JP6914039B2 - Strength estimation method for mixed cement, strength estimation device and concrete manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、混合セメントの強度推定方法、強度推定装置およびコンクリートの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for estimating the strength of mixed cement, an apparatus for estimating strength, and a method for producing concrete.
一般に、混合セメントを使用したコンクリートの場合、混合材の置換率によって強度特性は異なる。特に海外に目を向けると、この混合材をポルトランドセメントに混合されていることが多い。欧州の混合セメントの利用の現状を図7に示す。この図より、CEM II〜CEM Vの混合セメントの利用が多いことが読み取れる。また、欧州のセメントの規格であるEN197−1を表1に示す。この規格は、ポルトランドセメントに対する混合材の置換量の幅が大変広い規格となっている。次に、世界各国のセメントに混合している混合材の量のデータを図8に示す(出典:非特許文献1)。Gypsumを除く混合材の使用量は年々増加していることが確認でき、今後使用機会は増加すると考えられる。 Generally, in the case of concrete using mixed cement, the strength characteristics differ depending on the replacement rate of the mixed material. Especially when looking overseas, this mixture is often mixed with Portland cement. Figure 7 shows the current status of the use of mixed cement in Europe. From this figure, it can be seen that the mixed cement of CEM II to CEM V is often used. Table 1 shows EN197-1, which is a European cement standard. This standard has a very wide range of replacement amounts of mixed materials for Portland cement. Next, the data of the amount of the mixed material mixed with the cement of each country in the world is shown in FIG. 8 (Source: Non-Patent Document 1). It can be confirmed that the amount of mixed materials used except Gypsum is increasing year by year, and it is expected that the opportunities for use will increase in the future.
・EN197−1:2011におけるセメントの種類(mass%)
以上の理由から、場合によっては、市場に出ているほとんどのセメントが混合セメントとなっている国もあり、海外で建設工事を行う際には混合セメントを利用することが多い。参考例として、表2、図9〜図11に、海外で実際に販売されているセメントの材料組成および物性値の例を示す。Rは混合材の入っていない普通ポルトランドセメントである。セメント中の鉱物組成や材料組成が異なることが確認でき、それにより発現するコンクリートの流動性・凝結特性・強度特性がそれぞれ異なることが確認できる。このような混合セメントは、国内での使用経験が少ないため、従来の経験式が当てはまらず、コンクリートとしての性能の推定が困難という問題がある。 For the above reasons, in some countries, most of the cement on the market is mixed cement, and mixed cement is often used when performing construction work overseas. As reference examples, Table 2, FIGS. 9 to 11 show examples of material composition and physical property values of cement actually sold overseas. R is ordinary Portland cement containing no mixture. It can be confirmed that the mineral composition and material composition in the cement are different, and that the fluidity, coagulation characteristics, and strength characteristics of the concrete developed are different from each other. Since such mixed cement has little experience in use in Japan, there is a problem that the conventional empirical formula does not apply and it is difficult to estimate the performance as concrete.
・海外で生産されたセメントの鉱物組成
また、実務においては、通常と異なる結合材や混和剤をコンクリートに用いる場合、試験練りにより性能の事前確認を行う。しかし、材料には骨材を含め様々な組み合わせがある一方、工事の準備期間には限りがあるため、最低限の確認を行うことが多く、材料のロットや気温が変わった場合に、試験練りとは異なるコンクリートの性能となる問題もある。 In practice, when using a binder or admixture different from the usual one for concrete, the performance is confirmed in advance by test kneading. However, while there are various combinations of materials including aggregates, the preparation period for construction is limited, so the minimum confirmation is often performed, and when the lot of materials or the temperature changes, test kneading is performed. There is also a problem that the performance of concrete is different from that of.
上述したような問題を解決するため、混合セメントの性能を確認する際に、なるべく簡易な測定で多くの検討ができる技術の開発が望まれていた。これに対し、本発明者は混合セメントの強度特性などの性能を簡易かつ多くの時点で評価できる技術の構築を目指し、結合材の水和反応に関して鋭意研究を行った。この結果、熱量計の利用に着目した以下の本発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, it has been desired to develop a technique that enables as many studies as possible with simple measurement when confirming the performance of the mixed cement. On the other hand, the present inventor has conducted intensive research on the hydration reaction of the binder with the aim of constructing a technique capable of easily evaluating the performance such as the strength characteristics of the mixed cement at many points in time. As a result, the following invention focusing on the use of the calorimeter has been reached.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、混合セメントを用いた水和固化体の強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することのできる混合セメントの強度推定方法、強度推定装置およびコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is a method for estimating the strength of a mixed cement, a strength estimation device, and a device for estimating the strength of a mixed cement, which can easily and at many times evaluate the strength characteristics of a hydrated solidified product using the mixed cement. It is an object of the present invention to provide a method for producing concrete.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る混合セメントの強度推定方法は、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する方法であって、混合セメントと水とを所定の水粉体比で練混ぜて試料を作製し、この試料の所定の材齢における積算発熱量を測定するステップと、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定するステップとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the method for estimating the strength of the mixed cement according to the present invention is a method for estimating the strength of a hydrated solidified product using a mixed cement composed of a cement and a mixed material. Then, the mixed cement and water are kneaded at a predetermined water powder ratio to prepare a sample, and the step of measuring the cumulative calorific value of this sample at a predetermined age, the measured cumulative calorific value, and the final calorific value It is characterized by comprising a step of estimating the strength based on the volume ratio of the cement and the mixed material in the mixed cement and the material constant set according to the type of the mixed material.
