コンクリート配合をどのように設計するか?

コンクリートと減水剤の配合設計では、まず減水剤の使用目的を明確にする必要があります。第二に、減水剤を含まない基準コンクリートの配合比は、配合設計の調整の基礎となる通常のコンクリート配合設計法に従って決定する必要がある。コンクリートと減水剤の配合割合設計のポイントは、主に減水剤の適切な添加量を選択することです。

減水剤の投与量は、通常、混和剤の取扱説明書に記載されている標準投与量と投与量範囲に関連する技術パラメータに基づいて、材料やプロジェクトの特定の要件と組み合わせて選択されます。コンクリート配合割合が同じ場合、減水剤の添加量が増加するとスランプも増加します。ただし、減水剤の空気混入性により強度は大きく異なります。減水剤の空気混入性が大きいと強度が著しく低下しますので、空気連行のない高性能減水剤であれば、基準コンクリートと同等の強度となります。しかしながら、減水剤の減水率の向上には限界がある。投与量がある程度増加すると、さらに投与量を増加しても水分削減率の増加には限界がある。遅延効果のある減水剤の場合、投与量が増えると硬化時間も大幅に長くなります。そのため、減水剤を使用したコンクリートでは、硬化が遅すぎる、硬化が遅すぎる、強度が低すぎるなどの品質問題が発生することがよくあります。これらの問題のほとんどは、許容範囲を超えた投与量によるものです。

減水剤の投与量に影響を与える要因は数多くあります。標準用量が必ずしも最適な用量であるとは限りません。混合比率設計テストを通じてのみ、減水剤の最適な投与量を得ることができます。さらに、減水剤の最適な投与量を正しく判断するには、ある程度の経験も必要です。

また、減水剤の使用目的は次のとおりです。

(1) 作業性の向上を目的とする
コンクリートの設計強度が比較的高く、セメント原単位が比較的大きい場合、コンクリートの施工性を向上させるために、減水剤の使用が検討されます。基準配合割合の各材料の量が変わらないと仮定すると、減水剤を添加することでコンクリートの流動性を向上させることができます。しかし、コンクリート混合物の凝集性や保水性が低下することが多く、にじみや偏析が発生する場合があります。特に骨材の階調が比較的悪い場合には、砂比率を適切に高めることでこの問題を解決できます。基準コンクリートと比較する場合、技術パラメータとしてスランプのみに依存するだけでは十分ではありません。可能であれば、他の方法を同時に使用する必要があります。同時に、強度試験の結果も無視できず、配合割合を基準コンクリートと同じ強度レベルに調整する必要があります。空気連行型減水剤を使用する場合には、空気量を測定し、作業性向上の要因を分析する必要があります。

(2)強度を高める目的のため
コンクリートの配合配合設計の際、作業性は比較的良いものの強度が低く、最大使用量制限や作業性の制約によりセメント使用量をこれ以上増やせない場合があります。このとき、減水剤を添加して水使用量原単位を減らし、水セメント比を下げることで解決します。基準混合比率における他の材料の量を変更せずに、減水剤を追加し、コンクリート混合物のスランプが必要な値に達するように水の添加を制御します。次に、実際の水使用量に基づいて水セメント比を計算します。このようにして、水の単位使用量を削減し、水セメント比を下げるという目的を達成することができ、コンクリートの強度を向上させることができる。必要に応じて、砂比率を適宜低下させることができる。初期強度を改善する必要がある場合は、水セメント比を可能な限り最小限に抑える必要があります。これは、コンクリートの耐久性にとってより有益です。同時に、空気含有量が非常に少ないことに注意する必要があります。最後に、要件に従って減水剤の投与量を決定します。

(3) セメント消費量の節約を目的とする
セメントを節約し、コンクリートの製造コストを削減することは、減水混和剤の主な機能です。基準配合比を基に、水セメント比はそのままに、減水剤を添加することでセメントペーストの量を減らし、基準配合比と同等の作業性を実現します。セメントを節約するという目的を達成します。節約されたセメントによるコンクリート強度の低下は、減少した水の強化効果によって補われます。