JP3820798B2 - コンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートの製造においては、使用材料の正確な計量が要求される。特に単位水量（配合設計により計算される水量）は、コンクリート強度に関連の深い水セメント比に重大な影響を及ぼす。
【０００３】
一方、骨材、特に細骨材（砂）には水が付着しており、この付着水が単位水量に影響を及ぼす。そこで、従来では、例えば特開平５−２０８４１５号公報、特開平７−２２７８３２号公報に見られるように、骨材の表面水量を測定しまたは推定し、これに基づいて投入水量（単位水量−表面水量）を調整していた。
【０００４】
図３は、その従来の製造手順を示すもので、配合設計にあたって別途、骨材の表面水量を測定し、この測定結果に基づいて投入水量を修正する（単位水量−表面水量）。次いで、計算された水、セメント、混和剤を計量し、混練することで、配合設計に応じたコンクリートを製造していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の方法において、骨材は保存状態によって表面水の付着状況が異なり、山の下の方は表面水が多く、山の上の方は少ないため、表面水量ないしは表面水率を連続的に測定しない限り、安定したコンクリートの品質を得ることができない。すなわち、従来では、表面水の測定を一日に数回程度行い、単位水量を補正したり、赤外線水分計、ＲＩによる方法などにより表面水を連続的に測定し、その測定値に基づき投入水量を補正しているが、このような方法では、コンクリートの連続的な製造が妨げられ、また骨材の表面水の状態が変化するたびに行わなければならず、作業が繁雑となっていた。また、骨材が濡れていると、表面水はかなり多くなり、誤差が大きくなる。
【０００６】
また表面水量を推定する方法では、関連要因がかけ離れ、精度の点においては疑問がもたれる。
【０００７】
本発明方法は、以上の欠点に鑑みなされたものであり、その目的は骨材の表面水量を測定することなく、水セメント比を精度良く管理できるようにしたコンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明のうち請求項１に記載された発明は、コンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法であって、
予め、骨材の実積率ｄ（ｄ＝単位容積重量／比重、単位容積重量＝骨材の重量／容器の容積、比重＝骨材の重量／骨材の体積）を測定しておき、
次に同一ロットの骨材を容積計量可能な容器内に充填し、骨材の全部を水に浸漬せしめ、浸漬した骨材を含む骨材含有水の容積Ｖを測定し、投入された骨材の見掛け容積をＶ_Ｓ として、水量をＶ−ｄ・Ｖ_Ｓ、骨材の体積をｄ・Ｖ_Ｓとして求めること特徴とする。
【０００９】
上記「実積率」とは、一般には、粉体や粒体を容器に詰めたときに、容器の容積に対する粉体や粒体の体積の割合を言い、実積率ｄと空隙率ｖとの間にはｄ＝１−ｖの関係がある。骨材にあっては、骨材の単位容積重量を比重で割って求められる値であり、その測定にあたっては、ＪＩＳ（日本工業規格）によることが好ましいが、それに限るものではない。同一ロット内では実積率がほぼ同一であると推定されるので、ロットの一部について測定すれば足りる。
【００１０】
この発明の原理は、一定（目標の量の半分）の容器に細骨材を充填すると、ほぼ一定の量となり、空隙を水で満たすと、およそその水量がコンクリートの単位水量になることを利用するものである。つまり、水で飽和させながら、細骨材を容器に詰め、この量を基本にして、残りの材料を計量し、目標の性能のコンクリートをつくる。粗骨材は表面水が無視できる状態にしやすく、仮に表面水を含んでいてもその率は小さく、補正による誤差を生じる原因とはなりにくいこと、他の材料は乾燥していて正確に計れることが、この原理を可能にするものである。
【００１１】
ここで、単位水量を少なくしたいときは、細骨材の一部に石灰石微粉末のような微細な骨材を適当量加えると、実積率が上昇し、空隙を満たす水量が減じられる。一方、単位水量を増加させたいときは、別途、水を計量して加えるか、細骨材と水をつめた容器に上乗せして（すなわち細骨材の上面のレベルより水面を高くして）計量すればよい。
【００１２】
