特許 7300982 コンクリートの発熱特性試験装置及び発熱特性試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-22

(45)【発行日】2023-06-30

(54)【発明の名称】コンクリートの発熱特性試験装置及び発熱特性試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/20 20060101AFI20230623BHJP

   G01N 25/48 20060101ALI20230623BHJP

   G01N 33/38 20060101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

G01N25/20 Z

G01N25/48

G01N33/38

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019236085

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021105535

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-07-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000174943

【氏名又は名称】三井住友建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】樋口 正典

(72)【発明者】

【氏名】臺 哲義

【審査官】野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３２９７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／１６６４１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－１５４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７３１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０００－５０１７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５６３７６４６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２５／００－２５／７２

Ｇ０１Ｎ ３３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリートが充填された充填容器が設置される内部空間を備えた保温容器と、
前記内部空間の、前記保温容器の側壁と前記充填容器の設置領域との間に周状且つ面状に配置された発熱体と、
前記発熱体を制御する制御手段と、
前記充填容器の内部に配置される第１の温度計と、
前記充填容器と前記発熱体との間に配置される第２の温度計と、を有し、
前記制御手段は前記第１の温度計で計測された第１の温度Ｔ１と前記第２の温度計で計測された第２の温度Ｔ２の温度差Ｔ２－Ｔ１を求め、前記温度差が正となるように前記発熱体を制御する、コンクリートの発熱特性試験装置。

【請求項2】

前記発熱特性試験装置は前記コンクリートを冷却する手段を備えておらず、前記温度差は前記発熱体だけで制御される、請求項１に記載のコンクリートの発熱特性試験装置。

【請求項3】

前記制御手段は前記温度差が０．５～１．５度程度となるように前記発熱体を制御する、請求項１または２に記載のコンクリートの発熱特性試験装置。

【請求項4】

前記充填容器の外面に配置される熱流センサを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のコンクリートの発熱特性試験装置。

【請求項5】

前記保温容器は外側容器と前記外側容器に収容された内側容器とを有し、前記外側容器は前記内側容器より比重が小さく、前記内側容器は前記外側容器より耐熱性が高い、請求項１から４のいずれか１項に記載のコンクリートの発熱特性試験装置。

【請求項6】

コンクリートが充填された充填容器を、発熱体を備える試験容器に設置することと、
前記コンクリートの発熱の際に、制御手段によって前記発熱体を制御することと、を有し、
前記充填容器は、前記試験容器が有する保温容器の内部空間に設置され、前記発熱体は前記保温容器の側壁と前記充填容器の設置領域との間に周状且つ面状に配置され、
前記充填容器の内部の第１の位置と、前記充填容器と前記発熱体との間の第２の位置とで温度が計測され、前記制御装置は前記第１の位置で測定された第１の温度Ｔ１と前記第２の位置で計測された第２の温度Ｔ２の温度差Ｔ２－Ｔ１を求め、前記温度差が正となるように前記発熱体を制御する、コンクリートの発熱特性試験方法。

