フジタ技術研究報告第 51 号 2015 年

物流倉庫スラブの乾燥収縮ひび割れ制御技術に関する研究
飯 田 康 介概塩 田 博 之要

スラブのコンクリートは乾燥によって収縮ひずみを生じ、それが周囲の部材や内部の鉄筋に拘束されるとコンクリートに引張応力を生じさせる。乾燥収縮は長期間にわたり進行し続け、やがて応力がコンクリートの引張強度を超えるとコンクリートにはひび割れが発生する。当社では 2013 年度より、物流倉庫の床スラブを対象とした収縮ひび割れ対策のために、調査、研究を継続しており、この度、石灰石粗骨材および膨張材を使用したコンクリートを適用した実際のデッキスラブと土間スラブについて、ひずみの長期計測を行い、ひび割れ発生の危険性を検討した。また、塗布型収縮低減剤の試験施工を行い、その効果についても確認した。本報は、それらの結果について報告するものである。

Experiment on control technology of drying shrinkage cracks of slabs
in distribution warehouse

Abstract
Concrete slabs shrink during drying and this shrinkage is impeded by structural members or internal reinforcing bars,
causing tensile stress to be generated in the slab concrete. Drying shrinkage progresses over the long-term, and cracks
occur when tensile stress exceeds tensile strength of concrete. FUJITA is continuing research into shrinkage cracks
caused by drying in the floor slabs of distribution warehouses built in the 2013 fiscal year. We also examined the risk ofcracking for a slab on a steel deck plate and one on a dirt floor slab using concrete with a limestone coarse aggregate andexpansive admixture by making long-term measurements. Simultaneously, we confirmed the effect of a coating typeshrinkage reducing agent. This paper reports these experimental results.

キーワード： スラブ、石灰石粗骨材、膨張材
乾燥収縮ひずみ、収縮ひび割れ、－51－フジタ技術研究報告第 51 号

表１ 計測対象部材の概要§１．はじめに
計測階

鉄筋コンクリート構造物の耐震性や美観を長期間に渡スラブ種別

打設日設計基準強度

備考
2(N/mm )って保つためには、コンクリートの劣化の進行を予測し、特にひび割れの発生を抑制、制御することが重要である。

2F

近年、物流倉庫のスラブ（＝床）に発生するひび割れが

1F

デッキスラブ2014/10/8

24

土間スラブ

2014/11/18

24

問題となっており、当社ではその対策として、2013 年度か膨張材あり
粗骨材は全て石灰石
膨張材あり
粗骨材は全て石灰石

表２ スラブ諸元ら現在まで継続して調査・研究を行っている。
スラブ種類

コンクリートに生じるひび割れの原因は様々存在する

厚さ(mm)が、スラブにおいては乾燥収縮が主な原因と考えられている。乾燥収縮によってスラブに生じるひずみが、柱や梁などの周囲の部材や、スラブ内部の鉄筋に拘束されると、

主筋

配力筋

上端

D13＠200

D10@100

下端

D10＠100－D13＠200
D13＠200

D13＠200
D13＠200

上端
200

土間スラブ

下端

引張応力が増加し、引張応力がコンクリートの引張強度を超えるとひび割れが生じる。

鉄筋径・ピッチ180

デッキスラブ

コンクリートには応力が生じる。収縮が進行するにつれ、

鉄筋位置

鉄筋比
主筋(%)

備考

配力筋
(%)

0.754

0.398

主筋はデッキプレートに付帯する鉄筋。デッキプレートにラチス材（φ5mm）でトラス型に溶接固定されたものを使用。
配力筋は上端主筋の上にのみ現場配筋。

0.638

0.638

土間にスタイロフォームを敷設し，その上に配筋。

２F

今回、石灰石および膨張材を使用したコンクリートを適用した物流倉庫スラブを対象に、実スラブの収縮ひずみおよび温度計測を行った。また、一部の区画において、表面塗布型の収縮低減剤の試験施工を行った。本報告は、その結果について報告するものである。
本検討では、デッキスラブおよび土間スラブを対象とし、ひずみ計測については実スラブの収縮ひずみを測定し、10000各計測点におけるひずみの経時変化を確認する。また、無拘束状態の試験体を同時に作製し、実スラブの拘束度１F10000を把握する。次に、収縮方向における梁などの拘束体のヤング係数からスラブコンクリートに生じる応力を求め、引張強度と比較することで、ひび割れに対する余裕度を推定する。また、膨張材のひび割れ遅延効果について検討を行う。塗布型収縮低減剤の効果確認試験については、収縮抑制のメカニズムが異なる 2 種類の塗布剤を塗布し、表面の目視観察を行う。

