骨材の表乾状態判定法
【課題】 精度良く骨材の表乾状態を判定することが可能な骨材の表乾状態判定法を提供することを課題とする。
【解決手段】 判定法１は、測定対象の骨材を絶乾状態に乾燥させる乾燥工程Ｓ１と、水を混合し、所定の含水率になるように基準試料を調製する基準試料調製工程Ｓ２と、水及び食塩を混合し、イオン化試料を調製するイオン化試料調製工程Ｓ３と、調製された基準試料及びイオン化試料を測定用容器に充填する充填平滑工程Ｓ４と、充填された基準試料及びイオン化試料に対し、水分計を用いて高周波容量を測定する高周波容量測定工程Ｓ５と、測定結果から添加試料グラフの傾きが基準試料グラフに対して著しく変化する表乾点を特定し、表乾状態を判定する表乾判定工程Ｓ６とを具備する。
【解決手段】 判定法１は、測定対象の骨材を絶乾状態に乾燥させる乾燥工程Ｓ１と、水を混合し、所定の含水率になるように基準試料を調製する基準試料調製工程Ｓ２と、水及び食塩を混合し、イオン化試料を調製するイオン化試料調製工程Ｓ３と、調製された基準試料及びイオン化試料を測定用容器に充填する充填平滑工程Ｓ４と、充填された基準試料及びイオン化試料に対し、水分計を用いて高周波容量を測定する高周波容量測定工程Ｓ５と、測定結果から添加試料グラフの傾きが基準試料グラフに対して著しく変化する表乾点を特定し、表乾状態を判定する表乾判定工程Ｓ６とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材の表乾状態判定法に関するものであり、特に、高周波容量式水分計を利用し、建築資材等に利用される骨材の表乾状態を簡易に判定することが可能な骨材の表乾状態判定法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリートの配合等を行う場合、骨材（砂または砂利等）が所謂「表乾状態（表面乾燥飽水状態）」にあることを前提として、骨材の密度を求め、種々の配合設計に利用している。ここで、表乾状態とは、押し固められた骨材の内部の空隙は、水分で満たされた状態にあり、一方、骨材の表面には水分を含まない状態にあるものとして定義されている。
【０００３】
なお、骨材の湿潤及び乾燥状態をそれぞれ示すものは、大別すると四つの態様が知られており、１）水分を全く含んでいない「絶乾状態（絶対乾燥状態）」、２）内部の一部にのみ水分を含む「気乾状態（空気中乾燥状態）」、３）前述した「表乾状態」、４）内部及び表面の双方に水分を含む「湿潤状態」とがある。
【０００４】
一般に、骨材の表乾状態を判定する手法として、ＪＩＳ Ａ１１０９に規格化されたフローコーン法が主に採用されている。これによると、截頭円錐状を呈するフローコーンに骨材（砂、砂利等）を充填し、突き棒を利用して突くことによって、骨材を所定固さに突き固める。その後、ゆっくりと、フローコーンを上方に向かって引上げる。このとき、突き固められた骨材が崩れる（スランプする）か、崩れかないかの境界付近の状態を表乾状態として判定している。
【０００５】
ところが、これらの表乾状態の判定は、どの時点で骨材が崩れたのかを判定することが困難であり、正確な判定にはある程度の熟練を要することがあった。そのため、係る判定に不慣れな測定者（判定者・作業者）は、精度良く判定することができない場合もあった。特に、上述したフローコーン法は、主に「天然骨材」と呼ばれる砂や砂利等に対して実施されるものである。近年はこの「天然骨材」の供給量が減少し、多くの代替物が骨材として用いられている。例えば、砕砂、高炉スラグ、ゴミ溶融スラグ、再生骨材等の所謂「低品位」の骨材が多く利用されている。これらの低品位な骨材は、表面がガラス質性状や多孔質性状を呈することがあり、天然骨材とは異なる表乾特性を有することがある。そのため、フローコーン法では砕砂等の骨材に対して正確な表乾状態を判定することが特に困難となっている。
【０００６】
そこで、上述のＪＩＳ規格化されたフローコーン法と異なる表乾状態の判定法が種々提案されている。例えば、ＪＩＳ規格化されたフローコーンの形状と異なる自立角或いは広径等のサイズによって形成された新しい基準の表乾判定用コーンを用いる方法、赤外線の反射率を利用して水分量を計測するもの（例えば、非特許文献１参照）、乾湿状態における電気抵抗の変化を利用するもの（例えば、非特許文献２参照）、遠心脱水法を利用するもの（例えば、非特許文献３参照）などが知られている。
【０００７】
【非特許文献１】竹内 一真、外３名，「細骨材の表乾判定試験方法に関する基礎的研究」，コンクリート工学年次論文集，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１，２００３，ｐ７７−ｐ８２
【非特許文献２】山本 大介、外４名，「海砂代替骨材としての砕砂の表乾判定方法に関する検討」，土木学会第５９回年次学術講演会，平成１６年９月，ｐ４９１−ｐ４９２
【非特許文献３】鈴木 一雄、外１名，「細骨材の簡易表乾決定法に関する一検討」，第４８回セメント技術大会講演集，１９９４，ｐ１５６−ｐ１５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、既存のフローコーン法に替わる新規の表乾状態の判定法には、下記に示すような問題を生じることがあった。すなわち、異なる自立角及びサイズによって形成されたフローコーンを利用するものは、表乾状態の判定に従来と同様にある程度の熟練性を要し、簡易に、かつ精度よく判定することが困難なことがあった。また、骨材の種類や性状に応じ、最適なフローコーンを適宜選択する必要があり、複数種類のフローコーンを予め準備しておく必要があり、また判定時にどのフローコーンを使用するか等の選択を行う必要があった。一方、赤外線の反射率を利用するものは、一般に水に吸収やすい赤外線波長（１．４６μｍ）と、水に吸収されにくい赤外線波長（１．６μｍ）の二種類の波長を利用し、主に骨材として「シラス」を対象として測定したデータが測定されていた。そのため、その他の低品位骨材に対する作用及び効果について、十分に開示されているものではなかった。
【０００９】
加えて、非特許文献２では、砕砂を測定対象の試料として各種の判定法を実施し、比較したものについて示されている。具体的に示すと、測定対象の砕砂に対し、１）目視判定、２）フローコーン法、３）電気抵抗判定法（土木学会基準 ＪＳＣＥ−Ｃ５０６−２００３）、４）仮表面テスト（ＡＳＴＭ Ｃ１２８）の各表乾判定の四種類の表乾状態の判定法が実施されている。これによると、種々の結果を総合することにより、フローコーン法が最も妥当性を有する結果が得られ、その他の方法は非特許文献２の測定結果では特に優れた特性を示すものではなかった。
【００１０】
一方、遠心脱水法を利用するものは、高精度に表乾状態を判定することは可能になるものの、対象となる試料（骨材）を遠心分離装置にセットし、試料に応じて数Ｇ〜数千Ｇの遠心力を与える必要があり、表乾状態の判定のための装置が大がかりとなり、簡易な表乾状態の判定に適さないことがあった。
【００１１】
