(57)【要約】【課題】骨材の粒度分布が大きく変化した場合であっても、セメントと骨材との混合割合を画一的に求めることができる骨材／セメント混合割合設計方法を提供する。【解決手段】骨材／セメント混合割合設計方法における骨材量とセメント量との混合割合は、各骨材１５の表面１７におけるセメントペースト１４の厚みを略一定と仮定し得るように、骨材１５の比表面積を補正して求めた標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいて定め、標準化比率（Ｓ／Ｃ）は、骨材量とセメント量との実際の比率（Ｓ１／Ｃ１）における該セメント量（Ｃ１）に予め基準として定めた基準骨材の見かけの第１比表面積（ＳＷ１）（ｍ２／ｋｇ）と骨材１５の粒度分布の変化に対する見かけの第２比表面積（ＳＷ２）（ｍ２／ｋｇ）との比表面積比率（ＲＳ）を乗ずることで算出される。比表面積比率（ＲＳ）は、第２比表面積（ＳＷ２）を第１比表面積（ＳＷ１）で除することで算出される。【選択図】図２
2008100884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の水分を含有するセメントペーストと所定範囲の粒度を有する骨材とを混合した混合物を養生することで作られ、内部に複数の空隙が形成されたセメント硬化物の骨材量（ｋｇ）とセメント量（ｋｇ）との混合割合を設計する骨材／セメント混合割合設計方法において、
前記混合割合が、各骨材表面における前記セメントペーストの厚みを略一定と仮定し得るように、前記骨材の比表面積を補正して求めた標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいて定められ、前記標準化比率（Ｓ／Ｃ）が、前記骨材量と前記セメント量との実際の比率（Ｓ１／Ｃ１）における該セメント量（Ｃ１）に、あらかじめ基準として定めた基準骨材の見かけの第１比表面積（ＳＷ１）（ｍ２／ｋｇ）と前記骨材の粒度分布の変化に対する見かけの第２比表面積（ＳＷ２）（ｍ２／ｋｇ）との比表面積比率（ＲＳ）を乗ずることによって算出され、前記比表面積比率（ＲＳ）が、前記第２比表面積（ＳＷ２）を前記第１比表面積（ＳＷ１）で除することによって算出されることを特徴とする骨材／セメント混合割合設計方法。
【請求項２】
前記第１比表面積（ＳＷ１）と前記第２比表面積（ＳＷ２）とが、
ＳＷ１＝ＳＷ２＝ΣＳｉ
Ｓｉ＝（４・π・ｒｉ２）・ｎｉ＝３・Ｐｉ／（Ｍ・ｒｉ）
Ｐｉ＝Ｍ・（４．π・ｒｉ３／３）・ｎｉ
Ｓｉ：粒度１番〜ｎ番の中から任意に抽出したｉ番目の粒度の骨材における見かけの比表面積（ｍ２／ｋｇ）
ｒｉ：前記ｉ番目の粒度の骨材における平均半径（ｍ）
ｎｉ：単位質量当たりに含まれる前記ｉ番目の粒度の骨材の粒子数（個／ｋｇ）
Ｐｉ：単位質量当たりに含まれる前記ｉ番目の粒度の骨材の質量（ｋｇ）
Ｍ：前記ｉ番目の粒度の骨材の表乾密度（ｋｇ／リットル）
によって算出される請求項１記載の骨材／セメント混合割合設計方法。
【請求項３】
前記第２比表面積（ＳＷ２）が、２×１０３〜２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）の範囲で定められ、前記第１比表面積（ＳＷ１）を１０×１０３（ｍ２／ｋｇ）に設定しつつ、前記第２比表面積（ＳＷ２）を前記範囲で定めた場合における前記標準化比率（Ｓ／Ｃ）が、２．０〜４．０の範囲にある請求項１または請求項２に記載の骨材／セメント混合割合設計方法。
【請求項４】
前記骨材の粗粒率が、２．０〜５．０の範囲にある請求項１ないし請求項３いずれかに記載の骨材／セメント混合割合設計方法。
【請求項５】
前記骨材の粒径中央値が、０．６〜２．５（ｍｍ）の範囲にあり、前記骨材のうちの１０ｍｍ以下の粒径を有する骨材が、すべての骨材のうちの９０％以上を占めている請求項１ないし請求項４いずれかに記載の骨材／セメント混合割合設計方法。
【請求項６】
前記セメントペーストを形成する水とセメントと混合割合（Ｗ／Ｃ）（％）が、３０〜８０（％）の範囲にある請求項１ないし請求項５いずれかに記載の骨材／セメント混合割合設計方法。
【請求項７】
前記骨材が、クリンカアッシュ、溶融スラグ、廃ガラスのうちの少なくとも１つである請求項１ないし請求項６いずれかに記載の骨材／セメント混合割合設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に複数の空隙が形成されたセメント硬化物の骨材量とセメント量との混合割合を設計する骨材／セメント混合割合設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然骨材と中品質再生骨材とから形成された混合骨材に、所定量の水分を含有するセメントペーストを混合したセメント混合物を養生することで作られたセメント硬化物がある（特許文献１参照）。天然骨材と中品質再生骨材との混合割合は、それら骨材の吸水率を考慮した所定の計算式を用いて求めている。なお、セメントと混合骨材との混合割合は、セメント混合物から作られる素材によって異なり、その都度適宜の方法で設計される。セメントと混合骨材との混合割合を求める手法の一例としては、セメントの重量と骨材の重量との重量比率を用いる場合、セメントの体積と骨材の体積との体積比率を用いる場合がある。
