技術資料

耐寒剤を用いたコンクリートのスケーリング抵抗性に関する研究－養生方法、耐寒剤種類、配合に関する検討－
長谷川諒

島多昭典

細骨材は表乾密度2.67g/cm3の川砂を、粗骨材は粒径１．はじめにの異なる表乾密度2.67g/cm3と2.68g/cm3の砕石を使用
耐寒促進剤（以下、耐寒剤とする）は寒中コンクリした。耐寒剤は主成分の異なる3種類を用意した。そート工事において、港湾や道路の現場で広く用いられ

れぞれは無機窒素化合物亜硝酸塩系のA、亜硝酸化合ている。耐寒剤はJIS規格に沿ったコンクリート用混物と硝酸化合物のW、ポリカルボン酸エーテル系化合和剤の1つであり、耐寒剤を用いることで仮囲いを設物と無機系窒素化合物のFであり、3種類とも無塩・

1）

けずに簡易な養生とすることができる 。そのため、無アルカリ型の耐寒剤である。AE剤には変性ロジンコスト縮減や作業員の省力化に貢献できる材料である。

酸化合物系陰イオン界面活性剤を、AE減水剤にはリコンクリートの耐凍害性はJIS A 1148 A法によってグニンスルホン酸化合物系を使用した。

評価され、耐久性指数60以上であれば耐凍害性を有す

表－2にコンクリートの配合を示す。耐寒剤を用いないるとされており、耐寒剤を用いたコンクリートにおい場合はNo.の初めがBL、耐寒剤を用いた場合はNo.の初ても普通コンクリートと同等であることが浜辺らの報めを各耐寒剤の記号（A、W、F）として標記してい2）

告 で示されている。一方で、表面から劣化が進行する。耐寒剤の添加量は4L/C＝100kgとした。目標空気るスケーリングについては、平成29年に国土交通省東量はそれぞれ5、7、10±0.5％、スランプは12±2.5cm

北地方整備局の東北地方における凍害対策に関する参とした。耐寒剤を用いない配合ではAE剤とAE減水剤

3）

考資料（案） において、ASTM（米国試験材料協会で空気量とスランプを調整した。耐寒剤を用いた配合規格）C672によるスケーリング試験50サイクルに対すでは、耐寒剤がAE減水剤の効果を有しているため、2

るスケーリング量0.3kg/m が上限値として示されたのが初めて（平成31年改訂版4）で0.5kg/m2へ緩和）であり、耐寒剤の有無に関わらず明確な評価方法や上限値が定まっていない。耐寒材料チームにおいても各種配合の試験体の全道各地での暴露試験や、室内試験方法・条件の比較を通じた研究を進めているところである。
本研究では、耐寒剤を用いたコンクリートのスケーリング抵抗性に及ぼす要因を明らかにするために、耐表－1
ᮦᩱグྕ

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寒剤を用いないコンクリートと比較して養生方法、耐寒剤の種類、空気量、セメント購入年度と細骨材率を5 ㉎ධ

を行った。
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検討項目としてASTM C672によるスケーリング試験

２．実験計画および試験方法&F 使用材料:㸫)

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２．１

実験計画ྜ≀࡜↓ᶵ⣔❅⣲໬ྜ≀

表－1に供試体作製に使用した材料を示す。セメントは、平成30年（c30）と令和2年（c02）に購入した共3に密度3.16g/cm の普通ポルトランドセメント2種類、
寒地土木研究所月報№825࣏ࣜ࢝ࣝ࣎ࣥ㓟࢚࣮ࢸࣝ⣔໬

2021年12月 $( ๣㸫㸫$( ῶỈ๣㸫㸫ኚᛶࣟࢪࣥ㓟໬ྜ≀⣔㝜࢖࢜ࣥ⏺㠃άᛶ๣ࣜࢢࢽࣥࢫࣝ࣍ࣥ㓟໬ྜ≀⣔

33

表－2No.
BLc30*

W/Cs/a(%)

(%)