また、本発明に係る混合セメントの強度推定装置は、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する装置であって、混合セメントと水とを所定の水粉体比で混合してなる試料の所定の材齢における積算発熱量を測定する測定手段と、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定する推定手段とを備えることを特徴とする。 Further, the device for estimating the strength of the mixed cement according to the present invention is an device for estimating the strength of a hydrated solidified product using a mixed cement composed of a cement and a mixed material, and the mixed cement and water are mixed with predetermined water powder. A measuring means for measuring the cumulative calorific value at a predetermined age of a sample mixed by body ratio, the measured cumulative calorific value, the final calorific value, the volume ratio of cement and the mixed material in the mixed cement, and the mixed material. It is characterized by providing an estimation means for estimating the strength based on the material constant set according to the type of.
また、本発明に係るコンクリートの製造方法は、上述した混合セメントの強度推定方法による推定に基づいて所定の強度に対応する混合セメントを選択し、選択した混合セメントを使用してコンクリートを製造することを特徴とする。 Further, in the method for producing concrete according to the present invention, a mixed cement corresponding to a predetermined strength is selected based on the estimation by the above-mentioned method for estimating the strength of the mixed cement, and concrete is produced using the selected mixed cement. It is characterized by.
本発明に係る混合セメントの強度推定方法によれば、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する方法であって、混合セメントと水とを所定の水粉体比で練混ぜて試料を作製し、この試料の所定の材齢における積算発熱量を測定するステップと、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定するステップとを備えるので、混合セメントを用いた水和固化体の強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することができるという効果を奏する。 According to the method for estimating the strength of mixed cement according to the present invention, it is a method for estimating the strength of a hydrated solidified product using mixed cement composed of cement and a mixed material, in which the mixed cement and water are mixed with predetermined water powder. A step of kneading at a body ratio to prepare a sample and measuring the cumulative calorific value at a predetermined age of this sample, the measured cumulative calorific value, the final calorific value, and the volume ratio of cement and mixed material in the mixed cement. And, since the step of estimating the strength based on the material constant set according to the type of the mixed material is provided, the strength characteristics of the hydrated solidified product using the mixed cement should be evaluated easily and at many times. It has the effect of being able to.
また、本発明に係る混合セメントの強度推定装置によれば、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する装置であって、混合セメントと水とを所定の水粉体比で混合してなる試料の所定の材齢における積算発熱量を測定する測定手段と、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定する推定手段とを備えるので、混合セメントを用いた水和固化体の強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することができるという効果を奏する。 Further, according to the mixed cement strength estimation device according to the present invention, it is an device for estimating the strength of a hydrated solidified product using a mixed cement composed of a cement and a mixed material, and the mixed cement and water are predetermined. A measuring means for measuring the cumulative calorific value of a sample mixed with a water powder ratio at a predetermined age, the measured cumulative calorific value, the final calorific value, and the volume ratio of cement and mixed material in the mixed cement. Since it is provided with an estimation means for estimating the strength based on the material constant set according to the type of the mixed material, it is possible to easily and at many times evaluate the strength characteristics of the hydrated solidified product using the mixed cement. It has the effect of being able to do it.
また、本発明に係るコンクリートの製造方法によれば、上述した混合セメントの強度推定方法による推定に基づいて所定の強度に対応する混合セメントを選択し、選択した混合セメントを使用してコンクリートを製造するので、強度が推定された混合セメントの中から適切な混合セメントを用いることにより、例えば強度発現性に優れたコンクリートを製造することができるという効果を奏する。 Further, according to the method for producing concrete according to the present invention, a mixed cement corresponding to a predetermined strength is selected based on the estimation by the above-mentioned method for estimating the strength of the mixed cement, and concrete is produced using the selected mixed cement. Therefore, by using an appropriate mixed cement from the mixed cements whose strength is estimated, for example, concrete having excellent strength development can be produced.
以下に、本発明に係る混合セメントの強度推定方法、強度推定装置およびコンクリートの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a mixed cement strength estimation method, a strength estimation device, and a concrete manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
上述したように、本発明は熱量計の利用に着目して、混合セメントの強度特性を簡易かつ多くの時点(材齢)で評価できるようにしたものである。特に、伝導熱量計による反応熱の測定は、再現性が良く、多時点測定や養生温度の制御が可能であり、測定者によって差違も生じにくいため、気温が日本と異なり、技術者が不足しがちな海外においては、極めて有効な手段となり得る。 As described above, the present invention focuses on the use of a calorimeter so that the strength characteristics of the mixed cement can be easily evaluated at many time points (material age). In particular, the measurement of heat of reaction with a conduction calorimeter has good reproducibility, multi-point measurement and curing temperature control are possible, and there is little difference between measurers, so the temperature is different from Japan, and there is a shortage of engineers. Overseas, which tends to be very effective, it can be an extremely effective means.
