技報

第 2 号 (2004 年)

解析温度履歴養生による高強度コンクリートの構造体強度の推定

表-1

１． はじめに高強度コンクリートを実建物に使用する際には，強度補正値を準期、夏期 ) での実施を必要とするため , 時間的な制約も伴う．これに対し,高強度コンクリートの構造体の温度履歴を精度よく解析から求め，得られた温度履歴を専用の温度制御装置内で忠実に再現した養生（以下解析温度履歴養生）を行うことにより，任意の季節に通常の円柱供試体で施工時期の変動を考慮した構造体

技術研究所

中瀬博一

技術本部

技術研究所

藤井和俊

技術本部

技術研究所

渡邊一弘

コンクリートの使用材料

種 類実験などで確認し，それを用い調合強度を求める必要がある．これらの実験は，実際の工事条件に合わせた試験時期 ( 冬期、標

技術本部

セメント
細骨材
粗骨材
混和剤

産 地 ・ 性 質
シリカフュームセメント
密度 3.08g/㎝ 3,比表面積 5600 ㎝ 2/g
君津産山砂:表乾密度 2.60g/㎝ 3,吸水率 1.63％
鳥形山石灰石砕石:表乾密度 2.70g/㎝ 3
吸水率 0.41％
ポリカルボン酸系高性能 AE 減水剤

強度の推定を行えると考えられる．

表-2 コンクリートの計画調合

本報告は，温度制御装置を用いた解析温度履歴養生による

単 位 量 (㎏/m3)

高強度コンクリートの構造体強度の推定方法の有効性について，W/C

S/a

実験的に確認したものである．

(%)

(%)

水ｾﾒﾝﾄ

細骨材

粗骨材

3443.61434217931067

2941.8146504728

1053

2237.3150682590

1031

２．温度制御装置
実験に用いた温度制御装置は，図 -1 に示すように常時温度をd) 温度追従養生供試体の製作

0 〜 100 ℃の範囲で制温度追従養生供試体は，φ10cm×20cm の軽量モールドに御できる 3 つの可変養コンクリートをつめてポリエチレンフィルムとビニールテープを用い生箱と，一定の温度保て封緘した後，専用の鋼製の円筒容器に入れ，それを温度制御持ができる 3 つの定温養生箱を備えており，
装 置 内 に 内 蔵 し てい

装置内の可変養生箱に設置し，材齢 7 日までは実大模擬柱試
可変養生箱

定温養生箱e) 圧縮強度試験

る冷凍機とヒータ(P.I.D 制御)で温度を験体コア近傍部と同一の温度履歴に追従し養生を行った．

図-1 温度制御装置制御している．

コアの圧縮強度試験は，JIS A 1107 に，温度追従養生供試
体の圧縮強度試験は，JIS A 1108 に準じて行った．

(2) 結果および考察
３.標準期での実大柱試験体を用いた温度追従養生による実験 (ステップⅠ)(1) 実験概要a) 温度履歴a) 使用材料と調合は下降し，材齢 6 日程度で外気温とほぼ同様となった．模擬柱部

模擬柱部材のコア近傍部および温度追従養生箱内部の温度は，打込み後 24〜32 時間で最高温度に到達した．その後温度

コンクリートの使用材料を表-1 に、コンクリートの計画調合を表材コア近傍部の温度に追従した温度追従養生箱内部での最高-2 に示す．コンクリートの目標スランプフローは 65cm，目標空気温度は，模擬柱部材コア近傍部での最高温度の−0.6〜+1.9℃量は 2.0%とした．の範囲で精度良く追従した．また，温度履歴の傾向も下降勾配b) 実大模擬柱試験体については，温度の制御にややばらつきが認められたが，概ね実大模擬柱試験体は、900×900×高さ 1100mm とし，その中心部より，材齢ごとにコアを採取した．
c) コンクリートの製造・打込み模擬柱部材コア近傍部と同様であった．
b) 圧縮強度
積算温度と各種圧縮強度の関係を図-2 に示す．養生条件にコンクリートは所定の調合を 6m3 の二軸強制練りミキサで混練よらず積算温度に対する圧縮強度は増加する傾向にあるが，標し，現場までの想定時間 30 分経過後にフレッシュ性状を確認し準養生強度の増加に対する温度追従養生及びコア強度の増加た．その後，実大模擬柱試験体に 2 層に分けて打込み，各層には小さかった．また，水セメント比が大きいほど構造体の最高温棒状バイブレーターを約 5〜10 秒間挿入し締め固めた．

