遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法
【課題】遠心成形コンクリートの長期の乾燥収縮予測方法を提供すること。
【解決手段】 本発明は、セメント、細骨材、粗骨材、化学混和剤及び水を混合して混練物を得る混合工程と、混練物を遠心成形して成形体を得る遠心成形工程と、成形体を硬化させて遠心成形コンクリートを得る硬化工程と、硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程と、を有する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法に関する。
【解決手段】 本発明は、セメント、細骨材、粗骨材、化学混和剤及び水を混合して混練物を得る混合工程と、混練物を遠心成形して成形体を得る遠心成形工程と、成形体を硬化させて遠心成形コンクリートを得る硬化工程と、硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程と、を有する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心成形コンクリートの長期の乾燥収縮予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレストレストコンクリート杭などの遠心成形コンクリートに生じる乾燥収縮は、供用期間中に導入応力を減少させたり、内面に生じるひび割れの原因となったりするため、小さいほうが好ましい。しかし、コンクリートの乾燥収縮の測定には、通常６ヶ月もの期間を要するため、所定の配合のコンクリートの乾燥収縮を容易に把握することができないのが現状である。
【０００３】
このため、コンクリートの乾燥収縮を短期間で推定する方法が提案されている。例えば非特許文献１には、コンクリートの乾燥収縮試験において、任意の短期材齢における測定収縮ひずみから長期的な収縮ひずみを予測する方法が示されており、乾燥期間２１日以上の測定値を用いれば、高い精度が得られるとしている。しかし、この方法は、蒸気養生を施さない一般的なコンクリートを対象としており、プレストレストコンクリート杭のように成形後蒸気養生が施されるコンクリートに関する乾燥収縮予測方法は、ないのが現状である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本建築学会、鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説、５７〜５８頁、２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コンクリートの乾燥収縮の測定は、通常、コンクリート成形後、材齢７日まで標準養生を施した後を基長として、温度２０℃、相対湿度６０％環境下で、１８２日間乾燥させたときの長さ変化率として測定される。また、遠心成形して製造するプレストレストコンクリート杭に用いるコンクリートは、コンクリートを型枠に充填し、遠心成形して蒸気養生した後、材齢１日から乾燥収縮を測定することが多い。しかしながら、乾燥収縮試験には６ヶ月もの時間を要することや、コンクリート工事において６ヶ月前に所定のコンクリートの品質を確認することは難しいことから、乾燥期間の短かい段階で、長期間経過した後のコンクリートの乾燥収縮を精度よく予測することが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、遠心成形コンクリートを長期間乾燥させる前に、長期間乾燥後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を精度よく予測できる遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため、種々の検討を行った。その結果、特定の乾燥期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率を測定することで、更なる乾燥期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、セメント、細骨材、粗骨材、化学混和剤及び水を混合して混練物を得る混合工程と、混練物を遠心成形して成形体を得る遠心成形工程と、成形体を硬化させてコンクリートを得る硬化工程と、硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程と、を有する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法を提供する。
【０００９】
また、本発明者らは、上記目的を達成するため、所定期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率の実測値の関係についてデータ解析を行った。その結果、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を高い精度で予測できる下記予測式を見出した。
【００１０】
すなわち、本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法によれば、下記式（１）に基づいて、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｘ日経過後の乾燥収縮Ｓｘ及び質量減少率Ｗｘと、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｙ日経過後の乾燥収縮Ｓｙ及び質量減少率Ｗｙとから、乾燥期間ｚ日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮Ｓｚを予測することができる。
Ｓｚ＝［ａ×Ｓｘ＋ｂ×Ｓｙ＋ｃ×（Ｗｙ−Ｗｘ）＋ｄ］×Ｓｙ・・・（１）
［式（１）中、Ｓｚはｚ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｘはｘ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｙはｙ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｗｘはｘ日経過後の質量減少率（％）、Ｗｙはｙ日経過後の質量減少率（％）であり、ｚは１５０〜３６０、ｘは６〜２２、ｙは２０〜５７であり、ｘ＜ｙを満足し、係数ａは−１２．５００×１０−３〜１３．０００×１０−３、係数ｂは−１２．５００×１０−３〜４．５００×１０−３、係数ｃは−１．０００〜２０．０００、係数ｄは１．０００〜２．５００である。］
【００１１】
本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法において、以下に示す乾燥期間ｘ日及びｙ日経過後の乾燥収縮及び質量減少率をそれぞれ測定することで、乾燥期間１８０〜１８４日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮をより精度よく予測することができる。
【００１２】
乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、乾燥期間ｙ日が２７〜２９日であり、係数ａが１０．８５０×１０−３〜１２．６００×１０−３、係数ｂが−１２．０７０×１０−３〜−９．８５０×１０−３、係数ｃが１５．５００〜１９．０００、係数ｄが１．５３０〜１．９００であることが好ましい。すなわち、乾燥期間２０〜２２日後及び乾燥期間２７〜２９日後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率をそれぞれ測定することで、１８０〜１８４日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮をより精度よく予測することができる。
【００１３】
乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、乾燥期間ｙ日が５５〜５７日であり、係数ａが−３．２５０×１０−３〜−２．７２０×１０−３、係数ｂが１．７５０×１０−３〜２．０７５×１０−３、係数ｃが−０．５７５〜−０．４７５、係数ｄが１．２５０〜１．５５０であることが好ましい。すなわち、乾燥期間２０〜２２日後及び乾燥期間５５〜５７日後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率をそれぞれ測定することで、１８０〜１８４日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮をより精度よく予測することができる。
【００１４】
本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法では、硬化工程において、コンクリートを１ｍ３得るにあたり、混練物は、水セメント比が１６〜４０質量％、細骨材率が３０〜５０容積％であり、セメントを４００〜７５０ｋｇ、混和材を４０〜７５ｋｇ、膨張材を２０〜７５ｋｇ、細骨材を５００〜９００ｋｇ、粗骨材を８００〜１２５０ｋｇ含有することが好ましい。
【００１５】
水セメント比、細骨材率、セメントの含有量、混和材の含有量、膨張材の含有量、細骨材及び粗骨材の含有量を上記の範囲にすることによって、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、遠心成形コンクリートを長期間乾燥させる前に、長期間乾燥後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を精度よく予測する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る予測式（２）を用いた乾燥収縮の推定値と実測値との関係を表すグラフである。
【図２】本発明に係る予測式（３）を用いた乾燥収縮の推定値と実測値との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好適な実施形態について説明する。本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法は、セメント、混和材、膨張材、細骨材、粗骨材及び水を混合して混練物を得る混合工程、混練物を遠心成形し成形体を得る遠心成形工程、成形体を硬化させてコンクリートを得る硬化工程及び硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程を有する。
【００１９】
混合工程では、セメント、混和材、膨張材、細骨材、粗骨材及び水を混合して混練物を得る。
【００２０】
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント、アルミナセメントなどの特殊セメントを用いることができる。これらのうち、ポルトランドセメントを用いることが好ましい。セメントの粉末度（ブレーン比表面積）は、好ましくは２５００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは３１００〜４８００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積とは、セメント１ｇ当たりの表面積であり、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して測定される値である。
【００２１】
混和材としては、無水石膏と非晶質シリカとを混合粉砕した混合物を使用することができる。非晶質シリカは製造時に高温状態にさらされるため、一次粒子が塊状の二次粒子を形成しているが、無水石膏と混合粉砕することにより解膠され、フレッシュコンクリートに混合した際の分散状態が良くなる。混和材としては、蒸気養生用混和材として一般に市販されているものを使用することができ、デンカΣ１０００（商品名、電気化学工業株式会社製）、デンカΣ２０００（商品名、電気化学工業株式会社製）、ノンクレーブ（商品名、住友大阪セメント株式会社製）、スーパーノンクレーブ（商品名、住友大阪セメント株式会社製）、ダイミックス（商品名、昭和ＫＤＥ株式会社製）、太平洋ウルトラスーパーミックス（商品名、太平洋マテリアル株式会社製）などが好ましく用いられる。これらのうち、デンカΣ１０００（商品名）又はノンクレーブ（商品名）を用いることが好ましい。
【００２２】
膨張材はアウィン−石灰−石膏系又は石灰−石膏系のものが使用できる。膨張材としては、市販のデンカＣＳＡ＃２０（電気化学工業株式会社製）、太平洋エクスパン又は太平洋ジプカル（太平洋マテリアル株式会社製）等が好ましく用いられる。
【００２３】
細骨材及び粗骨材としては、コンクリートに使用される一般的なものを用いることができる。より具体的には、ＪＩＳ Ａ ５３０８附属書Ａ及びＪＩＳ Ａ ５００５に規定の細骨材及び粗骨材などを用いることができる。
【００２４】
水としては、上水道水や地下水などが好適に使用できる。水には化学混和剤を添加してもよい。化学混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、急結剤、硬化促進剤、遅延剤、防錆剤、起泡剤、発泡剤、空気量調整剤などが使用できる。高性能減水剤の場合、使用量はセメントに対して０．５〜８．０質量％、好ましくは０．７〜７．５質量％、より好ましくは１．０〜７．０質量％である。
【００２５】
コンクリートを１ｍ３得るにあたり、混練物は、水セメント比が１６〜４０質量％、細骨材率が３０〜５０容積％であり、セメントを４００〜７５０ｋｇ、混和材を４０〜７５ｋｇ、膨張材を２０〜７５ｋｇ、細骨材を５００〜８００ｋｇ、粗骨材を８００〜１２５０ｋｇ含有することが好ましい。水セメント比、細骨材率、セメントの含有量、混和材の含有量、細骨材及び粗骨材の含有量を上記特定の範囲にすることによって、コンクリートの乾燥収縮を低減することができる。
【００２６】
水セメント比とは、コンクリート中の水とセメントの質量比を意味する。水セメント比は、好ましくは１６〜４０質量％であり、より好ましくは１７〜３８質量％であり、さらに好ましくは１８〜３６質量％であり、特に好ましくは１９〜３４質量％である。水セメント比が、１６質量％未満、もしくは４０質量％を超える場合は、コンクリートの乾燥収縮を低減し難い傾向がある。
【００２７】
コンクリートの単位水量は、好ましくは１２０〜１５５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは１２２〜１５３ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは１２４〜１５１ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは１２５〜１４８ｋｇ／ｍ３である。単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３を超える場合や１２０ｋｇ／ｍ３未満の場合には、コンクリートの乾燥収縮低減効果が十分に得られない場合や、所要のスランプを得ることができず遠心成形が困難となる場合がある。ここで、スランプとは、スランプ試験による変位量（スランプ値）を意味する。スランプ試験とは、フレッシュコンクリート（まだ固まらない状態のコンクリート）を、上端の内径が１０ｃｍ、下端の内径が２０ｃｍ、高さが３０ｃｍの鋼製中空のコーンにつめ、コーンを引き抜いた後に、頂面中央部が最初の高さからどのくらい下がるかの変位を測定する試験である（ＪＩＳ Ａ １１０１を参照）。
【００２８】
コンクリートの単位セメント量は４００〜７５０ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは４１０〜７３０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは４１５〜７１５ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは４２５〜７００ｋｇ／ｍ３である。単位セメント量が７５０ｋｇ／ｍ３を超える場合や４００ｋｇ／ｍ３未満の場合には、コンクリートの乾燥収縮低減効果が十分に得られない場合や、所要のスランプを得ることができずコンクリートの成形が困難となる場合がある。
【００２９】
