JP2009113408A - 細骨材の諸元値算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表乾状態の判定操作が不要であって、従って試行者による差異がなく、また簡便かつ定量的に細骨材の諸元値を決定し算出することが可能な細骨材の諸元値算出方法を提供する。
【解決手段】湿潤状態にある同一質量Ｗ₀の細骨材を第１試料および第２試料とし、これら第１試料および第２試料を、異なる密度ρ₁，ρ₂の第１液中および第２液中にそれぞれ没入させて、第１液中での第１試料の質量Ｗ_S1および第２液中での第２試料の質量Ｗ_S2をそれぞれ決定し、次いで、下記式
Ｖ_S＝（Ｗ_S1−Ｗ_S2）／（ρ₂−ρ₁）
Ｗ_S＝Ｗ_S1＋ρ₁×Ｖ_S
ρ_s＝Ｗ_S／Ｖ_S
Ｈ＝Ｗ_F／Ｗ_S×１００ （Ｗ_F＝Ｗ₀−Ｗ_S：表面水量）
にて、上記細骨材の表乾状態における容積Ｖ_S、質量Ｗ_S、密度ρ_s、並びに表面水率Ｈを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表乾状態の判定操作が不要であって、従って試行者による差異がなく、また簡便かつ定量的に細骨材の諸元値を決定し算出することが可能な細骨材の諸元値算出方法に関する。

コンクリート材料の計量方法として、細骨材の表乾密度を既知の量として扱うようにしたものが各種知られている（特許文献１〜４参照）。細骨材の表乾密度の測定は、従来、「細骨材の密度及び吸水率試験方法」（ＪＩＳ Ａ １１０９）に従って実施されている。

当該試験方法は、おおよそ次のように行われる。先ず試料を表面乾燥飽水（表乾）状態にする。表乾状態にするには、試料を２４時間吸水させてから、平らな面の上に薄く広げて徐々に乾燥させる。そして、試料の表面にまだ表面水が少しあるときに、試料をフローコーンに緩く詰め、上面を平らに均した後、突き棒で２５回軽く突き、その後フローコーンを鉛直に引き上げる。フローコーンを引き上げたときに、試料が初めて、地崩れのようにスランプしたときを表乾状態と判定する。試料がスランプするまで、少しずつ乾燥させながら、この作業を繰り返す。
特許第３５２５８０２号 特開２００２−２３４０２５号公報 特開２００２−２４８６１７号公報 特開２００２−２５７８１７号公報

従来の試験方法にあっては、試料を表乾状態にする必要があり、このためにかなりの時間と手間を要するという課題があった。また、表乾状態の判定が定量的な方法ではないため、試行する者によって表乾状態の判定に差が生じる可能性があるという課題があった。特に、微粒分が多い砕砂の場合、微粒分ほど乾き難く、試料が一様に乾燥し難いため、表乾状態の判定が難しかった。また、再生細骨材の場合もモルタル粒が混ざっており、同様に試料が一様に乾燥し難くて、表乾状態の判定が難しかった。

このように表乾状態の判定がばらつくことにより、細骨材の密度、そしてまた吸水率の値に差が生じる。このような密度等を用いて表面水率などを算出すると、その結果もまちまちになる。最終的には、細骨材の不確かな表面水率を適用すると、適切な練り混ぜ水量で混練することができず、コンクリート品質に影響を及ぼすこととなる。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、表乾状態の判定操作が不要であって、従って試行者による差異がなく、また簡便かつ定量的に細骨材の諸元値を決定し算出することが可能な細骨材の諸元値算出方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる細骨材の諸元値算出方法は、湿潤状態にある同一質量Ｗ₀の細骨材を第１試料および第２試料とし、これら第１試料および第２試料を、異なる密度ρ₁，ρ₂の第１液中および第２液中にそれぞれ没入させて、第１液中での第１試料の質量Ｗ_S1および第２液中での第２試料の質量Ｗ_S2をそれぞれ決定し、次いで、下記式

