(57)【要約】【課題】蒸気養生時の圧縮強度を精度良く予測することができる圧縮強度予測方法とその配合設計方法を提供する【解決手段】蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度の予測方法であって、蒸気養生を２０℃標準養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度(ｆｔ)を示す次式において、    ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃ・・・〔１〕（式中、ａは強度発現係数、ｔｂは有効材齢に基づく材齢関数、ｂは材齢関数の係数、ｃは骨材種類に拠り決定される補正係数）有効材齢５日未満は４５≦ａ≦６５および０.２５≦ｂ≦０.８５、有効材齢５日以上は６５≦ａ≦１５０および０.０１≦ｂ≦０.１５の範囲で係数ａ、ｂを定めて圧縮強度(ｆｔ)を予測することを特徴とする高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。【選択図】図４
2018128435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度の予測方法であって、蒸気養生を２０℃標準養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度(ｆｔ)を示す次式において、
ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃ・・・〔１〕
（式中、ａは強度発現係数、ｔｂは有効材齢に基づく材齢関数、ｂは材齢関数の係数、ｃは骨材種類に拠り決定される補正係数）
有効材齢５日未満は４５≦ａ≦６５および０.２５≦ｂ≦０.８５、有効材齢５日以上は６５≦ａ≦１５０および０.０１≦ｂ≦０.１５の範囲で係数ａ、ｂを定めて圧縮強度(ｆｔ)を予測することを特徴とする高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【請求項２】
蒸気養生を行う高強度コンクリートについて、
水セメント比（Ｗ/Ｃ）が１５％以上〜２０％未満の範囲では、有効材齢５日未満は４９≦ａ≦６２および０.３５≦ｂ≦０.８５、５≦ｃ≦１５の範囲、有効材齢５日以上は９０≦ａ≦１５０および０.０１≦ｂ≦０.１５、５≦ｃ≦１５の範囲、
水セメント比（Ｗ/Ｃ）が２０％以上〜２５未満％の範囲では、有効材齢５日未満は５４≦ａ≦６２および０.２５≦ｂ≦０.４０、５≦ｃ≦１５の範囲、有効材齢５日以上は６５≦ａ≦９５および０.１０≦ｂ≦０.１５の範囲、５≦ｃ≦１５の範囲、
で係数ａ、ｂを定めて圧縮強度(ｆｔ)を予測する請求項１に記載する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【請求項３】
請求項２において定めた係数ａ、ｂの圧縮強度曲線を基準曲線とし、一方、予測対象のコンクリートの水セメント比における有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度を把握する請求項１または請求項２に記載する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【請求項４】
請求項３の方法において、水セメント比と共に蒸気養生におけるコンクリートの温度履歴を加味した２０℃標準養生に換算した有効材齢および骨材種類による補正係数を含む配合条件に基づく基準曲線を実測値により定め、予測対象のコンクリートの予測曲線を上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度を把握する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【請求項５】
高強度コンクリートが低熱セメントとポゾラン物質粉末からなる結合材を含有している請求項１〜請求項４の何れかに記載する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【請求項６】
請求項２において定めた係数ａ、ｂ、ｃの圧縮強度曲線を基準曲線とし、一方、予測対象のコンクリートの水セメント比における有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度となるように水セメント比を定める高強度コンクリートの配合設計方法。
【請求項７】
