コンクリート工学年次論文集，Vol.38，No.1，2016

論文

誘発材に異形鉄筋を用いた RC 造耐震壁の長期ひび割れ性状に関する研究
松井亮夫*1・木村仁*2・谷昌典*3・西山峰広*4

要旨：異形鉄筋のひび割れ誘発材を目地部に内蔵させる工法を用いた鉄筋コンクリート造（RC 造）耐震壁では，誘発鉄筋により目地部のひび割れ面での応力伝達性能は低下せず，耐震壁の構造性能にも影響しないことが過去の実験で明らかとなっている。本研究では RC 造耐震壁のひび割れ誘発実験を行い，目地部に内蔵させた誘発鉄筋を有する壁は従来の普通目地を設置した壁と比較して，ひび割れを高い確率で目地内に誘導でき，ひび割れの分散により最大ひび割れ幅を抑制できることを確認した。大野法による計算値は，各試験体の最大ひび割れ幅とよく対応していることを確認した。
キーワード：RC 壁，乾燥収縮，誘発目地，誘発鉄筋，最大ひび割れ幅
1. はじめに示す。試験体の寸法は，壁内法高さ 1200mm ，壁内法長

著者らは過去に耐震壁試験体（RC 造耐震壁を模したさ 2125mm，壁厚 100mm（目地底間距離 80mm），柱断柱，梁及び基礎スタブで囲まれた 1/2 スケールの模型試

面 380×380mm，梁断面 250×350mm とした。2 体の試験1）を行った。そ体のうち 1 体（WC65D16VD6）は D16 のひび割れ誘発材の実験結果では，誘発材として異形鉄筋を挿入した目地1 本と壁縦筋 D6 を 2 本内蔵した目地（総断面欠損率：を用いると従来の普通目地と比較して，早期に目地内に48%）とし，1 体（WC65NS）はコンクリートの断面を切ひび割れが発生し，壁面の柱近傍の目地にもひび割れがり欠いた従来の目地のみ（総断面欠損率：20%）とした。

発生することが分かった。また，壁筋比が 1.2%程度にな目地は壁両面に設置し，寸法は幅 10mm，深さ 10mm，ると，目地内へのひび割れの誘導が困難となることも分位置は壁中央と左右柱際から 180mm の位置の計 3 箇所かった。しかし，誘発材となる鉄筋の有無による壁表面とした。コンクリートの目標圧縮強度は 40N/mm2，壁筋験体）を使用した収縮ひび割れ誘発実験のひずみ分布については，明確な差異が見られなかった。

比は 0.65%とした。また，各目地の高さの中央付近に，試験体の設置場所により，日射に起因するコンクリートひび割れの内部進展状況を観察するため 100×200mm の表面の温度変化などが異なることが要因と考えられた。

貫通開口を設けた。

そこで，同一条件下において試験体を作製・保管し，表－１誘発材の有無による壁表面と内部の収縮ひずみ分布を計測することとした。試験体の作製・保管は，日射およびコンクリート表面温度の変化の影響が小さい屋内で実施

試験体名した。本論文では，収縮ひび割れの誘発メカニズムを解WC65D16VD6（誘発鉄筋あり）明するため，欠き込み目地＋断面中央の誘発材と壁縦筋

WC65NS（目地のみ）

試験体の諸元構造壁厚 目地底間 ｺﾝｸﾘｰﾄ
距離
目標強度
2

壁筋比(mm)(mm)(N/mm )(%)

10080400.65

目地部の壁縦筋

誘発材

48--020

既往のひび割れ幅算定結果と実験の比較について述べる。
変位計

埋込みゲージ

2.1 試験体
耐震壁試験体の諸元を表－１に示す。試験体は 2 体で，変動因子は誘発材率と総断面欠損率とする。
写真－１に試験体と計測位置，図－１，２に試験体を
写真－１*1 京都大学大学院 工学研究科 建築学専攻 博士後期課程（正会員）*2 京都大学 工学部 建築学科
*3 京都大学大学院 工学研究科 建築学専攻 准教授*4 京都大学大学院 工学研究科 建築学専攻 教授

博士（工学）（正会員）
博士（工学）（正会員）

-555-

(%)

20

3軸ゲージ

2. 実験概要

(%)

1-D16

ひび割れ進展観察開⼝び割れ進展状況を把握するための開口の定点撮影および総断面欠損率

2-D6が異形鉄筋の試験体と従来の欠き込み目地だけの試験体の計 2 体のひび割れ状況を比較した。また，壁内部のひ誘発材率

試験体と計測装置

壁型枠を脱型（脱型時強度：26.3N/mm2）し，それ以降2.2 使用材料
柱，梁および壁に使用したコンクリートは，材齢 4 週のひび割れ発生状況と収縮ひずみ分布について調査した。