【請求項7】

前記試験容器は前記内部空間を冷却する手段を備えておらず、前記温度差は前記発熱体だけで制御される、請求項６に記載のコンクリートの発熱特性試験方法。

【請求項8】

前記制御手段は前記温度差が０．５～１．５度程度となるように前記発熱体を制御する、請求項６または７に記載のコンクリートの発熱特性試験方法。

【請求項9】

前記充填容器の外面に配置された熱流センサによって、前記充填容器に入る熱流密度を計測することと、
前記第１の温度Ｔ１の変化量に基づき前記充填容器に充填されたコンクリートの概略発熱量を求めることと、
前記熱流センサで計測された熱流密度に基づき前記充填容器への給熱量を求めることと、
前記概略発熱量から前記給熱量を減ずることによってコンクリートの発熱量を算出することと、を有する、請求項６から8のいずれか１項に記載のコンクリートの発熱特性試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコンクリートの発熱特性試験装置及び発熱特性試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マスコンクリート構造物の施工においては、セメントの水和発熱に起因する温度ひび割れに対して、温度応力解析による事前照査が行われる。温度応力解析ではコンクリートの発熱速度が入力データとして使用される。土木学会コンクリート標準示方書（２０１２年制定）によれば、「コンクリートの温度解析に使用するコンクリートの発熱速度は、材齢と、場所ごとに異なるコンクリート温度を考慮してモデル化することを原則とする」とされている。このため、発熱速度は温度の関数として求められ、この関数は温度依存型水和発熱速度式とも呼ばれる。温度依存型水和発熱速度式を算出するために、コンクリートの断熱温度上昇試験が行われる。この試験は、一般的には加熱手段と冷却手段とを備えた試験装置を用いて行われる。コンクリートを充填した容器を試験装置に設置し、コンクリートの温度制御を行いながら、コンクリートの温度変化を測定する。試験装置内の温度をコンクリートの温度と等しくなるように制御することで断熱条件が満たされる。しかし、試験装置は比較的大型のものとなり、研究施設等への設置が前提となっている。

【0003】

特許文献１には、比較的簡易な構成の装置を用いてコンクリートの断熱温度上昇量を推定する方法が開示されている。発泡スチロールからなる断熱容器の中に試験体を設置し、コンクリートの発熱による試験体の温度変化を測定する。次に、コンクリートの単位時間当たりの断熱温度上昇量を複数通り設定し、温度解析モデルにより試験体の温度変化を解析する。解析では断熱容器からの放熱量などが考慮される。最も測定値に近い解析結果を与える断熱温度上昇量が試験体の断熱温度上昇量と推定される。試験体の発熱量は断熱温度上昇量に試験体の熱容量を乗ずることによって得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２９２２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された方法は簡易な構成の断熱容器を用いるため、試験のコストが抑えられる。一方、コンクリートの発熱速度はコンクリートの温度が高いほど大きいことから、コンクリート温度が放熱によって低下すると積算発熱量が減少する。特許文献１に記載された方法は放熱を許容するため、コンクリートの発熱量を少なく評価する可能性がある。
本発明は、簡易な装置で放熱を抑え、コンクリートの発熱特性を安全側に評価することができるコンクリートの発熱特性試験装置及び発熱特性試験方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のコンクリートの発熱特性試験装置は、コンクリートが充填された充填容器が設置される内部空間を備えた保温容器と、内部空間の、保温容器の側壁と充填容器の設置領域との間に周状且つ面状に配置された発熱体と、発熱体を制御する制御手段と、充填容器の内部に配置される第１の温度計と、充填容器と発熱体との間に配置される第２の温度計と、を有している。制御手段は第１の温度計で計測された第１の温度Ｔ１と第２の温度計で計測された第２の温度Ｔ２の温度差Ｔ２－Ｔ１を求め、温度差が正となるように発熱体を制御する。

【0007】

本発明のコンクリートの発熱特性試験方法は、コンクリートが充填された充填容器を、発熱体を備える試験容器に設置することと、コンクリートの発熱の際に、制御手段によって発熱体を制御することと、を有している。充填容器は、試験容器が有する保温容器の内部空間に設置され、発熱体は保温容器の側壁と充填容器の設置領域との間に周状且つ面状に配置される。充填容器の内部の第１の位置と、充填容器と発熱体との間の第２の位置とで温度が計測される。制御装置は第１の位置で測定された第１の温度Ｔ１と第２の位置で計測された第２の温度Ｔ２の温度差Ｔ２－Ｔ１を求め、温度差が正となるように発熱体を制御する。

【発明の効果】

【0008】

発熱体は、充填容器の内部で計測された温度Ｔ１と、充填容器の外部で計測された温度Ｔ２がＴ２＞Ｔ１の関係を満たすように制御される。すなわち発熱体は、充填容器からのコンクリートの放熱を許容しないように制御される。このため、コンクリートの発熱特性を安全側に評価することが可能である。よって、本発明によれば、簡易な装置で放熱を抑え、コンクリートの発熱特性を安全側に評価することができるコンクリートの発熱特性試験装置及び発熱特性試験方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係るコンクリートの発熱特性試験装置の概略構成図である。

