フジタ技術研究報告第 44 号 2008 年

接合部プレキャスト化部材のコンクリート強度打分け工法の開発

概高森直樹

林和 也

佐藤幸博

佐 々 木仁*1*2

要

超高層 RC 造建物施工の多くにプレキャスト工法（以下 PCa 工法）が採用されている。従来の PCa 工法ではあらかじめ柱部材と梁部材を製造し、現場において柱梁接骨組の建方を行い、その柱梁接合部にコンクリートを打設していた。
それに対し、省力化による工期短縮、高強度コンクリートの現場打設の削減による現場管理の軽減を行い品質向上を目指して、柱梁接合部をあらかじめ PCa 工場で製造し施工する「接合部 PCa 化工法」を開発した。接合部を PCa 化した柱梁接合部-梁一体型 PCa 部材を製作するにあたり、梁と柱梁接合部で強度が異なるコンクリートの品質を確保し効率よく打分ける方法が必要である。
本報では、柱梁接合部の PCa 部材に異強度のコンクリートを打設する場合の打分けについて、施工性、打継ぎ部の性能向上を目的にした打分け型枠を用いたコンクリート連続打分け工法を提案する。以下に工法の手順を示す。①
打分け型枠は、くし型鋼板と布材で構成される。鋼板が梁主筋をまたぐように梁端部に設置する。②型枠を設置後、梁部のコンクリートを打設する。③柱梁接合部のコンクリートを打設する。④接合部コンクリート打設後に、打分け型枠を上部へ引抜き、バイブレータにより引抜き時・引抜き後に両方のコンクリートに振動を与え、一体化を図る。⑤完成
設計基準強度（Fc）で 36～120N/mm２のコンクリートを用いた模擬部材の実機施工実験と一体性確認実験により、異強度のコンクリートの打設間隔を制限すれば、本提案工法により確実に打分けが可能になり、PCa 部材のコンクリートに必要な構造性能を満足することが確認された。

Development of a New Concrete Casting Method
for Precast Concrete Beam-Column Joint
Abstract
Precast construction methods are adopted in many high-rise RC building construction projects.
Usually, concrete beam and column are cast and fabricated separately in precast fabrication factories,
and the beam and column are connected on-site by further concrete casting. In order to shorten theconstruction period and improve the quality of the precast concrete further, a new method tocontinuously cast concrete with different strengths for beams, columns and their joints at the same time
was developed. In the developed method, an innovative temporary forming system composed of plateand sheet was developed and used to enable different types of concretes to be cast into different parts(beam, column and joint) at the same time. In the manufacturing process, the temporary forming system
was removed after casting concrete, and the concrete beam-column joint part was vibrated forcompletion of an integrated joint.
In this paper, the results of full scale tests for the precast beam-column joint carried out at a precast fabrication factoryand laboratory tests to examine the mechanical performance of precast beam-column joint were shown. Also, thevalidity of this newly developed method was shown.
キーワード： 鉄筋コンクリート プレキャスト＊１ 東京支店技術部 ＊２ 博士（工学）

打分け 高強度コンクリート－13－フジタ技術研究報告 第 44 号

§１．はじめに型枠を設置して、片側に低強度側コンクリートを打設し、4時間後に打分け型枠を取り外し高強度側コンクリートを打超高層 RC 造建物施工の多くにプレキャスト工法（以下設した。試験は JIS A 1106 の 3 等分点載荷法に従い、打PCa 工法）が採用されている。従来の PCa 工法ではあら設後 127 日に実施した。表１に試験体一覧、表 2 にコンクかじめ柱部材と梁部材を製造し、現場において柱梁接骨リートの性状、図 1 に曲げ試験結果を示す。試験体は F90組の建方を行い、その柱梁接合部にコンクリートを打設しと F36、F150 と F60 の組み合わせで各２体とし、低強度側ていた。それに対し、省力化による工期短縮、高強度コンのコンクリートの単体(母材)の曲げ強度と比較した。土木

