配合設計
コンクリート工学研究室
岩城 一郎
配合とは?配合設計とは?



配合:コンクリートを製造するために用いられる各材料
の使用量あるいは混合割合
配合設計:コンクリートが所定の性能を有するように,
その製造に用いる各材料の使用量あるいは混合割合
を定めること
コンクリートに要求される性能:安全性(丈夫),耐久性
(長持ち),施工性(造りやすさ),さらには美観(美しさ),
環境低負荷(環境保全),経済性(安さ)
示方配合と現場配合


示方配合:示方書または現場技術者によって指示され
る配合,骨材は表乾状態,細骨材は5mmふるいを通る
もの,粗骨材は5mmふるいをとどまるものを用いた場
合の配合(理論上の配合,現場配合を考える際の基準
となる配合)
現場配合:現場で示方配合のコンクリートができるよう
に,現場における材料の状態に応じて定めた配合,湿
潤状態にある骨材の水量(表面水率)の補正,細骨材
と粗骨材の区分による補正,混和剤を水に薄めて使用
する際の水量の補正(現場で示方配合を満足するよう
各種補正が必要)
示方配合の表し方

示方配合表:コンクリート1m3あたりの単位量を表示
示方配合の表し方
単 位 量(kg/m3)
粗骨材G
粗骨材の スランプ 水セメン 空気量 細骨材率
最大寸法
ト比
水 セメント 混和材 細骨材 mm mm 混和剤
|
|
W/C
s/a
(mm) (cm)
(%) (%) (%) W
C
F
S
mm mm

具体的な例
示方配合の実例
単 位 量(kg/m3)
粗骨材G
粗骨材の スランプ 水セメン 空気量 細骨材率
最大寸法
ト比
水 セメント 細骨材 5mm 10mm 13mm 15mm AE剤
|
|
|
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W/C
s/a
(mm) (cm)
(%) (%) (%) W
C
S
10mm 13mm 15mm 20mm
20
10±1
50
5.0±1.0
45
170
340
805
312
104
208
416 1.19
示方配合表の各項目
粗骨材の最大寸法Gmax
 スランプ
 水セメント比W/C
 (AEコンクリートの目標)空気量
 細骨材率s/a
 単位水量W
 単位セメント量C
 単位細骨材量S
 単位粗骨材量G
 単位混和材(混和剤)量FまたはA