そこで、本発明は上記実情に鑑み、比較的簡易な構成及び器具等を利用し、精度良く骨材の表乾状態を判定することが可能な骨材の表乾状態判定法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明に係る骨材の表乾状態判定法は、「絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製する基準試料調製工程と、絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製するとともに、導電性を有するイオン化物質を添加し、さらに攪拌するイオン化試料調製工程と、前記基準試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数の基準試料及び前記イオン化試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数のイオン化試料を、所定形状の測定用容器の中にそれぞれ充填し、試料表面を平滑化する充填平滑工程と、前記測定用容器にそれぞれ充填された前記基準試料及び前記イオン化試料の前記試料表面に高周波容量式水分計の測定部を当接し、高周波容量を測定する高周波容量測定工程と、前記高周波容量式水分計によって示される表示値及び前記基準試料または前記イオン化試料の含水率の関係を示す基準試料グラフ及び添加試料グラフを作成し、略比例関係を示す前記基準試料グラフに対し、前記添加試料グラフの傾きが変化する表乾点を特定し、表乾状態を判定する表乾判定工程と」を主に具備して構成されている。
【００１３】
ここで、高周波容量式水分計（以下、単に「水分計」と称す）とは、硬化したコンクリート材や石膏ボード、或いは硬化前のコンクリートの水分量を測定するために用いられるものであり、建築現場等で使用されることが多い。係る水分計は、誘電率が約８０程度を示す水の性質を利用し、骨材に水分が含まれる場合、見掛け上の誘電率が増加する性質を利用している。そして、この増加分を予め素材毎に算出された換算式で換算することにより、水分量を表示することが可能なものである。なお、実際には誘電率を直接測定することは困難であるため、該誘電率と直線的な比例関係を示す高周波容量を測定している。また、水分計の具体的な構成についてさらに説明すると、測定対象となる試料に当接される二本の電極を有する測定部を備え、所定の間隔で平行に配された電極の間に高周波（例えば、２０ＭＨｚ相当）を与えることにより、当該試料の高周波容量を測定することが可能なものが知られている。
【００１４】
したがって、本発明の骨材の表乾状態判定法によれば、始めに、完全に乾燥した絶乾状態の骨材（例えば、砕砂等の低品位骨材）に水を混合し、それぞれ異なる含水率になるように基準試料を調製する。なお、基準試料の含水率は、例えば、０％〜５．０％の間で、０．５％刻みで調製することが可能である。この含水率の変化量は、測定対象となる骨材の性状等に併せて任意に設定することが可能である。さらに、同様に絶乾状態の骨材に水を混合し、それぞれ異なる含水率（上述の基準試料の含水率に対応させて）に設定するとともに、導電性を有するイオン化物質を所定量混合したイオン化試料を調製する。なお、イオン化試料調製工程を簡略化するために、上記基準試料調製工程で調製された異なる含水率の基準試料をそれぞれ一部ずつ抜取り、抜取った基準試料に対して所定量のイオン化物質を混合し、イオン化試料を調製するものであっても構わない。これにより、イオン化試料調製工程の一部を基準試料調整工程と並存させることにより、調製処理の簡略化が図られる。
【００１５】
そして、測定用容器に含水率及びイオン化物質の添加の有無によって区別される複数の試料（基準試料またはイオン化試料）を充填し、水分計を利用して、高周波容量の測定を行う。このとき、試料に水分が含まれ、かつ、試料内部に存在する水分と、試料表面に存在する水分とを別々のものとして捉え、モデル化すると、水分計と試料の間で、図４（ａ）に示すような電気回路モデル１００を構築することが理論上可能である。ここで、表乾状態は、前述したように、試料内部に水分が存在し、かつ、試料表面には水分が存在していない状態である。
【００１６】
このとき、試料は高周波１１３による電流を流れにくくする抵抗１０１ａ，１０１ｂとしての機能と、電流を蓄えるコンデンサ１０２ａ，１０２ｂとしての機能の双方を有し、電気回路モデル１００に示すように、抵抗１０１ａ等及びコンデンサ１０２ａ等が並列接続された二つの抵抗コンデンサ−抵抗ユニット１０３が直列に接続された平面層状構造系として捉えることができる。そのため、この電気回路モデル１００において、抵抗の値を変化させることにより、水分計１０５に表示される表示値１０６は、抵抗の値が低下することに伴って見掛け上大きくなる傾向がある。
【００１７】
そこで、導電性を有するイオン化物質を骨材に所定量混合することにより、抵抗値を低下させる処理が行われる。そのために、イオン化物質の添加されたイオン化試料１０７の含水率１０８を、基準試料１１０の含水率１０８に合わせる調製を行う。そして、調製された各試料１０７，１１０を水分計１０５を利用して、それぞれ測定し、測定された表示値１０６と含水率１０８との関係をプロットしてグラフ化する。その結果、双方の試料１０７，１１０の含水率１０８の値が低い場合（試料の内部の水１０４ａのみが存在する場合）、水分計１０５による表示値１０６はイオン化物質による影響を受けることがなく、抵抗値の低下は生じない。さらに、具体的に説明すると、試料表面の水１０４ｂが存在しないため、水分計１０５の表示値１０６には、イオン化物質の影響を受けることがない。その結果、イオン化試料１０７の表示値−含水率の関係を示す添加試料グラフ１１２は、基準試料１１０の関係を示す基準試料グラフ１１１と略同一の傾き（比例関係）を有するグラフとして示される。一方、含水率１０８の値が高い場合（試料表面の水１０４ｂが存在する場合）、試料表面に水分計１０５の測定部を当接することにより、導電性のイオン化物質の影響を受け、上述した電気回路モデル１００における試料表面の水１０４に相当する抵抗−コンデンサユニット１０３の抵抗値が低下する現象が発生する。その結果、水分計１０５に表示される表示値１０６は、抵抗値の低下によって見掛け上大きく表示される。すなわち、基準試料グラフ１１１の傾きに対し、添加試料グラフ１１２は、抵抗値の減少にともなって表示値１０６が見掛け上大きく表示され、比例の傾きが変化する点を有することとなる（図４（ｂ）参照）。そこで、この傾きが変化する点を表乾状態の境界である表乾点１０９として特定することにより、その表乾点１０９が示す含水率１０８によって骨材の表乾状態を判定することが可能となる。その結果、表乾状態の判定に特に熟練を要する必要がなく、測定に不慣れな作業者であっても精度の良い判定が極めて容易に可能となる。
【００１８】
さらに、本発明にかかる骨材の表乾状態判定法は、上記構成に加え、「前記基準試料調製工程及び前記イオン化試料調製工程の少なくともいずれか一方は、前記骨材に水を混合して攪拌した後、所定時間、静置する静置工程を」具備するものであっても構わない。
【００１９】
したがって、本発明の骨材の表乾状態判定法によれば、調製される基準試料及びイオン化試料を、測定前に所定時間静置することが行われる。ここで、所定時間は、例えば、攪拌終了後２４ｈｒ〜４８ｈｒに設定することが可能である。すなわち、攪拌終了直後は、骨材及び水の混合状態が完全に均一な状態でないケースも想定される。そこで、攪拌終了後、一定の期間、静置することにより、骨材及び水の混合状態を各試料で均一にすることができ、測定の精度を高めることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明に係る骨材の表乾状態判定法は、上記構成に加え、「前記イオン化物質は、塩化ナトリウムを利用する」ものであっても構わない。
