JP5713427B2 - コンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法 - Google Patents
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したがって、コンクリートの耐久性を確保するためには、収縮ひび割れを制御することが必要となる。
例えば、非特許文献1では、コンクリートの体積、外気に接する表面積、体積表面積比、相対湿度等のパラメータを含む式に、セメント等の種類の影響を表す修正係数を含む式を乗じてなる下記の予測式(以下「日本建築学会式」という。)が提案されている(182頁)。
(1)コンクリートの構成材料の一つである粗骨材の、乾燥収縮ひずみおよびヤング率(ヤング係数)は、コンクリートの乾燥収縮ひずみと高い相関があること、そして、
(2)粗骨材の乾燥収縮ひずみおよび/またはヤング率のみを説明変数とし、コンクリートの乾燥収縮ひずみを目的変数として、回帰分析を行ったところ、決定係数(相関係数)が極めて高い回帰式(予測式)が得られたこと、さらに、
(3)この式は、単に粗骨材の乾燥収縮ひずみおよび/またはヤング率を代入するだけで、一般に乾燥収縮の判断基準となる乾燥期間26週におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを精度よく予測できること、
等を見出し、本発明を完成した。
[1] 粗骨材の乾燥収縮ひずみおよび/またはヤング率を用いて、該粗骨材を含むコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測値を算出するコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法であって、粗骨材のヤング率を用いる場合は下記(1)式を用い、粗骨材の乾燥収縮ひずみを用いる場合は下記(2)式を用い、粗骨材の乾燥収縮ひずみおよびヤング率を用いる場合は下記(3)式を用い、岩種が堆積岩である粗骨材の乾燥収縮ひずみおよびヤング率を用いる場合は下記(4)式を用いることを特徴とするコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法。
εc=A×Eg+B ……(1)
εc=C×εg+D ……(2)
εc=0.7εg+4.3Eg−878 ……(3)
εc=0.6εg+6.1Eg−1007 ……(4)
(式中、εcは乾燥期間26週におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみ(×10 −6 )を表し、Egは粗骨材のヤング率(kN/mm 2 )を表し、εgは粗骨材の乾燥収縮ひずみ(×10 −6 )を表す。また、Aは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は14.0、堆積岩以外の場合は5.3であり、Bは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は−1700、堆積岩以外の場合は−1035であり、Cは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は0.9、堆積岩以外の場合は0.8であり、Dは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は−520、堆積岩以外の場合は−563である。)
本発明の予測方法の対象となるコンクリートに含まれる粗骨材の種類は、特に限定されない。該粗骨材としては、例えば、玄武岩、安山岩、流紋岩、斑レイ岩、石灰石、硬質砂岩、粘板岩、砂岩、花崗岩、角閃岩、凝灰岩および砂利等から選ばれる1種または2種以上の混合物が挙げられる。かかる粗骨材は、天然骨材でも再生骨材でもよい。なお、これらの粗骨材のうち、石灰石、硬質砂岩、粘板岩および凝灰岩は、堆積岩に包含される。
また、前記粗骨材の絶乾密度は、1.5g/cm3以上が好ましく、2.0g/cm3以上がより好ましく、2.5g/cm3以上が更に好ましい。該値が1.5g/cm3未満では、予測精度は低下する傾向にある。
粗骨材の乾燥収縮ひずみの測定方法は、以下のとおりである。
(1)粗骨材(15〜20mm程度の骨材粒)の一面を、研磨機(例えば、グラインダーやサンドペーパー)で研磨して滑面(平面)にした後、該滑面にひずみゲージ(例えば、検長2mm。東京測器研究所製 FLA−2)を貼り付ける。
(2)該貼り付け部の防水処理を行なった後、該防水処理を行った粗骨材を20±2℃の水中に7日間浸漬する。
(3)7日経過した後に粗骨材を取り出して、該粗骨材を温度20±3℃、相対湿度60±5%の室内に、12日間静置して乾燥させる。
(4)前記12日間における粗骨材のひずみの変化量を、粗骨材の乾燥収縮ひずみとする(図1参照)。
粗骨材のヤング率の測定方法は、以下のとおりである。
(1)粗骨材の原石から、直径32mm、長さ64mmのコアを抜き取った後、該粗骨材に圧縮載荷し、ひずみゲージ(例えば、検長30mm。東京測器研究所製 PFL−30)を用いて該粗骨材の縦ひずみを測定して、応力―縦ひずみ曲線を求める。
(2)前記応力―縦ひずみ曲線から、最大荷重の1/3に相当する応力と、縦ひずみが50×10−6の時の応力とを結ぶ線分の勾配(ヤング率)を求める(図2参照)。
