Title
さんご砂利コンクリートに関する研究2
Author(s)
具志, 幸昌
Citation
琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &
Engineering Division, University of the Ryukyus.
Engineering(3): 91-113
Issue Date
1970-06
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12000/23951
91
さん ご砂利 コ ンクリー トに関す る研究
Ⅰ十
具 志
幸
昌*
StudiesonCoralFingerConcreteII
YukinasaGUSHI
SynopsIS
Inpreviousstudies,itwasclarifiedthatthestrengthofCoralFingerconcretewas high enoughtobeused in ordinaryconcreteworks,andthaH hestrong segregation propertiesofCoralfingerconcrete could beimprovedbyuslngAE agentsorwater reducingagents
lnthisstudythefollowingresultsareobtained・
1.The strength ofCoralfingerconcrete isdepend largelyon thekindofCoral finger aggregatesused・ An dtherearetheconcreteshavingequallyhigh strengthas theordinarycrushedstoneconcreteshave・
2・The quantitative study ofbleeding are made: the rates ofbleeding can be reducedalittlebyuslngAE agents,butthequantltyOfbleedingcanbereducedsome・
ThistendencylSalmostthesameinthecrushedstoneconcretes,butthebleeding ofCoralfingerconcretesismuchlargererinquantltyandmuchmorerapidthan that ofthecrushedstoneconcretes.
3・Theyoung'smodulusoftheCoralfingerconcreteisconsiderabllylowerthanthat ofthecrushedstoneconcrete,andthevalue ofitishigherthanoraboutthesame asthevaluesspecifiedinthespecification・
4・ThereferencetableofmixproportionnlngOfCoralfingerconcretesarepresenレ ed,whichcanbeservedasthestandardsintrialmixesofCoralfingerconcreteworks・
1.総説 さん ご砂利 コ ンク リー トの性 状 につ いて は既 に
2
回 1)2)発 表 して い るが、今 回 はヤ ング率 の測 定や ブ リー ジ ングの定量的測 定 を行 か ゝ、 さらに さん ご砂 利 の種類 をふ や して今 迄 の研 究成 果 の追 試や新 事実 の発 見 につ とめ、最後 にそれ らを整理 して、 さん ご砂 利 コ ンク リー トの配 合 表 の提案 を行 なって い る。 既 に指摘 して ある 1)様 に、 さん ご砂 利 コ ンク リー トは強度 の点 で は砕石 コ ンクリー トよ り劣 るが、普通 の構造物 に適 用可能 な十分 な強 さを もって い る。 また分離 の傾 向 が大 きいが、 A E 剤 の便剛 こよって、 それ を改 善 で きるこ とが判 って い る。 今 回の研 究 で は圧縮 重度 は さん ご砂利 の種類 によ って相違 が ある こ とが確 認 され、セ メ ン ト 量 をふやす と砕石 コ ンク リー トなみの強度 がで る もの もあ る こ とがみ いだ された。 また ブ リー ジング量 はA E剤 の使用 によ って、或程度減 少 させ るこ とがで きる こ とを定量的 にた しかめた が、率 の方 は あ ま りへ らない こ とが判 った。 尚 ブ リー ジ ングにつ いて の この傾 向 は砕石 コ ンク リー トの場 合 と同 じ31で あ る面