Ｖ_S＝（Ｗ_S1−Ｗ_S2）／（ρ₂−ρ₁）
Ｗ_S＝Ｗ_S1＋ρ₁×Ｖ_S
ρ_s＝Ｗ_S／Ｖ_S
Ｈ＝Ｗ_F／Ｗ_S×１００ （Ｗ_F＝Ｗ₀−Ｗ_S：表面水量）

にて、上記細骨材の表乾状態における容積Ｖ_S、質量Ｗ_S、密度ρ_s、並びに表面水率Ｈを算出することを特徴とする。

湿潤状態にある質量Ｗ₀の細骨材を第３試料とし、当該第３試料の絶乾状態の質量ｍ₀を計量し、下記式

Ｑ_S＝[（Ｗ_S−ｍ₀）／ｍ₀]×１００

にて、前記細骨材の吸水率Ｑ_Sを算出することを特徴とする。

第１液が水であって、第１試料を絶乾状態にして第３試料に用いることを特徴とする。

第１試料および第２試料それぞれを個別に入れるための２つの第１および第２試料用容器と、第１液および第２液それぞれを個別に入れた２つの第１および第２計量用容器を用意し、まず、各試料用容器を各計量用容器内に没入させて、第１液中での第１試料用容器の質量Ｗ_C1および第２液中での第２試料用容器Ｗ_C2の質量を計量し、次いで、第１試料および第２試料それぞれを各試料用容器に入れ、各試料用容器を各計量用容器内に没入させて、第１液中での第１試料を入れた第１試料用容器の質量Ｗ₁および第２液中での第２試料を入れた第２試料用容器の質量Ｗ₂をそれぞれ計量し、次いで、下記式

Ｗ_S1＝Ｗ₁−Ｗ_C1
Ｗ_S2＝Ｗ₂−Ｗ_C2

にて、第１液中での第１試料の前記質量Ｗ_S1および第２液中での第２試料の前記質量Ｗ_S2をそれぞれ決定することを特徴とする。

本発明にかかる細骨材の諸元値算出方法にあっては、表乾状態の判定操作が不要であって、従って試行者による差異がなく、また簡便かつ定量的に細骨材の諸元値を決定し算出することができる。

以下に、本発明にかかる細骨材の諸元値算出方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１には、本実施形態にかかる細骨材の諸元値算出方法のフローチャートが示されている。図２には、試料用容器と計量用容器を用いて計量操作する様子が示されている。

まず、ステップ１では、諸元値の算出対象である細骨材を湿潤状態とする。一般に、骨材の含水状態は図３に示すように、骨材中に水がまったく含浸されていない炉乾燥状態（絶乾）、骨材中に水が含浸されている空気中乾燥状態（気乾）、水が骨材中に飽和状態で含浸されている表面乾燥飽水状態（表乾）、並びに表乾段階を超えて、骨材表面に部分的にでも、水が表面水として付着している湿潤状態に分類される。骨材の含水量とは、骨材が吸水してその内部に含浸されている吸水量に、表面水量を加えたものとされる。吸水量については、絶乾状態を基準として、気乾状態の吸水量は気乾含水量、表乾状態の吸水量は有効吸水量と称されている。

本実施形態にあっては、細骨材を、表乾状態を超えて表面水が付着している湿潤状態とする。対象とする細骨材としては、通常の砂のほか、例えば砕砂や再生細骨材など、どのようなものであってもよい。そして、湿潤状態にある細骨材を計量して、２つの同一質量Ｗ₀の第１試料および第２試料を準備する。

次に、ステップ２では、異なる密度ρ₁，ρ₂の第１液および第２液を準備する。これら液は、密度が異なるものであればよく、例えば、第１液を水、第２液を食塩水とするなど、種々適宜に選択すればよい。また、第１試料および第２試料それぞれを個別に入れるための、例えばバケツ様の２つの同一容量の第１試料用容器１ａおよび第２試料用容器２ａ、並びに第１液および第２液それぞれを個別に入れるための、例えばバケツ様の２つの第１計量用容器１ｂおよび第２計量用容器２ｂを準備する。計量用容器１ｂ，２ｂは、その中に試料用容器１ａ，２ａを没入させることができるように、試料用容器１ａ，２ａよりも大型のものが用いられる。これら計量用容器１ｂ，２ｂは同一容量でなくともよい。第１計量用容器１ｂおよび第２計量用容器２ｂそれぞれに個別に、第１液および第２液を入れる。