次に、本発明のうち請求項２に記載された発明は、上記容積Ｖ中の空気量をも考慮するようにしたもので、容積Ｖ中の空気量をａ（％）、投入された骨材の見掛け容積をＶ_Ｓとして、水量をＶ（１−ａ／１００）−ｄ・Ｖ_Ｓ、骨材の体積をｄ・Ｖ_Ｓとすることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、容器に骨材と水を投入して骨材の全部を水に浸漬することで水量と骨材の体積を得るようにしているが、この際、骨材自体の表面に付着して、あるいは骨材相互間の細かな空隙に空気が残存していることが考えられる。この空気量に関し、上記請求項１の発明では「投入された骨材の見掛け容積をＶ_Ｓとして、」とあるように、当該見掛け容積Ｖ_Ｓに空気量を見込んでいて、これによってももちろん相当の精度で水セメント比を設定してコンクリートを製造できる。しかしながら、算定のベースとなる容積Ｖ中の空気量を具体的に考慮に入れて算式に反映させることにより、より精密な水セメント比の管理を行うことができる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項３に記載された発明は、投入された骨材の見掛け容積Ｖ_Ｓ の測定が、容器に投入された骨材の上面が水平面になるように均し、または静置し、その骨材の上面のレベルを測定することによるものであることを特徴とする。したがって、この発明によれば、投入に先立つ骨材の見掛け容積または重量の測定が不要である。
【００１５】
さらに、本発明のうち請求項４に記載された発明は、投入される骨材が細骨材であって、その細骨材の上面のレベルと水面とを同一レベルにすることを特徴とする。したがって、この発明によれば、レベルの測定が容易であり、コンクリートの製造の際の計量作業を迅速化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１および図２は本発明方法による製造手順を示す。
【００１７】
図において、まず骨材の実積率を測定する。測定対象骨材としては、細骨材である砂単体、あるいは砂に砂利などの比較的粒径が小さい粗骨材が入り混じった混合物のいずれかにすることができる。
【００１８】
以上の実積率は、骨材の単位容積重量を比重で割ることにより、算出される。
【００１９】
次に同一ロットの骨材を容積計量可能な容器内に充填し、次いで、骨材の上面と同一かまたはそれより高いレベルの水面になるまで水を投入する。
【００２０】
そうして、骨材の上面レベルから骨材の見掛け容積Ｖ_Ｓを、水面レベルから骨材を含む骨材含有水の容積Ｖを、それぞれ知ることができる。骨材の見掛け容積Ｖ_Ｓは、投入前に、別の測定容器で測定しておいてもよい。これより、水量＝Ｖ−ｄ・Ｖ_Ｓとなり、骨材の体積＝ｄ・Ｖ_Ｓとなる。あるいは図２のように、容積Ｖ中の空気量をａ（％）とすると、水量＝Ｖ（１−ａ／１００）−ｄ・Ｖ_Ｓとなり、骨材の体積＝ｄ・Ｖ_Ｓとなる。
【００２１】
なお、水面が骨材上面と同一レベルであれば、骨材を含む骨材含有水の容積Ｖおよび骨材の見掛け容積Ｖ_Ｓは同一である。すなわち、Ｖ＝Ｖ_Ｓである。
【００２２】
したがって、水面と骨材上面とが同一レベルの場合は、水量＝（１−ｄ）・Ｖとなり、骨材の体積＝ｄ・Ｖとなる。空気量をａ（％）として考慮した場合には、骨材の体積は同じで、水量＝（１−ａ／１００−ｄ）・Ｖとなる。
【００２３】
以上の容器内混合物中の水量と骨材量がそれぞれ算出されたなら、この骨材量をベースとして、予め定められた配合設計から残部の投入水量、セメント、粗骨材、混和剤の比をそれぞれ計算し、その計算値に基づき、各材料を計量した後、前記容器内の骨材−水の混合物をこれらに加え、混練することで、その配合設計に応じた水セメント比のコンクリート組成物を得ることが出来る。
【００２４】
従って、本発明の製造方法では表面水量を測定することなしにコンクリートの製造が行え、面倒で変動の大きな表面水量の測定を省略でき、また、該当するロットの骨材の実積率はほぼ同一と見なせるため、その配合設計に応じて精度良く水セメント比を設定できる。
【００２５】
特に、容積Ｖ中の空気量を考慮することで、さらに高精度で水セメント比を設定することができる。
【００２６】
なお、実際の製造に当っては手計算によって配合を決めても良いし、規模が大きい場合には、実積率を数値入力するだけで、自動的に必要な残部各材料を演算計量し、混錬し、生産化する自動システムを導入することもできる。
【００２７】
【実施例】
以下、具体的数値に基づく実施例について説明する。但し、数値的なものはそのコンクリートを作る量や、コンクリート配合設計に応じて変更されるので、以下の実施例に限定されるものではない。また、以下の配合設計では、算式上、空気量を考慮しない場合を扱っているが、空気量を考慮した場合であっても、同様に配合設計できることはもちろんである。
