コンクリートの乾燥収縮に関する共同試験結果報告○菅原伸之＊1

野澤優宏＊2

前田秀夫＊3

塩谷勝＊4

要旨：愛知県生コンクリート工業組合技術委員会では、組合員工場が使用している粗骨材を種類･産地･岩種別に層別し、各層を代表する粗骨材を使用してコンクリートの長さ変化試験を行った。
その結果、工業組合全体としての乾燥収縮率の実態を把握することができた。さらに、高性能 AE減水剤（収縮低減タイプ）や収縮低減剤、および収縮低減材として尿素を用いた場合の収縮低減の効果と収縮低減材料の費用対効果についての資料を得た。
キーワード ： 乾燥収縮率、高性能 AE 減水剤（収縮低減タイプ）、収縮低減剤、尿素、費用対効果
１．はじめに土木学会コンクリート標準示方書や日本建築学会鉄筋コンクリート標準仕様書（以下、JASS 5 と略す）にコンクリートの乾燥収縮率に関する規制値が設けられた。そこで、全国生コンクリート工業組合連合会により、各工場における実態把握の必要性が推奨されてきた。愛知県生コンクリート工業組合（以下、愛知工組と略す）においてもそれを受けて、組合員工場が製造する生コンクリー
トを対象に乾燥収縮率の実態把握と今後の対応への資料を得る目的で、技術委員会で共同試験を 3年間にわたって実施した。本報告は、その結果をまとめたものである。
２．目

的次の 4 項目を対象とした。
① 組合員工場が使用する代表的な粗骨材の種類、産地、岩種、およびそれらの組み合わせを選定し、コンクリートの長さ変化試験（乾燥収縮率）の実施。
② 収縮低減材料（市販品以外の尿素 1）も含む）を用いた場合の乾燥収縮率低減効果の確認。
③ 粗骨材の採取時期が異なることによる影響の把握。
④ 収縮低減材料の費用対効果の把握。
３．試験の計画
3.1

概要

共同試験は、シリーズⅠとシリーズⅡに分けて行った。シリーズⅠは、平成 19 年度から 21 年度にわたり実施した。シリーズⅡは、高性能 AE 減水剤（収縮低減タイプ）および収縮低減剤、さらに尿素(三者を併せて収縮低減材料という)の効果を検証するために、平成 21 年度に実施した。
試験は、いずれも練り上がり時のコンクリート温度が 20℃程度となるよう、当該年度の 9 月に試験計画を立案し、10 月に諸材料の準備、11 月に長さ変化測定用供試体等の作製の手順で行った。
なお、細骨材は、粗骨材が選定された工場のものを使用した。
＊1 愛知県生コンクリート工業組合：技術委員会委員（㈱太啓）＊3 同委員（㈱大嶽安城）＊2 同委員（㈱磯谷組）＊4 愛知県生コンクリート工業組合：技術部

3.2

シリーズⅠ（粗骨材の選定）

シリーズⅠで試験の対象とした粗骨材は、組合員工場が使用する粗骨材のうち種類・産地・岩種、およびその単数もしくは複数の組み合わせのグループから代表的な 27 サンプルを選定した。
実施年度別に選定した粗骨材の種類と産地を表－1 に示す。
なお、表－１中のこれらの岩種は、頁岩、硬質砂岩、砂岩、チャート、石英はん岩、片麻岩、輝緑岩、かんらん岩、花崗岩、石英片岩、石灰岩である。
表－1種類砕石

陸砂利
山砂利

粗骨材の種類と産地

平成 19 年度
多度産
鉢地産
多治見産注)
幸田産
藤岡産
石巻産注)
藤原産
菅島産注)
犬山産
津久見産
音羽産
鳳来産
吉良産
員弁川水系
揖斐川水系注)
注)
木曽川水系
瀬戸産注)
多治見産注)
猿投産

平成 20 年度
多治見産注)
南濃産
菅島産注)
瀬戸産
志津産
照山産
石巻産注)
揖斐川水系注) 町屋川水系木曽川水系注)
笠原産
藤岡産
瀬戸産注)
多治見産注)

