淺沼組技術研究報告№27(2015)

５．収縮低減型中・高流動コンクリート「スムースフィルクリート」の開発
Development of Middle and High-performance Concrete “SMOOTH FILLCRETE”
in the shrinkage reduction type河合 智寛＊1 山﨑 順二＊2 立松 和彦＊1

要 旨2009 年に技術研究所では、狭小・閉じた空間への圧入打設を対象とする当社既往技術の「フィルクリート」を改良し、軽微な締固めによる流し込み打設を前提とした無収縮高流動コンクリート「スーパーフィルクリート（GBRC 性能証明
第 09-01 号改）」を開発し、これまでに 1,000m3 を超える使用実績を積上げている。その製造法は工事現場で生コンクリートを受入れた後に、発泡剤・収縮低減剤・増粘剤等をトラックアジテータに投入・攪拌するため、作業所での流動化の手間と高いレベルでの品質管理能力が要求される。本研究は、さらに作業所業務の軽減（生産性向上）および品質安定性の向上を目指して改良し、収縮低減型の中・高流動コンクリート「スムースフィルクリート」を開発した。
キーワード：中流動／耐震改修／収縮／膨張材／細骨材種類／スランプフロー開発した。

１．はじめに耐震改修工事における後打ちコンクリート部分や逆打２．開発の概要

ちコンクリート工事部分では、一般的に普通コンクリートを流し込んだ後に、その上部に無収縮モルタルや無収

スムースフィルクリートとは、レディーミクストコン

縮グラウトを充填する作業工程が必要とされている。通クリート製造時において、化学混和剤に増粘剤 1 液タイ

常は既存コンクリート躯体との界面において、確実な一プの高性能 AE 減水剤を使用することでスランプフローを体性の確保が困難であると考えられており、打込んだコ55cm とし、さらに膨張材を添加することで乾燥収縮率をンクリート天端の沈降などを理由に、打継ぎ部分に隙間低減した中・高流動コンクリートである。
その特徴は、が生じる可能性があるとされている。このため、施工に用いられるコンクリートに低収縮性能を付与することが（1）高い流動性および材料分離抵抗性を有する。

できれば、後工程で必要とされている無収縮モルタルの（2）一般に単位セメント量が小さい場合は、高い流動性代替材として使え、さらにはそのまま増設壁や増打ち壁および材料分離抵抗性を確保することは困難であるへの打込みにも適用できる可能性があることから、2009とされているが、単位セメント量 400kg/m3 以下の領

年に技術研究所では、当社既往技術の狭小・閉じた空間域でも、上記（1）の性能を確保することができる。

への圧入打設を前提とした「フィルクリート」を改良し、（3）硬化後のコンクリートの物性である乾燥収縮率を軽微な締固めによる流し込み打設を前提とした無収縮高5×10-4 以下（特級（JASS5））または 6.5×10-4 以下（高流動コンクリート「スーパーフィルクリート（GBRC 性能級（JASS5））にまで低減することが可能である。

証明 第 09-01 号改）」を開発した。このスーパーフィルクリートは当社において、これまでに 1,000m3 を超える使３．目標性能と適用範囲用実績を積上げている。しかし、その製造方法は工事現

3.1

目標性能

製造に際して、スムースフィルクリートが目標とする場で生コンクリートを受入れた後に、発泡剤・収縮低減剤・増粘剤等をトラックアジテータに投入・攪拌するた

性能は、以下の（1）から（4）とした。

め、作業所での流動化の手間と高いレベルでの品質管理（ 1） 流 動 性 ： スランプフロー能力が要求される。

（ 2） 圧 縮 強 度 ： 設計基準強度

27，30，33N/mm2（ 3） 収 縮 性 ： 拘束膨張および収縮試験による長さ

本研究は、さらに作業所業務の軽減（生産性向上）お変化（収縮）率＊1

よび品質安定性の向上を目指して改良し、収縮低減型の＊1

中・高流動コンクリート「スムースフィルクリート」を*1 技術研究所材料研究グループ

55cm

試験方法は、JIS A 6202「コンクリート用膨張材」*2 技術研究所材料研究グループ 兼 大阪本店建築部品質管理室5-1

淺沼組技術研究報告№27(2015)