度が低いため，温度追従養生及びコア強度の増加が大きかった．

技報

第 2 号 (2004 年)

５．標準期を想定した冬期での円柱供試体を用いた解析
温度履歴による実験 (ステップⅢ)(1) 実験概要

温度追従養生強度はコア強度とほぼ同等の推移を示した．

140a) 使用材料と調合

圧縮強度(N/mm 2)120

コンクリートの使用材料および計画調合は，ステップⅠの実験と同様とした．

100b) コンクリートの製造

80

コンクリートの製造および供試体の製作は，ステップⅠの実験60と同様とした．

40c) 解析温度履歴養生供試体の製作

20

標準養生W/C=34%

標準養生W/C=29%

標準養生W/C=22%

温度追従W/C=34%

温度追従W/C=29%

温度追従W/C=22%

構造体W/C=34%

構造体W/C=29%

構造体W/C=22%

解析温度履歴養生供試体の製作は，ステップⅠの温度追従養生供試体と同様に行った．

0d) 解析温度履歴養生
1001000
積算温度(D・D)

図-2

10000

供試体の養生は，コンクリートの打ち込み時から実大試験体の内部温度が，外気温とほぼ同様になる材齢 7 日まで図-3 の解析

積算温度と各種圧縮強度

温度履歴養生とし，7 日以降から試験材齢までは，ステップⅠの実験での外気温の平均値(材齢 7〜28 日:21℃、材齢 28〜56

4. 標準期を想定した温度履歴の解析 (ステップⅡ)(1) 温度履歴解析条件

日:24℃，材齢 56〜91 日:25℃)を用いて定温養生とした．

コンクリートの温度履歴の解析は，1/4 の柱の解析モデルで㈱
計算力学研究センター ASTEA- MACS を使用した 3 次元

(2) 実験結果と考察
解析温度履歴養生強度とコア強度の関係を図 -4 に示す．解

FEM 解析を行った．

析温度履歴養生強度はコア強度に対して，-1.2〜5.5N/mm2 の(2) 解析結果範囲にあり，解析温度履歴養生強度の方がやや高い傾向にある．

模擬柱部材コア近傍部の温度履歴の解析値を図-3 に示す．

しかし，その相関性は比較的高いといえる．

部材内部温度履歴の解析温度は，打込み後 24〜36 時間で最120高温度に到達した．その後温度は下降し，材齢７日程度で外気温とほぼ同様となった．ステップⅠでの模擬柱部材のコア近傍部

Y = 0.9718X
R2 = 0.9706

コア強度(N/mm 2 )100の最高温度は水セメント比 22%では 65.9 ℃，29%で 56.1℃，34%では，49.0℃であった．図-3 に示すように温度解析における模擬柱部材コア近傍部の最高温度は，実測値に比べて 0.7 〜2.9℃の範囲で低く，最高温度到達時間は，3〜5 時間遅かった．

8060

また，解析値の方が実測値に比べて昇温時期が早く，降温勾40

配がやや緩やかであった．しかし，いずれの調合においても比較

40的実測値との整合性の高い解析結果が得られた．
図-47080

100120解析温度履歴養生強度とコア強度

6．まとめ

構造体 W/C=22%：66.3℃
解析履歴 W/C=22%：65.5℃

60

60

解析温度履歴養生強度(N/mm2 )本研究の結果をまとめると，以下の通りである．

構造体 W/C=29%：56.3℃①温度追従養生箱内部の最高温度は模擬柱部材コア近傍部で解析履歴 W/C=29%：53.5℃の最高温度の -0.6 〜 +1.9 ℃の範囲で精度良く追従しており，概50温度(℃)

ね模擬柱部材コア近傍部と同様であった．
②積算温度に対する温度追従養生強度はコア強度とほぼ同等

40

構造体 W/C=34%：49.2℃
解析履歴 W/C=34%：47.6℃の推移を示した．
③積算温度に対する解析温度履歴養生強度は，コア強度とほぼ30同様に推移し，同等かやや高い傾向にある．
④解析温度履歴養生強度とコア強度との相関性は比較的高い．

20以上，解析温度履歴養生を行うことにより，施工時期の変動を
1001234
経過時間(日)5

図-3 部材内部温度履歴と解析値

67

考慮した高強度コンクリートの構造体強度の推定を，通常の円柱供試体で任意の季節に行うことが可能であると考えられる．

Key Words： 解析温度履歴，高強度コンクリート，構造体強度，強度推定