淺沼組技術研究報告№21(2009)

3. スーパーフィルクリートの開発
その１ 基本性状の確認試験
Development of Super-Fillcrete
Part1.Test of Basic Properties
立松 和彦*

塩浜 圭治*

要 旨
耐震補強工法の一つに、外付けの枠付き鉄骨ブレースによる耐震補強工法がある。スーパーフィルクリートは、この工法の間接接合部に打設する無収縮モルタルの代替に使えることを目指して開発した。フレッシュ時の流動性が高く、硬化後の収縮が小さく、かつ Fc 30N/mm2 以上が主な開発目標である。実験の結果、スランプフロー60cm、長さ変化率
では乾燥期間 26 週で 500µ 以下、圧縮強度では材齢 28 日で 39N/mm2 以上、さらに耐久性（凍結融解作用に対する抵抗性）では 300 サイクルで耐久性指数 60 以上、の目標品質を得られることが確認できた。
キーワード：無収縮モルタル／無収縮高流動コンクリート／耐震補強／長さ変化率／圧縮強度
１．はじめに
耐震補強工事の一つに、外付けの枠付き鉄骨ブレース（生コン工場）ｲ ﾆｼｬﾙ
ｺﾝｸﾘｰﾄによる耐震補強工法がある。スーパーフィルクリートは、この外付け枠付き鉄骨ブレースによる耐震補強工法の間接接合部に打設する無収縮モルタルの代替にも使えるよイニシャルコンクリートの練混ぜ（作業所）

検査

う、流し込みによる打設を前提として、スランプフロー60cm の高い流動性と、市販の無収縮モルタルと同程度以上の無収縮性が発揮でき、かつ Fc 30N/mm2 が可能なこと

各混和剤投入、攪拌を意図して開発した。なおスーパーフィルクリートは商

膨張材添加済スランプ21cm
空気量4.5%
アルミニウム粉末、収縮低減剤、増粘剤、高性能AE減水剤、補助AE剤

ｽｰﾊﾟｰﾌｨﾙｸﾘｰﾄ

品名で、より一般的な名称としては「無収縮高流動コンクリート」と呼ぶ。
本報告では、一連の開発実験のうち、圧縮強度、長さ変化率、耐久性などの、基本性状の確認試験結果についてまとめて報告する。

検査

スランプフロ-60cm
空気量4.5%

スーパーフィルクリートの打設
図－1 製造手順

２．実験概要2.1 スーパーフィルクリートの製造手順
2.2 目標品質

図－1 にスーパーフィルクリートの製造手順を示す。製造手順は、流動化コンクリートの手順とほぼ同様である。

スーパーフィルクリートの目標品質を表－1 に示す。フすなわち、生コン工場が出荷するイニシャルコンクリー

レッシュ性状では、スランプフロー60±10cm、空気量 4.5

トには膨張材が入った状態で（スランプ 21cm）作業所に±1.5%、アルミニウム粉末の発泡にともなうフレッシュ到着する。作業所到着後、アルミニウム粉末（発泡剤）・時の自由膨張率 1.0±0.5%である。硬化後の性状では、圧収縮低減剤・増粘剤・高性能 AE 減水剤・補助 AE 剤をア

縮強度 39N/mm2 以上、長さ変化率 5.0×10-4 以下、耐久性ジテータ車に所定の手順で直接投入してスランプフロー指数 60 以上としている。

60cm のスーパーフィルクリートを製造する。今回の実験

2.3 実験計画および使用材料は、室内試験練りで、図－1 と同じ手順で実施した。

表－2 に実験の概要を示す。表中に○印を付した試験項目を実施している。調合記号で、例えば「-4010」は、水結* 技術研究所環境・生産研究グループ
3-1

淺沼組技術研究報告

合材比 40%、目標膨張率 1.0%を示している。使用材料を表－1 スーパーフィルクリートの目標品質
試験項目

硬化後の性状表－3 に、調合表を表－4 に示す。使用材料のうち、後添

目標品質60±10cm

加材料の発泡剤（ｱﾙﾐﾆｳﾑ粉末）、収縮低減剤、増粘剤、高自由膨張率

4.5±1.5 %1.0±0.5 %性能 AE 減水剤、補助 AE 剤を総称して、スーパーフィル

圧縮強度*139N/mm 以上 （材齢28日）

スランプフロー
空気量

ﾌﾚｯｼｭ性状№21(2009)

