(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化コンクリートの破砕物全量を骨材として用いて、スランプ値が５〜９cmの硬練りコンクリートを製造するにあたっての、当該コンクリートの配合決定方法であって、
前記破砕物中の粒径が５mm以上の粗粒分の容積含有率に基づき、配合を決定すべきコンクリート中の前記粗粒分の含有率が50容積％以下となるように破砕物の配合割合を求める工程と、
求められた破砕物の配合割合に基づき、必要強度に応じて40〜70重量％の範囲で予め定められた水セメント比の水及びセメントの配合割合を求める工程と、
求められた水及びセメントの配合割合と破砕物中の粒径が0.6mm以下の微粒分の容積含有率とから、配合を決定すべきコンクリート中の水とセメントと空気と前記微粒分とからなるペースト分の含有率を求める工程と、
前記ペースト分の含有率が35容積％より少ない場合には、破砕物の配合割合を減らすと共に、その減分を前記予め定められた水セメント比の水とセメントとで置き換える工程と、
を備えたことを特徴とするコンクリートの配合決定方法。
【請求項２】
硬化コンクリートの破砕物全量を骨材として用いて、スランプ値が10〜15cmの軟練りコンクリートを製造するにあたっての、当該コンクリートの配合決定方法であって、
前記破砕物中の粒径が５mm以上の粗粒分の容積含有率に基づき、配合を決定すべきコンクリート中の前記粗粒分の含有率が50容積％以下となるように破砕物の配合割合を求める工程と、
求められた破砕物の配合割合に基づき、必要強度に応じて40〜70重量％の範囲で予め定められた水セメント比の水及びセメントの配合割合を求める工程と、
求められた水及びセメントの配合割合と破砕物中の粒径が0.6mm以下の微粒分の容積含有率とから、配合を決定すべきコンクリート中の水とセメントと空気と前記微粒分とからなるペースト分の含有率を求める工程と、
前記ペースト分の含有率が37容積％より少ない場合には、破砕物の配合割合を減らすと共に、その減分を前記予め定められた水セメント比の水とセメントとで置き換える工程と、
を備えたことを特徴とするコンクリートの配合決定方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の土木工事や建築工事に使用可能なコンクリートの配合決定方法に関する。
【０００１】
【従来の技術】
従来のコンクリートの配合決定、すなわち、コンクリートを構成するセメント、水、骨材（細骨材と粗骨材）の配合割合の決定は、図２に示すように、必要な強度を充足するセメント水比(ｃ／ｗ)と、単位セメント量から、水およびセメントの配合割合を決定すると共に、使用目的や耐久性を考慮して４０〜６０％の範囲で細骨材率 (細骨材／全骨材の重量％）を決定し、細骨材および粗骨材の配合割合を求めることにより行われていた。
【従来の技術】
従来のコンクリートの配合決定、すなわち、コンクリートを構成するセメント、水、骨材（細骨材と粗骨材）の配合割合の決定は、図２に示すように、必要な強度を充足するセメント水比(ｃ／ｗ)と、単位セメント量から、水およびセメントの配合割合を決定すると共に、使用目的や耐久性を考慮して４０〜６０％の範囲で細骨材料 (細骨材／全骨材の重量％）を決定し、細骨材および粗骨材の配合割合を求めることにより行われていた。
【０００２】
このときの細骨材および粗骨材は、コンクリートの流動性を考慮し、長年の経験から所定の粒度を有するものが使用されている。
【０００３】
このため、上記従来の配合方法においては、所定の粒度の骨材を使用すれば自ずと流動性のよいコンクリートを得ることができた。
【０００４】
ここで、流動性のよいコンクリート（図３参照）とは、その構成材料である各粗粒分１間の空隙２に、水とセメントと微粒分からなるペースト分３と細粒分４とからなるモルタルが、密に充填された状態のコンクリートのことである。
【０００５】
一方、資源の有効利用の観点から、最近は既存のコンクリート構造物を解体した際に得られるコンクリート塊を破砕し、この破砕物の全量、すなわち微粒分から細粒分、粗粒分に至る破砕されたもの全てを骨材として利用したコンクリートが製造され始めている（図４参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなコンクリートの場合、従来の所定の粒度の骨材と比べ、上記破砕物全量の粒度分布が異なっている。例えば、従来の骨材を通常のコンクリートで使用される細骨材率４５％とした場合の粒度と、破砕物全量の粒度を比較すると（図５参照、図中のハッチング部分はＪＩＳ規格の粗骨材、細骨材を用いた場合の粒度分布の範囲を示す）、従来の骨材と比べ粗粒分が多く細粒分が少ないため、空隙容積が大きいと共に微粒分も少ない。