付属書 2（参考）2015、日本規格協会『膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法』による拘束冶具を用いた B 法（ 4） 耐 久 性 ： 凍結融解作用に対する抵抗性が 200 サ
イクルで相対動弾性係数が 60%但し、凍害危険度が「2（軽微）」以上の地域に使用する際の要求性能とする。
3.2

適用範囲

スムースフィルクリートは使用する範囲を以下のように規定した。
（1）対象とする構造物
建築確認申請を必要としない規模の改修工事に適

写真－１

建築技術性能証明（スムースフィルクリート）

用することとし、構造種別は鉄筋コンクリート構造、鉄骨鉄筋コンクリート構造、鉄骨構造の建築物とする。主として耐震改修工事における無収縮モルタル技術性能証明（GBRC 性能証明 第 15-20 号）を取得しの代替材として使用可能であり、VE 提案のための要た（写真－1）。

素技術となりうる。
４．調合決定のための試し練り（2）設計基準強度（Fc）
Fc＝27，30，33N/mm

24.1

室内実験の概要

使用骨材の異なる 3 工場（工場 MR、工場 RA、工場 IT）（3）材料およびコンクリートの仕様
スムースフィルクリートの製造は、JIS A 5308（レで、細・粗骨材がスムースフィルクリートのワーカビリ

ディーミクストコンクリート）の認証を取得していティーやコンシステンシーおよび硬化後の性能に与えるるレディーミクストコンクリート工場で行い、以下影響を調査、室内での試し練りによる調合決定の手法をの材料とコンクリートとしての仕様に適合するもの確立、実機での製造性、経時変化性状、後添加後の性能とした。

確認などを目的に、2012 年 10 月から 2015 年 6 月まで、（a）セメント予備実験を含めた 6 回の室内実験と 2 回の実機実験を行った。なお、細骨材の混合比率や単位粗骨材かさ容積が普通ポルトランドセメント（b）骨材の最大寸法

強度発現性に及ぼす影響、膨張材の使用量および化学混20mm または 15mm和剤との組合せがスムースフィルクリートの性能である長さ変化（膨張および収縮）特性に与える影響を把握す（c）膨張材るための実験なども併せて実施した。

JIS A 6202（コンクリート用膨張材）に適合する代表工場として、工場 MR と工場 RA のコンクリートのもの

使用材料および品質を表－１に示す。

（d）化学混和剤
JIS A 6204（コンクリート用化学混和剤）に適合す

4.2

フレッシュコンクリートの性状

生コン工場の試験室にてフレッシュコンクリートの性るもの（e）フレッシュ時の流動性状に関する試し練りを実施した結果、細骨材混合割合とスランプフロー

55cm

単位粗骨材かさ容積は、スムースフィルクリートのスラ（f）フレッシュ時の空気量ンプフローに影響を及ぼす要因と考えられ、図－1 から図－3 に示す結果が得られた。

4.5%

試し練りに使用した細骨材は工場が通常使用している（g）フレッシュ時の温度3.3

荷卸し時において 5℃以上、原則として 35℃以下ものとし、工場 MR では石灰砕砂と砕砂、工場 RA では山建築技術性能証明

砂と砕砂であり、通常の出荷において、工場 MR では砕砂：実験をもとにして技術資料を作成し、目標性能および石灰砕砂を 70：30、工場 RA では砕砂：山砂を 55：45 と適用範囲等について審査を受け、平成 28 年 2 月 4 日付け

して製造している。試し練りを行ったコンクリートはで一般財団法人

W/C50%、単位水量 180kg/m3 である。図－1 は砕砂に対す

日本建築総合試験所（GBRC）の建築
5-2

淺沼組技術研究報告表－1

コンクリートの使用材料と品質

工場MR材№27(2015)

工場RA料種類

産地または品名

表乾密度

U社製
－
福岡県北九州産
大阪府高槻産大阪府高槻産大阪府高槻産

g/cm
3.16－
2.69
2.66
2.68
2.68

吸水 粗粒率率%%－－－－0.75 2.44
1.57 2.81
0.79 －
0.83 －

3

セメント 普通ポルトランドセメント
水
工業用水
石灰砕砂
細骨材
砕砂
砕石2010粗骨材
砕石1505
高性能AE減水剤
化学（増粘剤1液タイプ）
混和剤
AE剤（Ⅰ種）
混和材
膨張材（構造用）