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一 *琉球大学理工学部土木工 学科92 具志 :さん ご砂利 コ ンク リー トに関す る研 究Ⅱ 圧縮 重さ以外の強 さや収縮 、 クリープ等 、判明 してい か ゝ点 が多いが、既 に天然軽量骨材 コ ンクリー トが実用化 されて いるので、似 た様 劉 生質 をもつ と考 えら.れ るさん ご砂利 コンクリー トを普通 の コ ンクリー ト工事 に使用 して も差 し支 えか 、と考える. そ こで配合表 を案 出 し、圧 縮 重度図や 弾性係数測定 結果 を発表 して、一般 の使用の博 に供 す ることに した。 2.実験 に使用 した材料 、実験条件 今回使用 した さん ご砂利 は沖縄 本島 の北部 の名護、 中部 の中城 、南部 の糸満名城 の3地点 の 海岸 か ら採取 した もので ある。名護の砂利 は、表面 は まめ らかであるが、細長 い小指状の もの や それ を更 に小型 に した もので粒度 は小 さい。中城産 の ものは、前
2
回の研究1)2)で使用 した も のと産地 が近 く、性質 もにて お り、名護産 の ものよ りやや粒 が粗 いが、やは り細長 い形状の もの が多 く、表面 に突起 や六 が多 い。狭雑物 は一番多い。 名城産 の ものは、 表面はやは り突起 や くぼみが多 いが、塊状 の もの が多 く含 まれてお り、粒度 も大 きい。 いづれ も4
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九m
と5m
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のふ る いでふ るいわけて使用 した。大体 の性質は Tablelに示 して あ り、Photo 1、 2、 3も参照 してほ しい.Tablelに示 す最大寸法 は25nmとあって も、細長 い もの なので長 さは7- 8cmに 達 す るもの もまぎっている。 Photo.1琉球 大学理 工学部 紀要 (工 学者 )
Photo.3
94 具志 :さんご砂利コンクリー トに関する研究n 産 地 m法 大寸 最 比塞 量 %吸水 怒 芸 墨 率 %檀莱 粗粒率 30粒度 :残留25 21000分率、ふ るい目の開 き (15 10 5 25zzn)皿 名 護 15 2.32 9.82 1130 48.7 5.88
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3 3 25 94 991
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0
名 城 25 2.33 8.22 1220 52.4 6.840
2 16 33 71 97 100 100 中城Ⅰ 25 2.24 10.97l
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49.1 6.53 2 5 13 23 56 89 95 100Table1:PropertiesofCoarseAgregates
産
と 地 比重 吸水量 % k,m蓬 曇 率粗粒 5粒度 :残留2.5 11.002分率 、ふ るい E0.6 0.]の開 き (3 0.15帆 )皿 伊 一定 名 2.50 5.32 1450 2.58
0
1 14 56 889
9 100Table2:PropertiesofFineAggregates
細骨材 は2種類共海砂 で、ひ とつは従来 か ら使用 しているチ- ビシ産 の粗 い(I.m ≒312 ) もので、いまひ とつ は、伊 是名産 のやや細 かい(I.m≒2・6)砂 で あ り、Table 2にその性質 を示 して ある。 セメン トは従来通 り、使用 の度 に購 入 し、 その度毎 に強度測定 を行 い、随時比重試験 を行 っ た。強度 は平均400kg/謡 を上廻 っている. コンクリー トのス ランプや空気量 (重量法 で)は2回以上測定 して平均値 を採用 した. その 他 コ ンクリー トのねぼ り気や分離 の傾向等 を観察記録 し、配合表制定の資料 に したO 気温 は一部 を除 き18℃ ∼24℃の範囲内 にお さまった. 一一部 に使用 した
AE
剤 は前回 と同 じく某起泡剤で ある。 3.単位水量 とス ランプ と細骨材率 細骨材率 を適切 にとれば、既報21と同 じ様 に、 いず れの さん ご砂利の場合で も単位水量 とス ランプ値 はほぼ直線関係 が成立 している (Fig.1)。 この値 は 日本建築学会の3種・4種 の軽 量 コンクリー ト (天然軽量粗骨 材+川砂 )の単位水量 51よ り大 きな値 となっている. 次 に配合 に採用す る細骨材率 だが、 これは砂 の種 るいによって異 なるのは当然 だが、単 にス ランプの面 か ら考 えれば、 名護砂利 とチ- ビシ砂 (-
).
m
≒3.2)の場合 だ とW /C≒ 6O%で 48-50%位 となる.名護砂利 と伊 是名砂 (I.
