フジタ技術研究報告第57号 2021年

乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートの材齢5年の品質調査

塚本 康誉
塩田博之

飯田 康介
*1

要概

鉄筋コンクリート造におけるひび割れは、建築物の耐久性の低下に大きな影響を及ぼす要因である。筆者らは、要因の一つである乾燥収縮を制御することを目的に開発したコンクリートのひび割れ抑制効果を確認するため、実大模擬試験体を作成し暴露試験を実施してきた。
本研究では、乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートの材齢5年が経過した実大模擬試験体におけるひび割れ抑制効果、長期強度および耐久性を検証することを目的として、コア試験体による圧縮強度、中性化深さ、実大模擬試験体打設時に採取した試験体の乾燥収縮ひずみの測定、実大模擬試験体の目視によるひび割れの観察を行った。
その結果、全試験体で材齢28日の圧縮強度は増進していることを確認した。中性化深さの測定結果と中性化深さの予測値が同様な傾向であることを確認した。ひび割れ観察結果から、目標乾燥収縮ひずみを抑制したコンクリートのひび割れ抑制効果を確認した。

Quality Investigation of the concrete with Controlled Drying Shrinkage Strain at 5 years of age
Abstract
Cracks in reinforced concrete are one of the major factors that influence deterioration of durability of astructure. We have made actual-sized specimens to confirm the shrinkage crack prevention effect, which wasdeveloped for the purpose of controlling drying shrinkage, one of the causes of cracks. In addition, we haveconducted an exposure test on the actual-sized specimens.
In this research, we tested to verify the shrinkage crack prevention effect, long-term strength, anddurability of concrete with controlled drying shrinkage strain at 5 years of age. The tests were compressive
strength test of core specimen, neutralization depth measurement, the drying shrinkage of test pieces, andcrack investigation of actual-sized specimens.
As a result, we confirmed that the compressive strength at 28 days of age increased in all the testspecimens. It was also confirmed that the measurement results of the neutralization depth and the predictedvalues tend to be similar. In addition, from the crack investigation results of the actual-sized specimens, thecrack prevention effect of concrete with controlled drying shrinkage strain was confirmed.

キーワード：

乾燥収縮、膨張材、収縮低減剤*1 建築本部 建築統括部

実大実験、収縮ひび割れ−29−

フジタ技術研究報告 第57号

§１. はじめに250×10-6（低収縮コンクリート、記号：L1、L2）、0～-100×10-6（収縮ゼロコンクリート、記号：Z）の5種類とした。各使用材

筆者らは、目標性能に応じて乾燥収縮ひずみを制御し料および調合は目標の乾燥収縮ひずみを示すよう、セメンたコンクリートのひび割れ抑制効果を確認するため、2015

トおよび粗骨材の種類、エトリンガイトと石灰複合系の低添

年10月7日に茨城県つくば市内のレディーミクストコンクリー

加型の膨張材および収縮低減剤の有無を因子とし過去のト工場でコンクリートを製造し、各試験の試験体および実大実験結果を参考に決定した。水結合材比（W/B）は、N、H模擬試験体を作製した。また作製した乾燥収縮ひずみをでは50％、L1、L2、Zでは45％とした。L1、ＺのW/Bを低減制御したコンクリートの室内試験および実大模擬試験体にした理由は過去の実験結果より、膨張材および収縮低減

1)2)3)4)5)。

より材齢2年までの調査結果を報告した剤を併用したコンクリートの圧縮強度が、膨張材および収本研究では、乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートの縮低減剤を単独使用したコンクリートより低かったためであ

材齢5年が経過した実大模擬試験体におけるひび割れ抑る。L2のW/Bを低減した理由は過去の実験結果より、膨張制効果、長期強度および耐久性を検証することを目的とし材を標準使用量より多く使用したコンクリートの圧縮強度て、コア試験体による圧縮強度、中性化深さ、実大模擬試が、膨張材を標準使用量としたコンクリートより低かったた験体打設時に同時に採取した各種試験体の乾燥収縮ひめである。

