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【カテ ゴ リーII】 口本建 築学 会構 造 系論 文 麋 第587寥．．7−14，LtOf）5．年 1 月
」．Struct． C／ons しr． Eng ．， AI 」、 No ．587、7−14、 Jan．，2UU5
膨張材及 び 収縮低減剤 を併用 した コ ン ク リー
トの ひ び 割 れ 抵抗性 に 関す る研 究
ASTUDY ON RESISTANCE AGAINST CRACKING OF CONCRETE
USING EXPANSIVE ADMIXTURE AND SHRIKAGE REDUCING ADMIXTURE
百 瀬 晴 基 ＊
， 閑 田 徹 志＊
石 田 雅 利 ＊＊ 桜 本 文 敏 ＊ ＊ ＊ ＊
Hantki ル10躍 05E ， Tetsuslzi KA 八のL4， Masatoshi ISHIDA
and Fumit θshi SAKURAMOTO
In this paper ， tests fbr drying shrinkage cracking of restrained concrete adding expansive admixture and
shrinkage reducing admixture were carried out ． The effect of several factors on resistance against cracking was
investigated experjmentally ． Experimental results were analyzed by a step・by・step method ， with which
experimental results were reasonably reproduced ． As a result ， it was confirrned that step −by ・step method can
predict analytically stress behavior of cQncrete with expal 】sive admixture ．
Key ω ords ： CJoncrete， Expans’ve AdmiXture， Shrinkage Reducing ’4dmixture， Resistance Against CracA’ing
コ ン ク リー
ト，膨 張 材 ，収 縮 低 減 剤 ，ひ び 割 れ 抵 抗 性
1． は じめ に
近年，「住 宅 の 品質確保 の 促進等 に 関す る 法律」が施行 され るな ど，
コ ン ク リー
トの 耐久 性 に 対 す る社 会的 関心 が 高 ま っ て い る。耐久 性
に 大 き な 影 響を 及 ぼす現 象 と し て コ ン ク リー
トの ひ び割れ が あ り，
ひ び割れ 発生 の 有 無及 びひ び割 れ 幅を予 測 す る技 術，ひ び割れ を 低
減 させ る 技 術は 未 だ確 立 され て い る と は 言 い 難 い の が 現 状 で あ る。
こ の よ う な ひ び割 れ 制 御 技術 を高 い 信頼 性 で 実 施 す る こ と は 社 会
的要 請で あ り．非 常 に重 要 で あ る と言 え る。
ひ び割 れの 低 減技 術 と して，収縮 量 を低 減 させ る 調 合 及 び材料 の
使用，散 水養生 等の 施工 法，目地 を 多 く設 け る等 の 設 計 法が有効 で
ある 。そ の 中で も，ひ び 割 れ 低減 に 有効な 材料 と して ，膨 張材，収
縮低減剤 等が挙 げ られ る が，こ れ らの ひ び割れ低 減効果 が定量 的に
解 明 され て い る とは言 い 難 い 。これ らの 材 料の 選 定及 び組み 合わ せ
を行 うた め には，各材料 を用 い たコ ン クリート及 び組み 合わせ たコ
ン ク リー
トの ひ び 割 れ抵 抗性 を 同 じ 指標 で 定 量 的 に 把 握す る 必 要
が あ る。こ れ ら の 材 料 を使 用 した場 合 に お い て ，事 前 に そ の ひ び割
れ低減効果 を予 測 する こ と がで きれ ば，RC 躯体 に お ける ひ び割 れ
を制御 で き る も の と考 え られ る。
収縮低 減剤 を混 入 した コ ン ク リートに つ い て は，実躯体 に おい て
ひ び割れ低 減効果 があ る事 を 実証 す る1）も の の ，耐凍結 融解 性 の 低
下1）や，強度 低下 21等が ある と報告 さ れ て い る。ま た，乾燥 ク リ
ー
プの 減少 に 関す る機 構解 明に取 り組 む研究 も行な われ て い る3）。膨
張材 を 混入 した膨張 コ ン ク リートに つ い て は，これ まで 材 料特 性 に
関す る 多 く の 研 究が 行わ れ て い る。例え ば，岡 村 等は 拘 束条 件 下 に
お け る 強 度 性状，膨張 量 に 与え る 温度 の 影 響等4｝5｝，膨張 コ ン ク リ
ートの 基 礎 的な 材 料 特性 を 明 らか に し，最近 で は 細 田 等 が膨 張 コ ン
ク リー
トの ひ び 割れ 抵 抗 性 を 把握す る た め，引張 応力下 に お け る挙
動 の研 究等6）を 行 い 引 張 応 力下 に お い て 非 線 形な 挙 勤 を 示す 事な ど，
膨張 コ ン ク リー
トの ひ び割 れ 抵抗機 構 を解 明 して い る。
膨 張 コ ン ク リー
ト にお け る ひ び 割 れ 低減 効 果 を予測 す る た め に
は，膨 張 コ ン ク リー
トの 最大 の 特徴 で あ る材 齢初期 の 膨 張に よ る ケ
ミカ ル プ レ ス トレ ス を 定量 的に 予 測 する 必 要が あ る が，現状 で はこ
の予 測 方法 は確 立 さ れ て い る とは 言 い 難 い 。こ の 予測 に 関連 した知
見 と して，辻 等 が 提 案 して い る 仕 事 量一
定 則が 良 く 知 られ て い る が
τ），これ は 内 部 拘束 の 程 度 に よ ら ず膨 張 材 の 鉄 筋 に 与 え る 仕事 量 は
同 じで あ る と い う も の で あ り，外 部 拘 束 が 支配 的で ある 建築 構造物
で は 外部 拘 束 に よ る 拘 束 度 が 自 明 で な く仕 事 量 を容 易 に 算 出す る
事は で きな い た め，仕事 量一
定則 を 適 用す る事 は 難 し く仕事量一定
＊
鹿 島技術研 究所建 築生産 ク．．ル・プ 研 究 員
’＊
鹿 島技 術研 究 所 建 築 生 産 グ ルー
プ 上 席 研 究 員・Ph、D 、
窄騨鹿島建 設 IT ソ リ tt．一ン ヨ ン 部 グル
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鹿 島技 術研 究所 建 築生 産 ク．ル・．一プ グル
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Research Engineel’， Kali111a Technic．tal Reseallch InstituteSupervisory Research El／gineer ， Kalima Tech − ical Research InstiLuLe， Ph． D ．Gr ｛川 p Manager ， Kajhna Intelligcnt SysLem DepartmentGmuP Manager ， Kajil− a Technical Research Institutc
7
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則 以外 の 方法 で ケ ミ カル プレ ス トレ ス を 予測 する 必 要 が あ る。