【特許文献１】特開２００２−２４１１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
セメントと骨材との混合割合は、それら骨材の粒度分布の変化が小さい等の骨材の物性が略一定の場合に前記重量比率や前記体積比率を用いて求めることができる。しかし、骨材の粒度分布が大きく変化すると、セメントと骨材との混練時における性状が著しく変化するから、同じ重量比率や同じ体積比率による混合条件によってセメントと骨材との混合割合を設計することはできない。したがって、骨材の粒度分布が大きく変化する場合は、セメントと骨材との混合割合の設計に重量比率や体積比率を用いることはできず、セメントと骨材との混合割合を画一的に求めることができない。骨材の粒度が大きく変化した場合におけるセメントと骨材との混合割合の設計には、現場における設計者の経験と感覚とに頼らざるを得なかった。
【０００４】
なお、セメントと骨材との混練時における性状変化の一例として、セメントと骨材との混合割合が同一であって骨材の粗粒率が小さくなる（細粒分が多い）と、骨材の表面のぬれ性が減少し、セメントと骨材との接着強度が不十分となり、セメント硬化物の圧縮強度が低下する場合がある。また、セメントと骨材との混合割合が同一であって骨材の粗粒率が大きくなる（細粒分が少ない）と、骨材の表面のぬれ性が増加し、たとえばセメント硬化物を吸音パネルとして使用する場合、セメント硬化物に形成されるべき空隙がセメントによって塞がれ、吸音率が著しく低下する場合がある。このような現象が生ずる原因の１つとして、骨材の粒度分布が変化することにより、骨材の単位質量当たりの表面積（比表面積）が変化し、骨材表面を包被するセメントペーストの厚みが不均一になるためと考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、骨材の粒度分布が大きく変化した場合であっても、セメントと骨材との混合割合を画一的に求めることができる骨材／セメント混合割合設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明の前提は、所定量の水分を含有するセメントペーストと所定範囲の粒度を有する骨材とを混合した混合物を養生することで作られ、内部に複数の空隙が形成されたセメント硬化物の骨材量（ｋｇ）とセメント量（ｋｇ）との混合割合を設計する骨材／セメント混合割合設計方法である。
【０００７】
前記前提における本発明の特徴は、この骨材／セメント混合割合設計方法における混合割合が、各骨材表面におけるセメントペーストの厚みを略一定と仮定し得るように、骨材の比表面積を補正して求めた標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいて定められ、その標準化比率Ｓ／Ｃが、Ｓ／Ｃ＝Ｓ１／（Ｃ１・ＲＳ），ＲＳ＝ＳＷ２／ＳＷ１によって算出されることにある。ここで、Ｓ１／Ｃ１は骨材量（Ｓ１）とセメント量（Ｃ１）との実際の比率、ＳＷ１はあらかじめ基準として定めた基準骨材の見かけの比表面積（第１比表面積）（ｍ２／ｋｇ）であり、ＳＷ２は骨材の粒度分布の変化に対する見かけの比表面積（第２比表面積）（ｍ２／ｋｇ）、ＲＳは第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）との比表面積比率である。標準化比率（Ｓ／Ｃ）は、前記式に示すように、骨材量とセメント量との実際の比率（Ｓ１／Ｃ１）における該セメント量（Ｃ１）に、あらかじめ基準として定めた基準骨材の見かけの第１比表面積（ＳＷ１）（ｍ２／ｋｇ）と骨材の粒度分布の変化に対する見かけの第２比表面積（ＳＷ２）（ｍ２／ｋｇ）との比表面積比率（ＲＳ）を乗ずることによって算出される。比表面積比率（ＲＳ）は、前記式に示すように、第２比表面積（ＳＷ２）を第１比表面積（ＳＷ１）で除することによって算出される。
