Transcript 配合とは？配合設計とは？

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
• 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）
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
示方配合の表し方
単　位　量（kg/m3）
粗骨材G
粗骨材の スランプ 水セメン 空気量 細骨材率
最大寸法
ト比
水 セメント 混和材 細骨材 mm mm 混和剤
｜
｜
W/C
s/a
（mm） （cm）
（%） （%） （%） W
C
F
S
mm mm

具体的な例
示方配合の実例
単　位　量（kg/m3）
粗骨材G
粗骨材の スランプ 水セメン 空気量 細骨材率
最大寸法
ト比
水 セメント 細骨材 5mm 10mm 13mm 15mm AE剤
｜
｜
｜
｜
W/C
s/a
（mm） （cm）
（%） （%） （%） W
C
S
10mm 13mm 15mm 20mm
20
10±1
50
5.0±1.0
45
170
340
805
312
104
208
416 1.19
示方配合表の各項目
•
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•
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
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
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
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．
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？）
圧縮強 度(MPa)
70
60
50
R 2 = 0.9745
40
30
20
10
0
1.5
2
2.5
3
3.5
4
C /W
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．
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．
コンクリートの配合の概念
示方配合の実例
単　位　量（kg/m3）
粗骨材G
粗骨材の スランプ 水セメン 空気量 細骨材率
最大寸法
ト比
水 セメント 細骨材 5mm 10mm 13mm 15mm AE
｜
｜
｜
｜ 減水剤
W/C
s/a
（mm） （cm）
（%） （%） （%） W
C
S
10mm 13mm 15mm 20mm
20
10±1
50
5.0±1.0
45
170
340
805
312
104
208
416
1.19
1040
空
気
セ
メ
ン
ト
2355
細骨材
水：密度1.0g/cm3
セメント：密度3.16g/cm3
水
粗骨材
細骨材：表乾密度2.66g/cm3
粗骨材：表乾密度2.81g/cm3
コンクリート材料の体積割合
骨材の含水状態の模式図
絶対
空気中
表面
乾燥状態 乾燥状態 乾燥状態
（絶乾状態） （気乾状態） （表乾状態）
湿潤状態
含水量 有効吸水量
吸 水 量
含 水 量
表面水量
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．
示方配合と現場配合の関係
C
S
C
実態は？
Air
表面水
5mm以上
S
Air
W
G
W
G
5mm以下
表面水
示方配合
結果として・・・
C
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
S
Air
W
G
詳細は，次
年度，材料
実験の中で
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