淺沼組技術研究報告№30(2018)

１.各種透気性試験における測定時間間隔および透気領域に関する検討
Study on the Interval of Measurement Time and the Air Permeability Area in Various Permeability Tests
山﨑 順二＊１
加藤 猛＊２

要 旨
コンクリート構造物の表層透気性を評価するために，ダブルチャンバー法およびシングルチャンバー法を用いて同一箇所を複数回繰り返して測定する場合における，測定ごとの時間間隔が透気性の試験値に及ぼす影響について，コンクリート内部の圧力変化を用いて検討した。その結果，連続または短い時間間隔で同一箇所を測定する場合は，直前の測定による圧力がコンクリート内部に残存した状態となり直後の測定値に影響を与えること，残存した圧力の影響を受けないようにするためには，測定時間の間隔を 10～15 分程度以上とすれば良いことが分かった。
キーワード：透気性，ダブルチャンバー法，シングルチャンバー法，測定時間間隔，内部圧力
１．はじめに計測した。図－１に圧力計測に供した試験体とDC(TPT)法による試験状況の写真および真鍮パイプの設

かぶりコンクリートの品質を非破壊もしくは微破壊で評価するための手法として，これまでに種々の表層透気置位置のイメージ(断面)図を示す。

性試験が研究開発 され，現在，土木構造物における表

なお，試験体は，JIS 工場で製造される呼び強度 27

層コンクリートの施工中の品質評価のための試験として，（27-15-20N，W/C=53%，単位水量 175kg/m3，s/a=46.5%）

ダブルチャンバー法などが適用されるようになってきた。の普通コンクリートを用いて作製したものである。

一方，かぶりコンクリートの品質評価のための透気性試

2.2 圧力計測に供した透気性試験

験を同一箇所で繰り返して行う場合，測定ごとの時間間(1) ダブルチャンバー法（DC(TPT)法）

１)

隔が透気性の試験値に及ぼす影響や，透気試験におけるDC(TPT)法の測定原理を示す。DC(TPT)法は，図-2 に表層コンクリートの透気領域については，現時点ではあ示すように，内部チャンバーと外部チャンバーの二重セまり明確にされていない。

ル構造のチャンバー，真空ポンプおよび制御装置から構

そこで本論では，ダブルチャンバー法（DC(TPT)法）成されており，測定位置での表層透気性は，内部チャンおよびシングルチャンバー法（SCM 法）による透気性試バーの圧力の変化時間から計算によって評価される。測験を同一箇所で連続して測定した場合もしくは時間間隔定中の内部チャンバーと外部チャンバーの圧力が等しくを変えて測定した場合に，透気性の測定値に与える影響なるように外部チャンバーの圧力を制御することによっについて，供試体内部の圧力を計測することによって検て内部チャンバー内への外部表層からの空気の流入が物討した。併せて，供試体内部の圧力変化から，透気性試験における透気領域についても検討した。

２．測定時間間隔が透気性試験結果に及ぼす影響
2.1 圧力計測の概要(1) 圧力計測に供した試験体の概要
透気性試験において表層コンクリートに作用する内部圧力を計測するため，一辺 200mm 角の直方体の表層(測定面)中央部の深さ 10mm，20mm，30mm および 40mm

40mm

302010mmの位置に真鍮パイプを設置し，その先端に圧力センサを取り付けて測定中の表層コンクリート内部の圧力分布を*１技術研究所 兼 大阪本店建築部品質管理室

図－１*２東京本店建築部
1-1

内部圧力の計測状況と圧力計設置イメージ

淺沼組技術研究報告№30(2018)

理的に排除され，SCM 法等で懸念されるコンクリート表層の脆弱部の影響を根本的に解決した試験方法である。
DC(TPT)法では，図－２に示したような栓流がコンクリート内部に形成され，この流れは透気性試験のベンチマークとして位置付けられる RILEM TC 116-PCD によって提案された CEMBUREAU 法２）のそれと近い形態となる。透気係数 kT(×10-16m2)は，測定された圧力変化から式(1)により得られる。併せて，式(1)から得られた kT