ずみの測定、実大模擬試験体の目視によるひび割れの観
表2 使用材料察を行った。
材料記号§２. 実験概要

種類

N：普通ポルトランドセメント、セメント

2.1 調合および検討対象部材

C（密度3.15g/cm3）
M：中庸熱ポルトランドセメント、

表1に検討対象部材、表2に使用材料、表3に調合を示（密度3.21g/cm3）

す。調合は目標乾燥収縮ひずみが-800×10-6（基準コンクリ

水W-6ート、記号：N）、-400×10 （高耐久コンクリート、記号：H）-

S1
細骨材

表1 検討対象部材

S2

目標乾燥検討対象合収縮部材

記ひずみ号（×10-6）

基準コンクリートN－〇〇

高耐久コンクリート

H

-400

〇

〇

膨張材

低収縮コンクリート1L1-250－〇

収縮

低収縮コンクリート2L2-250－〇

低減剤

収縮ゼロコンクリートZ

0～-100

〇

－混和剤

調
調合名

壁G1デッキ

粗骨材

スラブ

G2

地下水
行方産陸砂、（表乾密度2.58 g/cm3、粗粒率2.50）
佐野産石灰石砕砂、（表乾密度2.69 g/cm3、粗粒率3.10）
つくば産砕石2005、（表乾密度2.69g/cm3、実積率60.0％）
佐野産石灰石砕石2005、（表乾密度2.70g/cm3、実積率60.0％）Ex

エトリンガイト・石灰複合系、低添加型

Sr

ポリエーテル誘導体

Ad

ポリカルボン酸系高性能AE減水剤

表3 調合表調合

W/Bs/a

セメント

記号

（％）

（％）

種類

Ｎ

5047.2Ｈ

50

Ｌ１単位量（kg/ｍ3）

添加率

添加量

（B×％）

（kg/ｍ3）WC

S1S2G1G2EX

Ad※

Sr※

N

167

334

581

261

968-

-

0.950-

47.1

N

167

314

581

258-

972

201.000-

4545.0N

170358539242-

986

200.900

6Ｌ２4545.1N

170353542242-

986

250.775-

Ｚ

4546.0M

162340565253-

991

200.90010※混和剤（Ad）および収縮低減剤（Sr）は、単位水量（Ｗ）に含む。
−30−－2－乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートの材齢5年の品質調査

表4 実験計画
測定項目
試験体の測定コアによる試験
非破壊試験

実大模擬試験体測定方法

壁

乾燥収縮ひずみ

JIS A 1129-3

圧縮強度

JIS A 1107

－

〇

中性化深さ

JIS A 1152－

〇

ひび割れ

NDIS 3418〇〇〇－

圧縮強度（小径コア）

実大模擬試験体打設時に採取した試験体で実施

8）

文献

写真1 実大模擬壁試験体（H）
立面図

デッキスラブ

写真2 実大模擬デッキスラブ試験体（N）

小径コア採取位置
コア供試体採取位置

平面図

132南側←→北側

東側←

図1 実大模擬壁試験体小径コア採取位置
実大模擬試験体における検討対象部材は壁とデッキス→西側

図2 実大模擬デッキスラブ試験体コア採取位置ため、小径コアをφ25mm×100mm程度で採取を行い、中ラブとした。実大模擬壁試験体はN、H、Z、実大模擬デッ

性化深さの測定の後、必要な試験体長さとなる様、試験体

キスラブ試験体はN、H、L1、L2の調合のコンクリートとし表面から切断を行った。実大模擬デッキスラブ試験体でた。

は、ひび割れの観察とひび割れの観察に支障のない端部

2.2 実験計画

でコア試験体の採取を行い、圧縮強度と中性化深さを測表4に実験計画、写真1に実大模擬壁試験体（調合H）、定した。コア試験体寸法は直径の2倍程度の高さを確保す

写真2に実大模擬デッキスラブ試験体（調合N）、図1に実るためφ75mm×150mmとした。φ75mmコアは東側で2箇大模擬壁試験体小径コア採取位置、図2に実大模擬デッ所、西側で1箇所採取した。コア試験体の圧縮強度試験はキスラブ試験体コア採取位置を示す。実大模擬試験体打コア試験体の両面を研磨した後、試験を行った。小径コ設時に採取した□100mm×100mm×400mmの試験体で乾ア、コア試験体の中性化深さの測定は、コア採取後の側面燥収縮ひずみを測定した。実大模擬壁試験体では、ひびで、試験体の水気を除去しフェノールフタレイン溶液を噴6)割れの観察と、ソフトコアリングC+ に準拠し、ひび割れの霧し測定した。ひび割れの観察は材齢2年時までに観察さ観察に影響の無い柱部で小径コアを2箇所で採取し、圧縮れたひび割れの有無と材齢5年時に新たに観察されたひ強度の推定および中性化深さの測定を行った。小径コアび割れを観察し、ひび割れ幅をひび割れ幅はクラックスケの直径はφ25ｍｍとし、直径の2倍程度の高さを確保するールにより0.05mm間隔で測定した。

