スラグ系細骨材を用いたコンクリートの収縮ひび割れ抑制効果に関する基礎的研究(その 4：実大壁実験)
正会員
同
同○原品 武*清原千鶴*
安田慎吾***

正会員
同同今本啓一*
山﨑順二**
前田朗****

非鉄スラグ細骨材 高炉スラグ細骨材
実大壁
圧縮クリープ
乾燥収縮ひび割れ
応力解析
1．はじめに本報(その 4)では，非鉄スラグおよび高炉スラグ細骨材を収縮低減材として適用し，梁部材で拘束されたスラグ系細骨材の表-１ コンクリートの調合および使用材料部
W/C
記号位（％）

混合率 50％の実大壁供試体を作製し，収縮低減効果および乾燥収縮ひび割れ抑制効果を明らかにした。さらに，得られた使用したスラグ系細骨材およびコンクリートの調合（表-１）は単位量 (kg/m3)
C

S1CS0ー
0 46.9 180 360 826 0 374 564 ―FNS50
FNS 50 46.9 180 360 413 473 374 564 ―CS1
CUS50 50
CUS 50 47.5 180 360 413 546 374 564 ―BFS50
BFS 50 41.5 180 360 413 426 374 564 ―梁・柱CS2 CS3 ― 47.4 180 360 485 337 ― ― 912

CG2：砕石（表乾密度 2.70g/cm3 吸水率 0.59％）
CG3：砕石（表乾密度 2.61g/cm3 吸水率 0.67％）

前報(その 3)と同様である。梁および柱部材においては，30-

2100mm
1500mm300mm

18-20N のレディーミクストコンクリートを使用した。なお，スラグ300mm

壁300mm系細骨材の混合率は 50％である。
実大壁試験体の形状を図-1 および梁および壁部のダミー

柱梁
2100mm
1500mm300mm

配筋
D10＠200
主筋:8-D19
帯筋:D10＠200
主筋:8-D19
あばら筋:D10@200300mm

300mm
300mm

試験体の形状を図-2 に示す。実大壁試験体の壁中心部，上下梁中心部および梁，壁部のダミー試験体にそれぞれ埋め込部打設の 1 週間前に下梁および柱部を先行して打設し，その500mm

1100mm

みゲージを設置している。コンクリートの打込みについては，壁100mm

300mm

後，壁部および上梁の順に行った。脱型は壁部打設から 7 日後（下梁打設からは 14 日後）に行い，降雨の影響を避けるため

図-1 実大壁試験体に雨かかりのない屋外と同一の温度環境下において測定を行800mmった。

100mm

350mm

350mm

300mm

3.1 ひび割れ発生状況

赤線：埋め込みゲージ
1000mm

300mm

300mm

3．結果および考察

S2 G1 G2 G3壁

実験結果を基に収縮応力の算出を試みた。
2．実験概要細骨材の 混合S/a
種類率（％）
S1 S2 （％）
W

図-2 ダミー試験体(左：梁，右：壁)

ダミー部材の収縮ひずみの経時変化を図‐3 に示す。前報の室内実験(その 3)の 100×100×400mm 試験体と同様に，脱型時を原点としている。室内実験と同様に，壁ダミー試験体においてもスラグ系細骨材を使用したコンクリートは CS を用いたダミー試験体に比べて収縮が低減することが確認できた。
図-4 に実大壁におけるひずみの測定結果を示す。CS を用いた実大壁試験体においては，乾燥期間 39 日において目視にてひび割れ発生が確認できた。スラグ系細骨材を用いた実図—3

大壁試験体においては乾燥期間 350 日以上経過した現在にダミー供験体のひずみ変化おいてもひび割れは確認できていない。各壁試験体のひずみ変化に着目すると壁ダミー試験体＞実大壁ひずみ，実大壁梁3.2 応力解析

ひずみ＞梁ダミー試験体となっている。これは，実大壁部材は実大壁試験体に生じる応力挙動を解析的に追随する。解析

上下梁の拘束を受け，梁部材は壁の収縮によって圧縮力が生には有効ヤング係数法 1)を用いた。自由収縮ひずみについてじ，収縮ひずみが大きくなっているためと考えられる。下梁部材

は，図-3 に示すダミー試験体の自由ひずみを用い，ヤング係は上梁部材よりも先行して打設しており，剛性が大きく自由収数およびクリープ係数については， Φ100×200mm の円柱試

縮ひずみも小さいためひずみは小さくなっている。

験体を用いた既往の実験結果を基に近似式を得た。

Fundamental study on contraction crack prevention effect of concrete using slag type fin
aggregate. (Part 4: Verification of full-scale wall with 50% mixing ratio of slag type fineaggregate)

HARASHINA Takeshi, IMAMOTO Kei-ichi
KIYOHARA Chizuru, YAMASAKI JunjiYASUDA Shingo, MAEDA Akiraa) CS0b) FNS50100実大壁ひずみ(×10-6)0-100050c) CUS50

100150200

下梁

壁ダミーd) BFS50

乾燥期間(日)乾燥期間(日)ひび割れ発生250

050100上梁

壁150200

乾燥期間(日)250

050100150200

乾燥期間(日)
250

050

100

150200250-200-300-400-500-600-700

上梁

-800

壁下梁

壁ダミー

上梁

壁

下梁

壁ダミー

上梁

壁

下梁

壁ダミー

-900

図-4

実大壁における測定結果

4

拘束応力(N/mm2)

3.5
3
2.5
2
1.5

ひび割れ発生強度050

100150200250050100150

図-5𝜆𝜆�𝑡𝑡𝑗𝑗 � =𝐸𝐸(𝑡𝑡𝑖𝑖 )1+Φ�𝑡𝑡𝑖𝑖 ,𝑡𝑡𝑗𝑗 �200

BFS50

応力算出値

応力算出値

ひび割れ発生強度
250 050100150200

材齢(日)