請求項６の方法において、水セメント比と共に蒸気養生におけるコンクリートの温度履歴を加味した２０℃標準養生に換算した有効材齢および骨材種類による補正係数を含む配合条件に基づく基準曲線を実測値により定め、予測対象のコンクリートの予測曲線を上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度になるように、配合条件を定める高強度コンクリートの配合設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気養生を行う超高強度コンクリートの圧縮強度を精度良く予測する方法に関する。また、本発明は該予測方法に基づいた配合設計方法に関する。本発明によれば、シリカフュームを混合したセメントを用いた超高強度プレキャストコンクリートなどについて、蒸気養生による圧縮強度を精度良く予測することができる。
【背景技術】
【０００２】
早強ポルトランドセメントなどの汎用セメントを用いて促進養生を行うプレキャストコンクリートについては、強度発現性を含めた各種性状が明らかにされており、設計基準強度120N/mm２までのプレキャスト部材は、日本建築学会建築工事標準仕様書・同解説 JASS10 プレキャスト鉄筋コンクリート工事（以下JASS 10）において、調合設計法が定められている。しかし、シリカフュームを混合したセメントを用いた超高強度コンクリートについては体系的なデータが整備されておらず、設計基準強度に対応した調合設計法も確立されていない。
【０００３】
従来、コンクリート強度の推定方法等について、特許文献１、２、３に記載されている技術が知られている。例えば、特許文献１には、コンクリートのモルタル部分の圧縮強度とヤング率、および粗骨材の圧縮強度とヤング率から超高強度コンクリートの圧縮強度を推定する方法が示されている。しかし、蒸気養生を行う超高強度コンクリートの圧縮強度を推定する方法は示されていない。
【０００４】
特許文献２には、圧縮強度が５０N/mm２程度以下であるコンクリートの加熱養生時における圧縮強度の推定法として、積算温度または有効材齢をパラメータとした圧縮強度予測方法が示されている。しかし、本方法では圧縮強度が１００N/mm２を超えるような高強度域での予測精度が低く実用的ではない。
【０００５】
特許文献３には、圧縮強度１３０N/mm２以上の高強度プレキャストコンクリートを製造するため、超低熱型セメントとポゾラン物質とを含む結合材を用いたコンクリートを打設し、６０℃〜９０℃の蒸気養生を３〜９時間保持させることを示しているが、圧縮強度の予測方法は示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１９７３８１号公報
【特許文献２】特開２０１６−０３７０１４号公報
【特許文献３】特許５３７３６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のコンクリート強度推定方法等では、蒸気養生を行う超高強度コンクリートの圧縮強度を精度良く予測することができないと云う課題を解決したものであり、シリカフュームを混合したセメント等を用いた超高強度プレキャストコンクリートなどについて、蒸気養生時の圧縮強度を精度良く予測することができる圧縮強度予測方法を提供する。また、本発明は該予測方法に基づいた配合設計によるコンクリート製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成を有する圧縮強度予測方法である。
（イ）蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度の予測方法であって、蒸気養生を２０℃標準養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度(ｆｔ)を示す次式において、
ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃ・・・〔１〕
（式中、ａは強度発現係数、ｔｂは有効材齢に基づく材齢関数、ｂは材齢関数の係数、ｃは骨材の種類に拠り決定される補正係数）
有効材齢５日未満は４５≦ａ≦６５および０.２５≦ｂ≦０.８５、および５≦ｃ≦１５の範囲で、有効材齢５日以上は６５≦ａ≦１５０および０.０１≦ｂ≦０.１５および５≦ｃ≦１５の範囲で係数ａ、ｂ、ｃを定めて圧縮強度(ｆｔ)を予測することを特徴とする高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【０００９】
本発明の圧縮強度予測方法は以下の態様を含む。
（ロ）蒸気養生を行う高強度コンクリートについて、