クリート用混和剤としている。

2

長さ変化率*2
耐久性*35.0×10－42.4 練混ぜ方法および試験方法
以下（乾燥期間26週）

コンクリートの練混ぜは温度 20℃、相対湿度 60%の恒耐久性指数 60 以上（300ｻｲｸﾙ）

温恒湿室で、容量 100 ℓ の 2 軸強制練りミキサーを用いて*1 自由膨張させた標準水中養生供試体行った。まず、セメント、骨材および膨張材を、15 秒間*2 拘束膨張および収縮試験 (JIS A 6202)

空練りした後、練混ぜ水と高性能 AE 減水剤を加えて、2*3 凍結融解抵抗性試験 (JIS A 1148)

分間練混ぜ、イニシャルコンクリートを製造した。
次に、スーパーフィルクリート用混和剤を、所定の手

表－2 実験の概要

順によってイニシャルコンクリートに投入して、SPFIL-硬化後の主な試験項目
水結合材比 目標膨張率促進中性化（％）（％）
圧縮強度 長さ変化率 耐久性指数

調合記号4410, SPFIL-4010 では 90 秒間、SPFIL-3610, SPFIL-3620

深さSPFIL-4410

441.0

○－－－

では 120 秒間、SPFIL-3210 では 150 秒間それぞれ練混ぜ

SPFIL-4010

401.0

○

○

○

○

SPFIL-3610

361.0た。

○○○－SPFIL-3210

321.0○○－－SPFIL-3620

362.0○－○－

コンクリートの自由膨張率は図－2 に示すように、Φ10cm×20cm の鋼製型枠を用い鉛直方向の膨張変位を高感度変位計あるいはダイヤルゲージで計測した。
圧縮強度試験用供試体は、標準水中養生とした。なおア表－3 使用材料
材料
セメント

細骨材

粗骨材
膨張材
発泡剤

ルミニウム粉末の発泡による初期の膨張を拘束する治具

種類、産地、物性等（写真－1 参照）を取り付け、コンクリートの硬化まで拘普通ポルトランドセメント3
密度3.16g/cm
山砂 （京都府城陽産）
3
表乾密度2.57 g/cm 粗粒率 2.86 吸水率1.57%
砕砂 （大阪府高槻産）
3
表乾密度2.66 g/cm 粗粒率 2.83 吸水率1.60%
砕石2005 （大阪府高槻産 硬質砂岩）3
表乾密度2.69 g/cm 吸水率0.72% 実積率56.4%
石灰系膨張材束した供試体を＜拘束＞と表記し、膨張を拘束しない供試体を＜自由膨張＞と表記している。標準水中養生では、コンクリートの硬化後に拘束治具を取外して型枠を脱型し、試験前まで 20℃の水中で養生した。
長さ変化試験は JIS A 6202 B 法（膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法）に従い実施した（写真－2 参照）。

特殊処理アルミニウム粉末

凍結融解試験は、JIS A 1148（コンクリートの凍結融解収縮低減剤
ｽｰﾊﾟｰ 収縮低減剤 （低級アルコールアルキレンオキシド付加物）
ﾌｨﾙｸﾘｰﾄ
増粘剤
セルロース系用混和剤
化学混和剤 高性能AE減水剤（ポリカルボン酸系）試験方法）に準拠して試験を行った。供試体は、JIS A 6202
参考 1 の拘束膨張及び収縮試験(B 法)に示されている一軸補助AE剤 （空気量調整剤）

表－4 調 合 表BW
調合記号W/B ｽﾗﾝﾌﾟAir

水

イニシャルコン用混和剤（Wに内割）ｾﾒﾝﾄ 膨張材 山砂

砕砂 粗骨材 高性能AE 補助AE(kg/m3)(wt%) (cm) (vol%)スーパー
フィルクリート用混和剤*
3(kg/m )SPFIL-4410

44.0

214.5165

389

20426441

845

3.70.012－

SPFIL-4010

40.0

214.5165

430

20409

423

845

4.50.014－

SPFIL-3610

36.0

214.5

165

480

20389

402

845

5.50.030－

SPFIL-3210

32.0

214.5

165

543

20363

376

845

6.80.050－

SPFIL-3620

36.0

214.5

165

48020389

4028455.50.030－*：各混和剤の使用量は、目標の性状・性能が得られるように適切に定めた量とする。

3-2淺沼組技術研究報告№21(2009)

変位計

変位計（ＣＤＰ－２５）
データロガー（ＴＤＳ－３０３）

ﾃﾞｰﾀﾛｶﾞｰ(TDS303)
軽量円板(φ95mm)

