打込み直後に地震動を受けたコンクリートの強度性状に関する実験
Experiment on Compressive Strength of Concrete Vibratedby Earthquake Motion Immediately after Placing
梶山毅*1

Tsuyoshi Kajiyama

伊藤真二

*1

Shinji Ito

学*1

住Manabu Sumi

達司*2

芝池

Tatsuji Shibaike

要旨
打込み直後に大きな地震動を受けたコンクリートの強度性状を把握することを目的として、実際に観測された地震波により構造体小型モデルを加震し、圧縮強度や鉄筋の付着強度に及ぼす影響について検討した。本実験の範囲では、強度レベルにかかわらず、凝結の始発前後に大きな地震動を受けると、圧縮強度は初期材齢でわずかに低下するが、長期では加震なしのコア 28 日強度を上回る結果となった。付着強度は加震による低下率は圧縮強度に比べ小さいが、その後の強度増進は小さい結果となった。

キーワード：打込み直後 地震動 コア供試体 強度性状 鉄筋 圧縮強度 付着強度

１．はじめに搭載重量 10tf)を使用した。加震波は南北方向の大きな横揺れが特徴の兵庫県南部地震の地震波(JMA 神戸波、最大加1)

気象庁統計資料 によると、1990 年以降、震度 1 以上の速度 818cm/s2)を用いた。加震地震波を図 2 に示す。

地震は年平均約 2500 回、震度 5 弱以上の地震は年平均約 927 回発生している。図 1 に 1990 年以降の震度 5 弱以上の地震の発生回数を示す。この間、1993 年に兵庫県南部地震回数回発生している。また 2004 年には震度 5 弱以上の地震が(マグニチュード(以後、M)7.3、最大震度 7)、2004 年には新潟県中越地震(M6.8、最大震度 7)、2005 年には福岡県西方沖地震(M7.0、最大震度 6 弱)、2007 年には能登半島地震

35302520151050(1996年9月以前の 震度5 震度6はそ れぞれ5弱
1996年9月以前の震度5、震度6はそれぞれ5弱、6弱

90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04
年度

図1
加速度（cm/s2）

8006004002000-200-400-600-800

加速度（cm/s2）

8006004002000-200-400-600-800

加速度（cm/s2 ）(M6.9、最大震度 6 強)が発生し、M6 を超える大規模な地震

800
600
4002000-200-400-600-800が発生している。
このような状況の中で、コンクリートが打込み直後に大きな地震動を受けると、構造体コンクリートの強度性状に少なからず影響を及ぼすものと推測される。そこで、打込み直後に大きな地震動を受けたコンクリートの強度性状を把握することを目的として、実際に観測された地震動を構造体小型モデルに与え、コア供試体を採取し圧縮強度や鉄筋の付着強度に及ぼす影響について検討することとした。
なお、本報告は文献 2)、3)を加筆修正したものである。

２．実験概要2.1

加震装置には三次元振動台(3 次元 6 自由、3m×3m、最大
*1

技術研究所

建築技術研究部門*2大阪本店建築部― 65 ―

地震発生回数（1990～2004）1)
NSEW

UD0

加震方法

5弱
5強
6弱
6強76弱)

図2510152025時間（秒）3035

加震地震波（JMA 神戸波）40

鴻池組技術研究報告

2.2

実験シリーズ 1

表1

実験シリーズ 1 では、構造体コンクリートの圧縮強度お普通強度(N55)

表2

び終結時間を考慮し、練り上がり後 1 時間、3 時間、6 時間、材 料9 時間、12 時間、24 時間とした。実験水準を表 1 に示す。

セメント

コンクリート品N55)および Fc60 クラスの低熱ポルトランドセメント使用

粗骨材の水セメント比 30%の高強度(以後、L30)の 2 種類とした。

混和剤

使用材料を表 2 に、調合を表 3 に示す。凝結試験結果を図表33 に示す。
構造体小型モデル(圧縮強度用)

構造体小型モデルの形状を図 4 に示す。構造体小型モデ
ルの寸法は 550×400×210mm で無筋とし、打込み面の上面

質

S1：陸砂，鹿島産，表乾密度2.61g/cm3，吸水率1.52%，F.M.2.63
3
S2：砕砂，葛生産，表乾密度2.67g/cm ，吸水率1.48%，F.M.2.81
混合比率 S1：S2＝70：30
G：砕石2005，岩瀬産，表乾密度2.65g/cm3，吸水率0.53%
実積率60.0%
高性能AE減水剤，AE減水剤

細骨材

ランドセメント使用の水セメント比 55%の普通強度(以後、コンクリートの調合
単位量 (kg/m3)