仕事 量一
定 則 以外 の 予測 手法 と して 佐藤 等 は線 形 ク リープ則 を
用 い た応 力解析 に拠 っ て，自己収縮低 減 を 目的に膨 張 材 を混 入 した
高 強 度 コ ン ク リートの 応 力解 析 を実 施 して お り，結合 材が 強 固で あ
る 高強 度域 で は 線形 ク リープ則が適 用 で きる 事 を 証明 し て い るH）。
一定 持 続 応 力 下 に お け る 弾性 ひ ず み と ク リ
ープひ ず み が 比例 関係
で あ る 線形 ク リープ則 が 成立す る に は，組 織が ある 程度 の 強度 を発
現 して い る必 要が あ る と推 測 さ れ る た め．高強度 コ ン ク リートに比
べ て 組 織 の 強 度発 現 が 遅 い 普 通 強度 域 の 膨 張 コ ン ク リートに つ い
て 線 形 ク リープ則 の 適用 性 を確 認 す る必 要が ある が，そ の 適 用性 に
っ い て 詳細 に検討 され て い る と は言 い難 い。
本 論で は，ひ び割 れ 低 減 に有効 な 材料 の ひ び割 れ抵抗 性 を評価 す
る こ と を 目的 と して ，こ ．れ ら の 材 料 を混 入 し た コ ン ク リー
トに つ い
て 一軸拘 束実 験 を 行 い 独 自 の 評 価 指 標 を 導 入 して ひ び 割 れ 抵抗 性
を 定量 的に 評 価 し た。さ ら に，膨 張 コ ン ク リートの ひ び割れ 低減効
果 の 予 測 手 法 と し て 線 形 ク リープ則 を 用 い た 応 力解析 の 適用 性 を
検 討す る た め，一軸拘 朿実験 を 行 っ た 代表 的な調 合 に つ い て ，Step
by Step法 91を 用 い た 応 力解析 を行 っ た。
内部拘束鉄筋 D32 ひ ずみ ゲージ
一 。
600 300 600
定着区 間
（付糶 糴間）定 着区間
1500
100．rr
．．恒 仁
2． 実験概要
2，1 実 験要 因
表一1 に 実 験 要 因 と 水 準 を 示 す e 今 回 の 実験 で は，膨 張材 量
（O、10，2ekg／mり，収 縮低 減斉1］量 〔0，3．6kg／m3｝の 他 に，一般 的 に 収 縮
量 に 影 響 を 与え て い る と 言われ て い る セ メ ン トの 種 類，水 結合材 比 ，
骨 材 種類 に つ い て 検討 した。セ メ ン ト種 類は ，C コA が 多 く粒 子 が細
か い セ メ ン トほ ど 収縮が 人き く，せ っ こ うが 多 くな れ ば 収 縮 が 減少
し，骨材 は 主 な 収 縮成分 で あ る セ メ ン トペー
ス トを拘 束 す る 働 き を
す る た め，その ヤ ン グ係 数の 大 小や 吸水 率の 大 小 が コ ン ク リー
トの
収 縮 に影 響を与 え る と言 わ れ て い る10〕。本実験 で は 表一
…に 示 す計
17調 合 つ い て ひ び 割れ 発生 に与 え る 影 響 に つ い て 検 討 した。
2．2 使用 材料及 び 調合
表一2 に使用 材 料，表一3 に 代表的な 基本調 合表 を示す。セ メ ン ト
は 普通 ボル トラ ン ドセ メ ン ト 似 ド，普 通 セ メ ン ト），低 熱ボル トラ
ン ドセ メ ン ト 〔以．ド，低 熱 セ メ ン ト｝を使 用 し，骨材 は硬 質砂岩 を 基
準 と し，石 灰 岩，安 山岩 を 使用 した。膨張 材は エ トリ ン ガイ ト ・石 灰
複 合系 の 低 添 加 型 膨 張 材，収 縮 低減剤 は 低級 ア ル コ ール 系 を使 用 し
た。調合 は 単 位水 量 ITOkg／mS，空気量 4．5％と し，水結合材 比，膨 張
材 量，収 縮 低減剤量 に つ い て は表一1 で 示 し た 水準 と した。膨 張材
は 単位 セ メ ン ト量 の外割 り，収 縮低減剤 は単位 水量の 内割 りと した。
2，3 実験 方法
実験 は一軸拘束 試験 （JCI 自己収 縮応 力試験 方法 ｛案｝ll）
に 準ずる ）
及 び 無 拘 束 試 験 の 2 種 類 と し，図一1 に 示 す試 験体 に よ り行 っ た。
試 験体 数 は 1調 合 当 た り一軸拘 束試験 3体，無 拘束試験 2体 と し た。
一軸拘 束 試 験 体 に つ い て は ひ ず み ゲー
ジ に よ り鉄筋 の ひ ず み 量 を，
無拘 束試 験 体 に つ い て は 埋 め 込 み ゲージ に よ りコ ン ク リートの ひ
ず み 量 をそれ ぞ れ 計測 した c な お，一軸拘束試 験で は コ ン ク リ
ート
の 内 部発生 応 力を 鉄 筋の ひ ず み 量 か ら計算に よ っ て 求 め た。試 験体
の 養生 は材 齢 7 日ま で封 緘し，そ の 後 20℃，RH60％の 環 境一ドで 測定
した。また，1 調 合 に っ き φ 100 × 200mmの 試験体 を 12体，φ150×
150mmの 試験体 を IZ体 作製 し，そ れ ぞ れ 材 齢 7，14， L8，182日に
埋め込みゲージ
岡 璋野図一1 試験体詳細 図
上 ；一
軸拘束試験体
下 ：無 拘束試験体
単 位 ； rnrn
表一1 実験要 因 と水準
NQ 記 号 セメン ト種 類W／B
〔勤粗骨材 種 類
膨 張 材量
（k 〆m3
収 縮低 減剤 量 ヨ k 、〆m
1L −45−S−20−0 o
2L −45−S−20−3 20 3
3L −45−S−20−5 45 6
4L −45−S−10−0 LPC ． 低 熱
ボル トラン ド
セメン ト
S：硬 貿砂 岩 10
5L −45−S−0−0 0o
6L −40−S−20−0 4020 0
7L −50−S−20−0 50
8N −45−S−20−6 6
9N −45−S−20−3 20 3
10N −45−S−20−0S 硬 質 砂 岩
11N −45−S−O−0 45o
0
12N −45−L−20−6 L：石灰岩
r3N −45−A−20−6
NPO ： 普通ボル トラン ド
セ メント
A．安 山 岩
20 5
τ4N −40−S−20−6 20 5
15N −4D−S−O−040
0 o
16N −50−5−20−6S：硬質砂岩
20 6
17N −50−S−G−O50
0 0
表一2 使用材 料
項目 種類等 。m3
晋通ボル トラ ン ドセメン ト 3．16セ メ ン ト
低 熱ボル トラ ン ドセ メ ン ト 322
細骨材 静岡産 山砂 2．62青梅産硬 質砂岩 2．55
粗 骨 材 ．鳥形 山産 石灰 岩 z．50蓼科 産安 山 岩 Z．50
膨 張 材 工 トリンガイト・石灰 複合系 3．20
収縮 低 減剤 低 組アル ⊇一
ル 系 1．00高性能 AE滅 水剤 ポリカル ボン酸 系 1．00
表一3 基本調合 表
質量〔kg〆m ）
NO 記号W ／B
s〆a
〔覧）
位水
〔kg／m3 ） セメン ト 膨 辛 ． 季 収 減翔
】〜5 〔L−45−S−20−O｝ 4545 ．017035B0 〜207899730 帽5
6L −4D−s−20−D4043 ．817D4052075097307L −50−S−20−05046 ．017032020820973o
8〜11 （N−45−S−20−6） 4544 ．8170358O 〜209019730 −6
12N −45−L−20−54544 ．817035820901995513N −45−A −ZO−54544 ．8170358209019885
14．T6 （N−40−S−20−6） 4043 ．51704050 〜20852973o 〜6
15．17 〔N−50−S−20−6｝ 5045 ．8170320o −20933973o 〜5
表一4 強度試 験結果
8．
