技報 第 16 号（2018 年）

自己養生型高炉スラグコンクリートを使用した PCa
P
C部材の実用化検討
技術本部

技術研究所

中瀬博一

技術本部

技術研究所

鈴木雅博

技術本部

技術研究所

遠藤俊之

技術本部

技術研究所

椎野碧

概要：高炉スラグ微粉末を混入したコンクリ－トをプレキャスト部材に用いる場合，圧縮強度発現や耐久性確保の観点から脱枠後に 3 日間程度の湿潤養生を行ってきた．
これには製造コスト面などで様々な難点があり，湿潤養生の簡略化が望まれた．このため，平成 29 年度の既報では，湿潤養生を行うことなく同様の水分供給効果が得られるとされる自己養生法の適用を検討し，実用化への可能性があることを確認した．
本報ではこの結果を受け，自己養生型高炉スラグコンクリートを用いた PCaPC 部材の実用化に際して必要となるクリープ性状などの諸物性を検討したうえで実大部材の製造実験を行い，実用化に問題がなく高品質な部材製造が可能である事を確認した．

Key Words：自己養生，高炉スラグ微粉末，プレキャストコンクリート

１．はじめに従来，高炉スラグ微粉末を使用したコンクリート（以降，高炉スラグコンクリートとする）をプレキャスト部材に適用する場合に，強度発現や耐久性確保の観点から脱枠後に 3 日間程度の湿潤養生を行ってきたが，主に生産性向上を目的として脱枠後の湿潤養生を必要としない自己養生型高炉スラグコンクリートを開発し，
既報 1）において強度発現性，耐凍害性，塩分浸透抵抗性などの基礎物性について報告した．本稿では，プレキャスト部材の実用化に向けて，自己養生型高炉スラグコンクリートの収縮性状およびクリープ性状の検討結果，並びにプレキャスト PC 床版部材の製造実験を実施し，適用性を確認した結果を報告する．

２．実験概要表-1 実験一覧

プレキャスト PC 部材への自己養生型高炉スラグコンクリートの適用性を確認するため，試験項目，種別検討事項

収縮性状およびクリープ性状などの基礎物性試験対象コンクリート
SC-BFS BFS-W3P

試験方法

乾燥収縮○○○

2.2.1 参照の確認を行った後，実大試験部材を製造し，基礎物性自己収縮

○

○

○

2.2.2 参照

施工性や不具合発生の有無を確認した．実施

確認試験

拘束応力○○－

2.2.3 参照

クリープ

○－○

2.2.4 参照

した実験の一覧を表-1 に示す．
施工性試験

2.1 コンクリート
2.1.1 使用材料
使用材料を表-2 に示す．自己養生材として仕上げ性状(PCa 部材充填性製造実験)

ひび割れ

目視観察
○－－

目視観察
目視観察

・SC-BFS：自己養生型高炉スラグコンクリート

人工軽量細骨材を用い，その他の使用材料は・BFS-W3：高炉スラグコンクリート（脱枠後 3 日間湿潤養生）

プレキャスト製品工場の常用品とした．

・中瀬博一

P鈴木雅博

：早強セメント単味使用のコンクリート

遠藤俊之
1/5

椎野碧

技報 第 16 号（2018 年）

表-2 使用材料材料種類仕様

記号セメント早強ポルトランドセメント

密度 3.14g/cm3，比表面積 4570cm2/g

混和材

高炉スラグ微粉末
石灰石砕砂

密度 2.91g/cm3，比表面積 6010cm2/g
表乾密度:2.66g/cm3，吸水率:1.13%

BFS
S

人工軽量細骨材
輝緑岩砕石

密度(プレウェッティング後)1.87g/cm3，吸水率 15.3%
表乾密度:2.93g/cm3，吸水率:0.49%

LSG

高性能減水剤

ポリカルボン酸系

SP

天然樹脂酸塩

AE

細骨材
粗骨材
混和剤

AE 剤

HC

表-3 コンクリートの仕様および配合
配合名

圧縮強度（N/mm2） スラ 空気量
ンプ
(%)
Fc
緊張導入時 (cm)

単位量 （kg/m3）

W/B

s/a(%)

(%)

WHC

BFS

S

LSG

SC-BFS

5035186.036.048.2

158219219572172967

BFS-W35035186.032.546.9158243243774－

967P5035126.035.242.0

160455－

710－

1078

(自己養生型 BFS)
(BFS-湿潤 3 日)
(早強セメント単味)

