コンクリート工学年次論文集，Vol.31，No.1，2009

論文

中品質再生骨材の RC はりへの適用性評価
黒瀬英樹*1・橋本紳一郎*2・江本幸雄*3・吉里

哲郎*4

要旨：再生粗骨材 M の品質が RC はりに及ぼす影響を検討することを目的として，再生骨材 M でも高品質，低品質の骨材を製造し，それらを用いた諸性状試験及び RC はりの静的載荷試験及び繰返し載荷試験を行った。その結果，静的載荷及び繰返し載荷試験において再生骨材 M を使用した場合でも，高品質であれば砕石を用いたはりと同等の曲げ耐力を持つことが明らかになった。また，本研究では静的載荷における破壊形式が異なり，同じ JIS 範囲内の再生骨材 M で検討した結果でも破壊形式が異なる可能性が示された。静的載荷及び繰返し載荷におけるひび割れ性状は再生骨材 M を使用しても，砕石を用いた場合とほぼ同じであった。
キーワード：中品質再生骨材，繰返し載荷試験，ひび割れ性状， RC はりシリーズ 2 として RC はりを作製し，静的載荷試験及1. はじめにコンクリート構造物の解体によって発生するコンク

び繰返し載荷試験後に静的載荷試験を行い，砕石を用いリート塊は 2005 年度で約 3200 万 t 発生している。そのた RC はりと実験的に比較することにより，再生骨材の再資源化率は 98%と高い水準を誇っているが，ほとんど品質が耐荷特性及び，ひび割れ性状に及ぼす影響を把握が舗装用の路盤材や埋戻し材に使用されている。

することを目的とした。

今後，道路の新設工事が減少していくことを考えるとコンクリート用再生骨材としての利用の拡大が望まれ

2. 実験概要（シリーズ１）

る。

2.1

使用材料

現在，コンクリート用再生骨材は JIS で絶乾密度・吸本研究で使用した材料を表－1 に示す。再生骨材 M は水率などの違いにより H，M，L の 3 種類に分類してお3 種類のうち，1 種類はスクリュー磨砕装置によって製り，品質の違いで使用箇所や用途が定められている。

造されたもの（MS）を使用し，残る 2 種類は，絶乾状態

再生骨材Ｈは通常の天然骨材と同等の品質を有するにした再生骨材Ｌをロサンゼルス試験機にかけ製造しことから，砕石・砕砂・砂利・砂と同様に扱うことが可た。この 2 種類については製造条件を変え，再生骨材 L能とされているが，生産コストが高く需要の拡大が望めに近い低品質のもの（ML）と再生骨材 H に近い高品質ないというのが現状である。また製造の際に大量に発生（MH）とした。再生骨材 H も同様にロサンゼルス試験する副産微粉の問題もある。
表－1

一方，再生骨材 H，L の中間の品質である再生骨材Ｍ
使用材料は製造コストが再生骨材 H に比べ安価であり，製造のセメント細骨材際の副産微粉の発生も少ないため普及が期待されているものの，再生骨材 M を用いた研究例が少なく，耐久性や耐荷特性の知見がほとんどない 1)。また，同じ再生粗骨材

骨材 M でも JIS の定める吸水率や絶乾密度には幅がありその検討はほとんどされていない。このようなことから再生骨材の構造物への適用例はほとんどが再生骨材混和剤

H であり，品質のやや劣る再生骨材 M を用いたコンク
リート構造物の実地例は少ない２）。

表－2以上から，本研究では再生骨材 M に焦点を絞り，再物性及び成分

高炉セメント 密度3.04g/cm3，比表面積3950cm2/g
海砂
表乾密度2.58g/cm3， 吸水率1.83％
N
砕石2005
L
低品質再生骨材記 MS
中品質再生骨材 号 MLMH
H
高品質再生骨材
リグニンスルホン酸系
ＡＥ減水剤
アルキルエーテル系
ＡＥ剤