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おい て 3体 づ っ 圧 縮強度試 験 UISA1108｝及 び ヤ ン グ係数試 験 （JIS
A1149 ｝，割 裂引張 強度試験 〔JISAll13 ）を行 っ た。
2，4 一軸拘 束試験 及び無拘 束試験評 価方法
図一2 に
一一軸拘束試 験の 評価 方 法，図一3 に 無拘束 試験 の 評価 方
法 を 示 す。一軸拘 束試 験及 び 無拘束 試験 を 評価 す る た め，膨張 量，
収 縮量 ，ひ び割れ 抵抗 性 に注 目 し た。膨張量 の 評 価値 は，図一3 の
最 大 自由膨 張ひ ず み 畠 雌 X）及び 図一2 の 最大拘束 圧 縮 応力 a。CEX〕と し
た。収 縮量 の 評価値 は，図一3の 材 齢 9t 日 自由収 縮ひ ず み ε， 、h（EX ，91）
と し た。た だ し、膨 張 材 を 混入 した 調 合 に つ い て は ，最 大 膨張 時 の
ひ ずみ と材 Pt 91 日 で の ひ ず み の 差 を材 齢 91 日 自由 収 縮 ひ ず み と し
て 収縮 量 の 評価 値 と した。
ひ び 割れ 抵抗 性 の 評 価値 と して は，温 度応 力 ひ び 割 れ の 予 測 に用
い られ るひ び割 れ指数 が 挙 げ られ るがi2），こ の ひ び割れ 指数 は 実験
結 果 を 評価 す る た め の 指標 で は な く応 力解 析結 果 を 評価 す る指 標
で あ り，拘束試 験 にお い て ひ び割れ が 生 じ る場合 は ひ び割れ 後 応力
が 開放 さ れ て しま う た め ひ び割 れ 指 数 に 拠 っ て 拘束 試 験結 果 を 適
切 に 評価す る 事 は で き な い 。ま た，拘束 試験結果 の 評 価 値 と し て ひ
び割 れ 材 齢が 多 く用 い られ る が例えば ］e・），本 実験 で は ひ び 割れ が 発 生
し て い な い 試 験 体 が 多 数 あ る た め，ひ び割 れ 材 齢 だ け で は 全 て の 試
験 体 の 評 価 が で き ず，そ の 他 の 指標 を 用 い て ひび割 れ 材 齢 を補 完 し
ひ び割 れ 抵 抗 性 を 評 価 す る 必 要 が あ る。今 回 は式 ｛D 及 び を 用 い
て ひ び割れ 抵 抗 性 CR を定義し評 価値 と し た。
CR は拘 束試験結果 を 比較 的短期 に 評価す る ため 材 齢 91 日 の 時 点
で 評価 する 式 と した。材齢 91 日以 前 に ひ び割れ が 華
表一4 に 強度 試験結 果 を，表一5 に一
軸 拘束試験 及 び無拘 束試 験
結果 の 各評価値 の一
覧 を，図一4．1〜4，4 に 各評価値 に 与 え るセ メ ン
ト種類 の 影響 を示 す。図 中に は平均 値 を黒 印，試験 体毎 の 値 を 白印
で 示 して い る。図一4．1及 び図一4，2か ら，膨張量 は e。 sh 〔EX 〕及び a，、CEX｝
共 に，低熱セ メ ン トの 方が 大き い 結 果 とな っ た。この 事 か ら，膨張
材と低熱 セ メ ン トの 組 み 合わ せ は，膨 張 材 に よ る ケ ミ カ ル プ レス ト
レス が 大 き く な る 事が 分か っ た。
g ．（EX 〕は 低熱セ メ ン トの 方 が 大き い が，図一4，4 か ら CR は 普通 セ メ
ン トと 同程度 の 結 果 と な っ た。こ れ は，a ．CEX♪は 低熱 セ メ ン トの 方が
大 き く ひ び 割れ 低減 に有 利 で あ る が ，ひ び 割 れ 時拘束 応 力 に つ い て
は 普通セ メ ン トの 方が 大 き く 有利で ある た め，効果 が 相殺 さ れ ，CR
と して は結 局大 き な 差 に な ら な か っ た と考 え られ る 。た だ し，今 回
作製 した試 験体 は IOOXIoe皿m の 小 さい 断 面で あ り，初期 の 温度．L
昇が 小 さ く材齢 7 日以 降は 気 中養生 と した事 もあ っ て，低 熱セ メ ン
トの 強度 発現 が 遅 く，割 裂 強度 が低 か っ た事が 考 え られる 事 か ら，
断面 が 大 き い 実躯 体 で は 強度 発 現 の 改 善 に よ っ て 割 裂強 度が 増 進
し，ひ び 割 れ 抵 抗性 が 大 き くな る 呵能性 が ある 。
3．2 水結 合材 比 の 影響
図一5．1〜5．4 に 各評価 値 に 与 え る 水 結 合材 比 の 影響 を 示 す。図一
5．1及 び図一5，2か ら，膨 張 材 を混 入 し た 調 合 に お い て ，無 拘 束 試験
休 の 島 莊 X 〕は 水 結 合 材 比 が 人 き くな る に従 い 人 き くな っ て い る が，
拘束 試験体 の α．IEX＞に対す る 水 結 合比 の 影響 は み られ な か っ た。
過 去 の 文献で も こ の 実験 結果 と 同様 に．水結合材比 が 小 さ い ほ ど
100
生 ・・ い ・讖 体 に つ い て は式 （D ・・抛 ひ 幽 製 纛
犠 鬻 礁縱鑑 嬲ぎ 憙
1籌蕪1濕 1難lll 糠・ 余 ・度 は ひ び鞴 鍍 ・ 黝 鍍 ・ o・・・・… 仮鬟
一畷
定 し，ひ び割 れ 強 度 と 材 齢 91 日時 点 の 拘 束 応 力 と↑g−
の 差 か ら算 出 して い る。ひ び割 れ 材齢か ら算 出 し 羃
た CR の 値 とひ び割 れ 発 生 ま で の 余力 度 か ら算出
し た CR の 値は必 ず し も等価 で は な い と考 え られ
るが ，ひ び割 れ 発 生 ま で の 余 力度 と材 齢 91 日 以 降
に ひ び割れ が発 生 す る まで の 材 齢 に は相 関関 係 が
あ る と 考 え られ る 事 か ら，ひ び割 れ 材齢 を 補 完 す
る 指標 と して ひ び割 れ 発 生 ま で の 余 力度 を 適 用 す
る 事 は一
定 の 合 理 性 を有 して い る と考 え られ る。
C 尺 は 引張 応 力が 痴 Llの 0．7 倍 を超 え た時点 で ひ び
割 れ が発生 す る 場合，CR ＜ 1 で は 材 齢 91 口 以 前
で ひ び割れ が 発 生す る事 を 表 し，CR ＞ 1で は材 齢
91 日で ひ び割 れ が発 生 して お らず値 が大 き い ほ ど
余力度が 大き い事 を示 して い る。
CR≡t．／91 （0〈 tc〈91） （1）
CR＝1＋（0．7×fFcg1）−
Oc（g1））／〔e．7×プ｝⊂9D ） （9夏≦tc） （2）
3， 各評 価値 に与 え る 各 要因
3，1 セ メ ン ト種 類の 影響
m…＿−50
簍 豎｝−
D−100
O
材齢 〔日） 材 齢 旧 ｝
図一2 一軸拘束 試験の 評 価 方法 図一3 無拘束試 験の 評 価方法
表一5 一軸拘 束試験及 び無 拘束試験 結果 の 各評 価 値一覧
一霞 轟 傭考
NO 記 号 最大
自由膨 張
ひずみ〔μ）
εσ宀 ｛EXl
材齢 91 日
自由収縮
ひずみ 〔μ）
ε醒工厂．匸EX．91渾
最大拘束
庄稲応力
〔N〆mm2 〕
σ匚〔E瓦1
ひび割れ
材 齢 （日）
ひび割れ時
拘束応力
（N／mm2 ＞
材齢 91 日
拘束応力
〔N／mm2 ｝
ひ び割れ
挺抗性
CR
材齢 91日
割裂強度
推定値
（N／mm2 ）
1L −45−S−20−0476 一531 一〇．97671 ．94 一 0．742 ．842L −45−S−20−3542 一495 一
〇．94 一 一 2．260842 ．793L −45−S−20−6644 一404 一1、σ8 一 疊 1．921 ．052 ．904L −45−S−10−0122 一561 一
〇．43602 、39 一 0、662 、945L −45−S一ひ一〇 30 一711 一