（φ100×200mm 円柱試験体 3 本の平均値，空中養生）

打設後から 16 週目までの室内の温度は 20～30℃，湿度の実強度で圧縮強度 41.2N/mm2 ，静 弾性 係数 2.76×は概ね 60～80%であった。計測は，壁の表面に貼り付け

4210 N/mm であった。コンクリートの特性を表－２に示す。

た 3 軸ゲージと目地の高さ方向の中央部に貼り付けたパ

なお，自由収縮ひずみの計測は，100×100×400mm の角イ型ゲージで行い，同時にクラックスケール（最小計測

柱試験体 2 体の中央内部のひずみを埋込みゲージで測定

幅：0.05mm）でひび割れ幅を観測した。図－３に 3 軸ケした。材齢 4 日目の脱型後は 2 面乾燥とし，非乾燥面（4ージとパイ型ゲージの位置を示す。一方，壁内部には埋面）はアルミ箔テープで保湿し，壁試験体のそばに静置込みゲージを設置し，打設以降の収縮ひずみ値を計測し52した。鉄筋のヤング係数は Es=2.05×10 N/mm とし，梁た。表－３および図－４に埋込みゲージ（検長 60mm）

主筋のみ SD345 を使用し，他は全て SD295A を使用した。の設置位置を示す。なお，計測値は，全ての計測器設置

2.3 ひび割れ誘発実験完了後の 7 月 7 日（材齢 4 日目）の 17 時を 0 値とし，計

本論文では，コンクリート打設（7月3日）後から16週目までの観察状況について述べる。

測のインターバルは 30 分とした。試験体の底面には，左右の基礎スタブと床との摩擦による拘束を緩和するテフ

柱，梁および壁のコンクリート打設後，材齢4日目でロンシート（厚さ 6mm，2 枚重ね）を設置した。

スターラ ップ

図－１
表－２

図－２

試験体

目地部の断面図

材料の特性（a)コンクリートの配合
配合の設計条件

普通 27-21-15N

セメント

細骨材

粗骨材

s/a（kg/m ）（kg/m ）

3（kg/m ）

3（%）

（%）

366

850

840

50.8

50.5

3W/C
収縮ひび割れ観察⽤開⼝（b)コンクリートの力学的特性

圧縮強度
σB

柱，梁，壁弾性係数
Ec

基礎ｽﾀﾌﾞ
引張強度 圧縮強度σlσB(N/mm2)(×10 4N/mm2)(N/mm2)(N/mm2 )

41.2

2.76

3.5

47.2（c)コンクリートの自由収縮ひずみ

養生日数（日）27-21-15Nのひずみ値（μ）

0040142128356398-107 -144 -195 -244 -337 -468-556-

ﾍﾞﾆﾔ板t12

図－３ﾃﾌﾛﾝｼｰﾄt6×2

３軸ゲージとパイ型ゲージの位置

表－３埋込みゲージの設置位置

ひずみゲージ横方向

試験体名

壁中央－横WC65D16VD6WC65NS

隅部

目地間で，数日間で 0.1mm 程度の増加が見られた。一方，

縦方向

横方向

―各目地部（3点）

WC65D16VD6 の開きの最大は中央目地の 0.17mm で，こ

壁中央－下各目地部（3点）

ちらも打設後ほぼ 16 週目で達した。その時点での柱近傍

目地間

壁中央－横WC65NS の開きが顕著に増加したのは打設後 3 週目付近の目地の開き量は，左の目地が 0.11mm，右の目地が0.10mm で，中央目地と同様に左右の目地にも 0.1mm 以

ひずみ測定方向

隅部（梁下 5cm・柱際

目地部-横 （高さは中央付近） 上の変形が生じていた。と目地間中央）

図－６，図－７に WC65D16VD6 と WC65NS の打設後誘発材

4 週目および 16 週目での目地部のひび割れ発生状況を示す。図中の数値は，クラックスケールにより計測したひび割れ幅（mm）である。但し，0.05mm 未満の微細なひび割れの表記は除外している。なお，目地以外の壁面の目地間（高さは壁中央と同じ。
左の目地間中央とする）