【００２１】
したがって、本発明の骨材の表乾状態判定法によれば、イオン化物質として塩化ナトリウムが利用される。ここで、塩化ナトリウムは、水に易溶解し、ナトリウムイオンと塩化物イオンとに容易に分離するものであり、水溶液の状態で優れた導電性を有している。そのため、骨材に対して添加することにより、上記電気回路モデルにおける抵抗値を低下させ、水分計１０５に表示される表示値１０６を、見掛け上大きくすることが可能となる。その結果、表乾状態の判定が容易となる。特に、塩化ナトリウムは、食塩として一般小売店等でも入手しやすいく、またコストも安価であるといった利点を有している。そのため、イオン化物質として塩化ナトリウムを使用することは、特に好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果として、水分計を利用し、基準試料及び食塩等が混入されたイオン化試料についてそれぞれ高周波容量を測定し、基準試料の基準試料グラフから変化する点を決定することにより、容易に表乾状態を判定することが可能となる。特に、従来のフローコーン法では精度の良い判定が困難であった砕砂等の低品位骨材に対しても適用可能となり、天然骨材及び低品位骨材の双方に対し、測定手法を変更することなく表乾状態の判定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態である骨材の表乾状態判定法１（以下、単に「判定法１」と称す）について、図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の判定法１の一例を示す説明図であり、図２は判定法１の各工程の流れを示すフローチャートであり、図３は表示値−含水率の関係を示すグラフである。ここで、本実施形態の判定法１は、イオン化物質として食塩２（塩化ナトリウム）を用いるものについて例示している。
【００２４】
本実施形態の判定法１は、図１乃至図３に主として示すように、測定対象の骨材を絶乾状態（含水率≒０％）になるように乾燥炉（図示しない）で乾燥させる乾燥工程Ｓ１と、絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌した後、静置し、それぞれ所定の含水率になるように基準試料３を調製する基準試料調製工程Ｓ２と、絶乾状態の骨材に水を混合し、攪拌した後、静置し、それぞれの所定の含水率になるように調製するとともに、前記骨材に対し、所定量の食塩２を添加して攪拌することによりイオン化試料４を形成するイオン化試料調製工程Ｓ３と、調製された基準試料３及びイオン化試料４をそれぞれ測定用容器５に充填し、試料表面３ａ，４ａを突き棒（図示しない）を利用して突いて試料３，４を突き固めるとともに、試料表面３ａ，４ａを平滑化する充填平滑工程Ｓ４と、測定用容器５に充填されたそれぞれの試料３，４に対し、水分計６の測定部（図示しない）を当接し、高周波容量を測定する高周波容量測定工程Ｓ５と、各試料３，４に対して測定された高周波容量の表示値及び当該試料３，４の含水率の関係をプロットした基準試料グラフ７及び添加試料グラフ８をグラフ化して求め、基準試料グラフ７に対して添加試料グラフ８の傾きが著しく変化する表乾点９の位置を求め、係る位置を表乾状態として判定する表乾判定工程Ｓ６とを具備して主に構成されている。ここで、基準試料調製工程Ｓ２及びイオン化試料調製工程Ｓ３は、本発明の静置工程を併せて処理している。
【００２５】
さらに、具体的に説明すると、乾燥工程Ｓ１は、測定対象となる骨材から水分を予め完全に除去し、所定の含水率に基準試料及びイオン化試料を調製するためのものである。例えば、１２０℃〜２００℃程度に炉内温度を調整した乾燥炉中に対象となる骨材を投入し、所定時間（例えば、１時間）保持することにより、骨材に含まれる水分を完全に除去することが可能となる。なお、内部の水分を完全に除去するため、１２０℃ぐらいの乾燥温度で、２４ｈｒ以上乾燥炉内に保持するものであっても構わない。
【００２６】
一方、基準試料調製工程Ｓ２及びイオン化試料調製工程Ｓ３は、乾燥工程Ｓ１によって絶乾状態となった骨材に対し、所定の含水率になるように投入量を調整し、また攪拌によって含水状態を均一にするものである。なお、さらに含水状態を均一にするために、本実施形態では、水を混合し、十分に攪拌した後、大気中の水分によって調製した含水率が変化することのないように、密閉した容器内で２４ｈｒ静置する処理を行っている。さらに、イオン化試料調製工程Ｓ３は、前述した基準試料調製工程Ｓ２に加え、さらに所定量の食塩２を再び攪拌し、導電性を有する食塩２がイオン化試料４に均一に混合するように調製したものである。なお、本実施形態では、絶乾状態の骨材３００ｇに対し、５ｇの食塩２を添加している。係る混合比率は、上述した電気抵抗法によって採用される食塩２の添加量に準拠したものである。ここで、試料３，４の攪拌は、２リットルのペットボトル容器（図示しない）内に骨材及び水（必要に応じて食塩２）を投入し、卓上用ボールミルを利用し、１０分間回転させることによって行っている（回転数：１００回／ｍｉｎ）。
【００２７】
さらに、充填平滑工程Ｓ４は、調製された各試料３，４を測定用容器５に充填し、飼料表面３ａ，４ａを平滑した状態にするものであり、本実施形態では、横５７ｍｍ×縦１３３ｍｍ×深さ４０ｍｍの樹脂製容器に試料３，４を三層に分けて充填した。なお、各層毎にモルタル試験用突き棒（図示しない）を利用し、１５回ずつ突き固める処理を合わせて行った。その後、突き固めた試料３，４の試料表面３ａ，４ａを測定用容器５の高さに一致するようにならし、平滑化した。なお、充填の直前にはそれぞれの試料３，４は、上述と同様の方法で卓上用ボールミルを利用し、１０分間回転する処理を行っている。
【００２８】
また、高周波容量測定工程Ｓ５は、硬化したコンクリート、モルタル、ＡＬＣなどの含水率の測定に用いられる高周波容量式水分計を用い、高周波容量を測定するものである。なお、本実施形態では測定部の電極を保護するために、上記充填平滑工程Ｓ４によって平滑化された試料表面３ａ，４ａの上に料理等に使用される通気・通水性を有するラップを被せ、その上から測定を行っている。
【００２９】
一方、表乾判定工程Ｓ６は、各試料３，４に対する測定結果を水分計６によって表示される表示値１０及び含水率１１の関係をグラフ化するとともに、食塩２の添加されていない基準試料３にかかる基準試料グラフ７と、食塩２を添加した添加試料グラフ８との傾きの変化から表乾点９を判定し、当該表乾点９における含水率１１がその骨材に対する表乾状態と判定するものである。
【００３０】