〇 12251 ．93 一 0．272 ．506L −40−S −20−0430 一592 一〇．84832 ．17 曜 0．762 ．907L −50−S−20−O778 一542 一
〇、B455 1．55 一 0．602 ．468N −45−S−20−6242 一388 一
〇．75 一 一 2．231 ．093 ．499N −45−S−2哢 3249 一484 一
〇．69 一 一 2．301 ．043 ．4110N −45−S−2D−0174 一550 一D．55662 ．55 一 0．フ33 ．5211N −45 −S−0−D7 一793D ．oo 172 ．35 一
O．193 ．4012N −45−L −20−6289 一272 一〇．95 一 一 1．301 ．443 ．3413N −45−A −2卜 6266 一344 一
〇．81 一 一 1．921 ．253 ．6414N −40−S−20−6212 一389 一
〇．73 一 一 2．091 ．↑53 ．5315N −40−S−0−05 一7690 ．00 182 ．54 一 0．203 ．7216N −50−S −20−6304 一4τ3
一〇．75 冒 一 2．251 ．033 ．31
1フ N−50−S−0−O2 一7080 ．00 192 、22 一 0．213 ．10‡ 試 の 平均 哩を明示、レカは 圧 ：一，引 ：＋
9
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コ ン ク リートの 強度発 現が 早 くな る た め 膨 張 量 は小 さ くなる が，一
軸拘 束 試験 で はあ る 値 以 上 の 鉄 筋比 にな る と 膨 張 量 は一
定 に な る
との 報 告が あ るlqli。本 実験で 行 っ た
一軸拘 束試験 の 鉄 筋 比 は 8．鵬
と大 き い 拘東条件で あ る た め，σr，CEX）が
一定 に な っ た と考 え られ る。
3．3 骨 材種 類の 影響
図一6，1〜6．4 に 各 評価 値 に 与 える 骨 材種 類 の 影 響を示 す。図一
6，1及 び図一6，2 か ら，e。、J、（EX ♪
及 び a。｛EX ）に対す る 骨材 の 種 類の 影 響が
若干 確認 で き る。図一6，3か ら，Se sh ｛EX．9］｝は石 灰 岩が最 も小さ く，硬
質砂 岩 が最 も大 き い 結果 とな り，そ の 差 は 100μ 程度 で あ っ た。図
一6．4 か ら，CR は 石 灰 岩が 最 も大 き く骨 材 種 類 の 違 い に よ る ひ び割
れ 抵抗 性の 差 も 0，35 程度 と大 き い 事 か ら，ひ び割 れ抵抗性 に 対す
る 骨材 種類 の 影 響 は 大き い 事 が 明 らか と な っ た。本実験で は石 灰 岩
の CRが最 も優れて い る 結 果 とな っ た が ，過去 の 文献 ］5）で も 乾燥収
縮量 に 対す る 骨材 の 種類の 影 響 は 大き く，石 灰 岩を 使用 し た コ ン ク
リートの 乾燥 収縮 量が 最 も小 さ い と の 記 述が あ り，骨材 を選定す る
事 も ひ び割 れの 低減 に 有効 で あ る と考 え られ る。
3，4 膨張材 量 に よ る 影響
図一7．1〜7．4 に 各評価 値 に 与え る 膨 張 材 量 の 影 響 を 示 す。こ れ ら
は収 縮低 減剤 を混 入 し な い 調 合 に お い て，ひ び割れ低減 に 与 え る 膨
張 材の 影 響 を 明 らか に す る 事が で き る。図一
ア．3か ら膨張材 を 混入
に
ト
み
響
黝類
魏
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由
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朕
・・．tl・’・’・”・”tttt’…量．．
1
す る事 に よ りε冰 嫗 X，9D を 2〜3 割 低減 で き る事 が分 か っ た。図一了，4
か ら膨張 材の 混入 に 拠 り CR は 増加 し て お り，そ の 差 は G．55程度 と
大変人 き く膨張材 が ひ び 割 れ低減 に 有効 で あ る 事 が 分か っ た。
3，5 収 縮 低減剤量 の 影響
図一8、3〜8，4 に 各評価 値に 与 える 収縮 低減剤 量の 影響 を 示す。こ
れ らは膨 張材 を混 入 し た調 合 に お い て ，ひ び 割れ 発生 に与え る 収 縮
低減剤量の 影響に つ い て 考察 し た もの で あ る 。図一8，3 か ら，収縮
低減剤量の 増加 に伴い s．，」rCEXS ］）は 減少 す る事 が確 認で きた。図一8．4
か ら収縮低減剤量 の 増 加 に伴 い CR が大 き くな り，そ の 差 は 0．35程
度 と 大変大 き い 結 果 と な っ た。図一8．1 及 び図一8，2 か ら収縮低 減
剤量 の 増加 に 伴 いε．sJ，CEX）及 び a。｛EX ）共 に 増 加 す る 事 が 分か っ た。また，
図一4．1〜8．4 に つ い て 自印 で 示 し た 試 験 体 毎 の ば らつ きは全て の
試験体 に お い て 小 さ く，実 験 が 精 度 良 く実 施 され た事 が確認 で きた。
3，6 ひ び 割れ 抵 抗 性 に与 え る 各 要 因 の 影 響
図一9 に，ひ び割 れ 抵 抗性 に与 え る 各 要 因 及 び組 み 合わせ の 影響
を示 す。図一9は ，各 要因 の影響 と し て．N−45−S−0−Oの CR を基 準 と
し そ れ ぞ れ の 要 因 を変化 さ せ た 場合 の CRの 変化量 を 示 して い る。た
だ し，粗骨材種 類 は 1−45−S−2e−6を，収 縮低 減斉11は N−45−S−20−Oを
基準 と して い る。また ，同 図 中に ひ び割 れ低減 に 有効な材 料で あ る
膨 張 材，収 縮 低 減 剤，低 熱 セ メ ン トの 組 み 合 わせ に よ る ひ び割 れ 抵
800羣
了oo
｛S 6。D垂5・D
餮4・・
ll s・・鴨2°°
崖1°°
3S 40 45 50 55 水 結 合材比 ［x］
図一5、1 最 大 自由 膨張 ひ ずみ に
与 え る 水結 合材比 の 影 響
呂0
50 50 40 30
器
10
私
6盟
盤
濫K軋
x、｝、．．・・
図一6，1 最大 自由膨張 ひ ずみ に
与え る骨材種 類の 影 響
菷一1・・
奪o −2
白印 ：各膩験 体の値
託．．．．玄 ’
● X−45−S−0−0■ X−45−S−20−0A X−45−S−20−5
晋 通セメ ン ト低熱セ メ ン ト
セ メ ン ト種類
図一4，2 最大拘束圧 縮応 力に
与 える セ メ ン ト種類 の 影 響
筆）｝O、5
餐羇
一1
鬘
蔓1’5
蕚
水結合材比 〔X］
図一5．2 最大 拘 束 圧 縮 応 力 に
与 える水結 合材比 の 影響
§ ． X−45−S−0−O 驢 X−45−S−20−O ．200 ．．i ム X−45−S−20−5
： … 穿鑑・謬 齲鯊
値
；
−4°q … ．
？．．｝． ．．．
幽… …
：
飄 ：一一．1 ど
晏一looe 』．’．
一ぱ セ メ ン ト種類
図一4．3
与 え る セ メ ン ト種類 の影 響
2 1
11L ．
饗．
碧 ； 1 庫 i u
匡0．5 ．．．．．．．．．．．．．．』．．』．．．．．．．．．．．．．．．．†．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
i
、」蒜 セ メン ト種類
材 齢 91 日 自由収縮 ひ ずみ に 図一4．4 ひ び 割 れ 抵 抗 性 に
与え る セ メ ン ト種 類の 影響
一 D ＿一三 ’ ＋ L−X−S−20−O崎 ’ ＋ N−X−S−2a−6
鐚 2
．x 水結 合材比