§２．計測概要

ひずみ・温度 計測区画

塗布型収縮低減剤A 施工区画

塗布型収縮低減剤B 施工区画

コンクリート打設工区

既存スラブコンクリート

既存柱

大梁または基礎梁

図１ 計測区画

2.1 計測計画
A) スラブのひずみ計測

両階ともに打設工区の端部の 1 辺には既存スラブが隣接

表 1 に計測階、スラブの種別、打設日および設計基準している。デッキスラブについて、スラブ厚さは 180mm、ま強度を、表 2 に各スラブの厚さ、鉄筋比など、図 1 に計測た、主筋をデッキプレートに固定するため、φ5mm のラチ位置の概要を示す。計測対象の建物は柱が鉄筋コンクリス材がトラス状に配されたものを使用している。土間スラブ

ート、梁が鉄骨で構成されており、計測は 1 階の土間スラはスタイロフォームを土間に敷き詰め、その上に厚さブおよび 2 階のデッキスラブにて実施した。打設日は両200mm のスラブを構築している。両スラブとも打設翌日に階ともに標準期、両配合とも設計基準強度は Fc24、粗骨ブルーシートを工区全面に敷設し、散水養生を 7 日間行

材は 100%石灰石、膨張材入りである。ひずみ計測、収縮った。

低減剤の施工区画について、フォークリフトの走行量の図 2 に各区画におけるひずみ、温度の計測位置を示す。

違いによる影響を把握するため、それぞれ 2 区画ずつ実ひずみは箔ひずみゲージを貼付けた長さ 1m・D10 異形施した。各区画は X・Y 方向とも 10m スパンである。なお、

鉄筋、低弾性型埋込みひずみ計、温度は熱電対により測－52－

物流倉庫スラブの乾燥収縮ひび割れ制御技術に関する研究

10000
5000
基礎梁A

小梁A

④①

エリア1

エリア2③③500
ポリエステルフィルム

断熱材

エリア3①②

小梁B200

エリア2②10000

エリア1：鉄筋ひずみゲージ（上筋および下筋位置の計2本設置）：鉄筋ひずみゲージ（中心に1本設置）：埋込み型ひずみ計＋熱電対：熱電対（中心）

250

5000

基礎梁B250

大梁

5000

X500

5000

5000

Y

配力筋 方向20010000⑤h：同時打設のスラブ厚さ

配力筋 方向
埋込みひずみ計
30

デッキスラブ

図３ 無拘束試験体の概要

図２ 計測位置

表３ コンクリートの配合定した。計測方向は拘束が強いと考えられる建物長辺方ては、スラブ表面から 35mm（上端）、下面から 45mm（下端）およびスラブ中心の 3 種類の高さで計測を行った。
B) 自由膨張収縮ひずみ

スラブ種類
デッキスラブ
土間スラブ

水結合材
比(%)
50.1
50.1

クリートと型枠はテフロンシートなどで絶縁した。試験体は各スラブについて 1 体ずつ採取し、厚さは同時打設のスラブと同一にした。計測位置は試験体中心および表面から深さ 30mm の 2 箇所とした。打設後はスラブ近傍に静置し脱型は行わず、スラブ同様打設後 7 日間はブルーシー
トを掛け、散水養生を行った。
C) 拘束膨張収縮ひずみ

