佐藤工業技報
No. 482023

施工上の不具合を設けた屋外暴露実大模擬試験体の材齢 7 年における中性化試験報告

Outdoor exposure test of carbonation of actual-sized specimen with construction defects in 7years

高村 光祐*，森 隆貴*，浦川 和也*

キーワード
中性化，屋外暴露，ひび割れ，打重ね，コールドジョイント

研

究

概要

コンクリートの中性化の進行には，環境条件が大きな影響を与えることが知られている。また，コンクリートの劣化現象の多くは外部からの劣化因子の侵入に起因するとされており，コンクリート構造物において，コールドジョイントや豆板，収縮ひび割れ等が劣化現象に与える影響も大きい。そこで本研究では，意図的に施工上の不具合を発生させた実大模擬試験体を作製し，7 年間の屋外暴露を行い，環境条件や施工上の不具合が中性化に及ぼす影響を検討した。その結果，中性化の進行について，環境条件としては雨がかりの有無の影響が支配的であった。また，施工上の不具合の中性化への影響度は，収縮ひび割れ，打重ね，豆板，コールドジョイントの順に小さくなった。

ABSTRACT
It is known that environmental conditions have a great influence on the progress of concrete carbonation.
Moreover, many of the deterioration phenomena of concrete are said to be caused by the intrusion of deterioration
factors from the outside. Therefore, such as cold joint, honeycomb and shrinkage cracks have a great influence on
deterioration phenomena in concrete structures. Therefore, in this study, we intentionally built an actual-sized specimen
with construction defects and exposed it outdoors for 7 years. In this way, we investigated the effects of environmentalconditions and construction defects on carbonation. As a result, the presence or absence of rainfall was the dominantenvironmental condition on the progress of carbonation. In addition, the degree of influence of the construction defects
on carbonation was the smallest in order of shrinkage cracks, consolidated flesh concrete, honeycomb, and cold joints.

1 はじめに

2 研究概要鉄筋コンクリート造建築物の耐久性を評価するうえで，

2.1

コンクリートの中性化は重要な要素の一つである。中性化

試験体概要

不具合試験体に用いたコンクリートの材料を表－1，調の進行には，コンクリートの使用材料や強度性状，環境条合を表－2に示す。設計基準強度30N/mm2および呼び強度件が大きな影響を与えることが知られている1)。また，コ

33N/mm2，目標スランプ18±2.5cm，目標空気量4.5±1.5%

ンクリートの劣化現象の多くは外部からの劣化因子の侵入に起因するとされており，コンクリート構造物において，

表－1

施工時の打重ね時間の遅れによるコールドジョイントや材料

仕様

セメント(C)

普通ポルトランドセメント(密度3.16g/cm3)

豆板，収縮に起因したひび割れ等が劣化現象に与える影響も大きい。
そこで本研究では，意図的にコールドジョイントや豆板，収縮に起因したひび割れといった施工上の不具合を発生

骨 細骨材(S)材させた実大模擬試験体(以下，不具合試験体)を作製し，7年水(W)に及ぼす影響について検討した。
* 技術センター 建築研究部
1

神奈川県相模原産砕砂(密度2.63g/cm3)
千葉県君津産山砂(密度2.55g/cm3)

粗骨材(G) 神奈川県相模原産砕石(密度2.66g/cm3)

混和剤(Ad)

間の屋外暴露を行い，環境条件や施工上の不具合が中性化

使用材料

高性能 AE 減水剤
工業用水

遅延型 Ⅰ種

NⅩ

Ⅺ

7GL
南側立面
北側立面
南側柱南側立面

平面図
ⅦⅧ
310Ⅵ8Ⅰ21Ⅱ5454Ⅸ

GLⅣ Ⅲ

Ⅴ

西側立面

東側立面
不具合発生箇所
打重ね試験箇所

コールドジョイント

ひび割れ

図－1

W/C
(%)
48.5

表－2

コンクリート調合

目標

かさスランプ 空気量(cm)9112 316

目標

北側立面
北側柱

(%)

s/a
(%)

豆板

表－3

18±2.5 4.5±1.5 50.6

S

コア採取

不具合の再現方法

不具合

容積
W C

反発度法

不具合試験体の概要

単位量(kg/m3)(m3/m3)

ドリル削孔

打重ね部

G Ad

コールドジョイント

再現方法
打重ね時間120分
打重ね面までバイブを挿入しない
柱天端(GL+3000mm)からの0.555 170 351 623 886 3.51
豆板

コンクリート打込み
ウェットスクリーニングした
骨材の投入

収縮ひび割れ

開口隅角部に開口補強なし

空気量が3.5%から4.5%，コンクリート温度が31.0℃から33.0℃といずれも目標値を満足した。また，標準養生した
コールドジョイント

圧縮強度は，材齢7日で34.4N/mm2，材齢28日で41.1N/mm2

収縮ひび割れであり，十分な強度発現性が得られた。せき板の脱型は材齢3日で行った。
不具合試験体の概要を図－1，不具合の再現方法を表－
3，不具合の再現状況を写真－1，不具合試験体の全体像を写真－2に示す。配筋は，かぶり厚さを50mm とし，開口部に開口補強筋を配筋した。ここで，開口隅角部の2箇所に開口補強筋を配筋せず，乾燥収縮によるひび割れを誘発させ

