技報 第 11 号（2013 年）

分級フライアッシュを用いたコンクリートのプレテンション
PC 桁への適用に関する検討
技術研究所

材料グループ

山村智技術研究所

１．はじめに鈴木雅博

技術研究所

材料グループ

桜田道博

名古屋支店

金沢営業所

小林和弘

2.2 プレテンション PC 桁

産業副産物であるフライアッシュは，混和材として用いるプレテンション方式 PC 桁の一般図を図-1 に示す．製作しことでコンクリートの耐久性の向上に有効であり，その活用たプレテンション PC 桁は JIS A 5373 に規定される AS09 桁は環境負荷の低減にも寄与することから PC 構造物への積極とした．

的な利用が望まれている．しかしながら，PC 構造物に適用さ2.3 プレストレスの損失の検討れた事例はほとんどないのが現状であり，これは，フライアプレストレス損失の検討は PC 桁支間中央部の PC 鋼材ひずッシュの品質のばらつきが大きいことなどによると考えられみを約 6 ヶ月間計測することにより行った．また，H 配合のる．近年，フライアッシュを分級することで高品質で品質のプレテンション PC 桁(以降，HPC 桁)も併せて製作し，フラ安定したフライアッシュが実現しており，この分級されたフイアッシュを用いた PC 桁(以降，FAPC 桁)と比較することでライアッシュ(以降，分級フライアッシュ)を用いることで PCフライアッシュがプレストレスの損失量に及ぼす影響を検討構造物への適用が可能になると考えられる．

した．

そこで本研究では，分級フライアッシュを用いた PC 桁橋

2.4 載荷実験による力学的特性の検討を実現するためにフライアッシュを用いたコンクリートの材FAPC 桁の力学的特性を把握するため，有効プレストレス料特性および PC 桁としての構造特性を検討した．材料特性

計測後のプレテンション PC 桁を用いて載荷実験を実施した．の検討では，圧縮強度試験や透気係数試験などを行い，湿潤載荷方法は 4 点曲げ載荷とし，載荷位置は支間中央から養生日数が強度発現や耐久性に及ぼす影響を確認した．一方，0.5m(2 箇所)とした．載荷実験における計測項目は①ひび割れ

構造特性の検討では，プレテンション方式により実物大の PC発生荷重，②終局荷重，③たわみ，④桁の表面ひずみ，⑤PC桁を製作し，PC 鋼材ひずみの長期計測によりプレストレスの鋼材ひずみ，⑥ひび割れ性状の 6 項目とした．なお，事前に損失量を把握し，さらに，桁の曲げ載荷実験を行い，ひび割計算した FAPC 桁のひび割れ発生荷重および終局荷重はそれれ発生モーメントや曲げ耐力などを確認した．ここでは実物大プレテンション PC 桁による構造特性の検討結果について報告する．

２．実験概要2.1 使用材料および配合
使用材料を表-1 に，配合を表-2 に示す．コンクリートの配合はフライアッシュを用いた配合(以降、FA 配合)と早強セメ

表-1 使用材料
材料
セメント記号
HC混和材

FA

細骨材
粗骨材
高性能減水剤
AE 剤

SGSP
AE

ントのみを用いた通常の配合(以降、H 配合)の 2 種類とした。
設計基準強度はともに

表-2 配合50N/mm2 ， 導 入 時 強 度 は35N/mm2(14h 後)とした．FA 配合は W/B が 32%で結合材に占めるフライアッシュの割合は 20%とした。H 配合は当社七尾工場で実績のある配合とした．

仕様
早強ポルトランドセメント 密度：3.14g/cm3分級フライアッシュ(七尾大田火力発電所産)
密度：2.37g/cm3，比表面積：4773cm2/g
陸砂(庄川産) 表乾密度：2.64g/cm3
砕石(庄川産) 表乾密度：2.62g/cm3
ポリエーテル系高性能減水剤
アニオン系界面活性剤

配合

ｽﾗﾝﾌ
ﾟ
(cm)

空気量(%)

W/B
(%)

W

FA
H

12±2.54.5±1.5

32.0
38.7

150
150

単位量(kg/m3)
BSHCFA
37538894-730729

断 面 図(支間中央部)側 面 図：PC 鋼材ひずみ計測位置(単位：mm)図-1 プレテンション PC桁の一般図および PC鋼材ひずみの計測位置

G9691061

技報 第 11 号（2013 年）
ぞれ 122.5kN，331.0kN であった．HPC 桁においても載荷実6800

験を実施し，FAPC 桁との比較を行った．

FAPC桁
プレストレス導入

6700

HPC桁

6600

3.1 プレストレスの損失量
FAPC 桁および HPC 桁の PC 鋼材ひずみの経時変化を図-2に示す．図の時間軸の原点はコンクリートの打込み完了時と6500

PC鋼材ひずみ(μ)