Ad混入量

3単位量（kg/m ）W
168165ＢC316309

EX2020S1S2ＧAd

503857335-

9799492.86
3.62（C×%）0.851.10

表４ 使用材料一覧

図 3 に自由ひずみ測定用の試験体概要を示す。幅500mm の正方形状とし、無拘束状態を再現するためコンh

テフロンシート

土間スラブ向（＝スラブ配力筋方向）とした。ゲージ付き鉄筋につい

h/2

使用材料
記号

材料

産地，種類

密度，実積率（配合計画書記載）

W

上水道水－

－

C

普通
ポルトランドセメント－3

密度 3.16g/cm

3膨張材

石灰系

S2陸砂
砕砂

茨城県潮来市島須産
栃木県佐野市産

表乾密度 2.60g/cm
3
表乾密度 2.62g/cm

G

石灰石砕石2005

栃木県栃木市鍋山町産

表乾密度 2.72g/cm
実積率 60.0％

Ad

高性能AE減水剤

ポリカルボン酸系（標準形Ⅰ種）

－

EX
S1

密度 3.16g/cm

33

デッキスラブのコンクリートのみ、JIS A 6202 附属書記

2.2 コンクリートの配合、製造およびフレッシュ試験結果

載の B 法により拘束膨張収縮ひずみを測定した。

表 3 にコンクリートの配合、表 4 にコンクリートの使用材

D) 圧縮強度・割裂引張強度料をそれぞれ示す。両配合ともに W/B=50.1%、膨張材にφ100×200mm の円柱供試体を用いて圧縮強度およは石灰系のものをセメントの内割りで 20kg/m3 混和していび割裂引張強度を測定した。割裂引張試験用の供試体る。膨張材の不均一な分散を防ぐため、全てのバッチでは鋼製型枠で採取し、脱型は 1 週間後に行った。封かん

標準練混ぜ時間より 15 秒長く混練を行った。

養生の供試体は材齢 28 日までスラブ近傍に静置し、その表 5 にフレッシュ試験結果を示す。スランプの平均値は後、当社技術センター（神奈川県厚木市）に移動し、試験デッキスラブのコンクリートが 15.0 cm、土間スラブのコンク材齢まで屋内に静置した。

リートが 14.5 cm、コンクリート温度の平均値はデッキスラE) 塗布型収縮低減剤の試験施工

ブのコンクリートが 15.0 cm、土間スラブのコンクリートが塗布型収縮低減剤の施工区画を図 1 に示す。試験施

14.5 cm、コンクリート温度の平均値はデッキスラブが工にあたり 2 種類の製品を選定し、7 日間の散水養生完

25.0 ℃、土間スラブが 18.7 ℃であった。

了後、表面が乾いたのち、ただちにメーカーの推奨量を水切りワイパーで塗布した。

－53－

フジタ技術研究報告 第 51 号

§３．計測結果

表５ フレッシュ試験結果
スラブ種類

3.1 圧縮強度・割裂引張強度
表 6 に圧縮および割裂引張試験の結果を示す。圧縮強度は材齢 91 日の封かん養生供試体において、デッキスラブが 43.1 N/mm 、土間スラブが 41.6 N/mm 、割裂引22

張強度はデッキスラブが 3.50 N/mm2、3.30 N/mm2 であった。文献 1 より、ひび割れ強度を割裂引張強度の 70%とし試験項目
空気ｺﾝｸﾘｰ外気温

塩化物量(cm)15.0

ﾌﾛｰ(cm)27.0×26.0

量(%)
4.3

ﾄ温度
(℃)
25.0

(℃)
20.0

(kg/m3)
0.04

1-2

14.0

26.0×26.0

3.8

25.0

21.0

-

1-3

16.5

30.0×29.5

3.8

25.0

22.0

-

1-1

14.0

25.5×25.0

4.0

18.0

12.0

0.04

1-2

14.5

25.5×25.0

3.3

18.0

12.0

-

1-3

15.0

26.5×26.0

3.8

20.0

12.0

-

ｽﾗﾝﾌﾟ

ｽﾗﾝﾌﾟ

1-1

ロット
番号

デッキ
スラブ

土間スラブて計算した。
3.2 拘束膨張収縮ひずみ
図 4 にデッキスラブに用いたコンクリートの拘束膨張収縮試験（JIS・B 法）の結果を示す。膨張ひずみは材齢 7 日において膨張側に 170μ、材齢 189 日において収縮側に201μであった。