豆板
写真－1

た。打込みは，3層に分けて打ち上げ，1層目と2層目の間で，不具合の再現状況

打重ね時間を JASS5に記されている外気温25℃以上での打重ね時間間隔の限度である120分として，打重ね部の性の調合とし，2014年8月1日に打設を行った。なお，打設日状を確認した。打込み高さは，1層目を柱・壁の中腹までとの天候は晴れ，最高気温は33.4℃であった。フレッシュコ

し，2層目で梁下まで打ち上げた。ここで南側の柱では，1

ンクリートの試験結果は，スランプが16.5cm から18.0cm，層目のコンクリートを柱天端(GL+3000mm)から投入し，北

2

東面

西面
写真－2

表－4
番号
No.1
No.2
有無

健全部中性化深さ（平均）

コア供試体の要因

雨がかり 方位No.3

不具合試験体の全体像

東西

No.4

不具合

タイプ

収縮ひび割れ

貫通

不具合なし

－

健
全不部
具合部
健全部

未中性化部
中性化部

打重ね部

不具合部最大中性化深さ

No.5
有東No.7

無北

図－2

豆板
非貫通

中性化深さ (mm)No.6No.8No.9有西コールドジョイント

No.10No.11中性化深さの測定箇所

1815129630

雨なし

雨あり側の柱では，ウェットスクリーニングした骨材を投入することで豆板を発生させた。また，2層目打設時に梁の中腹西まで打ち上げ，コンクリートが梁側に流れ出るようにした。

図－3東南北ドリル法による中性化深さ測定結果

その後，3層目を打ち上げる際に締固めを調整し，梁にコールドジョイントを発生させて打設完了とした。

みで測定を行った。

屋外暴露試験は神奈川県厚木市で実施し，雨がかりのあ中性化深さの測定は，不具合面の鉛直方向にコア供試体る面(以下，雨あり面)と壁および柱で梁下となることで雨を割裂し，フェノールフタレイン溶液の塗布を行った。まがかりしない面(以下，雨なし面)で区別した。

2.2

た，中性化深さの測定箇所を図－2に示すが，外気に接していた面を対象に不具合部における最大深さと不具合部試験項目周辺を除いた健全部の中性化深さを測定した。また，コア供試体から実測した中性化深さをもとにルート t 則にした

図－1に示す位置で，ドリル法による中性化深さ測定おがって中性化速度係数を算出した。

よび JIS A 1155:2012に準拠した反発度法による圧縮強度測定，コア供試体の採取を行った。ドリル法による中性化

3 結果および考察深さ測定は，健全部を対象に雨がかりの有無や方位，高さといった環境条件の異なる点を対象に行った。反発度法に3.1よる圧縮強度の測定は，ドリル法による中性化深さ測定を微破壊および非破壊試験の結果および考察行った箇所の代表点の近傍で行った。表－4にコア供試体ドリル法による中性化深さ測定結果を図－3に示す。中の採取位置に作用する因子を示すが，コア供試体の採取は，性化深さは，No.Ⅰから No.Ⅴの雨なし面で1.95mm から不具合発生箇所を対象とした。ここで，コア供試体 No.1か16.45mm であり，測定位置が GL から高いほど中性化深さ

ら No.5は壁面を貫通してコアを採取しており，雨あり面とが大きい傾向にある。これは GL から高い，つまり梁下に雨なし面の両条件で中性化の測定を行った。コア供試体

近いほど，地面からの跳ね返りや風による雨がかりの可能No.6から No.11は，柱および梁から採取しており，片面の性が低く，乾燥している期間が長くなるためと考えられる。

3圧縮強度 (N/mm2)

一方で，No.Ⅵから No.Ⅺの雨あり面では，中性化深さが0.25mm から3.90mm であり，高さや方位と中性化深さに何らかの関係性はみられない。
ドリル法による中性化深さとその近傍で測定した反発度法から推定した圧縮強度の関係を図－4に示す。推定圧

50484644

雨なし
雨あり

4240

縮強度は，41.9N/mm2から48.0N/mm2であり，この範囲で圧

02468
中性化深さ (mm)図－4

圧縮強度と中性化深さの関係縮強度と中性化に何らかの関係性はみられない。
以上のことから，中性化の進行に関わる環境条件として1012は，雨がかりの有無が支配的であり，その他の環境条件は，
183.2
3.2.1