クリートの現場打設の削減による現場管理の軽減を行い学会のコールドジョイントに関する文献 2）によれば、プレ品質向上を目指して、柱梁接合部をあらかじめ PCa 工場キャスト接 合部に必 要とされる曲げ強度 は一体 打 ちの1）70％とされているが、本曲げ試験の結果、F90+F36 は母で製造し施工する「接合部 PCa 化工法」を開発した 。
接合部 PCa 化工法において、接合部を PCa 化した柱材の曲げ強度の 83％を維持しているが、F150+F60 は母梁接合部-梁一体型 PCa 部材を製作するにあたり、強度材の半分以下でありコールドジョイントが心配される。いずが異なる梁と柱梁接合部のコンクリートを、品質を確保しれの打分け試験体とも母材ではなく打分け面で破断して効率よく打分ける方法が必要である。

いたことより、打分け部での異種強度のコンクリートの一体性が十分でなかったと予想される。

そこで打分けたコンクリートの品質確保とプレキャスト工場での作業性を考慮し、打分け型枠を用いた強度の異な従来の打分け工法では、特に 150N/mm2 の超える高強るコンクリートの連続打設による打分け工法を開発した。

度コンクリートを用いた場合は、打設間隔時間のためコー

その打分け工法の施工性と性能確認のために実施したルドジョイントが発生し、打分け面でのコンクリートの一体実大寸法での実機施工実験、一体性確認実験の結果を性が懸念されるので、打設方法の改善が必要である。

報告する。
表 1 実験条件§２．従来の打分け工法
2.1 従来の打分け工法の概要
従来の接合部 PCa 化部材の製造において、多くの PCa工場では、柱梁接合部と梁のコンクリート強度が異なる場

試験体

先打ち後打ち打設間隔数

F90+F36F36F904ｈ

2F150+F60

F60

F1504ｈ2*F30、F60、F90、F150 の一体打ち試験体 各 2 体合、打分け部に金属性のラス網を打込むか、バラ板、エア型枠や鋼板等で仕切る方法を採用してコンクリート強

表 2 コンクリートの性状度打分けを実施している。
ラス網の場合は高流動コンクリートを用いたときのモルタル分の漏れが多く、またラス網の防錆対策が必要である。エア型枠や鋼板等で仕切る場合、ある程度コンクリー
トが硬化するのを待ち、数時間後（もしくは翌日）に打分け型枠を取り外し、次のコンクリートを打設するため、硬化ま調合

W/C

スランプ

空気量σB

F3650214.135.9F603545×43.5

1.574.9

F902762.×61.5

1.3102F150

1564.5×63.5

1.5

164

F36、60 は普通セメント、F90、150 はシリカヒューム混入セメント、での打設間隔をあける必要があり作業効率が悪く、またそ

W/C：水セメント比（％）、スランプ試験は JIS A 1101 による、空気のままでは打分け面がコールドジョイントになる可能性が量（％）は JIS A 1118 による、σB：圧縮強度（N/mm2）、圧縮試験ある。コールドジョイントになった場合、建築物の耐荷性能、耐久性能等に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、

曲げ強度（N/mm2 )打継ぎ部の耐荷性能を確保するために打継ぎ部の目荒は JIS A 1108 による（現場封かん、材齢 28 日）

しやシアコッター等の加工や防水処理等の打継ぎ処理が必要になり作業手間が増えることになる。
2.2 打分け部の曲げ試験（曲げ強度は各 2 体の平均値）

8
一体打ちの83％

6

一体打ちの42％420

従来の打分け工法による強度の異なるコンクリートの打Ｆ36設間隔時間を想定して、強度の異なるコンクリートを打分けた試験体による曲げ試験を実施した。試験体は、長方F90-Ｆ36

試験体形の型枠（100×100×400mm）の中央に打分け用の鋼板

Ｆ60F150-F60（□一体打ち ■打分け）

図 1 曲げ試験結果－14－

F90Ｆ150柱・梁接合部プレキャスト化のコンクリート強度打分け工法の開発§３．打分け型枠を用いたコンクリート打分け工法§４．実大実機施工実験
4.1 実験計画

本報では、柱梁接合部の PCa 部材に異強度のコンクリートを打設する場合の打分けについて、施工性、打継ぎ本工法の課題は以下の３点になる。

部の性能向上を目的にした打分け型枠を用いたコンクリ①打分け型枠の打止め性能および引抜き施工性ート連続打分け工法を提案する。以下に工法の手順を示②梁部と接合部のコンクリートの打設間隔時間の制限す（図２参照）。