【０００７】
このため、従来の方法により決定された、水、セメントの配合割合では、水とセメントと微粒分とからなるペースト分が不足し、上記大きな空隙を密に充填することができず、流動性が阻われ、コンクリートの運搬、投入、締固め、均し等のコンクリート打設作業に支障をきたす場合があるという問題があった。
【０００８】
また、コンクリート塊を破砕したとき、その粒度は、破砕機の機構（例えばジョークラッシャ、ロールクラッシャ、コーンクラッシャ）や、仕様（例えばジョークラッシャであれば刃巾）によって変化するが、同一の破砕機を同一の状態で使用すれば破砕物は一定の粒度を示すことが明らかになっている（図５参照）。
【０００９】
したがって、上記破砕物を全量用いたコンクリートを製造するにあたり、骨材に相当する上記破砕物の粒度を知っておれば、その後、同じ破砕機を同一の状態で使用する際にコンクリートの配合を予め決定しておくことができる。
【００１０】
本発明は上記のような点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、既存のコンクリート構造物を解体した際に得られるコンクリート塊を破砕した破砕物を使用してコンクリートを製造するにおいて、粗粒分間の大きな空隙を密に充填できて流動性をよくし、コンクリートの運搬、投入、締固め、均し等のコンクリート打設作業をスムーズに行うことができるコンクリートの配合決定方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を有効に達成するために、次のような構成にしてある。
すなわち、請求項１記載の本発明のコンクリートの配合決定方法は、硬化コンクリートの破砕物全量を骨材として用いて、スランプ値が５〜９cmの硬練りコンクリートを製造するにあたっての、当該コンクリートの配合決定方法であって、前記破砕物中の粒径が５mm以上の粗粒分の容積含有率に基づき、配合を決定すべきコンクリート中の前記粗粒分の含有率が50容積％以下となるように破砕物の配合割合を求める工程と、求められた破砕物の配合割合に基づき、必要強度に応じて40〜70重量％の範囲で予め定められた水セメント比の水及びセメントの配合割合を求める工程と、求められた水及びセメントの配合割合と破砕物中の粒径が0.6mm以下の微粒分の容積含有率とから、配合を決定すべきコンクリート中の水とセメントと空気と前記微粒分とからなるペースト分の含有率を求める工程と、前記ペースト分の含有率が35容積％より少ない場合には、破砕物の配合割合を減らすと共に、その減分を前記予め定められた水セメント比の水とセメントとで置き換える工程と、を備えたことを特徴とする構成である。
【００１２】
請求項２記載の本発明のコンクリートの配合決定方法は、硬化コンクリートの破砕物全量を骨材として用いて、スランプ値が10〜15cmの軟練りコンクリートを製造するにあたっての、当該コンクリートの配合決定方法であって、前記破砕物中の粒径が５mm以上の粗粒分の容積含有率に基づき、配合を決定すべきコンクリート中の前記粗粒分の含有率が50容積％以下となるように破砕物の配合割合を求める工程と、求められた破砕物の配合割合に基づき、必要強度に応じて40〜70重量％の範囲で予め定められた水セメント比の水及びセメントの配合割合を求める工程と、求められた水及びセメントの配合割合と破砕物中の粒径が0.6mm以下の微粒分の容積含有率とから、配合を決定すべきコンクリート中の水とセメントと空気と前記微粒分とからなるペースト分の含有率を求める工程と、前記ペースト分の含有率が37容積％より少ない場合には、破砕物の配合割合を減らすと共に、その減分を前記予め定められた水セメント比の水とセメントとで置き換える工程と、を備えたことを特徴とする構成である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明のコンクリートの配合決定方法の一例を示す流れ図であり、図中のαはペースト分の基準値、βは粗骨材の含有量の基準値である。本発明では、各種水セメント比（水／セメントの重量％）および各種粒度の破砕物を用いて配合試験（試験的にコンクリートを製造し、その性状を調べること）を行った結果、コンクリート中の粗粒分およびぺースト分（＝水＋セメント＋空気＋セメント以外の微粒分）が、ある所定の範囲であれば、流動性のよいコンクリートが得られることがわかった。
【００１４】
通常の場合、微粒分は粒径０．０７５ｍｍ以下となっているが、本発明においては、表１に示すように破砕物中の粒径０．６ｍｍ以下のものの割合を変えてスランプ試験を行ったところ、０．６ｍｍ以下のものが多い方が、流動性がよくなる結果を得ており、０．６ｍｍ以下のものを、ペースト分を構成する材料の１つである微粒分とした。