【０００８】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法の一例としては、第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）とが、ＳＷ１＝ＳＷ２＝ΣＳｉ，Ｓｉ＝（４・π・ｒｉ２）・ｎｉ＝３・Ｐｉ／（Ｍ・ｒｉ），Ｐｉ＝Ｍ・（４．π・ｒｉ３／３）・ｎｉによって算出される。ここで、Ｓｉは粒度１番〜ｎ番の中から任意に抽出したｉ番目の粒度の骨材における見かけの比表面積（ｍ２／ｋｇ）、ｒｉは前記ｉ番目の粒度の骨材における平均半径（ｍ）であり、ｎｉは単位質量当たりに含まれる前記ｉ番目の粒度の骨材の粒子数（個／ｋｇ）である。Ｐｉは単位質量当たりに含まれる前記ｉ番目の粒度の骨材の質量（ｋｇ）であり、Ｍは前記ｉ番目の粒度の骨材の表乾密度（ｋｇ／リットル）である。
【０００９】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法の他の一例としては、第２比表面積（ＳＷ２）が２×１０３〜２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）の範囲で定められ、第１比表面積（ＳＷ１）を１０×１０３（ｍ２／ｋｇ）に設定しつつ、第２比表面積（ＳＷ２）を２×１０３〜２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）の範囲で定めた場合における標準化比率（Ｓ／Ｃ）が２．０〜４．０の範囲にある。
【００１０】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法の他の一例としては、骨材の粗粒率が２．０〜５．０の範囲にある。
【００１１】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法の他の一例としては、骨材の粒径中央値が０．６〜２．５（ｍｍ）の範囲にあり、それら骨材のうちの１０ｍｍ以下の粒径を有する骨材がすべての骨材のうちの９０％以上を占めている。
【００１２】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法の他の一例としては、セメントペーストを形成する水とセメントと混合割合（Ｗ／Ｃ）（％）が３０〜８０（％）の範囲にある。
【００１３】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法の他の一例としては、骨材がクリンカアッシュ、溶融スラグ、廃ガラスのうちの少なくとも１つである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる骨材／セメント混合割合設計方法によれば、各骨材表面を包被するセメントペーストの厚みを略一定と仮定し得るように、骨材の比表面積を補正して求めた標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいてセメントと骨材との混合割合が定められるから、それら骨材の粒度分布が変化することによって、各骨材の比表面積が大きく変化した場合であっても、セメントと骨材との混合割合を所定の計算手順によって画一的に求めることができる。骨材／セメント混合割合設計方法は、骨材の粒度分布の変化にともなう骨材の比表面積の変化の補正値として、あらかじめ基準として定めた基準骨材の見かけの第１比表面積（ＳＷ１）（ｍ２／ｋｇ）と骨材の粒度分布の変化に対する見かけの第２比表面積（ＳＷ２）（ｍ２／ｋｇ）との比表面積比率（Ｒ３）を使用し、その比表面積比率（ＲＳ）をセメント量（Ｃ１）に乗ずることによって標準化比率（Ｓ／Ｃ）を求めるから、骨材の粒度分布の変化に対応したセメントと骨材との混合割合を確実かつ容易に算出することができる。骨材／セメント混合割合設計方法は、粒度分布の異なる骨材において算出した各標準化比率（Ｓ／Ｃ）が略同一の値になることから、設計者の経験と感覚とに頼ることなく、現場においてセメントと骨材との混合割合を容易に設計することができ、現場における作業効率を向上させることができる。この骨材／セメント混合割合設計方法は、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）を一定とするように骨材とセメントとの混合割合を設計するから、多様な粒度分布を有する骨材を使用したとしても、骨材表面に対するセメントペーストの厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペーストと骨材との混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００１５】
