技報 第 13 号（2015 年）

結合材の 15%を分級フライアッシュで置換したコンクリートの基礎物性および構造特性の検討

１．はじめに

技術本部

技術研究所

山村智

技術本部

技術研究所

椎野碧

技術本部

技術研究所

桜田道博

技術本部

技術部

中井聖棋

2.3 プレテンション PC 桁

近年，PC 構造物においても，耐久性の向上による長寿命化，プレテンション PC 桁の一般図を図-1 に示す．製作したプ

環境負荷の低減などが求められている．産業副産物であるフレテンション PC 桁は JIS A 5373 に規定される AS09 桁としライアッシュは，混和材として用いることでコンクリートをた．

緻密化し，塩害や ASR に対する耐久性の向上に寄与すること

2.4 載荷試験が知られている．さらに，コンクリートの CO2 排出量の低減

結合材の 15%をフライアッシュで置換した PC 桁(以降，や未利用資源の有効活用などの環境負荷の低減にもつながるFA15 桁)の構造特性を把握するため，有効プレストレス計測

ことから，PC 構造物に積極的に用いることが望まれている．

後のプレテンション PC 桁を用いて載荷試験を実施した．載これまで，筆者らは，フライアッシュを用いた PC 構造物

荷方法は 4 点曲げ載荷とし，2 箇所の載荷点は支間中央部かの実用化，品質向上，耐久性向上および環境負荷の低減を図らそれぞれ 0.5m 離れた位置とした．載荷試験における計測項るため，結合材の 20%をフライアッシュで置換したコンクリ

目は①ひび割れ発生荷重，②終局荷重，③たわみ，④PC 鋼材ートの基礎物性および PC 桁の構造特性を明らかにしてきた．

ひずみ，⑤ひび割れ性状の 5 項目とし，通常の早強セメント

そして今回，フライアッシュの置換率が 15%のコンクリート単味の PC 桁(H 桁)と FA15 桁とを比較した．なお，事前に計への適用拡大を目指し，新たに配合の検討，クリープ・収縮算した FA15 桁の曲げひび割れ発生荷重および曲げ破壊荷重特性の検討，耐久性の検討，ならびに PC 桁の構造特性の検はそれぞれ，134kN および 304kN であった．

討などを行った．ここでは，フライアッシュの置換率が 15%の場合のクリープ特性および PC 桁の構造特性について報告
する．

２．実験概要2.1 使用材料および配合
使用材料を表-1 に，配合を表-2 に示す．コンクリートの配表-1 使用材料
材料
ｾﾒﾝﾄ

記号
C混和材

FA

細骨材
粗骨材
高性能減水剤
AE 剤

S
G
SP
AE

仕様
早強ﾎﾟﾙﾄﾗﾝﾄﾞｾ
ﾒﾝﾄ密度:3.14g/cm3分級ﾌﾗｲｱｯｼ
ｭ(七尾大田火力発電所産)
密度:2.41 g/cm3，比表面積:4600cm2/g
川砂(庄川産) 表乾密度:2.61 g/cm3
砕石(庄川産) 表乾密度:2.61g/cm3
ポリエーテル系
アニオン系界面活性剤

合は結合材の 15%をフライアッシュで置換した配合(以降，表-2 配合FA15)と早強セメント単味の通常の配合(以降，H 配合)の 2 種類とした．設計基準強度はともに 50N/mm2，導入時強度は配合

W/B(%)W

FA15H34.8
38.715015035N/mm2(14h 後)とした．FA15 配合の W/B は事前に B/W と圧縮強度の関係から 34.8%とした．なお，H 配合は当社七尾工場で実績のある配合とした．