平成 21 年度
稲武産
幡豆産
水梨産

水窪川水系
瀬戸産注)

注) 実施年度間で産地が重複するのは、粗骨材の複数使用工場における組み合わせが異なることによる。

3.3

シリーズⅡ（骨材と混和剤の種類および使用量）

シリーズⅡでは、シリーズⅠで行った長さ変化試験の結果のうち、乾燥収縮率が比較的大きかったコンクリートの粗骨材を 3 種類選定し、それぞれについて収縮低減材料の効果を検証した。選定
した粗骨材と収縮低減材料を表－2、表－3 に示す。
表－2

選定した骨材シリーズⅠで試験を行った年度
平成 19 年度平成 20 年度

表－3使用した収縮低減材料とその使用量

収縮低減材料種類および産地

高性能 AE 減水剤(収縮低減タイプﾟ)

吉良産砕石
南濃産砕石
揖斐川水系陸砂利

収縮低減剤

志津産砕石
木曽川水系陸砂利

尿素＊

使用量「C は単位セメント量（kg/m3）」
A

C×1.02～1.50%

B

C×1.10～1.75%

C

C×1.5%、C×4.0%

D

3.0kg/m3、6.0kg/m3

E30kg/m3＊ 微粒状のため使用時には練り混ぜ水に溶解した。

3.4

試験方法

長さ変化測定用供試体の寸法は 100×100×400mm とし、JIS A 1132 に準拠して作製した。供試体は材齢 1 日で脱型し、以後、材齢 7 日まで 20±2℃の水中養生を行い、材齢 7 日で基長を測定した。その後、保存期間 26 週までの間に表－4 の方法で乾燥収縮率を求めた。また、併せて圧縮強度（20±2℃水中養生：材齢 28 日）
試験も実施した。
長さ変化試験の委託先試験機
関と測定方法は、試験誤差を考表－4

試験機関と測定方法

試験実施年度

試験機関

測定方法

平成 19 年度

A 試験機関レーザー式変位センサーを用いた自動長さ変化測定方法注)

平成 20 年度

B 試験機関JIS A 1129-1（コンパレータ方法）

平成 21 年度

C 試験機関JIS A 1129-3（ダイヤルゲージ方法）注）筑波メカニクス社製の自動長さ変化測定装置による。

えると統一することが望ましいが、今回の試験については表－4 に示す 3 試験機関で、それぞれ年度ごとに異なる三つの測定方法で行った。
3.5

配合

共通配合は 30-18-20(25)N を用いたが、粗骨材の種表－5類や組み合わせ、および細骨材が工場により異なるの項で、実際に用いた配合の単位量や水セメント比、細骨単位量・配合の範囲と平均値
目

範囲

3セメント（kg/m ） 340～386
3平均363材率の範囲を表－5 に示した。砂利・砂から砕石・砕水（kg/m ）170～188178

砂まで含まれるため、同じ呼び方のコンクリートでも水セメント比(%)

45.2～50.049.1

単位量や水セメント比、細骨材率に差が見られる。

細骨材率(%)

40.8～49.545.3

なお、シリーズⅡの高性能 AE 減水剤（収縮低減タイプ）の場合には単位水量を 175kg/m3 に限定し、スランプは混和剤の添加量で調整した。また、収縮低減剤や尿素の場合にはその添加により空気量が変化するので、それらを用いたコンクリートの空気量は、5.0±1%に適合するよう AE 剤量により調整した。
４．試験結果
4.1

シリーズⅠ個々の試験結果、および粗骨材の種類、組み合わせ別に集計した結果を表－6 に示す。
乾燥収縮率は、最大値が 828μ、最小値が 469μであり、全てが JASS 5 の規制値 8×10-4 を満足した。
骨材種類の内で砂利グループ（G1～G5）の平均値は、石灰砕石を除く他のグループに比べて 30～50μ 小さいが、範囲が 359μ と大きく、標準偏差にもそのことが現れている。石灰砕石グループ（CS1～CS3）は試験数が少ないが、平均値は、他のグループに比べて 70～130μ 小さいことが認められた。
また、図－1 にヒストグラムを示す。600μ～700μが最頻値となっており、さらに、全体の約 90%が500μ 以上 800μ 以下であった。
圧縮強度の結果は、平均値が 43.1N/mm2、最大値が 49.8N/mm2、最小値が 36.4N/mm2、標準偏差が 3.92N/mm2 であった。
12個 数 ｎ1098786422

