JP6381938B2 - フレッシュコンクリートの施工性評価方法および配合設計方法 - Google Patents
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しかし、近年の混和剤技術の進歩や、天然骨材の枯渇による砕砂や砕石の使用などにより、同一のスランプを有するコンクリートであっても、施工性が大きく異なる場合があることが知られてきた。そこで、該欠点を補うことができる方法が求められている。
たとえば、JSCE341委員会が提案した「フレッシュコンクリートの加振ボックス充てん試験方法(案)」(以下「試験方法(案)」という。)は、スランプが8〜21cm程度のフレッシュコンクリートを対象として、図1に示す加振ボックス充填試験装置と棒状バイブレータを用いて、該装置内のA室とB室の間に設置した障害鉄筋の間にコンクリートを通過させ、間隙通過速度と平均粗骨材量変化率を求めて、前記施工性を評価する方法である。そして、間隙通過速度は、主にフレッシュコンクリートの充填性を表す指標であり、平均粗骨材量変化率は、主にフレッシュコンクリートの材料分離抵抗性を表す指標である。
また、特許文献1に記載の高流動コンクリートの材料分離抵抗性の評価方法は、下記第一と第二の試験方法による判定結果が所定の基準を満たすか否かで、高流動コンクリートの材料分離抵抗性を評価する方法である。そして、前記第一の試験方法とは、スランプフロー試験後の平坦に拡がったコンクリート供試体に対し、モルタル分の外縁部と、放射方向の端部に位置する所定の粒径以上の粗骨材の重心との距離を計測して平均し、この平均値が所定の設定値内に収まるか否かを判定する方法である。また、前記第二の試験方法とは、平坦に拡がったコンクリート供試体を環状の外側部分とこれの内側部分とに分割し、所定の粒径以上の粗骨材に対するコンクリート供試体全体の粗骨材密度と、前記外側部分の粗骨材密度と前記内側部分の粗骨材密度とを求め、これらの粗骨材密度が概略等しいか否かを判定する方法である。
さらに、特許文献3に記載のコンクリートの試験方法は、筒状のタンク部と、仕切板によって前記タンク部の下部と区画された所定の傾きの傾斜フロー部とを備えた傾斜フロー試験器の前記タンク部に、フレッシュコンクリートの試料を所定の高さまで詰め込み、前記仕切板を開放して前記傾斜フロー部に前記試料を流下させ、その際の前記試料の流下速度を測定して該試料のワーカビリティーを評価する方法である。
しかし、前記いずれの方法も特別な試験装置が必要であり、また、前記スランプ試験と比べ格段に手間がかかる。
すなわち、本発明は下記の構成を有するフレッシュコンクリートの施工性評価方法等である。
V=0.34C+0.79(s/a)−4.40(fS・fG)−50.60 ・・・(1)
ただし、(1)式中のVは間隙通過速度(mm/s)を表し、Cはコンクリート中の単位セメント量(kg/m3)を表し、s/aは細骨材率(%)を表し、fSは細骨材の粗粒率を表し、fGは粗骨材の粗粒率を表す。
[2]さらに、前記間隙通過速度(V)の予測値と、スランプ(SL)の目標値と、下記(2)〜(4)式を用いて、平均粗骨材量変化率(Sg)の予測値を求め、該予測値から施工性を評価する、前記[1]に記載のフレッシュコンクリートの施工性評価方法。
Sg=α・Vβ ・・・(2)
α=1.18SL+73.10 ・・・(3)
β=0.023SL−1.12 ・・・(4)
ただし、(2)式中のSgは平均粗骨材量変化率(%)を表し、Vは間隙通過速度(mm/s)を表し、(3)式および(4)式中のSLはコンクリートのスランプ(cm)を表す。
[3]目標とするコンクリートの暫定配合の値を定め、配合の値から算出される間隙通過速度および/または平均粗骨材量変化率の値が適正な値になるまで、下記(A)算出工程と(B)修正工程を繰り返す、コンクリートの配合設計方法。
(A)配合の値と下記(1)〜(4)式を用いて間隙通過速度および/または平均粗骨材量変化率の値を算出する算出工程
(B)前記算出した値の妥当性を検討し、該検討結果に基づきコンクリートの配合の値を修正する修正工程