(混合セメントの強度推定方法)
まず、本発明に係る混合セメントの強度推定方法の実施の形態について説明する。本発明は、図1に示すようなフローで実施される。
(Method of estimating strength of mixed cement)
First, an embodiment of the method for estimating the strength of the mixed cement according to the present invention will be described. The present invention is carried out in the flow as shown in FIG.
まず、ステップS1において、セメントと混合材とからなる混合セメントを5〜20g程度正確に計測し、この混合セメントと水とを所定の水粉体比で練混ぜてセメントペースト(試料)を作製する。ここで、1試験体につき例えば15g程度の混合セメントを使用する場合、混合セメントの成分のばらつきを少なくするため2試験体で試験するには30g程度のセメントがあればよいことになる。 First, in step S1, about 5 to 20 g of mixed cement composed of cement and a mixed material is accurately measured, and the mixed cement and water are kneaded at a predetermined water powder ratio to prepare a cement paste (sample). .. Here, when, for example, about 15 g of mixed cement is used for one test piece, about 30 g of cement is sufficient for testing with two test pieces in order to reduce variations in the components of the mixed cement.
次に、ステップS2において、所定の養生温度(一定温度)に設定した伝導熱量計に、作製したセメントペーストをセットする。伝導熱量計の特性については後述する。 Next, in step S2, the prepared cement paste is set in a conduction calorimeter set to a predetermined curing temperature (constant temperature). The characteristics of the conduction calorimeter will be described later.
続いて、ステップS3において、伝導熱量計によりセメントペーストの所定の材齢(例えば材齢X日)までの反応熱(積算発熱量)を測定する。 Subsequently, in step S3, the heat of reaction (cumulative calorific value) up to a predetermined material age (for example, material age X days) of the cement paste is measured with a conduction calorimeter.
次に、ステップS4において、後述する強度評価式[9]に混合セメントの調合に関する情報と、測定した反応熱を代入することにより、所定の材齢(例えば材齢X日)における圧縮強度を求める。この圧縮強度は強度評価式[9]を使って任意の材齢(例えば材齢1日、3日、7日、28日など)で非破壊で何度でも求めることができる。なお、混合セメントの調合に関する情報とは、混合セメントにおけるセメントと混合材の初期の体積比と、終局発熱量と、混合材の種類に応じてあらかじめ設定される材料定数をいう。セメントと混合材の初期の体積比は、混合材の置換率または混合率と、セメントと混合材の各物性値により求めることができる。 Next, in step S4, the compressive strength at a predetermined material age (for example, material age X days) is obtained by substituting the information on the preparation of the mixed cement and the measured reaction heat into the strength evaluation formula [9] described later. .. This compressive strength can be determined many times in a non-destructive manner at any material age (for example, 1 day, 3 days, 7 days, 28 days, etc.) using the strength evaluation formula [9]. The information regarding the preparation of the mixed cement refers to the initial volume ratio of the cement and the mixed material in the mixed cement, the final calorific value, and the material constants preset according to the type of the mixed material. The initial volume ratio of the cement and the mixed material can be determined from the replacement rate or the mixed ratio of the mixed material and the physical property values of the cement and the mixed material.
このように、本実施の形態によれば、混合セメントを使用した所定の材齢におけるセメントペーストの強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することができる。これにより、この混合セメントを使用したコンクリートの強度特性の推定が容易となる。 As described above, according to the present embodiment, the strength characteristics of the cement paste at a predetermined age using the mixed cement can be easily evaluated at many times. This makes it easy to estimate the strength characteristics of concrete using this mixed cement.
また、本実施の形態によれば、数gの混合セメントで連続する多くの材齢の強度特性を推定可能である。従来の方法のように膨大な数の試験体を作製する必要がなく、少量の混合セメントで済む。また、後述するように混合材種類によって一定の補正係数を設定することで基準セメントと同一の評価軸で評価することができる。また、養生温度によって一定の補正係数を設定することで評価することができる。さらに、ポルトランドセメントの種類、混合材の種類、粉末度、化学組成、混合材量をパラメータとした、世界中の広い範囲の混合セメントに対応することができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to estimate the strength characteristics of many consecutive ages with a mixed cement of several g. It is not necessary to prepare a huge number of test specimens as in the conventional method, and a small amount of mixed cement is required. Further, as will be described later, by setting a constant correction coefficient depending on the type of mixed material, evaluation can be performed on the same evaluation axis as the reference cement. Further, it can be evaluated by setting a constant correction coefficient according to the curing temperature. Furthermore, it is possible to handle a wide range of mixed cements around the world with the parameters of Portland cement type, mixed material type, powderiness, chemical composition, and mixed material amount.
