシリカ反応性に関する品質管理方法を提供する。【解決手段】  骨材のアルカリシリカ反応性を判定するための試験方法であって、試料に照射された光の反射光を検出し、その検出値からアルカリ減少量または／及び溶解シリカ量を推定し、骨材のアルカリシリカ反応性を判定することを特徴とする骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材のアルカリシリカ反応性を判定するための試験方法であって、試料に照射された光の反射光を検出し、その検出値からアルカリ減少量または／及び溶解シリカ量を推定し、骨材のアルカリシリカ反応性を判定することを特徴とする骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項２】
骨材のアルカリシリカ反応性を判定するための試験方法であって、試料の反射光をセンサ又はカメラにより検出し、反射光中の特定波長の強度や明度（輝度）からアルカリ減少量または溶解シリカ量を推定することを特徴とする請求項１記載の骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項３】
骨材のアルカリシリカ反応性を判定するための試験方法であって、試料の反射光をセンサ又はカメラにより検出し、前記反射光の明度（輝度）又は反射光中の特定波長の強度を数値化し、該数値からアルカリ減少量または溶解シリカ量を推定するころを特徴とする請求項１又は２記載の骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項４】
骨材のアルカリシリカ反応性を判定するための試験方法であって、前記数値が明度（輝度）や光の三原色の赤の値、緑の値、青の値の何れか又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項５】
予め別途求めた前記数値と化学法で得られたアルカリ減少量（Ｒｃ）または溶解シリカ量（Ｓｃ）の関係式からＲｃ又はＳｃを推定し、骨材のアルカリシリカ反応性を判定する方法であることを特徴とする骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項６】
前記センサ又はカメラとしてデジタルカメラ、色差計、分光光測計又はビデオカメラを用いることを特徴とする請求項1〜６いずれか記載の骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項７】
前記の数値化の手法として画像処理ソフトまたはグラフィックソフトを用いることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の骨材のアルカリシリカ反応性試験方法。
【請求項８】
骨材製造工程中又は生コンクリート工場の骨材受け入れから貯蔵までのいずれかの工程において、試料に照射された光の反射光を検出し、アルカリ減少量又は溶解シリカ量を推定することにより骨材のアルカリシリカ反応性に関する品質検査又は受け入れ検査を行う骨材の品質管理方法。
【請求項９】
測定対象の試料が、ベルトコンベア上の試料（骨材、原石、原土）又はホッパー（受入れ、排出、中継）中の試料又は輸送用のトラックの試料、輸送船内の試料であることを特徴とする請求項８の骨材のアルカリシリカ反応性に関する骨材の品質管理手法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材の色を指標として簡易且つ迅速に骨材のアルカリシリカ反応性を判定する骨材のアルカリシリカ反応性試験方法と、それを用いた骨材の生産又は生コンクリート工場の骨材受け入れにおける骨材のアルカリシリカ反応性に関する品質管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリシリカ反応（アルカリ骨材反応）は、骨材中のシリカ（ＳｉＯ2）分とコンクリートに含まれるアルカリ（Ｎａ+，Ｋ+など）とが反応することによって生じた生成物（アルカリシリカゲル）が吸水して膨張し、コンクリートにひび割れ等を生じさせる現象である。
【０００３】