粤 一400 ．． ．． ＿
． ．． ．．
｛m 、田
一600 ．．．．．．．．．．．．．．「
豊 … ．．．
…
．ト ヨ
釦 σ00L ＿」 ＿一一⊥ 一一＿−L−一一∠ 蒼 35 40 45 50 55
詳 水結合材比 凶
図一5．3
与える 水結合材 比 の影 響
掣1・5
長節
”xO ．5u
靴咢b −
図一6．2 最大拘 束圧縮応 力 に
与 え る 骨 材種 類の 影響
材 齢 91 日自由収縮 ひ ずみ に
‘ 硬 質砂 岩 石灰岩 安山岩d、： 骨材種類
図一6．3
与 え る骨 材 種 類 の 影 響
§ ． N．45．X．20−6ぬ 白印 各試験 体 の 優
ll：：FFI竿lliiil11〕工二 潮
材 齢 91 日 自由 収縮 ひ ずみ に
35 40 45 50 55 水結 合材比 儒｝
図一5．4 ひ び割れ抵抗性 に
与え る 水結合材比 の 影響
価規吁ト●
2
羃
5 1 5
ロ
想
爐虫
墨鰤b鳶．∪
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え
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図
与
一 10 一
N 工工一Eleotronio Library
Architectural Institute of Japan
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抗性 を確認 する ため，N−45−S−O−Dの CR を基 準と しそ れ ぞ れ の 材料
を組 み合わ せ た場 合の C 尺 の 変化 量 を示 して い る。図一9か ら各要 因
の 中で は CR に 与 える 影響 は膨 張 材が O．55稈度 と最 も大 き く，次 い
で O．35 程度 の 収縮低 減剤が 大 き い 結 果 とな っ た。そ の 他 の 要因 で
は 粗 骨材種類 の 影 響が 0，35 程 度 と 大 き く，粗 骨材 を 厳選す る 事で
収縮 低減剤 と 同 程 度 の ひ び割 れ 抵抗性 を 付加 で きる と考 え られ る。
膨 張材 と収 縮低 減剤 を 併 用 した 場合，無 混入の 調 合 と比 較 して CR
は O．9程 度増加 して お り顕著 な ひ び 害1」れ 抵抗性 の 向．ヒ効 果 を発揮 で
きる と考 え られ る。膨 張 材 と収 縮低減剤 を併用 した 場 合の Cn と，そ
れ ぞれ の 材料を単 独で 使 用 し た 場合の CR を累加 した 値 と の 関係 は，「本 実験 で は 収 縮 低 減 剤 の み を 混入 し た 調 合 を検 討 し て い な い た め
比 較 で き な い が ，膨 張 材 と 収 縮低減 剤の 併用 に よ る膨 張量 の 増 加 が
確認 で き て い る 事 か ら，柑 乗 効果 に よ りひ び割 れ 抵抗 性が 向．kする
可能性 が あ る。
低熱 セ メ ン ト と膨張 材 を紐 み合わ せ た場合の CRは，膨 張材及 び収
縮低減 剤 を併 用 した 場 合 に比 べ て 0．35程度 小さい 。3，1で 述べ た よ
うに，今回 作製 した試 験 体 は 100× 100mmの 小 さい 断 面で あ り低 熱
セ メ ン トを使用 した 調 合 で は割裂 強度 が 低か っ た事が考 え られ ，断
面が大 き い 実 躯体 で は 強度発 現 の 改 善 に よ りひ び割れ 抵 抗性 が 大
き くな る 卩∫能性が あ る。ま た ，本 試 験 体 は体積 表 面積比 が 小 さ く乾
燥収 縮量 の 影響 が 非 常 に 大き いが ，大 断 面 部材 にな り乾燥収 縮量 の
影響 が 小 さ く 材齢 初期 の 水 和 熱 に よ る 温 度 上 昇か ら温 度応 力 の 影
響が 大 き く な る と，低 熱セ メ ン トと膨 張 材 の 組 み 合 わ せ は膨張 量が
増 加 し 水 和 熱 に よ る 温度 上 昇 を 抑 え ら れ る 事 か ら ひ び 害1」れ 低減 効
果 は 非 常 に 高 い と 思わ れ る 。
本 実 験 で は ひ び 割 れ低 減 に 有効 な 材料 を用 い た コ ン ク リー
トに
つ い て一軸拘 束実 験 を行 い ひ び割 れ抵抗性 を 評価 した が，無 拘束 試
験 体 に よ る 乾燥収 縮実験 につ い て は既往 の 研 究が あ り，こ れ ら の 材
料 を 混入 し な い コ ン ク リー
トの 終 局 乾燥 収縮 量 に 対 す る 各 材 料 の
収縮 低減 率 は，収 縮低 減 剤 の 単独 使用 で は 2， 5X程 度，膨張 材 の 単独
使用 で は 5ex程 度 ，膨 張 材 及び 収縮 低減剤 の 併用 で は 8膿 程 度 で あ
soa ＋ L−45−S−X−0 …
1
一 アOOt tN−45−S一翼一〇 1
．．
．
25 膨張材 混 入量 ［kg／m3〕
図一7、1 最大 自由膨張 ひ ずみ に
与 え る 膨 張材量 の 影響
O O8 7
50403020
【ミ
蚕仙6艦
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巴、．．
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一
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→
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図
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貢o・s
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一1
kt5咢t −2b 510152025
膨張材混 入fi （kg／m3 〕
図一7，2 最 大拘束圧 縮応 力に
与え る 膨 張材量 の 影響
0
5
ロ
ヒ
萼ミ弖
只
壇鐸
悶隈
犀K晦゚・ρ莚り
b
† L−45−S−20−X
準一
る と の 報告が あ るle）。ひ び 割 れ 抵抗性 と こ の 収 縮低 減率 は相 関 関 係
が あ る と考 え られ，CR に よ り 評価 した ひ び 割れ 抵抗 性は こ の 収縮 低
減率か ら類 推 さ れ る e した が っ て ，本 実験 の 範 囲 で は ひ び害1」れ 抵抗
性の 評価 値 CR に 拠 っ て 各種 コ ン ク リートの ひ び割 れ 抵抗性 を概ね
適 切 に評価 で きて い る と推測 される。
4 応 力解析
4．1 Step by Step法 に よ る 応 力 解 析
本 実験で は，膨 張 材及 び収 縮低 減 剤 を 混入 した コ ン ク リートの ひ
び 割れ 抵抗性 向．ヒ効 果 を，試験 室 レ ベ ル にお い て 実 証 し た。本 コ ン
ク リートを 実構造 物へ 展開 す る た め に，膨 張 コ ン ク リートの ひ び割
れ 低減 効果 を 定 量化 し設 計 に反 映 させ る必 要が あ る。本 解析 で は，
膨 張 コ ン ク リートの ひ び割れ 低 減効 果 に お け る 定量 的な 予測 于 法
と して ，ク リープ進行 曲線 を用 い て 時 間間隔 征 の 変化 応 力に よ る 変
化 ひ ずみ を求 積 して い く Step by Step 法 を 用 い た 応 力解析 に 着 目
し，膨 張 コ ン ク リー
トの 線 形 ク リープ則 を 用 い た 応 力解 析の 適用 性
に つ い て 検 討 した。本解析 で は 今 回 ひ び割 れ 抵 抗 性 を検 討 した 3 調
合 （L−45−S−0−0，N−45−S−20−6，L−45−S−20−O｝に つ い て ， StepbyStep