単位量(kg/m3)
BSCFA366
65762
388
731

G958
1058

表-3 試験項目および試験方法

2.2 クリープ試験
試験項目および試験方法を表-3 に示す．圧縮強度試験は JIS

試験項目

試験方法

A 1108 に準拠して行った．圧縮クリープ試験は JIS A 1157

圧縮強度試験
圧縮クリープ試験

JIS A 1108
JIS A 1157に準拠して行い，載荷開始材齢は 1 日とした．

対象配合
FA15H○○○○
断 面 図

側 面 図
PC鋼 よ り 線
SWPR7BL 7本 よ り 12.7mm

CL92002004509600

505520050640
53-D102951000
CL(支 間 中 央 部 ):PC鋼材 ひず みの 計測 位置

700
単 位： mm

図-1 プレテンション PC 桁の一般図および PC 鋼材ひずみの計測位置

技報 第 13 号（2015 年）

３．試験結果および考察

1.53.1 クリープ特性
FA15 および H の載荷材齢 182 日までのクリープ係数を図
載荷材齢 182 日における FA15 および H のクリープ係数はそれぞれ，0.85 および 1.09 となり，FA15 のクリープ係数は Hに比べ，22%程度小さくなることが確認された．これは，図-3クリープ係数-2 に示す．また，各配合の圧縮強度試験結果を図-3 に示す．

FA15H1.20.90.6に示すように FA15 の材齢 14 日以降の圧縮強度が H より高0.3かったためと考えられる．フライアッシュを用いたコンクリ

0.00ート(置換率 15%)のクリープ係数は通常のコンクリート(早強50セメント単味)と比べ，同等以下であり，プレストレス損失量100数を用いることで安全側の評価になると考えられる．

れ発生荷重および曲げ破壊荷重を示した．荷重とたわみの関80

圧縮強度(N/mm2 )示す．図内には，FA15 桁の実強度を基に算出した曲げひび割

FA15H90

3.2 載荷試験(荷重とたわみの関係)
図-4 に，曲げひび割れ発生荷重および曲げ破壊荷重を表-4 に706050設 計基準強度50N/mm240係は，FA15 桁および H 桁でほとんど差異がないことが確認30された．FA15 桁および H 桁の曲げ破壊荷重はそれぞれ，200354kN および 349kN であり，ともに計算値を上回る結果と5なった．したがって，結合材の 15%をフライアッシュで置換

10り，弾性理論や平面保持の仮定に基づく，通常の設計方法に

450

より，ひび割れ発生モーメントや曲げ耐力を適切に評価でき400ると考えられる．

350荷重(kN)

FA15桁 終局荷重 (計算値)：303.8kN

200150100

知見が得られた．

501) フライアッシュを用いたコンクリート(置換率 15%)のクリ0

FA15桁 ひび 割れ発生荷重(計算値)：134.0kN050

ープ係数は通常のコンクリート(早強セメント単味)と比べ，同2) FA15 桁の荷重とたわみの関係は，H 桁とほぼ一致した．

きた．
ここでは，紙面の都合上，クリープ特性と PC 桁の構造特性のみを紹介したが，この他にも収縮特性や耐久性(中性化，凍結融解，塩分拡散係数)についても検討しており，結合材の150

200

表-4 曲げひび割れ発生荷重および曲げ破壊荷重の評価になると考えられる．

により，ひび割れ発生モーメントや曲げ耐力を適切に評価で100
たわみ(mm)図-4 荷重とたわみの関係

等以下であり，プレストレス損失量の設計においては，通常また，弾性理論や平面保持の仮定に基づく，通常の設計手法

30250

クリープ特性および PC 桁の構造特性の検討結果から以下ののコンクリートと同様のクリープ係数を用いることで安全側

25FA15桁H桁300

結合材の 15%をフライアッシュで置換したコンクリートの

1520
材齢(日)

図-3 圧縮強度試験結果した PC 桁は通常の PC 桁(H 桁)と同等以上の性能を有してお４．まとめ200

図-2 クリープ係数の設計においては，通常のコンクリートと同様のクリープ係

FA15 桁および H 桁の荷重と支間中央部のたわみの関係を

100
150
載荷材齢(日)FA15 桁
H桁

計算値
実測値
計算値
実測値

曲げひび割れ発生荷重
Pcr(kN)
134.0
171.7
121.6
152.0

曲げ破壊荷重Pu(kN)
303.8
354.0
298.8349.0

Key Words：分級フライアッシュ，クリープ係数，構造特性，プレテンション PC 桁

15%をフライアッシュで置換した PC 橋の実用化が十分可能であることを確認した．これらの結果を基に石川県の宮坂橋歩道橋でフライアッシュの採用が検討され，フライアッシュを用いた日本初の PCT 桁橋が実現した．
山村智椎野碧桜田道博

中井聖棋