表６ 圧縮・割裂引張試験結果
スラブ
種類

養生
方法

デッキスラブ

封かん

土間スラブ

標準
封かん

標準

圧縮強度
試験材齢（日）72891
28.6 38.4－
28.2 34.1 43.1
31.9

48.4

27.6－

割裂引張強度ひび割れ強度
試験材齢（日）（引張強度の70 ％）
91－
41.6－
3.50－
2.45－
3.30－
2.31
単位： N/mm2

3.3 スラブの膨張・収縮ひずみの算定方法

150

ずみで行った。ひずみゲージについて、本計測では自己100

温度補償型のものを使用しており、計測値は自動的にゲ

μ50ージの線膨張係数に基づいた温度ひずみが省かれた値

ひずみ

200

ひずみの検討は温度ひずみを除外した膨張・収縮ひ-50となる。よって、コンクリートとゲージ自身の線膨張係数のデッキスラブコンクリート

0-100

差によって生じる見掛け上の温度ひずみ、また、ゲージ-150率およびリード線の長さに応じた補正、温度変化に依存-200するゼロ点移動量の補正を行った。コンクリートの線膨張-250

試験法：
JIS A 6202 B 法

0係数は 10μ/℃、ひずみゲージの線膨張係数は 11.8μ50100
材齢 [日]

150200

図４ 拘束膨張収縮ひずみの経時変化/℃とした。グラフの起点について、本計測においてはひ40100測点ごとに膨張側へ大きく変動し始める時刻（6μ/hr.程3590度）とした。グラフには竣工日を、凡例には計測位置・計30測高さ・計測センサーの種類を示した。膨張・収縮ひずみには乾燥収縮ひずみ、自己収縮ひずみ、水和収縮ひずみが含まれるが、本報告ではそれらの内訳に関する検討は行わず、今後の課題とした。

807025602050154030100す。デッキスラブ打設時を起点として整理した。

20土間スラブデッキスラブ相対湿度5

図 5 にスラブ内部の温度および外気の相対湿度を示

相対湿度 ％

スラブの温度 [℃]ずみの膨張挙動が各計測点で同一でなかったため、計

03.3.1 デッキスラブのひずみ

50100
150200
デッキスラブコンクリートの材齢 ［日］100250

図５ スラブ内部温度および外気湿度

図 6 に材齢 60 日までのデッキスラブの膨張ひずみ測200定例を示す。材齢 7 日から 40 日にかけて計測が途切れ

180160

影響等により顕著な収縮の傾向は認められなかった。配140

ひずみ μた期間が存在するが、打設から 60 日程度までは、降雨の力筋方向の膨張ひずみはスラブ中央（計測点①。以下、計測点の表記を省略）において 80 から 120μ程度、建物①中心（埋込）

120
100

①上下平均（鉄筋）8060

外周の大梁近傍④において 80 から 86μ程度であった。

40

次に、閑田らの方法 2,3)により、スラブを配力筋方向に20ついて一次元部材と仮定し、力の釣合いから膨張によっ

0③中心（鉄筋）-20てスラブのコンクリートに導入される圧縮応力を計算した。

0

その際、図 2 に示すように計測区画を 3 つのエリアに分割

102030
材齢 [日]

405060

図６ デッキスラブの膨張ひずみ計測例－54－

物流倉庫スラブの乾燥収縮ひび割れ制御技術に関する研究

表７ 拘束体諸元

し、それぞれ応力を求めた。スラブを拘束する拘束体の材料

断面積
A(mm2)
24696

小梁A
小梁B

鉄骨

26414

スラブ配力筋

鉄筋71.33※1－
コンクリート1000※2581174

17282

鉄筋3826.4205000

コンクリート580217

17282

鉄筋
スラブ配力筋
鉄筋※1：1本あたりの断面積 ※2：幅1mあたりの断面積

4783

205000205000

拘束体

諸元は表 7 のように設定した。コンクリートに生じる拘束応

スラブ種類

力σc の計算は式(1)に拠った。
n c Ac   d Ad Ed  i 1

部材名大梁 si Asi Esi   r Ar Er  0 （1）デッキスラブ6996

デッキプレート［記号］
σc:スラブコン クリートに生じる応力［N/mm2］
ε :配力筋方向のひずみ μ
A :配力筋方向に直交する面の断面積［mm2］E :ヤング係数［N/mm2］
n :エリア内に存在する梁の本数［添え字］
d :デッキプレート
s :鉄骨梁または基礎梁
r :鉄筋