ロサンゼルス試験機による再生骨材の製造条件

品質 鉄球(個） 回転数（回） 骨材投入量（ｋｇ）
ML
0150
70MH
12150030H
12150020

生骨材 M の中でも高品質の骨材と低品質の骨材で物性およびコンクリートの硬化性状をシリーズ 1 で検討した。なお，比較用として再生骨材 H，再生骨材 L，また砕石を用いた。
*1 福岡大学

工学研究科建設工学専攻*2 福岡大学

工学部社会デザイン工学科

助教

工博

(正会員)

*3 福岡大学

工学部社会デザイン工学科教授

工博(正会員)

博士課程前期

使用材料

(正会員)

*4 樋口産業（株）事業部-1789-

表－3
使用粗骨材

水セメント 細骨材率
比W/C（％） S/a（％）

コンクリートの配合
単位量（ｋｇ/m3）

水W

セメント
C

細骨材
S

粗骨材
G

AE減水剤

AE剤

実測空気量
（％）

L

925

2.78

10.5

4.5

MS951

3.09

13.5

4.1

2.47

11.5

4.3

2.16

10.5

4.5

MＬ
MＨ55

45

170

309

943

793

3.09

981

H

1000

1.85

12.5

4.3

N1045

1.55

104.1

表－4

骨材の物性機にかけることで作製した。再生骨材 L はジョークラッLMSMLMHHN

最大寸法(mm)

202020202020

絶乾密度(g/cm3）

2.32

2.41

2.40

2.52

2.592.76

表乾密度(g/cm3）

2.46

2.53

2.51

2.612.662.78

シャーによって製造されたものを使用した。この再生骨材Ｌは購入したものであるため，現コンクリートの詳細については明らかでない。ロサンゼルス試験機による再生骨材の製造条件を表－2 に示す。なお，H については

吸水率(％)

5.87

4.82

4.89

3.40

2.440.59

粗粒率

6.80

6.75

6.57

6.43

6.50

6.98

粒径判定実積率

59.3

62.1

58.3

60.5

60.5

58.2

破砕値(％)

23.4

18.3

24.3

17.0

14.1

10.9

粒度分布を外れたため粒度調整を行った。
2.2実測スランプ（ｃｍ）

試験項目

使用した再生骨材について，密度及び吸水率試験(JIS45A 1123)，ふるい分け試験(JIS A 1102)，実積率試験(JIS A
験を行った。破砕値は（BS812-1990）を参考に，各粗骨材中の直径 10～15mm の骨材を試料とし，絶乾状態にして 10 分間で 400kN まで載荷した後の直径 2.5mm 以下の4035

圧縮強度（N/mm2）1104)，さらに骨材自体の強度を調べるために破砕値試3025201510

試料が載荷前の全試料に占める質量百分率として式(1)5より求めた。

0LMS

破砕値＝載荷後2.5mmふるいを通過する試料 の質量× 100 (%)
載荷前の10～15mmの試料の質量図－1(1)
5

また，コンクリートについてスランプ試験(JIS A 1115)，引張強度強度（N/mm ）静弾性係数試験(JIS A 1149)を行った。
は 12±2cm，空気量は 4.5±0.5%とした。コンクリート

0L

練り上がり後，φ10×20cm の円柱供試体を作製した。打

曲げ強度

MS

図－2

設後，24 時間で脱型し，試験時まで湿布養生を行った。
2静弾性係数（ｋN/mm)

圧縮強度，曲げ強度，引張強度，静弾性係数試験は材齢表－4 に骨材の物性を示す。粒径判定実積率を比較す

コンクリートの圧縮強度

21

骨材の物性

N

3

コンクリートの配合を表－3 に示す。目標スランプ値

3.1

H

2

裂引張強度試験(JIS A 1113)，曲げ強度試験(JIS A 1106)，

3. 結果及び考察（シリーズ１）

MH

4

空気量試験(JIS A 1128)，圧縮強度試験(JIS A 1108)，割28 日で行った。

ML

ると，再生骨材 M は再生骨材 L に比べ全て大きな値を示した。これは再生骨材 M を製造する際にモルタル分が除去され，角張りが取れるためと考えられる。また，MS-1790-MLHN