アルカリシリカ反応は、「コンクリートの癌」とも呼ばれるように、一度劣化が始まると抑止することが困難であり、やがてコンクリート構造物に重大なダメージを与えることになる。したがって、アルカリシリカ反応を予防するためには、アルカリシリカ反応性を有する骨材を予め排除することが重要な予防策となっており、骨材のアルカリシリカ反応性を評価する試験方法が各種提案されている。
【０００４】
アルカリシリカ反応性を評価する方法として、現在主として利用されている方法は、（１）化学法、（２）膨張変化試験（モルタルバー法）である。
【０００５】
化学法とは、骨材を８０℃の水酸化ナトリウム溶液で煮て、骨材から溶出した溶解シリカ量（以下Ｓｃと略記する場合がある）と、骨材とアルカリシリカゲルを生成することによって減少したアルカリ濃度減少量（以下Ｒｃと略記する場合がある）を求め、ＲｃとＳｃの関係がＲｃ／Ｓｃ≧１である場合には、その骨材は無害（アルカリシリカ反応性が低い）であると判定する手法であり、ＪＩＳ−Ａ１１４５により規格化されている。化学法では、骨材をアルカリで溶解する反応を行なうため、骨材粒度が結果に影響を及ぼすことを考慮し、粒径が１５０〜３００μｍとなるように粉砕された骨材が用いられる。また、骨材とアルカリとの反応が平衡に達する時間は１００時間以上であるが、反応時間が結果に影響を及ぼすことを考慮し、反応時間は２４時間±１５分間に設定される。骨材から溶出するシリカ量は質量法、原子吸光光度法又は吸光光度法のいずれかの方法によって定量され、アルカリ消費量はフェノールフタレイン指示薬を用いて塩酸で滴定することにより測定される（非特許文献１）。
【０００６】
膨張変化試験法（モルタルバー法）は、砂サイズに粒度構成を調整した骨材試料でモルタルを成形し、その膨張量より反応性を判定する手法であり、ＪＩＳ−Ａ１１４６により規格化されている。膨張変化試験は、比較的安定した結果が得られるが、判定に少なくとも６月の期間が必要である（非特許文献２）。
【０００７】
【非特許文献１】日本工業規格  骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法）  ＪＩＳ−Ａ１１４５：２００１  日本規格協会発行
【非特許文献２】日本工業規格  骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法）  ＪＩＳ−Ａ１１４６：２００１  日本規格協会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記試験法のうち、結果が比較的短期間に得られる化学法が一般的に利用されている。しかしながら、化学法では、骨材から溶出するシリカ量を定量するために、質量法、原子吸光光度法、又は吸光光度法のいずれかの方法を用いる必要がある。ここで、質量法は、試料溶液に塩酸を加えて蒸留乾固した後、得られた乾固物を過塩素酸処理し、沈殿物を白金るつぼ又は磁器るつぼに入れて１０００±５０℃に強熱する方法である。したがって、質量法では、過塩素酸のような危険な薬品を使用する必要があること及びるつぼを使用して１０００±５０℃という高温で処理する必要がある等の煩雑な作業が必要である。また、原子吸光光度法及び吸光光度法では、吸光光度計という高価な装置を使用する必要があり、また、吸光度の測定には高度の技術が必要であるといった問題がある。
【０００９】
さらに、化学法では、骨材の粒径を調整するために時間及び労力を要し、また、骨材を粉砕するための装置や水酸化ナトリウム標準液を加えた試料を８０±１℃に２４時間静置するための恒温水槽が必要となる。このような装置や恒温水槽は生コンクリート工場や、骨材生産現場等の骨材を扱う現場には普及していないため、現場において骨材を日常的に管理、判定するには不向きである。
【００１０】
そこで、本発明は、前記化学法において、Ｒｃ又はＳｃを簡易的に推定し、骨材のアルカリシリカ反応性を簡易かつ迅速に判定するとともに、高価な装置や高度な技術を必要とすることなく、だれでも容易にかつ短時間に、骨材のアルカリシリカ反応性を判定できる方法と該方法を用いた骨材の生産工程におけるアルカリシリカ反応性に関する品質管理方法又は生コンクリート工場における骨材の受入れにおけるアルカリシリカ反応性に関する品質管理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、鋭意研究の結果、試料からの反射光の色相と化学法で得られるＲｃまたはＳｃとの間に相関性を見出し、その関係を用いることにより試料のアルカリシリカ反応性を試料の色相で判定できるとの知見を得、本発明を完成した。