アクリル円板（φ９５ｍｍ）

マグネットスタンド

ﾏｸﾞﾈｯﾄｽﾀﾝﾄﾞ

鋼製型枠
鋼製型枠
（φ１００×２００ｍｍ(φ100×200mm)

拘束治具
供試体

図－2 自由膨張率の測定

写真－1 拘束治具写真－2 長さ変化率の測定(JIS A 6202 B 法)

拘束した 10cm×10cm×40cm の供試体を用いた。
促進中性化試験は、JIS A 1153 に準拠した促進試

表－5 イニシャルコンクリートの試験結果

験（20℃、60%RH、CO2 濃度 5%）を行った。

３．実験結果SPFIL4410

SPFIL4010

SPFIL3610

SPFIL3210

SPFIL3620

21.5

22.5

22.5

22.5

23.0

5.7
50.0

4.5
59.5

4.4
67.4

4.071.6

5.063.5

スランプ (cm)
空気量 (%)

イニシャルコンクリートの試験結果を表－5 に、スーパーフィルクリートの試験結果を表－6 に示す。 圧縮強度

*1(N/mm2)*1 標準水中養生、材齢28日

3.1 自由膨張率
表－6 スーパーフィルクリートの試験結果

アルミニウム粉末の発泡にともなう、フレッシュコンクリートの自由膨張率の経時変化の測定結果
を図－3 に示す。自由膨張率は、目標膨張率 1.0％の調合では 1.0±0.5%の範囲に、目標膨張率 2.0％とした SPFIL-3620 も 2.0±0.5%の範囲に納まった。膨張のピークは目標膨張率にかかわらず４時間から６時間程度であった。なお SPFIL-3620 の目標膨張率を 2.0％としたのは、膨張率の管理値を 1.0±0.5%としているが、万が一膨張率が過大になった場合の、膨張率と強度低下の関係を把握しておくためである。

SPFIL4410
スランプフロー (cm)
空気量 (%)
コンクリート温度（℃）
自由膨張率（％）
圧縮強度 *1 (N/mm2) <拘束><自由膨張>

2.25

度式

2.00

を図－4 に示す。目標膨張率はすべて 1.0%である。
イニシャルコンクリート、スーパーフィルクリート（図中の「SPFIL 拘束」；写真-1 参照、および「SPFIL自由膨張」）とも、比較的良好な相関が認められた。

自由膨張率（％）2.50(1) スーパーフィルクリートの結合材水比－圧縮強の材齢 28 日における結合材水比と圧縮強度の関係

SPFIL3210

SPFIL3620

4.5
19.0

4.1
19.0

3.4
20.0

3.5
20.0

5.0
18.0

0.72
48.1

0.78
51.0

0.97
57.1

0.85
65.2

2.27
37.6

42.6

45.0

48.5

56.7

33.3－

319

284

251－

－

6.2－－－－

88

107－

90*1 標準水中養生、材齢28日

3.2 圧縮強度

スーパーフィルクリートの、標準養生した供試体

SPFIL3610

53.0×52.0 55.0×53.5 52.0×52.0 60.0×59.0 56.0×53.0-6

長さ変化率 (×10 )<乾燥26週>促進中性化深さ (mm)<促進52週>耐久性指数<300サイクル>

SPFIL4010

1.75
1.50

SPFIL-3210

1.25

SPFIL-3610

1.00

SPFIL-4010

0.75
0.50

SPFIL-4410

0.25

SPFIL-3620

0.000なお、同図の「SPFIL（自由膨張）」の関係式をも

2

4 6 8 10 12 14 16 18 20
ｱﾙﾐ添加後の経過時間（ｈ）とにして、調合強度を定めている。
図－3 経過時間と自由膨張率

3-3淺沼組技術研究報告

ｲﾆｼｬﾙｺﾝｸﾘｰﾄ80

1.10

標準水中養生28日強度

60
SPFIL (拘束)5040y = 16.1x + 4.0568
R2 = 0.8912

0.80
0.70

2.53.0結合材水比 （B/W）

SPFIL （拘束）0.60

SPFIL （自由膨張）

0.50
0.40

SPFIL （自由膨張）

線形 (SPFIL （自由膨張）)

y = -0.1407x + 0.86662
R = 0.866

線形 (SPFIL （拘束）)

0.20
0.020
2.0

SPFIL （拘束）

0.90

0.30

SPFIL (自由膨張)