n≒ 2.6)の ときは42%位 となる(Fig.2)。 前 の場合 は ワーカ ビリチー も割合 よ く、分離の傾向 も少 ない。所 が後 の場 合 は分離の傾向 が目立 ち、荒々 しくなっている。 また強度 の面 か らも好 ま しくか 、。従 って配合 に使 う細骨材率は4295 琉球大学理工学部紀要 (工学者) ) ○ ム
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96 具志 :さん ご砂利 コンクリー トに関す る研究Ⅰ %よ り大 きくす ることにをるO 粗骨 材 の種類 が違 えば同一 ス ラ ンプ値 を得 るに必要 な単位水量 は違 って くるのは当然 だが、 粒度 や最大寸法 だ けで を く、 さん ご砂利 コ ンク リー トの場 合、粒形 や表面状態 も考慮 しな くて は を らか 、。Fk.1はS/a≒44%の ときLの単位水量 とス ランプの関係 を示 して あるが、名城 と中城 との差 は粒形 の相違 による所 が大 きい と考 えられ る。 Fig.3、 4、 5、 に各 さん ご砂利 毎 の単 位 水量 とス ラ ンプ との関係 を、Fig.6は砂 の
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m
による単位水量 の差 を(S/aが違 うのだがつ ま りチ- ビシ砂 の時 は48%附近伊 是名砂 の ときは 42-44%)示 す もので ある。 スラ
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粗骨材 :名城細骨材 :伊是名S /aO印 :4×印 :4・印 :423-46%以下%以上5%●
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メ 150月 200月 単位水量97 琉球大学理工学部紀要 (工学者 ) ス ラ ン プ 150β 200 月 単位水量
98 具志 :さんご砂利 コンクリー トに関する研究Ⅱ I) し5
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/a 至)印 :47%以上・
印:
43-45%○印:
42%以下 200月 250ゼ琉球大学理工学部紀要 (工学篇)
)5
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J J L L 粗骨材 :名砂I
:チ- ビシ:伊 是名 い護 (○印-
印
)Fig・6 RelationbetweenWandSlump
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具志 :さんご桝 IJコンクリー トに関する研究Ⅰ
4.
ブ リー ジ ング特 性 さん ご砂利 コ ンク リー トの ブ リー ジングは多 く早 い ことは前研究2)で指適 しておいたが、今回 は定量的 にた しかめた。砕石 コ ンクリー ト (最大 寸法2
5nm) との比較 はTa
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をみていた だ きたい。 最籾 の10分間 ではブ リー ジ ング量 は砕石 コ ンク リー トの約3倍 となってお り、最終的 にはブ リー ジング率 で約1・8倍 、量 で約2・
2
倍 にをって い る. ブ リー ジング率測定 の例 をFi
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.7
、8、 9に示 す∩ コンクリー トの種類 畢%ブリージングtc
ブリージングc
/a)2 スランプ(加 単位水量D
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㌶
成串%10分仰の達 さんご砂利コンクリート(18例) 15平均.7-218.3.31 0.93 平均3-2100.0 1平均77-220642 57 砕 石 コ ン ク リー ト 7.6-15.8 0.42 7.5-14.0 172-181 38Ta
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3:Bl
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ブリージング率 ブリージング豊 長押の達 成10分間の率 最初の6達 成0分間の率 平均 スランプ
プレーンコンクリー ト(18例 ) 18.3% 0.9
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/c
m2 57.0% 91.6% 10.0cmTa
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剤 の使 用 によ って6%
程度 の空気量 にす れば ブ リー ジ ング率 はわず かだけ、量 の方 は少 しだ け減 少 させ ることがで きる(
Ta
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.4
)。これは砕石 コ ンク リー トの場 合 と同 じ傾 向で あ る03)AE剤使用 の最大効果 は砕石 コ ンク リー トの場 合 と同 じく初期 ブ リー ジング抑制効果 にあ る。 6%
の空気量 の時約30月の単位水量 の減少 で きるが、 その効 果 の例 はFi
g
.
