JPH0833385B2

JPH0833385B2 - 液体、粉体および粒体による混合物の基本流動水量測定法

Info

Publication number: JPH0833385B2
Application number: JP11703787A
Authority: JP
Inventors: 靖郎伊東
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPS63284469A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的」本発明は液体、粉体および粒体による基本流動水量測
定法に係り、セメント混練物などの液体と粉体および粒
体との混合物、特に粒体として砂などの天然産出粒子や
破砕加工した粒子などを用いた混合物について基本流動
水量を測定する方法を提供しようとするものである。

（産業上の利用分野）セメント、フライアッシュなどの粉体と水その他の液
体および砂その他の細骨材などの粒体および必要に応じ
て砂利などの塊体を配合して得られる混合物に関してワ
ーカビリティ、ブリージング、流動性などの特性を測定
し、該当混合系における配合変化時の特性を判定し、更
にはこのような混合物に関し流動性その他の特性を最高
状態として安定に得しめるための技術。

（従来の技術）各種土木、建築などに関してセメントなどの水硬性物
質粉末を用い、これに水を主体とした液体と共に砂その
他の細骨材を配合したモルタルを利用することの多いこ
とは周知の通りであり、又これに砂利や砕石などの粗骨
材や繊維材などをも配合したコンクリートに関してもそ
の特性としては上記３者の混合物において基本的に求め
ることが可能で、適宜に添加剤を配合しても同じ関係が
ある。同様のことは各種窯業製品を製造し或いはその他
の物理的、化学的製品を得るための資料調整に関して不
可欠的に必要であるが、斯様な調整に際しては前記した
ような資料粉粒の液体存在下における吸着現象（その反
面における分散現象）などがあり、所期する均斉な調整
物を得ることができないことは周知の通りである。この
ような現象はそうした調整物を用いて目的製品を得る場
合における成形性ないし充填性、プリージング性ないし
分離性、更には該混練物の成形硬化によって得られる製
品の強度その他の特性に影響し、又該調整物の搬送その
他の荷役取扱いに影響する。同様のことは新しい配合調
整物のみならず、粘土、石粉、スラッジやヘドロその他
においてもそれに混入した砂粒や繊維材その他の骨材的
物質との間に認められるところであって、その搬送、荷
役あるいは貯蔵などに関し種々の問題を有し、更には降
雨時などにおける崖や山地などの崩壊の如きにおいても
基本的には前記粉体、液体および粒体による混合物の挙
動であって、その特性如何が大きく影響する。

従ってこの吸着現象などに関してはそれなりに検討が
加えられているが、従来では単に理論的ないし定性的に
理解するものである。このような従来一般の技術的状態
において、本発明者等は曩に特願昭58-5216号（特開昭5
9-131164号）や特願昭58-245233号（特開昭60-139407
号）のような提案をなし、特にコンクリートないしモル
タルに用いられる細骨材表面における吸着液の定量化に
関する試験測定法ないしそのような試験測定結果を利用
した混練物の調整に関する１連の手法を提案した。即ち
これらの先願技術は前記のような粒子ないし粉体表面に
附着介在する水などの液体に関し、毛細管現象的に粉粒
間に保留停滞されたものと粉粒表面に吸着されたものに
区分して考察し、特にその後者について定量的に試験測
定しようとするもので、しかも複数個の試料に対し同一
遠心力条件による能率的な測定が可能であり、それだけ
に上記したようなコンクリートやモルタルなどの調整に
関し従来の漫然として同じ液体と理解把握されているも
のを区分して理解し、しかもその測定結果を夫々の条件
下に即応して定量的に得しめるものであることからその
混練、調整上画期的な改善結果を得しめている。

（発明が解決しようとする問題点）前記したような従来一般的な技術は、JIS規定の如き
により細骨材に関し、例えば表面乾燥飽水状態による吸
水率と粗粒率、実績率等の測定データを用い上記したよ
うな混練物等の液分を把握調整しようとするものであっ
て、具体的な混練物の調整に当ってはその物性を的確に
把握し制御することができない。即ちこのような混練物
に関しては分離ブリージング性ないしワーカビリティ、
圧送性、締固め性等の物性が必要であることは周知の通
りであるが、これらの物性は同じ砂であってもセメント
が異ることによってその特性が異り、又反対にセメント
が同じであっても砂が異ることにより得られた混練物の
特性はやはり変動する。更に斯うした混練物を密実に充
填成形するためには振動その他の圧密処理を加えること
が一般的であるが、そうした振動その他の圧密処理に際
して混練物の示す挙動ないし変化は同じJIS規定による
測定値のものであっても大幅に異っていることが殆んど
である。又厚層にコンクリート打ちをなし或いは型枠を
縦形としてコンクリートを打設充填した場合において打
設充填された生コンクリートまたはモルタルの示す様相
は種々に変動したものとなる。ところで本発明者等は斯
かる混練のための配合水を分割し、その特定範囲におけ
る一部を均等に細骨材へ附着させてからセメントを添加
して１次混練し、次いで残部の水を加えて２次混練する
ことにより、ブリージングや分離が少く、しかもワーカ
ビリティにおいて優れた混練物を得しめ、又それによっ
て得られる成形体の強度その他を同じ配合条件において
相当に高めることのできる有利な技術を開発し業界の好
評を得ているが、そうした新技術を採用しても細骨材が
異ることによって具体的に得られる混練物における前記
したような諸効果の程度は種々に異ったものとなる。