法 を 用 い た 応 力解 析 を 行 い 実験 結 果 と対 比 した。
4，2 増 分 応 力 ひ ずみ 関係
有 効 材en t，、に お け る 一・軸拘束 試験体 の コ ン ク リー
ト及 び鉄筋 の 応
一 膨張 材
収縮低 減剤
倒灘む
一図
20 40 60 80 00
冒 一 鹵 ． →
〔ヨ
ゐ私
6黶
ら伍皿
巴
暴雫
。
唔〆囚．
0 0．2 0．4 0．6 0．8 1 ひ び 割れ 抵抗性の 差ひ び割 れ 抵 抗 性 に 与 え る 各 要因 及 び 組み 合わ せ の 影響
図一7．3
§
払 一200
−40
む
巴‘sa
蠡奠
x
聿」 1、転
長伽
」・o．
膨 張材混入 量 【kg／m3 〕
材 齢 91 日 自．由 収 縮ひ ずみ に
与え る膨 張 材量 の 影 響
D … 十 L−45−S−20−X 十 N−45−S−20−X
．瓣 灘 『
一一800−．・．・・・・・・・・・・・・・・・…｛・．．．．．．．．．．．．・．．．・・．．．・｛・…「・・・…「・・・・…．．．
罫1DDD− 9
貼瀛 戸・
図一7．4 ひ び割れ 抵抗 性 に
与え る 膨張材 量の 影 響
翠」 1．
駆
＃尿b6「
』20 3 fi 9
収縮 低 減剤 混入 麗 ［kg／mS）
図一8，2 最大拘 束圧縮応 力 に
与え る 収縮低 減剤量 の 影響
収 縮低 減剤混入 量 ［kg／m3 ｝
図一8．3 与え る 収縮低減剤 量の 影 響
uPtO・
材齢 91日 自由収縮 ひずみ に 図一8．4 ひ び 割れ 抵 抗性 に
与え る 収縮低 減剤 量 の 影 響
一 11 一
N 工工一Eleotronio Library
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力 ひ ず み 関 係 は，そ れ ぞれ 増 分形 式で 式 C3｝及び ｛4）の よ う に 表 さ れ
る。ま た t，、は 式 の CEB−FIP model code 90m の 定 義 で 補 正 し た。
△ σr［（’。）＝ E．ω × （△ε』（ら，）一△ ec。．。（ち、）一△Ee Te叩ω一
△ec sh （1。）） （3）
△ q （t。）＝Es（ら、）X （△＆ （t，，）一△ Ss ren，P（ら，））
tn‘至△ ’． Xexp （13．65−｛4000／（273 ＋T（△ の／アb））） ゴ；L
【
（4）
（5）
こ こ で ，△σ鵡、），艮 ｛t。），△砥 ら，），△ε・・雇 τ。）t △ Sc nmp （t，、），△恥 麒 の
は そ れ ぞれ コ ン ク リー
トの 応 力 増 分，ヤ ン グ 係 数，全 ひ ずみ 増分，
ク リープひ ずみ 増 分，温 度 ひ ず み 増 分，自 己 乾 燥収 縮ひ ずみ 増 分 を
表 し，△ as（τ。）， E 。（tJ：），△e。（r。），△ε。7跏ρ は そ れ ぞれ 鉄 筋の 応 力増分，
ヤ ン グ係数，全ひ ずみ 増分，温度 ひ ずみ 増 分 を表 す。ま た，T は t、
で の 温 度 （℃〕，Teは 1（℃〕を表す。
4．3 コ ン ク リートの 力学 特性
コ ン ク リートの 圧 縮強度 f，（tn），引張 強 度f，（竕，ヤ ング係数 El、｛tn）
は，有 効材 齢 t、）に 依 存 し 論文 18｝に示 さ れ る 方法 を用 い て 表 した。
そ れ ぞれ の 数式 を以 下 に 示す。式 C6）〜（8）で 実験 結果 と最小二 乗法
に よ り フ ィ ッ テ ィ ン グ を 行 い ，表一6 の 係 数 の 値 を 得た。
fc（tn）・彰 ×f，（28）× ・・P（∫。× （1K（28−tf，）1（tn− lf．））
°「5）） （6）
f，（tn）＝α “× （f，．（の ）
as
（7）
Ec（tn）＝E， （28）× exp （SE×（1−（（28−tf，）〆（th− tr，））
o．5） （8）
こ こ に，trs：凝結 の 終結 材齢 （口｝，αノ， tt1 ：終局 値を 表す 係数
SF， SE ： 発現 の 早 さ を 表 す 係 数
4．4 自己乾燥収 縮ひ ずみ
本解 析 に お い て イ ン プ ッ トデータ とな る 自己乾燥 収縮 ひ ず み s，、sJ「
は，100× 100× 400mm の 無 拘束試験 体の ひ ずみ結果 か ら 得 る も の と
し た。実 験 で の 養 生 条件 は，材 齢 τ 口 ま で Le℃ の 封 縅養 生，材 齢 丁
口 か ら 20℃ RH6眺 の気 乾養 生 と して い る 。 e． ．」，は，乾 燥開 始 材齢 td
を 7 日 と し て，以 ドの 数 式を用 い て 表 した。式 （9）〜qe ）で 実験 結
果 と の フ ィ ッ テ ィ ン グを行 い ，表一6 の 係数 の 値 を得 た。
td＜7 ： Er sh ＝Sc sh ［nJ × 〔1−exp 〔
−aJ × e月一 ts，）
hり｝ （9）
tti≧ 7 ： Cc s’h 二亀 sh ｛7）＋ EcsJ、os2 × 〔1−exp 〔
−a2 × 〔tn−ru〕
b2｝） （10）
こ こ に，氤 剛 ，遊 曲 。。2 ：終局 値 を表す 係 数 ，al ， bl， a2 ， b2 ：発
現 の 早さ を表す係 数
4．5 ク リープ係 数
本解 析 で は，線 形ク リープ則 が膨張 コ ン ク リートにも成 立する 事
を 前提 と し て 解析 を 行 うた め ．膨張 コ ン ク リートの ク リープ性状 を
適 切 に 表現 し た ク リープ予 測 式 を 用 い な け れ ば良 好な 解析 結果 は
得 られ な い 。し か しな が ら，膨 張 コ ンク i） 一
トに お ける 若材 齢で の
ク リープ実 験例 は 少な く，普 通 コ ン ク リー
トに 比 べ て 非常 に 大 き く
の 影響 を反 映 させ るた め，乾燥 開始材齢で あ る 7 日以 降は，CEB−FIP
の ク リープ式
iτ）中 にあ る 乾 燥 ク リープ の 項 thRHで φ。 を修正 した式
〔以 下，楊 修正 式）を用 い た。楊修正 式 を式 “1）〜〔19｝に示 す。
φ（tJ to）＝di o × fic（t− to）× di RH
ab o＝di 1 × ［（a−1）／（a一の ］
fft（t− to）≡
［（t− ro）1（βH＋ t− to）］
β〃＝C × tod
低熱セ メ ン ト ：to〈 0．63 ： φo＝19．44 − 25．44 × to
普通 セ メ ン ト ： to〈 0．41 ： φ o＝14．32− 25．14× to
fタH 〈 d／c ： メタH ＝ 1．00 × 10’
φRH≡1＋ ［（1−RHIRHo ）1（0．46（h／ho）
】i3）］
h ＝2A c ／u
〔ll）
（12）
〔13）
〔14）
（15）
（16）
（亅7）
（18）
（19）
こ こ に，φo ：終 局 ク リープ係数 ，夙 （t
− ro）： ク リープの 進行 速度
を表 す 係数，跏 ： ク リープの 進行 速度 を 決 め る 係数，t。 ：載 荷材齢
〔日），d） RH ：乾燥 ク リープを 表す 係数， RH ：相対 湿 度（％〕，RH 。 ：100（％），
h ：仮想 部材厚 （mm ＞， hf、 ： 100（mm ＞， Ac ： 部材 断面（mm2 ），“ ：空 気 中
に 接する 長さ （mm ），φr， a， b， c， d ： セメ ン ト種 類 に よ り定 ま る定
数で あ り，定数の 値 を 表一6 に 示 す
5、 解 析結 果 と考 察
5．1 応 力 解 析結 果
L−45−S一ロー0 の 調 合に つ い て ，図一10．1 に 各ひ ず み の 解析 結 果，
図一ID．2に 応 力解 析結果 を 示す。既往 の 文献
：1）か ら引 張 強 度 の O．7
倍 をひ び割 れ 強度 と し．発 生 す る 引張応 力が ひ び割 れ 強 度 を超 え た