5049

┠ᶆ✵Ẽ㔞
(%)
5コンクリート配合

⪏ᐮಁ㐍๣
ῧຍ㔞
✀㢮
(L/C=100kg)
㸫0༢఩㔞(kg/m3)
W

C

S

G1

G2151

302

920

479

480

ΰ࿴๣㔞(kg/m3)
AE ῶỈ๣
AE ๣10%ᕼ㔘1%ᕼ㔘
9.66
0.38

F4c30*

50

49

5F

4151

302

920

479

480

0.00

0.83

BLc30a05

50

49

5

㸫

0151

302

913

479

480

13.3

0.38

A4c30a05

50

49

5A

4151

302

913

479

480

0.00.11W4c30a05

50

49

5W

4151

302

913

479

480

0.00.45

F4c02a05

50

49

54151

302**

913

479

480

0.00.76

F4c30a0550

49

5FF4151302913

479

480

0.00.76

F4c30a07

50

497F

4151

302887465

467

0.01.89

F4c30a10

50

4910F

4151

302

848

445

446

0.02.79

BLc30a05s44*

50

44

50146

292830532

534

14.00.37

F4c30a05s44*

50

445㸫
F

4146

292

830

532

534

0.0

1.17

F4c30a07s44*

50

447F

4146

292

807

517

519

0.0

2.19

F

4146

292772

495

497

0.0

4.02

F

4146

292**

830

532

534

0.01.17F4c30a10s44*504410F4c02a05s44*50

445*㣴⏕㸸ᡴタᚋ 1 㐌㛫 20ΥỈ୰㸩3 㐌 20Υ60%RH Ẽ୰**ࢭ࣓ࣥࢺ㸸c02 ౑⏝

表－3グྕ

試験面に厚さ約2cmの土手を設置し、側面のみをシーフレッシュ性状リングした。試験には濃度3％の塩水を用いて凍結融ࢫࣛࣥࣉ✵Ẽ㔞ᗘ(cm)

(%)

(℃)

解を与えた。

BLc30

10.1

5.510F4c30

9.7

5.28.5BLc30a05

12.5

5.59A4c30a05

16.75.610W4c30a05

10.2

4.99.5F4c02a05

15.7

5.710

F4c30a05

13.8

5.69

F4c30a07

20.38.08

気泡間隔係数の測定には硬化コンクリート気泡計測装置（HF-MAC12）を用い、ASTM C457のリニアトラバース法によって求めた。供試体はφ10cmの円柱供試体を用い、打設面から2cm程度の位置で切り出して測定を行った。養生条件はスケーリング試験に用いた供試体と同じ条件とした。
３．実験結果F4c30a10

22.09.28BLc30a05s44

12.75.59F4c30a05s44

12.35.59

図－1に現場を想定した養生方法（1週水中＋3週気F4c30a07s44

15.27.17中）における耐寒剤の有無によるスケーリング量の結F4c30a10s44

19.59.57果を示す。耐寒剤有りのコンクリートでは、耐寒剤無F4c02a05s44

15.35.57しのコンクリートよりスケーリング量が増加する結果

３．１スケーリング試験が得られた。また、東北地方整備局の評価基準（50サAE剤のみを使用した。フレッシュ性状を表－3に示す。

イクルでスケーリング量0.5kg/m 2以下）と比較すると、耐寒剤有りのコンクリートは評価基準以上のスケ２．２試験方法

スケーリング試験は□22×22×10cm（試験面積2892ーリング量となっている。
図－2（a）（b）に、ASTM C672に準拠した養生cm ）を用いた。養生は、現場での養生を想定した打方法（2週水中＋2週気中）を行った供試体のスケーリ設後1日で脱型した後、7日まで20℃水中養生を行い、ング量の結果を示す。

