(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレッシュコンクリートの空気量Ａ0及び単位容積質量Ｍ0を計測し、該計測された空気量Ａ0が前記フレッシュコンクリートを製造したときの示方配合の空気量Ａに等しくかつ前記計測された単位容積質量Ｍ0が前記示方配合の単位容積質量Ｍに等しい場合、前記示方配合が前記フレッシュコンクリートの実際の配合であると推定し、前記計測された空気量Ａ0が前記示方配合の空気量Ａに等しくない場合、空気量が前記計測された空気量Ａ0に一致するように前記示方配合を容積補正し、該容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が前記計測された単位容積質量Ｍ0に等しい場合、該容積補正された配合が前記フレッシュコンクリートの実際の配合であると推定し、前記容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が前記計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合又は前記示方配合の単位容積質量Ｍが前記計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合、前記フレッシュコンクリートをモルタルと粗骨材との二相系材料と仮定し、前記容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が前記計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように又は前記示方配合の単位容積質量Ｍが前記計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように容積補正された示方配合又は前記示方配合を質量補正し、該質量補正された後の配合を前記フレッシュコンクリートの実際の配合とすることを特徴とするフレッシュコンクリートの配合推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として現場において単位水量をはじめとしたフレッシュコンクリートの配合を推定する配合推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレッシュコンクリートは、その含水量が圧縮強度や耐久性に大きな影響を及ぼすことは言うまでもなく、かかるフレッシュコンクリートを用いてＲＣ構造物の構築等を行うにあたっては、該フレッシュコンクリートの含水量を単位水量として予め計測し管理する必要がある。
【０００３】
一方、フレッシュコンクリートは、通常、バッチャープラントにて製造したものをミキサー車で現場まで搬送するが、例えばセメントの計量が１％程度の誤差範囲でプラントにて管理可能であるのに対し、単位水量については、主として細骨材の表面水量を適確に把握することが困難であるため、出荷時において示方配合通りの値になっていないことが多い。
【０００４】
そのため、単位水量に関しては、フレッシュコンクリートを使用する直前、すなわちミキサー車からフレッシュコンクリートを受け入れる際に現場にて計測する必要があり、従来、質量差法、容積差法、水抽出法、試薬濃度差法、中性子測定法といった方法で計測を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法はいずれも迅速かつ精度の高い計測方法とは言い難い。すなわち、サンプリング誤差を小さくするには、ＪＩＳ等でも定められているように採取容量を５リットル以上とする必要があるが、かかる条件では、質量差法や容積差法では、計測に時間を要するのみならず計測誤差も水セメント比で数％に達する、水抽出法例えば遠心脱水法では、装置規模が大きくなる、同じく水抽出法の一種である加熱乾燥法では、加熱過程で水和反応が進行してしまう、試薬濃度差法や中性子測定法では、含水量の絶対値を計測するものではないため、計測対象材料の品質が変化すると新たに校正曲線を求め直す必要が生じるといったさまざまな問題を生じていた。
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、フレッシュコンクリートの含水量を単位水量として迅速かつ高精度に計測することが可能なフレッシュコンクリートの配合推定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法は請求項１に記載したように、フレッシュコンクリートの空気量Ａ0及び単位容積質量Ｍ0を計測し、該計測された空気量Ａ0が前記フレッシュコンクリートを製造したときの示方配合の空気量Ａに等しくかつ前記計測された単位容積質量Ｍ0が前記示方配合の単位容積質量Ｍに等しい場合、前記示方配合が前記フレッシュコンクリートの実際の配合であると推定し、前記計測された空気量Ａ0が前記示方配合の空気量Ａに等しくない場合、空気量が前記計測された空気量Ａ0に一致するように前記示方配合を容積補正し、該容