2.1.2 コンクリートの仕様および配合
コンクリートの仕様および配合を表-3 に示す．コンクリートの仕様および配合はプレキャスト PC 床版を対象として決定した．BFS-W3 配合は，一般的な高炉スラグコンクリートで，結合材である早強セメントの50％を高炉スラグ微粉末で質量置換した配合であり，従来と同様に脱枠後に 3 日間の湿潤養生とした．
SC-BFS は自己養生型高炉スラグコンクリートであり，細骨材容積の 30％を飽水させた人工軽量細骨材で置換した配合であり，脱枠後の湿潤養生を行わないものとした．また，比較用として用いた早強セメント単味の実績配合を P とした．
2.1.3 練混ぜおよび養生
コンクリートの練混ぜは，基礎物性試験では公称容量 55 リットル，部材製造実験では公称容量 2.2m3 の水平 2 軸型強制練りミキサを用いて行った．練混ぜ方法を図-1 に示す．また，コンクリート① 空練り

打設後には蒸気による加熱養生を実施した．

HC+BFS+S+LS30 秒

加熱養生の温度設定を図-2 に示す．
2.2 試験方法②モルタル練り→③コンクリート練り→

① +W
120 秒

② +G
60 秒→排出※W には SP および AE を含む

図-1 コンクリートの練混ぜ方法

2.2.1 乾燥収縮
乾燥収縮試験は JIS A1129（コンパレータ法）に準拠して行った．脱枠は加熱養生終了後（打設後 14 時間）とし，P お室（室温 20±3℃，相対湿度 60±5%）で気中養生した．配合
BFS-W3 は同様に基長を測定した後，3 日間の湿潤養生（20℃±2℃水中）を行った後に恒温恒湿室で気中養生した．測定期
間は基長測定時から 1 年（365 日）とした．
2.2.2 自己収縮
自己収縮ひずみは，JCI 超流動コンクリート研究委員会報

温度 (℃）

よび SC-BFS 配合は脱枠後速やかに基長を測定し，恒温恒湿605550454035302520151050

最高温度45℃,4h

前養生
20℃,3h温度上昇：
25℃/3h

温度下降(徐冷)
25℃/4ｈ

打設完了

告書(1994)の「高流動コンクリートの自己収縮試験方法」に

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

準拠し，10×10×40cm の鋼製型枠の中央に埋込み型ひずみ

時間 （ｈ）計を設置し測定した．ひずみの測定開始はコンクリートの打図-2 加熱養生の温度設定

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250

185

支間部

1645
1990

185

支点部
495 500 500 495

340 (支点部)

ジベル孔

340（支間部）250165

1990
1645

1601620

4600

4600

1620

12440

1601645
1990185

図-3 プレキャスト PC 床版試験体の形状および寸法込み完了時とし，測定期間は 1 年（365 日）とした．
2.2.3 拘束応力
拘束応力試験は，JCI コンクリートの自己収縮研究員会報告書(2002)の「コンクリートの自己収縮応力試験方法（改定版 2002）」に準拠した．拘束鉄筋は D16 とし，測定期間は 1 年（365 日）とした．
2.2.4 クリープ
クリープ試験は「JIS A1157(2010)コンクリートの圧縮クリープ試験方法」に準拠して行った．ただし，プレテンション部材へのプレストレス導入時期を想定して，供試体への載荷開始はコンクリート打設の翌日とした．
2.2.5 プレキャスト PC 床版の製造実験
部材製造における施工性および，ひび割れなど不具合発生の有無を確認するため，プレキャスト PC 床版の実大試験体を製作した．試験体は「JIS A5373(2010)付属書 B，推奨仕様 B-4，道路橋用プレキャスト床版」に準拠するものとし，図-3 に示す形状および寸法とした．また，試験体へのコンクリート打設は，実験を行ったプレキャスト工場における PC 床版の製造要領に従い，通常の部材製造と同様に棒型振動機および型枠振動機を併用して行った．試験体は脱枠後に湿潤養生を行わず，外気環境下で材齢 1 年後まで保管し，目視による観察を行った．

３．実験結果3.1 基礎物性確認試験
3.1.1 乾燥収縮
乾燥収縮試験結果を図-4（材齢 7 日まで）および図-5（材齢 1 年まで）に示す．図-4 より，BFS-W3 では
脱枠後 3 日間の湿潤養生期間は乾燥が進まないため，初期の収縮は他に比べ小さかった．また，図-5 より
SC-BFS の材齢 1 年後における長さ変化率は，BFS-W3 に比べ 100×10-6 程度大きかったが，P に比べ若干小さかった．
3.1.2 自己収縮
自己収縮試験結果を図-6（材齢 7 日まで）および図-7（材齢 1 年まで）に示す．図-6 より，BFS-W3 は湿潤養生するまでは収縮傾向にあったが，SC-BFS は材齢 1 日までは膨張挙動を示し，その後緩やかに収縮する傾向であった．また，図-7 より 1 年後における自己収縮ひずみは，SC-BFS が BFS-W3 および P に比べ100～150×10-6 程度小さかった．
3.1.3 拘束応力
鉄筋による拘束応力試験結果を図-8（材齢 7 日まで）および図-9（材齢 1 年まで）に示す．これより，初期材齢においては SC-BFS における拘束応力は BFS-W3 に比べ小さな値となったが，材齢 60 日程度以後はSC-BFS の方が大きな値を示した．BFS-W3 に比べ，SC-BFS は，乾燥収縮が大きいことがこの一因であると推察される．ただし，図-9 に示すように，同時に測定した SC-BFS の割裂引張強度は，拘束応力に比べ十分に大きな値であったため，ひび割れの発生には至らないものと考えられる．