(強度評価式について)
普通ポルトランドセメントでは、水和物の生成量と空隙量がわかれば、強度を推定できる。伝導熱量計で得られた積算発熱量は、表3の終局発熱量と、式[1]、[2]によって反応率に換算できる。
(About strength evaluation formula)
With ordinary Portland cement, the strength can be estimated if the amount of hydrate produced and the amount of voids are known. The integrated calorific value obtained by the conduction calorimeter can be converted into the reaction rate by the final calorific value in Table 3 and the formulas [1] and [2].
αC=HC/HC∞ 式[1]
αB=HB/HB∞ 式[2]
ここに、αC:ポルトランドセメントの反応率
HC:ポルトランドセメントの積算発熱量
HC∞:ポルトランドセメントの終局発熱量
αB:混合材の反応率
HB:混合材の積算発熱量
HB∞:混合材の終局発熱量
α C = H C / H C ∞ Equation [1]
α B = H B / H B ∞ Equation [2]
Here, α C : Reaction rate of Portland cement
H C : Cumulative calorific value of Portland cement
H C ∞: Ultimate calorific value of Portland cement
α B : Reaction rate of mixed material
H B : Cumulative calorific value of the mixed material
H B ∞: Ultimate calorific value of the mixture
・セメント種類、材料ごとの終局発熱量(H∞)(J/g)
一方、混合材が入ると、単位反応率あたりの空隙の充填率が異なる。そのため、普通ポルトランドセメント系の単位反応率あたりの水和物生成体積比は一般的に約2.0である(ここでは2.2としている)が、混合セメント系は、表4の混合材の種類によって定まる材料定数(γ)をかけることで、水和物の生成量(Vhyd-C、Vhyd-B)が求められる。γを混合材ごとに設定したのが本発明の特徴の一つである。ここで、VC0とVB0は、調合から求められる初期のセメントおよび混合材の体積比であり、水セメント比の影響が考慮されている。 On the other hand, when a mixed material is added, the filling rate of voids per unit reaction rate is different. Therefore, the hydrate formation volume ratio per unit reaction rate of ordinary Portland cement is generally about 2.0 (here, it is set to 2.2), but the mixed cement system is the mixture of the mixed materials in Table 4. By multiplying the material constant (γ) determined by the type, the amount of hydrate produced (V hyd-C , V hyd-B ) can be obtained. One of the features of the present invention is that γ is set for each mixed material. Here, V C0 and V B0 are the volume ratios of the initial cement and the mixed material obtained from the formulation, and the influence of the water-cement ratio is taken into consideration.
Vhyd-C=2.2×αC×VC0 式[3]
Vhyd-B=2.2×γ×αB×VB0 式[4]
V hyd-C = 2.2 × α C × V C0 formula [3]
V hyd-B = 2.2 × γ × α B × V B0 formula [4]
・材料定数γの値(出典:非特許文献2)
残存セメント量(VC、VB)は、未反応率を用いて初期のセメントおよび混合材の体積から求められる。 Residual cement content (V C, V B) is determined from the volume of the initial cement and admixture with unreacted rate.
VC=(1−αC)×VC0 式[5]
VB=(1−αB)×VB0 式[6]
V C = (1-α C ) × V C0 formula [5]
V B = (1-α B ) × V B0 formula [6]
以上の式を用いて、毛管空隙率は次式[7]で求められる。 Using the above formula, the capillary porosity is calculated by the following formula [7].
Vpore=1−VC−VB−Vhyd-C−Vhyd-B 式[7] V pore = 1-V C −V B −V hyd-C −V hyd-B equation [7]
上記の式[3][4][7]を利用することで、強度は次の強度評価式[9]で求められる(出典:非特許文献3)。 By using the above formulas [3] [4] [7], the strength can be obtained by the following strength evaluation formula [9] (Source: Non-Patent Document 3).
X=(Vhyd-C+Vhyd-B)/(Vhyd-C+Vhyd-B +Vpore) 式[8]
σ=σ0XN 式[9]
ここに、 X:ゲル/スペース比(vol./vol.)
σ:強度(N/mm2)
σ0:終局強度(N/mm2)
N:定数
X = (V hyd-C + V hyd-B ) / (V hyd-C + V hyd-B + V pore ) Equation [8]
σ = σ 0 X N equation [9]
Here, X: gel / space ratio (vol./vol.)
σ: Strength (N / mm 2 )
σ 0 : Ultimate strength (N / mm 2 )
N: Constant
(確認実験)
次に、本発明の作用効果を確認するために行った確認実験について説明する。
(Confirmation experiment)
Next, a confirmation experiment conducted to confirm the action and effect of the present invention will be described.
