(57)【要約】【課題】従来技術と比べ、より早期に、かつ高精度にコンクリートの圧縮強度を推定することができるコンクリートの圧縮強度推定法を提供することを目的とする。【解決手段】コンクリート材料の配合データと、このコンクリート材料が混練され製造されたコンクリートの品質データと、このコンクリートから供試体を作製して所定期間養生した後、供試体の圧縮強度試験により得られた圧縮強度とを関連付ける強度推定式を予め構築する。この強度推定式に、施工用コンクリート材料の施工用配合データと、施工用コンクリート材料が混練され製造された施工用コンクリートの施工用品質データとを代入して、所定期間後の施工用コンクリート圧縮強度を、早期に推定する。【選択図】  図１
2009098055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強度推定式用コンクリート材料の強度推定式用配合データと、
前記強度推定式用コンクリート材料が混練され製造された強度推定式用コンクリートの強度推定式用品質データと、
前記強度推定式用コンクリートから供試体を作製して所定期間養生した後、前記供試体の圧縮強度試験により得られた強度推定式用圧縮強度と、を関連付ける強度推定式を予め構築しておき、
施工用コンクリート材料の施工用配合データと
前記施工用コンクリート材料が混練され製造された施工用コンクリートの施工用品質データと、を前記強度推定式に代入して、前記所定期間後の施工用コンクリート圧縮強度を推定することを特徴とするコンクリートの圧縮強度推定法。
【請求項２】
前記強度推定式用配合データから前記強度推定式用コンクリートのセメント水比を算出し、
前記施工用配合データから前記施工用コンクリートのセメント水比を算出することを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの圧縮強度推定法。
【請求項３】
前記強度推定式用品質データと前記施工用品質データとは、コンクリートの温度、空気量、スランプあるいはスランプフローの測定データのうち少なくとも１つの測定データであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリートの圧縮強度推定法。
【請求項４】
前記強度推定式は、前記強度推定式用圧縮強度と、前記強度推定式用配合データ及び前記強度推定式用品質データと、を関連付ける複数の関連式から得られた重回帰式であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコンクリートの圧縮強度推定法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリートの製造時および検査時に得られた複数のデータから、コンクリート圧縮強度を推定するコンクリートの圧縮強度推定法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、通常レディーミクストコンクリート工場（以下、生コン工場）で製造され、建設現場において受け入れ検査が行われている。そして、受け入れ検査時に採取されたコンクリート試料により供試体が作製され、所定の圧縮強度が得られているかの確認が行われている。この受け入れ検査による圧縮強度検査は、仕様書・示方書等により異なるが、一般に採取された複数の供試体による材齢２８日の圧縮強度試験が行われる。例えば、ＪＡＳＳ５によると、適当な間隔をおいた３台の運搬車から、それぞれ一本ずつ（合計３本）採取された供試体を用いて圧縮強度試験が行われる。
【０００３】
このようなコンクリート供試体を用いた圧縮強度試験では、部材にコンクリートを打ち込んで硬化した後でないと、所定の圧縮強度を得られているか確認することができない。仮に所定の圧縮強度が得られなかった場合、その後の対応に莫大な労力と費用が発生する。そのため、できる限り早期のうちに、コンクリートの圧縮強度を高精度に把握することができる検査方法が要望されていた。
【０００４】
コンクリートの圧縮強度を早期に判定する方法として、ＪＩＳ規格として制定されている非特許文献１には、温水養生を行った供試体を用いた圧縮強度試験方法が記載されている。この方法によると、４４〜５２時間室温（５〜３０℃）で前置き養生を行った供試体を、材齢７日まで４０℃の温水中で養生が行われる。そして、材齢７日の供試体の圧縮強度試験を行うことにより、標準養生を行った材齢２８日のコンクリート圧縮強度を算出できるとしている。また、特許文献２では、練り混ぜ後のフレッシュコンクリートから、これの硬化後の強度を短期間で推定することができるコンクリート強度の推定方法が開示されている。この発明によると、フレッシュコンクリートから採取した試料から推定セメント水比を求め、予め算定した種々の配合のコンクリートのセメント水比とコンクリート強度との相関関係を示す回帰式により強度を推定できるとしている。
【非特許文献１】日本工業規格  ＪＩＳ  Ａ  １８０５：２００１
