(57)【要約】【課題】コンクリート製造時における適正な膨張材の配合量を、簡便かつ迅速に決定することのできる方法、並びに当該方法により適正な膨張材の配合量を決定し、所望の膨張ひずみを得ることのできるコンクリート硬化体を製造する方法及びコンクリート硬化体の収縮を抑制する方法を提供する。【解決手段】所定の配合設計によってコンクリートを製造する際に、膨張材の配合量を決定する方法であって、任意の配合量の膨張材を混和して膨張ひずみ測定用コンクリート供試体を作製し、前記コンクリート供試体の膨張ひずみを測定し、当該測定値を指標として、コンクリート硬化体の膨張ひずみが目標値になるための膨張材の配合量を決定する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配合設計によってコンクリートを製造する際に、膨張材の配合量を決定する方法であって、
任意の配合量の膨張材を混和して膨張ひずみ測定用コンクリート供試体を作製し、前記コンクリート供試体の膨張ひずみを測定し、当該測定値を指標として、コンクリート硬化体の膨張ひずみが目標値になるための膨張材の配合量を決定することを特徴とする膨張材配合量決定方法。
【請求項２】
前記コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材の配合量を、下記式に基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の膨張材配合量決定方法。
【数１】
2011001251.tif 000009
式中、εＥＸは「コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（×１０−６）」を、εＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張ひずみの測定値（×１０−６）」を、ＥＸは「目標値を達成するための膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、ＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、α及びβはそれぞれ「実験定数」を表すものとする。
【請求項３】
前記膨張材が、石灰系膨張材又はカルシウムサルフォアルミネート系膨張材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の膨張材配合量決定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の膨張材配合量決定方法により決定された配合量に基づいて膨張材を混和することを特徴とするコンクリート硬化体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の膨張材配合量決定方法により決定された配合量に基づいて膨張材を混和することを特徴とするコンクリート硬化体の収縮抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートにおける膨張材の配合量を決定する方法、並びに当該方法により決定された配合量により膨張材を混和してコンクリート硬化体を製造する方法及びコンクリート硬化体の収縮を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント等の水硬性組成物は、その水和反応に伴い硬化し、硬化後のコンクリート（コンクリート硬化体）は、自己収縮や乾燥収縮等により収縮して、収縮ひずみを生じる。
【０００３】
コンクリート硬化体に収縮ひずみが生じると、それによりひび割れが生じることがある。発生したひび割れは、コンクリート硬化体の美観を損なうだけではなく、コンクリート硬化体の鋼材の腐食やコンクリート硬化体等の水密性の低下を招いたり、コンクリート硬化体の強度が低下したりすることになる。このようなコンクリート硬化体の収縮ひずみを抑制するために、従来、混和材料として膨張材を添加する方法が知られている。
【０００４】
コンクリート硬化体の収縮ひずみによるひび割れを防止することを目的として膨張材を使用する場合、日本建築学会や土木学会においては、コンクリート硬化体の膨張ひずみの標準値が１５０×１０−６〜２５０×１０−６と規定されており（非特許文献１，２参照）、この膨張ひずみを充足するために、膨張材の標準の配合量（単位量）が膨張材の種類に応じて２０〜３０ｋｇ／ｍ３と規定されている。
【０００５】
コンクリート硬化体の収縮ひずみを抑制するために膨張材を用いる場合、得られるコンクリート硬化体が、その膨張ひずみの目標値を達成できるように膨張材を配合量する必要がある。特に、近年は、コンクリート硬化体の要求条件等に応じて、適正量の膨張材を配合することが望まれている。
【０００６】
しかしながら、一般に、当該目標値を達成可能な膨張材の配合量は、コンクリートに用いられる各種材料（例えば、セメント、粗骨材、細骨材等）の種類やそれらの配合量に応じて変動するため、従来規定されている標準の配合量で膨張材を配合した場合、得られるコンクリート硬化体において十分な膨張ひずみを得ることができるものの、各種材料の種類やそれらの配合量によっては、膨張材の配合量が多すぎてしまい、無駄が生じることがある。
【０００７】
よって、製造しようとするコンクリート硬化体における膨張ひずみの目標値を達成し得る膨張材の適正な配合量を、コンクリート製造時において決定する必要がある。このように、製造しようとするコンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値を設定し、当該目標値を達成できるような膨張材の配合量を決定するためには、使用材料の種類やそれらの配合量等を決定した上で、当該使用材料や配合量等に基づいて膨張材の配合量の異なる複数（少なくとも２つ）の供試体を製造し、それらの膨張ひずみを測定して、膨張材配合量と膨張ひずみとの関係に基づいて、検量線を作成し、所望とする膨張材配合量を算出する必要がある。