写真－１

シングルチャンバー(内径 φ5cm)を用いて，試験により影響を受けた概略深さ L(mm)が式

ε ：かぶりコンクリートの空隙量（=0.15m3/m3）(2)から算出される。

Pa ：大気圧（N/m2）

なお，透気性の測定前には校正用のアクリルプレートを用い，セル内への漏気がない状態で 12 分間のキャリブ：試験終了時内部セルの有効圧力上昇（N/m2）

レーションを行うことによってチャンバー内に漏れる空∆気の量を測定し，コンクリート面での測定値から差し引

t0 ：試験開始時間（=60s）

いて透気係数 kT を算出している。

L ：試験により影響を受けた概略深さ（mm）

tf ：試験終了時間（s）(2) シングルチャンバー法（SCM 法）
SCM 法は，コンクリート表面に装着させたチャンバー内部を 21.3kPa 以下まで減圧した後，チャンバー内部の気圧が 25.3kPa に復圧するまでに要する時間を計測し，式(3)により透気指数を求める。本実験に供したシングルチャンバーは，吸引部の直径(内径)が 5cm のものと 10cmのものを用いた。
写真－１に内径 5cm のものを例示する。

. . .=()(3)

ここに，A.P.I.：透気指数(kPa/sec)
x1：測定開始時のチャンバー内部の気圧(kPa)x2：測定終了時のチャンバー内部の気圧(kPa)t ：x1 から x2 に復圧するのに要する時間(sec)
図－２=

ダブルチャンバー法のレイアウト

2≈ 100022⎛⎜⎝+∆−∆ln−⎞⎟

0⎠

1 ⁄22.3 実験結果および考察

2(1) 連続測定による影響
DC(TPT)法または SCM 法(φ10cm および φ5cm)にお(1)いて，表層コンクリートの同一箇所を連続して測定した際に得られる透気性測定値が受ける影響を，表層コンク(2)リート内部の圧力変化を計測することによって検討した。
連続測定では，DC(TPT)法および SCM 法(φ10cm・ここに，φ5cm)とも，表層コンクリートにチャンバーを装着した2状態のままで 5 回繰り返して測定した。コンクリートのkT ：空気透過度係数（m ）3Vc ：内部セルシステムの容積（m ）内部圧力の計測は，1 回目の測定開始時から 5 回目の測

2A ：内部セルの断面積（m ）-5定が終了するまで継続し，1Hz でサンプリングした。
2μ ：空気の粘性係数（=2.0×10 Ns/m ）
1-2

2.5

100

2.3

DC（TPT）法

2.1
1.9
1.7
1.5
1回目

2回目

3回目
4回目
繰返し測定回数

402000

DC(TPT)法での連続測定時の透気係数300

図－６600900
1200
圧力測定時の経過時間 (sec)

1500

1800

DC(TPT)法での連続測定時の内部圧力

100

SCM法（φ10cm）

内部圧力の変化 （kPa）

0.44
0.42
0.40
0.380.36
1回目

2回目
3回目
4回目
繰返し測定回数

SCM法（φ10cm）

80

10mm
20mm
30mm
40mm

60
40200

5回目

0SCM 法(φ10cm)での連続測定時の透気指数120

図－７240360
480600圧力測定時の経過時間 (sec)720840SCM 法(φ10cm)での連続測定時の内部圧力

1000.84
SCM法（φ5cm）

0.82
0.80
0.78
0.760.74
1回目

図－５10mm
20mm
30mm
40mm

60

5回目

0.46

図－４DC（TPT）法

80

内部圧力の変化（kPa）

透気指数A.P.I （kPa/sec）

図－３

透気指数A.P.I （kPa/sec）

内部圧力の変化 ( kPa)

透気係数 kT (×10-16 m2)

淺沼組技術研究報告 №30(2018)

2回目

3回目
4回目
繰返し測定回数

SCM法（φ5cm）

80

10mm
20mm
30mm
40mm

6040200

5回目

0SCM 法(φ5cm)での連続測定時の透気指数

図－８100200300400
圧力測定時の経過時間 (sec)500600SCM 法(φ5cm)での連続測定時の内部圧力

図－３～図－５に，DC(TPT)法による透気係数 kT おDC(TPT)法が最も長く，SCM 法(φ5cm)が最も短くなる。

よび SCM 法（φ10cm・φ5cm）による透気指数 A.P.I.