V=0.34C+0.79(s/a)−4.40(f S ・f G )−50.60 ・・・(1)
ただし、(1)式中のVは間隙通過速度(mm/s)を表し、Cはコンクリート中の単位セメント量(kg/m 3 )を表し、s/aは細骨材率(%)を表し、f S は細骨材の粗粒率を表し、f G は粗骨材の粗粒率を表す。
S g =α・V β ・・・(2)
α=1.18S L +73.10 ・・・(3)
β=0.023S L −1.12 ・・・(4)
ただし、(2)式中のS g は平均粗骨材量変化率(%)を表し、Vは間隙通過速度(mm/s)を表し、(3)式および(4)式中のS L はコンクリートのスランプ(cm)を表す。
図1に加振ボックス充填試験装置の概略図を示す。装置はA室とB室に分かれ、その間に流動障害となる異形鉄筋(D13)が配置されている。A室とB室の間に仕切を設けて、フレッシュコンクリートをA室の上面まで詰め、棒状バイブレータの先端をA室の下端から100mmの高さの位置に設置する。次に、仕切りを開放した後、バイブレータを振動させてA室からB室へとフレッシュコンクリートを流動させ、B室の下端から190mmの高さの位置と300mmの高さの位置にコンクリートが到達する時間を測定する。
そして、間隙通過速度は、(5)式に示すように、両位置の間の距離である110mmを、コンクリートが190mmの位置から300mmの位置に到達した時間で除した値であり、主にフレッシュコンクリートの充填性を表す指標となる。
Vpass=110/(t300−t190) ・・・(5)
ただし、(5)式中、Vpassは間隙通過速度(mm/秒)を表し、t300は300mmの位置に到達した時間(秒)を表し、t190は190mmの位置に到達した時間(秒)を表す。
δA=100×GA/G0 ・・・(6)
δB=100×GB/G0 ・・・(7)
δavg.=|δA−δB|/2 ・・・(8)
ただし、(6)〜(8)式中、δAはA室の粗骨材量変化率(%)を表し、δBはB室の粗骨材量変化率(%)を表し、GAおよびGBは、それぞれA室およびB室から採取した試料の単位粗骨材量(kg/m3)を表し、G0は配合上の単位粗骨材量(kg/m3)を表し、δavg.は平均粗骨材量変化率(%)を表す。
また、本発明のフレッシュコンクリートの施工性評価方法は、さらに、前記間隙通過速度の予測値と、スランプの目標値と、前記(2)〜(4)式を用いて、平均粗骨材量変化率を精度よく予想できる。そして、これらの予測値に基づきフレッシュコンクリートの施工性を評価することができる。
本発明者は、本発明の特別な技術的特徴である前記(1)〜(4)式の適用可能性を、前記フレッシュコンクリートの施工性評価方法以外にも検討した結果、コンクリートの配合設計に応用できることを見い出した。そして、本発明のコンクリートの配合設計方法は、目標とする施工性を有するコンクリートの配合設計を、手間のかかる配合試験や加振ボックス充填試験を実施することなく容易に行うことができるから、有用性の高い方法といえる。なお、本発明のコンクリートの配合設計方法を用いた配合設計の一例を、段落0023に示す。
1.使用材料
本実施例に用いた材料を表1に示す。
本実施例に用いたコンクリートの配合を表2に示す。
表1に示す材料を用いて、表2に示す配合に従い調製したコンクリートの間隙通過速度と平均粗骨材量変化率を、前記試験方法(案)に準拠して測定した。
一方、表3に示す単位セメント量、細骨材率、および細骨材の粗粒率と粗骨材の粗粒率の積に基づき、前記(1)式を用いて間隙通過速度の予測値を算出した。また、該予測値および表3に示すスランプ(SL)の値に基づき、前記(2)〜(4)式を用いて平均粗骨材量変化率の予測値を算出した。
前記間隙通過速度および平均粗骨材量変化率の測定値(実測値)および予測値を表4に示す。また前記間隙通過速度の測定値および予測値の相関を図2の(a)に、前記平均粗骨材量変化率の測定値および予測値の相関を図2の(b)に示す。
図2等から分かるように、間隙通過速度および平均粗骨材量変化率の測定値および予測値は、決定係数がそれぞれ0.825、0.796と高い精度で予測できる。したがって、本発明によれば、加振ボックス充填試験やスランプ試験を行わなくても、フレッシュコンクリートの施工性を評価することができる。