B社製

－－－

B社製
T社製

－－－－－－材

料

種類

産地または品名

表乾
密度

U社製
－
千葉県市原産兵庫県赤穂産兵庫県赤穂産兵庫県赤穂産

g/cm
3.16－
2.60
2.59
2.62
2.61

3

セメント 普通ポルトランドセメント
水
工業用水
山砂
細骨材
砕砂
砕石2010粗骨材
砕石1505
高性能AE減水剤
化学（増粘剤1液タイプ）
混和剤
AE剤（Ⅰ種）
混和材
膨張材（構造用）

吸水 粗粒
率
率%
%
－－－－
2.07 2.04
1.91 2.85
0.7－
1.00 －

B社製

－－－

B社製
T社製

－－－－－
－

スランプフロー（cm）

65

スランプフロー（工場MR）
60

る工場 MR の石灰砕砂混合割合とスランプフローの関係を、

55

図－2 は工場 RA の山砂の混合割合とスランプフローの関50係を示しており、細骨材の混合割合以外は全て同じ条件
である。

45

図－1 と図－2 から、砕砂に対する石灰砕砂および山砂4020304050607080の混合割合を増加させると、スムースフィルクリートの石灰砕砂混合割合（％）

図－1スランプフローが直線的に大きくなる結果が得られた。

石灰砕砂混合割合とスランプフローの関係

図－1 の工場 MR の細骨材を使用してスムースフィルクリ（対砕砂割合）ートのスランプフロー目標値を 55cm とする場合には、砕砂に対して石灰砕砂の混合割合を 50%にすれば良いと思スランプフロー（cm）

65

われ、一方、図－2 に示す工場 RA では、山砂の混合割合

スランプフロー（工場RA）60の増加とともにやや増大する程度であり、工場 MR の結果

55のように、スランプフローに大きな影響を与えないと考50えられる。

45

調合決定において、工場 RA のような傾向を示す場合は、工場の日常出荷における細骨材混合比率でスランプフロ

402030405060
山砂混合割合（％）

7080ー55cm を目標として化学混和剤の使用量を設定すれば良いと考えられ、工場 MR のような場合では、室内での試し

図－2

山砂混合割合とスランプフローの関係

練りによって細骨材の混合割合を適切に設定する必要が（対砕砂割合）求められる。
図－3 は工場 MR の単位粗骨材かさ容積とスランプフロスランプフロー（cm）70ーの関係を示しており、使用粗骨材は硬質砂岩砕石であスランプフロー（工場MR）

65る。スムースフィルクリートの単位粗骨材かさ容積の標60

準値は、ワーカビリティー、コンシステンシー、充填性、55間隙通過性などを考慮して 0.520m3/m3～0.540m3/m3 と設50定しているが、室内での試し練りの結果から、単位粗骨45材かさ容積を大きく設定することによってスランプフロ

400.49

図－30.500.510.52
0.530.540.55
単位粗骨材かさ容積（m3/m3）

0.560.57ーがやや増大することが確認できた。
以上から、スムースフィルクリートの調合決定のため単位粗骨材かさ容積とスランプフローの関係の試し練りを実施する際は、粗骨材の実積率や粒形でワーカビリティーが異なることも想定されるが、標準値（0.520m3/m3～0.540m3/m3）の範囲内で単位粗骨材かさ容

5-3

淺沼組技術研究報告

W/C50%における圧縮強度（N/mm2）積を設定し、細骨材の混合割合を変化させて試し練りを行い、目標スランプフロー（55cm）が得られるように混合割合を決定するという方針が得られた。
4.3

圧縮強度発現性

図－4 に、図－1 で示した石灰砕砂混合割合の異なる 4種類のコンクリートの標準養生(A)における材齢 7 日および材齢 28 日の圧縮強度試験結果を、図－5 に図－3 で示
333№27(2015)

60

工場MR

557d(A)

28d(A)