【図2】保温容器の分解斜視図である。

【図3】シートヒータとその支持胴の分解斜視図である。

【図4】コンクリートの充填容器とその据え付け冶具の分解斜視図である。

【図5】発熱特性試験装置の計測制御系の概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明はあらゆるコンクリートに適用できるが、マスコンクリート構造物、特にコンクリート標準示方書にて温度ひび割れに対する温度応力解析が要求されるマスコンクリート構造物に使用されるコンクリートに好適に適用できる。

【0011】

図１は、コンクリートの発熱特性試験装置１の概略構成図である。発熱特性試験装置１は試験容器２を有している。試験容器２は内部空間３１を備えた保温容器３と、内部空間３１に設置されたシートヒータ４と、を有している。内部空間３１にはコンクリートが充填された充填容器５が設置される。

【0012】

図２に、保温容器３の分解斜視図を示す。保温容器３は外側容器６と外側容器６に収容された内側容器７とを有している。外側容器６と内側容器７は、充填容器５より熱伝達率が低い材料で形成されている。外側容器６は容器本体６１と上蓋６２とからなる中空の容器である。容器本体６１は円筒形の内部空間と底板とを有する円筒形の部材であり、上部に円形の開口６３が設けられている。上蓋６２は開口６３に嵌められる円板状の部材である。

【0013】

内側容器７は胴部７１と上蓋７２と底板７３とからなる中空の容器である。胴部７１と上蓋７２と底板７３は保温容器３の外側容器６の内径と略同じ外径を有し、外側容器６にほぼ隙間なく挿入される。胴部７１と上蓋７２と底板７３はほぼ密閉された内部空間３１を形成する。内部空間３１は充填容器５の設置される空間を形成する。外側容器６と内側容器７を設けることで、保温容器３の断熱性能を高めることができる。内側容器７はその内壁がシートヒータ４と接することから、高い耐熱性を有している。外側容器６は内側容器７と同程度の耐熱性能は不要であるが、内側容器７よりも体積が大きいため、軽量であることが好ましい。外側容器６を軽量化することで、試験容器２の重量を抑え、機動性を高めることができる。すなわち、外側容器６は内側容器７より比重が小さく、内側容器７は外側容器６より耐熱性が高いことが望ましい。本実施形態では、外側容器６は発泡スチロールで、内側容器７はアルカリアースシリケート（ＡＥＳ）ウールで形成されている。発泡スチロールの耐熱温度は８０℃程度であり、シートヒータ４の表面温度は最大１５０℃程度まで上昇する可能性がある。ＡＥＳウールの耐熱温度は１３００℃程度である。外側容器６とシートヒータ４との間に内側容器７を配置することで、外側容器６を保護することができる。内側容器７は、グラスウール、ロックウール、ウレタンなどで形成することもできる。

【0014】

図３に、シートヒータ４とその支持胴８の分解斜視図を示す。シートヒータ４にはリード線４１と温度計４２が埋め込まれている。温度計４２としてはＴ型熱電対が使用される。支持胴８はステンレス鋼からなる円筒形の部材であり、円筒形の胴部８１と、胴部８１に接続された円形の底板８２と、を有している。シートヒータ４は胴部８１の外周面に巻き付けられる。底板８２は充填容器５を設置するためのベースとして用いられる。シートヒータ４は展開時に概ね長方形の面状発熱体であり、その一方の短辺にスプリング４４を介してループ状の留め具４３が設けられ、他方の短辺に留め具４３と係合するフック４５が設けられている。スプリング４４を引っ張りながら胴部８１に巻き付け、留め具４３をフック４５に係合させることで、シートヒータ４を支持胴８に固定することができる。支持胴８に固定されたシートヒータ４は内側容器７の内部空間３１に設置される。シートヒータ４は保温容器３によって形成される内部空間３１の、内側容器７の内面と充填容器５の設置領域との間に周状に配置される。シートヒータ４は内側容器７の内面と密着しているが、多少の隙間が設けられていてもよい。