【００１２】
図１は、火山岩から生産された骨材の反射光の青色の値と、同一試料について別途ＪＩＳ−Ａ１１４５「骨材のアルカリシリカ反応性試験（化学法）」によって得られたＲｃの関係を示す図である。また、図２は同じ試料（骨材）の、反射光の青色の値と同一試料について別途ＪＩＳ−Ａ１１４５「骨材のアルカリシリカ反応性試験（化学法）」によって得られたＳｃの関係を示す図である。図３は、同じ試料の反射率を赤色の値と同一試料について別途ＪＩＳ−Ａ１１４５「骨材のアルカリシリカ反応性試験（化学法）」によって得られたＲｃの関係を示す図である。これらの図から明らかなように、色相とＲｃまたはＳｃとに相関関係が存在する。この相関関係から、試料からの反射光を検出することによりＲｃ又はＳｃの値を推測可能であるとの知見を得て本発明を完成した。すなわち、本発明の骨材のアルカリシリカ反応性試験方法は、試料に照射された光の反射光を検出し、その検出値からアルカリ減少量または／及び溶解シリカ量を推定し、判定することを特徴とする骨材のアルカリシリカ反応性試験方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の試験方法によれば、試料の反射光を検出するだけの簡易な方法で、短時間に骨材のアルカリシリカ反応性を判定でき、高度な技術や煩雑な作業および高価な装置を必要とせず、また生コンクリート工場や、骨材生産現場でも容易に判定可能であるので、日常的に骨材のアルカリシリカ反応性に関する品質を管理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の試験方法について詳細に説明する。本発明の試験方法によって判定可能な対象物としての試料は、粗骨材でも細骨材でもよく、骨材を製造する岩盤や原石や原土にも適用でき、また、天然の骨材であってもよく、砕石でも人工骨材でもよい。対象物の岩種（岩相）としては、いずれの岩種でもよい。
【００１５】
判定の対象物（試料）は所定の大きさに粉砕したものでも良く、骨材を粉砕せずにそのまま使用しても良い。骨材採取前の岩壁や発破後の岩石の塊（原石）でも良い。また、ベルトコンベヤー上の骨材や原石、原土、骨材等を輸送するトラックの荷台上の骨材や原石、原土、輸送船上の骨材、その他骨材や原石や原土を移動する装置上の骨材や原石を撮影しても良い。なお、撮影も任意にカメラなどを撮影対象物のところに持って行き、適時撮影しても良く、または、決められた所にカメラ等を固定して取り付けておき、適時又は常時、撮影をしても良い。
【００１６】
本発明において、対象物（試料）に照射された光の反射光を検出する手段としては、いくつか考えられる。例えば、人間の目に対応する分光感度とほぼ同一の感度を持つ三つのセンサで試料を測定し、赤、緑、青等の各波長の光の反射率を測定する刺激値直読方法と呼ばれる色彩計、あるいはより多くのセンサで反射光を分光し、分光された各波長ごとの反射率を測定する分光測色計、分光光度計等である。最も簡便な手段としてはデジタルカメラ、ビデオカメラ等で撮影する方法が考えられ、それから得られる電気信号の値や画像を処理して得られる数値を用いる方法である。また、銀塩カメラを用い、フィルム写真を撮影し、スキャナーでパソコンにデジタル画像として取り込み、その画像を処理して数値化しても良い。さらに、標準色（ＪＩＳ−Ｚ８７２１の標準色、マンセル表色等）又は標準試料を作り、目視によって試料を標準色又は標準試料と比較して色相を判断し、数値化しても良い。
【００１７】
上記の画像を処理して数値化する手段としては、市販の画像処理ソフト例えば「Adobe−Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（アドビシステムズ社製）」、「ＭｕｓｅＶｉｅｗｅｒＰｒｏ（キャノン製）やグラフィックソフト例えば「ＰａｉｎｔＳｈｏｐＰｒｏ（ＪａｓｃＳｏｆｔｗａｒｅ製）等のソフトを用いると色相や明度（輝度）を数値として得ることが出来る。
【００１８】
判定に用いる色に関する数値の種類としては、三刺激値（ＸＹＺ表色系）等や色相、明度、彩度等が考えられ、そのうちの光の三原色の赤、緑、青（ＲＧＢ）のそれぞれの値や色の三原色の赤、黄、青のそれぞれの値、印刷機器のインクの色として用いられているシアン、マゼラン、イエロー、黒の各値などが考えられる。また、色の指標として広く用いられているＬab値のＬ値、ａ値、ｂ値それぞれの値や輝度等があげられる。