また圧力の大きさも試験により異なり，SCM 法ではチャを，連続で 5 回測定した結果をそれぞれ示す。

ンバーの内径が大きいφ10cm の方が内部圧力も大きく

透気性の測定には，前述の呼び強度 27 の同一の試験体なっている。しかし，表層コンクリートの深さ 40mm まを用いているが，3 つの試験方法の測定原理やチャンバーでの位置において圧力の波形はいずれの試験方法とも類内径などが異なるため，透気性測定値はそれぞれ異なっ似しており，同一箇所で連続測定した場合は，直前の測ている。しかし，DC(TPT)法では 4 回目以降，SCM 法で定時に作用した圧力がコンクリート内部に残存した状態はチャンバー径によらず 3 回目以降の測定において，そで ， 次 の 測 定 に 移 行 し て いる こ と が 分 か る 。 ま た ，れぞれの方法ごとに同等の測定値が得られている。

DC(TPT)法および SCM 法(φ10cm)における深さ 40mmDC(TPT)法による透気係数 kT および SCM 法(φの内部圧力は，連続測定の 3 回目終了時付近まで微増す10cm・φ5cm)による透気指数 A.P.I.を，連続で 5 回測定る傾向にあり，SCM 法(φ5cm)においては深さ 30mm ました際の表層コンクリート内部の圧力について，図-1 にでの位置においてそれと同様の傾向が伺える。これらの示す試験体の測定面中央の表層から深さ 10・20・30・ことから，透気性の測定値は，直前の測定において表層40mm の位置での内部圧力の推移を図－６～図－８に示

コンクリート内部に残存した圧力（気圧）の影響を受けす。1 回の透気性試験に要する時間が試験方法により異なて 2 回目に透気性が低くなったように評価され，さらに 3るため，5 回の測定が終了するまでの経過時間は回目以降の測定では測定開始時の圧力と終了時の内部圧
1-3淺沼組技術研究報告 №30(2018)

1002.1
1.9
1.7
1.5
直後

図－９0.48
透気指数A.P.I （kPa/sec）

内部圧力の変化 (kPa)

DC（TPT）法

2.30.46

1分
3分
5分
10分
直前の測定終了からの時間間隔

測定時間間隔と透気係数40200DC(TPT)法

600

1200
1800
2400
圧力測定時の経過時間 (sec)

図－12 測定時間間隔と内部圧力

3000

DC(TPT)法

100

SCM法（φ10cm）

0.42
0.40
0.38
直後

10mm
20mm
30mm
40mm

8060

SCM法（Φ10cm）

40200.36

01分
3分
5分
10分
15分
直前の測定終了からの時間間隔

図－10 測定時間間隔と透気指数0SCM 法(φ10cm)

300

600
900
1200
1500
圧力測定時の経過時間 (sec)

図－13 測定時間間隔と内部圧力

0.84

1800

2100

SCM 法(φ10cm)

100

SCM法（φ5cm）

内部圧力の変化 （kPa）

透気指数A.P.I （kPa/sec）

10mm
20mm
30mm
40mm

6000.440.82

DC（TPT）法

8015分

内部圧力の変化（kPa）

透気係数 kT (×10-16 m2)

2.50.80
0.78
0.76
0.74
直後

1分
3分
5分
10分
直前の測定終了からの時間間隔

図－11 測定時間間隔と透気指数

10mm

80

SCM法（Φ5cm）

20mm
30mm

6040mm4020015分

0

SCM 法(φ5cm)

300

600

900
1200
1500
圧力測定時の経過時間 (sec)

図－14 測定時間間隔と内部圧力

1800

2100

SCM 法(φ5cm)