次に本実施形態の判定法１による骨材の表乾状態の判定の具体例について、主に図３に基づいて説明する。ここで、各試料３，４は、０％〜４．０％の間で含水率１１を０．５％毎に変化させて調製され、図３にそれぞれの試料３，４に対する高周波容量を測定した水分計６の表示値１０及びそれに対する含水率１１の関係を示すグラフ（基準試料グラフ７及び添加試料グラフ８）が示されている。これによると、基準試料３の基準試料グラフ７は、含水率が０％〜１．５％の間では、表示値の若干の増加は認められるものの、それ以降の含水率（１．５％以上）では、表示値の増減はほとんど観察されることがなく、ほぼ直線上のグラフであった。一方、食塩２を骨材に添加したイオン化試料４に対する測定結果では、含水率に対する表示値が直線的な比例関係を示し、具体的には含水率が０％〜１．５％の間で約３００、直線的に増加することが観察され、さらに１．５％〜３．０％の間で表示値が約１０００、直線的に増加することが観察された（添加試料グラフ８参照）。その結果、基準試料グラフ７に対し、添加試料グラフ８の傾きが著しく変化する点（この場合、含水率＝１．５％）が存在し、添加試料グラフ８が曲折したものとなる。そして、上述した原理により、係る点が表乾状態を示す表乾点９であると特定される。その結果、水分計６を利用し、基準試料３及びイオン化試料４の含水率１１に応じた表示値１０を測定することにより、容易に骨材の表乾状態を判定することが可能となった。なお、添加試料グラフ８による表乾点９の特定は、正確を期すために、最小自乗法で算出した回帰直線の傾きが大きく変化する点を求めるものであってもよい。
【００３１】
以下に、本実施形態の判定法１による精度をさらに確認するために、従来のフローコーンによる判定法（ＪＩＳ Ａ１１０９）、及び電気抵抗法による各試料Ａ〜Ｉの含水率とを比較した結果を示す。なお、フローコーン法は、食塩２を混入しない基準試料３のみを用い、含水率の高い試料から含水率の低い試料に対して順次実施し、スランプした試料を表乾状態として判定し、その時の含水率を特定した。なお、詳細については、既に述べたため、ここでは説明を省略する。一方、電気抵抗法は、本実施形態の判定法１と同じ試料３，４を使用し、４０ｍｍ×４０ｍｍの銅板を電極として用い、デジタルテスターにより電気抵抗を測定した。さらに、本実施形態の判定法１は、上述した最小自乗法を利用して表乾点９を特定している。
【００３２】
ここで、測定対象の試料として選択された骨材は、試料Ａ：長良川中流、試料Ｂ：長良川下流、試料Ｃ：岐阜県内で生コンクリート用に一般的に使用されている砕砂（以下、「岐阜県産砕砂」と称す）、試料Ｄ：園芸用花崗岩砕砂、試料Ｅ：石灰岩砕砂、試料Ｆ：試料Ｅを篩で分別し、１．２ｍｍ以上の粒度を有するもの（石灰岩大）、試料Ｇ：試料Ｅを篩で分別し、１．２ｍｍ以下の粒度を有するもの（石灰岩小）、試料Ｈ：粉砕したコンクリートから付着モルタルを除去し、０．６ｍｍの篩で水洗いし、微粒分を除去したもの（再生細骨材Ａ）、試料Ｉ：コンクリート塊をジョークラッシャーで粉砕したもの（再生細骨材Ｂ）、試料Ｊ：ゴミ溶融スラグの１０種類が用いられている。ここで、試料Ａ及び試料Ｂは、所謂「天然骨材」であり、試料Ｃ〜試料Ｊが所謂「低品位骨材」に相当するものである。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
上記表１に示されるように、本実施形態の判定法１と電気抵抗法とによって算出された表乾状態を示す含水率は、ほぼ同じ値を示すことが確認された。これにより、本実施形態の判定法１は、従来と同程度の表乾状態の判定の精度を有することが示された。一方、フローコーン法は、例えば、試料Ｉのような再生細骨材Ｂのような比較的粒径の粗い骨材は、含水率が高い条件であってもスランプすることがなく、表乾状態を判定することができなかった。一方、判定法１及び電気抵抗法では、このような判定不能となるようなケースはなかった。また、石灰岩からなる骨材を試料とした場合（試料Ｅ〜試料Ｇ）、フローコーン法では粒度の違いによって含水率が異なる結果が示され、細径の石灰岩が低い含水率を示し、粗径の石灰岩は高い含水率を示した。ところが、本実施形態の判定法１は、いずれも近似する値（０．６〜０．７）を示し、粒径の違い大きく依存しないことが確認された。なお、試料Ｊでは、当初の測定では表乾点９に相当する明確な曲折が添加試料グラフ８において確認することができなかったため、水分計６の測定部の電極間隔を狭くする改良を行い、水分計６の感度を挙げて測定を行った結果を示している。
【００３５】
これにより、本実施形態の判定法１によれば、記述した電気回路モデルにおいて、考察したように、抵抗値の変化による表示値１０が見掛け上大きくなることが、いずれの試料Ａ〜試料Ｉにおいても確認された。すなわち、天然骨材及び低品位骨材を区別することなく、フローコーン法に比べ、より簡易に、かつ精度よく表乾状態を判定することができることが示された。
【００３６】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３７】
すなわち、本実施形態の判定法１において、添加するイオン化物質として食塩２（塩化ナトリウム）を利用するものについて例示したが、これに限定するものではない。すなわち、水溶液等として優れた導電性を有する塩化カリウム等のその他の化合物を添加するものであっても構わない。しかしながら、使用の安全性及び入手の容易性等から食塩２を使用することが特に好適である。また、含水率１１の変化率、イオン化物質（食塩２）の添加量、及び使用する高周波容量水分計による測定条件（適用高周波容量、電極間隔等）は、いずれも測定する骨材の種類等の状況に応じて任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】判定法の概略構成を示す説明図である。
【図２】判定法の各工程の流れを示すフローチャートである。
【図３】表示値−含水率の関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）電気回路モデル、（ｂ）表示値−含水率のモデル関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 判定法（骨材の表乾状態判定法）
２ 食塩（イオン化物質）
３,１１０ 基準試料
３ａ 試料表面
４，１０７ イオン化試料
４ａ 試料表面
５ 測定用容器
６，１０５ 水分計（高周波容量水分計）
７，１１１ 基準試料グラフ
８，１１２ 添加試料グラフ
９ 表乾点
１０，１０６ 表示値
１１，１０８ 含水率
Ｓ２ 基準試料調製工程
Ｓ３ イオン化試料調製工程
Ｓ４ 充填平滑工程
Ｓ５ 高周波容量測定工程
Ｓ６ 表乾判定工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材の表乾状態判定法に関するものであり、特に、高周波容量式水分計を利用し、建築資材等に利用される骨材の表乾状態を簡易に判定することが可能な骨材の表乾状態判定法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリートの配合等を行う場合、骨材（砂または砂利等）が所謂「表乾状態（表面乾燥飽水状態）」にあることを前提として、骨材の密度を求め、種々の配合設計に利用している。ここで、表乾状態とは、押し固められた骨材の内部の空隙は、水分で満たされた状態にあり、一方、骨材の表面には水分を含まない状態にあるものとして定義されている。
【０００３】
なお、骨材の湿潤及び乾燥状態をそれぞれ示すものは、大別すると四つの態様が知られており、１）水分を全く含んでいない「絶乾状態（絶対乾燥状態）」、２）内部の一部にのみ水分を含む「気乾状態（空気中乾燥状態）」、３）前述した「表乾状態」、４）内部及び表面の双方に水分を含む「湿潤状態」とがある。
【０００４】
