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配合設計

配合設計. コンクリート工学研究室 岩城　一郎. 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）. 示方配合と現場配合.

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配合設計

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Presentation Transcript

  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 • 単位セメント量C • 単位細骨材量S • 単位粗骨材量G • 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 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？）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 1040 2355 セメント 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 水 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 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 • 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 表面水 5mm以上 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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