コンクリートの単位混和材量は、好ましくは４０〜７５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは４２〜７３ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは４３〜７１ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは４４〜７０ｋｇ／ｍ３である。
【００３０】
コンクリートの単位膨張材量は、好ましくは２０〜７５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは２２〜７３ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは２３〜７１ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは２４〜６９ｋｇ／ｍ３である。
【００３１】
細骨材率とは、全細骨材及び全粗骨材を合計した全骨材の絶対容積に対する全細骨材の絶対容積比率を意味する。ここで、絶対容積とは、骨材中の空隙を含み、骨材粒間の空隙を含まない容積を意味する。混練物の細骨材率は、好ましくは３０〜５０容積％であり、より好ましくは３１〜４８容積％であり、さらに好ましくは３２〜４６容積％であり、特に好ましくは３３〜４５容積％である。粗骨材率が３０容積％未満又は５０容積％を超える場合は、コンクリートの乾燥収縮を小さくすることができない場合がある。
【００３２】
コンクリートの単位粗骨材量は、好ましくは８００〜１２５０ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは８１０〜１２３０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは８２０〜１２２０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは８３０〜１２１０ｋｇ／ｍ３である。
【００３３】
コンクリートの単位細骨材量は、好ましくは５００〜８００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは５１０〜７３０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは５２０〜７２０ｋｇ／ｍ３である。
【００３４】
混合工程は、例えば水平二軸形強制練りミキサなどのミキサ内で行うことができる。例えば３５Ｌ程度のコンクリートを製造する場合には、セメント、混和材、膨張材、細骨材及び粗骨材をミキサに投入し約３０秒間撹拌し、続いて、化学混和剤を溶解させた水をミキサに投入して約２４０秒間撹拌するとよい。
【００３５】
遠心成形工程では、複数の異なる遠心成形加速度β１〜βｎ及び遠心成形時間ｔ１〜ｔｎの組、例えば、β１（ｍ／ｓ２）でｔ１（秒）、β２（ｍ／ｓ２）でｔ２（秒）、…、βｎ（ｍ／ｓ２）でｔｎ（秒）遠心成形することにより段階的に行ってもよい。複数の遠心加速度で段階的に遠心成形を行う場合には、例えば次のように遠心成形することができる。まず、約１８〜７０（ｍ／ｓ２）の遠心成形加速度で約６０〜３００秒間遠心成形することにより、フレッシュコンクリートの型枠軸方向での均質化を行う。続いて、約９８〜２００（ｍ／ｓ２）の遠心成形加速度で約６０〜１８０秒間遠心成形することにより、フレッシュコンクリートの型枠内面への貼り付けを行う。続いて、約２００〜３５０（ｍ／ｓ２）の遠心成形加速度で約６０〜６００秒間遠心成形することにより、粗骨材の型枠内面方向への濃集と締め固めを行う。
【００３６】
硬化工程では、上記遠心成形工程で得た成形物を硬化させてコンクリートを得る。この間、必要な強度が得られる期間まで、養生することが好ましい。養生とは、乾燥や凍結などの有害な外的影響から保護することをいう。養生方法としては、コンクリートを水中に浸漬したり、散水したり、濡れたマットなどで覆うなどの方法が有効である。また、遠心成形コンクリートの場合、硬化促進のため、一般的に、蒸気養生や高温高圧で養生するオートクレーブ養生などを行う。例えば、５〜３５℃の温度範囲で４〜６時間、前養生を行った後、蒸気養生を行うとよい。蒸気養生は１５〜２２℃／時間の昇温速度で最高６０〜９０℃、好ましくは７０〜８５℃まで昇温し、最高温度で３〜６時間保持した後、６〜１２時間かけて冷却することにより行うとよい。冷却後脱型することにより、遠心成形コンクリートが得られる。
【００３７】
本発明では、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測することができる。本発明に係る遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測式は、下記式（１）に示すとおりである。予測工程では、下記式（１）に基づいて、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｘ日経過後の乾燥収縮Ｓｘ及び質量減少率Ｗｘと、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｙ日経過後の乾燥収縮Ｓｙ及び質量減少率Ｗｙとを用いた回帰分析から、乾燥期間ｚ日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮Ｓｚを予測する。
Ｓｚ＝［ａ×Ｓｘ＋ｂ×Ｓｙ＋ｃ×（Ｗｙ−Ｗｘ）＋ｄ］×Ｓｙ・・・（１）
【００３８】
ここで、Ｓｚはｚ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｘはｘ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｙはｙ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｗｘはｘ日経過後の質量減少率（％）、Ｗｙはｙ日経過後の質量減少率（％）であり、乾燥期間ｚ日は１５０〜３６０日であり、乾燥期間ｘ日は６〜２２日であり、乾燥期間ｙ日は２０〜５７日であり、ｘ＜ｙを満足する。また、係数ａは−１２．５００×１０−３〜１３．０００×１０−３、係数ｂは―１２．５００×１０−３〜４．５００×１０−３、係数ｃは―１．０００〜２０．０００、係数ｄは１．０００〜２．５００である。
【００３９】
上記式（１）を用いて遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測する予測工程を有することによって、実際に遠心成形コンクリートを長期間乾燥しなくても、長期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測することが可能となる。
【００４０】
乾燥収縮予測式（１）に用いられる乾燥期間ｚ日を１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日を２０〜２２日、乾燥期間ｙ日を２７〜２９日とすると、係数ａは１０．８５０×１０−３〜１２．６００×１０−３、係数ｂは−１２．０７０×１０−３〜−９．８５０×１０−３、係数ｃは１５．５００〜１９．０００、係数ｄは１．５３０〜１．９００である。係数ａ〜ｄを上記範囲とした場合、回帰分析による推定値と実測値との差は±１００×１０−６程度とすることができる。また、係数ａは好ましくは１１．３５０×１０−３〜１１．５５０×１０−３であり、係数ｂは好ましくは−１１．０５０×１０−３〜−１０．８５０×１０−３であり、係数ｃは好ましくは１７．０００〜１７．４００であり、係数ｄは好ましくは１．７００〜１．７５０である。係数ａ〜ｄを好ましい範囲とした場合、推定値と実測値との差は±６０×１０−６程度とより精度高く、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測することができる。
【００４１】