結合材 W/C SLまたは 空気量調合(%)
種類 (%) FL(cm)

S/a(%)WCS1S2GAd

N55

N551847.0175318587252954

C×0.8%

L30L306046.7165550532228875 C×1.15%はビニールで被覆した。試験体数は加震材齢(練り上がりか4.550

貫入抵抗値（N/mm 2 )らの経過時間)ごとに 1 体、計 14 体(W/C2 水準×7 加震材齢)作製し、加震時まで 20±2℃、60±5%RH の室内で養生した。
加震後も同様に養生した。コア供試体は図中に示す位置から各試験材齢(7，28，91 日)で 3 本採取し、圧縮強度と静弾性係数(28，91 日)を測定した。
2.2.4

コンクリートの使用材料

C：普通ポルトランドセメント（N）， 密度3.15g/cm33
低熱ポルトランドセメント（L）， 密度3.22g/cm
W：上水道水水実験に用いたコンクリートは、Fc27 クラスの普通ポルト2.2.3

加震無し(0)、1、3、6、9、12、24

高強度(L30)

加震材齢

加震材齢は事前に実施した凝結試験結果から、始発およ2.2.2実験水準

加震材齢(練り上がりからの経過時間)

コンクリートの種類

よび静弾性係数に及ぼす影響について、実験を行った。
2.2.1

2008

N55-試し練り
N55-加震実験時
L30-試し練り
L30-加震実験時

4030

終結
2010始発実験結果
0各材齢の加震無しコア強度に対する強度比を図 5 に示す。

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

経時（h：min.）

加震無しコア強度に対する強度比は、N55 および L30 とも図3材齢にかかわらず同様の傾向にあった。N55 では凝結の始発に近い 6 時間後で加震した場合、強度比は 0.9 程度とな

凝結試験結果型枠固定木ねじ位置った。一方、L30 では始発以前の 1 時間および 3 時間の場合に強度比 0.7～0.8 となり顕著な強度低下を示し、始発以287は、L30 のように流動性の持続時間が長い調合では、打込7400600降に加震した場合においても強度低下が認められた。これ

コア抜き位置9128 （100φ×200mm）
9128791

み直後のフレッシュな状態において、加速度を伴い大きく変位する地震動を受けると、骨材の移動による局部的な材550料分離や空隙が生じるためと推測される。
加震無しのコア 28 日強度に対する強度比を図 6 に示す。

図4210

構造体小型モデル

打込み直後の加震により強度低下を示す場合もあるが、材

図 7 に静弾性係数の測定結果を示す。コア供試体の静弾性係数は、加震の有無にかかわらず NewRC 式によく一致する結果となっている。
本実験の範囲では、コンクリートが打込み直後の若材齢

N55
1.00.87d28d91d0.6
始発終結0.4時に本実験の加震波クラスの地震動を受けると、調合および加震材齢によっては強度低下を示す場合もあるが、その― 66 ―各材齢の加震なしコア強度に対する強度比

ア 28 日強度を上回り、それぞれ強度増進が認められた。

1.21.2
各材齢の加震なしコア強度に対する強度比

齢 91 日の長期材齢ではいずれのケースでも加震無しのコ

L30
1.00.87d28d91d0.6
始発

終結6120.4061218

練り上がりからの経過時間（h）

図524018

練り上がりからの経過時間（h）

各材齢の加震無しコア強度に対する強度比24

られることが確認できた。
2.3実験シリーズ 2実験シリーズ 2 では、実験シリーズ 1 と同様に圧縮強度の把握に加え、構造体小型モデルに異形鉄筋を設置し、加N55

1.41.21.00.80.6

始発

終結

6

震後に鉄筋を中心としてコア供試体を採取し付着強度試験

1218

図65加震方法
静弾性係数（×10 4 N/mm2 ）波(JMA 神戸波、最大加速度 818cm/s2)とした。構造体小型モデルを振動台に固定し、設定経過時間ごとに 3 次元で加震した。なお、一部、原波(JMA 神戸波)の 1/2 スケール波についても実施した。

0.828d91d91d2

NewRC式
k1=k2=1.0，γ=2.3

N55加震なし
N55加震
L30加震なし
L30加震

13060

図7静弾性係数

表４

実験水準

120

縦筋用（コア垂直抜き）、横筋用（コア水平抜き）
加震なし、始発前（5h）、凝結中（6～8h）
終結後（12h） 練り上がりからの経過時間
JMA神戸波，1/2スケールJMA神戸波

