技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

Fc150N/mm2 級超高強度コンクリートを用いた CFT 柱の圧入施工実験
EXPERIMENTAL STUDY OF PUMPING CONSTRUCTION OF CFT COLUMNS USING Fc150N/mm2 CLASSULTRA HIGH-STRENGTH CONCRETE

右 田 周 平*1, 梅 本 宗 宏*1, 久 須 美 真 悟*1
Shuhei MIGITA, Munehiro UMEMOTO and Shingo KUSUMIIn order to investigate the workability of press-in construction of CFT columns using ultra high-strength concrete of Fc150N/mm2 class, a diaphragm filling
test using a small CFT mock-up column and a full-scale construction test were conducted. The experimental results of a small CFT mock-up column
showed that the filling performance could be improved by changing the arrangement of the air vent holes in the diaphragm. A press-in construction test using
full-scale columns was conducted, which demonstrated that there were no problems with the workability and quality of the concrete in terms of the freshnessof the concrete before and after pumping, the pressure loss in the pipe, the filling performance of the bottom of the CFT column diaphragm, and the strengthof the filled concrete.
Keywords : Concrete filled Steel tube columns,Ultra High- Strength Concrete, Pumping-up Construction, Fresh properties, Pressure loss
CFT 柱，超高強度コンクリート，圧入施工，フレッシュ性状，圧力損失

1. はじめにコンクリート充填鋼管（以下 CFT ）構造は，優れた剛性・耐力・トン式のコンクリートポンプ車を用いた．ポンプ車のブームを水平変形性能・耐火性能を有し，これまで，多くの大規模建築物で採用に伸ばし，小型 CFT 模擬柱下側に圧入口を設け，コンクリートを圧されている．近年では使用材料の高強度化も進んでおり，充填コン入した．打上がり速度は 1m/min.以下となるよう低速で圧送を行っクリートにおいては，設計基準強度（以下 Fc）100N/mm2 を超えるた．

施工も報告されている 1)2)．

2.2 充填コンクリート概要

筆者らも，すでに Fc120N/mm2 級の超高強度コンクリートを使用

表 1 に充填コンクリートの使用材料を，表 2 に調合を示す．使用した CFT 柱の実大施工実験について，実験結果を報告しており 3)，するコンクリートは，大臣認定取得済みの指定強度 157N/mm2 超高今回，更なる高強度化となる，Fc150N/mm2 級の超高強度コンクリー

強度コンクリートである．セメントはシリカフュームプレミックス

トを使用した CFT 柱を実現するために，小型 CFT 模擬柱によるダセメントを使用し，強度や流動性の改善を目的に，混和材としてシイアフラム下への充填性確認実験および，圧入工法による実大施工

リカフュームを 5%内割で別添加した．コンクリートの水結合材比実験を行った．本報では，その実験概要ならびに結果について報告（W/B）は 13.1%とし，目標スランプフローは 65±10cm，目標空気する．

量は 2.0±1.5%とした．

2. 小型 CFT 模擬柱によるダイアフラム下充填性確認実験
2.1 実験概要
Fc150N/mm2 超高強度コンクリートを用いた CFT 柱の施工結果に関する報告はまだ少なく 2)，CFT 柱への充填性能が十分に明らかでは無い．そこで，実大施工実験を行う前に，小型 CFT 模擬柱によるダイアフラム下への充填性確認実験を行った．
実験では，ダイアフラムの空気抜き孔について，個数，直径，配置を変更して，充填性能への影響を確認した．図 1 に小型 CFT 模擬柱概要図を，図 2 にダイアフラムの形状を示す．模擬柱は□600（内径 580）mm×高さ 1200mm で，中央部にダイアフラムを 1 枚設けた．ダイアフラムは空気抜き孔の数が 4，8，12 個の他，4 隅に4 個，内側に 4 個設けた，8 個（変則）の 4 種類とし，空気抜き孔の大きさによる影響を確認するため，φ30mm とφ40mm の空気抜き孔が左右対称となるように配置した．実験には，ブーム長 32m，理論最大吐出圧 13.0MPa，シリンダーサイズφ230×2100mm のピス

図 1 小型模擬柱概要図*1 戸田建設㈱技術開発センター 修士（工学）Technology Development Center, TODA CORPORATION, M.Eng.

