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日本建築学会大会学術講演梗概集（東海） 2012 年 9 月

骨材の静弾性係数と含水率がコンクリートの乾燥収縮に及ぼす影響○大野吉昭 1*
鹿毛忠継 3*

正会員
同
静弾性係数
含水率

乾燥収縮吸水率桝田佳寛 2*
泉田裕介 4*

正会員
同

粗骨材

1.はじめにコンクリートの乾燥収縮は，鉄筋コンクリート造建築

表1
記号

種類の予測には，日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物Iの収縮ひび割れ制御設計･施工指針(案)･同解説(2006)」の収縮ひずみ予測式がある。指針では，骨材の影響を表す物に生じるひび割れの主な要因の一つであり，乾燥収縮修正係数 γ1 が示されており，骨材の種類はコンクリートの乾燥収縮に影響を及ぼす。また，骨材の乾燥収縮や静弾性係数を得ることで，コンクリートの乾燥収縮の予測

粗骨材(砕石 2005)の物性値
密度(g/cm3) 吸水率 粗粒率 実積率
表乾絶乾(%)

F.M.

(%)

岩瀬産硬質砂岩

2.65

2.630.716.5960.8O

青梅産硬質砂岩

2.642.610.78

6.7161.3

S

住田産石灰石

2.69

2.69

0.50

6.5362.6

表2記号コンクリートの調合とフレッシュ性状

W/Cs/a(%)(%)

単位容積質量(kg/m3)

Ad ｽﾗﾝﾌﾟ 空気量WCSG

C×% (cm) (%)

精度が向上することが示唆されている。このとき，骨材

I-con

50

47.8 185

370778894

0.30 19.54.7の種類が同じであっても，岩種や産地により骨材の物性

O-con

50

47.4 185

370771896

0.30 19.54.8が異なるため，実験等で確認することになる。しかし，

S-con

50

46.3 185

370753940

0.10 19.04.8

骨材の原石から試験体を採取する必要があり，日常的に管理することは難しい。

×400mm とし，数量は調合条件ごとに 3 個とした。コンク既往の研究から骨材の吸水率と静弾性係数には関係がリート供試体は，20℃±2℃の室内で練混ぜと成形を行い，あり，この関係からコンクリートの乾燥収縮を評価する

24 時間後に脱型し，材齢 7 日まで標準養生を行った。

方法が検討されているが，ばらつきが大きいなどの問題

2.2 骨材のコア供試体
骨材の供試体は，コンクリートに用いた粗骨材の原石点が指摘されている。また，骨材の静弾性係数が大きいほど，コンクリートの乾燥収縮が小さくなる傾向があり， から φ60×120mm のコアを採取し，供試体の両端面を成形
骨材の静弾性係数を適切に評価することは重要である。

した。数量は，試験別に骨材の種類ごと 3 個ずつ採取し本研究では，骨材の含水率に着目し，骨材の含水率とた。供試体は，成形後に供試体の両側面にゲージプラグ

静弾性係数の関係，骨材の含水状態の径時変化がコンク

をエポキシ樹脂で貼付け，20℃の水中に 7 日間浸漬した。

リートの乾燥収縮に及ぼす影響について実験的に基づい2.3 コンクリートの乾燥収縮試験方法
コンクリートの乾燥収縮による長さ変化の測定は，JISた考察を行った。
2.供試体および実験方法
2.1 コンクリートの使用材料と調合ならびに供試体
セメントは，3 銘柄の普通ポルトランドセメント(密度A1129 -2:2010｢モルタル及びコンクリートの長さ変化試験3.16g/cm3)を等量混合して用いた。細骨材は，大井川産川ひずみを算出した。標点距離は，約 300mm であり，標準3方法－第 2 部：コンタクトゲージ方法｣に準拠した。ゲー
ジプラグは両面貼りとし，その平均値を用いて乾燥収縮

砂 ( 最 大 寸 法 5mm ， 表 乾 密 度 2.57g/cm ， 絶 乾 密 度

養生後の供試体の測定値を基長とした。測定は，乾燥開2.49g/cm3，吸水率 1.02%，粗粒率 2.81)を，粗骨材は最大始時の長さを基長とし，乾燥日数 1, 3, 7, 14, 28, 56, 91, 182

寸法 20mm の砕石とし，表 1 に示す岩瀬産硬質砂岩，青日で行い，温度 20.0±2.0℃一定で湿度 40%, 60%, 80%の 3

梅産硬質砂岩，住田産石灰石の 3 産地のものを用いた。

条件とし恒温恒湿槽で乾燥させた。

化学混和剤は，リグニンスルホン酸系 AE 減水剤および空気量調整剤を用いた。また練混ぜ水は，蒸留水を用いた。

2.4 骨材の静弾性係数試験および含水率測定方法
骨材の静弾性係数は，JIS A1149:2001｢コンクリートの静調合は，水セメント比が 50%で，単位水量が 185kg/m3

弾性係数試験方法｣に準拠し，相対湿度 40%, 60%, 80%,を基準とした。なお，目標スランプを 18±1.5cm，目標空100%の環境下で供試体の質量が一定になるまで養生した

気量を 4.5±1.0％，単位粗骨材かさ容積を 0.56m3/m3 で計後，ワイヤーストレインゲージを用いて試験した。また，画した。長さ変化測定用の供試体寸法は，100mm ×100mm