本発明の予測方法の対象となるコンクリートにおいて、使用可能なセメントは、特に限定されず、ポルトランドセメント、混合セメントおよびエコセメント等が挙げられる。また、前記使用可能な細骨材は、天然砂、砕砂、珪砂および再生砂等が挙げられる。また、前記使用可能な混和材(剤)は、収縮低減剤や膨張材を除く、減水剤、AE剤、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末等が挙げられる。
使用した粗骨材は、玄武岩、安山岩、流紋岩、斑レイ岩、石灰石、硬質砂岩、粘板岩および砂利である。これらのうち、石灰石、硬質砂岩および粘板岩は、堆積岩に包含される。
これらの粗骨材の吸水率と絶乾密度を表1に示す。
表1の粗骨材の端部を、グラインダーとサンドペーパーを用いて研磨して滑面にした後、該滑面にひずみゲージ(検長2mm。東京測器研究所製 FLA−2)を貼り付けた。
次に、該貼り付け部をブチルゴム系のコーティング剤で防水処理を行なった後、該粗骨材を20℃の水中に7日間浸漬した。次に、この浸漬した粗骨材を取り出し、該粗骨材を温度20℃、相対湿度60%の室内に、12日間静置して乾燥させた。そして、該期間における粗骨材のひずみを測定し、粗骨材の乾燥収縮ひずみを求めた。その結果を表3に示す。
表1の粗骨材の原石から、直径32mm、長さ64mmのコアを抜き取って、粗骨材の供試体を作製した。次に、該供試体を載荷試験機に載置して圧縮載荷し、ひずみゲージ(検長30mm。東京測器研究所製 PFL−30)を用いて該粗骨材の縦ひずみを測定し、応力―縦ひずみ曲線を求めた。
次に、前記応力―縦ひずみ曲線から、最大荷重の1/3に相当する応力と、縦ひずみ50×10−6時の応力とを結ぶ線分の勾配(ヤング率)を求めた。その結果を表3に示す。
該測定は、本発明に係る予測式の予測精度の確認に必要な実測値を得るため、JIS A 1129−2(コンタクトゲージ方法)および附属書A(参考)に準じて行った。
すなわち、表2に示す配合のコンクリートの供試体(100×100×400mm)を作製した後、該供試体を材齢7日まで、20℃の水中に浸漬して養生を行った。この養生後、引き続き、供試体を温度20℃、相対湿度60%の室内に、乾燥期間26週まで静置して乾燥させた。この乾燥させた供試体は、JIS A 1129−2(コンタクトゲージ方法)に準じて、長さ変化(乾燥収縮ひずみ)を測定した。その結果を表3に示す。
なお、表2のコンクリートの空気量は、3〜6%の範囲にあった。また、これらの材齢28日の圧縮強度は、31.7〜63.8N/mm2であった。
表3に示す乾燥収縮ひずみの実測値と、本発明に係る予測式から算出した予測値との相関関係を、図3〜図6に示す。また、該実測値と、日本建築学会式および土木学会式を用いて算出した予測値との関係を、図7に示す。
また、(3)式による予測値を掲載した図5に示すように、粗骨材の乾燥収縮ひずみおよびヤング率をパラメータとする(3)式は、決定係数が0.8921であり、粗骨材の種類に依らず、乾燥収縮ひずみを精度よく予測することができる。
これらに対し、図7に示すように、日本建築学会式や土木学会式では、決定係数が、それぞれ0.3227と6×10−5であり、実測値と予測値の相関は低い。
したがって、本発明の予測方法は、日本建築学会式等を用いた予測方法と比べ、予測精度が格段に高いといえる。
Claims (2)
- 粗骨材の乾燥収縮ひずみおよび/またはヤング率を用いて、該粗骨材を含むコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測値を算出するコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法であって、粗骨材のヤング率を用いる場合は下記(1)式を用い、粗骨材の乾燥収縮ひずみを用いる場合は下記(2)式を用い、粗骨材の乾燥収縮ひずみおよびヤング率を用いる場合は下記(3)式を用い、岩種が堆積岩である粗骨材の乾燥収縮ひずみおよびヤング率を用いる場合は下記(4)式を用いることを特徴とするコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法。
εc=A×Eg+B ……(1)
εc=C×εg+D ……(2)
εc=0.7εg+4.3Eg−878 ……(3)
εc=0.6εg+6.1Eg−1007 ……(4)
(式中、εcは乾燥期間26週におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみ(×10 −6 )を表し、Egは粗骨材のヤング率(kN/mm 2 )を表し、εgは粗骨材の乾燥収縮ひずみ(×10 −6 )を表す。また、Aは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は14.0、堆積岩以外の場合は5.3であり、Bは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は−1700、堆積岩以外の場合は−1035であり、Cは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は0.9、堆積岩以外の場合は0.8であり、Dは、粗骨材の岩種が堆積岩の場合は−520、堆積岩以外の場合は−563である。) - 前記粗骨材の絶乾密度が1.5g/cm3以上である、請求項1に記載のコンクリートの乾燥収縮ひずみの予測方法。
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