このような問題点を解決すべく本発明者等によって提
案された前記先願技術では粒子表面における吸着液と、
そうでないものとを区分するだけでなく、その吸着液に
関して定量的な解明を図るものであって、頗る有効な手
法と言えるが、この技術に関して具体的な測定をなし、
その結果を用いてコンクリートやモルタルの調整をなし
た多数の結果について仔細を検討したところ、夫々のモ
ルタルやコンクリートなどの調整において、なおそれな
りの的確性を有し得ない傾向が認められた。即ちこれら
の実験結果によると、細骨材のような骨材類と粉体間の
相互干渉性（セメントと骨材間のなじみ）および骨材
（細骨材を含む）の制御を確保することが容易でない。
つまりこれら資材の表面粗度、材質、形状、表面吸着力
等、従来のJIS既定などで解明できない骨材の性質がコ
ンクリートやモルタルの分離ブリージング性、ワーカビ
リティ、圧送性、締固め性などに大きく関与しているも
のと推定されるが、このような関係を的確に解明し、合
理的な混練物を得ることができない。

従って具体的には試し練りを繰返し、できるだけ有利
な配合混練条件を決定することとなるが、斯うした試し
練りは１つの結果を得るために相当の工数と時間を必要
とし、例えば得られる製品の強度まで求めようとすると
一般的に４週間をも必要とする。況して繰返して調整し
試験するとすれば著しい長時間が消費され、具体的施工
に即応できない。この故にこの試し練りは基本的には夫
々の作業者等による経験ないし勘により、又比較的短時
間内に測定結果の求められるもののみを試験して全般を
推定するようなこととならざるを得ず、合理性を欠くと
共に的確な合致を得ることができず、相当の誤差範囲を
見込むことが必要である。

「発明の構成」（問題点を解決するための手段）セメント類やフライアッシュ、スラグ粉末、粘土など
の粉体と、砂や粒状スラグ、人工細骨材、ガラス球その
他の粒体および水その他の液体を加えた混合物を用い、
該混合物を圧密充填操作した最密状態の充填物に関し前
記混合物における上記粒体の限界相対吸着水率を求める
と共に前記粉体のキャピラリー域における含水率を求
め、上記した最密状態充填物の単位容積当り重量より、
その粒体重量と粉体重量、および前記粒体重量に上記限
界相対吸着水率を乗じた粒体吸着水重量と、前記粉体重
量に上記キャピラリー域含水率を乗じた粉体吸着水重量
とを差引いた値を前記最密状態充填物における基本流動
水重量として求めることを特徴とする液体、粉体および
粒体による混合物の基本流動水量測定法。

（作用）セメント類などの粉体と砂などの粒体および水などの
液体による混合物を圧密充填操作した最密状態の充填物
において、前記混合物における粒体の限界吸着水率と粉
体のキャピラリー域含水率を求め、上記した最密状態充
填物の単位容量当り重量から該最密状態充填物中の粒体
および粉体の各重量と前記粒体重量に限界吸着水率を乗
じた粒体の限界的吸着水重量と前記粉体重量に上記キャ
ピラリー域含水率を乗じた粉体の同じく限界的吸着水重
量を夫々差引いた値は上述した最密状態充填物における
流動性その他の特性を支配する基本的な水量重量として
求められる。

前記基本的流動水量重量は前記最密状態充填物の成形
性、ブリージング、凝結後における強度発現などに有意
な相関関係を示し、この基本的流動水量を指標として前
記混合物を調整することにより当該混合物の特性を的確
に把握することができる。

（実施例）上記したような本発明について更に説明すると、本発
明者等は上記したような粒体、粉体および液体から成る
混練物について、その配合混練条件により得られる混練
物ないし該混練物によって成形された製品の特性などを
的確に予測し、合理的に混練物を調整することについて
多年に亘る実地的検討と推考を重ねた結果、このような
混練物の最密状態充填を形成したものについてその単位
容積当り重量からその粒体および粉体の各重量と粒体に
ついての限界相対吸着水重量と粉体についての限界相対
吸着水重量とを夫々差引いた残部水量を該最密状態充填
物の基本流動水量として把握することができ、このよう
な新しい基本流動水量と前記最密状態充填物における緩
み（ないし充填）率との間に整然たる関係の存すること
を発見し、このような関係を利用して配合混練条件を決
定することにより得られる混練物の特性を的確に解明
し、予測することに成功した。

本発明における粉体としてはポルトランドセメント
類、アルミナセメント、マグネシアセメント、石こう
類、消石灰などの石灰類、高炉スラグ、膨張セメントな
どの特殊セメント、フライアッシュ、シリカヒューム、
石粉、粘土ないし泥分その他の無機または有機質の充填
ないし増量目的で用いられる粉状体がある。又粒体とし
ては川砂や海砂、山砂、砕砂、粒状スラグ、人工細骨材
などの細骨材や金属繊維、無機繊維などの繊維材、更に
塊状体として砂利、砕石などの粗骨材があり、又これら
粒体ないし塊状体としては遮音や断熱あるいは耐火性、
原子力遮断性、軽量性、重量性などを附代するために用
いられる各種骨材類などがある。更に液体としては水が
代表的であるが、これに減水剤、急結剤、プラスチック
類などの各種助剤ないし添加剤を混合したものが広く用
いられる。