DC(TPT)法による透気係数 kT および SCM 法（φ10cm

力がほぼ安定するため，透気性の測定値が概ね同等の値を示すことになると考えられる。

および φ5cm）による透気指数 A.P.I.の時間間隔ごとの(2) 測定時間間隔による影響

測定結果を図－９～図－11 に示す。またこれらの透気性

これまでの結果から，同位置で連続して透気性試験をの測定と併せて，コンクリート内部の圧力を測定した結行った場合は，表層コンクリート内部に残存した圧力が 2

果を図－12～図－14 に示す。各図の最左の波形が測定時回目以降の透気性測定値に影響を与えていることが分か間間隔 15 分後の測定結果であり，その右側に直前の測定った。そこで，同一箇所における透気性の測定時に，直終了から 10 分後，5・3・1 分後，最右側に直後(連続測前の測定の影響を受けずにその位置の表層コンクリート定と同条件)の波形が示されている。これらの圧力波形は，の透気性を評価するために必要となる時間間隔(インタ連続測定の場合と同様に透気性の測定値や表層コンクリーバル)を把握するための実験を行った。

ート内部圧力の大きさ自体はそれぞれの試験により異な

ここでは，連続測定に供したものと同じ試験体を用いるものの，波形の形状はいずれの試験方法においても類て実験を行った。試験の種類についても同様に DC(TPT)似している。

法および SCM 法(φ10cm・φ5cm)の 3 種類とした。各

これらの測定結果から，コンクリートの内部圧力は，透気性試験における測定の時間間隔は，直前の測定終了

DC(TPT)法においては直前の測定終了から約 10 分，から 15 分後・10 分後・5 分後・3 分後・1 分後および直SCM 法においては約 5 分の間に，表層コンクリートの深後と徐々に測定間の時間間隔を短くした。

さ 40mm の位置においてコンクリート内部に残存してい1-4

淺沼組技術研究報告№30(2018)

表－１No.
12
3

供試体に使用したコンクリートの調合概要

W/C(%)
4555
65

Ws/a(%)
46.2
48.0
49.1

172
172
172

表－２W/CkT(×10-16m2)
P.V.
(kPa/sec)CS(kg/m3)382
789
313846265885

G947947947

透気性試験の結果

W/C 45%

W/C 55%

W/C 65%

0.40

1.90

0.87

0.6

4.0

1.5

図－15 透気領域の検討に用いた供試体のイメージ
透気速度 P.V.1)を参考として表‐２に示す。供試体の透気た直前の測定による圧力がほぼ初期の状態に復圧してい性は，DC(TPT)法および FIM 法とも W/C55%の供試体る。この時間の差は，試験時に作用している圧力の大きが最も透気性が大きくなり，次いで W/C65%，W/C45%さの違いによると考えられる。の順となった。
3.2 DC(TPT)法における透気領域の検討

以上のことから，同一箇所において直前の測定の影響を受けずに表層コンクリートの透気性の評価を行うため

DC(TPT)法による透気性試験時における，図－15 に示の測定終了からの時間間隔は，コンクリートの強度レベした位置にチャンバーを設置した場合のコンクリート内ルによりやや差異が生じるものと推察されるが，概ね 10部の圧力の経時変化を図－16 に示す。図中の inner はダ分～15 分以上が適切であると考えられる。