水セメント比（Ｗ/Ｃ）が１５％以上〜２０％未満の範囲では、有効材齢５日未満は４９≦ａ≦６２および０.３５≦ｂ≦０.８５、５≦ｃ≦１５の範囲、有効材齢５日以上は９０≦ａ≦１５０および０.０１≦ｂ≦０.１５、５≦ｃ≦１５の範囲
水セメント比（Ｗ/Ｃ）が２０％以上〜２５未満％の範囲では、有効材齢５日未満は５４≦ａ≦６２および０.２５≦ｂ≦０.４０、５≦ｃ≦１５の範囲、有効材齢５日以上は６５≦ａ≦９５および０.１０≦ｂ≦０.１５、５≦ｃ≦１５の範囲
で係数ａ、ｂ、ｃを定めて圧縮強度(ｆｔ)を予測する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
（ハ）上記(ロ)において定めた係数ａ、ｂ、ｃの圧縮強度曲線を基準曲線とし、一方、予測対象のコンクリートの水セメント比における有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度を把握する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
（ニ）水セメント比と共に蒸気養生におけるコンクリートの温度履歴を加味した２０℃標準養生に換算した有効材齢および骨材種類による補正係数を含む配合条件に基づく基準曲線を実測値により定め、予測対象のコンクリートの予測曲線を上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度を把握する高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
（ホ）高強度コンクリートが低熱セメントとポゾラン物質粉末からなる結合材を含有している高強度コンクリートの圧縮強度予測方法。
【００１０】
本発明は以下の配合設計方法を含む。
（ヘ）上記(ロ)において定めた係数ａ、ｂ、ｃの圧縮強度曲線を基準曲線とし、一方、予測対象のコンクリートの水セメント比における有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度となるように水セメント比を定める高強度コンクリートの配合設計方法。
（ト）上記(ヘ)の方法において、水セメント比と共に蒸気養生におけるコンクリートの温度履歴を加味した２０℃標準養生に換算した有効材齢および骨材種類による補正係数を含む配合条件に基づく基準曲線を実測値により定め、予測対象のコンクリートの予測曲線を上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度になるように、配合条件を定める高強度コンクリートの配合設計方法。
【００１１】
本発明において、蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度は、蒸気養生を２０℃養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度曲線の係数ａ、ｂの範囲が、有効材齢５日を境にして変わることが見出された。本発明の圧縮強度予測方法はこの知見に基づいている。本発明の予測方法によれば、有効材齢５日を境にして圧縮強度曲線の係数ａ、ｂの範囲を変えることによって、蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度を精度良く把握することができる。
【００１２】
本発明の予測方法は、例えば、水セメント比（Ｗ/Ｃ）が異なるコンクリートについて、圧縮強度曲線の係数ａ、ｂを、有効材齢５日を境にし、かつ水セメント比に応じた範囲で定め、さらに骨材種類に拠り決定される補正係数ｃ定めることによって、蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度をより精度良く把握することができる。
【００１３】
本発明の予測方法は、具体的には、例えば、有効材齢５日を境にして定めた係数ａ、ｂおよび骨材種類に拠り決定される補正係数ｃに基づいて算出される圧縮強度曲線を基準曲線とし、一方、予測対象のコンクリートの水セメント比における有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度を把握することができる。
【００１４】
また、水セメント比と共に、蒸気養生におけるコンクリートの温度履歴を加味した２０℃標準養生に換算した有効材齢、および骨材種類による補正係数を含む配合条件に基づく圧縮強度予測式によって、水セメント比と同様に目的の有効材齢における圧縮強度を把握することができる。温度履歴としては、前置き温度、前置き時間、最高温度、昇温速度、最高温度保持時間、降温速度、降温時間などが挙げられる。
【００１５】