呼び強度が27N/mm2で、平均粗骨材量変化率が15%以下になるコンクリートの配合設計を、以下の(1)〜(4)の順に実施した。
(1)目標とするコンクリートの暫定配合の決定
過去に報告されているコンクリートの配合に基づき、コンクリートの暫定配合の値を決定した。その配合を表5に示す。なお、細骨材の粗粒率は2.74、粗骨材の粗粒率は6.66である。
表5の配合の値と、前記(1)式および(2)式を用いて間隙通過速度と平均粗骨材量変化率の予測値を算出した。その結果、間隙通過速度は3.8mm/s、平均粗骨材量変化率は23.6%となった。この結果、平均粗骨材量変化率は、前記目標値である15%以下を満たさないため、平均粗骨材量変化率が15%以下になるように配合の値の修正が必要になった。
平均粗骨材量変化率が15%以下になるように配合を修正するためには、前記(2)式から、間隙通過速度を大きくする必要があった。そして、間隙通過速度を大きくするには、前記(1)式から、細骨材率を高くするか、単位セメント量を増やすことが考えられた。そして、これらの考えに従って、細骨材率を高く修正した配合は表6中のNo.2、単位セメント量を増やした配合は表6中のNo.3である。
表6の配合の値と、前記(1)式および(2)式を用いて間隙通過速度と平均粗骨材量変化率の予測値を再度算出した。その結果、間隙通過速度および平均粗骨材量変化率は、No.2ではそれぞれ7.0mm/sと13.3%、No.3では4.2mm/sと21.3%になった。この結果、平均粗骨材量変化率がより小さく、前記目標値(15%以下)を満たすNo.2の配合を採用した。
Claims (3)
- 下記(1)式を用いて間隙通過速度(V)の予測値を求め、該予測値から施工性を評価する、フレッシュコンクリートの施工性評価方法。
V=0.34C+0.79(s/a)−4.40(fS・fG)−50.60 ・・・(1)
ただし、(1)式中のVは間隙通過速度(mm/s)を表し、Cはコンクリート中の単位セメント量(kg/m3)を表し、s/aは細骨材率(%)を表し、fSは細骨材の粗粒率を表し、fGは粗骨材の粗粒率を表す。 - さらに、前記間隙通過速度(V)の予測値と、スランプ(SL)の目標値と、下記(2)〜(4)式を用いて、平均粗骨材量変化率(Sg)の予測値を求め、該予測値から施工性を評価する、請求項1に記載のフレッシュコンクリートの施工性評価方法。
Sg=α・Vβ ・・・(2)
α=1.18SL+73.10 ・・・(3)
β=0.023SL−1.12 ・・・(4)
ただし、(2)式中のSgは平均粗骨材量変化率(%)を表し、Vは間隙通過速度(mm/s)を表し、(3)式および(4)式中のSLはコンクリートのスランプ(cm)を表す。 - 目標とするコンクリートの暫定配合の値を定め、配合の値から算出される間隙通過速度および/または平均粗骨材量変化率の値が適正な値になるまで、下記(A)算出工程と(B)修正工程を繰り返す、コンクリートの配合設計方法。
(A)配合の値と下記(1)〜(4)式を用いて間隙通過速度および/または平均粗骨材量変化率の値を算出する算出工程
(B)前記算出した値の妥当性を検討し、該検討結果に基づきコンクリートの配合の値を修正する修正工程
V=0.34C+0.79(s/a)−4.40(f S ・f G )−50.60 ・・・(1)
ただし、(1)式中のVは間隙通過速度(mm/s)を表し、Cはコンクリート中の単位セメント量(kg/m 3 )を表し、s/aは細骨材率(%)を表し、f S は細骨材の粗粒率を表し、f G は粗骨材の粗粒率を表す。
S g =α・V β ・・・(2)
α=1.18S L +73.10 ・・・(3)
β=0.023S L −1.12 ・・・(4)
ただし、(2)式中のS g は平均粗骨材量変化率(%)を表し、Vは間隙通過速度(mm/s)を表し、(3)式および(4)式中のS L はコンクリートのスランプ(cm)を表す。
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