第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）とがＳＷ１＝ＳＷ２＝ΣＳｉ，Ｓｉ＝（４・π・ｒｉ２）・ｎｉ＝３・Ｐｉ／（Ｍ・ｒｉ），Ｐｉ＝Ｍ・（４．π・ｒｉ３／３）・ｎｉの式で算出される骨材／セメント混合割合設計方法は、簡易な篩い分け試験によって得られる粒度分布から第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）とを求めることができるから、複雑な試験や複雑な計算を必要とせず、現場において手間と時間とをかけずに第１および第２比表面積（ＳＷ１，ＳＷ２）を計算することができる。骨材／セメント混合割合設計方法は、前記式に基づいて第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）とを算出するとともに、算出した第１および第２比表面積（ＳＷ１，ＳＷ２）を使用して標準化比率（Ｓ／Ｃ）を算出し、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいてセメントと骨材との混合割合を設計するから、現場においてセメントと骨材との混合割合を容易に設計することができ、現場における作業効率を向上させることができる。この骨材／セメント混合割合設計方法は、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）を一定とするように骨材とセメントとの混合割合を設計するから、多様な粒度分布を有する骨材を使用したとしても、骨材表面に対するセメントペーストの厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペーストと骨材との混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００１６】
第２比表面積（ＳＷ２）が２×１０３〜２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）の範囲で定められ、第１比表面積（ＳＷ１）を１０×１０３（ｍ２／ｋｇ）に設定しつつ、第２比表面積（ＳＷ２）を２×１０３〜２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）の範囲で定めた場合における標準化比率（Ｓ／Ｃ）が２．０〜４．０の範囲にある骨材／セメント混合割合設計方法は、その範囲の第２比表面積（ＳＷ２）を用いて標準化比率（Ｓ／Ｃ）を算出し、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいてセメントと骨材との混合割合を設計するから、現場においてセメントと骨材との混合割合を容易に設計することができ、現場における作業効率を向上させることができる。この骨材／セメント混合割合設計方法は、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）を一定とするように骨材とセメントとの混合割合を設計するから、多様な粒度分布を有する骨材を使用したとしても、骨材表面に対するセメントペーストの厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペーストと骨材との混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００１７】
骨材の粗粒率が２．０〜４．０の範囲にある骨材／セメント混合割合設計方法は、粒度分布が略一定の範囲にある骨材を使用しつつ、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）（％）を一定とするように骨材とセメントとの混合割合を設計するから、骨材表面に対するセメントペーストの厚みを略一定に保持することができるとともに、骨材とセメントとの混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００１８】
骨材の粒径中央値が０．６〜２．５（ｍｍ）の範囲にあり、骨材のうちの１０ｍｍ以下の粒径を有する骨材がすべての骨材のうちの９０％以上を占めている骨材／セメント混合割合設計方法は、粒径が前記範囲にあるとともに１０ｍｍ以下の粒径の骨材が９０％以上を占める骨材を使用しつつ、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）を一定とするように骨材とセメントとの混合割合を設計するから、骨材表面に対するセメントペーストの厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペーストと骨材との混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００１９】