さらに、本発明は、蒸気養生を行う高強度コンクリートについて、上記圧縮強度予測方法に基づいた配合設計方法を含む。上記圧縮強度予測方法によって把握される圧縮強度になるように配合設計することによって、目的の圧縮強度を有する高強度コンクリートを蒸気養生によって製造することができる。
【００１６】
本発明の予測方法は、低熱セメントとポゾラン物質粉末からなる結合材を含有している高強度コンクリートなど、例えば、シリカフュームを混合したセメントを用いた超高強度プレキャストコンクリートなどについて、蒸気養生による圧縮強度を精度良く予測することができる。
【００１７】
〔具体的な説明〕
以下、本発明の圧縮強度予測方法を具体的に説明する。
本発明の圧縮強度予測方法は、蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度の予測方法であって、蒸気養生を２０℃養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度(ｆｔ)を示す次式〔１〕において、
ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃ・・・〔１〕
（式中、ａは強度発現係数、ｔｂは有効材齢に基づく材齢関数、ｂは材齢関数の係数、ｃは骨材の種類に拠り決定される補正係数）
有効材齢５日未満は４５≦ａ≦６５および０.２５≦ｂ≦０.８５、有効材齢５日以上は６５≦ａ≦１５０および０.０１≦ｂ≦０.１５、５≦ｃ≦１５の範囲で係数ａ、ｂ、ｃを定めて圧縮強度(ｆｔ)を予測することを特徴とする高強度コンクリートの圧縮強度予測方法である。
【００１８】
コンクリートの有効材齢(ｔ日)における圧縮強度ｆｔは、次式〔１〕によって示されることが知られている。
ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃ・・・〔１〕
式中、ａは強度発現係数、ｔｂは有効材齢に基づく材齢関数、ｂは材齢関数の係数、ｃは骨材の種類に基づく補正係数である。
【００１９】
式〔１〕について、蒸気養生を行う高強度コンクリートの圧縮強度は、有効材齢５日を境にして、係数ａ、ｂの範囲が変わることが見出された。この試験を以下に示す。
【００２０】
表１に示す材料を用い、表２に示す配合条件に従って、水セメント比１５％、２０％、２５％の生コンクリートを製造した。この生コンクリートをおのおの表３に示す養生条件で蒸気養生を行った。養生したコンクリートについて圧縮強度を測定した。この測定値に基づき、蒸気養生を２０℃養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度曲線（ｆｔ）のグラフを図１（Ｗ/Ｃ＝１５％）、図２（Ｗ/Ｃ＝２０％）、図３（Ｗ/Ｃ＝２５％）に示した。
【００２１】
図１〜図３に示すように、有効材齢(ｔ)に対する圧縮強度曲線は、式ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃによって表される。式ｆｔの係数ａ、ｂは有効材齢５日を境にして、その範囲が変わっている。図１〜図３において、区間Ａは有効材齢５日未満、区間Ｂは有効材齢５日以上である。
図１〜図３の圧縮強度曲線について、式ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃによる近似式を表４に示す。この近似式から、圧縮強度の予測式の係数ａ、ｂは概ね以下の範囲であることがわかる。
（イ）有効材齢５日未満は、概ね４５≦ａ≦６５、概ね０.２５≦ｂ≦０.８５、概ね５≦ｃ≦１５の範囲
（ロ）有効材齢５日以上は、概ね６５≦ａ≦１５０、概ね０.０１≦ｂ≦０.１５、概ね５≦ｃ≦１５の範囲
【００２２】
また、表４に示す近似式から、コンクリートの水セメント比の範囲による予測式の係数ａ、ｂの範囲は以下のとおりである。
（１）水セメント比（Ｗ/Ｃ）が１５％以上〜２０％未満の範囲
有効材齢５日未満は、４９≦ａ≦６２、０.３５≦ｂ≦０.８５、５≦ｃ≦１５の範囲
有効材齢５日以上は、９０≦ａ≦１５０、０.０１≦ｂ≦０.１５、５≦ｃ≦１５の範囲
（２）
水セメント比（Ｗ/Ｃ）が２０％以上〜２５未満％の範囲
有効材齢５日未満は、５４≦ａ≦６２、０.２５≦ｂ≦０.４０、５≦ｃ≦１５の範囲
有効材齢５日以上は、６５≦ａ≦９５、０.１０≦ｂ≦０.１５、５≦ｃ≦１５の範囲
【００２３】