立面図（例） 壁中央-横 （高さは中央付近）
壁中央-下 （高さは開口下中央）

図－４断面図（例）

ひび割れが両試験体に見られたが，ひび割れ幅はいずれも 0.05mm 未満の微細なひび割れであった。打設後 4 週

埋込みゲージの設置位置

目では，いずれも中央の目地の一部にのみひび割れが生
3. 実験結果じていたが，打設後 16 週目では壁の上下を結ぶひび割れ

3.1 ひび割れ誘発状況に進展した。打設後 16 週目では，ひび割れ幅は WC65NSの方が概ね大きく，最大で 0.25mm であった。WC65NS

コンクリート打設後から 16 週目までに発生した目地の柱近傍の目地にも一部にひび割れが確認できたが明瞭および壁面のひび割れ発生状況について述べる。
図－５に目地の壁内法高さの半分の位置に設置したなものではなかった。一方，WC65D16VD6 の柱近傍のパイ型ゲージ（変位計）で計測した目地の開き量の経時

目地には壁中央の目地のひび割れと同様に，概ね壁の上変化を示す。横軸は打設以降の日付を示す。2 体の試験下を結ぶひび割れが生じた。その最大ひび割れ幅は，中体のうち開きが最も大きかったのは WC65NS の中央目央の目地が 0.15mm であるのに対して，左目地が 0.15mm，地の 0.27mm で，打設後ほぼ 16 週目で達した。その時点右目地は 0.1mm であった。これらの値は，変位計によるで の 柱 近 傍 の 目 地 の 開 き 量 は ， 左 が -0.01mm ， 右 が計測値と同様の傾向を示しており，左右の目地へのひび0.01mm で，ほとんど変形が生じていなかった。なお，割れの分散により最大ひび割れ幅を抑制している。

1W

4W

8W

12W

16W

4W

8W

12W

16W

WC65D16VD61W
WC65NS図－５∬∬∬

WC65D16VD6左目地部の開き量∬∬

WC65NS

中央

∬
図－６右∬

∬

∬

WC65D16VD6左

∬

中央

右左

∬

中央

∬

打設後 4 週目のひび割れ状況

図－７-557-∬

WC65NS

右∬左∬

中央

∬

打設後 16 週目のひび割れ状況

右3.2 壁表面における主ひずみの値および方向も同様の値を示していた。また，壁の四隅においても，

図－８，図－９，図－１０に壁表面に貼り付けた 3 軸同様の値と方向であった。

ゲージの計測値によって算出した主ひずみ値および方向を示す。最大（S1）および最小（S2）主ひずみの値を示しており，引張りは正値で赤矢印，圧縮は負値で青矢印，最大主ひずみの方向（θ）は水平方向からの角度で反時計回りを正としている。打設後 2 週目までは，いずれの壁も引張り側の値を示していたが，打設後 2 週目以降は目地部のひび割れの発生に伴って，壁表面は圧縮側に移行する傾向が確認された。図－８は打設後 2 週目の計測値によるもので，WC65D16VD6 の最大主ひずみの値は-42μ から 87μ の値を示し，WC65NS では 2μ から 94μの値を示していた。図－９は打設後 4 週目の計測値によWC65D16VD6るもので，いずれの壁も 2 週目の値から概ね圧縮側の値に移行しており，WC65D16VD6 の最大主ひずみの値は-135μ から 114μ の値を示し，WC65NS では-85μ から 27μの値を示していた。
図－１０は打設後 16 週目の計測値によるもので，いずれの壁も概ね圧縮側のひずみであり，最大主ひずみの方向は，概ね水平方向に近かった。最大主ひずみの値は-40μ から-230μ 程度の値を示し，いずれS1：最大主ひずみ（太線）
：200μ

凡例

θS1

S2：最小主ひずみ（細線）：-200μθ：最大主ひずみの方向：20°

S2※極性主ひずみ

圧縮：負値（青矢印）
方図－８

向WC65NS

引張：正値（赤矢印）

図－９

打設後 4 週目の主ひずみ状況

反時計回りに正WC65D16VD6

WC65D16VD6WC65NS

WC65NS

打設後 2 週目の主ひずみ状況

図－１０-558-

打設後 16 週目の主ひずみ状況

1W4W8W

12W

16W

4W8W12W16W

WC65D16VD61W
WC65NS

引張：正値 圧縮：負値

図－１１

埋込みゲージによって測定された壁板内部のひずみ

3.3 内部ひずみの発生傾向

定点カメラ

図－１１に壁内法高さの半分の位置の目地部に内蔵さ誘発鉄筋れた埋込みゲージによって測定された壁板内部のひずみ
壁縦筋の経時変化を示す。横軸は打設日以降の日付を示す。
WC65D16VD6 の中央目地では打設後 7 日目程度からひずみが進展し始め，16 週目で 2200μ程度（ひび割れ幅換