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が前記計測された単位容積質量Ｍ0に等しい場合、該容積補正された配合が前記フレッシュコンクリートの実際の配合であると推定し、前記容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が前記計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合又は前記示方配合の単位容積質量Ｍが前記計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合、前記フレッシュコンクリートをモルタルと粗骨材との二相系材料と仮定し、前記容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が前記計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように又は前記示方配合の単位容積質量Ｍが前記計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように容積補正された示方配合又は前記示方配合を質量補正し、該質量補正された後の配合を前記フレッシュコンクリートの実際の配合とするものである。
【０００８】
本発明に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法は、フレッシュコンクリートを製造するにあたり、セメントや粗骨材については比較的高い精度で計量することができるのに対し、水については細骨材の表面水による影響が大きいために計量誤差が大きくなりがちである、空気量についてはそもそも設計通りに混練するのは難しい、サンプリング時においてモルタル内での材料分離（セメントペーストと細骨材との材料分離）が比較的生じにくいのに対し、モルタルと粗骨材との材料分離については比較的生じやすいといった状況が存在しており、結果として示方配合通りにフレッシュコンクリートを混練することが困難であることに鑑みてなされたものであり、本出願人が多数の実験を繰り返した結果、セメントや粗骨材の計量が正確であり、なおかつサンプリング時におけるモルタル内での材料分離が無視しうるという前提に立てば、製造されたフレッシュコンクリートの空気量及び単位容積質量を計測し、しかる後、該計測値を用いて示方配合を所定の手順で補正すれば、実際の配合を高い精度で推定することができることを見いだしたものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法においては、まず、フレッシュコンクリートの空気量Ａ0及び単位容積質量Ｍ0を計測する。
【００１０】
次に、計測された空気量Ａ0がフレッシュコンクリートを製造したときの示方配合の空気量Ａに等しく、かつ計測された単位容積質量Ｍ0が示方配合の単位容積質量Ｍに等しい場合、かかる示方配合がフレッシュコンクリートの実際の配合であると推定する。
【００１１】
一方、計測された空気量Ａ0が示方配合の空気量Ａに等しくない場合、空気量が空気量Ａ0に一致するように、上述した示方配合を容積補正する。
【００１２】
次に、容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が計測された単位容積質量Ｍ0に等しい場合、該容積補正された配合がフレッシュコンクリートの実際の配合であると推定する。
【００１３】
これとは逆に、容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合、フレッシュコンクリートをモルタルと粗骨材との二相系材料と仮定し、容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように、容積補正された示方配合をさらに質量補正し、次いで、該質量補正された後の配合をフレッシュコンクリートの実際の配合とする。
【００１４】
なお、示方配合の単位容積質量Ｍが計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合についても、上述したと同様の手順で質量補正を行う。すなわち、フレッシュコンクリートをモルタルと粗骨材との二相系材料と仮定し、示方配合の単位容積質量Ｍが計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように、上述した示方配合を質量補正し、次いで、該質量補正された後の配合をフレッシュコンクリートの実際の配合とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
図１及び図２は、本実施形態に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法の手順を示したフローチャートである。同図に示すように、本発明に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法においては、まず、フレッシュコンクリートの空気量Ａ0及び単位容積質量Ｍ0を計測する（ステップ１０１）。