一般に、骨材の表乾状態を判定する手法として、ＪＩＳ Ａ１１０９に規格化されたフローコーン法が主に採用されている。これによると、截頭円錐状を呈するフローコーンに骨材（砂、砂利等）を充填し、突き棒を利用して突くことによって、骨材を所定固さに突き固める。その後、ゆっくりと、フローコーンを上方に向かって引上げる。このとき、突き固められた骨材が崩れる（スランプする）か、崩れかないかの境界付近の状態を表乾状態として判定している。
【０００５】
ところが、これらの表乾状態の判定は、どの時点で骨材が崩れたのかを判定することが困難であり、正確な判定にはある程度の熟練を要することがあった。そのため、係る判定に不慣れな測定者（判定者・作業者）は、精度良く判定することができない場合もあった。特に、上述したフローコーン法は、主に「天然骨材」と呼ばれる砂や砂利等に対して実施されるものである。近年はこの「天然骨材」の供給量が減少し、多くの代替物が骨材として用いられている。例えば、砕砂、高炉スラグ、ゴミ溶融スラグ、再生骨材等の所謂「低品位」の骨材が多く利用されている。これらの低品位な骨材は、表面がガラス質性状や多孔質性状を呈することがあり、天然骨材とは異なる表乾特性を有することがある。そのため、フローコーン法では砕砂等の骨材に対して正確な表乾状態を判定することが特に困難となっている。
【０００６】
そこで、上述のＪＩＳ規格化されたフローコーン法と異なる表乾状態の判定法が種々提案されている。例えば、ＪＩＳ規格化されたフローコーンの形状と異なる自立角或いは広径等のサイズによって形成された新しい基準の表乾判定用コーンを用いる方法、赤外線の反射率を利用して水分量を計測するもの（例えば、非特許文献１参照）、乾湿状態における電気抵抗の変化を利用するもの（例えば、非特許文献２参照）、遠心脱水法を利用するもの（例えば、非特許文献３参照）などが知られている。
【０００７】
【非特許文献１】竹内 一真、外３名，「細骨材の表乾判定試験方法に関する基礎的研究」，コンクリート工学年次論文集，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１，２００３，ｐ７７−ｐ８２
【非特許文献２】山本 大介、外４名，「海砂代替骨材としての砕砂の表乾判定方法に関する検討」，土木学会第５９回年次学術講演会，平成１６年９月，ｐ４９１−ｐ４９２
【非特許文献３】鈴木 一雄、外１名，「細骨材の簡易表乾決定法に関する一検討」，第４８回セメント技術大会講演集，１９９４，ｐ１５６−ｐ１５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、既存のフローコーン法に替わる新規の表乾状態の判定法には、下記に示すような問題を生じることがあった。すなわち、異なる自立角及びサイズによって形成されたフローコーンを利用するものは、表乾状態の判定に従来と同様にある程度の熟練性を要し、簡易に、かつ精度よく判定することが困難なことがあった。また、骨材の種類や性状に応じ、最適なフローコーンを適宜選択する必要があり、複数種類のフローコーンを予め準備しておく必要があり、また判定時にどのフローコーンを使用するか等の選択を行う必要があった。一方、赤外線の反射率を利用するものは、一般に水に吸収やすい赤外線波長（１．４６μｍ）と、水に吸収されにくい赤外線波長（１．６μｍ）の二種類の波長を利用し、主に骨材として「シラス」を対象として測定したデータが測定されていた。そのため、その他の低品位骨材に対する作用及び効果について、十分に開示されているものではなかった。
【０００９】
加えて、非特許文献２では、砕砂を測定対象の試料として各種の判定法を実施し、比較したものについて示されている。具体的に示すと、測定対象の砕砂に対し、１）目視判定、２）フローコーン法、３）電気抵抗判定法（土木学会基準 ＪＳＣＥ−Ｃ５０６−２００３）、４）仮表面テスト（ＡＳＴＭ Ｃ１２８）の各表乾判定の四種類の表乾状態の判定法が実施されている。これによると、種々の結果を総合することにより、フローコーン法が最も妥当性を有する結果が得られ、その他の方法は非特許文献２の測定結果では特に優れた特性を示すものではなかった。
【００１０】
一方、遠心脱水法を利用するものは、高精度に表乾状態を判定することは可能になるものの、対象となる試料（骨材）を遠心分離装置にセットし、試料に応じて数Ｇ〜数千Ｇの遠心力を与える必要があり、表乾状態の判定のための装置が大がかりとなり、簡易な表乾状態の判定に適さないことがあった。
【００１１】
そこで、本発明は上記実情に鑑み、比較的簡易な構成及び器具等を利用し、精度良く骨材の表乾状態を判定することが可能な骨材の表乾状態判定法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明に係る骨材の表乾状態判定法は、「絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製する基準試料調製工程と、絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製するとともに、導電性を有するイオン化物質を添加し、さらに攪拌するイオン化試料調製工程と、前記基準試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数の基準試料及び前記イオン化試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数のイオン化試料を、所定形状の測定用容器の中にそれぞれ充填し、試料表面を平滑化する充填平滑工程と、前記測定用容器にそれぞれ充填された前記基準試料及び前記イオン化試料の前記試料表面に高周波容量式水分計の測定部を当接し、高周波容量を測定する高周波容量測定工程と、前記高周波容量式水分計によって示される表示値及び前記基準試料または前記イオン化試料の含水率の関係を示す基準試料グラフ及び添加試料グラフを作成し、略比例関係を示す前記基準試料グラフに対し、前記添加試料グラフの傾きが変化する表乾点を特定し、表乾状態を判定する表乾判定工程と」を主に具備して構成されている。
【００１３】
ここで、高周波容量式水分計（以下、単に「水分計」と称す）とは、硬化したコンクリート材や石膏ボード、或いは硬化前のコンクリートの水分量を測定するために用いられるものであり、建築現場等で使用されることが多い。係る水分計は、誘電率が約８０程度を示す水の性質を利用し、骨材に水分が含まれる場合、見掛け上の誘電率が増加する性質を利用している。そして、この増加分を予め素材毎に算出された換算式で換算することにより、水分量を表示することが可能なものである。なお、実際には誘電率を直接測定することは困難であるため、該誘電率と直線的な比例関係を示す高周波容量を測定している。また、水分計の具体的な構成についてさらに説明すると、測定対象となる試料に当接される二本の電極を有する測定部を備え、所定の間隔で平行に配された電極の間に高周波（例えば、２０ＭＨｚ相当）を与えることにより、当該試料の高周波容量を測定することが可能なものが知られている。
【００１４】
したがって、本発明の骨材の表乾状態判定法によれば、始めに、完全に乾燥した絶乾状態の骨材（例えば、砕砂等の低品位骨材）に水を混合し、それぞれ異なる含水率になるように基準試料を調製する。なお、基準試料の含水率は、例えば、０％〜５．０％の間で、０．５％刻みで調製することが可能である。この含水率の変化量は、測定対象となる骨材の性状等に併せて任意に設定することが可能である。さらに、同様に絶乾状態の骨材に水を混合し、それぞれ異なる含水率（上述の基準試料の含水率に対応させて）に設定するとともに、導電性を有するイオン化物質を所定量混合したイオン化試料を調製する。なお、イオン化試料調製工程を簡略化するために、上記基準試料調製工程で調製された異なる含水率の基準試料をそれぞれ一部ずつ抜取り、抜取った基準試料に対して所定量のイオン化物質を混合し、イオン化試料を調製するものであっても構わない。これにより、イオン化試料調製工程の一部を基準試料調整工程と並存させることにより、調製処理の簡略化が図られる。