−31−－3－フジタ技術研究報告 第57号

§３. 実験結果80

左：材齢5年 （実環境暴露）
右：材齢28日（標準養生）

圧縮強度（N/mm2）

703.1 圧縮強度
図3に小径コアとφ75mmコア試験体による圧縮強度試験結果を示す。また比較のため標準養生材齢28日の圧縮強度（以下、材齢28日圧縮強度とする）を併記する。実大58.8

605046.541.655.045.4

46.447.0

NHL1403020

模擬壁試験体の調合ごとの大小関係は材齢28日と同様、10N<H<Zの順となった。実大模擬デッキスラブ試験体の調合

0
Nごとの大小関係はN＜H＜L1＜L2となった。全試験体とも

HZ

実大模擬壁

材齢28日の圧縮強度と比較して強度増進しており、実大L2

実大模擬デッキスラブ

図3 圧縮強度模擬壁試験体のZでその傾向は顕著となった。
63.2 中性化深さ
中性化深さ（mm）

図4に小径コアとφ75mmコア試験体から測定した中性化深さ試験結果を示す。併せて、試験体作成時に実施した促進中性化試験結果から得られる材齢5年の中性化深さの推定値を併記する。促進中性化試験から材齢5年の中性化深さの推定には式（1）を用いた7)。

左：材齢5年 （実環境暴露）
右：式（1）による推定値

5.054

中性化深さ＝0ｍｍ

3.73.6

321.4

10.1

𝐶𝐶 = 𝐴𝐴√𝐶𝐶𝐶𝐶2 ⁄5.0 × √𝑡𝑡

0N

(1)

HZ

実大模擬壁

HL1L2

実大模擬デッキスラブ

図4 中性化深さ

ここに、C：中性化深さ（mm）、A：中性化速度係数（mm/√
拘束膨張・乾燥収縮ひずみ（×10-6）週）、CO2：屋外の二酸化濃度0.05（％）、t：促進期間（週）
材齢5年におけるコアによる中性化深さの大小関係は試験体採取時に行った促進中性化試験からの推定値と同様の傾向であった。実大模擬壁試験体のN、H、実大模擬デッキスラブ試験体のNでは促進中性化試験結果から得られる推定値と比較して大きくなった。実大模擬壁試験体のZ、実大デッキスラブ試験体のH、L1、L2では促進中性化試験結果から得られる推定値と比較して小さくなった。実大模400NHL1L2Z

機器交換後の値

2000-200

Z:-302
L1:-303
L2:-412
H:-412-400-600-800

N:-848-1000
012

擬デッキスラブ試験体では、実大模擬壁試験体と比較して

34乾燥材齢（年）56

図5 拘束膨張を考慮した乾燥収縮ひずみ中性化深さが小さくなったが、実大模擬デッキスラブ試験体は乾燥面が1面であることの影響が考えられる。

N

直近に測定した材齢3年時の乾燥収縮ひずみとの差が20～30×10-6 程度であり、いずれの水準においても乾燥収縮3.3 乾燥収縮ひずみひずみの進行は少ない。

図5に拘束膨張を考慮した乾燥収縮ひずみの測定結果を示す。本研究では、膨張材を使用した場合の乾燥収縮

3.4 実大模擬試験体のひび割れ観察結果

ひずみを、材齢7日の拘束膨張試験による拘束膨張ひず（1）検討概要

みに長さ変化試験による長さ変化率を足し合わせて評価しひび割れの定量的な評価を行うため、試験体に生じたている。材齢2年時に測定したひずみが全体的にわずかに全てのひび割れを対象にひび割れ面積比を算出した。ひ

増加しているが、測定期間内に計測器を交換したことによび割れ面積比の計算には式（2）を用いた。図6にひび割れる誤差が影響したと考えている。

面積比を示す。ひび割れ長さはひび割れ観察結果の図を

乾燥収縮ひずみの進行は材齢1年時において材齢5年時の88～96％となっており、材齢1年時からほぼ横ばいとな画像編集ソフトに取り込み、線長を測定し、実大長さに換算した。っていることがわかる。材齢5年時の乾燥収縮ひずみは、−32−－4－乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートの材齢5年の品質調査r=(w  l )A

(2)