・使用材料
使用材料は、表5〜表7に示す4種類のポルトランドセメント(C:普通、H:早強、M:中庸熱、L:低熱)、石灰石微粉末(LSP)を混合したもの、高炉スラグ微粉末(BFS)の粉末度・種類・置換率を変えたもの、フライアッシュ(FA)の種類・混合率を変えたもの、それぞれに対して養生温度を10、30℃としたもの、水セメント比を変えたものなど、様々な混合セメントを試製し、用意した。
-Materials used The materials used are a mixture of four types of Portland cement (C: normal, H: early strength, M: moderate heat, L: low heat) and limestone fine powder (LSP) shown in Tables 5 to 7. Blast furnace slag fine powder (BFS) with different powderiness, type and replacement rate, fly ash (FA) with different type and mixing ratio, curing temperatures of 10 and 30 ° C for each, Various mixed cements, such as those with different water-cement ratios, were sampled and prepared.
高炉スラグ微粉末については、3000、4000、6000の記号のものは日本のJIS規格のものを用い、その他の記号のものは、海外産の化学組成が異なるものである。フライアッシュについては、国や産地の異なる3種類を用いた。 Regarding the blast furnace slag fine powder, those with symbols 3000, 4000, and 6000 use Japanese JIS standards, and those with other symbols have different chemical compositions from overseas. For fly ash, three types from different countries and production areas were used.
・ポルトランドセメント系の検討水準
・高炉スラグを混合した系の検討水準
・フライアッシュを混合した系の検討水準
・圧縮強度試験
強度試験体はペーストとし、各セメントを水セメント比0.5でホバートミキサを用いて3分間練り混ぜ、φ50×100mmの円柱型枠に打設し、封緘状態とした。練り混ぜおよび試験体の養生は、20℃の恒温室で行った。所定の材齢(1、3、7、14、28日)において、圧縮強度試験の直前に脱型を行い、試験体の上面と下面の研磨を行った後、圧縮強度試験に供した。圧縮強度は、3本の試験体の平均値とした。
-Compressive strength test The strength test piece was made into a paste, and each cement was kneaded with a Hobart mixer at a water-cement ratio of 0.5 for 3 minutes and placed in a cylindrical frame of φ50 × 100 mm to be in a sealed state. The kneading and curing of the test piece were carried out in a constant temperature room at 20 ° C. At a predetermined age (1, 3, 7, 14, 28 days), the mold was removed immediately before the compressive strength test, and the upper and lower surfaces of the test piece were polished and then subjected to the compressive strength test. The compressive strength was the average value of the three test pieces.
・伝導熱量計による積算発熱量の測定
各セメントを15g計量し、所定の水セメント比で、手練りで3分間練混ぜた後、図2に示すような伝導熱量計CHC−OM6R(株式会社東京理工製)にセットし、水和発熱量の測定を材齢28日まで連続で行った。データの解析は、外練りの装置の特性上、材齢1時間からの水和発熱量のデータを用いた。
-Measurement of cumulative calorific value with a conduction calorimeter Weigh 15 g of each cement, knead it by hand at a predetermined water-cement ratio for 3 minutes, and then use the conduction calorimeter CHC-OM6R (Tokyo Co., Ltd.) as shown in Fig. 2. It was set in (manufactured by Riko), and the calorific value of hydration was measured continuously until the age of 28 days. For the analysis of the data, due to the characteristics of the outer kneading device, the data of the calorific value of hydration from 1 hour of age was used.
図2は、本実験で用いた伝導熱量計の装置構成を例示したものである。図2(1)〜(3)に示すように、伝導熱量計は、一つの恒温体1(ヒートシンク)に物理的、機械的および電気的条件を同じに製作した2台の熱量計2を対称的に配置し、感熱体を兼ねた熱良導体3(またはサーモモジュール)の出力を差動的に接続したものである。この伝導熱量計は1つの比較側Rと6つの試料側Sを有している。比較側Rには比較側容器4が、試料側Sには試料側容器である専用容器5が配置される。
FIG. 2 illustrates the device configuration of the conduction calorimeter used in this experiment. As shown in FIGS. 2 (1) to 2 (3), the conduction calorimeter is symmetrical to two
図2(3)は伝導熱量計の測定原理の一例として、双子型伝導熱量計の測定原理を示したものである。この図に示すように、2台の熱量計2のうち1台を試料側Sとし、他の1台を比較側Rとしたとき、試料側Sに熱変化が生ずると比較側Rを基準にしてその熱変化に比例した信号が発生する。この伝導熱量計では、この出力信号を時間的に計測し、既知の熱量と比較して熱量を求める。
FIG. 2 (3) shows the measurement principle of the twin type conduction calorimeter as an example of the measurement principle of the conduction calorimeter. As shown in this figure, when one of the two
このような双子型伝導熱量計の利点は大変大きく、熱量計に及ぼす室温の変化によるベースラインのドリフト、試料側容器(専用容器5)内をかくはんした時の摩擦熱、試料側容器(専用容器5)内で発生する液体の蒸発潜熱等々、全て不必要の熱は相殺され、目的の熱量のみ測定が可能な優れた熱量計となっている(出典:非特許文献4)。 The advantages of such a twin-type conduction calorimeter are very large, such as baseline drift due to changes in room temperature on the calorimeter, frictional heat when the inside of the sample side container (dedicated container 5) is agitated, and sample side container (dedicated container). All unnecessary heat such as latent heat of evaporation of the liquid generated in 5) is canceled, and it is an excellent calorimeter capable of measuring only the target calorimeter (Source: Non-Patent Document 4).