30

ｲﾆｼｬﾙｺﾝに対する強度比1.0070圧縮強度 (N/mm2)№21(2009)

3.5

1.0

2.0
3.0
実測膨張率（％）

4.0

図－5 自由膨張によるスーパーフィルクリートの強度低下

図－4 結合材水比と圧縮強度（材齢 28 日）
表－7 イニシャルコンクリートを 1 とした場合の強度比（材齢 28 日）(2) アルミニウム粉末の発泡による膨張に起因する強度低下について

実測膨張率
ｲﾆｼｬﾙｺﾝｸﾘｰﾄ

スーパーフィルクリートは、アルミニウム粉末の発泡

強度 ｽｰﾊﾟｰﾌｨﾙｸﾘｰﾄ （拘束）同 （自由膨張）比による膨張が拘束されることによって打継ぎ部の一体性をより確実にできる材料であるが、打設する部位や打設

0.5%
10.870.80

1.0%
10.840.73

1.5%
10.800.66

方法・手順によっては、アルミニウム粉末の発泡による膨張が拘束されずに自由膨張となってしまう部分が生じ、その部分（自由膨張が生じた部分）はそれ以外の部分よに準じて）計算すると、例えば Fc 30N/mm2 の場合、気温りも強度が低下してしまう懸念がある。本来は自由膨張補正値が 6 N/mm2 の時期であれば水結合材比 36%、気温する部分が生じないように打設するのが原則であるが、補正値が 3N/mm2 の時期であれば水結合材比 39%、とな外付け補強工法など大規模な耐震補強工事の接合部の充る。すなわち、実験の範囲内の水結合材比で設計基準強填材料としてスーパーフィルクリートを用いる場合には、度 30 N/mm2 のスーパーフィルクリートが十分に得られ自由膨張してしまう部分が生じる可能性が高いと考えらることが確認できた。

れる。そこで、自由膨張による強度低下を適切に評価す3.3 長さ変化率るために、スーパーフィルクリートの標準水中養生供試

各調合の材齢 26 週までの、長さ変化試験（拘束膨張収体の材齢 28 日における強度を、実測膨張率とイニシャル縮試験）の結果を図－6 に示す。SPFIL-4010、SPFIL-3610、コンクリートの強度に対する比率で表して整理した。そSPFIL-3210 とも乾燥期間 26 週の長さ変化は、収縮率での結果を図－5 および表－7 に示す。アルミニウム粉末の2.5～3.2×10－4 程度となり、いずれの調合も目標品質の長発泡によって生じる膨張を拘束した供試体（図表中ではさ変化率 5.0×10－4 以下を達成している。なお、図－7 に（拘束）と表記）、その膨張を拘束しない供試体（図表中は、無収縮モルタル（プレミックスタイプの市販品 A、B、では（自由膨張）と表記）とも、膨張率が大きくなるとC）の試験結果例を併せて示した。試験体はすべて 10×10×強度比は小さくなる傾向が認められた。膨張率 1.0%を中40cm とし、JIS A 6202 の拘束膨張収縮試験で測定したも心とした場合、実測の膨張率が 0.5%大きくなると、スーのである。図から、市販の無収縮モルタルの長さ変化率

パーフィルクリートの強度（表中の「自由膨張」）は強度は A、B、C の 3 種類とも－5.0×10－4 前後であること、比で 0.73 から 0.66 となり約 7%低下することがわかる。

スーパーフィルクリートの長さ変化率はいずれも無収縮(3) 設計基準強度と水結合材比の設定例についてモルタルの長さ変化率と比較して小さな値を示している

図－4 に示した、自由膨張させたスーパーフィルクリー

ことから同等以上の性能であることがわかる。なお、骨トの結合材水比(B/W)－圧縮強度式（y=16.1x+4.1）を用い材品質の違いによる長さ変化率の違い等については別のて、設計基準強度(Fc) と水結合材比の設定を（JASS5-2003

機会に報告する 3)。
3-4淺沼組技術研究報告№21(2009)