【0015】

なお、シートヒータ４は保温容器３の側壁と充填容器５の設置領域との間に周状且つ面状に配置された発熱体の一例であり、コンクリートを加熱できる限りあらゆる種類の発熱体を用いることができる。例えば、複数の赤外線ランプやハロゲンランプを保温容器３の側壁と充填容器５の設置領域との間に周状且つ面状に配置することも可能である。しかし、設置や制御の容易性からシートヒータ４が最も優れた発熱体である。

【0016】

シートヒータ４と充填容器５との間は環状の空間とされている。本実施形態は充填容器５にシートヒータ４を直接巻き付ける方法と比べて、いくつかの点で有利である。まず、シートヒータ４は細かい発熱体を内蔵しているため、表面温度に若干のムラが発生する。シートヒータ４と充填容器５との間に空間を設けることで、充填容器５がより均一に加熱される。特に本実施形態では、シートヒータ４の内側にある支持胴８がシートヒータ４で加熱され、支持胴８の輻射熱が環状の空間を介して充填容器５に伝わるため、充填容器５が均一に加熱される。また、充填容器５にシートヒータ４を直接巻き付ける場合、試験のたびにシートヒータ４を充填容器５に巻き付ける作業が発生する。本実施形態では、シートヒータ４が試験容器２の一部とされているため、試験の際に充填容器５を試験容器２にセットするだけでよく、試験工程が簡略化される。

【0017】

図４に充填容器５とその据え付け冶具９の分解斜視図を示す。図４（ａ）は充填容器５と据え付け冶具９の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ線で切った断面図である。充填容器５はブリキ製の密閉された円筒形容器である。充填容器５はコンクリートの試験体を収容する収容容器としてだけでなく、コンクリートの型枠としての機能も有する。充填容器５には、例えば株式会社マルイ製コンクリート供試体成形型枠 「サミットモールド」などの市販の製品を利用することができる。充填容器５の寸法は、一例では直径約１５０ｍｍ、高さ約３００ｍｍである。充填容器５の形状は円筒形に限定されず、上下方向中心線と垂直な断面が正方形、八角形などの多角形形状であってもよい。据え付け冶具９は充填容器５を設置する底板９１と、充填容器５の天板を保持する天板９２と、底板９１と天板９２とを連結する複数のロッド９３とを有している。天板９２にはロッド９３が貫通する穴９５が設けられており、ロッド９３はアイナット９４によって天板９２に固定される。天板９２の中央には第１及び第３の温度計１０１，１０３（後述）のリード線を引き出すための穴９６が設けられている。天板９２の縁部には第２及び第４の温度計１０２，１０４（後述）及び第１～第３の熱流センサ１１１～１１３のリード線を引き出すための切欠き９７が設けられている。充填容器５を据え付け冶具９で保持し、アイナット９４で吊り下ろすことによって、充填容器５を迅速かつ安全に試験容器２に据え付けることができる。充填容器５と試験容器２との間隔、すなわち充填容器５の外面と支持胴８の内面との間隔は据え付け冶具９の設置スペースを考慮して決定され、一例では約３０ｍｍである。充填容器５は支持胴８と同軸となるように試験容器２の中心に設置することが好ましい。

【0018】

充填容器５にはＴ型熱電対からなる第１～第４の温度計１０１～１０４が取り付けられる。第１の温度計１０１と第３の温度計１０３は充填容器５の中心軸と同軸のシース５１に設置され、充填容器５の径方向及び高さ方向の中心（以下、第１の位置Ｐ１という）におけるコンクリートの温度（以下、第１の温度Ｔ１という）を測定する。シース５１は充填容器５の天板から底板まで延びる管部材であり、コンクリートが充填される前に充填容器５に設置される。第１の温度計１０１と第３の温度計１０３はできるだけ同じ位置に設置することが好ましい。第２の温度計１０２と第４の温度計１０４は充填容器５の外面（以下、第２の位置Ｐ２という）に貼り付けられ、充填容器５の外部の温度（以下、第２の温度Ｔ２という）を測定する。第２の温度計１０２と第４の温度計１０４はできるだけ同じ位置に設置することが好ましい。本実施形態では、第１～第４の温度計１０１～１０４は充填容器５の高さ方向の中心付近に設置される。