【００２８】
▲１▼水量と細骨材量
５００（ｌ）の容器に実積率６６％の細骨材を充填し、その間隙に水を満たすと、
水量ｗ（体積）は、ｗ＝５００×（１−０．６６）＝１７０（ｌ）
水の重量Ｗ（重量）は、Ｗ＝１７０ｋｇ
細骨材ｓ（体積）は、ｓ＝５００×０．６６＝３３０（ｌ）
細骨材の重量Ｓ（重量）は、Ｓ＝３３０×２．６０（細骨材の比重）＝８５８ｋｇ
であると推定される。
【００２９】
▲２▼空気量と水セメント比
要求される耐久性能から連行空気量を４．５％に設定し、また要求される強度性能から水セメント比（重量比）を５０％に設定する。
空気量Ａｉｒは、Ａｉｒ＝４５（ｌ）
セメント重量Ｃ（水量／水セメント比）は、Ｃ＝１７０×２．０＝３４０ｋｇ
セメント容積ｃは、ｃ＝３４０／３．１５（セメントの比重）＝１０８（ｌ）
となる。
【００３０】
▲３▼粗骨材量
１立方米の残りが粗骨材であるから、
粗骨材ｇ（体積）ｇは、ｇ＝１０００−（１７０＋４５＋３３０＋１０８）＝３４７（ｌ）
粗骨材Ｇ（重量）は、Ｇ＝３４７×２．６０（粗骨材の比重）＝９０２ｋｇ
となる。
【００３１】
したがって、以上の配合は次の通りである。
Ｗ（水） １７０ｋｇ／ｍ^３
Ｃ（セメント） ３４０ｋｇ／ｍ^３
Ｓ（細骨材） ８５８ｋｇ／ｍ^３
Ｇ（粗骨材） ９０２ｋｇ／ｍ^３
Ｗ／Ｃ（水セメント比） ５０．０％
ｓ／ａ（細骨材率） ４８．７％（ａ＝ｓ＋ｇ）
【００３２】
以上のように、一般的な配合のコンクリートが表面水量を測定することなしに、製造することが可能となる。
【００３３】
なお、試し練りによって最適な配合が定められている場合は、その値で計算されるように各材料の比率を修正すれば所要の配合にすることができる。細骨材が予定より少なすぎる（水が多すぎる）場合は、細骨材の一部を追加する方法もあり（細骨材は少量になるので誤差は小さい）、また、実積率が高くなるような方法によってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によるコンクリートの製造方法にあっては、骨材の表面水量を測定することなく、表面水による影響を受けない、安定した品質のコンクリートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンクリートの製造手順を示す説明図である。
【図２】本発明による他のコンクリートの製造手順を示す説明図である。
【図３】従来の表面水量の計測に基づくコンクリートの製造手順を示す説明図である。

Claims (4)

1. コンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法であって、
   予め、骨材の実積率ｄ（ｄ＝単位容積重量／比重、単位容積重量＝骨材の重量／容器の容積、比重＝骨材の重量／骨材の体積）を測定しておき、
   次に同一ロットの骨材を容積計量可能な容器内に充填し、骨材の全部を水に浸漬せしめ、浸漬した骨材を含む骨材含有水の容積Ｖを測定し、投入された骨材の見掛け容積をＶ_Ｓ として、水量をＶ−ｄ・Ｖ_Ｓ、骨材の体積をｄ・Ｖ_Ｓとして求めること特徴とする方法。
2. コンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法であって、
   予め、骨材の実積率ｄ（ｄ＝単位容積重量／比重、単位容積重量＝骨材の重量／容器の容積、比重＝骨材の重量／骨材の体積）を測定しておき、
   次に同一ロットの骨材を容積計量可能な容器内に充填し、骨材の全部を水に浸漬せしめ、浸漬した骨材を含む骨材含有水の容積Ｖを測定し、容積Ｖ中の空気量をａ（％）、投入された骨材の見掛け容積をＶ_Ｓとして、水量をＶ（１−ａ／１００）−ｄ・Ｖ_Ｓ、骨材の体積をｄ・Ｖ_Ｓとして求めること特徴とする方法。
3. 投入された骨材の見掛け容積Ｖ_Ｓの測定が、容器に投入された骨材の上面が水平面になるように均し、または静置し、その骨材の上面のレベルを測定することによるものであることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法。
4. 投入される骨材が細骨材であって、その細骨材の上面のレベルと水面とを同一レベルにすることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載のコンクリート製造にあたって水量及び骨材量を求める方法。

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