【特許文献１】特開平８−３０４３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に記載の試験方法では、圧縮強度の確認までに最短で７日かかり、打設されたコンクリートは既に硬化した状態となる。そのため、より早期に所定材齢のコンクリート圧縮強度を判定できることが好ましい。また、特許文献２の発明を用いると、所望の時間で早期強度を推定することができるが、採取したコンクリート試料から得た水セメント比のみで圧縮強度を推定することとなる。コンクリートの圧縮強度は、基本的にセメント水比（Ｃ／Ｗ）とおおむね線形関係にあるが、その他の要因（例えば、スランプ、空気量、コンクリート温度等）もコンクリート強度に影響を与えることが分かっている。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、従来技術と比べ、より早期に、かつ高精度にコンクリートの圧縮強度を推定することができるコンクリートの圧縮強度推定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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリートの圧縮強度推定法は、強度推定式用コンクリート材料の強度推定式用配合データと、前記強度推定式用コンクリート材料が混練され製造された強度推定式用コンクリートの強度推定式用品質データと、前記強度推定式用コンクリートから供試体を作製して所定期間養生した後、前記供試体の圧縮強度試験により得られた強度推定式用圧縮強度と、を関連付ける強度推定式を予め構築しておき、施工用コンクリート材料の施工用配合データと前記施工用コンクリート材料が混練され製造された施工用コンクリートの施工用品質データと、を前記強度推定式に代入して、前記所定期間後の施工用コンクリート圧縮強度を推定することを特徴とする。
【０００８】
また、前記強度推定式用配合データから前記強度推定式用コンクリートのセメント水比を算出し、前記施工用配合データから前記施工用コンクリートのセメント水比を算出するように構成してもよい。
【０００９】
また、前記強度推定式用品質データと前記施工用品質データとは、コンクリートの温度、空気量、スランプあるいはスランプフローの測定データのうち少なくとも１つの測定データであるように構成してもよい。
【００１０】
また、前記強度推定式は、前記強度推定式用圧縮強度と、前記強度推定式用配合データ及び前記強度推定式用品質データとを関連付ける複数の関連式から得られた重回帰式であるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、製造されたコンクリートの受け入れ検査により、コンクリート温度、空気量、スランプあるいはスランプフローが測定されることにより、即座に所定材齢でのコンクリートの圧縮強度を推定することが可能となる。そのため、仮に、品質に問題があるコンクリートが納入されたときにも、直ちにその後の対応をすることができるという効果を奏する。また、供試体採取時に起因した不具合（例えば、充填不良、供試体の炎天下での放置等）や、供試体の取り違いによる人為的ミスを排除することができるという効果を奏する。従来の供試体による抜き取り検査では調べられることのなかったコンクリートについても、コンクリートの推定圧縮強度を把握することができるという効果を奏する。さらに、コンクリートの圧縮強度の推定にセメント水比を用いるとともに、現場に納入されるコンクリートの温度、空気量、スランプあるいはスランプフローを考慮することができるため、より高精度な圧縮強度の推定が行える。特に、生コン工場からの運搬によるコンクリートの品質の変化を圧縮強度の推定に反映することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るコンクリートの圧縮強度推定法を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るコンクリートの圧縮強度推定法のフローチャートを示している。本フローチャートは、コンクリート施工前に実施されるコンクリート製造工程での作業（Ｓ１１１〜Ｓ１１４）と、製造されたコンクリートの受け入れ検査時に行われる作業（Ｓ１１５〜Ｓ１１８）とから構成されている。
【００１４】
コンクリートは通常、生コン工場あるいは建設現場内に設置されたコンクリート製造プラントで製造され、コンクリート打設場所まで、アジテータカー等に積載して搬入される。これらの製造工場（プラント）では、ＪＩＳ、ＪＡＳＳ等の各規格に適合した計量機器、計測機器を用いて、適正な計量方法、計測方法により、各材料の正確な計量や測定が行われ、所定のコンクリート品質が確保されている。コンクリート製造時に、計量あるいは測定された諸データは、計量器、計測器から直接データ収集可能なシステムを介して、あるいは作業員が作業時に入力したデータロガー等に収録し、通常、工場の事務所内等に設置されたパーソナルコンピュータ等で管理され、計量・測定値が記載された各種媒体によるデータとして出力できる（本発明ではこれらデータを「印字データ」と呼ぶ。）（Ｓ１１１）。この諸データとは、実際に施工されるコンクリート配合に基づいた、セメント、練混ぜ水、細・粗骨材、混和材等のコンクリート材料の各々の計量値（いずれも質量）、および細・粗骨材の表面水率の実測値（レーザやセンサーによる推定値も含む）を指している。なお、表面水率の測定は抽出バッチごとに行い、測定されないバッチに対しては、測定値と設定値との関係から設定値に基づく値を強度推定に使用することとした。