5045403530
３：７3

した 0.50m /m ～0.56m /m の範囲の 4 種類のコンクリート

５：５６：４７：３

石灰砕砂：砕砂の混合比率

における圧縮強度試験結果を示す。
図－4 より工場 MR での W/C50%における材齢 28 日の圧図－4

細骨材混合割合と圧縮強度の関係

縮強度は概ね 50N/mm2～52N/mm2 であり、細骨材の混合割W/C50%における圧縮強度（N/mm2）合の違いが圧縮強度に与える影響はほぼなかった。図－5
より粗骨材が堅硬な場合、単位粗骨材かさ容積が大きくなると圧縮強度がやや増大する傾向にあると考えられたが、試し練りの範囲内ではその傾向は顕著ではなく、0.50m3/m3～0.56m3/m3 の範囲においてほぼ同程度の強度発現性が得られた。

55

工場MR7d(A)

28d(A)

50454035300.50

５．硬化物性および調合決定の考え方
5.10.520.54
単位粗骨材かさ容積（m3/m3）

セメント水比と圧縮強度の関係
図－5

スムースフィルクリートの W/C45%、W/C50%および W/C55%0.56

単位粗骨材かさ容積と圧縮強度の関係の 3 水準における標準養生材齢 28 日強度とセメント水比の関係について、工場 MR を代表工場として図－6 に示す。

より算出したコンクリートの圧縮強度の平均値を□マークで示している。
図－6 より、セメント水比と圧縮強度には極めて高い

60

圧縮強度（N/mm2）

なお、工場 MR における製品検査の圧縮強度試験結果一覧

相関が得られ、生コン工場（JIS A 5308 認証取得工場）

単位粗骨材
かさ容積
0.52m3/m355
F28 = 35.6C/W ‐ 23.0
R² = 0.998

504528d(A)
工場実績

40

工場MR

3530が日常出荷するコンクリート（JIS マーク品）の強度発現

1.50

1.70 1.85 1.90
2.10 2.12 2.30(呼び27) セメント水比 (呼び33)

図－6

セメント水比と強度式および工場実績の関係性よりもスムースフィルクリートの方が圧縮強度はやや大きい良好な結果が得られた。この結果からスムースフ

2.50ィルクリートの呼び強度を選定する際には、生コン工場度補正値 S を加えた数値に相当する呼び強度によって発注すれば、安全側の強度発現になると考えられる。
5.2

セメント水比と圧縮強度の関係

乾燥収縮率を低減する手法として、スムースフィルク

圧縮強度（N/mm2）が標準化している配合から、設計基準強度 Fc と構造体強リートでは水酸化カルシウム系の膨張材を、要求される

60555045403530252051.447.2

A収縮性能に応じて 20 kg/m3 または 25kg/m3 セメント内割

7d(A)

工場MR

B

28d(A)

45.4

45.3

44.2

CDE

凡例： A：膨張材なし
B：膨張材20kg/m3混入
C：膨張材25kg/m3混入
D：膨張材20kg/m3と収縮低減タイプの高性能AE減水剤の併用
E：膨張材25kg/m3と収縮低減タイプの高性能AE減水剤の併用

置換で混入する。膨張材は混入量が多くなると圧縮強度がやや低下する 1）場合があるため、実験により強度低下の程度を確認することとした。加えて、膨張材を混入していない状態での長さ変化率が 8×10-4 を超えるような

図－7

乾燥収縮率の大きいコンクリートについては、収縮低減

5-4

膨張材の使用による圧縮強度の変化

淺沼組技術研究報告№27(2015)

タイプの高性能 AE 減水剤を併用するケースも想定している傾向にあること、呼び強度 30N/mm2 程度（水セメンるため、それらの強度発現性を確認した。図－7 に工場

ト比 50%程度）のコンクリートであることも考慮し、スMR での実験結果を示す。

ムースフィルクリートでは目標性能の耐久性について、凍害危険度 2（軽微）以上の地域においては凍結融解作用

3

膨張材をセメント内割置換で 25kg/m 混入して無拘束状態で養生した場合は、無混入のものより圧縮強度が 10～に対する抵抗性が 200 サイクルで相対動弾性係数 60%以15%程度低下することが分かった。このため、スムースフ上を確保することを、スムースフィルクリートを使用すィルクリートでは強度低下分を呼び強度に対する強度発る際の要求性能とした。