【０００８】
このような観点から、従来、施工現場で用いるコンクリートの配合のうち、膨張材の配合割合を変えて作製した複数の評価用コンクリートを、長さ方向の変形を拘束した状態で所定の温度条件下で固化させ、その固化過程でそれぞれの評価用コンクリートに生じる長さ方向のひずみを測定し、測定したひずみから算出したそれぞれの評価用コンクリートに生じる応力に基づいて、その施工現場で用いるコンクリートの膨張材の配合割合を決定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２９０９０２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】日本建築学会，「膨張材を使用するコンクリートの調合設計・施工指針案・同解説」，１９７８年２月
【非特許文献２】土木学会，「コンクリート標準示方書［施工編］：特殊コンクリート」，２００８年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１に記載の方法であれば、適正な膨張材の配合量を決定することができるものの、そのために膨張材の配合量の異なる複数の評価用コンクリートを作製する必要があり、適正な膨張材の配合量を決定するのに時間及び手間がかかってしまうという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、コンクリート製造時における適正な膨張材の配合量を、簡便かつ迅速に決定することのできる方法、並びに当該方法により適正な膨張材の配合量を決定し、所望の膨張ひずみを得ることのできるコンクリート硬化体を製造する方法及びコンクリート硬化体の収縮を抑制する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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、所定の配合設計によってコンクリートを製造する際に、膨張材の配合量を決定する方法であって、任意の配合量の膨張材を混和して膨張ひずみ測定用コンクリート供試体を作製し、前記コンクリート供試体の膨張ひずみを測定し、当該膨張ひずみ測定値を指標として、コンクリート硬化体の膨張ひずみが目標値になるための膨張材の配合量を決定することを特徴とする膨張材配合量決定方法を提供する（請求項１）。
【００１４】
上記発明（請求項１）によれば、コンクリート硬化体において設定した膨張ひずみの目標値を達成し得る適正な膨張材の配合量を決定するために、任意の膨張材配合量によるコンクリート供試体を１種類だけ作製すればよいため、簡便かつ迅速に膨張材の配合量を決定することができる。また、膨張ひずみの目標値を達成し得る適正な膨張材の配合量を決定することができるため、コンクリート製造時における膨張材の使用量を必要最低限量に抑えることができるという効果も併せて奏する。
【００１５】
上記発明（請求項１）においては、前記コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材の配合量を、下記式に基づいて算出するのが好ましい（請求項２）。
【００１６】
【数１】
2011001251.tif 000002
【００１７】
式中、εＥＸは「コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（×１０−６）」を、εＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張ひずみの測定値（×１０−６）」を、ＥＸは「目標値を達成するための膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、ＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、α及びβは「実験定数」を表すものとする。
【００１８】
上記発明（請求項２）によれば、１種類のコンクリート供試体の膨張ひずみを測定し、当該測定値、当該コンクリート供試体の膨張材配合量及び製造しようとするコンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値を上記式に代入するだけで、簡便かつ迅速に適正な膨張材の配合量を算出し、決定することができる。
【００１９】
上記発明（請求項１，２）においては、前記膨張材が、石灰系膨張材であってもよいし、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材であってもよい（請求項３）。
【００２０】
また、本発明は、上記発明（請求項１〜３）に係る膨張材配合量決定方法により決定された配合量に基づいて膨張材を混和することを特徴とするコンクリート硬化体の製造方法を提供する（請求項４）。
【００２１】
さらに、本発明は、上記発明（請求項１〜３）に係る膨張材配合量決定方法により決定された配合量に基づいて膨張材を混和することを特徴とするコンクリート硬化体の収縮抑制方法を提供する（請求項５）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コンクリート製造時における膨張材の配合量を、簡便かつ迅速に決定することのできる方法及び当該方法により膨張材の配合量を決定し、コンクリート硬化体を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例において作製したコンクリート供試体の膨張ひずみの測定値と膨張材配合量との関係を示すグラフである。
【図２】実施例において作製したコンクリート供試体の膨張ひずみの測定値と実験定数αとの関係を示すグラフである。