8-1

Fc150N/mm2 級超高強度コンクリートを用いた CFT 柱の圧入施工実験

ら，時間経過による影響が大きいと考えられる．また，圧縮強度で2.3 測定項目
表 3 に測定項目を示す．フレッシュコンクリートは，出荷時およは，圧送による影響は確認されなかった．表 5 にダイアフラム下充びポンプ車のブーム先端から採取したコンクリートで 2 回（試験体填率の測定結果を示す．空気抜き孔を全て外縁に配置したものにつ

圧入前：筒先①，全試験体圧入完了後：筒先②）の，計 3 回試験をいては，空気抜き孔個数が多くなるにつれて充填率が大きくなる傾実施した．コンクリート圧入時は，ポンプ主油圧，試験体の打上が向となったが，内側にも空気抜き孔を設けた 8 個（変則）が最も充り速度を測定した．硬化後のコンクリートについては，圧縮強度（材填率が大きい結果となった．図 3 に，8 個（変則）におけるコンク

齢 7，28 日）およびダイアフラム下の充填率（柱断面積に対する，リート天端がダイアフラム位置到達した直後の打上がり状況を示

空隙等の未充填部を除いた充填部の面積の割合）を測定した．

す．本実験で使用した，スランプフローが 70cm を超えるようなコンクリートは，柱内をほぼ水平に打上がっていく．そのため，ダイ2.4 実験結果

表 3 測定項目

表4 にフレッシュコンクリートの試験結果および圧縮強度試験結果を示す．出荷時と比較して，筒先ではスランプフローが大きくな

フレッシュり，50cm 到達，O 漏斗流下時間ともに短くなった．シリカフューム

コンクリート

プレミックスセメントは低発熱系セメントを使用していることか

硬化

表 1 使用材料
C

セメント

S

コンクリート

打込み中の千葉県富津市産山砂G

測定

混和剤

JIS A 1108
打上がり速度
コンクリートの充填状況（カメラ撮影）茨城県桜川産砕石
硬化後の測定表乾密度：2.64g/cm3，実績率：60.0%
SF

シリカフューム（ロシア産） 密度：2.20 g/cm3

SP

茨高性能減水剤（Ⅰ種）：ポリカルボン酸系

SRA

収縮低減剤：ポリエーテル誘導体

混和材

O 漏斗流下時間（JSCE-F 512）

ポンプ主油圧

表乾密度：2.62g/cm3，粗粒率：2.64 g/cm3
粗骨材

空気量（JIS A 1128）
圧縮強度試験（標準養生）

シリカフュームプレミックスセメント
密度：3.08g/cm3

細骨材

スランプフロー（JIS A 1150）

コンクリートの充填性（ダイアフラム下）

表 5 ダイアフラム下充填率測定結果

空気抜き孔

全体

φ30mm

φ40mm

4個

91.4

91.2

91.5

8個

92.5

91.1

93.9

12 個

96.8

96.4

97.2

8 個（変則）97.8

97.498.2

表 2 調合W/B

S/a(%)(%)

WCSFSG

SRA

13.1

27.3

160

1160

61298

808

10

充填率（%）

単位量 kg/m3

単位：mm
図-2 ダイアフラムの形状
表 4 フレッシュコンクリート試験結果

試験

出荷時

経過時間（分）―スランプ50cm

フロー

到達時間

コンクリ

空気量ート温度（%）

（℃）

外気温
（℃）

O 漏斗
流下時間（cm）（秒）

64.4×63.2

17.5

1.5

18477.4（秒）

圧縮強度（N/mm2）
7日

28 日

122.1

164.6

筒先①60

71.0×69.8

11.5

1.8

174

62.3

119.6

169.4

筒先②

120

74.8×72.6

10.3

1.4

174

35.3

120.6

167.7

8-2

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

アフラム中央部のコンクリート打設孔と外縁にある空気抜き孔のした．また，各柱にはそれぞれ別のトラックアジテータから運搬さ間に空気がたまり，空隙が生じやすい状況となる．そのため，打設れたコンクリートを使用した．