３．実験結果および考察

6400

弾性変形

6300
導入直後の計算値

6200
6100した．PC 鋼材ひずみの導入直後の計算値および有効プレスト6000

レスの計算値は道路橋示方書に準拠し，桁の弾性変形，コン5900

クリートのクリープおよび乾燥収縮などを考慮して求めた．

5800

有効プレストレスの計算値

1

用いた PC 桁のクリ－プおよび乾燥収縮によるプレストレスれた．また，6 ヶ月後の PC 鋼材ひずみは有効プレストレスの計算値を上回っており，道路橋示方書に準拠することでフライアッシュを用いた PC 桁の有効プレストレスを安全側に評価できると考えられる．

項目
圧縮強度
ヤング係数
割裂引張強度PC 鋼材ひずみ(支間中央部下縁)荷重(kN)

ひび割れ発生荷重
FAPC桁 計算ひび割れ発生荷重：122.5kN

1000局荷重の計算値を示した．なお，ひび割れ発生荷重の計算値

040

は桁下縁の応力度がコンクリートの引張強度に達する荷重で桁が 147kN，HPC 桁が 152kN で同程度であり，ともに計算値 123kN を上回っている．終局荷重の実験値に関してもFAPC 桁が 372kN，HPC 桁が 349kN であり，ともに計算値331kN を上回っている．したがって，フライアッシュを用いた PC 桁は早強単味の通常の PC 桁と同等の性能を有しており，弾性理論や平面保持の仮定に基づく，通常の設計方法により，

6102

FAPC桁 計算終局荷重：331.0kN

15050

異がないことがわかる．ひび割れ発生荷重の実験値は FAPC

6099

終局荷重

200

FAPC 桁の実強度を基に算出したひび割れ発生荷重および終荷重が若干小さいものの，FAPC 桁と HPC 桁とでほとんど差

μ250

荷重と支間中央部のたわみの関係を図-3 に示す．図内には相当する荷重である．荷重と変位との関係は，HPC 桁の終局

HPC 桁
59.832.0
3.06300(2) 荷重-たわみの関係

クを 2 次曲線と仮定して算出した破壊抵抗曲げモーメントに

FAPC 桁67.0
32.9
3.49350

ひずみを表-3 に示す．圧縮強度は HPC 桁で 59.8N/mm2，FAあり，終局荷重の計算値は圧縮側コンクリートの応力ブロッ

1000

FAPC桁
HPC桁

400

FAPC 桁および HPC 桁の載荷直前の強度特性と PC 鋼材の度は両桁ともに 11N/mm2 程度であった．

100単位N/mm2kN/mm2N/mm2450(1) 載荷前の桁の性状い結果となった．自重を考慮した支間中央部下縁の合成応力

経過日数(日)表-3 載荷直前の強度特性と PC 鋼材ひずみ3.2 プレテンション PC 桁の力学的特性

桁で 67.0N/mm2 であり FAPC 桁が HPC 桁に比べ 10%程度高10

図-2 PC 鋼材ひずみの経時変化程度であり，圧縮強度が同程度であれば，フライアッシュをの損失は通常の PC 桁(早強単味)と同程度であることが確認さ

蒸気養生打込み完了

FAPC 桁の PC 鋼材ひずみの経時変化は HPC 桁とほとんど同80120
たわみ(mm)160200図-3 荷重-たわみの関係
示方書に準拠して算出した有効プレストレスは安全側の評価となった．
2) フライアッシュを用いた PC 桁の荷重とたわみの関係は早強単味の PC 桁とほぼ一致した．また，弾性理論や平面保持の仮定に基づく，通常の設計方法により，ひび割れ発生モーメントや曲げ耐力を適切に評価できた．

3) 以上より，フライアッシュを用いた場合でも通常の PC 桁と同様の設計方法が適用できると考えられ，フライアッシュを用いたプレテンション PC 桁の実用化は十分可能であると考えられる．

ひび割れ発生モーメントや曲げ耐力を適切に評価できると考Key Words：分級フライアッシュ，プレストレスの損失，構えられる．

造特性，プレテンション PC 桁

４．まとめ
分級フライアッシュを用いたプレテンション PC 桁の実用化に関する各検討結果より以下の知見が得られた．

1) フライアッシュを用いた PC 桁のプレストレスの損失量は早強単味の通常の PC 桁と同程度となった．また，道路橋

山村智

鈴木雅博

桜田道博

小林和弘