10の通 りで あ る。
ブ リー ジ ング量 ・率共 に名城 -名護-中城 の順 に増加 す る傾 向 にあるとみ られたが、 か こぶ ん、細骨 材率や同一 ス ラ ンプにす るに必要 な単位 水量 やセ メ ン ト量 も異 なるので、 また、平均 値 もそれ程遣 わ か )ので同一程度 とみ な してお く. 細骨 材の種類 による差 はデー ターが少 か 、ので結 論 はだせ か ゝが 1例 をFi
g
.1
1に示 す.両 方 の砂共 に微 粒分 が不足 して いる。 さん ご砂利 コ ンク リー トの ブ リー ジングが多 く早 いこ とは宿命 で あると考 え られ るが、何 ら かの方法 で その量 を減ず るこ とが必要 で ある と考 えてい る。琉球大学理工学部紀要 (工学篇)
㌔)210 〟0 ㌧ N..OCOnc
Fete
60 r20Ln 180 (別
Fig・7 BleedingBehaviorofCoralFingerConcrete
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q tT -20 -0 J ∫ 一一 LN.go Conc,.b W N&sNt
ghiO
ro lZl99S 9.9.sl55一血I 33C3291kkB 0 60 1-20 180 240 Tine 300 (令 )Fig・8 BleedingBehaviorofCoral FingerConcrete
102 具患 :さんご砂利 コンクリー トに関す る研究
Ⅱ
(%)20 7 リンン7ー 辛10 I l N■
klftJ+tJktlCortcrete↑
onCreteL
⇒ N.,hi,O C W NL暮h
irO l89 NJLh gusuku194 6.6S.040)41 3322C83kkJEFig・9BleedingBehaviorofCoralFingerConcrete
プ リ I メ / グ 単 ヽーl'vNO _一● Slurnpllctn JL位水I205C. 0.89cc/4, AEコンタリー ト ShJmPl6cl) 空気t8.9% Jr位水JLl69A プ リ- ソングJEO.71cc/ob7
琉球大学理工学部紀要 (工学者) ∼ )20 プ リ
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LJ/-Iq五一l
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・印 もJI OEJ) 中t XfPもJt特
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628RelationsofCoralFi岬 rCot,crete104 具志 :さんご砂利 コンクリー トに関する研究皿 5.圧縮強 さ さんご砂利の圧縮強 さはW/Cや 空気量、セメン ト強 さの他 に単位セメン ト量 (又は単位ペ ース ト量 )や単位粗骨材量 (又は細骨材率)の影響 を強 く安.けることは既 に指摘1)2)した所であ る。今回は さん ご砂利の種類 をかえ数 もふや してみたが同一の傾向があることが確認 された。 今回の実験では前回よ りも同一水セメン ト比で一般 に強度 が高いが、 これは前回使用 したさ んご砂利 と産地、石質、表面状態、形状等 が違 うことと、 その他使用 したセメン トの強度 が平 均 して50kg/oa以上高 いこととにも起因す ると考 えられる。砕石 コンクリー トの強度 を上廻 る (Fig.12)もの もあることは富配合 と言って も注 目に値す る。 前回 と同 じく粗骨材量 が減少 するに従 ってつ まり、 S/aが大 きくなるにつれて圧縮強度 は増加 している。1例 をFig.13 に示す。 C ′W コ ンクリー トの種類 1.50 1.65 1.80 2.
