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配合設計 コンクリート工学研究室 岩城 一郎.

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1 配合設計 コンクリート工学研究室 岩城 一郎

2 配合とは?配合設計とは? 配合:コンクリートを製造するために用いられる各材料の使用量あるいは混合割合
配合設計:コンクリートが所定の性能を有するように,その製造に用いる各材料の使用量あるいは混合割合を定めること コンクリートに要求される性能:安全性(丈夫),耐久性(長持ち),施工性(造りやすさ),さらには美観(美しさ),環境低負荷(環境保全),経済性(安さ)

3 示方配合と現場配合 示方配合:示方書または現場技術者によって指示される配合,骨材は表乾状態,細骨材は5mmふるいを通るもの,粗骨材は5mmふるいをとどまるものを用いた場合の配合(理論上の配合,現場配合を考える際の基準となる配合) 現場配合:現場で示方配合のコンクリートができるように,現場における材料の状態に応じて定めた配合,湿潤状態にある骨材の水量(表面水率)の補正,細骨材と粗骨材の区分による補正,混和剤を水に薄めて使用する際の水量の補正(現場で示方配合を満足するよう各種補正が必要)

4 示方配合の表し方 示方配合表:コンクリート1m3あたりの単位量を表示 具体的な例

5 示方配合表の各項目 粗骨材の最大寸法Gmax スランプ 水セメント比W/C (AEコンクリートの目標)空気量 細骨材率s/a 単位水量W
単位混和材(混和剤)量FまたはA

6 各項目の説明 粗骨材の最大寸法Gmax:一般に大きいほど同一強度,同一スランプのコンクリートを作る際の単位水量Wが減るため,部材の最小寸法,鉄筋のあき,かぶりの制約条件を満足する中でできるだけ大きく設定する. スランプ(Slump):フレッシュコンクリートのコンシステンシーやワーカビリティーを評価するための指標.所定のコーンに所定の方法でコンクリートを詰め,コーンを引き抜いた際の,コンクリートの沈下量を求めたもの.大きいほど作業はしやすくなるが材料分離が大きくなる.小さすぎるとやはり締固めにくく材料分離が起こる.→作業に適する範囲でできるだけ小さいものを選ぶ.一般の土木構造物:8-12cm,断面の大きさ,配筋等により使い分ける. 水セメント比W/C:骨材が表乾状態のときの,セメントペースト部分の水とセメントの質量比,W/C 小→強度 大,          組織の緻密性 高→一般に耐久性 高

7 示方配合表の各項目 (AEコンクリートの目標)空気量:多いほど凍害(凍結融解作用)に対する抵抗性の向上,ワーカビリティーの向上⇔強度の低下:プラスの影響の方が明らかに大 エントレインドエア:AE剤によりコンクリート中に連行される微小な独立気泡(25-250μm) エントラップトエア:コンクリートの練混ぜ中に自然に形成される気泡(エントレインドエアよりも大,凍害に対する抵抗性が期待できない,1~2%は入る.),JIS規格:4.5±1.5%→寒冷地では4~6%を推奨 細骨材率s/a(日本では質量は大文字,容積は小文字):骨材全量に対する細骨材量の絶対容積比→フレッシュ時の性状(粘り,粗々しさ)に影響 単位水量W:大→耐久性 小(乾燥収縮,物質の透過性)→作業ができる範囲内でできるだけ少なく設定する. 単位セメント量C:大→経済性,発熱量 大

8 配合設計の進め方 ①粗骨材の最大寸法Gmax:条件の許す範囲でできるだけ大きく.
建設材料実験:(社)日本材料学会より ①粗骨材の最大寸法Gmax:条件の許す範囲でできるだけ大きく. ②単位水量W:所定のフレッシュ性状(スランプ,ワーカビリティー)が得られる範囲でできるだけ小さく. ③水セメント比W/C:所定の強度,耐久性が得られるよう設定 ④単位セメント量C:②,③より自動的に決まる. ⑤細骨材率s/a:所定のフレッシュ性状(粗々しさ,粘り)が得られるよう設定 ⑥単位細骨材量S,単位粗骨材量G:②~⑤より自動的に決まる.

9 水セメント比W/Cを下げると? (セメント水比C/Wを上げると?)
コンクリートの圧縮強度はC/Wに比例する(W/Cに反比例する)→W/Cを下げると強度が上がる.

10 単位水量Wを上げると? 軟らかい(一見,作業しやすい)コンクリートができる. 材料分離しやすくなる.
ひび割れが出やすくなる.→耐久性が低下する. C一定の条件でWだけが上がると,W/Cが高くなり,強度が低くなる(細孔組織が粗くなる).その結果,耐久性がさらに低下する.

11 コンクリートの配合の概念 セメント 細骨材 空気 水:密度1.0g/cm3 セメント:密度3.16g/cm3
1040 セメント 2355 細骨材 空気 水:密度1.0g/cm3 セメント:密度3.16g/cm3 細骨材:表乾密度2.66g/cm3 粗骨材:表乾密度2.81g/cm3 粗骨材 コンクリート材料の体積割合

12 骨材の含水状態の模式図 絶対 乾燥状態 (絶乾状態) 空気中 乾燥状態 (気乾状態) 表面 乾燥状態 (表乾状態) 湿潤状態 含水量
絶対    乾燥状態  (絶乾状態) 空気中   乾燥状態  (気乾状態) 表面    乾燥状態  (表乾状態) 湿潤状態 含水量 有効吸水量 表面水量 吸 水 量 含 水 量

13 示方配合から現場配合へ 現場配合とは? 現場で示方配合のコンクリートができるように,現場における 材料の状態に応じて定めた配合
  現場で示方配合のコンクリートができるように,現場における 材料の状態に応じて定めた配合 示方配合の仮定  - 骨材は表面乾燥飽水状態(表乾状態)  - 細骨材は5mm以下,粗骨材は5mm以上 実際には?  - 骨材は湿潤状態  - 細骨材は5mm以上,粗骨材は5mm以下のものも含まれる. 示方配合から現場配合への補正  - 骨材の含水率に対する補正:実際の骨材が湿潤状態とすれば,表面水量を補正する必要がある.  - 骨材粒度に対する調整:実際の細骨材に5mm以上(粗骨材に5mm以下)のものが含まれているとすれば,骨材量を補正する必要がある.

14 示方配合と現場配合の関係 詳細は,次年度,材料実験の中でフォロー 表面水 5mm以上 実態は? 5mm以下 表面水 示方配合
C S C 実態は? S Air Air W G W G 5mm以下 表面水 示方配合 結果として・・・ C 詳細は,次年度,材料実験の中でフォロー S 全てのバランスが崩れる!!    特に,右図の場合,示方配合より単位水量W,水セメント比W/Cともに上がり,品質低下を招く.  →示方配合から現場配合への 調整が必要 Air W G


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