孔と空気抜き孔の間に，更に空気抜き孔を設けることで，空隙の発生を抑え，充填率が向上したと考えられる．また，φ30mm と 40mm

3.2 試験体の空気抜き孔の中間でダイアフラムを 2 分し，充填率を比較したと

図 4 に試験体形状を，図 5 にダイアフラム形状を示す．試験体はころ，φ40mm の方が，充填率が大きくなることが確認できた．な

718×718×厚さ 19mm×高さ 5m（No.1），612×312×厚さ 16mm×

お，ダイアフラム近傍での打ち上がり速度は，いずれも 0.6m/分程

高さ 5m（No.2）の 2 体とし，それぞれ 4 枚のダイアフラムを設け度であった．

た．No.1 は，ダイアフラムに設ける空気抜き孔を，模擬柱試験で最も充填率が高かった 8 個（変則）タイプとした．長方形断面である

3. 実大施工実験

No.2 は，中央 2 か所にコンクリート流入孔を設け，空気抜き孔は 43.1 実験概要

隅に設けた．

小型模擬柱による実験結果から，150N/mm2 級の超高強度コンクリートでも，ダイアフラムの内側にも空気抜き孔を設けることで，3.3 コンクリートの打込み
図 6 にポンプ配管経路を示す．配管には 5B（125A）管を用い，十分な充填率を確保できることが確認できたため，実大柱への圧入施工実験を行った．なお，充填コンクリートは小型模擬柱による実水平に約 50m を配管した．コンクリートの圧送には，理論最大吐出験と同様のものを使用し，レディーミクストコンクリート工場から

圧 22.0 MPa，シリンダーサイズφ200×2100mm のピストン式ポン実験場所まで，60 分～90 分かけてトラックアジテータにより運搬

図 5 ダイアフラム形状

図 3 ダイアフラム通過時打上がり状況

図 4 試験体形状8-3

Fc150N/mm2 級超高強度コンクリートを用いた CFT 柱の圧入施工実験

プを用いた．打上がり速度は，No.1，No.2 ともに 1m/min.以下とな安定し，平均打上がり速度は，No.1 で 0.59m/min.，No.2 で 0.82m/min.

るようにコンクリート吐出量をコントロールした．と，いずれも目標値を満足する結果となった．図 9 に配管内圧力測定結果の一例を示す．No.1 で最大 4MPa 程度，No.2 では最大 2MPa程度となった．なお，打ち上がり高さから算定したコンクリートの3.4 測定項目測定項目を表 6 に示す．経時変化は，コンクリートを荷卸し後，吐出量は，No.1 で約 16m3/hr.，No.2 では約半分の 7m3/hr.となった．

120 分間練り船に静置し，測定した．なお，試験体は材齢 5 日で横図10 に管内圧力測定位置の水平換算距離と管内圧力の関係を示す．

置きにして養生し，ダイアフラム位置で切断・コア供試体採取をP1~P2 間，P3～P4 間，P5～P6 間から計算した管内圧力損失（K 値）行った．

は，No.1 では約 0.07N/mm2/m，No.2 では約 0.04N/mm2/m であった．
Fc120N/mm2 超高強度コンクリートを使用した過去の実験結果（コ3.5 実験結果

ンクリート吐出量：約 23m3/hr.，K 値：約 0.15N/mm2/m）3)と比較し(1) フレッシュ試験結果て，非常に小さい結果となった．Fc150N/mm2 超高強度コンクリー

図 7 に荷卸しから 120 分後の経過時間変化（注水から約 210 分

トでは，強度増進のためにシリカフュームを別添しているが，これ後）までのフレッシュ試験結果を示す．No.1，No.2 ともに，材料分により，粘性が低下し，圧力損失の低下に影響したと考えられる．

離は見られなかったものの，出荷時と比較し，荷卸し時のスランプ(3) ダイアフラム下充填率フローが 10 cm 近く増大した．時間経過による影響が大きいと考え

図 11 にダイアフラム下充填状況および充填率を示す．大きな充られる．筒先や柱頭においてはスランプフローが減少した．圧送管

填不良個所も無く，充填率は，No.1 では 95～97%程度，No.2 ではや鋼管内にモルタルが付着し，粗骨材に対するモルタル量が減少し99%以上と，いずれも高い充填率を確保できることが確認できた．

たためと考えられる．120 分後の経時変化については，空気量が若(4) 圧縮強度試験結果
図 12，図 13 に材齢 56 日および 91 日のコア供試体の圧縮強度試干低下したが，スランプフローに大きな変化はなかった．

験結果を，表 7 に材齢 91 日におけるコア強度と，出荷時に採取し(2) 施工中の測定結果
図 8 に打上がり高さと時間の関係を示す．No.2 は柱断面が細く，圧入開始直後は打上がり速度が 1m/min.以上となったが，その後は