WC65D16VD6（8 日目）

WC65D16VD6（13 日目）

WC65NS（23 日目）

WC65NS（24 日目）

算：0.13mm）となった。柱近傍の左右の目地では，4 週目経過後以降にひずみが進展し始め，16 週目で左が 1200μ程度，右が 1370μ程度となった。なお，左の目地は打設後 29 日目，右の目地は打設後 40 日目にひずみ値が大きく増加しているが，これは 3.1 で前述した変形量の変動時期と一致している。一方，WC65NS の中央目地では打設後 23 日目程度から収縮ひずみが進展し始め，16 週定点カメラ撮影

写真－２目で 3000μ程度（ひび割れ幅換算：0.18mm）となった。

開口（中央）内部のひび割れ進展

しかし，柱近傍の左右の目地では，ひずみが進展するこ

収縮ひび割れ幅の予測には，今回の検証では付着の影とはなく，16 週目経過時点でも左が 390μ程度，右が-50

響のみならずコンクリートのクリープや引張強度等の各μ程度であった。なお，目地部のひずみの増大に伴い，種要因が考慮できる大野法 2)を使用することとした。等いずれの壁においても中央横や目地間および隅部の横方

価付着消失長さ Lb は式(1)で与えられる。
L b  K sh K fc K d K  K   L b ( 0 )

向に設置した埋込みゲージのひずみ値が減少して圧縮側(1)（-280～-370μ程度）に移行していることが確認できた。

ここに，Ksh:収縮ひずみの Lb への影響係数，Kfc:コンクリ

以上のことから，目地部の埋込みゲージによる計測値

ート圧縮強度の Lb への影響係数，Kd:鉄筋径の Lb への影

は，3.1 で述べた目地のひび割れによる開き方向の変形

響係数，K:鉄筋比の Lb への影響係数，K:鉄筋応力の Lbの傾向とほぼ一致する。

への影響係数，Lb(0):基本断面における等価付着消失長さ

3.4 壁中央開口内部のひび割れ進展

壁全長の長さ変化と壁横筋の長さ変化が等しいこと

写真－２に壁の中央の開口部に設置した定点カメラによる観察結果を示す。撮影のインターバルは，打設後のから，ひび割れ位置の鉄筋応力s に関する 2 次方程式である式(2)を解く。

1 ヶ月間は 30 分，その後は 4 時間とした。WC65D16VD60.03mXY s2  {L  0.56mXY  0.003m sh (t , t 0 ) E s XY} s 

では，壁内部のひび割れ誘発材の近傍で 8 日目に発生し{(0.56mX  L)Y  (1   ) L} sh (t, t0 )Es  0(2)たひび割れが 13 日目（開口下の内部ひずみ値：577μ）

ここに，m:ひび割れ本数，X:KshKfcKdK・Lb(0)，Y:1/(n・にかけて徐々に壁表面方向へ進展したのに対し，)，L:壁長(mm)，sh(t,to):コンクリートの自由収縮ひずみ，WC65NS では，13 日目に目地底の角で発生したひび割れ

Es:壁横筋のヤング係数(N/mm2)，:拘束度，n:ヤング係数

が 24 日目（開口下の内部ひずみ値 23 日目：294μ→24比(=Es/Ec)，:鉄筋比(=As/Ac)，Ec:コンクリートのヤング日目：558μ）に一気に内部方向へ進展した。

係数(N/mm2)，As:壁横筋の総断面積(mm2)，Ac:コンクリー
トの断面積(mm2)4. 既往研究との比較検証
4. 1 大野法によるひび割れ幅算定

文献 3)の(2)式を用いて得られたひび割れ発生前の拘束度 0.65 をどの材齢においても使用している。算出され-559-

たs を用いて，式(3)より，コンクリート応力c を求める。

 c   ( s   sh ( t , t 0 )  E s ) /( n    1)

(3)た場合には計算値と最大の目地開き量の計測値がよく対応した。

本来，ここで使用する鉄筋比は式(2)で用いた値である。
しかし，誘発目地断面においてコンクリートの断面積が5. まとめ減少するので，誘発目地断面でのコンクリート応力が目本実験および既往研究との比較検証で以下のことが地以外の断面に比べて大きくなる。よって，誘発目地断分かった。