供試体の数は，骨材の種類ごとに 3 個とした。

Influence of drying shrinkage and moisture content of coarse aggregate to drying shrinkage of concrete.
Yoshiaki OHNO, Yoshihiro MASUDA, Tadatsugu KAGE, Yusuke SENDA― 685 ―

粗骨材の含水率測定は，コア供試体を温度が 20±2.0℃いほど，静弾性係数が大きくなる傾向が若干あるが，実験の範囲では明確な差がなかった。
一定で，湿度が 40%, 60%, 80%, 100%の環境下において質量が一定になるまで順に恒温恒湿槽で養生した。その後， 5.骨材の乾燥時の質量変化に関する考察
粗骨材を 80℃で乾燥させた場合の，質量変化率を図 5
供試体を 80℃で乾燥させ，乾燥日数 28 日の質量から，相に示す。Iと S の質量は，乾燥期間が 14 日で概ね定量と対湿度ごとに質量含水率を求めた。
なったが，O は乾燥期間 56 日を超えても減少している。I3.粗骨材の種類がコンクリートの乾燥収縮に及ぼす影響とS は，骨材の細孔から水分が逸散しやすく，O は細孔
乾燥日数 91 日における，粗骨材の種類がコンクリートに水分が多く残存しており，水分が発散しにくい小径のの乾燥収縮に及ぼす影響を図 1 に示す。いずれの骨材も細孔が多く存在すると推察される。このため，O は，毛相対湿度が高いほど乾燥収縮ひずみが小さい。また，骨細管張力が大きくなるため，骨材自体が収縮することが材の種類別に比較すると S の乾燥収縮ひずみが小さい。
考えられる。既往の研究でも，骨材自体の収縮が報告さ
相対湿度が粗骨材の静弾性係数に及ぼす影響を図 2 にれており，コンクリートの収縮にも影響を及ぼす。
示す。静弾性係数は，I が低湿度域になるほど大きく，O
また，図 3 からも O は中湿度域で水分逸散が少なく，と S が 40～60%の中湿度域で大きい。また，80～100%の骨材から水分逸散しにくい構造であることが分かる。ま高湿度域では，I と O の静弾性係数は低下し，S はあまりた，図 2 から，骨材自体が収縮すると，細孔の容積が減変わらない。次に図 1 と図 2 を比較すると静弾性係数の少し，組織が緻密化したことで，低湿度域の静弾性係数大きい S は乾燥収縮ひずみが小さいが，同じく静弾性係が大きくなったと推察される。
数が大きい O の乾燥収縮ひずみは大きい。
以上より，質量減少率が定量になる時間で骨材の収縮4.粗骨材の含水率と静弾性係数の関係を評価することができる可能性が考えられ，今後，その粗骨材の質量含水率と相対湿度の関係を図 3 に示す。
手法について検討を行う予定である。
いずれの骨材も相対湿度が高いほど含水率が大きくなる
0.30
粗骨材の質量含水率(%Wt.)

傾向にある。含水率は，O が最も大きく，S が小さく，含水率が大きいほど，乾燥収縮ひずみが大きくなると推察される。また，O は 60～80%の中湿度域での含水率が大きいが，40%では他の骨材と差が小さくなる。これは，中湿度域で水分逸散が小さいことを示している。また，I は，中湿度域では，含水率が小さく，100%付近の高湿度域になると含水率が大きくなるため，吸水率も大きくなる。Sは，全ての湿度域でも含水率が小さい。

y = 0.0026x
R² = 0.98

IOS0.250.20

y = 0.0019x
R² = 0.95

0.150.10

y = 0.0013x
R² = 0.990.050.00

粗骨材の静弾性係数と質量含水率の関係を図 4 に示す。

0コアの吸水率は，砕石の 1/3 程度であるが，傾向は砕石と20406080100120

相対湿度(RH%)

ほぼ同じである。砕石は，粉砕時に生じるマイクロクラ

800
600
400I-CONO-CON

200

S-CON00

図120 40 60 80 100
相対湿度(%RH)

相対湿度と乾燥収縮ひずみの関係(91 日)8080
静弾性係数(kN/mm2)

乾燥日数91日

静弾性係数(kN/mm2)

乾燥収縮ひずみ(×10-6)1000

図37570IOS

6560

0204060

相対湿度と粗骨材の0.0S
粗骨材コアの吸水率

IOS-0.1

70-0.265

図4静弾性係数の関係

1*一般財団法人ベターリビング つくば建築試験研究センター
2*宇都宮大学大学院工学研究科 教授・工博
3*独立行政法人建築研究所 Ph.D.
4*宇都宮大学大学院工学研究科

O

600.0
0.1
0.20.3
粗骨材の質量含水率(Wt.%)

80 100

相対湿度 (%RH)

図275I

相対湿度と粗骨材の質量含水率の関係

質量減少率 (％)

ックが影響していると考えられる。骨材の吸水率が小さ

粗骨材の静弾性係数と質量含水率の関係-0.3014284256

乾燥材齢(日)図5

粗骨材の質量変化率(80℃乾燥)

1*Center for Better Living Tsukuba Building Test and Research Lab.
2*Prof., Dept. of Architecture Utsunomiya Univ. Dr. Eng.
3*Building Research Institute, Ph.D.
4*Graduate Student, Dept. of Architecture Utsunomiya Univ.

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