104.5

5.5

6.5

7.58.5

乾燥収縮率（×100μ）

図－1

試験結果のヒストグラム

表－6 試験結果の一覧
保存期間26週の乾燥収縮率 （μ）
記号
結果 個数 平均値 最大値 最小値 範囲 標準偏差G1 720G2 555
5 637.4 828
469 359 140.4
G3 615G4 469G5 828
C1 761C2 727
C3 645C4 7289 696.6 766
620 146
61.8
C5 766C6 632
C7 754C8 636
C9 620GC1 729
GC2 692
GC3 683
GC4 578
GC5 670
10 674.1 828
549 279
88.7
GC6 549
GC7 771
GC8 578
GC9 828
GC10 663
CS1 540
3 568.7 592
540 52CS2 574―
CS3 592
27 663828
469 35992.6
全 体
記号：粗骨材の種類：G は陸砂利・山砂利、 C は砕石、GC は砂利＋砕石、 CS は石灰砕石を表す。

4.2シリーズⅡ収縮低減材料の効果を確かめるために実施した試験結果を表－７に示す。
なお、圧縮強度試験も併せて行ったが、GC7 の D(3.0)が他に比べて 57.5N/mm2 と高い強度を示したが、他は 45±5N/mm2 の範囲内であった。
表－7 収縮低減材料を使用した場合の試験結果（保存期間 26 週：単位はμ）
表－6C 注 3)
D 注 3)
比較用ベグルによる
粗骨材の岩種A 注 2) B 注 2 )
注 1)
ープース
(1.5) (4.0) (3.0) (6.0)
記 号
1GC9799716742675553743704
硬質砂岩＋陸砂利E 注 4)
30―2GC7

硬質砂岩＋陸砂利

798679724648559735639588

3C1片麻岩

663590605541424575548―

注1） 収縮低減材料を用いない配合。
注2）高性能 AE 減水剤（収縮低減タイプ）の銘柄別。使用量は単位水量 175kg/m3 に見合う量。
注3）収縮低減剤の銘柄別で、C の（ ）内はセメント量に対する添加率(%)。D の（ ）内は添加量(kg/m3)。
注4）尿素で 30kg/m3 使用。

５．考
5.1

察

収縮低減材料を用いない場合

粗骨材の種類･産地･岩種、およびその組み合わせによる乾燥収縮率の結果は、表－6 に示すように、平均値が 663μ、最大値が 828μ であり、JASS 5 の規制値である 8×10-4 を超えるものはなかった。
しかし、測定の不確かさや粗骨材の変動を考慮すると、規制値に近い粗骨材についてはさらに試験が必要と考える。
5.2

収縮低減材料の効果

図－2 に各種の収縮低減材料、およびその添加量の水準を変えた場合の乾燥収縮率の違いを示す。
また、図－3 には比較用ベースに対する低減効果（%）を示す。これによれば比較用ベースの乾燥収縮率が異なってもグループ間で収縮低減材料の銘柄ごとの傾向にはあまり差はないが、低減材料の使用率が一定でないので断定はできないものの、いずれのグループでも銘柄間の差が大きいことが分かる。また、尿素を用いた場合の低減効果も大きかった。今後、収縮低減材料の採用に当って900110800100