次に、ステップ３では、第１計量用容器１ｂ内に第１試料用容器１ａを没入させる。没入させたら、第１液中での第１試料用容器１ａの質量Ｗ_C1を計量する。図中、４は秤である。同様に、第２計量用容器２ｂ内に第２試料用容器２ａを没入させ、没入させたら、第２液中での第２試料用容器２ａの質量Ｗ_C2を計量する。没入の程度は、試料用容器１ａ，２ａ全体を計量用容器１ｂ，２ｂ内に完全に沈み込ませる。図示のように、計量の際、吊り具３などで吊った状態とする場合には、どの位置まで吊り具３を液中に浸したかを示すマーキングを施すことが望ましい。これにより、最終的な算出結果の精度を高めることができる。

次に、ステップ４では、各計量用容器１ｂ，２ｂから各試料用容器１ａ，２ａを取り出す。この際、液が試料用容器１ａ，２ａ内に残存していてもよい。それぞれ取り出した第１試料用容器１ａ内に第１試料を、第２試料用容器２ａ内に第２試料をそれぞれ個別に入れる。

次に、ステップ５では、第１計量用容器１ｂ内から第１液の一部を第１試料用容器１ａ内に移す。また、第２計量用容器２ｂ内から第２液の一部を第２試料用容器２ａ内に移す。試料を入れた試料用容器１ａ，２ａ内に液を入れることにより、細骨材に含まれる微粒粉を試料用容器１ａ，２ａ内に閉じ込める。これにより、微粒分の逸散が防止され、試料とした細骨材の状態を忠実に再現し得る。各試料用容器１ａ，２ａ内の各液中で、各試料を撹拌する。これにより、計量操作に悪影響を与える空気を気泡として、試料用容器１ａ，２ａ内から追い出す。撹拌操作後は、しばらく静かに置いておく。

次に、ステップ６では、第１液に漬けた状態で第１試料が入っている第１試料用容器１ａを、第１液が入っている第１計量用容器１ｂ内に没入させる。没入させたら、第１液中での第１試料を入れた第１試料用容器１ａの質量Ｗ₁を計量する。同様に、第２液に漬けた状態で第２試料が入っている第２試料用容器１ｂを、第２液が入っている第２計量用容器２ｂ内に没入させ、没入させたら、第２液中での第２試料を入れた第２試料用容器２ａの質量Ｗ₂を計量する。

没入の程度は、各試料用容器１ａ，２ａ単体を各計量用容器１ｂ，２ｂに沈み込ませた状態と同等にすることが望ましい。マーキングを施した場合には、それを目安にして没入操作を行えばよい。

次に、ステップ７では、以上の操作によって得られた第１液中および第２液中における各試料用容器１ａ，２ａ単体の質量Ｗ_C1，Ｗ_C2、並びに各液中における第１および第２試料を入れた第１および第２試料用容器１ａ，２ａの質量Ｗ₁，Ｗ₂を用いて、下記式

Ｗ_S1＝Ｗ₁−Ｗ_C1
Ｗ_S2＝Ｗ₂−Ｗ_C2

にて、各試料用容器１ａ，２ａの質量Ｗ_C1，Ｗ_C2を除いた、第１液中での第１試料のみの質量Ｗ_S1と、第２液中での第２試料のみの質量Ｗ_S2をそれぞれ決定する。