各項目の説明



粗骨材の最大寸法Gmax:一般に大きいほど同一強度,同一ス
ランプのコンクリートを作る際の単位水量Wが減るため,部材の
最小寸法,鉄筋のあき,かぶりの制約条件を満足する中ででき
るだけ大きく設定する.
スランプ(Slump):フレッシュコンクリートのコンシステンシーや
ワーカビリティーを評価するための指標.所定のコーンに所定
の方法でコンクリートを詰め,コーンを引き抜いた際の,コンク
リートの沈下量を求めたもの.大きいほど作業はしやすくなるが
材料分離が大きくなる.小さすぎるとやはり締固めにくく材料分
離が起こる.→作業に適する範囲でできるだけ小さいものを選
ぶ.一般の土木構造物:8-12cm,断面の大きさ,配筋等により
使い分ける.
水セメント比W/C:骨材が表乾状態のときの,セメントペースト部
分の水とセメントの質量比,W/C 小→強度 大,
組織の緻密性 高→一般に耐久性 高
示方配合表の各項目
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
(AEコンクリートの目標)空気量:多いほど凍害(凍結融解
作用)に対する抵抗性の向上,ワーカビリティーの向上⇔
強度の低下:プラスの影響の方が明らかに大
エントレインドエア:AE剤によりコンクリート中に連行される
微小な独立気泡(25-250μm)
エントラップトエア:コンクリートの練混ぜ中に自然に形成さ
れる気泡(エントレインドエアよりも大,凍害に対する抵抗
性が期待できない,1~2%は入る.),JIS規格:4.5±1.5%→
寒冷地では4~6%を推奨
細骨材率s/a(日本では質量は大文字,容積は小文字):骨
材全量に対する細骨材量の絶対容積比→フレッシュ時の
性状(粘り,粗々しさ)に影響
単位水量W:大→耐久性 小(乾燥収縮,物質の透過性)
→作業ができる範囲内でできるだけ少なく設定する.
単位セメント量C:大→経済性,発熱量 大
配合設計の進め方
建設材料実験:(社)日本材料学会より
①粗骨材の最大寸法Gmax:条件の許す範囲でできるだけ大きく.
②単位水量W:所定のフレッシュ性状(スランプ,ワーカビリティー)
が得られる範囲でできるだけ小さく.
③水セメント比W/C:所定の強度,耐久性が得られるよう設定
④単位セメント量C:②,③より自動的に決まる.
⑤細骨材率s/a:所定のフレッシュ性状(粗々しさ,粘り)が得られる
よう設定
⑥単位細骨材量S,単位粗骨材量G:②~⑤より自動的に決まる.
水セメント比W/Cを下げると?
(セメント水比C/Wを上げると?)
圧縮強 度(MPa)
70
60
50
R 2 = 0.9745
40
30
20
10
0
1.5
2
2.5
3
3.5
4
C /W
コンクリートの圧縮強度はC/Wに比例する(W/C
に反比例する)→W/Cを下げると強度が上がる.
単位水量Wを上げると?
軟らかい(一見,作業しやすい)コンクリートがで
きる.
 材料分離しやすくなる.
 ひび割れが出やすくなる.→耐久性が低下する.
 C一定の条件でWだけが上がると,W/Cが高く
なり,強度が低くなる(細孔組織が粗くなる).
その結果,耐久性がさらに低下する.

コンクリートの配合の概念
示方配合の実例
単 位 量(kg/m3)
粗骨材G
粗骨材の スランプ 水セメン 空気量 細骨材率
最大寸法
ト比
水 セメント 細骨材 5mm 10mm 13mm 15mm AE
|
|
|
| 減水剤
W/C
s/a
(mm) (cm)
(%) (%) (%) W
C
S
10mm 13mm 15mm 20mm
20
10±1
50
5.0±1.0
45
170
340
805
312
104
208
416
1.19
1040
空
気
セ
メ
ン
ト
2355
細骨材
水:密度1.0g/cm3
セメント:密度3.16g/cm3
水
粗骨材
細骨材:表乾密度2.66g/cm3
粗骨材:表乾密度2.81g/cm3
コンクリート材料の体積割合
骨材の含水状態の模式図
絶対
空気中
表面
乾燥状態 乾燥状態 乾燥状態
(絶乾状態) (気乾状態) (表乾状態)
湿潤状態
含水量 有効吸水量
吸 水 量
含 水 量
表面水量
示方配合から現場配合へ
現場配合とは?
現場で示方配合のコンクリートができるように,現場における
材料の状態に応じて定めた配合
 示方配合の仮定
- 骨材は表面乾燥飽水状態(表乾状態)
- 細骨材は5mm以下,粗骨材は5mm以上
 実際には?
- 骨材は湿潤状態
- 細骨材は5mm以上,粗骨材は5mm以下のものも含まれる.
 示方配合から現場配合への補正
- 骨材の含水率に対する補正:実際の骨材が湿潤状態とすれ
ば,表面水量を補正する必要がある.
- 骨材粒度に対する調整:実際の細骨材に5mm以上(粗骨材に
5mm以下)のものが含まれているとすれば,骨材量を補正する
必要がある.

示方配合と現場配合の関係
C
S
C
実態は?
Air
表面水
5mm以上
S
Air
W
G
W
G
5mm以下
表面水
示方配合
結果として・・・
C
全てのバランスが崩れる!!
特に,右図の場合,示方配合より
単位水量W,水セメント比W/Cと
もに上がり,品質低下を招く.
→示方配合から現場配合への
調整が必要
S
Air
W
G
詳細は,次
年度,材料
実験の中で
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