時 点 で ひ び割 れ が 生 じ る と して 解析 を終 了 した。
図一10，2 か ら，ひ び割れ 材齢 は 実験で は 20 口 稈 度で あ る の に 対
し解析 で は 15口程度 と な っ た。これ は実験 で は 引張強度 の 0．了5倍
程度 で ひ び割 れ が 生 じ て い る た め で あ り，解 析 kで ひ び割れ が発 生
す る 15 日 程度 まで は 良 好な 解析 結 果 が 得 られ て い る。N−45−S−20−6
の 調 合に つ い て ．図一11，1 に 各ひ ず み の解 析結 果、図一11，2 に応
力解析 結果 を 示 す e 図一11．2 か ら，材 齢 初 期の 圧 縮応 力を若干過大
に評価 して お り．そ の 後 の 応 力の 解析 値は 実験 値 に 対 し て 緩や か な
表一6 各 係 数 値 及 び定 数 値
。 。 、。 。 告 、 あ る1臓 、。 ン ク 1丿
．、。 ク ，づ 性状 を 餬 。 11・ 靈 E
表 現 した ク リー
プ式 は 未だ 確 立 さ れ て お らず 普通 コ ン ク リートを G ’
ti． ≧対 象 とした ク リ
ープ式 で 解 析 を 行 っ て も精 度 良 く 解析 で き な い 可
能 性が ある．相 は ，鰄 黼 で あ 。 若材 齢で の ク リづ 騰 鰐 騒一1・
雕o．
灘灘 韈羅灘iii睡鯉 1．100mmXlOO の 断面 の 小 さ い 試験体 を用 い て い る た め，乾 燥 ク リ
ー 材齢 〔印
プ・ 影響 が 大 き・ と考 え られ ・ ・本繃 で ・ま蜴 式 ・乾燥 ク リープ
図一1°・1 各ど黐9欝
結果
調 合圧 縮 強度
引張
強度ヤ ング係數
自己収 縮ひずみ
（7 日まで｝
ゐ 〔謝 5∫ 「五．〔2δ｝ ∫κ 「 ・り α1 わ1
L−45−S−0−0321o ．9940 ．449O ．42824 δ850 ．1462150 ．0540 ．035N−45−S−20−54841DO80249O ．462316560 ．088240 一3371L625L−45−S−20−032 ．31 ．OO50 ．456o ．44325934o ．口 54750 、9021 ．299
調合
自己乾燥収 縮ひずみ
〔7日以降〕定数
．rI了14 ・啅 42 わ2 φ1abcd
L−45−S−0−012 一7740 ．0730 ．7581 ．682 ．03 一1024521 ．45N−45−S −20−6240 一24621 一〇．DO20 ．4791 、531 ．56 一
〇．3415134 ．73L−45−S−20−0475 一567 一〇、0560 、8501 、582 、D3 一1．024 ．521 ．45
課
耐
楙
凹
ー
解卜
旧
力
4
一
齢
応
忙
材 2
鳳
一 図
12 一
N 工工一Eleotronio Library
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Arohiteotural エnstitute of Japan
勾 配を示す結果 と なっ た，L−45−S−20−O の 調 合に つ い て ，図一12．1
に 各ひ ずみ の 解 析結 果，図一12．2 に 応 力解析 結果 を 示す。図
一12，2
か ら，実験 で は材 齢 初 期の 最 大 圧 縮 応 力が 約 IN／ 2で ある の に 対 し，
解析 で は 2．5倍 程 度 の圧 縮応 力 が 発 生 して い る 。そ の 後 応 力は 徐 々
に 引 張 側 に向 か うが ，そ の 勾 配 も解析 の 方が 緩 や か な結 果 と なっ た。
図一13 に ク リ
ープひ ずみ結果 を示 す。ク リープひ ず み の 実験 値 は
式 〔20）に 示す力 の 釣 り合 い 条件 に 基 づい て 算定 した。Cc．、ヵ（ら，）は無拘
束試験 結果，e．（t．）及 び e．（のは 拘 束試験 結果 を入 力値 と した。
Ac× σTr（tn）≡A．s’× as 〔tn）
Ac × o［（t，、）≡Ee（t。）× （Sc（tn）−
Sr。，e（t。）一△fr slt（t，1））
（20）
（21）
こ こ で ，σ〆砧 ffKt，，）． E，．（t。），ε。，、，．〔t，，），s， ．，i〈t，，｝，Ac は そ れ ぞれ コ
ン ク リー
トの 応 力，ヤ ン グ係 数，全ひ ずみ ，ク リープひ ず み，自己
乾 燥 収 縮 ひ ず み ，断面積 を 表 し，σs（の，A．s は そ れ ぞれ 鉄 筋 の 応 力，全 ひ ずみ，断面 積 を表 す。
良好 な 解析結 果で あっ た L−45−S−O−0 で は．ク リープひ ず み も精
度 良 く再 現で き て い る。1’−45−S−ZO−6 で は，材 齢初期 の 膨張時 の ク
リープひ ずみ は 比 較的 良 く解析 で き て い る が ，膨 張 後 の ク リ
ープひ
ずみ の絶対 値 は ，実験値 に 対 し て 解 析 値の 方が若 干 大 き い 値 を 示 し
て お り，図一11．2 に お い て 解 析値 の 応 力勾配が 緩 や か で ある 事 も解
析値 の ク リープ が 若 干 大 き い 事 が 原因 で あ る と思 わ れ る。収縮低 減
膨張期 間 の 終 局 ク リープ係 数 を 2．5倍 にす る事 で 実験 値 の ク リ
ー
プひ ずみ に 概ね近 い 値 で 解 析 で き て い る 事か ら，膨 張期 間 の 膨張 コ
ン ク リートの ク リープ係 数 は 非 常 に 大 き な 値で あ る 事 が確 認 で き
た。膨張期間の ク リープ
．係 数が 大 きい とい う事 は，実構造 物 に お い
て，圧 縮応 力 に 寄 与 しな い膨 張量が 大 きい 事 にな る が，異 常膨 張に
よ り 構造物 を 破 壊 しな い とい う安 全性 を高 める 効 果 で あ る と も考
え られ る 。ま た 応力解 析結果 は実験値 の 応 力挙 動 に 近 い 値 で 解析 で
き て お り，こ の 膨 張 コ ン ク リートの 特 徴 的な ク リ
ープ挙 動 を 適 切 に
表 現 した ク リー
プ 式 を 用 い れ ば，膨張 コ ン ク リー
トに お い て も本研
究 で 用 い た 解 析 手法 に よ り拘束 応 力 及 び ひ び割 れ 発 生 に つ い て 実
験値 の 応 力挙動 を 再現 で き る 可能性 を 見出す事 が で き た。
拿
醤 ＝
4°°
剤 を混 入 した 調 合 に お け る ク リープ係 数 は，普通 コ ン ク リートよ り
3
も小 さ い と の 報告 L2）も あ り，本 実 験 に お い て も収 縮 低減剤 の 影 響 で 畔
実驪 …一プが … さ ・ な ・ た ・考 ・ ・れ る．L−・・−S−20−Oで ・，鐸 蹉・
欝 鑢 錨 麗 1瀧繍 1潔騎ll：： 蓬1 10 20 BO
5・2 賑 ・ ン ク リートの ク リープ係 数 1・関 す る擦 図
一11．1 攤縄 の 慚 髞 図．11．2 鴇
〔
鼾髞
図一14 に揚 式及び 楊 修正 式 の 終局 ク リ
ープ係 数，図一15 に膨 張 ＝ 〔N−45−S−20−6｝ 〔N−45−S−20−6）
。 ン ク リー
トの ク 1）．一
プひ ず み 畷 念 図 を普通 。 ン ク リー
ト。 比 馨
｝400
較 して 示 す。図一15 は，材 rc tvに お い て ，圧 縮方 向 に 一定応 力を 載 竃
荷 した 場 合 の コ ン ク リートの ひ ず み の 模 式 図で ある 。普 通 コ ン ク リ 200
一トの ク リづ ひ ず み の 艤 を 識 黻 の ひ ず み 増分 〔。． NR ）と 繃 肇
後 の 配 轍 収 縮ひ ずみ 増分 （。 ＿ ｝との 差 をク リづ ひ ずみ （。 譲゜