28日まで20℃60％RHで気中養生を行う条件と、ASTM

図－2（a）では、図－1とは養生方法が異なるが、

C672に準じて脱型後2週目まで20℃水中養生を行い、耐寒剤の種類（A、W、F）によらず耐寒剤を用いな

その後4週目まで20℃60％RHで気中養生を行う2条件

いコンクリートよりスケーリング量が増大する結果とで行った。試験面は打設面とし、試験開始2日前にはなった。

34

寒地土木研究所月報№825

2021年12月

10と耐寒剤無空気量5％（BLc30a05）は（a）と同じ供8ηίʖϨϱήྖ(kg/m2)

図－2（b）では、耐寒剤F空気量5％（F4c30a05）試体の結果である。耐寒剤Fを用いた供試体に着目すると、空気量7％以上であれば耐寒剤を用いないコンクリートと同程度のスケーリング量となった。図－1の結果も踏まえると、耐寒剤を用いたコンクリートは、含水状態が高いためスケーリング量が増加したのでは642ないかと考えられる。しかし、空気を多く混入するこ0とでスケーリング量が抑えられていることから、耐寒剤を用いた場合でもスケーリング抑制には空気量が有F4c30⪏ᐮ๣᭷(F4c30)⪏ᐮ๣↓(BLc30)
BLc30

図－1

効であることを確認した。また、購入時期の異なるセメント（c02）を用いた供試体では、c30のセメントを0ηίʖϨϱήྖ(kg/m2)となり、同じ会社および種別のセメントを用いてもスケーリング量が異なる可能性が示された。
図－3に細骨材率（S/A）を49％から44％へ変更した
配合のスケーリング試験結果を示す。養生方法は1週水中＋3週気中とした。耐寒剤を用いたコンクリートのスケーリング量は、S/Aを下げることで大幅に小さくな42010を確認した。

ηίʖϨϱήྖ(kg/m2)

以上の結果から、耐寒剤を用いた場合、コンクリー
トの細骨材率および空気量がスケーリング量に影響していると考えられる。しかし、細骨材率を変更した際にはAE剤の添加量が増加していることから、次節では気泡に着目してスケーリング量との関係を検討した。

2

図－2なり、気泡間隔係数とスケーリング量に明確な傾向は
ηίʖϨϱήྖ(kg/m2)によらずスケーリング量は少ない傾向を確認した。
図－5にAE剤（1％希釈）添加量とスケーリング量の結果を示す。空気量の調整にはAE剤に加え、AE減水剤のAE成分と耐寒剤に含まれているAE減水剤のAE成分も作用しているが、それぞれのAE成分の量が計測出来ないため、AE剤（1％希釈）添加量のみで傾2030
γ΢έϩ਼(cyc)4050

図－3⪏ᐮ๣F5%(F4c30a5s44)
F4c30a05s44⪏ᐮ๣F7%(F4c30a7s44)
F4c30a07s44⪏ᐮ๣F10%(F4c30a10s44)
F4c30a10s44⪏ᐮ๣F5%(F4c02a5s44)䡺䢎䢙䢀㐪F4c02a05s44
BLc30a05s44⪏ᐮ๣↓(BLc30a5s44)

86420向を確認した。すべての供試体で空気量は5％程度以2021年12月 10

スケーリング試験結果（ASTM規格養生：2週水中＋2週気中）10確認できなかった。「耐寒剤無」では、気泡間隔係数№8250（b）空気量、セメントの影響の気泡間隔係数であってもスケーリング量が大きく異

寒地土木研究所月報

50

4隔係数とスケーリング量の関係を示す。まだ一部の供釈）添加量が1kg/m を下回るとスケーリング量が急激

406

図－4にリニアトラバース法により測定した気泡間

32030γ΢έϩ਼(cyc)F4c30a05⪏ᐮ๣F5%(F4c30a5)F4c30a07⪏ᐮ๣F7%(F4c30a7)
F4c30a10⪏ᐮ๣F10%(F4c30a10)
F4c02a05⪏ᐮ๣F5%(F4c02a5)䡺䢎䢙䢀㐪
BLc30a05⪏ᐮ๣↓(BLc30a5)