然して本発明者は上記したような細骨材などの粒体に
関して、充分且つ大量に水分を附着含有させたものに遠
心力などの脱水力を作用させることによりその含水量が
脱水力増大に伴って次第に低下することとなるが、ある
一定限度に達するとそれ以上に脱水力が増大しても殆ん
ど含水量を低下することのない限界相対吸着水率の存す
ることを確認しており、同様に粉体に関しても粉体相互
が実質的に接触し且つ粉体粒子間に水が充満していてし
かも空気が実質的に存しないキャピラリー域に達した状
態において該粉体の限界的吸着水率の存することが確め
られている。更に前記粒体についての限界相対吸着水率
測定に関して粉体を併用することにより粒体間における
接点液の如きによる影響を回避し的確な測定結果の得ら
れる手法などを確立している。

本発明においてはこれらの本発明者等による新規開発
技術に加えて前述したように最密状態充填物についての
解明を重ね、前記した基本的流動水量を求めるものであ
る。即ち本発明者等は上記したような細骨材等の骨材に
関してその吸着液量を求めるに当って粉体を併用するこ
とにより骨材間における接点液の如きによる影響を該粉
体の保液量として排除して的確な測定結果を得しめる。
又このような骨材の如き粒状ないし繊維状体と粉体およ
び液体から成る混合系に対し遠心力を作用させて脱液処
理するならば、作用する遠心力の変化によって吸着液量
が変化し、つまり遠心力の増大に従って骨材に対する吸
着液量が次第に低減することとなるが、斯うした脱液処
理の遠心力がある一定値を超えると、それ以上に遠心力
を増加させても吸着液量に殆んど変動することがなくな
り、前記したような吸着液量の低減傾向の変曲するポイ
ントの存することを確認し、このような吸着液低減傾向
の変更点を限界吸着水率として理解することができる。
然してこのような限界吸着水率は用いられた骨材、粉体
あるいは液体の何れか１つまたは２つ以上が変化するこ
とによってそれなりに変化し、従って具体的に得られる
吸着水率は相対限界吸着水率となるが、斯うした限界基
準吸着水率なるものは多数の実験結果からどのような混
合系においても存在し、又同じ混合組成のものにおいて
は常に一定である。例えば富士川産川砂（Q:2.49、F.
M.:2.65、比重表乾ρ_H:2.58、ρ_D:2.52、ρv:1.739、
ε:31％、Sm:65.3cm²/g）と普通ポルトランドセメント
および代表的液体である水を用い、砂セメント比（S/
C）を０、１、２、３と変化させた各試料について本発
明者等が曩に提案した特願昭58-245233号（特開昭60-13
9407号）の方法により遠心力30G（Ｃは重力）より1000G
に亘る多様な脱水処理を行った結果は、S/Cが０である
セメントペーストの含水率Wp/Cは前記したように作用す
る遠心力の如何によってそれなりに異ると共に、これに
砂が混合され、S/Cの値が高くなるに従って含水率が高
くなるが、上記セメントペーストの場合を基点としてS/
Cの上昇に伴い含水率の上昇する度合は、一定遠心力
（例えば150G〜200G）以上となってもその遠心力増大に
も拘わらず殆んど変化がない。即ち100G以下のような重
力の比較的低い領域においては30G、60G、80G、100Gの
如く相当に少い遠心力差条件を以て処理測定しているの
に対して、200G以上においては100G以上のような大きい
遠心力差条件で処理測定したものであるが、150Gから20
0Gとなることによって何れのS/Cの場合においても比較
的大きい含水率の低下があり、それより重力条件が大と
なることによってもこの含水率低下の程度が大幅に低減
する様相が示され、しかもそのS/Cの増加に伴う図表上
の上昇傾斜角θ_１は略一定であって、殆んど変化がな
い。例えば438Gと1000Gとでは500G以上の重力増大があ
るに拘わらずその上昇傾斜角θ_１は一定状態であり、20
0Gの場合においても上記1000Gの場合と実質的に平行状
態である。

前記したような結果について、その遠心力作用後の全
含水量をW_Zとし、Ｃをセメント量、Ｓを砂量とすると共
に遠心力作用後の粉体の含水量をWp、また遠心力作用後
の砂の含水量をW_Sとなし、更に遠心力処理後の前記傾斜
角θ_１の正接（tan θ_１）をβとすると、上記W_Z/Cは次
のＩ式のようになる。

W_Z/C＝Wp/C＋βS/C …Ｉ又、βは次のII式のように表わされる。

従って前記W_Sは、 W_S＝W_Z−Wp …III 従ってβは砂の含水量を砂量で除した含水率となり、
これを骨材の限界相対吸着水率とする。然して具体的に
W_Z/CをＩ式によって求めると共にその精度（r²）を検討
すると、次の第１表の如くであった。