コンクリートの引張強度と曲げ強度36343230282624222030MH3234LＭＳMLMHHN36382

圧縮強度（N/mm )図－3

圧縮強度と静弾性係数の関係40450

スターラップ D10＠100

主鉄筋2D2252535150

主鉄筋 D22150

1,500（単位：mm）

1,800

図－4

供試体の形状寸法および載荷位置
表－5と ML では絶乾密度・吸水率が同程度であるにも関わらず，結果に差が出たことから，製造方法により粒形は大供試体の形状寸法および諸元

全長
L(mm）

幅b(mm)

有効高さd(mm)

かぶりｃ(mm）

鉄筋径D(mm)

せん断スパンa (mm)

せん断
スパン比a/d

1800

15015537D226253.4

表－6

コンクリートの 14 日圧縮強度きく差が出てくることが分かる。
破砕値については，既往の研究どおり再生骨材は砕石に比べ大きな値を示した 3)。3 種類の再生骨材 M を比較すると，同じ品質に分類されても，原骨材の違いや製造使用粗骨材圧縮強度（N/mm2)

LMLMH
HN

20.8
21.6
22.7
24.3
24.9の処理回数で骨材の強度に差が出ることが確認できた。
3.2

コンクリートの硬化性状

図－1 に圧縮試験結果を示す。N と H はほぼ同じ強度となった。一方，再生骨材 M 用いたコンクリートの圧縮強度は砕石を使用したコンクリートに対して 8～9 割程度となり，L でも 8 割の強度が得られた。今回使用した

表－7

L は，吸水率が再生骨材 L の中でも低い方に位置していたため再生骨材 M を使用した場合と同等の圧縮強度となった。

供試体

供試体の最大荷重と破壊形式

スターラップの最大荷重（ｋN)
有無

破壊形式

L-168.0

せん断付着

図－2 に引張強度と曲げ強度を示す。他の再生骨材に

ML-1

67.6

せん断付着

比べ MS は圧縮強度においては強度を発揮しているにも

MH-1無し69.6

せん断付着関わらず，引張強度，曲げ強度は低下した。これは MS

H-178.2

せん断付着の付着モルタルによる付着強度の低下が原因と考えら

N-183.1

せん断付着

L-2130.2

曲げ引張り

ML-2131.4

曲げ引張り141.8

せん断付着

れる。
圧縮強度と静弾性係数の関係を図－3 に示す。再生骨有り

MH-2材を使用すると静弾性係数は低下することが報告されH-2147.2

曲げ引張りているが 3)，本研究では低下しなかった。このことより

N-2154.0

曲げ引張り

今後，再生骨材 M を用いたデータの蓄積が必要である。
4.

実験概要(シリーズ 2)

4.1

使用材料

スターラップなし

スターラップあり

【Ｌ-1】

【Ｌ-2】

【ＭＬ-1】【ＭＬ-2】【ＭＨ-1】【ＭＨ-2】

【Ｈ-1】

【Ｈ-2】

【Ｎ-1】

【Ｎ-2】

使用材料及び配合は粗骨材 MS の他，全てシリーズ 1と同様とした。
4.2

供試体作製方法

コンクリートの締固めは全て内部振動機で行った。養生は脱型後，濡らした布で覆いその外側をさらに養生マットで被覆して行った。
4.3

供試体の寸法および載荷位置

図－4 に供試体の形状寸法および載荷位置を示す。表－5 には供試体の形状寸法および諸元を示す。

図－5-1791-

載荷試験終了時のひび割れ発生状況

200165200675

繰返し載荷 200 万回終了後12ひび割れ間隔
ひび割れ本数

12088064【ＭＬ-2】

40【ＭＨ-2】

20N-1

図－6L-1

MＬ-1

MＨ-1H-1【Ｎ-2】

スターラップを配置していない供試体の図－8

ひび割れ間隔とひび割れ数
12120

8680

440
200N-2

図－7L-2ML-2M-2

12160

10平均ひび割れ間隔(mm)