次いで、これら質量Ｗ_S1，Ｗ_S2と、第１および第２液の密度ρ₁，ρ₂を用い、表乾状態におけるこれら試料の容積Ｖ_Sおよび質量Ｗ_Sとの下記関係式

Ｗ_S1＝Ｗ_S−ρ₁×Ｖ_S
Ｗ_S2＝Ｗ_S−ρ₂×Ｖ_S

から、表乾状態の試料の容積Ｖ_Sで整理することで得られる下記式

Ｖ_S＝（Ｗ_S1−Ｗ_S2）／（ρ₂−ρ₁）
Ｗ_S＝Ｗ_S1＋ρ₁×Ｖ_S
ρ_s＝Ｗ_S／Ｖ_S
Ｈ＝Ｗ_F／Ｗ_S×１００ （Ｗ_F＝Ｗ₀−Ｗ_S：表面水量）

にて、試料である細骨材の表乾状態における容積Ｖ_S、質量Ｗ_S、密度ρ_s、並びに表面水率Ｈを算出する。

上記式中の表面水率Ｈについては、試料として準備した湿潤状態の細骨材の質量Ｗ₀と、算出された表乾状態の細骨材の質量Ｗ_Sとの差から表面水量Ｗ_Fを決定することで、算出することができる。

次に、細骨材の吸水率Ｑ_Sの算出について説明する。試料１および試料２を準備した湿潤状態にある細骨材を計量して、図１中のステップ８に示すように、同一質量Ｗ₀の第３試料を準備する。

次に、ステップ９では、第３試料を、加熱などの周知の方法によって、炉乾燥状態と称される絶乾状態にし、その質量ｍ₀を計量する。

次に、ステップ１０では、第３試料の絶乾状態における質量ｍ₀と、ステップ７で算出された第１および第２試料の表乾状態における質量Ｗ_Sを用いて、下記式

Ｑ_S＝[（Ｗ_S−ｍ₀）／ｍ₀]×１００（％）

にて、試料である細骨材の吸水率Ｑ_Sを算出する。

第３試料としては、例えば第１液を水とした場合には、第１試料を絶乾状態にすることによってそのまま利用することができ、第１および第２試料のほかに別途、第３試料を準備する手間を省くことができる。

以上説明した本実施形態にかかる細骨材の諸元値算出方法にあっては、湿潤状態にある細骨材を扱って、表乾状態の細骨材の諸元値を算出するようにしたので、背景技術のように細骨材を表乾状態にする必要がまったくなく、そのために要する時間と手間を省くことができる。また、背景技術では、表乾状態の判定が定量的でなく、試行する者の感触等によって判定に差を生じる可能性があるが、本実施形態にかかる算出方法では、客観的な計量という操作の結果を用いて、定量的に表乾状態における細骨材の諸元値を算出することができ、表乾状態の判定操作が不要であって、従って試行者による差異が発生することもなく、再生細骨材や微粒分を含む細骨材など、どのような細骨材であっても、適切かつ高精度に細骨材の諸元値を求めることができる。また、質量の計量操作のみを主体としているので、簡易に実施することができる。

さらに、第１液中での第１試料のみの質量Ｗ_S1および第２液中での第２試料のみの質量Ｗ_S2を決定すれば、細骨材の表乾状態における容積Ｖ_S、質量Ｗ_S、密度ρ_s、並びに表面水率Ｈを短時間で一挙に求めることができる。本実施形態にかかる算出方法によって得た細骨材の諸元値を用いれば、適切な練り混ぜ水量で混練することができて、コンクリート品質を向上することができる。

また、本実施形態にあっては、試料を入れた試料用容器１ａ，２ａ内に液を入れることにより、細骨材に含まれる微粒粉を試料用容器１ａ，２ａ内に閉じ込めることができ、これにより微粒分の逸散を防止することができて、試料とした細骨材の状態を忠実に再現した算出結果を得ることができる。さらに、各試料用容器１ａ，２ａ内の各液中で、各試料を撹拌するようにしたので、計量操作に悪影響を与える空気を気泡として、試料用容器１ａ，２ａ内から追い出すことができ、この面からも高い精度で細骨材の諸元値を算出することができる。