中性化深さ (mm)中性化の進行への寄与が小さいと考えられる。

コア供試体の試験結果および考察
雨がかりの有無による比較

No.1から No.5の健全部における中性化深さ測定結果の

15

雨なし

雨あり

No.4

No.5

129630

雨がかりの有無による比較を図－5，雨がかりの有無によ

No.1

る比較の代表点として，No.2の中性化状況を写真－3に示
図－5す。中性化深さは，雨あり面では0.78mm から4.00mm であ

No.2

No.3

雨がかりの有無による中性化深さの比較

り，雨なし面では7.09mm から12.82mm であった。ここで，雨なし面では，No.2および No.3と比較して No.4および No.5の中性化深さが小さく，GL からの高さによる中性化深さに違いがみられる。これは，3.1で考察したように GL からの高さによる雨がかり程度の差による違いであると考えられる。
また，ルート t 則により算出した中性化速度係数の平均は，雨あり面で0.84mm/√year，雨なし面で3.91mm/√yearとなった。ここで，雨がかりの有無による差は，雨がかり

写真－3なしの条件が雨がかりありの条件の4.6倍程度となっている。一方で，鉄筋コンクリート造建築物の耐久設計指針・同解説では，雨がかりの無い屋外を雨がかりがある場合の中性化深さ (mm)601.6倍としている。本実験における雨がかりの有無による差は，最小である No.4でも2.9倍程度であり，大きく異なる結果となった。
3.2.2

不具合の有無による比較

No.2 の中性化状況

貫通健全部

50

不具合部

R：雨ありの環境条件

403020100

不具合がある点から採取したコア供試体の中性化深さを図－6に示す。ここから，各不具合における中性化への影響を考察していく。

図－6

不具合部と健全部の中性化深さの比較

乾燥収縮に起因したひび割れが発生している No.1の中性化状況を写真－4に示す。収縮に起因したひび割れでは，雨なし面の不具合部でくさび状に中性化がみられ，くさびの先端から対面まで貫通している。また，ひび割れに沿って割裂すると，ひび割れにしたがって面的に中性化が進行し，貫通していることがわかる。
打重ね部となる位置の代表点として，No.5の中性化状況
を写真－5に示す。打重ね部では，収縮に起因したひび割れと同様に雨なし面でくさび状の中性化がみられた。一方
で，雨あり面では，くさび状の中性化の進行はほとんどみられていないが，これは雨がかりの影響で中性化が進行していないためであり，中性化材齢が進むにしたがって，く写真－4 No.1 の中性化状 写真－5 No.5 の中性化状況 (収縮ひび割れ)況 (打重ね部)

さび状に中性化域が拡張していくと考えられる。打重ね面4

に沿って割裂した状況をみても，雨なし面ではくさびの先端まで面的に中性化しているのに対し，雨あり面では表面からの中性化が進行していない。
豆板の発生している No.6の中性化状況を写真－6に示す。
豆板部では，骨材が露出している箇所で中性化の進行がみられた。また，中性化深さは健全部で1.8mm，不具合部で写真－614.26mm である。ここで，豆板となった骨材の界面からのNo.6 の中性化状況 (豆板)

中性化深さは，5.20mm 程度あり，健全部より中性化が進行していた。
コールドジョイントとなる位置の代表点として，No.8の中性化状況を写真－7に示す。コールドジョイント部から採取したコア供試体には，いずれも打重ね跡がみられたが，No.7および No.9，No.10では，不具合に起因して中性化が進行している箇所がみられなかった。また，図－7に中性

写真－7化速度係数の比較を示すが，雨あり面における平均は，健中性化速度係数 (mm/√year)

全部の1.75 mm/√year に対して，収縮に起因したひび割れ部で38.30 mm/√year，打重ね部で18.20 mm/√year，豆板部で14.26 mm/√year，コールドジョイントで9.75 mm/√yearとなり，コールドジョイント部では，他の不具合部と比較して，中性化が進行していない結果となった。
以上のことから，本実験における施工上の不具合の中性化への影響度は，その発生状況で大きく異なり，収縮に起因したひび割れ，打重ね部，豆板，コールドジョイントのNo.8 の中性化状況 (コールドジョイント)454035302520151050順に小さくなった。この原因について，収縮に起因するひび割れは，部材を貫通するのに対し，打重ねやコールドジョイントは，打設時に発生する不具合であり，セメントの水和の進行により部材中心では健全な状態が維持される。
このように表面のみにあらわれる不具合であるので，中性図－7

中性化速度係数の比較 (雨がかり面)化の進行が抑えられたと考えられる。一方で，本実験ではみられていないが，表面のみの不具合であっても，鉄筋の2) 本実験の場合，施工上の不具合の中性化への影響度は，近傍にあることで耐久性の低下につながると考えられる。

その発生状況によって大きく異なり，収縮に起因した貫通ひび割れ，打重ね部，豆板，コールドジョイントの4 おわりに順に小さくなった。

本実験で得られた結果を以下にまとめる。
参考文献

1) 中性化の進行には，環境条件として雨がかりの有無の

1) 日本建築学会：鉄筋コンクリート造建築物の耐久設計指針・同解説，2016.7.

影響が大きく，その他の条件は，中性化の進行への寄与は小さいと考えられた。

5