ワーカビリティーと細骨材率(s/a)の関係

配合

コンクリートの配合に、細骨材率という数値があります。細骨材率は、コンクリートのワーカビリティーを左右する重要な値です。

細骨材率を理解すると、配合表の単位量を見ただけで、おおよそのコンクリートの性状が想像出来るようになります。

この記事では、コンクリートの細骨材率(s/a)について、意味や計算方法、役割や基準などについて説明します。

コンクリートの配合計算について知ろう

細骨材率を説明する前に、まずは簡単に配合設計の流れを見てみましょう。
配合設計は以下の手順で進めていきます。

配合計算の流れ
  • 粗骨材の最大寸法
  • セメントの種類・スランプ・空気量
  • 配合強度
  • 水セメント比
  • 単位水量+単位セメント量
  • 単位粗骨材量・単位細骨材量
  • 混和剤量

今回の記事は6単位粗骨材量・単位細骨材量の部分についての説明です。

ちなみに、単位水量・単位セメント量・単位○○量の単位とは、コンクリートを1㎥製造する時の使用量のことを言います。

コンクリートの細骨材率(s/a)とは?

コンクリート1㎥当りの、細骨材(sand)と全ての骨材(all gravel)の比率を細骨材率と言い、sand / all gravelを略してs/aと表記します。

具体的には、細骨材の容積を全骨材(細骨材+粗骨材)の容積で割った値です。

重要

割合は、質量比ではなく、容積比である事に注意してください。

細骨材率の計算式と計算例

下式が細骨材率を求める計算式です。

s/a=Sv/Av×100(%)
Sv:細骨材容積
Av:全骨材容積(細骨材容積+粗骨材容積)

例題1 計算例

細骨材量:910kg、細骨材密度:2.60g/㎤
粗骨材量:1080kg 、細骨材密度:2.70g/㎤

Sv=910/2.60
=350

Av=910/2.60+1080/2.70
=350+400
=750

s/a=350/750×100
=46.67≒46.7(%)

単位粗骨材量・単位細骨材量を算出する方法が2通りあります。

  • 最適細骨材率による方法(土木学会)
  • 最適単位粗骨材かさ容積法(建築学会)

どちらのやり方でも単位粗骨材量・単位細骨材量の値は変わりません。設計の手順として、細骨材の量をベースにするのか、粗骨材の量をベースにするのかという違いです。

最適単位粗骨材かさ容積法について、簡単に解説すると、
粗骨材の絶対容積と実積率から、かさ容積を求めて計算する方法です。

詳しくは、こちらの記事で配合計算の説明しています。

細骨材率の役割・基準(標準)

コンクリートの骨材は主に増量材としての役割を担っています。細骨材率は、増量材の比率を変えることでコンクリートのワーカビリティーをコントロールする役割を持っています。

その中でも、粘性(材料分離抵抗性)と流動性のバランスをとる役割をしています。

セメント量の多い配合は、粘性を下げるために細骨材率を減らす。

単位水量の多い配合は、粘性を持たせるため細骨材率を増やす。

一般に、スランプが大きいほど細骨材率を大きくし、水セメント比が小さいほど細骨材率を小さくします。
スランプは単位水量で調整すると思われがちですが、実際には、細骨材率(s/a)を増減する事で、ある程度スランプの設定が決まってしまいます。

細骨材率(s/a)を変動させずに、単位水量だけでスランプをコントロールすると、バサバサかシャバシャバのコンクリートにしかなりません。同じスランプでもワーカビリティーの良否があるのは、細骨材率(s/a)が影響しているからです。

細骨材率に一定の基準というものはありませんが、目安となる指針があります。

細骨材率の標準値

コンクリート標準示方書(土木学会)
水セメント比55%・スランプ8cm程度のコンクリートにおける標準値

粗骨材の最大寸法
(mm)

単位粗骨材かさ容積
(㎥/㎥)
空気量
(%)
細骨材率
(%)
単位水量
(kg/㎥)
150.587.048170
200.626.045165
250.675.043160
400.724.040155

JASS 5(建築学会) 
普通ポルトランドセメントでAE減水剤もしくは高性能AE減水剤を使用する普通コンクリートの標準値

水セメント比
(%)
スランプ
(cm)
AE減水剤高性能AE減水剤
砕石(20mm)砂利(25mm)砕石(20mm)砂利(25mm)
40〜608
12
15
18
21
0.66
0.65
0.64
0.60
0.56
0.67
0.66
0.65
0.61
0.57
0.67
0.66
0.65
0.61
0.57
0.68
0.67
0.66
0.62
0.58
658
12
15
18
21
0.65
0.64
0.63
0.59
0.55
0.66
0.65
0.64
0.60
0.56
  

この表を目安に配合設計を行い、コンクリートの状態で微調整をしていきます。

細骨材率に影響を及ぼす要因(単位水量、水セメント比、空気量など)

最後に、細骨材率に影響を及ぼすおもな要因をまとめて説明します。

最適細骨材率に影響を及ぼす要因
  • 細骨材の粗粒率
  • 空気量
  • 水セメント比
  • 粗骨材の最大寸法
  • 粗骨材の種類(砕石か砂利か)

まとめ

コンクリートの細骨材率について説明しました。

  • 細骨材率は、容積比である
  • 粘性(材料分離抵抗性)と流動性のバランスをとっている
  • 細骨材率には基準値はないが、標準的な目安がある
  • 粘性が大きいときは小さく、粘性が小さいときは大きくする

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