博士（工学）カンザディモスタファ
学 位 論 文 題 名
Fresh and Early Age Properties of High Flowing Concrete
（ 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 初 期 性 状 に 関 す る 研 究 ）
学位論文内容の要旨
近 年 、 土 木 ・ 建 築 の コ ン ク リ ー ト 工 学 分 野 に お い て 、 施 工 の 省 力 化 、 構 造 物 の 高 性 能 化 の 要 求 か ら 、 締 固 め が 不 要 で 型 枠 充 填 性 に 優 れ た 高 流 動 コ ン ク リ ー ト に 関 す る 技 術 開 発 が 活 発 に 行 わ れ て い る 。 し か し 、 こ の コ ン ク リ ー ト は こ れ ま で の コ ン ク リ ー ト と は 物 性 が 大 巾 に 異 な る 新 し い 技 術 で あ り 、 基 本 と な る 初 期 物 性 に つ い て も 性 能 評 価 の 手 法 が 定 ま っ て い な い 。 ま た 、 現 在 提 唱 さ れ て い る 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 種 類 は 、 そ の 用 い ら れ る 材 料 ・ 調 合 の 相 違 か ら 極 め て 多 岐 に わ た っ て お り 、 高 流 動 コ ン ク リ ー ト を 全 体 と し て と ら え た 基 礎 的 な 性 能 が 十 分 に 把 握 さ れ て い る と は い え な い 状 況 に あ る 。
本 研 究 は 、 こ の よ う な 段 階 に あ る 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 技 術 に つ い て 、 そ の 初 期 性 状 、 す を わ ち フ レ ッ シ ュ お よ ぴ 硬 化 初 期 段 階 の 性 状 を 検 討 し た も の で あ り 、 フ レ ッ シ ュ 時 の 流 動 性 と 分 離 性 状 、 空 気 連 行 性 と そ の 耐 凍 害 性 へ の 影 響 、 硬 化 初 期 段 階 で の 凍 結 の 影 響 お よ び 低 温 時 の 凝 結 特 性 に つ い て の 広 範 な 実 験 研 究 の 成 果 を 内 容 と し て い る 。
高 流 動 コ ン ク リ ー ト は 、 高 い 流 動 性 と 型 枠 充 填 性 を 確 保 す る た め 、 流 動 性 と と も に 骨 材 分 離 に 対 す る 抵 抗 性 が 要 求 さ れ る 。 こ の た め 、 本 論 文 で は 、 始 め に 、 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 流 動 性 を 物 理 的 に と ら え る こ と を 目 的 に 、 各 種 の 高 流 動 コ ン ク リ ー ト に つ い て ツ ー ポ イ ン ト 法 に よ る レ オ ロ ジ ー 試 験 を 実 施 し た 。 こ の 結 果 、 流 動 特 性 が 同 じ よ う で あ る と 考 え ら れ て い た 高 流 動 コ ン ク リ ー ト も 、 コ ン ク リ ー ト の タ イ プ に よ っ て 物 理 的 を 特 性 が 著 し く 異 な る も ので ある こと 、． 曇た 、通 常の コ ン ク リ ー ト の 流 動 性 ・ 軟 ら か さ を 表 す ス ラ ン プ 値 が物 理的 には 降伏 値の み に依 存 す る の に 対 し 、 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 流 動 性 の 指 標と なる スラ ンプ フロ 一値 は、
降 伏 値 だ け で は を く 塑 性 粘 度 を も 含 め た 物 性 で あ り 、 さ ら に 分 離 の 影 響 も 受 け る こ と な ど を 明 ら か に し た 。