セメントペーストを形成する水とセメントと混合割合（Ｗ／Ｃ）（％）が３０〜８０（％）の範囲にある骨材／セメント混合割合設計方法は、水セメント比が前記範囲にあるから、骨材表面に対するセメントペーストの厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペーストと骨材との混練時における性状を略一定に維持することができる。この骨材／セメント混合割合設計方法は、算出した標準化比率（Ｓ／Ｃ）を一定とするように骨材とセメントとの混合割合を設計しつつ、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を前記範囲にすることで、必要かつ十分な圧縮強度と耐衝撃性とを有するとともに、所定の空隙が形成されたセメント硬化物を作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付の図面を参照し、本発明に係る骨材／セメント混合割合設計方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示すセメント硬化物１０の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面を拡大して示す部分拡大図である。セメント硬化物１０は、上壁１１および下壁１２と、上下壁１１，１２の間に位置する各側壁１３とを有する六面体である。セメント硬化物１０は、セメントペースト１４（図２では硬化したセメント１４として示す）と所定範囲の粒度を有する複数の骨材１５とを混合した混合物を養生することで作られている。
【００２１】
セメント硬化物１０の内部には、図２に示すように、セメント１４や骨材１５が存在しない複数の不規則な空隙１６（空間）が形成されている。セメント硬化物１０では、それら空隙１６が互いに独立して存在する場合、それら空隙１６どうしが互いにつながることで空隙１６が所定方向へ連続して存在する場合がある。骨材１５の表面１７は、略均一の厚みを有するセメント１４によって包被されている。セメント硬化物１０では、骨材１６が単独でセメント１４に包被される場合、または、隣接する骨材１６どうしが部分的に接触した状態でそれら骨材１６がセメント１４に包被される場合がある。セメント１４は、骨材１６の表面１７に接した状態で骨材１６と結合している。空隙１６の間では、セメント１４どうしが互いに結合することで、セメント硬化物１０の形状が保持されている。
【００２２】
このセメント硬化物１０を製造する手順の一例は、セメントペースト１４と骨材１５とを混合して混合物を作り、その混合物を所定形状の型枠（図示せず）に流し込み、充填直後に型枠を外すか、または、型枠を付けたまま混合物が硬化するまで養生する。なお、セメント硬化物１０を図示の四角柱状に限定するものではなく、型枠の形状によって円柱状や多角柱状等の他のあらゆる形状に成形することができる。セメントペースト１４は、原料セメントと水とを所定の割合で混合することで作られ、所定の粘度を有する。原料セメントと水との混合やセメントペースト１４と骨材１５との混合には、リボンミキサー，パドルミキサー，攪拌ホッパー，ポニミキサー，パワーミキサー等を使用することができる。
【００２３】
原料セメントには、固化対象物に有効に作用する固化材が添加されている。ゆえに、セメントでは、カルシウムイオン交換による土粒子の凝集団粒化、また、水を取り込んで水和反応を生じ、針状結晶エトリンガイト（Ｃ３Ａ・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）を含む多くの水和鉱物の生成等の複数の固化反応を連続的に促進する。原料セメントには、プレミックスセメント，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，シリカセメントのうちの少なくとも１つが使用されている。原料セメントには、それらのうちのいずれかを単独で用いてもよく、それらを所定の割合で混合した混合セメントを用いてもよい。水には、水道水や地下水、河川水等を使用する。
【００２４】
骨材１５には、クリンカアッシュ，溶融スラグ，廃ガラスのうちの少なくとも１つが使用されている。それら骨材１５は、その形状が一定ではなく、多種多様な立体形状を有する骨材の集合物である。骨材１５としては、クリンカアッシュ，溶融スラグ，廃ガラスのうちのいずれかを単独で用いてもよく、それら骨材１５を所定の割合で混合した混合骨材を用いてもよい。クリンカアッシュは、石炭火力発電所において微粉砕した石炭をボイラで燃焼させることによって作ることができる。ボイラの内部では、燃焼によって生じた石炭灰の粒子が相互に凝縮し、多孔質な塊となってボイラ底部のクリンカホッパに落下堆積する。その堆積物を粉砕機によって砂状に粉砕して所定粒度のクリンカアッシュを作る。クリンカアッシュは、高温（約１３００℃）で焼成されているから、化学的に安定し、締め固まり難く、締圧に強いという性質を有するとともに、優れた通気性と保水性とを有する。
【００２５】