即ち精度r²は少くとも0.98以上であることが確認さ
れ、頗る高精度のものであることが確認された。

又このような結果について、その遠心力Ｇと前記β、
即ちW_S/Sの関係は前記した200Gまでは相対吸着水率βが
次第に低下するが、200Gを超えることにより殆んど相対
吸着水率βが低下しないで略水平状の直線的な脱水結果
が得られる様相は明かである。即ち上記した200Gまでの
相対吸着水率β低下が200G以上の遠心力作用時における
略水平状直線とのなす角度θ_２が求められ、このθ_２は
夫々の骨材によってそれなりに異ることになるが、θ_２
の角度如何は夫々の骨材における脱水エネルギーの大き
さによる脱水特性を代表する1G当りの界面脱水率という
ことができる。前記のように遠心力が増大しても相対吸
着水率に殆んど変化のない値は当該骨材に関する限界吸
着水率（β_０）と言うことができる。又最大相対吸着水
率β₀ maxはθ_２の傾斜直線と重力０点との交点であ
り、骨材の全相対吸着水率β_GOは限界吸着水率β_０にβ
₀ maxを加えたものとなり、遠心力処理によって、該吸
着水率β₀ maxが脱水される関係をなすものであり、
又、前記のように遠心力増大により吸着水率の実質的に
変化しない遠心力値をGmaxとして求めることができる。

一方粉体のペーストに関してキャピラリー域における
含水率が混練操作時におけるトルクの最高値近辺となる
ことについては同じく本発明者等により特開昭58-56815
号公報の第４図などに発表されている（該公報ではファ
ニキュラーないしキャピラリーとされているが、その後
の検討によりキャピラリー域たることが確認されてい
る）。即ち絶乾状態の粉体に対し次第に加水しながら混
練した場合において、その加水量が次第に増加するに従
って混練トルクは増大するが、斯うして水量増加に伴い
次第に増加したトルクがトルク最高点に達した後に更に
水量が増加するならば今度は次第にトルクが減少するこ
ととなる。これはペースト中における水が粉体粒子間の
空隙を完全状態に満たしてスラリー状態となり、しかも
その粉体粒子間水量が次第に増加することによって流動
性が大となることによるものである。つまり粉体粒子間
の空隙が完全に水で満たされる（スラリーとなる）直前
のキャピラリー域においては混練トルクが最大状態とな
るわけで、このような混練トルク最大状態で調整された
混練物を用いるときはブリージング水の発生を有効に縮
減し、斯うした混練物による製品は強度その他の特性に
おいて卓越したものとなることが前記公開公報に示され
ており、本発明ではこのようなキャピラリー域の含水率
（Wp/C）をαとし、前記限界吸着水率β_０と共に重要な
ファクターとして採用するものである。

ところで本発明者は上述したような粉体、粒体および
液体からなる混練物について前記のようにそれ以上に作
用力を増大しても吸着水率βの実質的に低下しない状態
を遠心力で実施した場合を検討した結果、その遠心力が
例えば150〜200G（粒体の性状によって夫々の場合に若
干の差がある）のように高いことから充填組織内に気孔
が発生し、単に脱水する場合は兎も角としても実際の充
填打設組織と異なることになることに鑑み、上記のよう
な気孔を発生しない遠心力以外の方法により前記遠心力
150〜200Gを作用せしめたものと同じ状態を形成するこ
とについて検討した結果、突き固め方式によっても同等
の状態を形成し得ることを確認した。即ちこのような方
法として本発明者は多くの細骨材とセメント粉体との組
合わせについて仔細に検討した結果、直径が11.4cmで高
さが9.8cmの容量1000ccを有する円筒形容器（容重マ
ス）に練り上がった試料約500ccを装入してから重量500
gのテーブルフロー用突き棒で容器内全般に亘って平均
に25回以上の突き固め操作を行い、次いで支持台面から
２〜3cm上げて落下させるスタンピング操作を３回以上
行って突き固め充填状態を平均化し、その後更に約500c
cの試料を装入して同じ突き固め操作とスタンピングを
行う方法が好ましいものであって、この方法で同じS/C
による試料に対しW/Cを次第に変化させた各種のものに
ついて検討するならば、得られた突き固め充填物におい
てそのW/Cが特定の値を採った場合に最高の容重値が得
られる。例えば細骨材たる砂の粒径組成と合致し、しか
も形状的に揃った基準材として0.075〜5mmの径を有する
ガラス球を用い、これにポルトランドセメントを、S/C
＝１として配合した試料についてW/Cを順次且つ種々に
変化させて上記突き固め方式による充填を行った場合に
は次の第２表のような結果が得られ、W/Cを28％とした
ものが容重ρにおいて2235gであって最高状態の充填状
態を得しめ、これよりW/Cが低くても高くても容重ρが
小となる。

同様に同じガラス球とポルトランドセメントを用い、
S/Cを３とした場合にはW/Cが33％程度のときに容重ρが
2227gであって、このW/C値より１％高くなり或いは低く
なった場合には夫々に容重ρの低くなる様相は第２表の
場合と同じであり、更にS/Cを６とした場合にはW/Cが48
％程度のときに容重ρが最高値を示し、これよりW/C値
が変動することにより高くなっても低くなっても容重ρ
は低下する。