【００１９】
対象物に照射される光は、太陽光でもよく、蛍光灯等の人工光源を用いてもよい。
【００２０】
本発明の骨材のアルカリシリカ反応性を判定するための試験方法を骨材の生産工場において、その工程に組み込むことにより、アルカリシリカ反応性に関する日常管理が可能となる。また、生コンクリート工場においても骨材の受け入れや保管工程において本発明の試験方法を組み込むことにより、日常的にアルカリシリカ反応性に関する品質管理が可能となる。特に、受け入れ、中継、排出ホッパー内の原石や骨材等、移送用ベルトコンベア上の骨材や原石等、運搬用のトラック荷台上の骨材や原石等、輸送船上の骨材などを備え付けのカメラで撮影し、又はセンサで検知し、各色相の電気信号の値や画像を処理して得られた各色の数値を得ることにより、日常的にアルカリシリカ反応性に関する管理を行えるようになる。ただし、センサ、カメラ等を固定せずに、適時、センサ、カメラ等を対象物のところに持って行き、検出又は撮影する方法も考えられる。
【００２１】
以下に本発明の試験方法をデジタルカメラを用いて実施する場合の実施例に基づき、より具体的に詳細に説明する。なお、本発明の試験方法により骨材のアルカリシリカ反応性を判定する場合には、試料の濡れ具合を同じ状態にすることが好ましく、表面が乾いているほうがより好ましい。照射される光も、事前に求めた色合いとＲｃまたはＳｃとの相関関係を用いてＲｃまたはＳｃを推定する場合、同じ条件に調整するほうが、誤差が少なくなるため同一の光源及び一定の光の強さであることが好ましい。
【実施例】
【００２２】
<実施例１>
流紋岩系の骨材（骨材の絶乾密度：2.62g/cm3、吸水率：0.45％、骨材のＸ線回折結果を図４に示す）の原石（岩石）を採掘するときに発生した削孔屑（発破用の火薬装填用孔を削孔したときに発生する削孔粉）の色相の内の赤の値を用い、Ｒｃの値を推定した。
【００２３】
なお、削孔屑を105℃の乾燥機内にて乾燥した後、０．３ｍｍと０．１５ｍｍの篩いを用いて０．３〜０．１５ｍｍの範囲の試料を２０〜３０ｇ取り出し、撮影用試料とした。
【００２４】
試料を5cm×3cm×深さ0.5cmの容器に入れ、容器に内を試料で満たし上面を平らに敷き均した。
【００２５】
撮影を室内で行い、蛍光灯10本を光源として用いた（太陽光を遮蔽するためカーテンを閉めた状態で撮影）。デジタルカメラ（NikonCOLLPIX950）を用い、記録サイズを1600×1200ピクセル、画質（圧縮比率）を1/4に圧縮した画像に調整にて撮影した。カメラ台を用い撮影高さ40cmでカメラを固定し取り付けた。撮影範囲（画面全体）に試料が写るよう最望遠（倍率2.5倍）にして撮影した。
【００２６】
デジタルカメラで撮影した画像について画像処理ソフト「Adobe−Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」（アドビシステムズ社製）を用いて赤の色合いを数値化した。前記画像処理ソフトでは、自動的に指定領域中の指定した色の値を平均値で求めるので、計算する必要はない。
【００２７】
この赤の値と、予め別途求めておいたＲｃ（アルカリ濃度減少量）と赤色の値との関係式（１）からＲｃの値を推定した。
式（１）  Ｒｃ＝4.22×赤の値−346.15
【００２８】
なお、式（１）は、事前に化学法のＲｃが求まっている試料の赤の値を上記の手順及び条件で測定し（表１）、Ｒｃの値と測定した赤の値との一次回帰を行い求めた式である。
【００２９】
【表１】
2006250628.tif 000002
【００３０】
表２は赤の値から推定したＲｃの値と、化学法で得られたＲｃの値である。推定したＲｃの値は、化学法の値と同程度の値を得ることが出来た。
【００３１】
【表２】
2006250628.tif 000003
【００３２】
＜実施例２＞
実施例１と同じ種類の骨材を粉砕し、0.3〜0.15mmの粒度の試料を作成し、その試料について試験を行なった。なお、輝度の値を用い、Ｒｃの値を推定した。
【００３３】
試料を5cm×3cm×深さ0.5cmの容器に入れ、容器に内を試料で満たし上面を平らに敷き均した。