溶融スラグは、１２００℃以上の高温条件下において加熱された焼却灰等が溶融した後、冷却固化してできるガラス質の物質である。このガラス質の物質を粉砕機によって粉砕して所定粒度の溶融スラグを作る。溶融スラグは、二酸化ケイ素，酸化アルミニウム，酸化カルシウムを主成分とし、重金属類（水銀，鉛，カドミウム等）の含有量が極めて少ない。溶融スラグに残存する重金属類は、溶融スラグの主成分である二酸化ケイ素のＳｉ−Ｏ２の網目構造に包被されるから、その溶出が防止される。なお、焼却灰に含まれるダイオキシン類は、焼却灰溶融時の高温条件によって熱分解するから、溶融スラグ中に残存しない。廃ガラスは、使用済みのガラスを粉砕機によって所定粒度に粉砕して作ることができる。廃ガラスは、ガラスを一次粉砕した後、金属類を除き、さらに、二次粉砕して作られる。廃ガラスは、ふるい機で粒度毎に区分される。粉砕機には、ジョークラッシャ，ジャイレトリークラッシャ，コーンクラッシャ，ハンマークラッシャ，ロールクラッシャ等の粗粉砕機やボールミル，媒体攪拌ミル，ローラミル等の微粉砕機を使用することができる。
【００２６】
原料セメントと骨材１５とを用意した後は、骨材量（Ｓ）（ｋｇ）とセメント量（Ｃ）（ｋｇ）との混合割合を検討し、骨材１５と原料セメントとの混合割合を設計する。なお、骨材量とセメント量との混合割合一定の条件下において、骨材１５の粒度分布が変化すると、各骨材１５の単位質量当たりの比表面積が変化し、骨材１５の表面１７を包被するセメントペースト１４の厚みが不均一になる。したがって、骨材１５の粒度分布の変化とそれに伴う骨材１５の比表面積の変化とに対応させて、骨材１５と原料セメントとの混合割合を補正することにより、骨材１５の表面１７を包被するセメントペースト１４の厚みを略一定にすることができる。これをふまえ、セメント硬化物１０を作る場合の骨材量とセメント量との混合割合は、セメントペースト１４と骨材１５とを混合した後、各骨材１５の表面１７におけるセメントペースト１４の厚みを略一定と仮定し得るように、骨材１５の比表面積を補正して求めた標準化比率Ｓ／Ｃに基づいて設計される。標準化比率Ｓ／Ｃは、以下の式によって算出される。
（１）Ｓ／Ｃ＝Ｓ１／（Ｃ１・Ｒ３）
（２）Ｒ３＝ＳＷ２／ＳＷ１
（ａ）Ｓ１／Ｃ１：骨材量（Ｓ１）とセメント量（Ｃ１）との実際の比率
（ｂ）ＳＷ１：あらかじめ基準として定めた基準骨材の見かけの比表面積（第１比表面積）（ｍ２／ｋｇ）
（ｃ）ＳＷ２：骨材の粒度分布の変化に対する見かけの比表面積（第２比表面積）（ｍ２／ｋｇ）
（ｄ）ＲＳ：第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）との比表面積比率
【００２７】
標準化比率Ｓ／Ｃは、前記式に示すように、骨材量（Ｓ１）とセメント量（Ｃ１）との実際の比率（Ｓ１／Ｃ１）における該セメント量（Ｃ１）に、あらかじめ基準として定めた基準骨材の単位質量当たりにおける見かけの第１比表面積（ＳＷ１）（ｍ２／ｋｇ）と骨材１５の粒度分布の変化に対する見かけの第２比表面積（ＳＷ２）（ｍ２／ｋｇ）との比表面積比率（ＲＳ）を乗ずることによって算出される。比表面積比率（ＲＳ）は、前記式に示すように、第２比表面積（ＳＷ２）を第１比表面積（ＳＷ１）で除することによって算出される。
【００２８】
第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）とは、以下の式によって算出される。
（３）ＳＷ１＝ＳＷ２＝ΣＳｉ
（４）Ｓｉ＝（４・π・ｒｉ２）・ｎｉ＝３・Ｐｉ／（Ｍ・ｒｉ）
（５）Ｐｉ＝Ｍ・（４．π・ｒｉ３／３）・ｎｉ
（ｅ）Ｓｉ：粒度１番〜ｎ番の中から任意に抽出したｉ番目の粒度の骨材（実際に用いる骨材）における見かけの比表面積（ｍ２／ｋｇ）
（ｆ）ｒｉ：前記ｉ番目の粒度の骨材における平均半径（ｍ）
（ｇ）ｎｉ：単位質量当たりに含まれる前記ｉ番目の粒度の骨材の粒子数（個／ｋｇ）
（ｈ）Ｐｉ：単位質量当たりに含まれる前記ｉ番目の粒度の骨材の質量（ｋｇ）
（ｉ）Ｍ：前記ｉ番目の粒度の骨材の表乾密度（ｋｇ／リットル）
【００２９】
第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）との計算では、骨材１５の形状を球形と仮定して計算する。骨材１５の平均半径は、骨材１５の粒径幅両端間長さの中間を２で除した値とする。たとえば、骨材１５の粒径が０．６〜１．２ｍｍの場合における平均半径（ｒｉ）は、ｒｉ＝［〔｛（０．６＋１．２）／１０００｝／２〕／２］＝０．０００４５（ｍ）となる。また、同種類の骨材１５であれば、同じ粒径範囲の比表面積は同じであると仮定し、粒度１０ｍｍ以上の骨材１５は、その粒度を１０〜２０ｍｍとして計算する。このように定義した第１および第２比表面積（ＳＷ１，ＳＷ２）は、骨材１５の実際の比表面積とは同一の値ではないが、比表面積に比例した値であると考えられるから、標準化比率Ｓ／Ｃを決定するパラメータとして利用することができる。