ひび割れ間隔ひび割れ本数

ひび割れ本数160載荷試験終了時のひび割れ発生状況

ひび割れ間隔ひび割れ本数120

868044020

H-20N-2

スターラップを配置した供試体のひび

10
ひび割れ本数

0平均ひび割れ間隔(mm）

疲労後の静的載荷終了時

10ひび割れ本数

平均ひび割れ間隔(mm）160

図－9ML-2MＨ-2

疲労後のひび割れ間隔及びひび割れ数

割れ間隔とひび割れ数

4.4

載荷試験方法せずその界面で進行していくボンドクラック，モルタル載荷試験は打設後 14 日で行った。表－6 にコンクリーを破壊して進むモルタルクラックとに分けられる。中でトの 14 日圧縮強度を示す。静的載荷試験は，単純梁のもボンドクラックはせん断応力によって発生するとい対称 2 点集中載荷とし，最大荷重 300kN の載荷装置を用われている。今回の破壊形式からすると，MH－2 は供試

い，荷重制御で行った。なお，スターラップを配置した体に占める骨材界面が最も多いため，ボンドクラックが供試体と，配置していない供試体で行っている。

発生しやすい状態にあり，曲げ破壊ではなくせん断破壊

繰返し載荷試験は ML－2，MH－2，N－2 のスターラしたと考えられる。また，粒形が丸く角張りが少ないたップを配置した供試体について行った。サイクル数は

め付着強度が低下していること，再生骨材は普通骨材に200 万回とし，荷重の上限値を 43kN，下限値を 10kN と比べ強度が低いことも要因に挙げられる６）。今回の実験した。載荷位置は静的載荷試験と同様である。200 万回範囲内では，再生骨材の品質や粒度によっては破壊形式

繰返し載荷終了後，破壊までの静的載荷試験を行った。

が異なる可能性が示された。なお，スターラップを配置していない供試体は全てせん断破壊した。
図－6 にスターラップを配置していない供試体のひび

5．結果および考察（シリーズ 2）
5.1

割れ数と平均ひび割れ間隔を示す。ひび割れ本数は，側破壊形式及びひび割れ性状

面鉄筋位置で観察された本数である。平均ひび割れ間隔（1）静的載荷試験
図－5 に載荷試験終了時のひび割れ発生状況を示す。

は最下端におけるひび割れの間隔をそれぞれ平均した

スターラップを配置した供試体は MH－2 のみせん断破ものである。なお，等曲げ区間を 50mm 以内に外れたひ壊した。残りの供試体は曲げ圧縮部のコンクリートが圧び割れであれば，それも含めた。平均ひび割れ間隔は砕壊し，曲げ引張破壊となった。MH は使用した骨材の中石に比べ再生骨材を使用した方が大きくなることが分で粗粒率が最も低く，粒径の細かい骨材が多い。よって，かった。また，再生骨材の品質による大きな差異は見ら供試体内部の再生骨材がモルタル部分と接する表面積れなかった。ひび割れ本数は再生骨材を使用することでが最も多くなる。コンクリートのひび割れは，マイクロ少なくなった。

5)

クラックによって進展する 。マイクロクラックには骨図－7 にスターラップを配置した供試体のひび割れ間材自体を破壊して進む骨材クラック，または骨材を破壊

隔とひび割れ本数を示す。砕石のひび割れ間隔がスター-1792-

100

材を使用した場合と同程度となったのに対し，再生骨材80を使用したことによるひび割れ間隔の変化はほとんど無かった。ひび割れ本数においては，全ての供試体にお荷重（ｋＮ）ラップを配置していないときに比べ大きくなり，再生骨60