また、乾燥収縮予測式（１）に用いられる乾燥期間ｚ日を１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日を２０〜２２日、乾燥期間ｙ日を５５〜５７日とすると、係数ａは−３．２５０×１０−３〜−２．７２０×１０−３、係数ｂは１．７５０×１０−３〜２．０７５×１０−３、係数ｃは−０．５７５〜−０．４７５、係数ｄは１．２５０〜１．５５０である。係数ａ〜ｄを上記範囲とした場合、回帰式による推定値と実測値との差は±１００×１０−６程度とすることができる。また、係数ａは好ましくは−３．１００×１０−３〜−２．９５０×１０−３であり、係数ｂは好ましくは１．８５０×１０−３〜１．９５０×１０−３であり、係数ｃは好ましくは−０．５２５〜−０．５００であり、係数ｄは好ましくは１．３５０〜１．４３０である。係数ａ〜ｄを好ましい範囲とした場合、推定値と実測値との差は±４０×１０−６程度とより精度高く、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４３】
［実施例１〜５１］
以下の手順で実施例１〜５１の遠心成形コンクリート供試体を作製した。
【００４４】
（混合工程）
以下の材料を用いて混合を行った。
（１）セメント：普通ポルトランドセメント（記号Ｎ、ブレーン比表面積 ３３３０ｃｍ２／ｇ）または早強ポルトランドセメント（記号Ｈ、ブレーン比表面積 ４４００ｃｍ２／ｇ）
（２）混和材：Σ１０００（電気化学工業株式会社製）またはノンクレーブ（住友大阪セメント株式会社製）
（３）膨張材：デンカＣＳＡ＃２０（電気化学工業（株）社製）
（２）骨材
（ｉ）細骨材：一般的な細骨材を使用した。
（ｉｉ）粗骨材：一般的な細骨材を使用した。最大粒径は２０ｍｍとした。
（３）化学混和剤：一般的な高性能減水剤を使用した。使用量はセメントに対して１．５〜６．５質量％とした。
【００４５】
まず、コンクリート供試体の材料を、表１に示す単位量で配合した。
【００４６】
各材料を、水平二軸形強制練りミキサに投入し、混合した。具体的には、粗骨材、細骨材、セメント、混和材、膨張材をミキサに投入後、３０秒間攪拌した。続いて予め化学混和剤を溶かした水をミキサに投入後、２４０秒間混合して混練物を得た。
【００４７】
（遠心成形工程）
遠心力成形体（外径Φ２０×長さ３０×厚さ４ｃｍ）は円筒形型枠に所定量のコンクリートを充填し、１９．６ｍ／ｓ２−２分、９８．１ｍ／ｓ２−１分、１９６．２ｍ／ｓ２−１分及び２９４．３ｍ／ｓ２−５分の条件下で遠心力成形を行った。
【００４８】
（硬化工程）
上記の遠心成形体を円筒型枠のまま蒸気養生を施した。蒸気養生は、２０℃で５時間前養生を行い、２０℃／ｈの昇温速度（３時間）で８０℃まで加熱し、８０℃で４時間保持したのち、降温速度１０℃／ｈ（６時間）で冷却する工程とした。蒸気養生後、脱型し、硬化コンクリートを得た。
【００４９】
（遠心成形コンクリートの乾燥収縮の測定）
上記の蒸気養生の後、遠心成形コンクリート供試体の基長を測定した。続いて、温度２０℃、相対湿度６０％の環境下にて１８２日まで乾燥させ、各遠心成形コンクリート供試体の乾燥収縮を測定した。コンクリートの乾燥収縮は、ＪＩＳ Ａ １１２９−２ 「コンタクトゲージ法」に準じて測定した。結果を表２〜４に示す。
【００５０】
（遠心成形コンクリートの乾燥収縮の予測工程）
乾燥期間２１日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間２８日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間２１日から２８日にかけての遠心成形コンクリートの質量減少率の差を用いて、実施例のデータを回帰分析することによって乾燥収縮予測式およびその係数を設定した。係数をより好ましい範囲とした式（２）で得られた乾燥収縮推定値を表３、４に示す。また、図１に、下記式（２）を用いた遠心成形コンクリートの乾燥収縮の推定値及び実測値の相関関係を示す。
Ｓ１８２＝［１１．４４９×１０−３×Ｓ２１−１０．９５７×１０−３×Ｓ２８＋１７．２３７×（Ｗ２８−Ｗ２１）＋１．７１１］×Ｓ２８・・・（２）
【００５１】
乾燥期間２１日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間５６日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間２１日から５６日にかけての遠心成形コンクリートの質量減少率の差を用いて、実施例のデータを回帰分析することによって乾燥収縮予測式およびその係数を設定した。係数をより好ましい範囲とした式（３）で得られた乾燥収縮推定値を表３、４に示す。また、図２に、下記式（３）を用いた遠心成形コンクリートの乾燥収縮の推定値及び実測値の相関関係を示す。
Ｓ１８２＝［−３．０４９×１０−３×Ｓ２１＋１．８６９×１０−３×Ｓ５６−０．５０６×（Ｗ５６−Ｗ２１）＋１．３９６］×Ｓ５６・・・（３）
【００５２】
表３、４、並びに図１、２に示すように、本発明に係る遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測式を用いることで、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を精度よく予測できることが確認された。ここで、図１、２中、Ｒは各式の相関係数を示す。なお、図１、２には、比較のため、日本建築学会が公表している短期データを用いたコンクリートの乾燥収縮の予測結果を併せて示した（「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説」、５７〜５８頁、日本建築学会、２００６を参照）。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心成形コンクリートの長期の乾燥収縮予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレストレストコンクリート杭などの遠心成形コンクリートに生じる乾燥収縮は、供用期間中に導入応力を減少させたり、内面に生じるひび割れの原因となったりするため、小さいほうが好ましい。しかし、コンクリートの乾燥収縮の測定には、通常６ヶ月もの期間を要するため、所定の配合のコンクリートの乾燥収縮を容易に把握することができないのが現状である。
【０００３】
このため、コンクリートの乾燥収縮を短期間で推定する方法が提案されている。例えば非特許文献１には、コンクリートの乾燥収縮試験において、任意の短期材齢における測定収縮ひずみから長期的な収縮ひずみを予測する方法が示されており、乾燥期間２１日以上の測定値を用いれば、高い精度が得られるとしている。しかし、この方法は、蒸気養生を施さない一般的なコンクリートを対象としており、プレストレストコンクリート杭のように成形後蒸気養生が施されるコンクリートに関する乾燥収縮予測方法は、ないのが現状である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本建築学会、鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説、５７〜５８頁、２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コンクリートの乾燥収縮の測定は、通常、コンクリート成形後、材齢７日まで標準養生を施した後を基長として、温度２０℃、相対湿度６０％環境下で、１８２日間乾燥させたときの長さ変化率として測定される。また、遠心成形して製造するプレストレストコンクリート杭に用いるコンクリートは、コンクリートを型枠に充填し、遠心成形して蒸気養生した後、材齢１日から乾燥収縮を測定することが多い。しかしながら、乾燥収縮試験には６ヶ月もの時間を要することや、コンクリート工事において６ヶ月前に所定のコンクリートの品質を確認することは難しいことから、乾燥期間の短かい段階で、長期間経過した後のコンクリートの乾燥収縮を精度よく予測することが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、遠心成形コンクリートを長期間乾燥させる前に、長期間乾燥後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を精度よく予測できる遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため、種々の検討を行った。その結果、特定の乾燥期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率を測定することで、更なる乾燥期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、セメント、細骨材、粗骨材、化学混和剤及び水を混合して混練物を得る混合工程と、混練物を遠心成形して成形体を得る遠心成形工程と、成形体を硬化させてコンクリートを得る硬化工程と、硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程と、を有する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法を提供する。