N，）と する．鏃 コ ン ク リー
トに お い て も，賑 鮟 定 した後は譜 惑一，。o −1
通 コ ン ク リー
トと 同様で あ る。しか し なが ら，載荷 時が膨張 期問 中
で ある場合．載荷 後の ひ ずみ ｛・、 EX ｝と 黼 材齢 を ゼ ・ と した時嘸 萋一4°°
e −2
載荷・ 賑 ひず み 〔孀 ・｝との 和 力i・ク 1丿一プひ ず み 〔一 ｝とな ・・
！
材 齢 、日｝ ° 1° 2° 3
漏 ，i° 6° 7° 8°
膨張 コ ン ク リー
トの 若 材 齢 時 の ク リー
プ が 大き く なる の は，こ の 無 図一12，1 各ひ ずみ の 解析結 果 図
一12．2 応 力解析 結果
載荷・ 鰄 ひず み 〔＿ ｝が ク リー
プ ひ ず み ・ 含 ま れ ・ 事が 姻 で 10。 ｛L’45−S”2D，°）
，。 〔L−45−S−2°−°）
あ り，膨張 期間 の ク リープ係 数 は 大 き い 値 を 示 す と考 え られ る。
L−45−S−ZO−0 の 調 合 に つ い て，楊 修正 式 は 嬲 輔 で ある 鞴 材 ：・ 鹹 15
蠶諜寫欝 鬣畿朧 螽濫罵驚讐響・・ 籖。
甦，
6， ま とめ
本論 文 で は ひ び 割 れ 低減 に 有効 な 材 料 を 用 い た コ ン ク リー
トに
つ いて一
軸 拘束実験 を行 い ，独 自の 評価 指標で ある ひ び割れ 抵 抗性
CR を 導 入 して ひ び 割れ 抵抗性 を 定量 的 に評 価 した。さ ら に Step by
Step法 を用 い た 応 力解 析 を行 い ，膨 張 コ ン ク リー
トに お け る 線 形 ク
リープ則 を 用 い た 応 力解析 の 適用 性 を 検 討 した。本 研 究 で得 られ た
結 果 を 以下 に示 す。
纛
塋
聖
NE
． ． L−45−S→20−0」． ト 」 1
岸−
ヤ 1
2 … ． 1 旨 …
l l 2 2『 ．『1 2 ． 、 1 … ． … 1 2「 「 I I ．
塵
墨凹
零ミ乙
畉繋
只
．… ………墨耄 r ↓l l ．耳詳 岬
闘一’ 「 ．
［＿．lHI．≡窒麗繍瀞 ・・
一←自己乾燥収縮ひ ずみ 〔イ ン プッ ト〕
島
龕鍛
出0 10 20 30 4G 50 50 70 80 一
た．図一16、1 に 各ひ ず みの 騎 櫞 ，図一16、・2 に応 力噺 褓 ♂ 一
・・
示 す。図一16．1〜16，2か ら膨 張 後の 応 力勾配 の 解 析値 は 実験 値 に 比 ミ
ー300べ て 急で あ る が ，膨張材 に よ る圧 縮 応 力は図
一12．2 に比 べ て か な り
実験値 に 近 い 値 と な り，ク リープひ ず み も実験 値 を 概 ね 再 現 で き て 一4000
い る 事が 確 認で きた。 ．10 20 30 40 50 60 70 80
材 齢 旧 ｝
図一13 ク リ
ープひ ずみ
e．11 1 10 100
載荷材齢 〔副 図
一14 終局 ク リープ係 数
13
N 工工一Eleotronio Library
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
D検 討 した各 要 因の 中 で は CR に 与え る影 響は膨 張材 が O．55程度 と
最 も大 き く次 い で O，35程度 の 収縮低減 剤が大 きい 結果 とな っ た。
2｝膨 張材 と 収縮低 減剤 を併 用 し た 場 合，無 混入 の 調 合 と 比較 して CR
は 0．95 程 度増 加 して お り顕 著な ひ び割 れ 抵 抗性 の 向 」二効 果 を発
揮 で き る と考 え られ る。
3｝ C ， に 与 え る 粗 骨材種類 の 影 響は O．35程度 と 大 き く，粗 骨 材 を厳
選す る 事で ，収縮低 減剤 と 同 程度 の ひ び 割 れ 抵抗 性 を付 加 で き る．
4用彭張材 と 収縮低 減剤 を併 用 した 場合 に は 単独 で 使 用 し た 場 合 と
比 較 して 膨張 量 の 増加 が確 認で きて い る事 か ら，相 乗効 果 に よ り
ひ び 割れ 抵抗性が 向 P．す る 卩∫能 性が ある。
5）材 齢 2 日 ま で の 膨 張期 間の 終局 ク リープ係数 を普通 コ ンク リー
ト
の 2．5倍 に した 応 力 解 析 に拠 り．実験 値の ク リー
プひ ずみ を 概ね
再現で き て い る 事 か ら，膨 張 コ ン ク リートの 膨 張期 間の ク リ
ープ
係 数が 大 き い事 が 確 認 で きた 。
6）膨 張 コ ン ク リー
トに お い て も，適切 な ク リープ係 数 を 用 い れ ば，
線形 ク リープ 則 を 用 い た 解析 于 法 に よ り実験 結果 の 応 力 挙 動 を §
鹹 で き る i・JtS9性 を 朏 した e 鑿400
了｝低 熱 セ メ ン ト と膨 張 材 の 組み 合 わせ は 本実 験で は 顕 著 な ひ び 割 三200
れ 抵 抗 性 の 向 上が確 認で きなか っ たが，こ れ らの 材料 の組 み合 わ 畉
せ に よ 嚇 張量が増 nn’e’る事 大 断［H’i。 実躯体で は ひ び割 襁 度 鐸
螻
ε
普通 コ ン ク リート
εCCiV ．N’R＝E vNff εσ訪 溜
1〔，一
一 鵡 総 ，＿
t
ε
↑螂聞螻
Ec’A ［
膨張 コ ン ク リート
E。、、em ’＝fcEx ＋ E 。EhEX
！
：二［．J．1［Sll；：i・＿
が 改 善 さ れ る 事 な どか ら実 醐 で の 適 騰 で は ひ び割 楓 抗構一・・
を人 き く ）h］1，で きる 磯 性が あ る ． 慧珈
本 実験 の 範囲 で は．ひ び 割れ 抵抗 性 の 評 価 値 C κ に 拠 っ て 各種 コ ン 醒
一600ク リ
ートの ひ び割 れ 抵抗 性 を 概ね 適 切 に 評 価 で き て い る と 推 測 さ 豎 a
れ る。ひ び割 れ 材 齢 とひ び 割れ 発 生 の 余 力 度 の 関 係 に 関 す る検 討 等 図
一16．1を さ らに行 い ，よ り適 用 性 の 高 い 指 標 へ 改 良 す る 事 も 必要 と考 え ら
れ る。また線形 ク り一プ則 を用 い た 応 力 解析 手法 に 拠 っ て ，膨 帳 ：コ
ン ク リートの ひ び 割れ 低減効 果 を精度 良 く予 測 す る ため に は，膨張
コ ン ク リー
トの ク リープ機構を 詳細 に検 討す る必 要が あ る。こ れ ら
を今 後 の 研 究課 題 と し た い。
詢辟
本研究を実施するに あた り貴重なご童見を頂いだ 却如 講 訴り坩1嫐 矩苫汰 学物屡良一教
授 楙 単封是供して 頂いた電矧 ヒ学ユ繍 1ゴこ記 して厚く謝意を表 し甑
参考文献
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爛 する
Ee毋 図一15 クリ ーひ ず み 概 念 図
華
黷
埜2
竃
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ﾀ 一 1蓬r2 材齢
） 各ひずみの解析結果
〔
20− O［t10
20 材
1 副 図一16、2 応力解析結果
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〔し一 45 −S−20 −O）80ンポ
ウAPμ135〜141， ZOOII、99｝SATa R DiL 飜WHandU 〕Iff．1：befemation 副themalS匸ressof
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C s5
12 嶋4 年 4 月 6 日 原 槁 受哩 ，LtOt ’ 14 年10 月 上 5 凵 採