基礎梁A
土間スラブ

基礎梁B

126.7

※10-100

ひずみ μていないため、スラブのひずみを代用し、エリア 1 においては③の結果から 80μ、エリア 2 および 3 においては①の結果を平均し 100μを採用した。エリアの境に存在する205000

自由ひずみ
（表層）
自由ひずみ
（中心）
①中心（埋込）-50

本計測では、梁およびデッキプレートのひずみは計測しヤング係数
E(N/mm2)-150①上端（鉄筋）-200①下端（鉄筋）-250

梁については、1/2 の断面積で計算した。結果、エリア 1-300②中心（鉄筋）においては 1.15 N/mm2、エリア 2 においては 0.92 N/mm2、-350③中心（鉄筋）エリア 3 においては 0.88 N/mm 程度の圧縮応力が生じた-4002

竣工60と考える。この値は既往の研究 と比較すると大きく、今後、

1102)

260

図７ デッキスラブの収縮ひずみ計測例

同様な拘束条件の試験体などで拘束体とコンクリートの3.0ひずみにどの程度差が生じるか、確認が必要である。

①上中下平均（鉄筋・埋込 ）2.5

図 7 に材齢 60 日以降の各計測点における収縮ひずみ示す。材齢 60 日時点におけるひずみを 0 として整理した。
また、同図には、竣工日も併せて示した。材齢 300 日において、スラブの実ひずみは 98 から 175μ、拘束度 1)は概拘束応力 [N/mm2]2.0の例および試験体による自由収縮ひずみの計測結果を②中心（鉄筋）1.5
1.0③中心（鉄筋）0.50.0

ひび割れ強度-0.5-1.0

ね 0.13 から 0.44 程度であった。

-1.5

図 8 にσc のエリアごとの経時変化およびスラブコンクリ

竣工-2.060ートのひび割れ強度を示す。応力は圧縮側を負、引張側を正とした。膨張によるプレストレスは前述した値を用いた。

110160210
材齢 [日]

260

図８ デッキスラブコンクリートの拘束応力の経時変化
200

エリア 2 のスラブのひずみは①の上端・下端の鉄筋ひず

180160手法によれば、材齢 300 日時点でエリア 1 においては140

ひずみ μ

みおよび中心の埋込みひずみ計の平均値を用いた。本
0.47 N/mm 、エリア 2 においては 0.40 N/mm 、エリア 3 に2160210
材齢 [日]

2

おいては 0.11 N/mm 程度の引張応力が生じていると考2①上下平均（鉄筋）120②中心（鉄筋）

1008060

えられる。また、膨張材を混和することによって、ひび割れ40の発生が 150 から 185 日程度遅れたと考える。

③中心（鉄筋）

20

3.3.2 土間スラブのひずみ00

図 9 に各計測点における材齢 40 日までの土間スラブの膨張ひずみ測定例を示す。打設から 40 日程度までは、1020
材齢 [日]

3040

図９ 土間スラブの膨張ひずみ計測例

デッキスラブ同様、降雨の影響により顕著な収縮の傾向

NewRC 式により求め、クリープによる緩和を考慮するためは認められない。配力筋方向の膨張ひずみはスラブ中央

簡易的に 0.65 を乗じた値を採用した。また、基礎梁は高①において 120μ程度、基礎梁近傍の②、③において 90さが 1800mm であり、スラブの収縮に伴う変形時に平面保μ程度であった。

持が成り立たないと考え、上半分の断面積で計算を行っ

次に、スラブの配力筋方向に導入される圧縮応力を前た。スタイロフォームからの拘束力は無いものとした。基礎

述の方法で計算した。計算に用いた拘束体の諸元を表 7梁のひずみは計測していないため、エリア 1 およびエリアに示す。基礎梁コンクリートのヤング係数は Fc30 として2 の両エリアにおいて③のひずみから 90μを採用した。

－55－フジタ技術研究報告 第 51 号

0結果、両エリアには 0.61 N/mm2 程度の圧縮応力が生じたと推定される。
ひずみ μ

図 10 に材齢 40 日以降の各計測点における収縮ひずみの測定例および試験体による自由収縮ひずみの計測

-50

自由ひずみ
(表層)