【００１５】
このように計量されたコンクリートはミキサに投入され、コンクリート材料が均一になるまで所定時間、混練りされる。このようにして製造されたフレッシュコンクリートは、製造時データとして、コンクリート練り上がり温度、空気量、スランプあるいはスランプフローが測定される（Ｓ１１２）。
【００１６】
そして、フレッシュコンクリートから試料が採取され、ＪＩＳ等で規定された所定の試験体型枠に打ち込み締め固められ、複数の供試体が作製する。本実施例では、供試体は各呼び強度において、各材齢、同一養生方法において各３本ずつを作製した。作製供試体は、所定の材齢まで標準養生する。所定の材齢とは、早期に推定したいコンクリートの圧縮強度の材齢とし、例えば材齢２８日強度を推定したい場合は、２８日間の標準養生が行われる。標準養生が行われた供試体は、所定の圧縮試験方法により圧縮強度が求められる（Ｓ１１３）。なお、複数の呼び強度のコンクリートが施工され場合は、それぞれの呼び強度に基づいた配合からなる供試体を作製し、圧縮強度を求めるものとする。また、標準養生以外の養生方法が行われた供試体であっても、本発明と同様の手法にて圧縮強度を求めることができる。
【００１７】
次に、ステップＳ１１１、Ｓ１１２で得られた諸データ、及びステップＳ１１３で得られたコンクリートの材齢強度を用いて強度推定式が構築される（Ｓ１１４）。下記に、求める強度推定式（式１）を示す。
σd＝ａ＋ｂ・（Ｃ／Ｗ）−ｃ・Ｓ−ｄ・（Ｖａ／Ｖ）−ｅ・ｔ  …（式１）
ここで、σdは求めるコンクリートの材齢強度（N/mm2）、Ｃ／Ｗは水セメント比（Ｃ：セメント質量量（kg）、Ｗ：水質量（kg））、Ｓはスランプ（cm）、Ｖａ／Ｖは空気量（％）、ｔはコンクリート温度（℃）、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは係数
コンクリートの圧縮強度は、概ねセメント水比（Ｃ／Ｗ）に比例して大きくなる。また、スランプが大きく、コンクリート練り上がり温度が高く、空気量が多いほど、コンクリートの圧縮強度は小さくなる。（式１）は、このようなコンクリートの圧縮強度に影響を与える要因を踏まえて定式化されたものである。
【００１８】
ここで、Ｓ１１１、Ｓ１１２で得られた諸データ（Ｃ，Ｗ（総水質量（配合水量＋骨材表面水量）），Ｓ，Ｖａ／Ｖ，ｔ）と、Ｓ１１３で求めた所定材齢でのコンクリートの圧縮強度（σｄ）とを（式１）に代入する。そして、得られた複数の（式１）を重回帰分析することにより、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを求めることができる。
【００１９】
以上で説明した手順は、コンクリートの施工前に、生コン工場あるいは建設現場内に設置したコンクリート製造プラントにおいて行うものである。コンクリートの強度推定式を構築するにあたり、実際に建設現場で使用されるコンクリート材料と製造設備とを用いて、コンクリートの強度推定式は構築される。こうすることにより、実際に用いられるコンクリート材料と製造設備の特徴を組み込んだコンクリートの圧縮強度推定式を構築することができため、より高精度な圧縮強度の推定が可能となる。
【００２０】
次に、製造されたフレッシュコンクリートを現場で受け入れる際の手順（Ｓ１１５〜Ｓ１１８）について説明する。
【００２１】
建設現場施工用のコンクリートは、生コン工場あるいは建設現場内に設置したコンクリート製造工場において製造される。そして、コンクリート製造時に、計量あるいは測定された諸データが、印字データから得られる（Ｓ１１５）。ステップＳ１１１と同様に、この諸データとは、練混ぜ水、細・粗骨材、混和材等のコンクリート材料の各々の計量値（いずれも質量）、および細・粗骨材の表面水率の実測値（レーザやセンサーによる推定値も含む）を指している。
【００２２】
製造されたフレッシュコンクリートが建設現場に到着すると、コンクリートの品質を確認するため製品検査が行われる。製品検査は、製造されたフレッシュコンクリートから試料が採取され、コンクリート温度、空気量、スランプあるいはスランプフローが測定される（Ｓ１１６）。
【００２３】
ステップＳ１１５、１１６で得られた諸データ（Ｃ，Ｗ，Ｓ，Ｖａ／Ｖ，ｔ）は、予め構築された圧縮強度推定式（式１）に代入することにより、推定される所定の材齢強度σｄ（以下、推定材齢強度と記す）が求められる（Ｓ１１７）。
【００２４】
このようにして得られた推定材令強度を検証するため、任意に採取したコンクリート試料により供試体を作製し、所定材齢まで養生した後、圧縮強度の確認を行うことが望ましい（Ｓ１１８）。
【実施例１】
【００２５】