ブルチャンバーの内部セルの位置の圧力を，external は外部セルの圧力の経時変化を示している。なお out はチ

３．透気試験における透気領域の検討

10040200

圧力変化量ΔP（kPa）

40600

800

10mm
20mm
30mm
40mm

60
40
200200

400

600

800

0200

400

600

800

経過時間（sec）

100

100W/C45 external

W/C45 inner80

圧力変化量ΔP（kPa）

400経過時間（sec）

80経過時間（sec）

齢 91 日まで封かん養生した。透気領域による透気係数 kT と FIM 法による

0W/C55 external
10mm
20mm
30mm
40mm0の供試体に打ち込んだ。打込み後，材種のコンクリートにおける DC(TPT)法

800100600ーを用いて測定した。表－１に示した 360080

クリーニングしたモルタルをそれぞれに戻るまでの経時変化を，データロガ

400W/C55 inner

20らのコンクリートの内部圧力が大気圧

400200100

ぜ後，5mm ふるいを用いてウエットス

圧力センサを取り付け，試験開始時か60経過時間（sec）

供試体には，表－１に示す水セメントの検討は，ステンレスパイプの先端に10mm20mm30mm40mm

2002mm のステンレスパイプを設置した。

剤使用コンクリートを用いた。練り混

600印で示す各位置に内径φ1mm 外径φ

水量を 172kg/m3 の一定とした AE 減水

10mm
20mm
30mm
40mm

20側の測定面(打込み側面)から，図中に○比を 45%，55%，65%の 3 水準，単位圧力変化量ΔP（kPa）

一辺が 200mm の立方体であり，図の左W/C65 external80

圧力変化量ΔP（kPa）

ージを図－15 に示す。供試体の寸法は

8080

圧力変化量ΔP（kPa）

透気領域の検討に用いた供試体イメ

圧力変化量ΔP（kPa）

3.1 供試体の概要

100W/C65 inner

10mm
20mm
30mm
40mm

60402010mm
20mm
30mm
40mm

60
4020000200

400

600

経過時間（sec）

図－16

1-58000200

400
経過時間（sec）

DC(TPT)法による供試体内部の圧力変化

600800淺沼組技術研究報告 №30(2018)

圧力変化量（kPa）

02080

ャンバーの外の位置であり本実験では圧力変化が生じな

1000かった。透気性が最も大きい W/C55%の供試体において20は，内部セルおよび外部セルとも深さ 20mm の位置まで4080DC(TPT)法 W/C65%020の圧力変化が生じていることが分かる。

深さ10mm
深さ20mm
深さ30mm
深さ40mm60100

圧力変化量（kPa）

チャンバー中心からの距離 （ｍｍ）
4060

一方，透気性が W/C55%の供試体よりも低くなった
W/C65%および W/C45%の供試体では，深さ 10mm までの 圧 力 変 化 の み し か 確 認 で き な か っ た 。 図 － 17 に

チャンバー中心からの距離 （ｍｍ）
4060

80

1000DC(TPT)法によるチャンバー中心からの距離とコンクリ

20ート表面からの深さ方向の圧力変化量を示す。各図の原4080DC(TPT)法 W/C55%

100020点の位置がチャンバーの中心位置であり，内部セルの圧深さ10mm
深さ20mm
深さ30mm
深さ40mm60

力変化量を示しており，距離が 50mm の位置が外部セルの圧力変化量を二次元的に示している。図－16 にも示したように，W/C55%の供試体では内部セルおよび外部セチャンバー中心からの距離 （ｍｍ）
406080100

ルとも深さ 20mm の位置までの圧力変化が確認できた。

圧力変化量（kPa）

0

また SCM 法においても DC(TPT)法と同様の傾向を示し20た。

40
深さ10mm
深さ20mm
深さ30mm
深さ40mm6080

DC(TPT)法 W/C45%

1003.3 SCM(φ10cm)法における透気領域の検討
図－15 に示した供試体にφ10cm の SCM 法を適用した。
DC(TPT)法と同じ位置にチャンバーを設置した場合のコンクリート内部の圧力の経時変化を図－18 に示す。SCM

図-17 DC(TPT)法による圧力変化量法において，inner はチャンバーの100

W/C65 external80

圧力変化量ΔP（kPa）

圧力変化量ΔP（kPa）

W/C65 inner

10mm
20mm
30mm
40mm

60402000200

40010mm
20mm
30mm
40mm

6040

置，out はチャンバーの外の位置の圧力となる。DC(TPT)法と同様の傾向であり，圧力変化の大きさは異な20るものの深さ 20mm 程度までの圧力
0100200経過時間（sec）