加震レベル

18 体作製し、加震時まで 20±2℃、60±5%RH の室内で養生

表5使用材料材 料品

質

C：普通ポルトランドセメント（N）， 密度3.16g/cm3
低熱ポルトランドセメント（L）， 密度3.22g/cm3

セメント

材齢(28、91 日)で 3 本採取し、圧縮強度と静弾性係数を測W：地下水水定した。付着用コアはφ150×200mm とし、同様に各材齢(28、細骨材

S1：陸砂，外浪逆浦産，表乾密度2.60g/cm3，吸水率1.50%，F.M.2.37
S2：砕砂，葛生産，表乾密度2.67g/cm3，吸水率1.48%，F.M.3.13
混合比率（質量） S1：S2＝70：30

粗骨材

G：砕石2005，石岡産，表乾密度2.67g/cm3，吸水率0.52%
実積率60.0%

混和剤

高性能AE減水剤，AE減水剤

試験項目および試験方法

強度試験は JCI および ASTM の標準方法に準拠した。鉄筋の

表6
結合材
種類

W/C(%)

SLまたはFL(cm)

N55

N5518L30

L3060

調合

荷重と鉄筋の自由端すべり量を測定した。
390水準
普通強度（N55）、高強度（L30）

加震材齢コア水平抜き)の 2 種類を設定加震時間ごとに各 1 体、計

実験結果

243要因
コンクリートの種類
試験体形状とした。縦筋用(横置き、コア垂直抜き)、横筋用(縦置き、付着長は 50mm とし、図 9 に示す装置(押し抜き方法)により、18圧縮強度（N/mm 2 ）構造体小型モデル(付着強度用)

縮強度、静弾性係数、鉄筋の付着強度とした。鉄筋の付着120

練り上がりからの経過時間（h）0

構造体小型モデルを図 8 に示す。寸法は 850×750×210mm

試験項目はフレッシュ性状(ブリーディング、凝結)、圧60.4240の 2 種類とした。使用材料を表 5 に、調合を表 6 に示す。

91 日)で 3 本採取した。鉄筋は D13(SD295)とした。

終結

28d

は Fc27 クラスの普通強度(N55)、Fc60 クラスの高強度(L30)

圧縮用コアはφ100×200mm とし、図中に示す位置から各始発4て 6～8 時間、終結後として 12 時間とした。コンクリートした。加震後も同様に養生した。

28ｄ
91ｄ0.6

NewRC式
k1=k2=1.0，γ=2.4を考慮し、始発前として練り上がり後 5 時間、凝結中とし

2.3.5

1.0

実験水準

実験水準を表 4 に示す。加震材齢は始発および終結時間

2.3.4

1.2

加震無しのコア 28 日強度に対する強度比

加震波は実験シリーズ 1 と同様の兵庫県南部地震の地震

2.3.3

L301.4

練り上がりからの経過時間（h）を実施した。

2.3.2

28ｄ
91ｄ

0.4
0

2.3.1

加震なしのコア28日強度に対する強度比

後の強度増進により材齢 91 日では必要強度(相当 Fc)が得

加震なしのコア28日強度に対する強度比

打込み直後に地震動を受けたコンクリートの強度性状に関する実験

コンクリートの調合
空気量(%)

4.5

単位量 (kg/m3)

S/a(%)

WC

S1

S2

G

47.2

177

322

585

251

953 C×1.06%

47.7

165

550

541

232

865 C×1.60%

Ad

2

ブ リ ー デ ィ ン グ 量 は N55 で 0.089cm /cm 、 L30 で は0.003cm3/cm2 であった。

に対して、1.02～1.40 の範囲となった。1/2 スケール波で1)圧縮強度、静弾性係数も同様であり、加震レベルの差は本実験の範囲では認めら

加震なしのコア 28 日強度に対する強度比を図 10 に示す。

れなかった。横筋用壁状部材の水平コアの強度増進が大き

L30 の垂直コアの強度比は、実験シリーズ 1 とほぼ同様のいが、これは材齢 91 日コア供試体 2 本を試験体下部から採傾向を示し、始発前(5h)で約 0.9 と低下したが、全体的に取したための圧密の影響も含まれるものと考えられる。
コア供試体の静弾性係数は、実験シリーズ 1 と同様に、実験シリーズ 1 に比べ強度変化は小さく、いずれの供試体も材齢 91 日では強度が増進し、 加震なしのコア 28 日強度加震の有無にかかわらず NewRC 式によく一致した。