【図３】実施例において作製したコンクリート供試体の膨張ひずみの測定値と実験定数βとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る膨張材配合量決定方法においては、まず、製造しようとするコンクリート硬化体と同一の材料（セメント、骨材、膨張材、混和剤等）を使用したコンクリート供試体を作製する。
【００２５】
コンクリート供試体における各種材料（セメント、骨材、膨張材、混和剤等）の配合量は、製造しようとするコンクリート硬化体における結合材（セメント及び膨張材）全体の配合量及びその他の材料の配合量と同一とし、膨張材の配合量のみ任意の配合量とする。
【００２６】
本実施形態において使用し得るセメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント；都市ゴミ焼却灰及び／又は下水汚泥焼却灰を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（エコセメント）等が挙げられる。
【００２７】
また、骨材の種類も特に限定されるものではなく、天然骨材であってもよいし、人工骨材であってもよく、例えば、砂、砂利、砕砂、砕石、珪砂等を使用することができる。
【００２８】
また、混和剤としては、通常のコンクリートに配合し得る混和剤を適宜使用することができ、例えば、リグニン系、ナフタリンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤（空気量調整剤）、凝結調整剤、防錆剤等を用いることができる。
【００２９】
膨張材としては、製造しようとするコンクリート硬化体に配合し得る膨張材と同種の膨張材を使用すればよく、石灰系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材のいずれであってもよい。石灰系膨張材としては、例えば、太平洋ハイパーエクスパン（商品名，太平洋マテリアル社製）等を使用することができ、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材としては、例えば、デンカパワーＣＳＡ（商品名，電気化学工業社製）等を使用することができる。
【００３０】
任意の配合量の膨張材と、セメント、骨材（粗骨材、細骨材）及び所望により混和剤とを所定の配合で混和し、コンクリート供試体を作製して、得られたコンクリート供試体の膨張ひずみを測定する。コンクリート供試体の膨張ひずみの測定は、ＪＩＳ−Ａ６２０２に準拠して行えばよい。
【００３１】
コンクリート硬化体の膨張ひずみは、コンクリート硬化体の材料の種類やそれらの配合等によって変動するものであるが、本発明者らの鋭意研究の結果、後述する実施例の記載により明らかなように、任意の膨張材配合量（ＥＸｎ）における膨張ひずみの測定値（εＥＸｎ）及び膨張ひずみの目標値（εＥＸ）の比（εＥＸ／εＥＸｎ）と、膨張ひずみの目標値（εＥＸ）を達成するための膨張材の配合量（ＥＸ）との間には、下記式に示すように、一定の相関関係があることが判明した。
【００３２】
【数２】
2011001251.tif 000003
【００３３】
式中、εＥＸは「コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（×１０−６）」を、εＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張ひずみの測定値（×１０−６）」を、ＥＸは「膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、ＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、α及びβは「実験定数」を表すものとする。
【００３４】
したがって、本実施形態においては、上述のようにして得られたコンクリート供試体の膨張ひずみ測定値（εＥＸｎ）から、上記式に基づいて、製造しようとするコンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（εＥＸ）を達成するための適正な膨張材配合量（ＥＸ）を算出する。
【００３５】
例えば、１０ｋｇ／ｍ３の膨張材配合量（ＥＸｎ）で作製したコンクリート供試体の膨張ひずみの測定値（εＥＸｎ）が１８０×１０−６であった場合、製造しようとするコンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（εＥＸ）が２２０×１０−６であれば、上記式から、適正な膨張材配合量（ＥＸ）は、１３ｋｇ／ｍ３と算出することができる。
【００３６】
このようにして算出した膨張材配合量（ＥＸ）を、実際に製造するコンクリート硬化体の配合に適用し、その配合に基づいて膨張材を配合し、コンクリート硬化体を製造する。
【００３７】
具体的には、まずセメントと、骨材（粗骨材及び細骨材）とをミキサに投入して混練し、水、混和剤及び膨張材を添加してさらに混練し、得られた混練物を型枠等に流し込み、加温養生、水中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等により養生して硬化させる。これにより、適正量の膨張材が配合されてなるコンクリート硬化体を製造することができる。
【００３８】
このようにして得られるコンクリート硬化体は、上記式により算出・決定された適正量の膨張材が配合されているため、目標とする膨張ひずみを達成することができる。これにより、コンクリート硬化体の収縮を抑制し、収縮によるひび割れを効果的に抑制することができる。
【００３９】
本実施形態に係る膨張材配合量決定方法によれば、任意の膨張材配合量である１種類のコンクリート供試体について膨張ひずみを測定するだけで、目標とする膨張ひずみを達成し得る膨張材配合量を決定することができるため、適正な膨張材の配合量を簡便かつ迅速に決定することができる。また、コンクリート硬化体における膨張材の使用量を、目標とする膨張ひずみを得るための適正量に抑制することができる。
【００４０】