300

400

500

600経過時間（sec）
100

W/C55 inner
8010mm
20mm
30mm
40mm

60
40
200

ー中心からの距離とコンクリート表

80
10mm
20mm
30mm
40mm

6040

面からの深さ方向の圧力変化量をそれぞれ示す。特に W/C55%の供試体にみられるように，の圧力変化量は20

チャンバー中心部が最も大きく，外

00200

400

600

800

0200経過時間（sec）

400

600

800

経過時間（sec）

100

W/C45 external
圧力変化量ΔP（kPa）

10mm
20mm
30mm
40mm

6040200

ト表面に接する円に対して半球状に80

圧力変化が生

10mm
20mm
30mm
40mm

6040

じていることが伺える。つまりこの領域が透気領域と考えられる。SCM20法では，表層コンクリートの密実さ

00200

400600

経過時間（sec）

800

1000

周部かつ深さ方向に徐々に小さくなっており，チャンバーがコンクリー

100

W/C45 inner80

変 化 が 認 め ら れ た 。 図 － 19 にSCM(φ10cm)法におけるチャンバ

W/C55 external
圧力変化量ΔP（kPa）

圧力変化量ΔP（kPa）

じチャンバー内の中心から 5cm の位

80

0600

100

圧力変化量ΔP（kPa）

中心の位置の圧力を，external も同

100

0200

400600

経過時間（sec）

800

1000

によって透気領域が異なり，透気係数 kT によって評価された供試体の図－18

SCM 法による供試体内部の圧力変化

1-6

透気性の大きさと，SCM 法による圧淺沼組技術研究報告 №30(2018)020

チャンバー中心からの距離 （ｍｍ）
406080

今後，各種の透気性試験の結果を併せて検討を加え，100

各種の透気性試験方法の規格化，更には，表層透気性に圧力変化量（kPa）-200

よる RC 構造物の仕上材が施された部位での構造体コン

20クリートの耐久性評価手法の確立を目指したい。

406080SCM(φ10cm)法 W/C65%

深さ10mm
深さ20mm
深さ30mm
深さ40mm【謝辞】
本論文は，（一社）日本非破壊検査協会に設置された「表100020

チャンバー中心からの距離 （ｍｍ）
406080

層透気性試験方法研究委員会」において実施した試験結100

果の一部をまとめたものである。研究委員会の関係各位

圧力変化量（kPa）-20にはここに記して感謝の意を表します。

020406080

SCM(φ10cm)法 W/C55%【参考文献】

深さ10mm
深さ20mm
深さ30mm
深さ40mm1) 今本啓一：コンクリートの表層透気性試験方法の現状と課題，コンクリート工学，Vol．53，No．7，pp．

100
チャンバー中心からの距離 （ｍｍ）
204060800606- 613，2015．72) RILEM TC116-PCD, Recommendation of TC 116-100

圧力変化量（kPa）-20

PCD, Tests for gas permeability of concrete． B．

0Measurement of gas permeability of concrete by2040

深さ10mm

60

深さ20mm80

RILEM- CEMBUREAU method, Mater． & Struct．,Vol．25, No．150, pp．358-365, July, 1992

深さ30mmSCM(φ10cm)法 W/C45%

深さ40mm100

図－19

SCM 法による圧力変化量

力変化量との間に関連性がみられ，透気係数が大きいほど深い位置までの圧力変化が生じかつ圧力変化量も大きくなっている。

４．まとめ
透気性試験における測定時間間隔および透気領域に関する検討した結果，以下のことが分かった。
(1) ダブルチャンバー法もしくはシングルチャンバー法において同一箇所で繰返し測定を行う場合，透気性測定値が直前の試験による影響を受けないようにする
ためには，測定ごとの時間間隔を 10～15 分程度以上とすれば良い。
(2) DC(TPT)法では，表層コンクリートの表面から深さ20mm 程度までの領域の透気性を評価している。
(3) SCM 法の試験時の圧力変化の関係から，透気係数の大きさと圧力変化量には関連性がみられ，透気性が高くなるほど，表層コンクリートの深い位置までの領域の透気性を評価している。

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