Ｌ-1ＭＬ-1ＭＨ-1Ｈ-1Ｎ-140いて同程度となった。
20(2)繰返し載荷試験

0200 万回繰返し載荷試験終了後と，その後の静的載荷

012

試験後のひび割れ発生状況を図－8 に，疲労後のひび割れ間隔及びひび割れ数を図－9 に示す。図－8 の青線は

図－10

繰返し載荷によって生じたひび割れを，赤線は静的載荷

3たわみ(ｍｍ)456

荷重－たわみ関係（スターラップなし）

200によって生じたひび割れを表す。砕石，再生骨材とも曲160

ひび割れ進展の他，新たなひび割れは形成されなかった。
ＭＨ－2 に関しては N－2，ML－2 に比べひび割れの数が荷重（ｋＮ）げ区間のひび割れは疲労時に形成され，静的載荷時には120多く，平均ひび割れ間隔が小さくなった。なお，MH－240は曲げ破壊となりせん断破壊とはならなかった。このこ00とから静的載荷と繰返し荷重を加えた後の載荷では破壊メカニズムが異なることが分かる。
5.2Ｌ-2ＭＬ-2ＭＨ-2Ｈ-2Ｎ-2802

図－11

荷重-たわみ関係

図－10，図－11 に静的載荷試験時の荷重とたわみの関

おけるたわみ量が他の供試体に比べ小さくなり，曲線の1214

荷重－たわみ関係（スターラップあり）

12080

傾きが大きくなった。再生骨材 H は付着しているモルタ

40ル分が再生骨材 M，再生骨材 L に比べ少ないことが影響

0ＭＬ-2ＭＨ-2Ｎ-20していると考えられる。また，同程度の圧縮強度を持つ
N と H を比較すると終局におけるたわみに量に 1.3mm2図－12ほど差が生じた。これは再生骨材の使用でコンクリート

468たわみ(ｍｍ)101214

荷重－たわみ関係（疲労後の静的載荷試験）

4のじん性が低くなることを示している。
スターラップを配置した場合は骨材の品質が低下す
その差は顕著に現れ，同じ再生骨材 M にクラス分けされた再生骨材でも，砕石と同等のじん性を示すものと，再3たわみ（mm）るほど，曲線が緩やかになった。ML－2 と MH－2 では

2ＭＬ-2
ＭＨ-2
Ｎ-21

生骨材Ｌと同程度のじん性を示すものとに分かれた。図－12 より，疲労後に静的載荷試験を行った供試体も同様0の結果が得られ，疲労によるたわみ曲線の変化というも050100

150

200

載荷回数（万回）のは確認されなかった。今回は，繰返し載荷回数，繰返
図－13し上限加重を一定で行っており，載荷回数など条件を変

たわみと繰返し載荷回数の関係

800

えて試験を行うことを今後の課題としたい。
繰返し載荷試験による再生骨材の影響

図－13 にたわみと繰返し載荷回数との関係を示す。載荷回数に比例して，たわみ量が増加しているのが分かる。
これらを近似直線で結び傾きを求めたところ，同様の値を示したことから載荷回数におけるたわみの増加量は骨材の品質によらず同程度といえる。

圧縮縁のひずみ（μ）

5.310160
荷重（ｋＮ）

様の挙動を示した。しかし，H－1 においては同一荷重に68たわみ(ｍｍ)200係を，図－12 に疲労後の静的載荷試験による荷重とたわみの関係を示す。L－1，ML－1，MH－1，については同4600

400

MＬ-2MＨ-2Ｎ-22000

圧縮縁のひずみと繰返し載荷回数との関係を図－14050100150200

載荷回数（万回）

図－14-1793-

圧縮縁のひずみと繰返し載荷回数との関係に示す。ML－2 と MH－2 は載荷回数に伴い同様のひず200み増加量を示した。Ｎ－2 に関してもひずみ増加量は再160荷重（ｋN)