【００１５】
すなわち、ペースト分を０．６ｍｍ以下とした根拠として図６を示す。図６は、各材料の単位量をほぼ同一として、破砕物における０．６ｍｍ以下の微粒分の量を変えた場合のスランプ値を示している。図中の上のケースは微粒分を多くした場合、下のケースは少なくした場合である。各材料を一定にした場合でも、破砕物中の０．６ｍｍ以下の量によりコンクリートの流動性が影響を受けることがわかる。
【００１６】
配合試験結果の説明（表１参照）
【表１】
0004104303.tif 000002
【００１７】
１．全体について
硬練配合（スランプ値5〜9ｃｍ）、軟練配合（スランプ値１０〜１５ｃｍ）のいずれにおいても、コンクリート中の粗粒分の含有率が５０容積％以上の配合は、流動性がよくない。これは含有量が５０容積％以上だと、粗粒子間の空隙容積が大きくなりすぎ、その空隙をペースト分で密に充填することができないためである。
【００１８】
２．ペースト分について
流動性に寄与するペースト分とするためには、水セメント比が、４０〜７０重量％のものを用いる必要がある。７０重量％を超えると、粘性が低くなりすぎ、材料分離を起こすおそれがある。４０重量％以下だと粘性が高くなり、モチ状となるため流動性を期待することはできない。
【００１９】
３．硬練り配合について
硬練り配合とは、マスコンクリート（大量のコンクリート）など比較的簡易な断面形状で面積の広い型枠内に打設されるコンクリート用の配合であり、スランプ値で５〜９cm確保できればよい。
【００２０】
粗粒分の含有率が５０％以下の場合であっても、ペースト分の含有率が３４％のもの（表１の配合Ｎｏ．７）は流動性がよくない。そして流動性のよい配合は、いずれもペースト分の含有率が３５％を超えている。
【００２１】
したがって、硬練配合においては、コンクリート中における粗粒分の含有率が５０容積％以下かつ、ペースト分の含有率が３５容積％以上であることが必要であることがわかる。
【００２２】
更に詳述するなら表１の配合Ｎｏ．６、７、８とも、水セメント比がほとんど変わらないが、コンクリート破砕物の粒度分布が異なる配合である。Ｎｏ．７、８を比較すると、Ｎｏ．７においてコンクリート破砕物の０．６ｍｍ以下の微粒分が少ないために単位ペースト容積ｐが３３９Ｌ／ｍ3と少ない状態になっている。このためスランプ値が１ｃｍとワーカビリティーの悪い状態になっている。これに対して、Ｎｏ．８においては微粒分がＮｏ．７よりもあるために単位ペースト容積が確保されている。この結果スランプ値が５ｃｍの硬練コンクリートを作成することが可能となった。
【００２３】
Ｎｏ．６、８を比較すると、Ｎｏ．６において単位粗骨材容積が５２９Ｌ／ｍ3と過大な状態になっているので、スランプ値が１ｃｍとワーカビリティーの悪い状態になっている。Ｎｏ．８はコンクリート破砕物中の粗骨材分の割合が、Ｎｏ．６よりも低いために単位粗骨材容積が４８２Ｌ／ｍ3とＮｏ．６よりも低い値になっており、この結果スランプ値が５ｃｍの硬練コンクリートを作成することが可能となった。
【００２４】
４．軟練り配合について
軟練り配合とは、鉄筋が密に配置された箇所や、複雑な断面形状の型枠内に打設されるコンクリート用の配合であり、スランプ値を１０〜１５ｃｍ確保する必要がある。
【００２５】
配合結果をみれば粗粒分の含有率が５０容積％以下の場合であってもペースト分の含有率が３６容積％のもの（表１の配合Ｎｏ．１３）はペースト分が不足し、粗粒分どうしを接着する機能が低く、材料分離が起こり流動性がよくない。
【００２６】
そして流動性のよい配合は、いずれもペースト分の含有率が３７容積％を越えている。
【００２７】
したがって、軟練り配合においては、コンクリート中における粗粒分の含有率が５０容積％以下かつ、ペースト分の含有率が３７容積％以上であることが必要であることがわかる。
【００２８】
また、水、セメントおよび破砕物の配合割合がほぼ同一である表１の配合Ｎｏ．１４と１５を比較すると、Ｎｏ．１４の粗粒分／ペースト分の容積比１．１３であるのに対し、Ｎｏ．１４より流動性のよい（スランプ１１に対し１３）Ｎｏ．１５の粗粒分／ペースト分の容積比は１．１９であり、ペースト分の多寡がコンクリートの流動性に影響を与えていることがわかる。
【００２９】
更に詳述すると表１の配合Ｎｏ．１２、１３、１４、１５それぞれにおいて、水セメント比、単位水量、単位セメント量は、ほぼ同一でコンクリート破砕物の粒度分布が異なる配合である。
【００３０】