が幅0.10mmから幅0.20mmへと拡大し、主筋方向の 幅0.10mm以下の微細なひび割れが増加した。長さ変化試験
では、Nについてもひずみの進行がほぼ収束しているのにここにw：ひび割れ幅（mm）、l：ひび割れ長さ（mm）、Ａ：実180の全面積（mm2）
図7に実大模擬壁試験体のひび割れ観察結果、図8に実大模擬デッキスラブ試験体のひび割れ観察結果を示す。既往の報告1)では、乾燥収縮ひび割れを評価することを目的としていたため、0.10mmを下回る微細なひび割れ

ひび割れ面積比（×10-6）

大模擬壁または実大模擬デッキスラブのひび割れ測定面は記載をしなかったが、本報告では経年に伴うひび割れの材齢150日

160

材齢1年

140

材齢2年

120

材齢5年

100
806040
ひび割れ ひび割れ無し
無し

ひび割れ無し200

変化を示すため、0.10mmを下回る微細なひび割れを追記

NHZ

実大模擬壁試験体した。また実大模擬デッキスラブ試験体のHは、試験体作製時にコンクリート表面の押さえが遅れたことにより、試験N

L1

L2

実大模擬デッキスラブ試験体

図6 ひび割れ面積比

体表面にプラスチック収縮ひび割れが発生したため、本報
告では実大デッキスラブ試験体のHのひび割れ面積比お壁配筋概要
主筋方向

よびひび割れ状況について検討対象外とした。ひび割れ

配力筋方向

観察結果には、材齢2年時に観察され、材齢5年時に観察厚さ t=180mm
主筋・配力筋 D13＠200 ダブル
鉄筋比 0.70%

凡例
黒色：材齢２年時に観察され，材齢５年時にも観察されたひび割れ
青色：材齢２年時に観察され，材齢５年時には観察されなかったひび割れ
赤色：材齢5年時に新たに観察されたひび割れされたひび割れを黒色、材齢2年時に観察され、材齢5年時に観察されなかったひび割れを青色、材齢5年経過時にあらたに観察されたひび割れを赤色で示した。材齢2年かNら材齢5年経過時までの代表的なひび割れの変化状況
を、図中に記載をした。

上部梁(材齢2年時→材齢5年時)
幅0.30mm→幅0.20mm

南側
柱

北側
柱（2）実大模擬壁試験体
乾燥収縮ひずみの制御を行っていないNでは、材齢2年観察時から5年観察時にかけて、中央主筋方向に発生した

幅0.15mm→幅0.10mm

幅0.25mm→幅0.30mm

ひび割れが幅0.30mmから幅0.20mmへと縮小したが、幅下部梁0.10mm以下の微細なひび割れが若干増加した。微細なHひび割れが増えたことより、ひび割れ面積比も増加した。

上部梁

幅0.15mm→幅0.10mm

目標乾燥収縮ひずみを-400×10-6としたHでは、中央主南側
柱

北側
柱筋方向に発生したひび割れが幅0.15mmから幅0.10mmへと縮小しており、ひび割れ面積比もそれに伴いわずかに縮小し、材齢2年観察時からひび割れの進展は認められなかった。NとHにおいて中央のひび割れ幅が縮小したのは、下部梁拘束体となる梁に遅れて収縮ひずみが生じたことにより、一度応力解放されたひび割れの幅が縮んだことが要因の1Zつとして考えられる。
目標乾燥収縮ひずみを0～-100×10-6とした試験体Zにつ

上部梁

南側
柱4800

2000

いては、材齢5年観察時もひび割れは発生していなかった。
（3）実大模擬デッキスラブ試験体
下部梁

乾燥収縮ひずみの制御を行っていないNでは、材齢2年観察時から材齢5年観察時にかけて、中央部のひび割れ

図7 実大模擬壁試験体ひび割れ観察結果−33−－5－北側柱フジタ技術研究報告 第57号

デッキスラブ配筋概要
主筋方向

対し、実大模擬デッキスラブ試験体については材齢5年経過後もひび割れの進展がみられた。この理由として①実大配力筋方向

模擬デッキスラブ試験体は屋外環境下に置かれているた

厚さ t=150mm
配力筋方向鉄筋比： 0.43%

凡例
黒色：材齢２年時に観察され，材齢５年時にも観察されたひび割れ
青色：材齢２年時に観察され，材齢５年時には観察されなかったひび割れ
赤色：材齢5年時に新たに観察されたひび割れ