高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 流 動 性 を 把 握 す る 目 的 でLフ ロ ― 試 験 が し ぱ し ぱ 行 わ れ て い る 。 本 論 文 で は 、 こ の 試 験 で 得 ら れ た 流 動 特 性 を 電 気 回 路 理 論 を 応 用 し て 解 析 し 、 結 果 が 想 定 し た 電 気 回 路 モ デ ル に 良 く 対 応 す る こ と 、 鉄 筋 な ど の 障 害 物 の 影 響 が 電 気 回 路 モ デ ル で は 抵 抗 （R） と し て 把 握 し う る こ と 、 電 気 回 路 モ デ ル の定 数 、 変 数 が 降 伏 値 、 望 性 粘 度 の レ オ ロ ジ 一 定 数 と 相 関 性 を も つ こ と を 示 し た 。 ま た 、 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 施 工 で 重 要 な 骨 材 の 分 離 特 性 を 把 握 す る た め 、 独 自 に 工 夫 し た 分 離 測 定 法 を 考 案 し 、 こ れ に よ り 各 種 の 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 分 離 の 状 況 を 測 定 し た 。 こ の 結 果 、 こ の 手 法 が 比 較 的 簡 便 に 高 流 動 コ ン ク リ ー ト の 分 離 と
骨 材の 間隙 通過性を表すこと、また分離のない高流動コンクリートには降状値と 塑 性粘 度に 最適な範囲が認められること、この範囲は高流動コンクリートのタイ プによって異なることを示した。
高流 動コ ンクリートでは、その高い流動性ゆえに空気量を安定的に保持するこ と がか なら ずしも容易とはいえをい。本論文では、広範な高流動コンクリートに つ いて 、フ レッシュ段階で測定される空気量と硬化後のコンクリート中に存在す る 気泡 の特 性を詳細に検討した。この結果、高流動コンクリートはその流動性が 高 いこ とに よルフレッシュ段階で測定された空気が硬化後に減少する可能性のあ る こと 、分 離が気泡の消失に関係することなどを示した。さらに、連行空気の特 性 では 、鉱 物微粉末を用いた高流動コンクリートの硬化後の気泡組織が比較的微 細であり、フレッシュから硬化までの過程で消失する気泡には粗大なものが多く、
空 気量 の減 少の割りには気泡間隔係数の増大が少をいことを明らかにし、増粘剤 系 の高 流動 コンクリートでは気泡組織が粗大となる傾向があり、耐凍害性に問題 の 多い こと を示した。また、気泡の連行特性におよぼす要因の役割を検討した結 果 、ポ リカ ルポン酸系の高性能AE減水剤を用いた高流動コンクリートにおいて、
温 度に よる 影響、ミキサーの練混ぜ特性の影響が大きく、これらの条件が変動し た 場合 、コ ンクリートに連行される空気量が大幅に異なり、その管理が極めて重 要であることを示した。
硬 化初期 段階のコンクリートが凍結することにより生じる初期凍害について、
施工 段階で 考えられる数回の凍結に耐えるための初期強度の限界を空気量との対 応で 示し、 初期凍結を免れるためには空気の連行と80 kgf/cm2程度の初期強度の 達成 が必要 なことを明らかにし、各種の高流動コンクリートについて、この強度 を得 るため の養生期間を示した。さらに、これまで高流動コンクリートの凝結特 性に ついて の知見が極めて隈られていたことから、各種の高流動コンクリートに つい て、温 度条件が異をる場合の凝結性状を検討し、高流動コンクリートでは、
通常 のコン クリートと比較して増粘剤系の調合を中心に凝結の遅延があり、温度 低下 に伴っ てそ の程 度が 拡大 する こと を認 めた 。
以上の結果より、開発されて間もない高流動コンクリートの初期性状にづぃて．
多 く の 知 見 が 得 ら れ 、 そ の 実 務 に 必 要 な 指 針 を 得 る こ と が で き た 。 のン えい 劣で ト コ考 を が階 ー 動 と が 性 段 リ 流 る 行 害 ユ ク 高 い 連 凍 シ ンつ ての 耐ツ コ も れ 気 く レ の を 優 空 し フ 後性 に、 著も 化行 性も りて 硬 連 害 て よ い は 気凍 い にお
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学位論文審査の要旨
学位論文題名
1Fresh and Early Age Properties of High Flowing Concrete
（ 高流 動コンクリートの初期性状に関する研究）