【０００９】
また、本発明者らは、上記目的を達成するため、所定期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率の実測値の関係についてデータ解析を行った。その結果、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を高い精度で予測できる下記予測式を見出した。
【００１０】
すなわち、本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法によれば、下記式（１）に基づいて、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｘ日経過後の乾燥収縮Ｓｘ及び質量減少率Ｗｘと、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｙ日経過後の乾燥収縮Ｓｙ及び質量減少率Ｗｙとから、乾燥期間ｚ日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮Ｓｚを予測することができる。
Ｓｚ＝［ａ×Ｓｘ＋ｂ×Ｓｙ＋ｃ×（Ｗｙ−Ｗｘ）＋ｄ］×Ｓｙ・・・（１）
［式（１）中、Ｓｚはｚ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｘはｘ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｙはｙ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｗｘはｘ日経過後の質量減少率（％）、Ｗｙはｙ日経過後の質量減少率（％）であり、ｚは１５０〜３６０、ｘは６〜２２、ｙは２０〜５７であり、ｘ＜ｙを満足し、係数ａは−１２．５００×１０−３〜１３．０００×１０−３、係数ｂは−１２．５００×１０−３〜４．５００×１０−３、係数ｃは−１．０００〜２０．０００、係数ｄは１．０００〜２．５００である。］
【００１１】
本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法において、以下に示す乾燥期間ｘ日及びｙ日経過後の乾燥収縮及び質量減少率をそれぞれ測定することで、乾燥期間１８０〜１８４日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮をより精度よく予測することができる。
【００１２】
乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、乾燥期間ｙ日が２７〜２９日であり、係数ａが１０．８５０×１０−３〜１２．６００×１０−３、係数ｂが−１２．０７０×１０−３〜−９．８５０×１０−３、係数ｃが１５．５００〜１９．０００、係数ｄが１．５３０〜１．９００であることが好ましい。すなわち、乾燥期間２０〜２２日後及び乾燥期間２７〜２９日後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率をそれぞれ測定することで、１８０〜１８４日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮をより精度よく予測することができる。
【００１３】
乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、乾燥期間ｙ日が５５〜５７日であり、係数ａが−３．２５０×１０−３〜−２．７２０×１０−３、係数ｂが１．７５０×１０−３〜２．０７５×１０−３、係数ｃが−０．５７５〜−０．４７５、係数ｄが１．２５０〜１．５５０であることが好ましい。すなわち、乾燥期間２０〜２２日後及び乾燥期間５５〜５７日後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮及び質量減少率をそれぞれ測定することで、１８０〜１８４日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮をより精度よく予測することができる。
【００１４】
本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法では、硬化工程において、コンクリートを１ｍ３得るにあたり、混練物は、水セメント比が１６〜４０質量％、細骨材率が３０〜５０容積％であり、セメントを４００〜７５０ｋｇ、混和材を４０〜７５ｋｇ、膨張材を２０〜７５ｋｇ、細骨材を５００〜９００ｋｇ、粗骨材を８００〜１２５０ｋｇ含有することが好ましい。
【００１５】
水セメント比、細骨材率、セメントの含有量、混和材の含有量、膨張材の含有量、細骨材及び粗骨材の含有量を上記の範囲にすることによって、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、遠心成形コンクリートを長期間乾燥させる前に、長期間乾燥後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を精度よく予測する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る予測式（２）を用いた乾燥収縮の推定値と実測値との関係を表すグラフである。
【図２】本発明に係る予測式（３）を用いた乾燥収縮の推定値と実測値との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好適な実施形態について説明する。本発明の遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法は、セメント、混和材、膨張材、細骨材、粗骨材及び水を混合して混練物を得る混合工程、混練物を遠心成形し成形体を得る遠心成形工程、成形体を硬化させてコンクリートを得る硬化工程及び硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程を有する。
【００１９】
混合工程では、セメント、混和材、膨張材、細骨材、粗骨材及び水を混合して混練物を得る。
【００２０】
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント、アルミナセメントなどの特殊セメントを用いることができる。これらのうち、ポルトランドセメントを用いることが好ましい。セメントの粉末度（ブレーン比表面積）は、好ましくは２５００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは３１００〜４８００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積とは、セメント１ｇ当たりの表面積であり、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠して測定される値である。
【００２１】
混和材としては、無水石膏と非晶質シリカとを混合粉砕した混合物を使用することができる。非晶質シリカは製造時に高温状態にさらされるため、一次粒子が塊状の二次粒子を形成しているが、無水石膏と混合粉砕することにより解膠され、フレッシュコンクリートに混合した際の分散状態が良くなる。混和材としては、蒸気養生用混和材として一般に市販されているものを使用することができ、デンカΣ１０００（商品名、電気化学工業株式会社製）、デンカΣ２０００（商品名、電気化学工業株式会社製）、ノンクレーブ（商品名、住友大阪セメント株式会社製）、スーパーノンクレーブ（商品名、住友大阪セメント株式会社製）、ダイミックス（商品名、昭和ＫＤＥ株式会社製）、太平洋ウルトラスーパーミックス（商品名、太平洋マテリアル株式会社製）などが好ましく用いられる。これらのうち、デンカΣ１０００（商品名）又はノンクレーブ（商品名）を用いることが好ましい。