・結果
まず、従来の評価方法である、材料定数γを用いない場合の強度評価式で評価した積算発熱量(ゲル/スペース比)と圧縮強度の関係を、BFS(高炉スラグ微粉末)を混合した系を例にとり図3に一覧で示す。
-Results First, BFS (blast furnace slag fine powder) is mixed with the relationship between the cumulative calorific value (gel / space ratio) and compressive strength evaluated by the strength evaluation formula when the material constant γ is not used, which is the conventional evaluation method. The system is shown in a list in FIG. 3 as an example.
ここで、図3(a)〜(c)中の「C」は普通ポルトランドセメント(LSP混合率ゼロ)、「BFS−20」等のハイフンに区切られた文字列において、一番目の文字はBFS種類4000、二番目の数字は置換率を示している。いずれも水セメント比は50%である。また、図(d)中の「BFS6000−50−50%」等のハイフンに区切られた文字列において、一番目の文字はBFS種類、二番目の数字は置換率、三番目の数字は水セメント比を示している。いずれも養生温度は20℃である。また、図(e)中の「BFS−L−20」等のハイフンに区切られた文字列において、二番目の文字はBFS種類、三番目の数字は置換率を示している。いずれも水セメント比は50%である。また、図(f)中の「BFS4000−50−60%」等のハイフンに区切られた文字列において、一番目の文字はBFS種類、二番目の数字は置換率、三番目の数字は水セメント比を示している。いずれも養生温度は20℃である。 Here, "C" in FIGS. 3 (a) to 3 (c) is a character string separated by hyphens such as ordinary Portland cement (LSP mixing ratio of zero) and "BFS-20", and the first character is BFS. Type 4000, the second number indicates the replacement rate. In both cases, the water-cement ratio is 50%. In addition, in the character string separated by hyphens such as "BFS6000-50-50%" in Fig. (D), the first character is the BFS type, the second number is the replacement rate, and the third number is water cement. Shows the ratio. In both cases, the curing temperature is 20 ° C. Further, in a character string separated by a hyphen such as "BFS-L-20" in FIG. (E), the second character indicates the BFS type, and the third number indicates the replacement rate. In both cases, the water-cement ratio is 50%. In addition, in the character string separated by hyphens such as "BFS4000-50-60%" in the figure (f), the first character is the BFS type, the second number is the replacement rate, and the third number is water cement. Shows the ratio. In both cases, the curing temperature is 20 ° C.
この図3に示すように、従来の評価方法では、BFS(混合材)の混合率が大きいほど、強度評価式と圧縮強度の関係は大きく異なることがわかる。 As shown in FIG. 3, in the conventional evaluation method, it can be seen that the larger the mixing ratio of BFS (mixing material), the greater the difference between the strength evaluation formula and the compressive strength.
次に、全ての水準を、材料定数γを用いた強度評価式[9]で評価した積算発熱量(ゲル/スペース比)と圧縮強度の関係を図4に、圧縮強度の推定値と実測値の関係を図5に示す。これらの図に示すように、強度評価式[9]を利用することで、かなり幅の広い範囲の混合セメントの強度特性の評価が、熱量測定による本発明の簡易な方法により可能となることがわかる。 Next, the relationship between the cumulative calorific value (gel / space ratio) and the compressive strength evaluated by the strength evaluation formula [9] using the material constant γ for all levels is shown in FIG. 4, and the estimated value and the measured value of the compressive strength. The relationship between the above is shown in FIG. As shown in these figures, by using the strength evaluation formula [9], it is possible to evaluate the strength characteristics of the mixed cement in a considerably wide range by the simple method of the present invention by calorific value measurement. Understand.
ところで従来、セメントを使用した水和固化体の強度をJIS規格に準じて確認するためには、図6に示すように、円柱状のモルタル試験体を複数本作製し、一定温度で養生した後、所定の各材齢において圧縮試験(圧縮強度試験)を行う必要があった。各試験において破壊されたモルタル試験体は廃棄され、標準的な試験の使用セメント量は例えば3kg程度必要となっていた。また、作製したモルタル試験体の数以上の試験は不可能であり、多量のセメントと労力とコストを要していた。 By the way, conventionally, in order to confirm the strength of a hydrated solidified product using cement in accordance with JIS standards, as shown in FIG. 6, a plurality of columnar mortar test specimens are prepared and cured at a constant temperature. , It was necessary to perform a compression test (compressive strength test) at each predetermined age. The mortar test piece destroyed in each test was discarded, and the amount of cement used in the standard test was required to be, for example, about 3 kg. In addition, it was impossible to test more than the number of prepared mortar test specimens, which required a large amount of cement, labor and cost.