ベースA
B
C(1.5)
C(4.0)
D(3.0)
D(6.0)
E

700
600
500
400
300

低減効果（％）

乾燥収縮率（μ）

は、後述する費用対効果も含めて確認する必要がある。

ベース
A
B
C（1.5）
C(4.0)
D(3.0)
D(6.0)
E

90
8070
60
50

グループ１

図－2

グループ２

グループ３グループ１

収縮低減材料の効果

図－3（収縮率による比較）

図－4 に示すように、保存期間 26 週における乾燥収縮率と質量減少率との間には相関関係は

乾燥収縮率（μ）

乾燥収縮率と質量減少率との関係

収縮低減材料の効果
n = 49y = 108.06x + 388.45
R² = 0.0973

900800700600
500400

見いだせなかった。したがって、本試験結果か3001.5らは、質量減少率により乾燥収縮率を推定することは困難であると言える。

グループ３（ベースに対する割合）
1000

5.3

グループ２

図－422.53
質量減少率（%）

3.5

乾燥収縮率と質量減少率との関係

5.4

保存期間が短い場合の乾燥収縮率と 26 週乾燥収縮率との関係

図－5 に示すように、保存期間 4 週と 26 週の乾燥収縮率の相関関係は、寄与率（R2）が 0.92（n=27）と非常によいことが分かる。さらに、これに収縮低減材料使用分の結果を加えた図－6 においてもR2 が 0.85（n=49）であり、いずれも良好な相関関係が得られた。今後さらに精度の確認を行うことが大切であるが、愛知工組における今後の試験においては大いに活用したい関係である。
参考までに他の保存期間との相関関係についても表－8 に示したが、保存期間が 26 週に近くなるほど相関関係が良くなることが現れている。しかし、早期判定に用いるのであれば、今回の試験結1000

26 週乾燥収縮率（μ）

26週乾燥収縮率（μ）
26W乾燥収縮率（μ）

果では、保存期間 4 週からの推定で充分であると言える。
収縮低減材料不使用分のみ

800
600
y = 1.2167x + 172.75
R² = 0.9247
n = 27400

収縮低減材料の使用分を含む

800
600
400

y = 1.1046x + 237.38
R² = 0.8516● 低減材料なし
n = 49200△

低減材料あり0200200

図－5300400
500
4W乾燥収縮率（μ）
4 週乾燥収縮率（μ）

600

100

区

200

300

400500600

4 週乾燥収縮率（μ）

4 週と 26 週との乾燥収縮率の関係
表－8

図－6

4 週と 26 週との乾燥収縮率の関係

保存期間 4 週、8 週、13 週と 26 週の乾燥収縮率との相関関係
分収縮低減材料
不使用分のみ収縮低減材料の使用分を含む

5.51000

保存期間

個数

R2回帰式

4週

270.9247

y = 1.2167 x＋172.75

8週

270.9547

y = 1.0882 x＋82.151

13 週

270.9686

y = 1.0529 x＋32.404

4週

490.8516

y = 1.1046 x＋237.38

8週

490.8921

y = 0.9506 x＋174.93

13 週

490.9383

y = 0.9588 x＋101.77

同一材料における採取時期の違いによる乾燥収縮率の差

シリーズⅠのうち比較的乾燥収縮率の大きい粗骨材を用いた配合のコンクリートについて、シリーズⅡの収縮低減材料の効果を調べたが、その際に比較用ベースとした収縮低減材料を用いないコンクリートは、シリーズⅠと全ての材料・配合が同じで再度実施したので、各材料の採取時期は 1～2 年の期間を経ている。その両者の乾燥収縮率の差を示したのが表－9 である。データが僅かなことと、測定の不確かさ、供試体作製のバラツキ、測定方法の違い、各材料（細骨材、セメント）の変動などが加わったものであるので、単純に粗骨材のみによる変動とは言い難いが、総合的に 100μ程度の差を生じる可能性が考えられる。
表－9

採取時期の違いによる乾燥収縮率の差(数値の単位：μ)
シリーズⅠ
シリーズⅡ
種類・産地
平成 19 年度 平成 20 年度 平成 21 年度

差
(Ⅱ－Ⅰ)