【００２２】
膨張材はアウィン−石灰−石膏系又は石灰−石膏系のものが使用できる。膨張材としては、市販のデンカＣＳＡ＃２０（電気化学工業株式会社製）、太平洋エクスパン又は太平洋ジプカル（太平洋マテリアル株式会社製）等が好ましく用いられる。
【００２３】
細骨材及び粗骨材としては、コンクリートに使用される一般的なものを用いることができる。より具体的には、ＪＩＳ Ａ ５３０８附属書Ａ及びＪＩＳ Ａ ５００５に規定の細骨材及び粗骨材などを用いることができる。
【００２４】
水としては、上水道水や地下水などが好適に使用できる。水には化学混和剤を添加してもよい。化学混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、急結剤、硬化促進剤、遅延剤、防錆剤、起泡剤、発泡剤、空気量調整剤などが使用できる。高性能減水剤の場合、使用量はセメントに対して０．５〜８．０質量％、好ましくは０．７〜７．５質量％、より好ましくは１．０〜７．０質量％である。
【００２５】
コンクリートを１ｍ３得るにあたり、混練物は、水セメント比が１６〜４０質量％、細骨材率が３０〜５０容積％であり、セメントを４００〜７５０ｋｇ、混和材を４０〜７５ｋｇ、膨張材を２０〜７５ｋｇ、細骨材を５００〜８００ｋｇ、粗骨材を８００〜１２５０ｋｇ含有することが好ましい。水セメント比、細骨材率、セメントの含有量、混和材の含有量、細骨材及び粗骨材の含有量を上記特定の範囲にすることによって、コンクリートの乾燥収縮を低減することができる。
【００２６】
水セメント比とは、コンクリート中の水とセメントの質量比を意味する。水セメント比は、好ましくは１６〜４０質量％であり、より好ましくは１７〜３８質量％であり、さらに好ましくは１８〜３６質量％であり、特に好ましくは１９〜３４質量％である。水セメント比が、１６質量％未満、もしくは４０質量％を超える場合は、コンクリートの乾燥収縮を低減し難い傾向がある。
【００２７】
コンクリートの単位水量は、好ましくは１２０〜１５５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは１２２〜１５３ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは１２４〜１５１ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは１２５〜１４８ｋｇ／ｍ３である。単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３を超える場合や１２０ｋｇ／ｍ３未満の場合には、コンクリートの乾燥収縮低減効果が十分に得られない場合や、所要のスランプを得ることができず遠心成形が困難となる場合がある。ここで、スランプとは、スランプ試験による変位量（スランプ値）を意味する。スランプ試験とは、フレッシュコンクリート（まだ固まらない状態のコンクリート）を、上端の内径が１０ｃｍ、下端の内径が２０ｃｍ、高さが３０ｃｍの鋼製中空のコーンにつめ、コーンを引き抜いた後に、頂面中央部が最初の高さからどのくらい下がるかの変位を測定する試験である（ＪＩＳ Ａ １１０１を参照）。
【００２８】
コンクリートの単位セメント量は４００〜７５０ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは４１０〜７３０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは４１５〜７１５ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは４２５〜７００ｋｇ／ｍ３である。単位セメント量が７５０ｋｇ／ｍ３を超える場合や４００ｋｇ／ｍ３未満の場合には、コンクリートの乾燥収縮低減効果が十分に得られない場合や、所要のスランプを得ることができずコンクリートの成形が困難となる場合がある。
【００２９】
コンクリートの単位混和材量は、好ましくは４０〜７５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは４２〜７３ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは４３〜７１ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは４４〜７０ｋｇ／ｍ３である。
【００３０】
コンクリートの単位膨張材量は、好ましくは２０〜７５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは２２〜７３ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは２３〜７１ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは２４〜６９ｋｇ／ｍ３である。
【００３１】
細骨材率とは、全細骨材及び全粗骨材を合計した全骨材の絶対容積に対する全細骨材の絶対容積比率を意味する。ここで、絶対容積とは、骨材中の空隙を含み、骨材粒間の空隙を含まない容積を意味する。混練物の細骨材率は、好ましくは３０〜５０容積％であり、より好ましくは３１〜４８容積％であり、さらに好ましくは３２〜４６容積％であり、特に好ましくは３３〜４５容積％である。粗骨材率が３０容積％未満又は５０容積％を超える場合は、コンクリートの乾燥収縮を小さくすることができない場合がある。
【００３２】
コンクリートの単位粗骨材量は、好ましくは８００〜１２５０ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは８１０〜１２３０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは８２０〜１２２０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは８３０〜１２１０ｋｇ／ｍ３である。
【００３３】
コンクリートの単位細骨材量は、好ましくは５００〜８００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは５１０〜７３０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは５２０〜７２０ｋｇ／ｍ３である。
【００３４】
混合工程は、例えば水平二軸形強制練りミキサなどのミキサ内で行うことができる。例えば３５Ｌ程度のコンクリートを製造する場合には、セメント、混和材、膨張材、細骨材及び粗骨材をミキサに投入し約３０秒間撹拌し、続いて、化学混和剤を溶解させた水をミキサに投入して約２４０秒間撹拌するとよい。
【００３５】
遠心成形工程では、複数の異なる遠心成形加速度β１〜βｎ及び遠心成形時間ｔ１〜ｔｎの組、例えば、β１（ｍ／ｓ２）でｔ１（秒）、β２（ｍ／ｓ２）でｔ２（秒）、…、βｎ（ｍ／ｓ２）でｔｎ（秒）遠心成形することにより段階的に行ってもよい。複数の遠心加速度で段階的に遠心成形を行う場合には、例えば次のように遠心成形することができる。まず、約１８〜７０（ｍ／ｓ２）の遠心成形加速度で約６０〜３００秒間遠心成形することにより、フレッシュコンクリートの型枠軸方向での均質化を行う。続いて、約９８〜２００（ｍ／ｓ２）の遠心成形加速度で約６０〜１８０秒間遠心成形することにより、フレッシュコンクリートの型枠内面への貼り付けを行う。続いて、約２００〜３５０（ｍ／ｓ２）の遠心成形加速度で約６０〜６００秒間遠心成形することにより、粗骨材の型枠内面方向への濃集と締め固めを行う。
【００３６】
硬化工程では、上記遠心成形工程で得た成形物を硬化させてコンクリートを得る。この間、必要な強度が得られる期間まで、養生することが好ましい。養生とは、乾燥や凍結などの有害な外的影響から保護することをいう。養生方法としては、コンクリートを水中に浸漬したり、散水したり、濡れたマットなどで覆うなどの方法が有効である。また、遠心成形コンクリートの場合、硬化促進のため、一般的に、蒸気養生や高温高圧で養生するオートクレーブ養生などを行う。例えば、５〜３５℃の温度範囲で４〜６時間、前養生を行った後、蒸気養生を行うとよい。蒸気養生は１５〜２２℃／時間の昇温速度で最高６０〜９０℃、好ましくは７０〜８５℃まで昇温し、最高温度で３〜６時間保持した後、６〜１２時間かけて冷却することにより行うとよい。冷却後脱型することにより、遠心成形コンクリートが得られる。