③強度の異なるコンクリートの一体性①打分け型枠は、くし型鋼板と布材で構成される。鋼板

この課題を検証するために実機施工実験を計画した。
①については、特に流動性の高いコンクリートでの打止めが梁主筋をまたぐように梁端部に設置する。
②型枠を設置後、梁部のコンクリートを打設する。

性能、引き抜き施工性を確認するため、コンクリートの組③柱梁接合部のコンクリートを打設する。

合せは Fｃ36 と Fc60、Fc60 と Fc120 の 2 種類とした。

④接合部コンクリート打設後に、打分け型枠を上部へ引②については、コールドジョイントを発生させないために抜き、バイブレータにより引抜き時・引抜き後に両方のコ梁部と接合部のコンクリートの打設間隔時間をできるだけンクリートに振動を与え、一体化を図る。

短くすることが重要であるが、PCa 工場の施工の都合や⑤完成複数 部材 を 製作 する 場合 を考 慮 し 、打 設間 隔時 間 はJASS5 の打ち重ね時間間隔の許容時間内とし、具体的な①打分け型枠設置時間は施工実験で確認することとした。JASS5 において、コンクリートの打重ね時間間隔の許容時間は、外気温が 25 度未満の場合 2.5 時間、外気温が 25 度以上の場合 2.0 時間②梁部コンクリート打設を目安とし、先に打ち込まれたコンクリートの再振動可能時間以内と定められているため、施工実験での打設時間間隔（先打ちコンクリート打設完了から後打ちコンクリートの③ 接合部コン ク リ打設開始までの時間）は、30 分、60 分、90 分の３水準でート打設実施することとした。
③の一体性ついては、施工実験試験体および模擬試験体を用いて確認することとし、5 章に示す。

④打分け型枠引抜き、コンクリート振動

図 2 に試験体形状の例、表 4 に試験体一覧、表 5 にコンクリートの性状に示す。試験体は超高層 RC 建物の大梁端部を想定し、実大寸法の幅 550×せい 650×長さ2000mm とした。配筋は実験 1 と２は梁主筋のみで上下と⑤完成

も 4-D38 とし、実験 3 の梁主筋は 2 段筋を想定し上筋
4-D38、下筋 4+3-D38 で、せん断補強筋 4-D16＠100 を

図 2 打分け施工法配筋とした。試験体の長さの中央に打分け型枠を設置し、

写真 1 のように、打分け型枠は、コンクリートの漏出を防先打ちのコンクリートを打設後、所定の打設時間間隔をぐために、隙間を埋めるよう柔軟性のある布材を用いた。

おいて、後打ちのコンクリートを練り混ぜ打設し、打分け打分け型枠の引抜き時に、布材が梁主筋に当たり変形し型枠をクレーンで引き抜き、打分け部に棒状バイブレータ簡易に引抜けるよう、鋼板と回転治具で接合した。布材に(φ50mm)で 15 秒×4 回の振動を与えた。試験体は打設はコンクリートの付着を減らすため表面加工を施した。打後 2 日で脱型し、打設後 21 日でコア抜きを行った。

分け型枠は梁部のコンクリートが接合部のコンクリートへの混入を防ぐために梁端から 10cm の位置に設置する。

先打ち
打分け型枠
コンクリート断面

後打ち
コンクリート650

コア1,000550

写真 1 打分け型枠

2,0001,000

図 3 試験体形状の例（実験 3 の場合）

－15－フジタ技術研究報告 第 44 号

どくなり、 90 分後の試験体では先打ちの Fc120 コンクリ

表 4 試験体一覧

ートはバイブレータによる再振動も困難であった。

先打ち

後打ち

打設間隔(分)