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)
中城 さん ご砂 利 コ ンク リー ト 179 231 271 232 名護 さん ご砂 利 コ ンク リー ト 175 243 295 375 名城 さん ご砂 利 コ ンク リー ト 183 240 283 352 久場崎 さんご砂利 コンクリー ト (前回の 研究) l平 均 式上 限 式 115694 219082 224124 229638Table.5:AverageComparativeValuesofCoralFingerConcrete strengths (kg/aR) 庄締強 さkg/cm9 コンクリー トの種類 180 210 240 270 300 360 名護 さんご砂利 コンク1)- ト 2.31 2.39 2.47 2.55 2.63 2.79 中城 さん ご砂利 コンクリー ト 2.16 2.26. 2.37 2.48 2.58 -名城 さんご砂利 コンクリー ト - - 2.56 2.65 2.74 2.91
Table.6'.TypicalValuesofDynamicYoungModulusfor CoralFingerConcretes(kg/cm2)×105
105 琉球大学理工学部把手 (工学雷) 配合設計 のためにC/W∼q怨関係 の平均式 を示 せば Table,5の通 りで あるが、 この関係 は やは り試験 によって走 るめべ きで、 (粗骨材の種 るいによって強度 が可成 り異 なる し、 その他 の因子 も強度 に大 きく影 きょうす るか ら)己む を得 ず使 う場合 には、前々回の式 (
2
′)I) 62B-218C /W-168 よ り10-20kg/
c
m2位 さ し引いた値 を使 った ちょいのでは か 、か と考 えているO セ メン ト空隙比 とo・29との関係 は各 粗骨材毎 に大体直線関係 が得 られているが、細骨材率又 は粗骨材の影響 がC /W∼o'28の関係 の中よ りも強 くでている。 これは空気量 にS/aが大 き な影響 をもっているか らで あろ う。勿論AE剤 を使 えば直線 が違 って くる。 1例 をFig・14に 示す。 砂 の種類 による強度差 は今 回の実験 では殆 ん どみ とめ られていをい (Fig.15)。使用す る砂 の粒度 によって S/a が違 って くる筈でその影響 が強度 に反映す ると考 えられたが、 この場合、S/a
が大 きくなると強度 は上 がる筈 なのだが、一方S/a
が大 きくなると空気量 が増大 して 強度 が低下す ることと相殺 して しま うのであろ う。 C..I) I○
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l休 具志 :さんご砂利 コンクリー トに関す る研究
Ⅱ
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琉球大学理工学部紀要 (工学篇) 6.ヤ ング係数 ここで言 う静ヤ ング係数 は0'28 3の時のSecantmodulusであ り、動ヤ ング係数 は共振法 に よって求めたものである。静ヤ ング係数 は圧縮強度測定用の供試体 の一部 を使用 し、27日日(一 部 は26日)に取 り出 し、 自然乾燥 し、翌 日ゲージをは り、電気抵抗歪計 により測定 した。測点 は1つの供試体 につ き2個所で、両側 の歪の誤差 が15%以内の もの を使 った。動ヤ ング係数 は 圧縮試験直前 に測定 した。 静ヤング係数の測定例 は少 ないのであるがこれ迄 に判明 した結果 をのペ ることにする。 まず 628に対す る関係 は粗骨材の種 るいによって異 なり、粗骨材の種 るいは強度 に対す るよ りも大 きな影響 を与 える (Fig.16)。 静ヤング係数 は砕石 コンクリー トの場合 よりも可成 り小 さい し、土木 ・建築両学会の普通 の コンクリー トに対す る規定値 よ りも小 さい。ただ し、人工軽量 コンクリー トに対す る参考
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りは高いか同 じ位で ある (さん ご砂利の種 るいによって違 って くる)。 十J、 dl】3.(和 2.
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LL Fig・16 628・∼EsRelation 107108
動ヤ ング係数 と静ヤ ング係数 との比Es
/Ed
はFig17に示す通 りだが砕石の場合よりも一般 に小 さい。 またS
/aが大 きくなると、Es/Ekl
の値 は小 さくなる (Fig. 18).応 力-歪曲線 は砕石 コンクリ- トの時 よ り可成 り早 く横 にねで くる し、割合低応力時 か ら丸 味 をおびて くる (Fig.19)0
琉球 大学理 工学部紀要 (工学者 ) 109
ー動ヤ ング係数 も同一強度では砕石 コンクリー トに くらべて可成 り小 さい.粗骨材の種類 によ る硬軟の影響 が大 きく、可成 りの差 が各 さんご砂利 を使 ったコンクリー トの間 に存在す る
(
Fi
g
.
20)。各 さんご砂利毎 に
Ed
∼屯関係 は可成 りよい直線関係 が成立 している。ば らつ きは粗骨 材量又は旦/a
が大 きく原因 していると考 えられるO一般 にS/a
が小 さい程同一強度でEd
は大 きくなっている
(
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1) 0AE
剤 を使 うと動 ヤ ング係数 は急速 に低下する。空気量増 に 対 して、強度 が減少す る割合 よ りも一層速やかにEd
は低下する(
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具志 :さんご砂利 コンクリー トに関する研究Ⅱ
Fig・22 InflueceofAirContentsonEd
7.