しかしながら、本実施の形態によれば、図6のフローに示すような従来の場合と比較すると、使用セメント量は少量で済み、しかもJIS規格に準じた圧縮試験によることなく任意の材齢で何度でも圧縮強度を求めることができる。本実施の形態は、このような非常に簡便な工程にも関わらず、ポルトランドセメントの種類、混合材の種類、粉末度、化学組成、混合材量をパラメータとした、全世界のかなり範囲の広い混合セメントを使用した水和固化体の圧縮強度を推定可能である。 However, according to the present embodiment, the amount of cement used is smaller than that in the conventional case as shown in the flow of FIG. The compressive strength can also be determined by the degree. In spite of such a very simple process, this embodiment has a fairly wide range in the world, with parameters of Portland cement type, mixed material type, powderiness, chemical composition, and mixed material amount. The compressive strength of the hydrated solidified product using mixed cement can be estimated.
(混合セメントの強度推定装置)
次に、本発明に係る混合セメントの強度推定装置の実施の形態について説明する。
(Mixed cement strength estimation device)
Next, an embodiment of the mixed cement strength estimation device according to the present invention will be described.
本発明に係る混合セメントの強度推定装置は、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する装置であって、測定手段と推定手段とを備えている。ここで、測定手段、推定手段は、本発明に係る混合セメントの強度推定方法の各ステップに対応するものであるから、以下の説明では上記の混合セメントの強度推定方法において説明した内容と重複する内容については説明を省略する。 The device for estimating the strength of mixed cement according to the present invention is an device for estimating the strength of a hydrated solidified product using mixed cement composed of cement and a mixed material, and includes measuring means and estimating means. Here, since the measuring means and the estimating means correspond to each step of the strength estimation method of the mixed cement according to the present invention, the following description overlaps with the contents described in the above-mentioned strength estimation method of the mixed cement. The description of the contents will be omitted.
測定手段は、混合セメントと水とを所定の水粉体比で混合してなる試料の所定の材齢における積算発熱量を測定するものである。この測定手段は、伝導熱量計により構成することができる。 The measuring means measures the cumulative calorific value at a predetermined age of a sample obtained by mixing mixed cement and water at a predetermined water powder ratio. This measuring means can be configured by a conduction calorimeter.
推定手段は、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定するものである。この推定手段としては、例えば上記の積算発熱量、終局発熱量、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比、混合材の種類に応じて設定した材料定数を表す情報が格納されたデータベースまたはメモリと、このデータベースまたはメモリに格納された上記情報を読み出して、強度評価式[9]により所定の材齢における混合セメントの強度を推定する演算処理部を有するコンピュータとにより構成することができる。 The estimation means estimates the strength based on the measured cumulative calorific value, the final calorific value, the volume ratio of cement and the mixed material in the mixed cement, and the material constant set according to the type of the mixed material. be. Examples of this estimation means include a database or memory storing information representing the above-mentioned cumulative calorific value, ultimate calorific value, volume ratio of cement and mixed material in mixed cement, and material constants set according to the type of mixed material. , The information stored in this database or memory can be read out, and the computer can be configured by a computer having an arithmetic processing unit for estimating the strength of the mixed cement at a predetermined age by the strength evaluation formula [9].
このように構成した混合セメントの強度推定装置によれば、上記の強度推定方法と同様に、混合セメントを用いたコンクリートなどの水和固化体の強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することができる。 According to the strength estimation device of the mixed cement configured in this way, the strength characteristics of the hydrated solidified material such as concrete using the mixed cement can be easily and at many times evaluated in the same manner as the above-mentioned strength estimation method. can.
(コンクリートの製造方法)
次に、本発明に係るコンクリートの製造方法の実施の形態について説明する。
(Concrete manufacturing method)
Next, an embodiment of the concrete manufacturing method according to the present invention will be described.
本発明に係るコンクリートの製造方法は、上記の混合セメントの強度推定方法による推定に基づいて所定の強度に対応する混合セメントを選択し、選択した混合セメントを使用してコンクリートを製造するものである。このようにすれば、水和固化体とした場合の強度が推定された混合セメントの中から適切な混合セメントを用いることにより、例えば強度発現性に優れたコンクリートを製造することができる。 The method for producing concrete according to the present invention is to select a mixed cement corresponding to a predetermined strength based on the estimation by the above-mentioned method for estimating the strength of the mixed cement, and to produce concrete using the selected mixed cement. .. In this way, for example, concrete having excellent strength development can be produced by using an appropriate mixed cement from the mixed cement whose strength is estimated when it is made into a hydrated solidified body.
以上説明したように、本発明に係る混合セメントの強度推定方法によれば、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する方法であって、混合セメントと水とを所定の水粉体比で練混ぜて試料を作製し、この試料の所定の材齢における積算発熱量を測定するステップと、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定するステップとを備えるので、混合セメントを用いた水和固化体の強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することができる。 As described above, the method for estimating the strength of mixed cement according to the present invention is a method for estimating the strength of a hydrated solidified product using a mixed cement composed of cement and a mixed material, wherein the mixed cement and water are used. To prepare a sample by kneading with a predetermined water powder ratio, and to measure the cumulative calorific value of this sample at a predetermined age, the measured cumulative calorific value, the final calorific value, and the cement in the mixed cement. Since the step of estimating the strength based on the volume ratio of the mixed material and the material constant set according to the type of the mixed material is provided, the strength characteristics of the hydrated solidified product using the mixed cement can be easily and easily increased. It can be evaluated at the time of.