【００３０】
それら式による標準化比率（Ｓ／Ｃ）の算出、第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）との比表面積比率の算出、第１比表面積（ＳＷ１）の算出には、ＣＰＵとメモリとを有するパーソナルコンピュータ（コンピュータ資源）（図示せず）が利用される。コンピュータのメモリには、前記式に基づいた各種の計算をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。アプリケーションプログラムは、それを記憶した記憶媒体からコンピュータのメモリにインストールされる。ＣＰＵは、ハードディスクに記憶されたオペレーティングシステムによる制御に基づいて、メモリからアプリケーションプログラムを起動し、起動したアプリケーションプログラムに従って、第１および第２比表面積（ＳＷ１，ＳＷ２）を算出し、第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）との比表面積比率を算出するとともに、標準化比率（Ｓ／Ｃ）を算出する。なお、それらの算出に必要な各数値は、コンピュータに接続されたキーボードやマウス等の入力装置を介してコンピュータに入力する。
【００３１】
この骨材／セメント混合割合設計方法では、第２比表面積（ＳＷ２）が２×１０３〜２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）の範囲で定められる。また、第１比表面積（ＳＷ１）が１０×１０３（ｍ２／ｋｇ）に設定されている。第１比表面積（ＳＷ１）を１０×１０３（ｍ2／ｋｇ）に設定しつつ、第２比表面積（ＳＷ２）を２×１０３〜２０×１０３（ｍ2／ｋｇ）の範囲で定めた場合における標準化比率（Ｓ／Ｃ）は、２．０〜４．０の範囲にある。このように、粒度分布の異なる骨材１５においてそれぞれ算出した各標準化比率（Ｓ／Ｃ）の値は略同一となる。第２比表面積（ＳＷ２）が２×１０３（ｍ２／ｋｇ）未満かつ２０×１０３（ｍ２／ｋｇ）を超過すると、骨材周囲のセメントペーストの形成状態や空隙の形成状態が大きく変化し、骨材量とセメント量との混合割合を画一的に求めることができず、骨材１５と原料セメントとの適正な混合割合を設計することができない。なお、第１比表面積（ＳＷ１）を１０×１０３（ｍ２／ｋｇ）以外の数値に設定することもできる。
【００３２】
この骨材／セメント混合割合設計方法は、第２比表面積（ＳＷ２）を前記範囲に設定することで、標準化比率Ｓ／Ｃの値が略一定し、骨材量とセメント量との混合割合を画一的に求めることができ、骨材１５と原料セメントとの適正な混合割合を確実に設計することができる。さらに、多様な粒度分布を有する骨材１５を使用したとしても、骨材１５の表面１７に対するセメントペースト１４の厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペースト１４と骨材１５との混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００３３】
セメントペースト１４を形成する水と原料セメントと混合割合（Ｗ／Ｃ）（％）は、３０〜８０％の範囲にある。水セメント比が３０％未満では、セメント１４と骨材１５との結合力やセメント１４どうしの結合力が弱く、セメント硬化物１０の圧縮強度が低下するから、耐衝撃性に優れた硬化物１０を作ることができない。水セメント比が８０％を超過すると、セメントペースト１４によってセメント硬化物１０の空隙１６が塞がれ、硬化物１０に所定の空隙１６を作ることができない。この骨材／セメント混合割合設計方法では、前記標準化Ｓ／Ｃを採用しつつ、水セメント比（Ｗ／Ｃ）（％）を前記範囲にすることで、必要かつ十分な圧縮強度と耐衝撃性とを有するとともに、所定の空隙１６が形成されたセメント硬化物１０を作ることができる。
【００３４】
それら骨材１５は、その粒径中央値が０．６〜２．５（ｍｍ）の範囲にあり、骨材１５のうちの１０ｍｍ以下の粒径を有する骨材１５がすべての骨材１５のうちの９０％以上を占めている。この骨材／セメント混合割合設計方法では、適切な粒度の骨材１５を用いることで、所定の空隙率を有するセメント硬化物１０を作ることができ、かつ、骨材１５どうしを確実に連結させることができる。粒度は、ＪＩＳ  Ａ  １１０２「骨材の篩い分け試験」によって試験し、その結果を粒度曲線や粗粒率等で表す。篩い分け試験は、０．１５，０．３，０．６，１．２，２．５，５．０ｍｍの網ふるいを使用し、各ふるいにおける骨材試料の通過量または残留量を求める。
【００３５】