【００１５】
そして、測定用容器に含水率及びイオン化物質の添加の有無によって区別される複数の試料（基準試料またはイオン化試料）を充填し、水分計を利用して、高周波容量の測定を行う。このとき、試料に水分が含まれ、かつ、試料内部に存在する水分と、試料表面に存在する水分とを別々のものとして捉え、モデル化すると、水分計と試料の間で、図４（ａ）に示すような電気回路モデル１００を構築することが理論上可能である。ここで、表乾状態は、前述したように、試料内部に水分が存在し、かつ、試料表面には水分が存在していない状態である。
【００１６】
このとき、試料は高周波１１３による電流を流れにくくする抵抗１０１ａ，１０１ｂとしての機能と、電流を蓄えるコンデンサ１０２ａ，１０２ｂとしての機能の双方を有し、電気回路モデル１００に示すように、抵抗１０１ａ等及びコンデンサ１０２ａ等が並列接続された二つの抵抗コンデンサ−抵抗ユニット１０３が直列に接続された平面層状構造系として捉えることができる。そのため、この電気回路モデル１００において、抵抗の値を変化させることにより、水分計１０５に表示される表示値１０６は、抵抗の値が低下することに伴って見掛け上大きくなる傾向がある。
【００１７】
そこで、導電性を有するイオン化物質を骨材に所定量混合することにより、抵抗値を低下させる処理が行われる。そのために、イオン化物質の添加されたイオン化試料１０７の含水率１０８を、基準試料１１０の含水率１０８に合わせる調製を行う。そして、調製された各試料１０７，１１０を水分計１０５を利用して、それぞれ測定し、測定された表示値１０６と含水率１０８との関係をプロットしてグラフ化する。その結果、双方の試料１０７，１１０の含水率１０８の値が低い場合（試料の内部の水１０４ａのみが存在する場合）、水分計１０５による表示値１０６はイオン化物質による影響を受けることがなく、抵抗値の低下は生じない。さらに、具体的に説明すると、試料表面の水１０４ｂが存在しないため、水分計１０５の表示値１０６には、イオン化物質の影響を受けることがない。その結果、イオン化試料１０７の表示値−含水率の関係を示す添加試料グラフ１１２は、基準試料１１０の関係を示す基準試料グラフ１１１と略同一の傾き（比例関係）を有するグラフとして示される。一方、含水率１０８の値が高い場合（試料表面の水１０４ｂが存在する場合）、試料表面に水分計１０５の測定部を当接することにより、導電性のイオン化物質の影響を受け、上述した電気回路モデル１００における試料表面の水１０４に相当する抵抗−コンデンサユニット１０３の抵抗値が低下する現象が発生する。その結果、水分計１０５に表示される表示値１０６は、抵抗値の低下によって見掛け上大きく表示される。すなわち、基準試料グラフ１１１の傾きに対し、添加試料グラフ１１２は、抵抗値の減少にともなって表示値１０６が見掛け上大きく表示され、比例の傾きが変化する点を有することとなる（図４（ｂ）参照）。そこで、この傾きが変化する点を表乾状態の境界である表乾点１０９として特定することにより、その表乾点１０９が示す含水率１０８によって骨材の表乾状態を判定することが可能となる。その結果、表乾状態の判定に特に熟練を要する必要がなく、測定に不慣れな作業者であっても精度の良い判定が極めて容易に可能となる。
【００１８】
さらに、本発明にかかる骨材の表乾状態判定法は、上記構成に加え、「前記基準試料調製工程及び前記イオン化試料調製工程の少なくともいずれか一方は、前記骨材に水を混合して攪拌した後、所定時間、静置する静置工程を」具備するものであっても構わない。
【００１９】
したがって、本発明の骨材の表乾状態判定法によれば、調製される基準試料及びイオン化試料を、測定前に所定時間静置することが行われる。ここで、所定時間は、例えば、攪拌終了後２４ｈｒ〜４８ｈｒに設定することが可能である。すなわち、攪拌終了直後は、骨材及び水の混合状態が完全に均一な状態でないケースも想定される。そこで、攪拌終了後、一定の期間、静置することにより、骨材及び水の混合状態を各試料で均一にすることができ、測定の精度を高めることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明に係る骨材の表乾状態判定法は、上記構成に加え、「前記イオン化物質は、塩化ナトリウムを利用する」ものであっても構わない。
【００２１】
したがって、本発明の骨材の表乾状態判定法によれば、イオン化物質として塩化ナトリウムが利用される。ここで、塩化ナトリウムは、水に易溶解し、ナトリウムイオンと塩化物イオンとに容易に分離するものであり、水溶液の状態で優れた導電性を有している。そのため、骨材に対して添加することにより、上記電気回路モデルにおける抵抗値を低下させ、水分計１０５に表示される表示値１０６を、見掛け上大きくすることが可能となる。その結果、表乾状態の判定が容易となる。特に、塩化ナトリウムは、食塩として一般小売店等でも入手しやすいく、またコストも安価であるといった利点を有している。そのため、イオン化物質として塩化ナトリウムを使用することは、特に好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果として、水分計を利用し、基準試料及び食塩等が混入されたイオン化試料についてそれぞれ高周波容量を測定し、基準試料の基準試料グラフから変化する点を決定することにより、容易に表乾状態を判定することが可能となる。特に、従来のフローコーン法では精度の良い判定が困難であった砕砂等の低品位骨材に対しても適用可能となり、天然骨材及び低品位骨材の双方に対し、測定手法を変更することなく表乾状態の判定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態である骨材の表乾状態判定法１（以下、単に「判定法１」と称す）について、図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の判定法１の一例を示す説明図であり、図２は判定法１の各工程の流れを示すフローチャートであり、図３は表示値−含水率の関係を示すグラフである。ここで、本実施形態の判定法１は、イオン化物質として食塩２（塩化ナトリウム）を用いるものについて例示している。
【００２４】