― 67 ―

鴻池組技術研究報告200891d28d

引抜き試験用
万能試験機

91d

91d

28d

91d

91d
91d
28d

【平面図】

球座

28d

91d

28d
28d

28d

ロードセル

750

28d28d

圧縮試験用

91d

28d

750

28d

載荷板

91d

91d

28d

91d

91d

鉄筋
供試体
付着箇所

850

【立面図】

割裂補強筋

210

210

【断面図】
↑横筋用（コア水平抜き）

支持枠←縦筋用（コア垂直抜き）

マグネット
スタンド

変位計

850

【断面図】

図8

図9

付着強度試験装置

構造体小型モデル(付着強度用)

0.25mm 時、L30：0. 075mm 時)に対する強度比を図 11 に示す。なお、設定すべり量が測定できなかった場合には前後の値から回帰して求めた。N55 では縦筋、横筋とも始発前～凝結中に加震した場合、強度比は 0.83～0.95 の範囲であ1.41.21.0
30.1 N/mm

0.80.6始発

0.40たが、全体的に N55 に比べ低下率は小さい結果であった。
これは L30 ではブリーディング量が少なく、鉄筋周囲の空隙が生じにくいためと考えられる。また付着強度は材齢による増進が圧縮強度ほど顕著ではなかった。なお、いずれの場合も RC 規準の短期許容付着応力度(その他の鉄筋：(Fc/60+0.6)×1.5)を上回る結果となった。

加震なしのコア28日強度に対する強度比った。L30 では縦筋の凝結前(5h)で 0.87 と低下が認められ228日（神戸波）91日（神戸波）
28日（1/2神戸波）
91日（1/2神戸波）
6：15 終結 9：00

510

加震なしのコア28日強度に対する強度比

加震なしのコア 28 日付着強度(N55：自由端すべり量

1.6
N55－縦筋用－垂直コア

L30－縦筋用－垂直コア
1.41.2
1.070.2 N/mm

0.820.60.4
028日（神戸波）91日（神戸波）
28日（1/2神戸波）
91日（1/2神戸波）

始発 7：00

終結 9：25

510

1.2
1.0

図 10228日（神戸波）
91日（神戸波）

0.6
始発 6：15

終結 9：00

5100
1.615

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））
L30－横筋用－水平コア

1.4
1.2
1.0
70.0 N/mm 20.8

28日（神戸波）
0.691日（神戸波）
始発 7：00

0.4
150

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））

３．まとめ

29.3 N/mm

0.80.4

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））

1.6

N55－横筋用－水平コア
1.4

15
加震なしのコア28日強度に対する強度比2)付着強度

加震なしのコア28日強度に対する強度比

1.65

終結 9：251015

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））

加震無しのコア 28 日強度に対する強度比ずかに低下するが、長期では加震なしのコア 28 日強度を上回る結果が得られた。
付着強度は材齢による増進は小さいが、圧縮強度に比べ低下率は小さい結果となった。今後、鉄筋の付着強度に関しては、データの蓄積を図るため、鋼製型枠による独立しN55－縦筋－自由端すべり量 0.25mm
1.51.019.0 N/mm
0.5

始発 6：15

0.00

た供試体を作製し、比較検討する予定である。

528日（神戸波）91日（神戸波）
28日（1/2神戸波）
91日（1/2神戸波）
終結 9：00
10

N55－横筋－自由端すべり量 0.25mm
1.51.010.7 N/mm

28日（神戸波）91日（神戸波）02)

梶山毅，住学，平弘毅：打込み直後に地震動を受けたコンク
リートの強度性状に関する実験，日本建築学会大会学術講演
梗概集，pp.571～572，2005.9
梶山毅，住学，芝池達司：打込み直後に地震動を受けたコン

1.0
22.7 N/mm 228日（神戸波）
91日（神戸波）
28日（1/2神戸波）
91日（1/2神戸波）
始発 7：00 終結 9：25

0.50.0051015

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））

5

終結 9：00
10L30－横筋－自由端すべり量 0.075mm
1.5

1.0
18.4 N/mm

20.5
28日（神戸波）91日（神戸波）
0.00

始発 7：00

終結 9：25510

図 11― 68 ―15

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））

クリートの強度性状に関する実験（その２），日本建築学会大会学術講演梗概集，pp.313～314，2007.8

15

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））
加震なしの28日付着強度に対する強度比

気象庁データベース(2005 年 4 月現在)

加震なしの28日付着強度に対する強度比1)

L30－縦筋－自由端すべり量 0.075mm

始発 6：150.0151.5

20.5

加震材齢（練り上がりからの経過時間（h））

参考文献

3)

2

加震なしの28日付着強度に対する強度比に大きな地震動を受けた場合、圧縮強度は初期材齢ではわ

加震なしの28日付着強度に対する強度比

本実験の範囲では、強度レベルによらず凝結の始発前後

加震無しのコア 28 日付着強度に対する強度比