生骨材と同様の増加量を示したが，同一載荷回数におけるひずみ量には常時 150μ ほどの差が生じた。
図－15 に荷重－スターラップひずみを示す。0kN 地点

12080
ML-2で ML－2，N－2 のひずみはほぼ 0 に対し，MH－2 は疲

MH-2N-240労により，ひずみが増大した。ML－2，MH－2 は 80kN0でひずみが増加しているのに対して，N－2 は 95kN から0200400

図－15

すると，同一荷重におけるひずみの値が大きくなり，最大荷重時のひずみが大きくなった。これは再生骨材を使載荷を行った供試体における N－2 との耐力比を示す。
静的載荷試験は ML－2 で 15%，MH－2 で８%程度の耐1N-2との耐力比

図－16 に静的載荷試験及び繰返し載荷試験後に静的800

1000

1200

荷重－スターラップひずみの関係

1.05用することで，せん断ひび割れ発生荷重が小さくなった
ことが要因に挙げられる。

600

スターラップひずみ（μ）

ひずみが増大し始めた。ML－2，MH－2 を N－2 と比較

静的
疲労

0.95
0.90.85

力低下となった。しかし，疲労を加えたものは静的載荷0.8試験に比べ，耐力の低下率が減少した。特に MH－2 に0.75
ML-2

おいては N－2 と図－16同等の耐力を示し，再生骨材 M でも高品質であれば，MH-2Ｎ－２との耐力比疲労に対する影響を改善できることが確認できた。
参考文献

6．まとめ

1）三方泰弘，高橋勇希，井上晋：再生骨材 M を用いた本研究で得られた結論を以下に示す。

RC はり部材のせん断耐荷特性，コンクリート工学年（1）品質の異なる再生骨材 M を使用したコンクリートを比較した際，圧縮強度が同等に発揮されても曲げ強度，引張強度には差が現れる。

次論文集，Vol.30，No.3，2008
2）川西泰一郎，依田和久，新谷彰：高品質および中品質再生粗骨材を用いたコンクリートの RC 造建築物

（2）再生骨材 M でも高品質のものは，スターラップをへの適用，コンクリート工学，Vol.45 ，No.4， pp.38-44，配置したはり供試体において，砕石を使用した場合と同等の曲げ耐力を示した。
（3）原骨材が同じで処理回数の異なる再生骨材を使用

2007.43）江本幸雄，大和竹史，添田政司：再生骨材の品質および再生骨材コンクリートの性状に関する研究，土した場合，同じ再生骨材 M でも粒形や粒度分布の木学会第 46 回年次学術講演会，V-273，pp.562-563，違いで破壊形式が異なる可能性がある。
（4）再生骨材の使用において，繰返し載荷を加えたものと加えない供試体では，静的載荷における破壊メ

1986.94）佐藤良一，許明，薗部基信，宮崎理彦：高品質再生粗骨材を用いた RC 部材の力学特性，セメント・コンカニズムが異なる。
（5）RC はりに再生骨材を使用した場合，再生骨材の品質がひび割れ性状に及ぼす影響はほとんど見られず，同様のひびわれ性状を示した。また，砕石に比クリート論文集，No.52，pp.430-437，1998.2
5）吉本彰：コンクリートの変形と破壊，学献社，1990
6）野間康隆，三木朋広，二羽淳一郎：再生骨材を用いべひび割れ間隔が若干小さくなるものの，大きな違いは見られなかった。
（6）繰返し荷重をかけ静的載荷試験を行った場合，再生骨材 M の品質が低品質であれば砕石に対して曲げ耐力は低下するが，高品質であれば砕石を使用した場合と同等の曲げ耐力を有する。

-1794-たコンクリートのひび割れ進展挙動に関する研究，
コンクリート工学年次論文集，Vol.29，No.2，2007