【００３４】
撮影を室内で行い、蛍光灯10本を光源として用いた（太陽光を遮蔽するためカーテンを閉めた状態で撮影）。デジタルカメラ（NikonCOLLPIX950）を用い、記録サイズを1600×1200ピクセル、画質（圧縮比率）を1/4に圧縮した画像に調整にて撮影した。カメラ台を用い撮影高さ40cmでカメラを固定し取り付けた。撮影範囲（画面全体）に試料が写るよう最望遠（倍率2.5倍）にして撮影した。
【００３５】
デジタルカメラで撮影した画像について画像処理ソフト「Adobe−Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」を用いて輝度を数値化した。
【００３６】
この輝度と、予め別途求めておいたＲｃ（アルカリ濃度減少量）と輝度の値との関係式（２）からＲｃの値を推定した。
式（２）  Ｒｃ＝0.976×輝度−59.7
【００３７】
なお、式（２）は、事前に化学法のＲｃが求まっている試料の輝度を上記の手順及び条件で測定し（表３）、Ｒｃの値と測定した輝度との一次回帰を行い求めた式である。
【００３８】
【表３】
2006250628.tif 000004
【００３９】
表４は輝度から推定したＲｃの値と、化学法で得られたＲｃの値である。  推定したＲｃの値は、化学法の値と同程度の値を得ることが出来た。
【００４０】
【表４】
2006250628.tif 000005
【００４１】
<実施例３>
山砂（骨材の絶乾密度：2.59g/cm3、吸水率：2.05％）をデジタルカメラで撮影し、その画像からLab指標のａ値を求め、その値からScの値を推定した。なお、山砂を105℃の乾燥機内にて乾燥した後、2.5ｍｍの篩いを用いて2.5〜0ｍｍの範囲の試料を２０〜３０ｇ取り出し、撮影用試料とした。
【００４２】
試料を5cm×3cm×深さ0.5cmの容器に入れ、容器に内を試料で満たし上面を平らに敷き均した。
【００４３】
撮影を室内で行い、蛍光灯10本を光源として用いた（太陽光を遮蔽するためカーテンを閉めた状態で撮影）。デジタルカメラ（NikonCOLLPIX950）を用い、記録サイズを1600×1200ピクセル、画質（圧縮比率）を1/4に圧縮した画像に調整にて撮影した。カメラ台を用い撮影高さ40cmでカメラを固定し取り付けた。撮影範囲（画面全体）に試料が写るよう最望遠（倍率2.5倍）にして撮影した。
【００４４】
デジタルカメラで撮影した画像について画像処理ソフト「Adobe−Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」を用いて色合いを数値化した。
【００４５】
このａ値と、予め別途求めておいたＳｃ（アルカリ濃度減少量）とａ値との関係式（３）からＳｃの値を推定した。
式（３）  Ｓｃ＝−37.07×ａ値＋4600.5
【００４６】
なお、式（３）は、事前に化学法のＲｃが求まっている試料のａ値を上記の手順及び条件で測定し（測定結果を表５、また表ｇの数値に基づきグラフ化したものを図６に示す）、Ｓｃの値と測定した赤の値との一次回帰を行い求めた式である。
【００４７】
【表５】
2006250628.tif 000006
【００４８】
表６は、ａ値から推定したＳｃの値と、化学法で得られたＲｃの値である。推定したＳｃの値は、化学法の値と同程度の値を得ることが出来た。
【００４９】
【表６】
2006250628.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】骨材の反射光の青色の値と化学法によって得られたＲｃの値との関係を示す図。
【図２】骨材の反射光の青色の値と化学法によって得られたＳｃの値との関係を示す図。
【図３】骨材の反射光の赤色の値と化学法によって得られたＲｃの値との関係を示す図。
【図４】実施例１で使用した骨材のＸ線回折結果を示す図。
【図５】実施例１で使用した骨材のＸ線回折結果を示す図。
【図６】実施例１で使用した推定式を求めたデータのａ値とＳｃの相関図。
【図１】
2006250628.tif 000008
【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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