【００３７】
本発明では、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測することができる。本発明に係る遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測式は、下記式（１）に示すとおりである。予測工程では、下記式（１）に基づいて、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｘ日経過後の乾燥収縮Ｓｘ及び質量減少率Ｗｘと、遠心成形コンクリートの乾燥期間ｙ日経過後の乾燥収縮Ｓｙ及び質量減少率Ｗｙとを用いた回帰分析から、乾燥期間ｚ日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮Ｓｚを予測する。
Ｓｚ＝［ａ×Ｓｘ＋ｂ×Ｓｙ＋ｃ×（Ｗｙ−Ｗｘ）＋ｄ］×Ｓｙ・・・（１）
【００３８】
ここで、Ｓｚはｚ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｘはｘ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｙはｙ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｗｘはｘ日経過後の質量減少率（％）、Ｗｙはｙ日経過後の質量減少率（％）であり、乾燥期間ｚ日は１５０〜３６０日であり、乾燥期間ｘ日は６〜２２日であり、乾燥期間ｙ日は２０〜５７日であり、ｘ＜ｙを満足する。また、係数ａは−１２．５００×１０−３〜１３．０００×１０−３、係数ｂは―１２．５００×１０−３〜４．５００×１０−３、係数ｃは―１．０００〜２０．０００、係数ｄは１．０００〜２．５００である。
【００３９】
上記式（１）を用いて遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測する予測工程を有することによって、実際に遠心成形コンクリートを長期間乾燥しなくても、長期間経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測することが可能となる。
【００４０】
乾燥収縮予測式（１）に用いられる乾燥期間ｚ日を１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日を２０〜２２日、乾燥期間ｙ日を２７〜２９日とすると、係数ａは１０．８５０×１０−３〜１２．６００×１０−３、係数ｂは−１２．０７０×１０−３〜−９．８５０×１０−３、係数ｃは１５．５００〜１９．０００、係数ｄは１．５３０〜１．９００である。係数ａ〜ｄを上記範囲とした場合、回帰分析による推定値と実測値との差は±１００×１０−６程度とすることができる。また、係数ａは好ましくは１１．３５０×１０−３〜１１．５５０×１０−３であり、係数ｂは好ましくは−１１．０５０×１０−３〜−１０．８５０×１０−３であり、係数ｃは好ましくは１７．０００〜１７．４００であり、係数ｄは好ましくは１．７００〜１．７５０である。係数ａ〜ｄを好ましい範囲とした場合、推定値と実測値との差は±６０×１０−６程度とより精度高く、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測することができる。
【００４１】
また、乾燥収縮予測式（１）に用いられる乾燥期間ｚ日を１８０〜１８４日、乾燥期間ｘ日を２０〜２２日、乾燥期間ｙ日を５５〜５７日とすると、係数ａは−３．２５０×１０−３〜−２．７２０×１０−３、係数ｂは１．７５０×１０−３〜２．０７５×１０−３、係数ｃは−０．５７５〜−０．４７５、係数ｄは１．２５０〜１．５５０である。係数ａ〜ｄを上記範囲とした場合、回帰式による推定値と実測値との差は±１００×１０−６程度とすることができる。また、係数ａは好ましくは−３．１００×１０−３〜−２．９５０×１０−３であり、係数ｂは好ましくは１．８５０×１０−３〜１．９５０×１０−３であり、係数ｃは好ましくは−０．５２５〜−０．５００であり、係数ｄは好ましくは１．３５０〜１．４３０である。係数ａ〜ｄを好ましい範囲とした場合、推定値と実測値との差は±４０×１０−６程度とより精度高く、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を予測することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４３】
［実施例１〜５１］
以下の手順で実施例１〜５１の遠心成形コンクリート供試体を作製した。
【００４４】
（混合工程）
以下の材料を用いて混合を行った。
（１）セメント：普通ポルトランドセメント（記号Ｎ、ブレーン比表面積 ３３３０ｃｍ２／ｇ）または早強ポルトランドセメント（記号Ｈ、ブレーン比表面積 ４４００ｃｍ２／ｇ）
（２）混和材：Σ１０００（電気化学工業株式会社製）またはノンクレーブ（住友大阪セメント株式会社製）
（３）膨張材：デンカＣＳＡ＃２０（電気化学工業（株）社製）
（２）骨材
（ｉ）細骨材：一般的な細骨材を使用した。
（ｉｉ）粗骨材：一般的な細骨材を使用した。最大粒径は２０ｍｍとした。
（３）化学混和剤：一般的な高性能減水剤を使用した。使用量はセメントに対して１．５〜６．５質量％とした。
【００４５】
まず、コンクリート供試体の材料を、表１に示す単位量で配合した。
【００４６】
各材料を、水平二軸形強制練りミキサに投入し、混合した。具体的には、粗骨材、細骨材、セメント、混和材、膨張材をミキサに投入後、３０秒間攪拌した。続いて予め化学混和剤を溶かした水をミキサに投入後、２４０秒間混合して混練物を得た。
【００４７】
（遠心成形工程）
遠心力成形体（外径Φ２０×長さ３０×厚さ４ｃｍ）は円筒形型枠に所定量のコンクリートを充填し、１９．６ｍ／ｓ２−２分、９８．１ｍ／ｓ２−１分、１９６．２ｍ／ｓ２−１分及び２９４．３ｍ／ｓ２−５分の条件下で遠心力成形を行った。
【００４８】
（硬化工程）
上記の遠心成形体を円筒型枠のまま蒸気養生を施した。蒸気養生は、２０℃で５時間前養生を行い、２０℃／ｈの昇温速度（３時間）で８０℃まで加熱し、８０℃で４時間保持したのち、降温速度１０℃／ｈ（６時間）で冷却する工程とした。蒸気養生後、脱型し、硬化コンクリートを得た。
【００４９】
（遠心成形コンクリートの乾燥収縮の測定）
上記の蒸気養生の後、遠心成形コンクリート供試体の基長を測定した。続いて、温度２０℃、相対湿度６０％の環境下にて１８２日まで乾燥させ、各遠心成形コンクリート供試体の乾燥収縮を測定した。コンクリートの乾燥収縮は、ＪＩＳ Ａ １１２９−２ 「コンタクトゲージ法」に準じて測定した。結果を表２〜４に示す。
【００５０】
（遠心成形コンクリートの乾燥収縮の予測工程）
乾燥期間２１日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間２８日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間２１日から２８日にかけての遠心成形コンクリートの質量減少率の差を用いて、実施例のデータを回帰分析することによって乾燥収縮予測式およびその係数を設定した。係数をより好ましい範囲とした式（２）で得られた乾燥収縮推定値を表３、４に示す。また、図１に、下記式（２）を用いた遠心成形コンクリートの乾燥収縮の推定値及び実測値の相関関係を示す。
Ｓ１８２＝［１１．４４９×１０−３×Ｓ２１−１０．９５７×１０−３×Ｓ２８＋１７．２３７×（Ｗ２８−Ｗ２１）＋１．７１１］×Ｓ２８・・・（２）
【００５１】
乾燥期間２１日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間５６日の遠心成形コンクリートの乾燥収縮、乾燥期間２１日から５６日にかけての遠心成形コンクリートの質量減少率の差を用いて、実施例のデータを回帰分析することによって乾燥収縮予測式およびその係数を設定した。係数をより好ましい範囲とした式（３）で得られた乾燥収縮推定値を表３、４に示す。また、図２に、下記式（３）を用いた遠心成形コンクリートの乾燥収縮の推定値及び実測値の相関関係を示す。