表１の配合Ｎｏ．１３、１４を比較すると、Ｎｏ．１３ではコンクリート破砕物において０．６ｍｍ以下の微粒分が少ないために単位ペースト容積が３５６Ｌ／ｍ3と少なくなり、軟練とした場合、ペースト分がコンクリート破砕物を保持できず、材料分離をおこすようになる。
【００３１】
これに対し、Ｎｏ．１４では０．６ｍｍ以下の微粒分がＮｏ．１３．と比べ多いために、単位ペースト容積がＮｏ．１３よりも多くなり、この結果材料分離のない軟練コンクリートが施工可能になった。
【００３２】
Ｎｏ．１２、１５を比較すると、Ｎｏ．１２ではコンクリート破砕物中に５ｍｍ以上の粗骨材相当分が多いために、単位粗骨材容積が５１９Ｌ／ｍ3と多くなり、この結果ペースト分とコンクリート破砕物が分離するようになる。
【００３３】
これに対し、Ｎｏ．１５ではコンクリート破砕物中の粗骨材相当分がＮｏ．１２と比較して抑えられているために、単位粗骨材容積が４５６Ｌ／ｍ3とＮｏ．１２よりも少なくなり、この結果、材料分離のない軟練コンクリートが施工可能になった。
【００３４】
【発明の効果】
以上、上記した説明でも明らかなように 請求項１に記載したコンクリートの配合決定方法では、既存のコンクリート構造物を解体した際に得られるコンクリート塊を破砕した破砕物を使用して製造される従来のコンクリートの持つ問題を解決して、上記破砕物を使用するスランプ値が5〜9cmの硬練りコンクリートを製造する場合に混練する各材料の配合を、迅速にかつ確実に決定することができ、硬練りコンクリートを製造することができる。これによって、コンクリートの運搬、投入、締固め、均し等のコンクリート打設作業をスムーズに効率良く行うことができる
また、配合されるコンクリートの水セメント比が、４０〜７０重量％であることによっ て、この範囲においてペースト分は流動性をより発揮することができる。
また、セメント以外の微粒分は、粒径が０．６ｍｍ以下であることによって、ペースト 分としての機能を効果的に発揮することができる。
また、配合を決定すべきコンクリート中の粒径5mm以上の粗粒分の含有率が５０容積％ 以下、ペースト分の含有率が３５容積％以上であることにより、必要とする硬練りコンクリートを効果的に得ることができる。
また、既存のコンクリート構造物を解体した際に得られるコンクリート塊を破砕した破砕物を利用する点において、資源の再利用に大きく貢献できる。
【００３５】
以上、上記した説明でも明らかなように請求項２に記載したコンクリートの配合決定方法では、既存のコンクリート構造物を解体した際に得られるコンクリート塊を破砕した破砕物を使用して製造される従来のコンクリートの持つ問題を解決して、上記破砕物を使用するスランプ値が10〜15cmの軟練りコンクリートを製造する場合に混練する各材料の配合を、迅速にかつ確実に決定することができ、軟練りコンクリートを製造することができる。これによって、コンクリートの運搬、投入、締固め、均し等のコンクリート打設作業をスムーズに効率良く行うことができる
また、配合されるコンクリートの水セメント比が、４０〜７０重量％であることによって、この範囲においてペースト分は流動性をより発揮することができる。
また、セメント以外の微粒分は、粒径が０．６ｍｍ以下であることによって、ペースト分としての機能を効果的に発揮することができる。
また、配合を決定すべきコンクリート中の粒径5mm以上の粗粒分の含有率が５０容積％以下、ペースト分の含有率が３７容積％以上であることにより、必要とする軟練りコンクリートを効果的に得ることができる。
また、既存のコンクリート構造物を解体した際に得られるコンクリート塊を破砕した破砕物を利用する点において、資源の再利用に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンクリートの配合決定方法を示す流れ図である。
【図２】従来のコンクリートの配合決定方法を示す流れ図である。
【図３】流動性のよいコンクリートの説明図である。
【図４】各コンクリートの圧縮強度とがら（骨材）容積の関係を示す説明図である。
【図５】解体コンクリート塊破砕物の粒度分布を示す説明図である。
【図６】ペースト分を０．６ｍｍ以下とした根拠を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 粗粒分
２ 空隙
３ ペースト分
４ 細粒分
【図１】
0004104303.tif 000003
【図２】
0004104303.tif 000004
【図３】
0004104303.tif 000005
【図４】
0004104303.tif 000006
【図５】
0004104303.tif 000007
【図６】
0004104303.tif 000008