斯うした様相は上記基準材としてのガラス球が細骨材
として一般的に用いられている天然砂（川砂や海砂、山
砂）、人工砂（砕砂やスラグ粒）の場合においても全く
同様であって、このようなW/C値との関係でピーク点の
存在する様相は粉体（セメント）について混練トルクの
ピーク点の存在する様相と共通するものがあり、しかも
上記のように容重ρがピーク点を示すW/Cが前記した150
G〜200Gの遠心力処理したときのそれと実質的に同じで
あって測定誤差範囲内の差しか認められない。

即ち本発明においてはこのような手法による充填状態
を最密充填状態となし、この状態が実際のこの種混練物
の充填打設状態によく合致していることから好ましい代
表的試験方法として利用することとし、突き棒による突
き固めは上下各層について25回、スタンピングは各層毎
に３回の夫々一定のものとして実施した。

ところで斯うした最密充填状態による試験測定を多く
の混練物試料について実施した結果、この種混練物にお
ける水量に関してそのセメント量、砂量に対し、前記し
たα値およびβ値を以てしても解明することのできない
要因の存することを発見した。即ち斯うした要因は、セ
メントおよび砂を種々に変化させたどのような試料にお
いても求められるものであるが、後述する測定例におけ
ると同じガラス球、相模川砕砂および富士川砂を粒体と
して用い、これに普通ポルトランドセメントを粉体とし
て採用し、S/Cを種々に変化させた多様な混練物を準備
して前記最密充填状態を夫々形成したものにおける水量
W/Cを、そのセメント量に対して前述したようなα、β
により計算して求めた結果と、実際の混練物についての
実測値とを対比し要約的に示すと第９図の如くである。
つまりソリッドの測定点で示された計算値に対して、ブ
ランクの測定点を以て示された実測値は相当にずれてお
り、α、β以外の第３の要因が、斯うしたそれ以上に操
作力を与えても実質的に含水量に変動を来さない最密充
填状態において存在するものと言える。詳言すると、成
程S/Cが１程度の相対的に砂の少ない状態においては砂
粒子間において粉体（セメント）が多量に存在するか
ら、そのような多量に存在するセメントが斯うした第３
の要因であるかのように考えられるとしても、このS/C
が２ないし３以上となって粉体（セメント）が少ない状
態となってもこのような計算値と実測値との間の偏差は
全く減少しないで、規則的に増加する傾向を示すことは
図示の通りである。即ちこのような粉体、粒体および液
体よりなる混練物における液体においては前記α、βの
みならず、更に第３の要因が作用することは明確であ
る。

そこで本発明者等はこのような第３の要因を解明する
ことについて検討を重ねた結果、この第３の要因は結局
において充填された混練物の構造ないし組織に原因して
内部に保持される水分と言うべきであるが、このような
混練物の充填組織に関し斯かる構造ないし組織を考察す
る場合において、その骨格的機能ないし構造をなすもの
は砂であることが明らかであって、そのような骨格的機
能ないし構造を形成している砂のような粒体間の間隙度
合（緩み率ないし充填状態）が支配的機能をなすものと
考えられる。然るにこのような混練物用原料として入手
される砂のような粒体においては前記のような骨格的機
能ないし構造をなさない程度の微粒分（微砂分）を附着
混入することが不可避であって、斯うした微粒分（微砂
分）を差引いたものを用いなければ適切な解明をなし得
ない。然して斯うした微粒分（微砂分）を何を以て、ど
のように求めることが妥当であるかについては従来にお
いて細小フルイ目による分別を行うようなことで考慮さ
れているとしても的確性を有するものでない。本発明者
は砂の実績率測定を従来の絶乾締固め方法の締固め状態
における空隙率を満たす程度の湿潤状態で実施した場合
にその実績率が大きくなる事実を発見したが、これは前
記微粒分（微砂分）によるものであり、この微粒量に関
する微粒率（微粉率）M_Sは具体的に次のＩ式によって求
めることとした。

但し、ρｗは湿潤状態の嵩比重であり、ρ_Ｄは絶乾状態
の嵩比重である。

更に上記のようにして微粒率（微粉率）を求めた場合
において、前述したような第３の要因として重要な骨格
的機能を果たす砂のような粒体間の間隙率Ψ_Ｓは、現実
には湿潤状態であるとしても、絶乾状態を基準として補正されたもの
となるべきで、この絶乾状態の粒体間間隙率Ψ_SDは次の
II式のようになる。

又絶乾単位容積重量の測定は上記の容器（マス）に絶
乾砂を３層に分けて入れ、その各１層毎に左右両側面を
各10回（計20回）木槌で軽く叩き、充填終了後その上面
を角部を３角状とした定木で平面状に均らし、その重量
を測定した。

更に水中単位容積重量の測定は、500mlのメスシリン
ダーに水を用意し、前記容器（マス）に100mlの水を入
れ、次に容器深さの３分の１に相当した絶乾砂を入れ、
棒でよく撹拌した後左右両側面を各10回（計20回）木槌
で軽く叩き、更に３分の２までの深さに相当した砂を入
れて同様に撹拌し木槌で合計20回軽く叩き、この時水が
砂の上面に数mm出るように必要に応じて注水する。同様
容器上面から２〜3mm下となるように砂と水を交互に入
れ、20回叩き、次に容器上面で砂面と水面とが同一にな
るように砂だけを入れ、又必要に応じては注水するか、
ピペットで水を吸い取るかし、吸い取った水はメスシリ
ンダーに戻すような操作をなし、容器上面で砂面と水面
とが同一で且つ平滑になるように金べらなどで均らし、
その全重量（Ｗ）を測定して次式により水中単位容積ρ
ｗを求める。