図 7 フレッシュ試験結果

図 6 ポンプ配管経路
表 6 測定項目
フレッシュ

スランプフロー（JIS A 1150），空気量（JIS A 1128）

コンクリート

経過時間変化（荷卸し後 120 分）

硬化
コンクリート

圧縮強度試験
標準養生・簡易断熱・コア供試体（JIS A 1108・JIS A 1107）
ポンプ主油圧

打込み中の打上がり速度

測定

配管内圧力
コンクリートの充填状況（カメラ撮影）

硬化後の測定コンクリートの充填性（ダイアフラム下）

その他

構造体内部温度
図 8 打上がり高さと時間関係

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技術研究報告第 47 号 2021.11

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4. まとめた標準養生供試体との比較を示す．コア強度は，いずれも柱頭から柱脚に向かって徐々に強度が上昇していく傾向となった．柱脚部が，充填コンクリートに Fc150N/mm2 超高強度コンクリートを用いたコンクリートの自重によって緻密化されたためと考えられる．材齢

CFT 柱の圧入施工の検討のために，小型 CFT 模擬柱実験および実91 日でのコア強度は，No.1 では平均 173.5N/mm2 ，標準偏差大施工実験を行った．以下に得られた知見を示す．
1)

6.02N/mm2，No.2 では平均 172.6N/mm2，標準偏差 6.34N/mm2 と，バダイアフラム下の充填率について，小型 CFT 模擬柱による確認実験を行ったところ，外縁部とは別に，内側にも空気ラつきも小さく，設計基準強度に対して十分大きな強度を発現していることを確認した．材齢 28 日標準養生供試体と比較すると，No.1抜き孔を設けることで，充填率が向上した．

で 4.5N/mm2，No.2 で 8.6N/mm2 上回る結果となった．更に，No.1，

2)

No.2 ともに最低強度は 160N/mm2 以上であり，CFT 柱における強度コンクリートのフレッシュ性状は，圧送しても大きく変わらないことを確認した．

3)

補正値（Sc 値）は 0N/mm2 として問題ないことが確認できた．

本実験における K 値は，コンクリート吐出量が約 16m3/h の場合は，は約 0.07N/mm2/m となった．また，約 7m3/h の場合は，約 0.03N/mm2/m となった．

記号

No.1

No.2

95.9%

99.8%

97.6%

99.9%

97.3 %

99.2%

97.3%

99.9%

AB

図 9 配管内圧力測定結果（一例）

CD

図 11 ダイアフラム下充填状況および充填率

図 10 水平換算距離と管内圧力の関係

8-5

Fc150N/mm2 級超高強度コンクリートを用いた CFT 柱の圧入施工実験

図 12 圧縮強度試験結果（No.1）

図 13 圧縮強度試験結果（No.2）

表-7 圧縮強度試験結果
試験体

No.1

N0.2

91 日コア強度（N/mm2）

173.5

172.6

最大値（N/mm2）

186.4

185.8

最小値（N/mm2）

162.6

163.3

2

標準偏差（N/mm ）

6.02

6.34

変動係数（%）

3.5

3.7

28 日標準養生（N/mm2）

169.3

163.6

Sc 値（N/mm2）-4.2-8.95)

実大施工実験の結果から，150N/mm2 級超高強度コンクリー
トの CFT 柱への圧入施工について，施工性およびコンクリートの品質に問題ないことを確認した．

参考文献
(1)

大屋常昭ほか：虎ノ門ヒルズの構造計画と CFT 柱へのコンクリート充填施工，コンクリート工学，pp.205-212，vol.53，No.2，2015.2(2)

青木ほか：Fc150N/mm2 の超高強度コンクリート CFT 柱の施工-高さ300m 超高層複合ビル「あべのハルカス」-，コンクリート工学，pp.205212，vol.50，No.8，2012.84)

材齢 91 日でのコア強度の平均は，No.1 は 172N/mm2，No.2(3)

端直人ほか：Fc120N/mm2 級高強度コンクリートを用いた CFT 柱の実は 171N/mm2 となり，設計基準強度や材齢 28 日標準養生供

大施工実験（その 1～2）
，日本建築学会学術講演梗概集，pp.761-764，

試体に対して十分な強度発現を確認し，CFT 柱における充2018

填コンクリートの強度補正値は，0N/mm2 でも問題ないことを確認した．

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