そして、このようにして決定された配合量に基づいて膨張材を配合してコンクリート硬化体を製造することで、適正量の膨張材が配合されてなるコンクリート硬化体を得ることができ、コンクリート硬化体の収縮によるひび割れを抑制することができる。
【００４１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
（１）コンクリート供試体の作製
普通ポルトランドセメント（密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，太平洋セメント社製）と、細骨材（混合砂：硬質砂岩砕砂と山砂とを容積比６：４で組み合わせたもの）及び粗骨材とを２０秒間混練した。その後、水、膨張材（製品名：太平洋ハイパーエクスパン，太平洋マテリアル社製）、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（製品名：レオビルドＳＰ−８ＳＶ，ＢＡＳＦポゾリス社製）及びロジン系空気量調整剤（製品名：マイクロエア２０２，ＢＡＳＦポゾリス社製）を投入して６０秒間混練し、掻落し後にさらに６０秒間混練して、型枠に打設した。
コンクリート供試体の配合を表１に、細骨材及び粗骨材の物理的性質を表２に示す。
【００４３】
【表１】
2011001251.tif 000004
【００４４】
【表２】
2011001251.tif 000005
【００４５】
（２）膨張ひずみの測定
上記のようにして得られたコンクリート供試体（試料１〜１２）を標準水中養生し、ＪＩＳ−Ａ６２０２に準拠して、材齢７日における膨張ひずみを測定した。得られた測定結果から、膨張材配合量２０ｋｇ／ｍ３における膨張ひずみ測定値を１．０とした各膨張材配合量（１０，１５，２５，３０ｋｇ／ｍ３）における膨張ひずみの測定値の比を算出した。結果を図１に示す。
【００４６】
図１に示す結果から、任意の膨張材配合量（ＥＸｎ）における膨張ひずみの測定値及び膨張ひずみの目標値の比（εＥＸ／εＥＸｎ）と膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材の配合量（ＥＸ）との間には、下記式に示すように、所定の相関関係があることが判明した。
【００４７】
【数３】
2011001251.tif 000006
【００４８】
式中、εＥＸは「コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（×１０−６）」を、εＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張ひずみの測定値（×１０−６）」を、ＥＸは「膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、ＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、α及びβはそれぞれ「実験定数」を表すものとする。
【００４９】
そして、膨張材の配合量（ｋｇ／ｍ３）に対応する実験定数α及びβを算出した。その結果を、表３、図２及び図３に示す。図２は、実験定数αと膨張材配合量との関係を示すグラフであり、図３は、実験定数βと膨張材配合量との関係を示すグラフである。
【００５０】
【表３】
2011001251.tif 000007
【００５１】
図２に示すように、実験定数αと膨張材配合量とは、一定の相関関係を示すことが判明した。一方、図３に示すように、実験定数βは、膨張材配合量とは関係なく一定の値を示すことが判明した。
【００５２】
この結果から、図１〜３に示すグラフより、任意の膨張材配合量（ＥＸｎ）における膨張ひずみの測定値及び膨張ひずみの目標値の比（εＥＸ／εＥＸｎ）と膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材の配合量（ＥＸ）との間には、下記式に示す相関関係があることが判明した。
【００５３】
【数４】
2011001251.tif 000008
【００５４】
式中、εＥＸは「コンクリート硬化体の膨張ひずみの目標値（×１０−６）」を、εＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張ひずみの測定値（×１０−６）」を、ＥＸは「目標値を達成するための膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、ＥＸｎは「コンクリート供試体の膨張材配合量（ｋｇ／ｍ３）」を、α及びβはそれぞれ「実験定数」を表すものとする。
【００５５】
このように、任意の膨張材配合量（ＥＸｎ）における膨張ひずみの測定値及び膨張ひずみの目標値の比（εＥＸ／εＥＸｎ）と膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材の配合量（ＥＸ）との間に一定の相関関係が認められるため、任意の膨張材配合量（ＥＸｎ）におけるコンクリート供試体を１種類作製し、当該コンクリート供試体の膨張ひずみを測定するだけで、膨張ひずみの目標値を達成するための膨張材配合量（ＥＸ）を、簡便にかつ迅速に算出し、決定することができることが判明した。
【００５６】
このようにして算出した膨張材配合量に基づいて膨張材を配合してコンクリート硬化体を製造することで、膨張ひずみの目標値を達成し得るコンクリート硬化体を得ることができる。また、得られるコンクリート硬化体の収縮を抑制し、収縮によるひび割れ等を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の膨張材配合量決定方法は、生コンクリート工場等のコンクリートを製造する現場においてコンクリートの膨張ひずみ（収縮ひずみ）を管理する際に有用である。
【図１】
2011001251.tif 000010
【図２】
2011001251.tif 000011
【図３】
2011001251.tif 000012