硬質砂岩砕石(南濃産)＋陸砂利(揖斐川水系)―

771798＋27

硬質砂岩砕石(志津産)＋陸砂利(木曽川水系)―

828799－29

片麻岩砕石(吉良産)761―

663－98

5.6

収縮低減材料を用いた場合の費用対効果の例
900

くなることが避けられないが、先にも述べたよ

800

うに、粗骨材や収縮低減材料の種類、銘柄などによって低減効果が異なることから、費用対効
果の形で表すのが一つの評価方法であると考え、シリーズⅡの結果をもとに図－7 に示した。
図－7 によれば、高性能 AE 減水剤（収縮低減タイプ）の場合には、3 種類の粗骨材のいず乾燥収縮率（ μ ）収縮低減材料を用いた場合に生コン価額が高700600500400300れにおいても、収縮低減剤の銘柄を問わず同じような傾向が現れている。ただし、同じ乾燥収縮率幅の低減に対応する費用に関しては銘柄間に差が大きいことが分かった。このことから費用対効果に関してはコスト削減のためにも十分な資料を得ておくことが大切である。

A1B1C1D1A2B2C2D2E2A3B3C3D302,000

4,0006,000

コスト（円/m3）
アルファベット：A、B は高性能 AE 減水剤（収縮低減タイプ）の銘柄を表す。C､D は収縮低減剤の銘柄を表す。E は尿素入りを表す。
数値：粗骨材の試料別を表し、収縮低減材料を用いない場合の乾燥収縮率１＝799μ２＝798μ３＝663μ図－7収縮低減材料による費用対効果の例

６．まとめ
乾燥収縮率規制への愛知工組としての対応を検討するに当たって、技術委員会による乾燥収縮に関する共同試験を実施した。その結果、以下のことが言える。
①粗骨材の種類、産地、岩種別に組合員工場全体を網羅できるよう代表試料を選定し実態を把握したが、全体的には JASS 5 の規制値である 8×10-4 を超えるものがないことが確認できた。
②大半のデータは 500～800μ の範囲にあり、ことに 600～700μ の範囲には全体の 3 分の 1 が占めている。
③同じ供試体による保存期間が短期の場合の乾燥収縮率から 26 週の乾燥収縮率の推定は、今回の共同試験ではかなり精度高く予測することが可能であることを確認できたので、特に、収縮低減材料などの効果を早期に予測することなどに今後活用して行きたいと考える。
④試験数が少なく断定的なことは言えないが、採取時期が 1～2 年の期間を経た場合、同じ粗骨材でも乾燥収縮率に 100μ 程度の差が生じることが分かった。各種材料の品質変動が乾燥収縮率の変動にどの程度の影響を及ぼすかについて、今後、試験を行う必要性を痛感した。
⑤収縮低減材料を用いた場合の収縮低減効果、ならびにその費用対効果に関しても事例を提示することができ、今後の乾燥収縮率のニーズに対応できる参考資料を得ることができた。
参考文献
1）河井 徹、田中 博：“尿素を用いたコンクリートのひび割れ低減に関する研究”コンクリート工学年次論文
集、Vol.29, 2009、pp.639～644
共同試験協力者（50 音順）
技術委員会：委員長：吉兼 亨(宇部生コンクリート㈱)執筆者以外の委員：市川直孝(東三河支部)、金森茂生(名古屋エスオーシー㈱)、金子高昇(山石建材工業㈱)、亀山正彦(愛設生コン LLP)、服部一男(宇部生コンクリート㈱)、松田敏貴(名古屋支部)、水野喜守(中部太平洋生コン㈱)、森茂(東海菱光㈱)、山口桂介(田原生コン㈱)、山本進久(㈱スエヒロ産業)、その他、協力組合員：延べ 100 名
協力工場：生駒生コンクリート㈱、㈱磯谷組、稲武生コンクリート㈱、宇部生コンクリート㈱、㈱大嶽安城、㈱大嶽名古屋、コスモ生コン㈱、新城生コン㈱、新知多コンクリート工業㈱、㈱知立菱光コンクリート、㈲東栄興業、名古屋エスオーシー㈱、ハーバー生コン㈱、三河生コンクリート㈱、名東生コン㈱、山富建材㈱