時期

Fc36

Fc60

30，60，90

9月

実験Ⅲでは、2 段筋に対応した型枠のため、他の実験よ

実験 1
実験 2

Fc120

Fc6030，60，90

10 月

り厳しい条件であったが、打ち止め性は良かった。打分け実験 3Fc60

Fc12030，60，90

12 月

型枠引抜き時に、打設間隔 30 分では 60 分、90 分では引抜き抵抗が高く、Fc60 と Fc120 とも型枠へのコンクリートの付着が多いことと 2 段筋部分の布材の回転を行うため

表 5 各コンクリートの性状
実

種類

W/C

験
123

スランプ

空気ｽﾗﾝﾌﾟﾌﾛｰ量にバイブレータをかけながらの少しずつ引抜きが必要で

σB

Fc36

42

20.0

1.748.7

Fc60

30

22.5

2.978.5

Fｃ120

1366.0×65.0

2.2157

Fｃ60

30

22.0

1.778.8

Fｃ60

30

22.0

1.779.1

Fｃ120

1369.5×69.5

1.9148あった。打設間隔 90 分での再振動は可能であったが、その 20 分後の打設終了後には Fc60、Fc120 とも再振動はかなり困難であった。
表６ 打分け工法の施工性
実

先打後打打設

打止

引抜き験コン

コン

間隔

め性

施工性

30 分

Fc30、Fｃ60 は普通セメント、Fｃ120 は SFC セメント使用（膨張材、

1Fc36

Fc60

収縮低減剤添加）、W/C：水セメント比(％)、スランプ、ｽﾗﾝﾌﾟﾌﾛｰ（Fc120 のみ）(cm)：JIS A 1101、1151、空気量(％)：JIS A 1118、
2σB：圧縮強度（N/mm ）(コア、材齢 28 日)：JIS A 1108。

2Fc120Fc60

4.2 施工実験結果

◎○

◎

○

90 分

○

○30 分

◎

△

○

△○

×○

○

○

○

○

△60 分

60 分

◎

○90 分

4.2.1 打分け工法の施工性

30 分

表 6 に各施工実験での施工性の優劣を、先打ちコンク

3

Fc60

リートの打止め性能、打分け型枠の引抜き施工性、再振Fc12060 分
90 分動の施工性のそれぞれの項目において、◎○△×で示再振動◎す。打ち止め性能とは、先打ちコンクリートを打設した時の漏れによる打ち止め性能、ほとんど漏れがない場合が◎で、多少の漏れが○としている。引抜き施工性は、打分け型枠を引抜き時にバイブレータなしで容易に引抜ける場合を◎、バイブレータで振動を与えながら引抜きが必要な場合を○としている。再振動は、先打ちコンクリートの

写真 2

再振動が可能な場合は○、時間経過により打設途中からF36 の漏れと打設間隔 90 分での引抜き状況

再振動が困難になった場合を△、最振動が困難な場合を×とした。
実験Ⅰでは、写真 2 に示すように、バイブレータ振動時に鉄筋まわりからノロの漏れが少し見られたが、その量はわずかであり硬化後は分からなくなっていた。打設間隔90 分では引抜き抵抗が高くバイブレータをかけながらの

写真 3 Fc120 の漏れと打設間隔 30 分での引抜き状況引抜きが必要であった。
実験Ⅱでは、写真２に示すように、型枠の隙間から先打ちの Fｃ120 の漏れが生じたが、硬化後にはその部分が一体化したことをたたくことで確認した。打設間隔 30 分の試
験体でも Fc120 の表面にこわばりが発生し、引抜き後もそのこわばりが残り、表面を均すことが出来ず表面は波打ったままになった。打設間隔が大きくなるほどその程度はひ