【００１７】
ここで、フレッシュコンクリートを製造するにあたっては、次式に示した示方配合に基づいて行われたものとする。すなわち、
【００１８】
ＶW＋ＶC＋ＶS＋ＶG＋ＶA＝１０００    （１）
ＷW＋ＷC＋ＷS＋ＷG＝Ｍ                （２）
【００１９】
ここで、ＶW、ＶC、ＶS、ＶGはそれぞれ、水、セメント、細骨材、粗骨材の単位容積（１０００リットル）あたりの体積を表し、ＶAは、空気の単位容積あたりの体積（リットル）を表す。また、ＷW、ＷC、ＷS、ＷGは、単位容積（１０００リットル）あたりの水、セメント、細骨材、粗骨材の各質量を表し、Ｍは単位容積質量を表す。
【００２０】
空気量及び単位容積質量の計測に関しては、ＪＩＳで定められている方法その他公知の方法を適宜採用することができるが、計測精度ができるだけ高いものを選択するのが望ましい。
【００２１】
次に、計測された空気量Ａ0がフレッシュコンクリートを製造したときの示方配合の空気量Ａに等しく（ステップ１０２、ＹＥＳ）、かつ計測された単位容積質量Ｍ0が示方配合の単位容積質量Ｍに等しい場合（ステップ１０３、ＹＥＳ）、フレッシュコンクリートの実際の配合は、（１）式及び（２）式で示された示方配合通りであると推定する（ステップ１０４）。
【００２２】
一方、計測された空気量Ａ0が示方配合の空気量Ａに等しくない場合（ステップ１０２、ＮＯ）、空気量が空気量Ａ0に一致するように（１）式及び（２）式に示した示方配合を容積補正する（ステップ１０５）。
【００２３】
ここで言う容積補正とは、本来であれば１０００リットルであるはずの全体積が、空気量が示方配合通りに入らなかったために全体積が異なる値となったと考え、まずはそのときのコンクリート体積Ｘを算出し、しかる後、かかるコンクリート体積Ｘを用いて単位容積（１０００リットル）当たりの各構成材料の配合をあらためて算出する作業を言う。すなわち、
【００２４】
Ｘ＝１０００・（１―Ａ／１００）／（１―Ａ0／１００）    （３）
ＶW1＝ＶW・１０００／Ｘ               （４）
ＶC1＝ＶC・１０００／Ｘ               （５）
ＶS1＝ＶS・１０００／Ｘ               （６）
ＶG1＝ＶG・１０００／Ｘ               （７）
ＶA0＝（Ａ0／１００）・１０００        （８）
Ｗ1＝ＶW1・ρW                  （９）
Ｃ1＝ＶC1・ρC                （１０）
Ｓ1＝ＶS1・ρS                （１１）
Ｇ1＝ＶG1・ρG                （１２）
【００２５】
ここで、ρW、ρC、ρS、ρGはそれぞれ、水、セメント、細骨材、粗骨材の密度を表す。
【００２６】
このように容量補正した状態では、以下の式が成立している。すなわち、
【００２７】
ＶW1＋ＶC1＋ＶS1＋ＶG1＋ＶA0＝１０００    （１３）
【００２８】
また、このように容量補正された、言い換えれば空気量によって補正された単位容積質量Ｍ1は、次式となる。
【００２９】
Ｗ1＋Ｃ1＋Ｓ1＋Ｇ1＝Ｍ1        （１４）
【００３０】
次に、容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が計測された単位容積質量Ｍ0に等しい場合（ステップ１０６、ＹＥＳ）、フレッシュコンクリートの実際の配合は、（４）〜（１２）式で示された配合であると推定する（ステップ１０７）。
【００３１】
これとは逆に、容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合（ステップ１０６、ＮＯ）、フレッシュコンクリートをモルタルと粗骨材との二相系材料と仮定し、容積補正された後の単位容積質量Ｍ1が、計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように、容積補正された示方配合をさらに質量補正する（ステップ１０８）。
【００３２】
ここで言う質量補正とは、本来であれば示方配合値Ｍであるはずの単位容積質量が、モルタルと粗骨材との材料分離が生じた、言い換えればモルタルと粗骨材との構成比率に変動が生じたことによって単位容積質量が異なる値となったと考え、まずは、単位容量（１０００リットル）を一定にしたまま、単位容積質量がＭ0となるようにモルタル及び粗骨材の各容積を算出し、しかる後、該各容積を用いて単位容積当たりの各構成材料の配合をあらためて算出する作業を言う。すなわち、
【００３３】
Ｖm1＝ＶW1＋ＶC1＋ＶS1          （１５）
Ｗm1＝Ｗ1＋Ｃ1＋Ｓ1            （１６）
ρm＝Ｗm1／Ｖm1                      （１７）
Ｖm2＝｛Ｍ0―（１０００―ＶA0）・ρG｝／（ρm―ρG）  （１８）
ＶG2＝１０００―ＶA0―Ｖm2            （１９）
【００３４】