図２は、本発明の実施例１に係るコンクリートの圧縮強度推定法で得られた推定値と、コンクリートの圧縮強度の実測値との関係を示したグラフである。本図は、呼び強度３３、スランプ１８cmの中庸熱ポルトランドセメントを使用したコンクリートに対して、標準期（気温２０℃前後の春期および秋期を想定）を想定して行い、それぞれ所定の計測数を基に作成されている。
縦軸は、図１のステップＳ１１３により得られた実測した５６日強度（N/mm2）、横軸は、図１のステップＳ１１４により得られた強度推定式から求められる強度推定値（N/mm2）を示している。そのため、最も理想的なグラフは、直線ｙ（縦軸）＝ｘ（横軸）（ドットで示された直線）上にプロットされたものとなる。６８１個の計測数（データ数）により得られた強度推定式は、下式（式２）の通りである。
σ56＝48.043＋2.297（C/W）−0.585（Va／V）−0.473ｔ  …（式２）
ここで、σ56は推定される５６日強度で、Ｃ／Ｗ，Ｖａ／Ｖ，ｔは前述の通りである。なお、本実施例では、一般式（式１）で示したスランプＳによる影響は考慮していない。
【００２６】
図２より、実測された圧縮強度は、圧縮強度推定法で推定された推定強度に対し、上限は約＋７（N/mm2）、下限は約−４（N/mm2）の誤差がある。図には、直線ｙ＝ｘ＋７と直線ｙ＝ｘ−４とを表わした破線を記載している。このように、推定強度と実測強度とには若干のバラツキが生じるものの、圧縮強度を下限値にて管理するのであれば、この程度のバラツキは実用上問題とならない。
【実施例２】
【００２７】
図３は、本発明の実施例２に係るコンクリートの圧縮強度推定法で得られた推定値と、コンクリートの圧縮強度の実測値との関係を示したグラフである。本図は、呼び強度２４、スランプ１８cmの普通ポルトランドセメントを使用したコンクリートに対して、通期（通年を想定）を想定して行い、所定の計測数を基に作成されている。縦軸は、図１のステップＳ１１３により得られた実測した２８日強度（N/mm2）、横軸は、図１のステップＳ１１４により得られた強度推定式から求められる強度推定値（N/mm2）を示している。５１個の計測数（データ数）により得られた強度推定式は、下式（式３）の通りである。
σ28＝50.942＋2.906（C/W）−0.524Ｓ−1.951（Va／V）−0.192ｔ  …（式３）
ここで、σ28は推定される２８日強度で、Ｃ／Ｗ，Ｓ，Ｖａ／Ｖ，ｔは前述の通りである。
【００２８】
図３より、実測された圧縮強度は、圧縮強度推定法で推定された推定強度に対し、上限は約＋２（N/mm2）、下限は約−２（N/mm2）の誤差がある。図には直線ｙ＝ｘ＋２と直線ｙ＝ｘ−２とを表わした破線を記載している。なお、データ数は少ないものの、図３に示した例では図２に比べて推定強度の精度の点では向上している。これは、（式３）にスランプＳによる影響を考慮した点も一つの要因と考えられる。
【００２９】
以上のように、本発明に係るコンクリートの圧縮強度推定法を用いると、製造されたコンクリートの受け入れ検査により、コンクリート温度、空気量、スランプあるいはスランプフローが測定されることにより、即座に所定材齢でのコンクリートの圧縮強度を推定することが可能となる。そのため、仮に、品質に問題があるコンクリートが納入されたときにも、直ちにその後の対応をすることができる。
【００３０】
また、供試体採取時に起因した不具合（例えば、充填不良、供試体の炎天下での放置等）や、供試体の取り違いによる人為的ミスを排除することができる。
【００３１】
また、従来の供試体による抜き取り検査では調べられることのなかったコンクリートについても、コンクリートの推定圧縮強度を把握することができる。そのため、コンクリートの性能保証の面でも有効な方法である。
【００３２】
さらに、コンクリートの圧縮強度の推定にセメント水比を用いるとともに、現場に納入されるコンクリートの温度、空気量、スランプあるいはスランプフローを考慮することができるため、より高精度な圧縮強度の推定が行える。特に、生コン工場からの運搬時間によるコンクリートの品質の変化を圧縮強度の推定に反映することができるという効果を奏する。
【００３３】
上述した実施例では、コンクリートの圧縮強度の推定に、セメント水比の他、コンクリートの温度、空気量、スランプによる要因を考慮したが、特にこれらに限定するものではない。例えば、実施例１に示したようにスランプの影響を考慮しなくても本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るコンクリートの圧縮強度推定法のフローチャート。
【図２】実施例１で得られた強度推定値と強度実測値との関係を示したグラフ。
【図３】実施例２で得られた強度推定値と強度実測値との関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００３５】
Ｓ１１１〜Ｓ１１８      本発明を実施するためのステップ
【図１】
2009098055.tif 000003
【図２】
2009098055.tif 000004
【図３】
2009098055.tif 000005