面においてひび割れが発生すると考えられ，ここでの鉄(1) 目地部に異形鉄筋を有する壁（WC65D16VD6）は，筋比の算出の際には壁厚を目地底間距離とした。また，従来の普通目地（WC65NS）を設置した壁と比較して，WC65D16VD6 においてはコンクリートと D16 誘発鉄筋

早期に目地内にひび割れが発生し，壁面の柱近傍におよび D6 壁縦筋の間に粘着力は発生せず，一体となっ設けた左右の目地にもひび割れが発生するため，ひて挙動しないものと考えて，その投影面積も合わせて差び割れの分散により最大ひび割れ幅が抑制できる。

し引いた断面積から鉄筋比を算出した。算出されたc が(2) 3 軸ゲージの計測値によって算出した壁表面の最大割裂引張強度よりも大きい時はひび割れ本数 m を増やす

主ひずみ値は，乾燥初期は引張り側の値を示し，時こととし，c が割裂引張強度より小さくなるまで繰り返間の経過と共にひび割れが生じて長期では圧縮側のす。その際に求められたs と式(4)を用いてひび割れ幅 w値に変わり，その方向はいずれも水平方向に近い。

が得られる。なお，割裂引張強度は，いずれのケースで(3) 目地部の埋込みゲージによる計測値は，目地の開き2も 4 週での実験値であるσl=3.5 N/mm を使用した。

方向の変位の傾向とほぼ一致する。
(4)(4) 目地部の埋込みゲージによる計測値は，中央目地のここに，st’:ひび割れ位置の鉄筋ひずみ(=s/ Es)，creep:ひずみ値の進展が最も早く，続いて左右の目地のひw  { st '  ( sh (t , t0 )   creep )}  Lbずみ値が進展する。

コンクリートのクリープひずみ
コンクリートのクリープひずみは，材齢 28 日までは(5) 壁の観察用開口内部のひび割れ性状については，目sh(t,to)/6，材齢 56 日以降はsh(t,to)/3 を用いた。

地部に異形鉄筋を有する壁では，内部の誘発材の近図－１２に算定ひび割れ幅と目地開き量の経時比較

傍で発生したひび割れが壁表面方向へ進展した。こを示す。図中の点線はひび割れ本数を固定して算出したれに対し，従来の普通目地を設置した壁では，目地値，実線はひび割れ本数を式(3)によって判定して算出し底の角で発生したひび割れが内部方向へ進展した。

た値，棒グラフは実際の目地の開き量を表している。

(6) 大野法による計算値は，各試験体の最大の目地開き

WC65D16VD6 は全ての材齢において，計算値は最大の量とよく対応した。また，両試験体の目地位置での目地開き量の計測値によく対応した。一方，WC65NS のコンクリート断面積（誘発材と壁縦筋の投影面積を材齢 91 日においては，計算値と最大の目地開き量の計測差し引いたもの），およびそれを用いて求めた鉄筋値に大きな差が見られるが，ひび割れ本数 1 本として算比の差によって生じるひび割れ本数の違いが，ひび割れ幅に反映された結果となった。

出したコンクリート応力は，割裂引張強度に極めて近い値を示しており，仮にひび割れ本数を 2 本として計算し謝辞
本研究は民間企業 11 社（淺沼組，熊谷組，西松建設，

0.5

ひび割れ幅(mm)WC65D16VD6
0.40.3左目地開き量東亜建設工業，NIPPO，飛島建設，大日本土木，長谷工

中央目地開き量コーポレーション，東急建設，五洋建設，共立建設）で右目地開き量w

0.1w(m=1)

頂きました竹沢建設および計測テクノをはじめ，関係者w(m=2)の皆さまに謝意を表します。

014285691112w(m=3)

参考文献

材齢(日)

1) 佐藤尚隆，濱田真，松井亮夫，坂下雅信：鉄筋コンク

0.5

WC65NS
ひび割れ幅(mm)

実施した成果の一部をまとめたものである。実験協力を

0.20.40.3

左目地開き量

リート造耐震壁に設けたひび割れ誘発目地に関する

中央目地開き量実験，コンクリート工学年次論文集，pp.307-312，2014

右目地開き量2) 日本建築学会：鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび

0.2w

0.1w(m=1)

割れ制御設計・施工指針(案)・同解説，pp.80-83，2006

w(m=2)

3) 徐泰錫，中川隆夫，大野義照，李維：鉄筋コンクリー

014285691112w(m=3)

ト壁の収縮ひび割れ幅に関する実験的検討，コンクリ

材齢(日)

図－１２

ート工学年次論文集，Vol.29，No.1，pp.663-668，2007

算定ひび割れ幅と目地開き量の経時比較-560-