現性の安全率で満たせないことが室内実験における試し5.4

長さ変化特性練りで確認された場合、所要の強度が得られる呼び強度

工場 RA および工場 MR において、拘束膨張および収縮のコンクリートを選定して調合を決定することとした。

実験による長さ変化（収縮）率を調査した。試験方法は、
JIS A 6202「コンクリート用膨張材」附属書 2（参考）2015、120（拘束供試体による結果）

工場MR「膨張コンクリートの束膨張及び収縮試験方法」による相対動弾性係数（％）

100

拘束冶具を用いた B 法とし、保存材齢 26 週まで測定した。

80

膨張材無混入のコンクリートの乾燥収縮率が 8×10-460以下のコンクリートにスムースフィルクリートの技術を膨張材なし
膨張材20kg混入
膨張材25kg混入
膨張材20kgと収縮低減タイプの併用
膨張材25kgと収縮低減タイプの併用

4020

適用した結果を図－9 に、同様に乾燥収縮率が 8×10-4 を超えるコンクリートに適用した結果を図－10 に示す。

0050100150200250300

図－9 より膨張材無混入のコンクリートの乾燥収縮率

凍結融解サイクル（cycle）

図－8が 8×10-4 以下の場合は、膨張材を 20 kg/m3 または 25kg/m3

凍結融解抵抗性混入することで、スムースフィルクリートの性能に設定する「特級（JASS5）」レベルが確保できると考えられる。

5.3

凍結融解抵抗性

一方、図－10 より膨張材無混入のコンクリートの乾燥収

一般に、収縮低減剤を添加したコンクリートは凍結融縮率が 8×10-4 を超える場合は、「特級（JASS5）」または解抵抗性が低下する場合があるため、その影響を確認す「高級（JASS5）」レベルの収縮性能を確保するためには、る目的で水中凍結水中融解（A 法）による凍結融解試験を膨張材 20 kg/m3 または 25kg/m3（セメント内割置換）に加実施した。試験方法は、JIS A 1148「コンクリートの凍えて、収縮低減タイプの高性能 AE 減水剤を併用すること結融解試験方法」2015 による。

が必要と考えられる。なお、収縮低減タイプの高性能 AE

図－8 に凍結融解サイクル 300 サイクルまでの相対動減水剤の使用量については、化学混和剤に含まれる収縮弾性係数の変化を示す。実験の結果、収縮低減タイプの低減成分の量を確保することに配慮して添加量を決定す

高性能 AE 減水剤を併用した場合にのみ、凍結融解抵抗る必要がある。

性は 150 サイクルで相対動弾性係数 60%以下となるが、それ以外は凍結融解 200 サイクル終了後に相対動弾性係数 60%以上となる高い凍結融解抵抗性を有していることが分かった。しかし、サイクルを重ねると徐々に低下す

4膨張材なし膨張材25kg混入
膨張材20kg混入
膨張材25kgと収縮低減タイプの併用

工場RA

長さ変化率（×10－4）

20

工場MR

2長さ変化率（×10－4）

4‐2‐4‐6‐8膨張材なし
膨張材25kg混入
膨張材20kg混入
膨張材25kgと収縮低減タイプの併用
膨張材20kgと収縮低減タイプの併用

0‐2‐4‐6‐8‐10‐10050100150200050100
材 齢 （日）150

材 齢 （日）図－9

図－10

乾燥収縮率が 8×10-4 以下の場合の対応
5-5

乾燥収縮率が 8×10-4 を超える場合の対応

200

淺沼組技術研究報告

5.5№27(2015)

参考にするか、または、工場が保有する長さ変化率の測調合決定の考え方定結果など信頼できる資料により設定することとした。

スムースフィルクリートの調合決定の流れを図－11 に示す。収縮性能のレベル（特級または高級）の設定については、室内試験における試し練り時に長さ変化試験用６．スムースフィルクリートの特徴など供試体を作製し、材齢 7 日での初期膨張量と 28 日での長6.1製造技術の簡素化