写真 4－16－

Fc60 漏れと打設間隔 90 分での引抜き状況

柱・梁接合部プレキャスト化のコンクリート強度打分け工法の開発

表 6 試験項目

4.2.2 プロクター貫入抵抗試験
コールドジョイントの発生を判定する指標には、先打ち試験項目

試験方法

供試体

コンクリートの凝結性状を予測できるプロクター貫入抵抗

混入範囲

目視

外観，コア値を用いることが妥当で、文献２）においては貫入抵抗値

混入範囲

圧縮強度

コア0.1N/mm2 がコールドジョイントの発生の指標となるとして比重いる。本施工実験において、それぞれの先打ちコンクリートにおいてプロクター貫入試験（JIS A 6204）を実施した。
図 4 に先打ちコンクリート打設後の経過時間とプロクター
貫入 抵 抗値 の実 験 結果 を 示 す。 図 より 貫 入抵 抗 値が0.1N/mm2 になる打設間隔時間は F c36 では約 120 分でひび割れ

目視

外観，コア

割裂強度試験JIS A 1108

コア

簡易せん断試験

土研式

コア

打 ち分 け 曲 げ 試

JIS A 1106

模擬試験体

験

Fc60 では約 100 分であるので、Fc36 は実験の範囲ではあった。

コールドジョイントの発生は少ないが、Fc60 は打設間隔打分け部より 50mm 以上はなれた位置で採取されたコ90 分では施工途中にコールドジョイントが発生する可能

アの比重、圧縮強度より同一強度内ではばらつきが少な性が考えられる。実験３で打設間隔 90 分で途中から先打く、異なるコンクリートの練り混ざりはないと考えられる。

ちコンクリート（Fc60）の再振動が困難になった事実からも他の試験体においても同様の結果であり、混入範囲は推測できる。しかしながら、Fc120 については貫入抵抗値打分け位置より 50mm 以内であることが確認された。

は 120 分を超えても 0 であったが、実際は 30 分程度でこ

コア位置
圧縮強度（N/mm2)

0.5
Fc36（実験1）
Fc120（実験2）Fc60(実験3）2

貫入抵抗値(N/mm )

0.4

100

0.3

2.60

<打設間隔 90 分>
80

2.50
40
2.45

20
0-100

0.2

2.55

60

-50050

打分け位置からの距離(cm）0.1

比重（kN/ｍ3）

わばりが発生し再振動が困難であったことから、他の評価指標を用いて判断する必要がある。

10×10×40cm

2.40
圧縮強度
100

比重

図 5 コア抜き圧縮試験結果（実験 1、打設間隔 90 分）

00306090120

150

5.2 ひび割れによる一体性の確認

先打ちコンクリート打設後の経過時間（分）実験 1 の打分け部のコアは、打設間隔 60 分の下部で振動不足と考えられる 1 箇所に割れがあったが、それ以

図 4 プロクター抵抗値と経過時間との関係外の 11 本のコアは割れがなく一体化を確認した。
実験 2 の全ての試験体の打分け面に割れはなかった§５．打分け部のコンクリートの一体性確認試験

が、Fc120 側に打分け面から 150mm 程度入った箇所に 1施工実験で製作した試験体とそのコア供試体および施～2mm のひび割れが表面に発生し、内部のコアでも表面工実験時に同じコンクリートを用いて作製した模擬試験体と同じ位置で割れが確認された。

を用いて、硬化したコンクリートの打分け部の混入状況お実験 3 で外観およびコアの割れは観測されず、打分けよび一体性を確認する。表 6 に試験項目を示す。

部が一体化していたことを確認した。

コアは図３に示すように打分け面を含んで 3～4 箇所試

5.3 割裂引張試験

験体から抜き取った。

4 章の施工実験の打分け面を含むコア供試体（φ100×異なる強度のコンクリートの混入の範囲については、試験体の外観とその試験体のコアから目視で判定し、その185mm）各 3 本を用いて割裂引張試験を実施し、打分けコアによる圧縮試験、比重から検証する。

部での引張強度を評価した。各試験体の引張強度を打5.1 混入範囲

分けコンクリートの低い強度の単体での引張強度で除しFc36 は練り混ぜ時にコンクリートを着色し、型枠脱型時て曲げ強度比として示す。曲げ強度比は打設間隔によりに外観とコアでの打分け部のコンリートの練り混ざり範囲減少する傾向はあるがその減少率は、後述する曲げ強度を観測した。その範囲は打ち分け位置より 50mm 以内で比に比べて小さかった。