本実施形態の判定法１は、図１乃至図３に主として示すように、測定対象の骨材を絶乾状態（含水率≒０％）になるように乾燥炉（図示しない）で乾燥させる乾燥工程Ｓ１と、絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌した後、静置し、それぞれ所定の含水率になるように基準試料３を調製する基準試料調製工程Ｓ２と、絶乾状態の骨材に水を混合し、攪拌した後、静置し、それぞれの所定の含水率になるように調製するとともに、前記骨材に対し、所定量の食塩２を添加して攪拌することによりイオン化試料４を形成するイオン化試料調製工程Ｓ３と、調製された基準試料３及びイオン化試料４をそれぞれ測定用容器５に充填し、試料表面３ａ，４ａを突き棒（図示しない）を利用して突いて試料３，４を突き固めるとともに、試料表面３ａ，４ａを平滑化する充填平滑工程Ｓ４と、測定用容器５に充填されたそれぞれの試料３，４に対し、水分計６の測定部（図示しない）を当接し、高周波容量を測定する高周波容量測定工程Ｓ５と、各試料３，４に対して測定された高周波容量の表示値及び当該試料３，４の含水率の関係をプロットした基準試料グラフ７及び添加試料グラフ８をグラフ化して求め、基準試料グラフ７に対して添加試料グラフ８の傾きが著しく変化する表乾点９の位置を求め、係る位置を表乾状態として判定する表乾判定工程Ｓ６とを具備して主に構成されている。ここで、基準試料調製工程Ｓ２及びイオン化試料調製工程Ｓ３は、本発明の静置工程を併せて処理している。
【００２５】
さらに、具体的に説明すると、乾燥工程Ｓ１は、測定対象となる骨材から水分を予め完全に除去し、所定の含水率に基準試料及びイオン化試料を調製するためのものである。例えば、１２０℃〜２００℃程度に炉内温度を調整した乾燥炉中に対象となる骨材を投入し、所定時間（例えば、１時間）保持することにより、骨材に含まれる水分を完全に除去することが可能となる。なお、内部の水分を完全に除去するため、１２０℃ぐらいの乾燥温度で、２４ｈｒ以上乾燥炉内に保持するものであっても構わない。
【００２６】
一方、基準試料調製工程Ｓ２及びイオン化試料調製工程Ｓ３は、乾燥工程Ｓ１によって絶乾状態となった骨材に対し、所定の含水率になるように投入量を調整し、また攪拌によって含水状態を均一にするものである。なお、さらに含水状態を均一にするために、本実施形態では、水を混合し、十分に攪拌した後、大気中の水分によって調製した含水率が変化することのないように、密閉した容器内で２４ｈｒ静置する処理を行っている。さらに、イオン化試料調製工程Ｓ３は、前述した基準試料調製工程Ｓ２に加え、さらに所定量の食塩２を再び攪拌し、導電性を有する食塩２がイオン化試料４に均一に混合するように調製したものである。なお、本実施形態では、絶乾状態の骨材３００ｇに対し、５ｇの食塩２を添加している。係る混合比率は、上述した電気抵抗法によって採用される食塩２の添加量に準拠したものである。ここで、試料３，４の攪拌は、２リットルのペットボトル容器（図示しない）内に骨材及び水（必要に応じて食塩２）を投入し、卓上用ボールミルを利用し、１０分間回転させることによって行っている（回転数：１００回／ｍｉｎ）。
【００２７】
さらに、充填平滑工程Ｓ４は、調製された各試料３，４を測定用容器５に充填し、飼料表面３ａ，４ａを平滑した状態にするものであり、本実施形態では、横５７ｍｍ×縦１３３ｍｍ×深さ４０ｍｍの樹脂製容器に試料３，４を三層に分けて充填した。なお、各層毎にモルタル試験用突き棒（図示しない）を利用し、１５回ずつ突き固める処理を合わせて行った。その後、突き固めた試料３，４の試料表面３ａ，４ａを測定用容器５の高さに一致するようにならし、平滑化した。なお、充填の直前にはそれぞれの試料３，４は、上述と同様の方法で卓上用ボールミルを利用し、１０分間回転する処理を行っている。
【００２８】
また、高周波容量測定工程Ｓ５は、硬化したコンクリート、モルタル、ＡＬＣなどの含水率の測定に用いられる高周波容量式水分計を用い、高周波容量を測定するものである。なお、本実施形態では測定部の電極を保護するために、上記充填平滑工程Ｓ４によって平滑化された試料表面３ａ，４ａの上に料理等に使用される通気・通水性を有するラップを被せ、その上から測定を行っている。
【００２９】
一方、表乾判定工程Ｓ６は、各試料３，４に対する測定結果を水分計６によって表示される表示値１０及び含水率１１の関係をグラフ化するとともに、食塩２の添加されていない基準試料３にかかる基準試料グラフ７と、食塩２を添加した添加試料グラフ８との傾きの変化から表乾点９を判定し、当該表乾点９における含水率１１がその骨材に対する表乾状態と判定するものである。
【００３０】
次に本実施形態の判定法１による骨材の表乾状態の判定の具体例について、主に図３に基づいて説明する。ここで、各試料３，４は、０％〜４．０％の間で含水率１１を０．５％毎に変化させて調製され、図３にそれぞれの試料３，４に対する高周波容量を測定した水分計６の表示値１０及びそれに対する含水率１１の関係を示すグラフ（基準試料グラフ７及び添加試料グラフ８）が示されている。これによると、基準試料３の基準試料グラフ７は、含水率が０％〜１．５％の間では、表示値の若干の増加は認められるものの、それ以降の含水率（１．５％以上）では、表示値の増減はほとんど観察されることがなく、ほぼ直線上のグラフであった。一方、食塩２を骨材に添加したイオン化試料４に対する測定結果では、含水率に対する表示値が直線的な比例関係を示し、具体的には含水率が０％〜１．５％の間で約３００、直線的に増加することが観察され、さらに１．５％〜３．０％の間で表示値が約１０００、直線的に増加することが観察された（添加試料グラフ８参照）。その結果、基準試料グラフ７に対し、添加試料グラフ８の傾きが著しく変化する点（この場合、含水率＝１．５％）が存在し、添加試料グラフ８が曲折したものとなる。そして、上述した原理により、係る点が表乾状態を示す表乾点９であると特定される。その結果、水分計６を利用し、基準試料３及びイオン化試料４の含水率１１に応じた表示値１０を測定することにより、容易に骨材の表乾状態を判定することが可能となった。なお、添加試料グラフ８による表乾点９の特定は、正確を期すために、最小自乗法で算出した回帰直線の傾きが大きく変化する点を求めるものであってもよい。
【００３１】
以下に、本実施形態の判定法１による精度をさらに確認するために、従来のフローコーンによる判定法（ＪＩＳ Ａ１１０９）、及び電気抵抗法による各試料Ａ〜Ｉの含水率とを比較した結果を示す。なお、フローコーン法は、食塩２を混入しない基準試料３のみを用い、含水率の高い試料から含水率の低い試料に対して順次実施し、スランプした試料を表乾状態として判定し、その時の含水率を特定した。なお、詳細については、既に述べたため、ここでは説明を省略する。一方、電気抵抗法は、本実施形態の判定法１と同じ試料３，４を使用し、４０ｍｍ×４０ｍｍの銅板を電極として用い、デジタルテスターにより電気抵抗を測定した。さらに、本実施形態の判定法１は、上述した最小自乗法を利用して表乾点９を特定している。
【００３２】
ここで、測定対象の試料として選択された骨材は、試料Ａ：長良川中流、試料Ｂ：長良川下流、試料Ｃ：岐阜県内で生コンクリート用に一般的に使用されている砕砂（以下、「岐阜県産砕砂」と称す）、試料Ｄ：園芸用花崗岩砕砂、試料Ｅ：石灰岩砕砂、試料Ｆ：試料Ｅを篩で分別し、１．２ｍｍ以上の粒度を有するもの（石灰岩大）、試料Ｇ：試料Ｅを篩で分別し、１．２ｍｍ以下の粒度を有するもの（石灰岩小）、試料Ｈ：粉砕したコンクリートから付着モルタルを除去し、０．６ｍｍの篩で水洗いし、微粒分を除去したもの（再生細骨材Ａ）、試料Ｉ：コンクリート塊をジョークラッシャーで粉砕したもの（再生細骨材Ｂ）、試料Ｊ：ゴミ溶融スラグの１０種類が用いられている。ここで、試料Ａ及び試料Ｂは、所謂「天然骨材」であり、試料Ｃ〜試料Ｊが所謂「低品位骨材」に相当するものである。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