上記実施形態で説明したステップ６では、各試料を入れた各試料用容器１ａ，２ａを、各液を入れた各計量用容器１ｂ，２ｂ内に没入させるにあたり、ステップ５で予め、試料用容器１ａ，２ａ内に液を入れておくようにしている。しかしながら、必ずしも試料用容器１ａ，２ａ内に予め液を入れておく必要はなく、試料のみを試料用容器１ａ，２ａ内に入れて、計量用容器１ｂ，２ｂ内に没入させるようにしてもよい。試料用容器１ａ，２ａ内に予め液を入れておくことは、計量用容器１ｂ，２ｂ内に没入させる際に、微粒分が計量用容器１ｂ，２ｂ中へ逸散することを防止できるとともに、上述した撹拌操作を行って予め空気を気泡として追い出すことができる。

また、本実施形態にあっては、試料用容器１ａ，２ａおよび計量用容器１ｂ，２ｂを用いて、質量を計量する場合を例示して説明したが、本発明にあっては原理的に液中での試料の質量Ｗ_S1，Ｗ_S2を計量もしくは決定できれば、これら容器１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを用いなくてもよいことはもちろんである。

本発明にかかる細骨材の諸元値算出方法の好適な一実施形態を示すフローチャート図である。 図１に示した算出方法で、試料用容器と計量用容器を用いて計量操作する様子を示す説明図である。 骨材の含水状態の一般的な分類を説明する説明図である。

符号の説明

１ａ，２ａ 試料用容器
１ｂ，２ｂ 計量用容器

Claims (4)

1. 湿潤状態にある同一質量Ｗ₀の細骨材を第１試料および第２試料とし、
   これら第１試料および第２試料を、異なる密度ρ₁，ρ₂の第１液中および第２液中にそれぞれ没入させて、第１液中での第１試料の質量Ｗ_S1および第２液中での第２試料の質量Ｗ_S2をそれぞれ決定し、
   次いで、下記式
   
   Ｖ_S＝（Ｗ_S1−Ｗ_S2）／（ρ₂−ρ₁）
   Ｗ_S＝Ｗ_S1＋ρ₁×Ｖ_S
   ρ_s＝Ｗ_S／Ｖ_S
   Ｈ＝Ｗ_F／Ｗ_S×１００ （Ｗ_F＝Ｗ₀−Ｗ_S：表面水量）
   
   にて、上記細骨材の表乾状態における容積Ｖ_S、質量Ｗ_S、密度ρ_s、並びに表面水率Ｈを算出することを特徴とする細骨材の諸元値算出方法。
2. 湿潤状態にある質量Ｗ₀の細骨材を第３試料とし、当該第３試料の絶乾状態の質量ｍ₀を計量し、
   下記式
   
   Ｑ_S＝[（Ｗ_S−ｍ₀）／ｍ₀]×１００
   
   にて、前記細骨材の吸水率Ｑ_Sを算出することを特徴とする請求項１に記載の細骨材の諸元値算出方法。
3. 第１液が水であって、第１試料を絶乾状態にして第３試料に用いることを特徴とする請求項２に記載の細骨材の諸元値算出方法。
4. 第１試料および第２試料それぞれを個別に入れるための２つの第１および第２試料用容器と、第１液および第２液それぞれを個別に入れた２つの第１および第２計量用容器を用意し、
   まず、各試料用容器を各計量用容器内に没入させて、第１液中での第１試料用容器の質量Ｗ_C1および第２液中での第２試料用容器Ｗ_C2の質量を計量し、
   次いで、第１試料および第２試料それぞれを各試料用容器に入れ、各試料用容器を各計量用容器内に没入させて、第１液中での第１試料を入れた第１試料用容器の質量Ｗ₁および第２液中での第２試料を入れた第２試料用容器の質量Ｗ₂をそれぞれ計量し、
   次いで、下記式
   
   Ｗ_S1＝Ｗ₁−Ｗ_C1
   Ｗ_S2＝Ｗ₂−Ｗ_C2
   
   にて、第１液中での第１試料の前記質量Ｗ_S1および第２液中での第２試料の前記質量Ｗ_S2をそれぞれ決定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細骨材の諸元値算出方法。

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