但し、a:容器の風袋。

b:メスシリンダーに残った水量。

上記したような各方法で、径0.075〜5mmのガラス球、
富士川砂および相模川砕砂を用い砂（ガラス球）／セメ
ントの重量比（S/C）を０〜６とした各試料について測
定した結果は次の第３表から第５表に示す如くである。

なおこれら第３表〜第５表において、Wpはセメントの
キャピラリー域含水量、Swは砂の限界相対吸着水量であ
って、Wp×Ｃ×100が前記αであり、又Sw/S×100が前記
βである。更にWwは前記セメント（Ｃ）、砂（Ｓ）とそ
れらのαおよびβ以外構造内水量であって、その如何が
具体的に流動ないし成形化するか否かは兎も角として、
少なくとも流動ないし成形に潜在的に寄与するものであ
るからワーカブル水量と言うべきである。更にρ_Ｄは正
確にはρ_SvDとも言うべきものであって、砂の絶乾嵩比
重であり、これに対するρｗはρ_SvWとも言うべきもの
であって、ρ_Ｄの絶乾条件のものとは反対に砂の湿潤状
態における嵩比重である。

然して上記のようにして本発明者の採用した新しい概
念Ψ_SDを用いて得られた上述第３〜５表のような測定結
果を整理解析したところ、頗る明解な解明をなし得るこ
とを確認した。即ち既述した第３〜５表の測定結果につ
いて、この新しいΨ_SDとワーカブル水量Wwとの関係を要
約して示したものが第１図であって、粒体が前記のよう
にガラス球、川砂および砕砂という材質的、性状的に明
かに異るものであるに拘わらず、このWwとΨ_SDとの間に
は整然として殆んど変化のない所定の関係が得られるも
のであることを発見した。つまりこの第１図のような結
果によるときは、対数回帰式または指数回帰式による全
回帰曲線または個別回帰曲線の如きを求めることが可能
であり、斯うした結果を用いることによりこのような混
練物においてΨ_SDが求められるならばワーカブル水量Ww
を略適切に求めることが可能であり、従って又そのブリ
ージング水量ないし流動性更には成形体における強度そ
の他の特性の如きをも有効に判定することが可能であ
る。

即ち前記全回帰曲線の１例については対数回帰式によ
るものが第１図に併せてＡ…Ａ曲線として示してある
が、このような全回帰曲線によるときはこのような混練
物において目的の特性値を得るための略的確な配合関係
を用いられた砂粒子の如何に拘わらず判定することがで
きる。特にΨ_SDが10〜30％程度の混練物においては殆ん
ど的中状態と言える。

なおこの第１図のものにおいて富士川砂の場合は他の
２者に対しΨ_SDが低い範囲においてWwが高目となってお
り、これは第３〜５表において示されたような微粒率
（微砂率）の差異によるものと認められ、富士川砂はM_S
が６％に近いものであるのに対し、ガラス球および相模
川砕砂によるものは何れもM_Sが約３％である。従ってこ
のような微粒率（M_S）関係をも考慮して補正し、あるい
は具体的に採用する砂についての第１図に示したような
曲線（ガラス球、相模川砕砂および富士川砂の夫々によ
るもの）に従うならば全回帰曲線よりも一層精度が向上
することとなる。

更に前記第１図のように全回帰曲線が求められ基本流
動水量Wwが求められるならば、前記した特開昭60-13940
7号公報による遠心力処理設備を有しない条件下におい
ても前述した粒体の限界相対吸着水率βを求めることが
可能である。即ち、前記最密充填状態形成のための試料
調整でS/CおよびW/Cが判明しており、従ってCv（セメン
トの単位容積）、Sv（砂の単位容積）も当然に求めら
れ、これらに加えて該試料の混練調整時におけるトルク
最高点からα・Ｃも求められる。即ちCv、Sv、α・Ｃと
Wwが求められるわけであるから、前記第３〜５表におい
て示した、Σ＝Cv＋Sv＋α・Ｃ＋β・Ｓの式におけるβ
・Ｓ以外の要因が求め得られ、一方、Ww＝1000−Σの式
におけるWwが前記のように指数化された全回帰曲線より
求められたわけであるから、これらの式から Ww＋Cv＋Sv＋α・Ｃ＋β・Ｓ＝1000 となり、この式に上記のように求められている各値を代
入してβ・Ｓが得られる。

即ちβ値を求めるために既述したような遠心力処理設
備を有しない条件下においても最密充填状態におけるWw
を求めることよりβ値も求められる。

β値は細骨材の特性を解明する上において重要である
ことは本発明者等の前記先願において明らかにされてい
る通りであり、このようなβ値が特殊な遠心力処理設備
を必要としないで求め得ることは工業的な利用価値が大
きい。