【0019】

さらに、充填容器５には第１～第３の熱流センサ１１１～１１３が取り付けられる。第１～第３の熱流センサ１１１～１１３は充填容器５の外面と直交する方向に出入りする熱の熱量密度を測定する。後述するように、第１～第３の熱流センサ１１１～１１３はシートヒータ４から充填容器５、すなわちシートヒータ４からコンクリートに入る熱の熱流密度を測定する。熱流センサは熱伝導性両面テープによって充填容器５の外面に貼り付けられる。熱流センサは１箇所だけに設けてもよいが、複数個所に設けるほうが好ましい。本実施形態では、感熱部の中心位置が充填容器５の高さ方向中心位置と一致する高さで、周方向に１２０°間隔で３つの第１～第３の熱流センサ１１１～１１３が設けられている。３つの熱流センサ１１１～１１３を設けることで、一つの熱流センサが異常値を示したときに当該熱流センサが異常であるとみなし、当該熱流センサを除いた残りの２つの熱流センサの測定値だけを採用することができる。熱流センサの設置位置及び設置個数はこれに限定されず、例えば充填容器５の底面に設置することもできる。

【0020】

図５は発熱特性試験装置１の計測制御系の概略ブロック図である。図示の都合上、第１の温度計１０１と第３の温度計１０３は異なる位置に設けられているが、前述のように、ほぼ同じ位置に設置されている。第２の温度計１０２と第４の温度計１０４についても同様である。第１の温度計１０１と第２の温度計１０２は温度差計１１に接続され、温度差計１１はシートヒータ４のリード線４１に接続されている。温度差計１１はシートヒータ４の制御手段として機能する。温度差計１１は第１の温度計１０１で計測された温度Ｔ１と第２の温度計１０２で計測された温度Ｔ２の温度差Ｔ２－Ｔ１を求め、温度差Ｔ２－Ｔ１が正となるようにシートヒータ４を制御する。第３の温度計１０３と第４の温度計１０４はデータロガー１２に接続されている。第１の温度計１０１と第２の温度計１０２の出力は温度差計１１への入力信号として使用されるため、コンクリートの温度を記録管理する目的で使用することができない。このため、第１の温度計１０１と第２の温度計１０２の近傍にそれぞれ設けられた第３の温度計１０３と第４の温度計１０４の出力をデータロガー１２に送信し、データロガー１２でコンクリート温度の時間履歴データを記録する。第１～第３の熱流センサ１１１～１１３もデータロガー１２に接続され、各熱流センサ１１１～１１３で計測した熱量密度の時間履歴データがデータロガー１２に記録される。温度計４２で計測されたシートヒータ４の温度の時間履歴データもデータロガー１２に記録される。