上記表１に示されるように、本実施形態の判定法１と電気抵抗法とによって算出された表乾状態を示す含水率は、ほぼ同じ値を示すことが確認された。これにより、本実施形態の判定法１は、従来と同程度の表乾状態の判定の精度を有することが示された。一方、フローコーン法は、例えば、試料Ｉのような再生細骨材Ｂのような比較的粒径の粗い骨材は、含水率が高い条件であってもスランプすることがなく、表乾状態を判定することができなかった。一方、判定法１及び電気抵抗法では、このような判定不能となるようなケースはなかった。また、石灰岩からなる骨材を試料とした場合（試料Ｅ〜試料Ｇ）、フローコーン法では粒度の違いによって含水率が異なる結果が示され、細径の石灰岩が低い含水率を示し、粗径の石灰岩は高い含水率を示した。ところが、本実施形態の判定法１は、いずれも近似する値（０．６〜０．７）を示し、粒径の違い大きく依存しないことが確認された。なお、試料Ｊでは、当初の測定では表乾点９に相当する明確な曲折が添加試料グラフ８において確認することができなかったため、水分計６の測定部の電極間隔を狭くする改良を行い、水分計６の感度を挙げて測定を行った結果を示している。
【００３５】
これにより、本実施形態の判定法１によれば、記述した電気回路モデルにおいて、考察したように、抵抗値の変化による表示値１０が見掛け上大きくなることが、いずれの試料Ａ〜試料Ｉにおいても確認された。すなわち、天然骨材及び低品位骨材を区別することなく、フローコーン法に比べ、より簡易に、かつ精度よく表乾状態を判定することができることが示された。
【００３６】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３７】
すなわち、本実施形態の判定法１において、添加するイオン化物質として食塩２（塩化ナトリウム）を利用するものについて例示したが、これに限定するものではない。すなわち、水溶液等として優れた導電性を有する塩化カリウム等のその他の化合物を添加するものであっても構わない。しかしながら、使用の安全性及び入手の容易性等から食塩２を使用することが特に好適である。また、含水率１１の変化率、イオン化物質（食塩２）の添加量、及び使用する高周波容量水分計による測定条件（適用高周波容量、電極間隔等）は、いずれも測定する骨材の種類等の状況に応じて任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】判定法の概略構成を示す説明図である。
【図２】判定法の各工程の流れを示すフローチャートである。
【図３】表示値−含水率の関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）電気回路モデル、（ｂ）表示値−含水率のモデル関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 判定法（骨材の表乾状態判定法）
２ 食塩（イオン化物質）
３,１１０ 基準試料
３ａ 試料表面
４，１０７ イオン化試料
４ａ 試料表面
５ 測定用容器
６，１０５ 水分計（高周波容量水分計）
７，１１１ 基準試料グラフ
８，１１２ 添加試料グラフ
９ 表乾点
１０，１０６ 表示値
１１，１０８ 含水率
Ｓ２ 基準試料調製工程
Ｓ３ イオン化試料調製工程
Ｓ４ 充填平滑工程
Ｓ５ 高周波容量測定工程
Ｓ６ 表乾判定工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製する基準試料調製工程と、
絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製するとともに、導電性を有するイオン化物質を添加し、さらに攪拌するイオン化試料調製工程と、
前記基準試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数の基準試料及び前記イオン化試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数のイオン化試料を、所定形状の測定用容器の中にそれぞれ充填し、試料表面を平滑化する充填平滑工程と、
前記測定用容器にそれぞれ充填された前記基準試料及び前記イオン化試料の前記試料表面に高周波容量式水分計の測定部を当接し、高周波容量を測定する高周波容量測定工程と、
前記高周波容量式水分計によって示される表示値及び前記基準試料または前記イオン化試料の含水率の関係を示す基準試料グラフ及び添加試料グラフを作成し、略比例関係を示す前記基準試料グラフに対し、前記添加試料グラフの傾きが変化する表乾点を特定し、表乾状態を判定する表乾判定工程と
を具備することを特徴とする骨材の表乾状態判定法。
【請求項２】
前記基準試料調製工程及び前記イオン化試料調製工程の少なくともいずれか一方は、前記骨材に水を混合して攪拌した後、所定時間、静置する静置工程をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の骨材の表乾状態判定法。
【請求項３】
前記イオン化物質は、
塩化ナトリウムを利用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の骨材の表乾状態判定法。
【請求項１】
絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製する基準試料調製工程と、
絶乾状態の骨材に水を混合して攪拌し、それぞれ所定の含水率に調製するとともに、導電性を有するイオン化物質を添加し、さらに攪拌するイオン化試料調製工程と、
前記基準試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数の基準試料及び前記イオン化試料調製工程によって調製された含水率の異なる複数のイオン化試料を、所定形状の測定用容器の中にそれぞれ充填し、試料表面を平滑化する充填平滑工程と、
前記測定用容器にそれぞれ充填された前記基準試料及び前記イオン化試料の前記試料表面に高周波容量式水分計の測定部を当接し、高周波容量を測定する高周波容量測定工程と、
前記高周波容量式水分計によって示される表示値及び前記基準試料または前記イオン化試料の含水率の関係を示す基準試料グラフ及び添加試料グラフを作成し、略比例関係を示す前記基準試料グラフに対し、前記添加試料グラフの傾きが変化する表乾点を特定し、表乾状態を判定する表乾判定工程と
を具備することを特徴とする骨材の表乾状態判定法。
【請求項２】
前記基準試料調製工程及び前記イオン化試料調製工程の少なくともいずれか一方は、前記骨材に水を混合して攪拌した後、所定時間、静置する静置工程をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の骨材の表乾状態判定法。
【請求項３】
前記イオン化物質は、
塩化ナトリウムを利用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の骨材の表乾状態判定法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３２９８０１（Ｐ２００６−３２９８０１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５３３５１（Ｐ２００５−１５３３５１）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]