め温湿度の変化や風の影響を受けたこと、②長さ変化試
験に供した試験体と実大模擬試験体とでは体積表面積比H型鋼が異なり、1面乾燥である実大模擬デッキスラブ試験体のN乾燥収縮は長さ変化試験に比べ遅かったこと等が考えられる。

幅0.15mm→幅0.15mm

幅0.10mm(材齢5年時)(材齢2年時→材齢5年時)
幅0.05mm未満→幅0.10mm

目標乾燥収縮ひずみを0～-100×10-6としたL1、L2では、材齢5年観察時もひび割れは発生しておらず、ひび割れ

H型鋼

幅0.10mm→幅0.20mm

H型鋼抑制効果を確認することが出来た。

L1§４. まとめ
乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートの材齢5年の品質

H型鋼調査を行った。得られた知見を以下に示す。なお、本研究H型鋼

L2は今後も継続して実施する予定である。
（1）全試験体とも材齢28日の圧縮強度と比較して強度増進6000しており、実大模擬壁試験体のZでその傾向は顕著と2000なった。

平面図

H型鋼

（2）材齢5年時におけるコアによる中性化深さの大小関係

図8 実大模擬デッキスラブ試験体ひび割れ観察結果

は試験体採取時に行った促進中性化試験からの推定値と同様の傾向であった。
（3）実大模擬壁試験体に比べて実大模擬デッキスラブ試
験体の中性化深さが小さくなった。

3)（4）拘束膨張を考慮した乾燥収縮ひずみの測定結果は、いずれの水準においてもひずみの進行は少なかった。
（5）実大模擬壁試験体、実大模擬デッキスラブ試験体のN

4)では新たなひび割れの発生もしくはひび割れの拡幅が生じた。
（6）実大模擬壁試験体のHではひび割れの進展は確認さ5)れなかった。
（7）実大模擬壁試験体のZ、実大模擬デッキスラブ試験体のL1およびL2ではひび割れが認められず、ひび割れ抑制効果を確認することが出来た。

6)7)介、梶田秀幸：乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートのひび割れ抑制効果の検証（その4 実大実験の使用材料・調合・試験項目およびコンクリート試験の結果）、日本建築学会大会学術講演
梗概集（九州）、pp.149-150、2016.8
鈴木好幸、野中英、浦川和也、梅本宗宏、木村仁治、塩田博之、宮野和樹：乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートのひび割れ抑制効果の検証（その5 硬化コンクリートの性状およびひび割れ抑制効果の検証）、日本建築学会大会学術講演梗概集（九州）、pp.151-152、2016.8
飯田康介、安部弘康、鈴木好幸、野中英、浦川和也、梅本宗宏、木村仁治、梶田秀幸、宮野和樹、塩田博之：乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートのひび割れ抑制効果の検証（その6 実大試験体のひずみ・ひび割れ状況）、日本建築学会大会学術講演梗概集（中国）、pp.227-228、2017.8
浦川和也、鈴木好幸、野中英、梅本宗宏、木村仁治、塩田博之、宮野和樹：乾燥収縮ひずみを制御したコンクリートのひび割れ抑制効果の検証（その7 材齢2年における使用したコンクリートの強度、耐久性試験結果および実大試験体のひび割れ状況）、日本建築学会大会学術講演梗概集（東北）、pp.831-832、2018.9
技術審証・第0317号：小径コアによるコンクリートコンクリート構造物の調査診断技術「ソフトコアリングC+」
日本建築学会：鉄筋コンクリート造建築物の耐久設計施工指針・同解説、2016.7

謝辞 本研究は、7社共同研究（フジタ、安藤ハザマ、熊ひとこと

谷組、佐藤工業、戸田建設、西松建設、前田建設工業）

乾燥収縮ひずみを抑制したでの成果である。本実験を行うに当たり、コンステック（株）

コンクリートの研究で実大レベにご協力頂きました。ここに記して感謝申し上げます。

ルのコンクリート試験体暴露試
験は貴重なため、今後も観察

参 考 文 献1)2)

塩田博之、浦川和也、鈴木好幸、野中英、井戸康浩、木村仁治、宮野和樹：コンクリートの乾燥収縮ひび割れ制御方法に関する実験的研究（その3 実大試験体によるひび割れ抑制効果確
認実験の概要）、日本建築学会大会学術講演梗概集（九州）、
pp.147-148、2016.8
井戸康浩、安部弘康、野中英、浦川和也、木村仁治、飯田康を進めデータを取得致します。多様な要望に応えられるよう、適用拡大等に尽力してま塚本 康誉−34−－6－

いります。