Ｓ１８２＝［−３．０４９×１０−３×Ｓ２１＋１．８６９×１０−３×Ｓ５６−０．５０６×（Ｗ５６−Ｗ２１）＋１．３９６］×Ｓ５６・・・（３）
【００５２】
表３、４、並びに図１、２に示すように、本発明に係る遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測式を用いることで、遠心成形コンクリートの乾燥収縮を精度よく予測できることが確認された。ここで、図１、２中、Ｒは各式の相関係数を示す。なお、図１、２には、比較のため、日本建築学会が公表している短期データを用いたコンクリートの乾燥収縮の予測結果を併せて示した（「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説」、５７〜５８頁、日本建築学会、２００６を参照）。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、混和材、膨張材、細骨材、粗骨材、化学混和剤及び水を混合して混練物を得る混合工程と、前記混練物を遠心力により成形する遠心成形工程と、
前記成形体を硬化させて遠心成形コンクリートを得る硬化工程と、
前記硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程と、
を有する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法。
【請求項２】
下記式（１）に基づいて、前記遠心成形コンクリートの乾燥期間ｘ日経過後の乾燥収縮Ｓｘ及び質量減少率Ｗｘと、前記遠心成形コンクリートの乾燥期間ｙ日経過後の乾燥収縮Ｓｙ及び質量減少率Ｗｙとから、乾燥期間ｚ日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮Ｓｚを予測する、請求項１記載の乾燥収縮予測方法。
Ｓｚ＝［ａ×Ｓｘ＋ｂ×Ｓｙ＋ｃ×（Ｗｙ−Ｗｘ）＋ｄ］×Ｓｙ・・・（１）
［式（１）中、Ｓｚはｚ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｘはｘ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｙはｙ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｗｘはｘ日経過後の質量減少率（％）、Ｗｙはｙ日経過後の質量減少率（％）であり、ｚは１５０〜３６０、ｘは６〜２２、ｙは２０〜５７であり、ｘ＜ｙを満足し、係数ａは−１２．５００×１０−３〜１３．０００×１０−３、係数ｂは−１２．５００×１０−３〜４．５００×１０−３、係数ｃは−１．０００〜２０．０００、係数ｄは１．０００〜２．５００である。］
【請求項３】
前記乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、前記乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、前記乾燥期間ｙ日が２７〜２９日であり、前記係数ａが１０．８５０×１０−３〜１２．６００×１０−３、係数ｂが−１２．０７０×１０−３〜−９．８５０×１０−３、係数ｃが１５．５００〜１９．０００、係数ｄが１．５３０〜１．９００である、請求項２記載の乾燥収縮予測方法。
【請求項４】
前記乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、前記乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、前記乾燥期間ｙ日が５５〜５７日であり、前記係数ａが−３．２５０×１０−３〜−２．７２０×１０−３、係数ｂが１．７５０×１０−３〜２．０７５×１０−３、係数ｃが−０．５７５〜−０．４７５、係数ｄが１．２５０〜１．５５０である、請求項２記載の乾燥収縮予測方法。
【請求項５】
前記硬化工程において、前記遠心成形コンクリートを１ｍ３得るにあたり、
前記混練物は、水セメント比が１６〜４０質量％、前記細骨材率が３０〜５０容積％であり、前記セメントを４００〜７５０ｋｇ、前記混和材を４０〜７５ｋｇ、前記膨張材を２０〜７５ｋｇ、前記細骨材を５００〜８００ｋｇ、前記粗骨材を８００〜１２５０ｋｇ、前記化学混和剤をセメントに対して０．５〜８．０質量％含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の乾燥収縮予測方法。
【請求項１】
セメント、混和材、膨張材、細骨材、粗骨材、化学混和剤及び水を混合して混練物を得る混合工程と、前記混練物を遠心力により成形する遠心成形工程と、
前記成形体を硬化させて遠心成形コンクリートを得る硬化工程と、
前記硬化工程において、遠心成形コンクリートの乾燥期間６〜５７日経過後の乾燥収縮及び質量減少率の測定値から、乾燥期間１５０〜３６０日経過後の乾燥収縮を予測する予測工程と、
を有する遠心成形コンクリートの乾燥収縮予測方法。
【請求項２】
下記式（１）に基づいて、前記遠心成形コンクリートの乾燥期間ｘ日経過後の乾燥収縮Ｓｘ及び質量減少率Ｗｘと、前記遠心成形コンクリートの乾燥期間ｙ日経過後の乾燥収縮Ｓｙ及び質量減少率Ｗｙとから、乾燥期間ｚ日経過後の遠心成形コンクリートの乾燥収縮Ｓｚを予測する、請求項１記載の乾燥収縮予測方法。
Ｓｚ＝［ａ×Ｓｘ＋ｂ×Ｓｙ＋ｃ×（Ｗｙ−Ｗｘ）＋ｄ］×Ｓｙ・・・（１）
［式（１）中、Ｓｚはｚ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｘはｘ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｓｙはｙ日経過後の乾燥収縮（×１０−６）、Ｗｘはｘ日経過後の質量減少率（％）、Ｗｙはｙ日経過後の質量減少率（％）であり、ｚは１５０〜３６０、ｘは６〜２２、ｙは２０〜５７であり、ｘ＜ｙを満足し、係数ａは−１２．５００×１０−３〜１３．０００×１０−３、係数ｂは−１２．５００×１０−３〜４．５００×１０−３、係数ｃは−１．０００〜２０．０００、係数ｄは１．０００〜２．５００である。］
【請求項３】
前記乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、前記乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、前記乾燥期間ｙ日が２７〜２９日であり、前記係数ａが１０．８５０×１０−３〜１２．６００×１０−３、係数ｂが−１２．０７０×１０−３〜−９．８５０×１０−３、係数ｃが１５．５００〜１９．０００、係数ｄが１．５３０〜１．９００である、請求項２記載の乾燥収縮予測方法。
【請求項４】
前記乾燥期間ｚ日が１８０〜１８４日、前記乾燥期間ｘ日が２０〜２２日、前記乾燥期間ｙ日が５５〜５７日であり、前記係数ａが−３．２５０×１０−３〜−２．７２０×１０−３、係数ｂが１．７５０×１０−３〜２．０７５×１０−３、係数ｃが−０．５７５〜−０．４７５、係数ｄが１．２５０〜１．５５０である、請求項２記載の乾燥収縮予測方法。
【請求項５】
前記硬化工程において、前記遠心成形コンクリートを１ｍ３得るにあたり、
前記混練物は、水セメント比が１６〜４０質量％、前記細骨材率が３０〜５０容積％であり、前記セメントを４００〜７５０ｋｇ、前記混和材を４０〜７５ｋｇ、前記膨張材を２０〜７５ｋｇ、前記細骨材を５００〜８００ｋｇ、前記粗骨材を８００〜１２５０ｋｇ、前記化学混和剤をセメントに対して０．５〜８．０質量％含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の乾燥収縮予測方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１８１１１８（Ｐ２０１２−１８１１１８Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４５７２（Ｐ２０１１−４４５７２）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
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