材齢(日)

材齢(日)

σ(𝑡𝑡𝑖𝑖 ) = ∑𝑖𝑖𝑗𝑗=1(CUS50

応力算出値
ひび割れ発生強度

応力算出値

0.50FNS50CS0411

ひび割れ発生強度

250050100150200250

材齢(日)

拘束応力の算出結果
ラグ系細骨材を用いたコンクリートの収縮ひずみ抑制効果が∙ 𝜆𝜆(𝑡𝑡𝑗𝑗 )�2∆𝜀𝜀𝑓𝑓 �𝑡𝑡𝑗𝑗 � − ∆𝜀𝜀 ′𝑓𝑓 �𝑡𝑡𝑗𝑗 � − ∆𝜀𝜀 "𝑓𝑓 (𝑡𝑡𝑗𝑗 )� (1)

CS を用いた実大壁試験体に比べて卓越していることが収縮応

2𝑆𝑆 ′ �𝑡𝑡𝑗𝑗, 𝑡𝑡𝑖𝑖� ∙ 𝑆𝑆 " �𝑡𝑡𝑗𝑗+𝑑𝑑,𝑡𝑡𝑖𝑖+𝑑𝑑 �

力が小さく算出された一因であると考えられる。
乾燥期間 250 日におけるスラグ系細骨材を用いた実大壁の𝑆𝑆�𝑡𝑡𝑗𝑗, 𝑡𝑡𝑖𝑖� �𝑆𝑆 ′ �𝑡𝑡𝑗𝑗,𝑡𝑡𝑖𝑖� + 𝑆𝑆 " �𝑡𝑡𝑗𝑗+𝑑𝑑,𝑡𝑡𝑖𝑖+𝑑𝑑 � � + 4𝑆𝑆 ′ �𝑡𝑡𝑗𝑗,𝑡𝑡𝑖𝑖� ∙ 𝑆𝑆 " �𝑡𝑡𝑗𝑗+𝑑𝑑, 𝑡𝑡𝑖𝑖+𝑑𝑑 �

ここに，σ(ti)：材齢 ti における収縮拘束応力の予測値(N/mm2)
E(ti)：材齢 ti におけるヤング係数(N/mm²)
Φ(ti, tj)：材齢 tj で除荷した材齢 ti におけるクリープ係数
Δεf(ti)：材齢 ti における壁部材の増分自由ひずみ
Δε’f (ti),Δε’’f (ti)：材齢 ti における上下梁の増分自由ひずみ
S(ti, tj)=A・Ee(ti, tj)：壁部材の断面剛性(N/mm)
S’(ti, tj) ,S”(ti, tj)：上下梁部材の断面剛性(N/mm)

収縮応力強度比は，FNS：0.78，CUS：0.62，BFS：0.78，また，既往の研究 3)からもひび割れ発生材齢が長くなるほど収縮応力強度比も高くなることが示されていることから，スラグ系細骨材を用いた実大壁試験体においてはひび割れが発生する確率は低いことが考えられる。
4．まとめ
実大壁試験体においてスラグ系骨材を用いたコンクリートは普通骨材（CS）を用いたコンクリートに比べてひび割れ抑制効

なお，下梁の自由収縮ひずみは，日本建築学会の予測式 1)

果が高いことが確認でき，これを解析で再現できた。

における乾燥開始材齢の影響係数を基に，上梁と同時に打設し測定した梁ダミー試験体の結果に 0.946 を乗じた値を用いた。
図-5 に応力算出結果を示す。図中に示す点線は既報

2)によって得られた割裂引張強度に 0.75 乗じた値をひび割れ発生強度として示している。これによると，CS を用いた実大壁試験体は応力発現性が低く，CS および BFS を用いた実大壁試験体の拘束応力はそれぞれ材齢 41 日，200 日においてひび割れ発生強度を超える結果となった。CS を用いた実大壁試験体においては図-4 に示すように乾燥期間 39 日(材齢 46 日)においてひび割れが目視にて確認できていることから応力算出結果はほぼ実験現象を現しているものと思われる。一方，BFS を用いた実大壁試験体においては，ひび割れは確認されていない。これは，既往の研究 2)に示すクリープ係数が最も小さいた
め拘束応力が大きく算出されたものと考えられる。FNS およびCUS を用いた実大壁試験体においては，図-3 に示すようにス*東京理科大学**淺沼組
***大阪広域生コンクリート共同組合****大阪兵庫生コンクリート工業組合【謝辞】
本研究の実施においては，大阪広域生コンクリート共同組合：安田慎吾氏，株式会社関西宇部 生コン工場の皆様，(株)淺
沼組 建築部の皆様および鉄鋼スラグ協会ならびに日鉄住金高炉セメント株式会社の協力を得ました。ここに感謝の意を表します。
【参考文献】
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)・解説，(2006)
2)安田慎吾，今本啓一，原品武，清原千鶴，山﨑順二，前田朗：スラグ系細骨材を用いたコンクリートの収縮ひび割れ抑制効果に関する基礎的研究(その 1：実験概要および圧縮強度), 日本
建築学会学術講演梗概集， pp.381-382, (2019)3)大野俊夫，魚本健人：コンクリートの収縮ひび割れ発生予測に関する基礎的研究，土木学会論文集 No.662，V-49 ,pp.29-44，
2000.11*Tokyo University of Science**ASANUMA Corporation*** Osaka wide area Ready-Mix Concrete Cooperative**** Osaka-Hyogo Ready Mixed Concrete Industrial Association