80

気泡とスケーリング量の関係上を確保しているが、「耐寒剤有」ではAE剤（1％希10（a）耐寒剤種類の影響

気量を多くすることでスケーリング量が減少すること

試体の測定結果であるが、「耐寒剤有」では、同程度

506

ンクリートより僅かに大きい程度となった。また、空３．２40

F4c30a05⪏ᐮ๣F(E4c30a5)⪏ᐮ๣A(A4c30a5)
A4c30a05⪏ᐮ๣W(W4c30a5)
W4c30a05⪏ᐮ๣↓(BLc30a5)
BLc30a05

80

り、セメントの購入時期によらず耐寒剤を用いないコ

2030
γ΢έϩ਼(cyc)

耐寒剤の有無によるスケーリング量（1週水中＋3週気中）10用いた供試体よりややスケーリング量が増加する結果

100102030
γ΢έϩ਼(cyc)4050

細骨材率（S/A）44％のスケーリング試験結果（1週水中＋3週気中）35

に増加する傾向が明らかとなった。一方で「耐寒剤無」10ηίʖϨϱήྖ(kg/m2)

では3配合ともAE剤添加量が同程度（0.38、0.38、0.37kg/m3）であるため、傾向は確認できないが、AE剤の添加量が同程度の「耐寒剤有」と比較してもスケーリング量は非常に少ない傾向を確認した。これは、耐寒剤とAE剤の組み合わせで確保される空気と、AE減水剤とAE剤の組み合わせで確保される空気との間に6420何らかの相違があることを示唆しており、この相違が解消される条件が耐寒剤にAE剤（1％希釈）添加量10

図－4kg/m3以上用いる場合と考える。この原因については50100150200‫ـ‬๒ֶؔ‫(਼ܐ‬µm)ηίʖϨϱήྖ(kg/m2)ていることから、リニアトラバース法による気泡の調査を進め、スケーリング抑制対策を提案していきたい。
４．まとめ
耐寒剤を用いたコンクリートのスケーリング抵抗性

図－5300ଳ‫༙ࡐצ‬⪏ᐮ๣᭷ଳ‫ࡐצ‬ໃ
⪏ᐮ๣↓

86420に及ぼす要因について検討を行った。本研究で明らか

250

気泡間隔係数とスケーリング量10

今後の検討課題であるが、AE剤の添加量に影響されになった結果を以下に示す。

ଳ‫༙ࡐצ‬⪏ᐮ๣᭷ଳ‫ࡐצ‬ໃ
⪏ᐮ๣↓

80

123

AEࡐశՅྖ(kg/m3)

45

AE剤（1％希釈）添加量とスケーリング量

1．耐寒剤を用いたコンクリートでは、養生条件等により耐寒剤を用いないコンクリートよりスケーリ参考文献

ング抵抗性が低い結果となる場合がある。
2．耐寒剤を用いたコンクリートにおいても、AE剤を一定量以上混入することで耐寒剤を用いないコンクリートと同程度のスケーリング抵抗性を得るこ

1） 通年施工推進協議会：耐寒剤を用いる寒中コンク
リート施工指針、1999．
2） 浜辺謙吉，植田実，河合延明，山宮浩信：7.耐寒とができる。

用特殊混和剤ノンフリーズの特性について、エヌAE剤の添加量が増すとスケーリング抵抗性の改善

エムビー研究所報、No.9、1992．

効果が見られることから、引き続き気泡に着目した調査を進めるとともに、スケーリングに対する暴露試
験、各種室内試験の結果を踏まえ、効果的なスケーリング抑制対策を提案する予定である。

36

3） 東北地方整備局：東北地方における凍害対策に関する参考資料（案）、2017．
4） 東北地方整備局：東北地方における凍害対策に関する参考資料（案）、2019．

長谷川 諒
HASEGAWA Ryo

島多 昭典
SHIMATA Akinori

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
耐寒材料チーム
研究員
博士（工学）

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
耐寒材料チーム
上席研究員
技術士
（建設）

寒地土木研究所月報№825

2021年12月