－17－

フジタ技術研究報告 第 44 号

ほど曲げ強度が小さくなり 90 分で接合部に必要とされる強度比 0.72）を下回った。よって Fc36-60 の打設間隔は10.890 分でよいが、Fc60-120 は打設間隔 60 分で制限すべきと考える。

0.6実験1(Fc36-60)

0.4実験2(Fc120-60)

0.2

実験3（Fc60-120)

1.2003060

1

←打分け面
曲げ強度比

引張強度比

1.290

0.80.6
実験1（Fc36-60)
実験2（Fc120－60）
実験3（Fc60-120)

0.4

打設間隔（分）0.2

図 6 打分け部の割裂強度と打設間隔の関係

003060
打設間隔（分）5.4 簡易一面せん断試験
文献 1）の簡易一面せん断試験方法を参考に、写真の90

図８ 打分け部の曲げ試験結果§６．まとめような打ち分け面と加力方向の角度を 25 度、30 度、40 度と なる ように 、打 ち分 け部 を 含むコ ア 試 験体 （φ 100 ×

柱梁接合部 PCa 化部材の製造において、打分け型枠H100 ㎜）を用いて、高強度無収縮モルタルで加力スタブを用いた強度の異なるコンクリートの連続打設による打分を製作してせん断試験体を作成した。実験１(Fc36-60)のけ工法は、実大施工実験と一体性確認実験により、以下コアでのせん断実験を実施し純せん断応力を求めた。各の条件で実現可能性があることが分かった。

試験体のせん断強度を 打分けコンクリートの低い強 度(1)本工法での Fc36 と Fc60 の打分けは打設間隔を 90 分

F36 の単体でのせん断強度で除してせん断強度比として以内に制限し、Fc60 と Fc120 の打分けは打設間隔を示す。打分け部の純せん断応力は打設時間間隔により60 分以内に制限することで、確実に打分け施工が可減少する傾向はあるがその差は少ない。実験時に打ち分能になり、接合面に必要な構造性能を満足する。

け面でのせん断すべりは観測されなかった。せん断に対(2) Fc120 のコンクリートは 30 分程度で表面こわばりが発しても一体性が保たれていたと考えられる

生し、再振動が困難になる。その影響で部材にひび割れが発生する可能性が高いため、本工法においては1.2

Fc36→60

30 分以内に再振動ができるよう計画する必要がある。

せん断強度比

10.8

謝辞

0.6

本開発は株式会社テクノマテリアル千葉工場（担当：前田貴博氏、林政明氏）と共同で行いました。また、

0.4

貴重なご意見、ご協力をいただいたテクノマテリアル千葉

0.2

工場、フジタの超高層RC住宅施工プロジェクトの皆様に

00

図73060
打設間隔（分）

深く感謝いたします。

90

参 考文 献1) 林和也、高森直樹、佐藤 幸博、佐々木 仁、寺岡 勝：

打設間隔と打分け部のせん断強度(Fc36-60)

柱・梁接合部をプレキャスト化した部分架構に関する実験的研究、日本建築学会大会学術講演梗概集、C-2、5.3 曲げ試験

2006。

曲げ試験体は 4 章の施工実験と同じ条件を模擬して作

2) 土木学会 コンクリート構造物におけるコールドジョイント製した。図８に曲げ試験結果を示す。打分けコンクリート

問題と対策、コンクリートライブラリー103、2000。の低い側強度の単体での曲げ強度を各試験体の曲げ強度を除して曲げ強度比として示す。実験１においては、打ひ と こ と設間隔による強度の低下はほとんど無かった。実験 2 で今後は、超高層 RC 造建物の実施は実大試験体に比べて寸法が小さいためか実大試験体工へ向けて、この工法を取り入れ更にと異なりひび割れは生じず、90 分においても曲げ強度比進んだ PCa 化施工システムを構築し、0.8 を上回った。実験 3 においては、打設間隔が長くなる現場への普及に努めていきます。
高森 直樹－18－