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  • コンクリート強度のばらつきは、なぜ発生するのですか? -コンクリートの配合設計Q&A 7-

     

     Q:コンクリート強度のばらつきは、なぜ発生するのですか?

     

    A:コンクリートの強度発現を支配する大きな要因として、「水とセメントの比率(水セメント比)および空気量」「粗骨材の粒度」「練上り温度」が挙げられます。

     

    ○水量・空気量の影響

     プラントでの計量誤差によって、水・セメントの配合設定値と実際の投入量に差異が生じます。この計量誤差は、計量装置の定期的な検定と調整を行うことにより、大きな差異の発生は防止できます。

     

     一方、骨材(とくに細骨材)の表面水率が高い場合は、骨材の貯蔵中に表面水が移動すること等によって、表面水率の設定値と実際の値に差異が生じやすくなります。

     

     結果として、予定していた単位水量とは異なる水量が投入されてしまうことになります。

     

     また空気量は、AE剤の性能によるほか、骨材粒度の影響も受けやすく、とくに、表面積の大きい細骨材の粒度が細かめになった場合に増加する傾向があります。空気量1%の増加は強度を約5%低下させます。

     

    ○粗骨材粒度の影響

     粗骨材粒度が粗くなると、コンクリート強度は低下する傾向を示します。その影響の程度は、コンクリートが高強度になるほど顕著になります。

     

     これは、粒度が粗くなると粗骨材粒子の表面積が小さくなるため、粗骨材粒子とモルタルの界面における応力が大きくなり、界面を起点とする破壊が起こりやすくなることによると説明されています1)

     

     粗骨材の粒度が変化する原因である分級(分離)を抑制するには、骨材の最大寸法と最小寸法の比を2以下にすることが有効です。例えば、骨材最大寸法が20mmの場合には、2005(20mm~5mm)ではなく、2010(20mm~10mm)と1005(10mm~5mm)に分割して扱うことが望まれます。

     

     なお、細骨材粒度の変化もコンクリート強度に影響しますが、その影響の程度は粗骨材より小さいようです。

     

    ○練上り温度の影響

     標準養生した供試体によって測定したコンクリートの強度は、練上り温度や気温が高い夏季には若干低く、冬季には高めとなる傾向を示し、夏季と冬季の平均値には数N/mm2の差が見られることがあります。

     

     強度試験用供試体を標準養生する場合、現場等で供試体を作製した後に20℃の養生室へ移動し、1日程度存置した後に脱枠して、20℃の水中養生に移行します。

     

     その際、練上り温度や気温の影響により、養生室に持ち込まれた時点のコンクリート温度には差異が生じるため、水中養生への移行までに進行するセメントの水和反応の程度は微妙に異なることとなります。

     

     強度発現の差は、養生室に持ち込まれた時点でのコンクリート温度が高いほど、脱枠までの期間にセメント粒子表面の水和反応が進んで殻が形成され、水中養生に移行した後にセメント粒子が水分を吸収しにくくなって水和反応が抑制されるために生じると説明されています2)3)

     

     なお、試験担当者の作業のむらや強度試験機の精度に起因するばらつきも生じることがありますが、試験員の技量の安定化や試験機の校正を適切に行うことで抑制できます。

     

    参考文献

    1)コンクリート工学ハンドブック,朝倉書店,p.356,1981

    2)神田衛・鈴木脩・石渡章介:夏期におけるコンクリート強度の低下現象に関する一考察,コンクリート・ジャーナル,vol.8,No.11,pp.12-19,1970

    3)高野俊介:打込み温度がマッスコンクリートの強度に及ぼす影響の研究,土木学会論文集,第26号,pp.1-55,1955

     

    (この記事は、「コンクリートの配合設計と品質管理」に掲載されている「コンクリートに関するQ&A」の内容を再編集したものです)

    2013.07.07

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