【0021】

次に、本実施形態の発熱特性試験方法の手順を説明する。

【0022】

（ステップ１）
まず、上述の試験容器２と充填容器５を準備する。充填容器５にコンクリートを充填し、充填容器５を密閉する。充填容器５の天板９２の中央の穴９６からシース５１内に第１の温度計１０１と第３の温度計１０３を配置し、充填容器５の外面に第２の温度計１０２と第４の温度計１０４を配置する。充填容器５の外面にはさらに第１～第３の熱流センサ１１１～１１３を配置し、据え付け冶具９を利用して充填容器５を試験容器２に設置する。第１及び第３の温度計１０１，１０３のケーブルは天板９２の中央の穴９６から引き出しておく。第２及び第４の温度計１０２，１０４及び第１～第３の熱流センサ１１１～１１３のケーブルは天板９２の切欠き９７から引き出しておく。次に、内側容器７の上蓋７２と外側容器６の上蓋６２を取り付ける。第１～第４の温度計１０１～１０４と第１～第３の熱流センサ１１１～１１３のケーブルは内側容器７の上蓋７２と外側容器６の上蓋６２にそれぞれ設けられた貫通孔（図示せず）を通して試験容器２の外部に引き出す。その後、これらのケーブルを図５に示すように温度差計１１またはデータロガー１２に接続する。シートヒータ４を温度差計１１に接続し、温度差計１１によるオンオフ制御が可能な状態にセットする。コンクリートの水和反応は通常、練混ぜ後数時間程度経過した後に開始される。従って、以上の作業はコンクリートが発熱を開始する前に終了させることができる。支持胴８と充填容器５との間の空間は空気で満たされているが、水などの液体を封入してもよい。シートヒータ４のオンオフに対する温度変化が緩慢になり、制御が容易になる可能性がある。

【0023】

（ステップ２）
第１及び第２の温度Ｔ１，Ｔ２と熱流密度の測定及びシートヒータ４の制御を開始する。第１の位置Ｐ１の第１の温度Ｔ１は第１の温度計１０１によって、第２の位置Ｐ２の第２の温度Ｔ２は第２の温度計１０２によって連続的に測定され、温度差計１１に入力される。同様に、第１の位置Ｐ１の第１の温度Ｔ１は第３の温度計１０３によって、第２の位置Ｐ２の第２の温度Ｔ２は第４の温度計１０４によって連続的に測定され、データロガー１２に記憶される。熱流密度は第１～第３の熱流センサ１１１～１１３によって連続的に測定され、データロガー１２に記憶される。必要に応じ、外気温を測定してもよい。コンクリートは時間の経過とともに発熱し、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２が徐々に上昇する。水和反応はコンクリート試料内でほぼ均一に生じるため、充填容器５が完全な断熱状態に置かれていれば、コンクリートの温度は試料全域で一定となる。しかし、充填容器５の境界面を介する熱移動のため、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間には温度差が生じる。一般的な室温環境下で保温容器３だけで断熱を行う場合、熱は充填容器５から逸散し放熱が生じる。コンクリート温度は充填容器５の中心（第１の位置Ｐ１）で最も高くなり、充填容器５の壁面で最も低くなり、Ｔ２＜Ｔ１となる。これに対して、本実施形態ではコンクリートの発熱の際に、Ｔ２＞Ｔ１、すなわち温度差Ｔ２－Ｔ１が正となるようにシートヒータ４を制御する。コンクリートからの放熱は基本的に生じず、コンクリートの加熱だけが行われる。この結果、第１～第３の熱流センサ１１１～１１３は、充填容器５に入る熱（コンクリートへの給熱）の熱流密度を計測することになる。

【0024】

温度差計１１は所定の温度差を目標値としてシートヒータ４のオンオフ制御を行う。制御方法は特に限定されないが、本実施形態ではＰＩＤ制御が用いられる。最初にシートヒータ４を通電し、温度差Ｔ２－Ｔ１が正の目標値に達すると、温度差計１１はシートヒータ４を非通電状態とする。温度差Ｔ２－Ｔ１が目標値を下回ると温度差計１１はシートヒータ４を通電状態とする。これによってシートヒータ４から充填容器５への給熱が行われ、第２の温度Ｔ２が上昇する。これに対し、第１の温度Ｔ１の上昇速度は第２の温度Ｔ２の上昇速度より緩慢であるため、温度差Ｔ２－Ｔ１は増加する。温度差Ｔ２－Ｔ１が正の目標値に達すると温度差計１１はシートヒータ４を非通電状態とする。これによって第２の温度Ｔ２の上昇速度が低下し、場合によっては第２の温度Ｔ２は減少に転じる。温度差Ｔ２－Ｔ１は徐々に減少していくが、目標値を下回ると温度差計１１はシートヒータ４を再び通電状態とする。以上の操作を繰り返すことで、シートヒータ４は温度差Ｔ２－Ｔ１を目標値の近傍に維持する。温度差Ｔ２＞Ｔ１の目標値は０．５～１．５度程度で、コンクリート温度が高くなるほど大きくなるように設定するのが好ましい。温度差Ｔ２－Ｔ１が小さいと放熱が生じる可能性が高くなる。温度差Ｔ２－Ｔ１が大きいと熱流密度が大きくなり、コンクリートの発熱量の算定誤差が大きくなる可能性がある。