さ変化率を確認し、JASS5 に基づき保存材齢 26 週時点でスムースフィルクリートは作業所業務の軽減（生産性の乾燥収縮率を予測することによって判断することとし向上）および品質安定性の向上を目的に、これまでにた。なお、乾燥収縮率の予測のためのαi（保存材齢 4 週

1,000m3 を超える使用実績を積上げている無収縮高流動から 26 週を推定するための係数）については、JASS5 をコンクリート「スーパーフィルクリート（GBRC 性能証明

（工場選定）（協同組合）
工場決定
データなし

長さ変化率結果
データあり

No
8×10‐4以下
Ｙｅｓ
収縮低減タイプSP

増粘剤1液タイプSP

増粘剤1液タイプSP

増粘剤1液タイプSP

単位粗骨材かさ容積の設定（0.52～0.54m3/m3）
ワーカビリティーの確認（1）細骨材の混合割合の調整（2）粗骨材かさ容積の混合割合の調整

試し練り

圧縮強度
長さ変化率

脱型→測定→水中養生→測定→水中養生→測定（1W）→（1.5×10‐4程度の膨張を確認）→気中養生（20℃‐60%RH）→測定（保存材齢4W）→早期判定
保存材齢4Wの長さ変化率×2.11倍（4%不良率を許容）

長さ変化率予測（材齢4週）

ＮｏＮｏ
5×10‐4以下

6.5×10‐4以下

Ｙｅｓ

Ｙｅｓ特級高級図－11

スムースフィルクリートの調合決定の流れ

5-6

一般コン（スムースフィルクリート不採用）淺沼組技術研究報告第 09-01 号改）」とは異なり、その製造方法を極めて簡単№27(2015)

７．結論にした。 スーパーフィルクリートも軽微な締固めによる以下の結果が得られた。

流し込み打設を前提としたものであるが、コンクリート

1) 工事現場における化学混和剤の後添加による流材料自体のスペックが高く、硬化していく段階で自己の動化が必要なくなり、レディーミクストコンクリ初期膨張が発現するように、製造時に高い品質管理のもート工場の実機のみで製造を完了することがでとで化学混和剤および混和材を添加して流動化する作業きるようになった。

が必要であった。このため、スムースフィルクリートは

2) 施工時の作業労務軽減と品質安定性が向上し、工事現場で後添加する作業をなくして、コンクリート材コストメリットも大きく、市販の無収縮モルタル料の品質安定性を確保した。なお、スムースフィルクリの約 1/10 程度、当社保有技術の無収縮高流動コートには硬化の初期段階において、自己の初期膨張が発ンクリート「スーパーフィルクリート」の約 1/3現する特性はない。図－12 に製造工程を簡単に示す。

程度のコストで施工が可能になった。

6.2

使用できる部位・箇所

今後は、耐震改修工事における無収縮モルタルの代替圧入による逆打ちを伴なわない耐震改修工事が対象で材としても VE 提案のための要素技術に展開が可能であり、あり、軽微な締固めによる流し込み打設を前提とし、基当社保有技術として有効活用を図って行きたい。

本的には新築工事は適用外となる。
（例）
・既存柱のせん断補強［参考文献］
1) 河合智寛、山﨑順二、立松和彦：増粘剤 1 液タイプ
高性能 AE 減水剤を用いた中流動コンクリートの物性に関する研究、日本建築学会学術講演梗概集（近畿）、pp.1109-1110、2014.9

・袖壁の増設・非構造部材の開口ふさぎ・狭隘な隙間への充填
・無収縮モルタルの代替材
・その他、RC 増し厚壁をはじめとした建築確認申請を必要としない規模の耐震改修工事など
6.3コストスムースフィルクリートの製造にかかるコストは、試算により、市販の無収縮モルタルの約 1/10 程度、既往技術であるスーパーフィルクリートの約 1/3 程度であった（近畿圏 2016 年 5 月現在）。

（生コン工場）

スムースフィルクリートの製造（作業所）

スムースフィルクリートの打設

スーパーフィルクリートの製造手順

図－12

スムースフィルクリートの製造手順

製造の手順

5-7