近 年、コ ンク リート工事の合理化、省カ化ねどの要求から、高い流動性に材料 分離 抵抗性 を併 せ持つ高流動コンクルートが提案され、これまで様々な高流動コ ンク リート が開 発されている。しかし、このコンクリートは従来のコンクリート とは 物性が 大巾 に異なる新しい技術であり、性能評価の手法が定まっていない。
本研 究は、 この ような段階にある高流動コンクリートのフレッシュおよび硬化初 期段 階の性 状を 検討したものであり、フレヅシュ時の流動性と分離性状、空気連 行性 とその 耐凍 害性への影響、硬化初期段階での凍結の影響およぴ低温時の凝結 特性 につい ての 広範な実験研究を内容としている。成果を要約すると以下のよう になる。
＠従 来、高 流動 コン クリ ート の流 動特 性が その 組成 によ って 異なる とは 明瞭に は意 識され てい なかった。著者は、高流動コンクリートの流動特性を降伏値、塑 性粘 度をも っピ ンガム流体と考え、その物理的な特性が著しく異なるものである こと を示し た。 また、通常のコンクリートの流動性・軟らかさの指標であるスラ ンプ 値が物 理的 には降伏値のみに依存するのに対し、高流動コンクリートの流動 性を表すスランプフロー値は、降伏値だけでは誼く塑性粘度を含めた物性であり、
分離 の影響 も受 けることなどを明らかにした。さらに、高流動コンクリートの流 動性 評価に しば しば 用い られ るLフロ― 試験 試験についての実験結果を電気回路 理論 を応用 して 解析し、結果が想定した電気回路モデルに良く対応することを示 した 。これ らの 成果は、高流動コンクリートのフレヅシュ時の特性についての評 価 指 標 と そ の 役 割 を 提 示 し た も の で あ り 、 極 め て 有 用 な 知 見 で あ る 。
＠フ レヅシ ュ時 の高流動コンクリートでは、流動性だけではナょく骨材分離が重 要と なる。 著者 は、分離特性を評価するため独自に工夫した測定法を考案し、こ の手法が比較的簡便に高流動コンクリートの分離と骨材の間隙通過性を表すこと、
また 分離の ない 高流動コンクリートには降状値と塑性粘度に最適な範囲が認めら れること、この範囲は高流動コンクリートのタイプによって異なることを示した。
この 試験法 の提 案と得られた結果は、高流動コンクリートの分離を評価するため の重要な手がかりを与えるものである。
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◎高流動コンクリートの空気連行性とその保持能カに関し、高流動コンクリー トはその流動性が高いことによルフレッシュ段階で測定された空気が硬化後に消 失している可能性のあること、分離が気泡の消失に関係することなどを明らかに した。さらに、鉱物徽粉末を用いた高流動コンクリートの硬化後の気泡組織が比 較的微細であり、増粘荊系の高流動コンクリートでは気抱組織が粗大とをる傾向 があること、高流動コンクリート用の混和剤の種類によって温度変動による影響、
ミキサーの練混ぜ性能の影響が大きく表れることを示した。これらの成果は、高 流動コンクリートの空気連行性についての新知見であり、調合設計・施工の実務 に有益な指針を与える。
＠従来、耐凍害性に優れていると考えられていた低水セメント比の高流動コン クリートも、空気の連行がない場合には、養生の条件により著しく耐凍害性が劣 る結果となること、したがって高流動コンクリートにおぃてもフレッシュ段階で の空気の連行とその管理が重要詮ことを明らかにした。また、硬化初期段階のコ ンクリートの凍結による被害を防止するには空気の連行と80 kgf/cm2程度の初 期強度の達成が必要なことを明らかにし、各種の高流動コンクリートについて、
この強度を得るための養生期間を示した。さらに、温度条件が異なる場合の凝結 性状について、高流動コンクリートでは通常のコンクリートと比較して増粘剤系 の調合を中心に凝結の遅延があり、温度低下に伴ってその程度が拡大することを 示した。これらの結果は、低温時の施工、寒中コンクリートの実務に必要な基本 的な知見である。
これを要するに、著者は、開発されて間もない高流動コンクリートの初期性状 について、有益顔多くの知見およぴ実務に必要な指針を提供しており、コンクリ ー ト 工 学 ・ 建 築 材 料 学 の 進 歩 に 寄 与 す る と こ ろ 大 で あ る 。 よって、著者漣、北海道大学博士（工学）の学位を授与される資格あるものと 認める。
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