【0025】

（ステップ３）
以上のステップを打ち込み温度の異なる複数のコンクリートに対して行う。例えば、打ち込み温度１０℃、２０℃、３０℃の３ケースについてステップ１，２を繰り返す。複数のコンクリートは同一配合のコンクリートであることが好ましく、同一バッチのコンクリートであることがさらに好ましい。

【0026】

（ステップ４）
次に、得られたデータをもとに温度依存型水和発熱速度式を算出する。温度依存型水和発熱速度式は以下のように表すことができる。

【0027】

【数1】

【0028】

ここで、
Ｈ：単位重量当たりのセメントの水和発熱速度
Ｑ：単位重量当たりのセメントの積算発熱量
Ｈ _∞ （Ｑ）：限界水和発熱速度（Ｑ）
－Ｅ（Ｑ）／Ｒ：セメントの温度活性
Ｔ：コンクリートの温度
ｌｏｇＨ _∞ （Ｑ）と－Ｅ（Ｑ）／Ｒは打ち込み温度の異なる複数のコンクリートに対して算定した積算発熱量Ｑから求められることが分かっている。コンクリートの温度としてはデータロガー１２で記録された第１の温度Ｔ１を用いる。従って、打ち込み温度の異なる個々のコンクリートに対する積算発熱量Ｑを求めれば温度依存型水和発熱速度式を算出することができる。

【0029】

積算発熱量は以下の式から求められる。
Ｑ＝ｃρΔＴ／Ｃ^*－Ｑd／Ｃ^*／Ｖ （式２）
ここで、
ｃ：コンクリートの比熱
ρ：コンクリートの密度
ΔＴ：コンクリートの温度上昇値
Ｑｄ：コンクリートの給熱量
Ｃ^*：単位セメント量（単位容積当たりのセメント量）
Ｖ：充填容器５の容積
コンクリートの温度上昇値ΔＴは打ち込み時のコンクリート温度との差分である。例えば、コンクリートの打ち込み時の温度が２０℃である場合、コンクリートの温度上昇値ΔＴは２０℃に対する増分として求められる。コンクリートの温度上昇値ΔＴは測定を開始してからの経過時間ｔの関数として得られる。前述の通り、水和反応が開始されるまでに一定の時間を要するため、コンクリートを充填容器５に充填してからの経過時間を経過時間ｔと定義してもよく、積算発熱量の評価上はほとんど差が生じない。

【0030】

給熱量Ｑｄは第１～第３の熱流センサ１１１～１１３で測定した熱流密度から算定する。熱流密度は単位時間に単位面積を横切る熱量であるので、給熱量Ｑｄは例えば、第１～第３の熱流センサ１１１～１１３で測定された熱流密度の平均値と充填容器５の表面積の積を時間積分して（または単位時間当たり熱流密度の平均値と充填容器５の表面積の積の時間累積値として）求めることができる。

【0031】

本実施形態では放熱を防止するためにコンクリートを意図的に加熱している。従って、ｃρΔＴ／Ｃ^*をＱｄ／Ｃ^*／Ｖで補正することで（ｃρΔＴ／Ｃ^*からＱｄ／Ｃ^*／Ｖを減ずることで）実際の積算発熱量Ｑを推定することができる。つまり、第1の温度Ｔ１の変化量に基づき充填容器５に充填されたコンクリートの概略発熱量（ｃρΔＴ／Ｃ^*）を求め、熱流センサで計測された熱流密度に基づきコンクリートへの給熱量（Ｑd／Ｃ^*／Ｖ）を求め、概略発熱量を給熱量で補正（概略発熱量－給熱量）することによってコンクリートの発熱量が求められる。