本発明によるものの具体的な関係について更に説明す
ると以下の如くである。

真比重（ρ_Ｃ）が3.16でキャピラリー域における含水
率（α:Wp/C）が25％のポルトランドセメントを用いる
と共に、真比重（ρ_Ｓ）が2.6で表乾比重（ρ_Ｈ）が2.6
3、吸水率（Ｑ）が1.2、Ｆ・Ｍが2.82、絶乾嵩比重（ρ
ｖ）が1.748、空隙率（εｖ）が乾燥状態で32.8％であ
って、限界相対吸着水率（β:Sw/S）が4.11％の大井川
Ｆ砂を用い、S/Cを１、２、３、４、５および７とし
て、本発明者等の提案に係るダブルミキシング法（例え
ば特開昭55-104958号公報）により混練調整した混練物
についてそのW/Cとフロー値とを測定した結果は第２図
の如くである。即ちこの第２図のような結果においては
フロー値がばらばらであって、同じ流動特性（フロー
値）をもったモルタルを求めることができないというべ
きである。

然しこの第２図の測定結果に対し、その縦軸における
等フロー値線と各S/Cの測定点を結んだ直線との交点のW
/C値を求めた結果は次の第６表の如くであって、目的と
するフロー値をもったモルタルを得る場合の各S/C配合
条件下でのW/C値として理解することができる。

又この第６表の結果を第１図におけると同じにΨ_SDと
ワーカブル水量Wwとの関係において整理し、前記第１図
の結果（ソリッドの測定点）と併せて示したものが第３
図であって、第１図に示した最密充填状態による結果と
この等フロー曲線とが有意な相関関係を有していること
は明かである。

特にこの第３図のものについて言うならば、S/Cが
１、２、３、５、７の場合の各直線の延長はΨ_SDが100
％で、Wwが1000lのポイントを指向しているものと言う
ことができ、従って集れん設計が可能となることを示し
ている。つまりこのような集れん設計は配合関係を設計
する基点が既に決定していることであって、どのような
S/Cを採用してもその全般の関係が解明されているもの
と言うべく、材料特性値の定量化を得しめて頗る容易
に、しかも適切な配合設計を可能ならしめることは明ら
かである。

更に前記したモルタルについて、そのフロー値と混練
物の内部において発生する内部ブリージングを測定した
結果は第４図の如くであって、このような測定点自体か
らは整然たる関係を求め得ないことは第２図のものと同
じである。

然しこの第４図のものにおいてそれらS/C毎の測定結
果を結んだ直線と180mm〜240mmの範囲での20mm毎の等フ
ロー線との交点を求めた結果は次の第７表の如くであ
る。

然してこの第７表の結果に基いて前記第１、３図と同
様にΨ_SDを横軸としそのブリージング率との関係を整理
して示したものが第５図であって、この第５図には第１
図の最密充填状態による結果自体は示さなかったが第３
図の場合と全く同様にその最密充填状態による結果との
間に有意な相関関係を有していることが明かである。

更に上記したような大井川Ｆ砂を用い、S/Cを１〜５
および７として調整された各モルタルについて、これを
成形して得られる供試体に関し28日後の圧縮強度（σ_C2
8）を測定し、その測定結果と用いられたモルタルのW/C
との関係を要約して示したものが第６図であって、S/C
が相当に大幅な範囲で変動しているにも拘わらず、略整
然とした関係を採っていて、所定の配合条件下において
得られる製品強度を適切に判定することができる。

本発明において前記した第１図のように常数化された
結果を利用して前記β値を求める具体例は以下の如くで
ある。

FM:2.80、吸水率2.96％、表乾比重が2.60で絶乾比重
が2.53であり、単位容積重量が1720kg/m³（438Gによる
相対表面吸着水率β_Ｏが後述のように4.34％）の相模川
砂を用い、S/Cを2.0、W/Cを39.7％としたモルタル（セ
メント665kg/m³、砂1330kg/m³、水263.9kg/m³）につい
て最密充填状態のΨ_SDは、であり、一方β、即ちWwは前記した第１図において、こ
のΨ_SD＝22.7％に相当した全回帰曲線の交点を縦軸にお
けるWwの値として求めると、38.5l程度となる。又このW
wを具体的に計算すると、 β＝163.6−40.1・loge22.7＝38.6lとなり、第１図の
図表から求めた値と略合致する。

このようにしてΨ_SDおよびWwが求められるならば、β
の値が計算によって求め得ることとなり、即ちβの算出
式は、但し、Cv:セメントの容量＝C/3.16 Sv:砂の容量＝S/2.53 α・C:セメントの吸着水率＝25％であるから、と計算され、この値は前記した438Gの遠心力処理による
β_Ｏ値4.34％と実質的に同じであって、遠心力処理を実
施することなしにβ値を求めることができる。

なお従来において前記βを求めるにはS/Cを種々に変
化させた複数個の試料について夫々30分程度の遠心力処
理をなし、得られた結果を回帰式によって計算して求め
るもので、そのような遠心力設備ないし処理操作を必要
としないで求められる本発明によるものの有利性は明ら
かである。