長さ変化率 （×10-4）

3.02.0

SPFIL-4010

1.0

SPFIL-3610

0.0

SPFIL-3210-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.00

102030405060708090 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

材齢 （日）

図－6

長さ変化試験結果

4.0（SPFIL-4010,促進材齢 52 週）

SPFIL-3210
SPFIL-3610

0.0
SPFIL-4010-2.0-4.0

無収縮ﾓﾙﾀﾙA(ﾌﾟﾚﾕｰﾛｯｸｽ)-6.0

無収縮ﾓﾙﾀﾙB(ﾕｰﾛｯｸｽ)-8.003060

90120
材齢（日）

150180無収縮ﾓﾙﾀﾙC(ﾉﾝｼｭﾘﾝｸ)中性化深さ（cm）

すべて10×10×40cm、JIS A 6202 による

2.0
長さ変化率（×10-4)

写真－3 促進中性化試験

5.04.54.0
3.5

SPFIL-4010
W/C 60%

3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0

W/C 50%W/C 40%0255075100125
材 齢 （年）

150175200

図－8 促進中性化試験結果
図－7 市販無収縮モルタルなどの長さ変化試験結果（屋外大気中に換算）の 26 節（凍結融解作用を受けるコンクリート）
において、3.4 促進中性化深さ
スーパーフィルクリートの中性化について、SPFIL-

性能区分 A、すなわち、厳しい気象条件の地域で飽水状態4010 の試験体を用いて促進試験（20℃、60%RH、CO2 濃で凍結融解作用を受ける部材のコンクリートや長期供用

度 5%）を行った。試験結果を図－8、写真－3 に示す。

級相当の重要構造物などのコンクリートを対象とした、図－8 は岸谷式（図中の W/C ごとの曲線）との比較を試“300 サイクルで相対動弾性係数 60%”以上、に等しいみたものである。すなわち、促進期間 52 週までの測定値評価である。この結果から、スーパーフィルクリートのを屋外大気中の CO2 濃度(0.03%)に相当するように換算し凍結融解抵抗性は、通常のコンクリートと同様にフレッた値をプロットしている（促進期間 52 週は屋外大気中のシュ時の空気量を確保すれば問題ないと考えられる。

167 年に相当する）。
４．まとめ

この図から、スーパーフィルクリートの中性化は、同じ水セメント比のコンクリートよりもやや大きいと考え

本報告では、スーパーフィルクリートについての一連られるものの、Fc30 N/mm2 で使用する水セメント比はの開発実験のうち、フレッシュ性状および硬化後の性状40%程度以下であることから、実用上は（耐用年数を 100など、基本性状の確認試験結果についてまとめた。
その結果、フレッシュ性状ではスランプフロー60±10cm、年で設定しても）問題になることはないと考えられる。

空気量 4.5±1.5%、自由膨張率 1.0±0.5%の目標品質が満足

3.5 凍結融解抵抗性
各調合の凍結融解抵抗性試験結果を図－9 に示す。318できることが確認できた。また、硬化後の性状では、圧サイクル終了時点の相対動弾性係数から耐久性指数を求

縮強度は材齢 28 日で 39N/mm2 以上、長さ変化率は乾燥期

めると、SPFIL-4010 が最も小さく 88 であったが、SPFIL-間 26 週で 500µ 以下、耐久性（凍結融解作用に対する抵4010、SPFIL-3610、 SPFIL-3620 とも 60 を上回っていた。

抗性）は 300 サイクルで耐久性指数 60 以上の目標品質が（写真－4 参照）
なお耐久性指数 60 とは、2003 年版 JASS5満足できることが確認できた。
3-5

淺沼組技術研究報告№21(2009)

120
SPFIL-4010

相対動弾性係数（％）

110100

SPFIL-361090SPFIL-3620

8070605040300306090120150 180 210
サイクル数240270300330

図－9 凍結融解試験結果

なお、このスーパーフィルクリートは、2009 年 5 月に（財）
日本建築総合試験所において建築技術性能証明を取得した。

[参考文献]
1) 財団法人日本建築センター：建設技術審査証明（建築技術）報告書

無収縮高流動コンクリート「フィルクリート／FILLCRETE」、2005.122) 石原誠一郎、三橋博三、立松和彦ほか：無収縮高流動ｺﾝｸﾘｰﾄを用いた逆打ち工法の実大施工実験、日本建築学会技術報告集 No.13、pp.19-24、2001.73) 立松和彦、石原誠一郎、塩濱圭治：収縮の大きな粗骨材を用いたアルミ添加型無収縮高流動コンクリートの長さ変化試験結果および管理手法について、日本建築学会大会学術講演梗概集 A-1、pp.291-292、2009.8

写真－4 凍結融解試験結果（SPFIL-4010,
上;0 ｻｲｸﾙ時、下；318 ｻｲｸﾙ時）

3-6