【0032】

このように、本実施形態ではＴ２＞Ｔ１となるようにコンクリートの加熱だけを行っている。セメントの水和反応は温度依存性があり、完全な断熱状態と放熱を許容する簡易断熱状態では水和反応過程が異なる可能性がある。水和反応速度は温度が高いほど大きくなるため、放熱を許容する簡易断熱状態では発熱量を過小評価する可能性がある。換言すると、放熱によって温度が下がるとコンクリートの水和反応速度が低下し、水和反応が完全に終了していない状態での積算発熱量を取得する可能性がある。発熱量が減少すると温度依存型水和発熱速度式を非安全側に評価し、マスコンクリート構造物の温度応力解析による事前照査が適切に行われない可能性が生じる。本実施形態ではコンクリートの放熱を許容しないため、コンクリート温度を高めに維持することができる。これによってコンクリートの水和反応がより迅速に進行し、発熱量と温度依存型水和発熱速度式を安全側に評価することができる。

【0033】

本実施形態はコンクリートの加熱だけを行えばいいことから、発熱特性試験装置１は内部空間３１を冷却する手段を備えていない。冷却に必要な冷凍機、冷媒の循環のための配管、ポンプ等が不要であるため、試験容器２のコンパクト化が可能である。試験容器２の外形寸法は一例で直径５００ｍｍ、高さ６５０ｍｍ程度であり、部材の多くは軽量な発泡スチロールで構成されている。充填容器５も運搬時には不要であることから、試験容器２は極めて軽量である。付属設備である据え付け冶具９、温度差計１１、温度計１０１～１０４、熱流センサ１１１～１１３も小型軽量なものであり、現場での測定に容易に対応できる。装置の構成が単純化されているためコストダウンも可能である。従来の高性能の試験装置では、第２の温度Ｔ２を第１の温度Ｔ１に極力一致させるために精密な制御が必要とされたが、本実施形態はＴ２＞Ｔ１である限り、多少ラフな制御であっても問題ない。従って、制御系の簡略化も可能であり、試験装置１のキャリブレーション作業も簡略化が可能である。

【0034】

上記の積算発熱量の算定式において、給熱量Ｑｄによる補正を省略することもできる。温度差Ｔ２－Ｔ１は１．０度程度と非常に小さいため、給熱量Ｑｄも限定的である。従って、積算発熱量Ｑ＝ｃρΔＴ／Ｃ^*として求めても大きな誤差はない。この評価方法は発熱量をさらに大きめに評価することができるため、コンクリートの発熱量に関してもさらに安全側の評価が可能である。

【0035】

本実施形態では、コンクリートの発熱量に関する評価（ステップ４）も簡単な解析で実行できる。例えば特許文献１に記載された方法では有限要素法を用いた逆解析が必要であり、専用または汎用のプログラムが必要となるほか、解析に時間とコストを要する。本実施形態では温度計と熱流センサの出力だけを用いた簡易な計算でコンクリートの発熱量を算定することができる。計算は現場に設置されたＰＣなどの一般的な計算機で十分に実行することができる。特許文献１に記載された方法では予め容器の熱伝導率など解析に必要な装置の熱特性を把握する必要があるが、本実施形態ではその必要もない。また、特許文献１に記載された方法は、放熱特性を積極的に制御するものではないため、環境温度によって放熱特性（断熱特性）が大きく変わる可能性がある。本実施形態の試験装置１はシートヒータ４を備え、温度差Ｔ２－Ｔ１を所定の目標値に制御するため、環境温度の影響も小さい。

【符号の説明】

【0036】

１ 発熱特性試験装置
２ 試験容器
３ 保温容器
４ シートヒータ
５ 充填容器
６ 外側容器
７ 内側容器
１１ 制御手段（温度差計）
３１ 内部空間
１０１～１０４ 第１～第４の温度計
１１１～１１３ 第１～第３の熱流センサ
Ｐ１ 第１の位置
Ｐ２ 第２の位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】