また、本発明に係る混合セメントの強度推定装置によれば、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定する装置であって、混合セメントと水とを所定の水粉体比で混合してなる試料の所定の材齢における積算発熱量を測定する測定手段と、測定した積算発熱量と、終局発熱量と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、強度を推定する推定手段とを備えるので、混合セメントを用いた水和固化体の強度特性を簡易かつ多くの時点で評価することができる。 Further, according to the mixed cement strength estimation device according to the present invention, it is an device for estimating the strength of a hydrated solidified product using a mixed cement composed of a cement and a mixed material, and the mixed cement and water are predetermined. A measuring means for measuring the cumulative calorific value at a predetermined age of a sample mixed with a water powder ratio, the measured cumulative calorific value, the final calorific value, and the volume ratio of cement and mixed material in the mixed cement. Since it is provided with an estimation means for estimating the strength based on the material constant set according to the type of the mixed material, it is possible to easily and at many times evaluate the strength characteristics of the hydrated solidified product using the mixed cement. can.
また、本発明に係るコンクリートの製造方法によれば、上述した混合セメントの強度推定方法による推定に基づいて所定の強度に対応する混合セメントを選択し、選択した混合セメントを使用してコンクリートを製造するので、強度が推定された混合セメントの中から適切な混合セメントを用いることにより、例えば強度発現性に優れたコンクリートを製造することができる。 Further, according to the method for producing concrete according to the present invention, a mixed cement corresponding to a predetermined strength is selected based on the estimation by the above-mentioned method for estimating the strength of the mixed cement, and concrete is produced using the selected mixed cement. Therefore, by using an appropriate mixed cement from the mixed cements whose strength has been estimated, for example, concrete having excellent strength development can be produced.
以上のように、本発明に係る混合セメントの強度推定方法、強度推定装置およびコンクリートの製造方法は、セメントと混合材とからなる混合セメントを使用した水和固化体の強度を推定するのに有用であり、特に、混合セメントを用いたコンクリートの強度特性を簡易かつ多くの時点で評価するのに適している。 As described above, the method for estimating the strength of mixed cement, the strength estimation device, and the method for producing concrete according to the present invention are useful for estimating the strength of a hydrated solidified product using mixed cement composed of cement and a mixed material. In particular, it is suitable for easily and at many times evaluating the strength characteristics of concrete using mixed cement.
1 恒温体(ヒートシンク)
2 熱量計
3 熱良導体(またはサーモモジュール)
4 比較側容器
5 専用容器
S 試料側
R 比較側
1 Constant temperature body (heat sink)
2
4
Claims (3)
混合セメントと水とを所定の水粉体比で練混ぜて試料を作製し、この試料の所定の材齢における積算発熱量を測定するステップと、
測定した積算発熱量と終局発熱量の比と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、セメントと混合材の水和物の生成量と毛管空隙率を求め、求めた水和物の生成量と毛管空隙率に基づいて、強度を推定するステップとを備えることを特徴とする混合セメントの強度推定方法。 It is a method of estimating the strength of a hydrated solidified product using a mixed cement composed of a cement and a mixed material.
A step of kneading mixed cement and water at a predetermined water powder ratio to prepare a sample, and measuring the cumulative calorific value of this sample at a predetermined age.
Hydrate of cement and mixed material based on the measured ratio of cumulative calorific value and final calorific value, the volume ratio of cement and mixed material in mixed cement, and the material constant set according to the type of mixed material. determine the product quantity and capillary porosity, obtained on the basis of the amount and capillary porosity of hydrates, intensity estimating method of mixing cement, characterized in that it comprises a step of estimating the strength.
混合セメントと水とを所定の水粉体比で混合してなる試料の所定の材齢における積算発熱量を測定する測定手段と、
測定した積算発熱量と終局発熱量の比と、混合セメントにおけるセメントと混合材の体積比と、混合材の種類に応じて設定した材料定数とに基づいて、セメントと混合材の水和物の生成量と毛管空隙率を求め、求めた水和物の生成量と毛管空隙率に基づいて、強度を推定する推定手段とを備えることを特徴とする混合セメントの強度推定装置。 A device for estimating the strength of a hydrated solidified product using mixed cement consisting of cement and a mixed material.
A measuring means for measuring the cumulative calorific value at a predetermined age of a sample obtained by mixing mixed cement and water at a predetermined water powder ratio, and
Based on the measured cumulative calorific value-final calorific value ratio, the volume ratio of cement and mixed material in the mixed cement, and the material constant set according to the type of mixed material, the hydrate of cement and mixed material determine the product quantity and capillary porosity, obtained on the basis of the amount and capillary porosity of hydrates, intensity estimating device of the mixed cement, characterized in that it comprises an estimation means for estimating the strength.
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