又上記のようにしてβが求められるならば、S/Cが種
々に変化したものその他の解明も頗る簡易であることは
言うまでもない。

上記したところはモルタルについてのものであるが、
このようなモルタルに対し更に粗骨材をも配合したコン
クリートについても検討した。

即ち前記した大井川Ｆ砂と普通ポルトランドセメント
および水と共に、最大25mmで、絶乾比重2.62、表乾比重
2.69、粗粒率6.96で吸水率が0.67％、単位容重1632kg/m
³の砕石を用い、その混練方法としては、砂および砕石
に１次水を添加して30秒混合してからセメントを投入し
て60秒間混合し、次いで２次水を添加して30秒間混練
し、更に花王石鹸社製造販売に係る減水剤マイティをセ
メント量の1.0％添加して60秒間の混練をなしたもの
で、斯うした方法でS/Cを1.5〜4.0の範囲で種々に変え
調整した各種生コンクリートに関する特性値を要約して
示すと次の第８表の如くである。

なおΨ_Ｇは、であり、前記混練において用いられた１次水の量は前記
したΨ_SDが零状態の水量となし、２次水については第８
表に示した各W/C値を満足するための残部水量を採用し
たものである。

然してこの第８表のような結果を要約して示したもの
が第７図であって、S/C、W/CおよびS/aが夫々に変化す
る多様に変動する条件下においても、Ψ_Ｇとスランプ値
との間に高度の相関関係の存することは明かであり、Ψ
_Ｇを求めることにより得られた生コンクリートのスラン
プ値を略適切に判定することができる。特に用いられた
モルタルのS/CおよびW/Cが特定された条件下（第７図に
おける同一形状の測定点の場合）においては略直線状を
なすものと言うことができ、即ち用いられたモルタルの
組成が特定ないし解明された条件下においては非常に高
精度の判定をなすことができる。

又上記のようにして調整された各コンクリートに関し
て、夫々成形体となし、材令28日の圧縮強度を測定した
結果を要約して示しているのが第８図であって、S/C＝
2.0でW/Cが41％のものにおいて若干のばらつきがあると
しても全般的には30〜100kg/cm²の比較的狭い範囲での
ばらつきしか有しておらず、しかもそのS/C値との関係
において高い圧縮強度を有していることが明かであっ
て、頗る優れたコンクリートの得られていることが確認
された。

又本発明者等はこの大井川Ｆ砂と砕石を用いた場合の
みならず、その他の相模川、鬼怒川、富士川産川砂や水
洗して準備された海砂および山砂を細骨材として用い、
粗骨材についても各地の河川から得られた多くの川砂利
などに関して上記した第７表ないし第６、７図の結果に
基いて多様な検討をなし、且つ目的とする生コンクリー
トの特性値を得るための配合混練条件を決定して実施し
たが、何れも上記したところに準じた結果が得られ、又
予想判定された特性値に対して誤差が極めて少い生コン
クリートを得ることができた。

「発明の効果」以上説明したような本発明によるときは、粉体、粒体
および液体による混合物に関し従来法における如き試し
練りの繰返しや統計的手法から脱却し、その水などの液
体について新しい粉体のキャピラリー域における含水率
や粒体の限界相対吸着水率と共に最密状態充填物におけ
る基本流動水量、更にはこのような漸新且つ特異な要因
との関係における流動必要水、ブリージング水などを定
量的に仔細に解明し、実際の混合物、特にコンクリート
やモルタルの如き混練物の実態に即応した合理的な解明
をなし、ばらつきの少い安定した品質を有する製品を予
測し且つ適切に得ることができるなどの効果を有してお
り、工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は粒体の粒子間緩み率とワーカブル水量との関係を要約
して示した図表、第２図はポルトランドセメントと大井
川下砂を用いたモルタルについてのW/Cとフロー値との
関係を要約して示す図表、第３図はこの第２図における
等フロー値線と各S/Cの測定点を結んだ交点のW/C値を第
１図と同様に粒子間緩み率とワーカブル水量との関係で
整理した図表、第４図は前記モルタルの内部ブリージン
グ率とフロー値との関係を要約した図表、第５図はこの
第４図のものにおいて等フロー値線と各S/C毎の測定結
果を結んだ直線との交点について粒子間緩み率とブリー
ジング率との関係を整理して示した図表、第６図は上記
のように調整されたモルタルを用い成形した供試体に関
し、その28日後における圧縮強度をW/Cとの関係で要約
して示した図表、第７図は各種S/C、W/CおよびS/aによ
って得られた生コンクリートについて粗骨材間緩み率Ψ
_Ｇとスランプ値との関係を要約して示した図表、第８図
は第７図のように調整された各生コンクリートについて
材令28日の圧縮強度を要約して示した図表、第９図は最
密充填状態混合物におけるW/CとS/Cの変化状態を計算値
と実測値について併せて示した図表である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント類やフライアッシュ、スラグ粉
末、粘土などの粉体と、砂や粒状スラグ、人工細骨材、
ガラス球その他の粒体および水その他の液体を加えた混
合物を用い、該混合物を圧密充填操作した最密状態の充
填物に関し前記混合物における上記粒体の限界相対吸着
水率を求めると共に前記粉体のキャピラリー域における
含水率を求め、上記した最密状態充填物の単位容積当り
重量より、その粒体重量と粉体重量、および前記粒体重
量に上記限界相対吸着水率を乗じた粒体吸着水重量と、
前記粉体重量に上記キャピラリー域含水率を乗じた粉体
吸着水重量とを差引いた値を前記最密状態充填物におけ
る基本流動水重量として求めることを特徴とする液体、
粉体および粒体による混合物の基本流動水量測定法。