-100

自由ひずみ
(中心)
①上下平均(鉄筋)-150-200-250②中心(鉄筋)-300③中心(鉄筋)理した。また、同図には、竣工日も併せて示した。材齢-350④上下平均(鉄筋)260 日において、スラブ中央は 150 から 200μ程度、基礎-400結果を示す。材齢 40 日時点におけるひずみを 0 として整⑤上下平均(鉄筋)-450

梁近傍は 80 から 140μ程度であった。なお、1 階はフォー

竣工-50040クリフトの通行量が多く、竣工以降はその影響も含まれている。自由収縮ひずみについて、スラブのひずみに比べ90140190
材齢 [日]240

図１０ 土間スラブの収縮ひずみ計測例
3.0

進行した可能性があるため、拘束度は今後、両ひずみが2.5収束した後に得られたデータによって判断したいと考えて2.0

拘束応力 [N/mm2]

非常に大きな値を示したが、スラブに比べ乾燥が早期にいる。
図 11 にσc のエリアごとの経時変化およびコンクリートのひび割れ強度を示す。膨張によるプレストレスは前述した値を用いた。エリア 1 のスラブのひずみは①の上下の①上下平均(鉄筋)③中心(鉄筋)

1.5
1.0

ひび割れ
強度

0.50.0竣工-0.5

鉄筋ひずみの平均値、エリア 2 のスラブのひずみは③の-1.0

鉄筋ひずみを用いた。本手法によれば、材齢 260 日時点

40でエリア 1 においては 1.45 N/mm2、エリア 2 においては90140190
材齢 [日]

240

図１１ 土間スラブコンクリートの拘束応力の経時変化

0.56 N/mm2 程度の引張応力が生じていると考えられる。
また、膨張材を混和することで、ひび割れの発生が 60 から 90 日程度遅れたと考える。
3.4 塗布型収縮低減剤の試験施工
写真 1 に塗布型収縮低減剤施工から約 5 ヶ月間経過
後のスラブ表面を示す。両塗布剤ともひび割れ、色むらなどは発生せず、良好な状態を示している。

§４．結論

写真１ 塗布型収縮低減剤を塗布したスラブ表面⑤石灰石粗骨材、膨張材を併用することで、打設から約膨張材を混和したコンクリートによるデッキスラブ、土間スラブの温度およびひずみを計測し、以下の知見が得られ300 日経過時点ではひび割れの発生は見られない。

た。

【謝辞】

①2 階のデッキスラブのコンクリートについて、膨張材本計測を実施するに当り、作業所長をはじめ関係者各位に多大なるご協力を頂きました。ここに記し、謝意を表します。

を 20 kg/m3 混和した場合、0.88 から 1.15 N/mm2 程度の圧
参考文献

縮応力が導入される。ただし、拘束体とのずれが生じた可能性があり、今後確認が必要である。
②収縮ひずみによってデッキスラブのコンクリートに生じる引張応力は、材齢 300 日時点において 0.11 から0.47 N/mm2 程度と推定される。
③土間スラブのコンクリートについて、膨張材を 20

1)日本建築学会：鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説、2006 年2) 閑田徹志、百瀬晴基、桜本文敏：膨張材と収縮低減剤を併用したコンクリートによる床スラブのひび割れ低減効果に関する実験的検討、コンクリート工学年次論文集、Vol.26、No.1、2004.
3)百瀬晴基、閑田徹志、三橋博三：実構造物における収縮ひび割れ制御設計に関する研究、日本建築学会構造系論文集、Vol.73 、
No.624、pp.157-164、2008 年 2 月.

kg/m3 混和した場合、0.61 N/mm2 程度の圧縮応力が導入

ひ と こ とされる。

RC 部材の性能を保つためには、コンクリート④収縮ひずみによって土間スラブのコンクリートに生の経時変化を考慮した設計が必要です。おじる引張応力は、材齢 260 日時点において 0.56 から 1.45

客様の満足のため、開発を進めて参ります。

N/mm2 程度と推定される。

飯田康介－56－