単位重量 単位重量 を空気量 を横軸 にとって表示 してみると(Fig.23)、一見ば らつ きが大 きい様 にみ えるが、粗骨材別 にみればそれ程 でか 、。粗骨材の種類の差 がはっきりでている。勿論、空 気 量 の影響 が一番大 きいが、次 いで単位セ メン ト量又は水セメン ト比 である (Fig.24)。細骨材 率 が小 さい程つ まり単位粗骨材量 が大 きい程空気量 が少 な くなり、従 って単位重量 が大 き くを る。 /MJ)L
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琉球 大学摺 工学部紀要 (工学簿 )
Fig・24 CementContentInfluenceonUnitWeightofConcrete(Nashiro)
(kg/m3) コ ンクリ
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ト.二 空気量 % ー即日.I=骨+寸とW
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K
0)
21214800 中 城 さん ご紗 fI+伊 ,EE7.秒 J 650%0% 21216305 21214155 21209305 21207155 2060 2040 2020Table・7TypicalValuesofUnitWeightsofCoralFingerConcretes
単位 亜虚 の人体 の偶 を表ホ す ればTable.7の通 りと在るO プ レー ンコ ン ク1)一 卜で大体 21OO ∼220()kg/nilで あるリ なおここで云 う酬 lJIiF_量 は JIS A ll16に よ って測定 した値 で あ るG 8.配 合 これ迄 の数 年 にわた る実験結 果か ら、 さん ご砂 利 コ ンク リー トの配 合 につ いて、大体 の 目安 が 得 られた(r)で、 それ を ま とめて、ア メ リカの開拓 局 のマ ニ ュアルの jJ一式1'で 表示 す るこ とに した (Table.8)
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111112 具志 :さんご砂利 コンクリー トに関する研究
Ⅱ
条件 :粗骨材は普通の さんご砂利 (細長 い小指状の形状で表面 に突起 あるもの)で、砂の粗粒率 は約2.6、水セメン ト比は60%でスランプは10cm 粗骨材最大寸法 (帆) エ ン トラ ップ ドエヤーの近似値 単位水量 (β′m}ノ 細骨材 率 (%) 15 3 220 48 20 2,5 205 46 25 2.0 200 45 条件 が上 と異 なる時の惟正値 条 件 の 変 化 単 位 水 量 細 骨 材 科 砂 の′.m.ナ0.1につ い て 70.8% j=0.5% ス ラ ン プ± 1.0cmにつ い て ±1.0% 空 気 量+ 1%につ い て - 3% - (0.5-1.0)% W ′C士0.05につ い て ± 1% 表 面 が な め らか な場 合 - (0-2)%Table・8 PropertioningTableforTrialMixesofCoralFingerConcretes・
か こぶん、 さん ご砂利 は沖縄の海岸至 る所で産 し、 その品質は産地 ・時期 を異 にすれば違 っ て くるので、 この配合表はあくまで、ため し練 りのための ものであ り、必ずため し練 りを して か ら正式の配合 を定 めてほ しい。 また、 さんご砂利 コンクリー トは前述の様 に、砕石 コンクリー トに くらべて分離の傾向が強 く、ブ リージングも多 く、 ワーカビリチー もわるい。更 に強度 は色 々の要因の影響 をうけるの で、その施工 に当 っては、特別の配慮 が必要 である。従 って
AE
剤 の使用 がすすめ られるわけ である。 その場合総空気量 と してはACI等 を参考 に して一応6%位でよいと思 っている。 また前述の様 にこの配合表の細骨材率 は、スランプや ワーカビリチーの他、強度の ことも考 慮 に入 れて定 めてある。113 琉球大学理工学部紀要 (工学者) 引 用 文 献 1. 具志幸昌 :和仁屋暗誰 :沖縄本島 におけるコンクリー トの強度 および 2、 3の性質、琉 球大学理工学部紀要工学編、第