骨材１５は、その粗粒率が２．０〜４．０の範囲にある。骨材１５の粗粒率が２．０未満かつ４．０を超過すると、骨材１５の粒度分布が大きくなり、骨材周囲のセメントペーストの形成状態や空隙の形成状態が大きく変化し、骨材量とセメント量との混合割合を画一的に求めることができず、骨材１５と原料セメントとの適正な混合割合を設計することができない。粗粒率は、８０，４０，２０，１０，５，２．５，１．２，０．６，０．３，０．１５ｍｍのふるいの一組を用いて篩い分け試験を行った場合、各ふるいを通らない全部の量の全骨材試料に対する質量百分率（整数）の和を１００で除した値である。この骨材／セメント混合割合設計方法は、骨材１５の粗粒率が前記範囲にあるから、標準化比率Ｓ／Ｃの値が略一定し、骨材量とセメント量との混合割合を画一的に求めることができ、骨材１５と原料セメントとの適正な混合割合を設計することができる。さらに、多様な粒度分布を有する骨材１５を使用したとしても、骨材１５の表面１７に対するセメントペースト１４の厚みを略一定に保持することができるとともに、セメントペースト１４と骨材１５との混練時における性状を略一定に維持することができる。
【００３６】
図３は、セメント硬化物１０を取り付けた壁１８の斜視図である。この骨材／セメント混合割合設計方法を利用して作られたセメント硬化物１０は、防音壁を形成する吸音材、保水性コンクリート、断熱材として使用することができる。セメント硬化物１０は、図３に示すように、壁材１９の内側に配置され、壁材１９に接着剤やビス（図示せず）によって固着されている。なお、セメント硬化物１０は、壁材１９の外側に配置された状態で壁材１９に接着剤やビスによって固着されていてもよく、壁材１９の間に収納した状態でそれら壁材１９に固着されていてもよい。また、セメント硬化物１０を床や天井に取り付けることもできる。このセメント硬化物１０は、その内部に複数の空隙１６が形成されているから、優れた吸音性と断熱性とを有する。骨材１５にクリンカアッシュを使用する場合は、クリンカアッシュが優れた通気性や保水性を有するから、セメント硬化物１０を保水性コンクリートとして最適に使用することができる。
【００３７】
この骨材／セメント混合割合設計方法は、各骨材１５の表面１７を包被するセメントペースト１７の厚みを略一定と仮定し得るように、骨材１５の表面積を補正して求めた標準化比率（Ｓ／Ｃ）に基づいて骨材１５と原料セメントとの混合割合が設計されるから、それら骨材１５の粒度分布が変化することによって、各骨材１５の単位質量当たりの比表面積が大きく変化した場合であっても、骨材１５と原料セメントとの混合割合を所定の計算手順によって画一的に求めることができる。
【００３８】
骨材／セメント混合割合設計方法は、骨材１５の粒度分布の変化にともなう骨材１５の比表面積の変化の補正値として、あらかじめ基準として定めた基準骨材の見かけの第１比表面積（ＳＷ１）（ｍ２／ｋｇ）と骨材１５の粒度分布の変化に対する見かけの第２比表面積（ＳＷ２）（ｍ２／ｋｇ）との比表面積比率（ＲＳ）を使用し、その比表面積比率（ＲＳ）をセメント量（Ｃ１）に乗ずることによって標準化比率（Ｓ／Ｃ）を求めるから、骨材１５の粒度分布の変化に対応した骨材１５と原料セメントとの混合割合を確実かつ容易に算出することができる。
【００３９】
骨材／セメント混合割合設計方法は、粒度分布の異なる骨材１５において算出した各標準化比率（Ｓ／Ｃ）が略同一の値になることから、設計者の経験と感覚とに頼ることなく、現場において原料セメントと骨材１５との混合割合を容易に設計することができ、現場における作業効率を向上させることができる。骨材／セメント混合割合設計方法は、第１比表面積（ＳＷ１）と第２比表面積（ＳＷ２）とが前記式に基づいて算出されるから、簡易な篩い分け試験によって得られる粒度分布から第１および第２比表面積（ＳＷ１，ＳＷ２）を求めることができ、複雑な試験や複雑な計算を必要とせず、現場において手間と時間とをかけずに第１および第２比表面積（ＳＷ１，ＳＷ２）を計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一例として示すセメント硬化物の斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を拡大して示す部分拡大図。
【図３】セメント硬化物を取り付けた壁の斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１０    セメント硬化物
１４    セメントペースト（セメント）
１５    骨材
１６    空隙
１７    表面
【図１】
2008100884.tif 000003
【図２】
2008100884.tif 000004
【図３】
2008100884.tif 000005