本発明の予測式を用いて、以下のようにして水セメント比Ｘ％の圧縮強度を予測することができる。まず、図１〜図３に示す圧縮強度曲線を基準曲線とし、一方、予測対象の水セメント比Ｘ％のコンクリートについて、有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定める。例えば、水セメント比が１５％以上〜２０％未満の範囲のＸ％であるときには、水セメント比１５％の予測式ｆ(15%)の基準曲線Ａと、水セメント比２０％の予測式ｆ(20%)の基準曲線Ｂの間に、水セメント比Ｘ％の予測式ｆ(Ｘ%)の予測曲線Ｄを、水セメント比の割合に応じ、基準曲線Ａ、Ｂに対応して想定する。この予測曲線Ｄに基づいて有効材齢の圧縮強度を把握することができる。
【００２４】
本発明の予測式を用いて、コンクリートの配合設計において、目的の有効材齢における圧縮強度となるように水セメント比を定めることができる。例えば、水セメント比Ｘ％の予測式ｆ(Ｘ%)の予測曲線Ｄに基づいて、特定の有効材齢における圧縮強度を把握し、この圧縮強度が目的の値になるように水セメント比を定めることができる。
【００２５】
また、水セメント比と共に蒸気養生におけるコンクリートの温度履歴を加味した２０℃標準養生に換算した有効材齢および骨材種類による補正係数を含む配合条件に基づく基準曲線を実測値により定め、予測対象のコンクリートの予測曲線を上記基準曲線に対応して定め、該予測曲線に基づいて目的の有効材齢における圧縮強度になるように、配合条件を定めることができる。温度履歴としては、前置き温度、前置き時間、最高温度、昇温速度、最高温度保持時間、降温速度、降温時間などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、超高強度プレキャストコンクリートなどの蒸気養生時の圧縮強度が予測できるので、蒸気養生条件を効率的に最適化することができる。また、早期に効率的に所要の圧縮強度を得ることができるので、型枠回転率が向上し、より多くのコンクリートが製造可能になる。さらに、材料コストや製造のためのエネルギーコスト等含めた総コストを最小とする製造サイクルの設計が可能になり、過大設計を防ぎ、経済的にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】水セメント比１５％のコンクリートの有効材齢と圧縮強度の関係を示すグラフ
【図２】水セメント比２０％のコンクリートの有効材齢と圧縮強度の関係を示すグラフ
【図３】水セメント比２５％のコンクリートの有効材齢と圧縮強度の関係を示すグラフ
【図４】基準曲線Ａ、Ｂ、Ｃに対応して予測曲線Ｄを想定したグラフ
【実施例】
【００２８】
〔実施例１〕
表１に示す材料を用いた。シリカフュームを混合したセメントの一例として、三菱マテリアル社製のシリカフュームセメント（SFC）を使用した。表２に示す配合条件に従って、水セメント比１５％、２０％、２５％の生コンクリートを製造した。この生コンクリートをおのおの表３に示す養生条件で蒸気養生を行った。養生したコンクリートについて圧縮強度を測定した。この測定値に基づき、蒸気養生を２０℃養生に換算した有効材齢ｔ(日)における圧縮強度曲線（ｆｔ）のグラフを図１（Ｗ/Ｃ＝１５％）、図２（Ｗ/Ｃ＝２０％）、図３（Ｗ/Ｃ＝２５％）に示した。また、図１〜図３の圧縮強度曲線について、式ｆｔ = ａ×ｔｂ＋ｃによる近似式を表４に示す。
【００２９】
【表１】
2018128435.tif 000003
【００３０】
【表２】
2018128435.tif 000004
【００３１】
【表３】
2018128435.tif 000005
【００３２】
【表４】
2018128435.tif 000006
【００３３】
〔実施例２〕
図１〜図３に示す圧縮強度曲線を基準曲線Ａ、Ｂ、Ｃとし、一方、予測対象の水セメント比Ｘ％のコンクリートについて、有効材齢に対する圧縮強度曲線（予測曲線）を、上記基準曲線に対応して定める。基準曲線Ａは水セメント比１５％の予測式ｆ(15%)の曲線、基準曲線Ｂは水セメント比２０％の予測式ｆ(20%)の曲線、基準曲線Ｃは水セメント比２５％の予測式ｆ(20%)の曲線である。
水セメント比がＸ％（１５％以上〜２０％未満の範囲）のコンクリートについての予測曲線Ｄ、水セメント比がＹ％（２０％以上〜２５％未満の範囲）のコンクリートについての予測曲線Ｅをおのおの水セメント比の割合に応じ、基準曲線Ａ、Ｂ、Ｃに対応して想定する。図４に予測曲線Ｄ、Ｅを示す。この予測曲線Ｄ、Ｅに基づいて有効材齢の圧縮強度を把握することができる。
【図１】
2018128435.tif 000007
【図２】
2018128435.tif 000008
【図３】
2018128435.tif 000009
【図４】
2018128435.tif 000010