ここで、Ｗm1、ρmはそれぞれモルタルの質量と密度を、ρGは粗骨材の密度を表す。また、Ｖm1、Ｖm2は、質量補正前のモルタルの体積と質量補正後のモルタルの体積を、ＶG2は、質量補正後の粗骨材の体積をそれぞれ表す。
【００３５】
したがって、モルタル内での材料分離は生じていないという前提の下では、
【００３６】
ＶW2＝ＶW1・Ｖm2／Ｖm1                （２０）
ＶC2＝ＶC1・Ｖm2／Ｖm1                （２１）
ＶS2＝ＶS1・Ｖm2／Ｖm1                （２２）
Ｗ2＝ＶW2・ρW                （２３）
Ｃ2＝ＶC2・ρC                （２４）
Ｓ2＝ＶS2・ρS                （２５）
Ｇ2＝ＶG2・ρG                （２６）
このように質量補正した状態では、以下の式が成立している。すなわち、
【００３７】
ＶW2＋ＶC2＋ＶS2＋ＶG2＋ＶA0＝１０００    （２７）
Ｗ2＋Ｃ2＋Ｓ2＋Ｇ2＝Ｍ0        （２８）
【００３８】
そして、フレッシュコンクリートの実際の配合は、（２０）〜（２６）式で示された配合であると推定する（ステップ１０９）。
【００３９】
なお、示方配合の単位容積質量Ｍが計測された単位容積質量Ｍ0に等しくない場合（ステップ１０３、ＮＯ）についても、上述したと同様の手順で質量補正を行う。すなわち、フレッシュコンクリートをモルタルと粗骨材との二相系材料と仮定し、単位容積質量Ｍが、計測された単位容積質量Ｍ0に一致するように示方配合を質量補正する（ステップ１１０）。すなわち、
【００４０】
Ｖ′m1＝ＶW＋ＶC＋ＶS                                    （１５′）
Ｗ′m1＝ＷW＋ＷC＋ＷS                                    （１６′）
ρ′m＝Ｗ′m1／Ｖ′m1                                    （１７′）
Ｖ′m2＝｛Ｍ0―（１０００―ＶA）・ρG｝／（ρm―ρG）  （１８′）
Ｖ′G2＝１０００―ＶA―Ｖ′m2                            （１９′）
【００４１】
ここで、Ｗ′m1はモルタルの質量を表し、Ｖ′m1、Ｖ′m2は、質量補正前のモルタルの体積と質量補正後のモルタルの体積を、Ｖ′G2は、質量補正後の粗骨材の体積をそれぞれ表す。
【００４２】
したがって、モルタル内での材料分離は生じていないという前提の下では、
【００４３】
Ｖ′W2＝ＶW・Ｖ′m2／Ｖ′m1                （２０′）
Ｖ′C2＝ＶC・Ｖ′m2／Ｖ′m1                （２１′）
Ｖ′S2＝ＶS・Ｖ′m2／Ｖ′m1                （２２′）
Ｗ′2＝Ｖ′W2・ρW                （２３′）
Ｃ′2＝Ｖ′C2・ρC                （２４′）
Ｓ′2＝Ｖ′S2・ρS                （２５′）
Ｇ′2＝Ｖ′G2・ρG                （２６′）
このように質量補正した状態では、以下の式が成立している。すなわち、
【００４４】
Ｖ′W2＋Ｖ′C2＋Ｖ′S2＋Ｖ′G2＋ＶA＝１０００    （２７′）
Ｗ′2＋Ｃ′2＋Ｓ′2＋Ｇ′2＝Ｍ0        （２８′）
【００４５】
そして、フレッシュコンクリートの実際の配合は、（２０′）〜（２６′）式で示された配合であると推定する（ステップ１１１）。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法によれば、製造されたフレッシュコンクリートの空気量及び単位容積質量を計測し、しかる後、該計測値を用いて示方配合を上述した手順で補正することにより、実際の配合、例えば単位水量を高い精度で推定することが可能となる。また、空気量及び単位容積質量を計測するについては、新たな設備投資をすることなく、例えばＪＩＳに準拠した装置等で可能であるため、施工現場においても容易に実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法によれば、製造されたフレッシュコンクリートの空気量及び単位容積質量を計測し、しかる後、該計測値を用いて示方配合を上述した手順で補正することにより、実際の配合、例えば単位水量を高い精度で推定することが可能となる。また、空気量及び単位容積質量を計測するについては、新たな設備投資をすることなく、例えばＪＩＳに準拠した装置等で可能であるため、施工現場においても容易に実施することができるすることができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法の手順を示したフローチャート。
【図２】引き続き本実施形態に係るフレッシュコンクリートの配合推定方法の手順を示したフローチャート。
【図１】
0003738821.tif 000002
【図２】
0003738821.tif 000003