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膨張 100湿潤養生期間膨張 100

乾燥収縮

乾燥収縮

00
長さ変化率（×10 -6 ）長さ変化率（×10 -6 ）-100-100-200-300-400SC-BFS
BFS-W3P-500-300-400-500-600-700-600
収縮

SC-BFS
BFS-W3P-200-8000123456収縮7050 100 150 200 250 300 350 400

乾燥期間（日）乾燥期間（日）図-4 乾燥収縮ひずみ(材齢 7 日まで)

膨張 200自己収縮

10010000収縮ひずみ ×10-6

収縮ひずみ （×10-6）

膨張 200

図-5 乾燥収縮ひずみ(材齢 1 年まで)

-100-200
湿潤養生期間-300SC-BFS
BFS-W3P-400
収縮123456SC-BFS
BFSP-100-200-300-400-5000自己収縮

収縮7-500050 100 150 200 250 300 350 400

材齢 （日）

材齢 （日）

図-6 自己収縮ひずみ(材齢 7 日まで)
引張 1.5図-7 自己収縮ひずみ(材齢 1 年まで)
引張 5.0

拘束応力

拘束応力

4.5
4.0

拘束応力 (N/mm2)

拘束応力 (N/mm2)

1.0
SC-BFS
BFS-W3

0.5

0.0

3.5

SC-BFS

3.0

BFS

2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0-0.5
圧縮

-0.5
01234

材齢(日)

56

圧縮

70

50 100 150 200 250 300 350 400
材齢

図-8 鉄筋拘束応力(材齢 7 日まで)(日)

図-9 鉄筋拘束応力(材齢 1 年まで)

3.1.4 クリープ
クリープ試験結果を図-10 に示す．SC-BFS のクリープ係数は，早強セメント単味の実績配合である P と同等の値であり，従来と同様に部材設計が可能であることが確認された．
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701.6

クリープ係数1.460

圧縮強度 （N/mm2 )クリープ係数

1.21.00.80.60.4

SC-BFS
P0.20.00100200300

4005040302010007142128

材齢 （日）

載荷材齢 (日)図-11 材齢と圧縮強度

図-10 クリープ試験結果
3.2 プレキャスト部材製造実験
3.2.1 コンクリートの性状および施工性

フレッシュコンクリートは基準値を満足し，良好な性状を有していた．また，寒冷期の製造実験であったが，図-11 に示すように圧縮強度も各材齢における基準値を満足した．
試験部材の製造状況を写真-1 に示す．製造実験は，外気温 4℃の条件下で実施し，約 1 時間で約 6.5m3 のコンクリート打設を完了した．自己養生型高炉スラグコンクリートは施工性に優れ，通常の施工方法で床版の目地部などの狭窄部でも問題なく充填された．また，打込み面の表面仕上げ性にも問題ないことが確認された．
3.2.2 表面美観およびひび割れ試験部材の外観を写真-2 に示す．脱枠後の部材を外気環境下に保管し，材齢１年まで観察した．その結果，部材表面には問題となる劣化やひび割れ等は認められず，高品質なプレキャスト PC 部材の製造が可能であることが確認された．

写真-1 試験部材の製造状況

写真-2 試験部材の外観

４．まとめ
自己養生型高炉スラグコンクリートのPC床版への適用性に関する検討結果をまとめると以下となる．
（1）自己収縮は一般の高炉スラグコンクリートに比べ小さく，乾燥収縮は若干大きな値を示す．
（2）拘束応力は，初期材齢では一般の高炉スラグコンクリートに比べ小さいが，材齢60日以降では大きな値となる．ただし，コンクリートの引張強度に比べ十分に小さいため，ひび割れの発生には至らないものと考えられる．
（3）自己養生型高炉スラグコンクリートのクリープ性状は早強セメント単味の場合と同等である．
（4）プレキャストPC床版の製造実験により，施工性（充填性，表面仕上げ性など）は良好であり，ひび割れの発生なども確認されず，高品質なPC部材の製造が可能であることが確認された．
参考文献
1）中瀬博一，鈴木雅博，遠藤俊之，椎野碧：自己養生型高炉スラグコンクリートの開発，(株)ピーエス三菱
技報，第 15 号，2017.
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