平成 26 年度建築基準整備促進事業 S14 コンクリートの強度管理の基準に関する検討日本大学, ものつくり大学, 東京都市大学, 東京大学大学院 ( 株 ) 長谷工コーポレーション, 三井住友建設 ( 株 ) 鉄建建設 ( 株 ),( 株 ) 奥村組, 五洋建設 ( 株 ), 東洋建設 ( 株

Size: px

Start display at page:

Download "平成 26 年度建築基準整備促進事業 S14 コンクリートの強度管理の基準に関する検討日本大学, ものつくり大学, 東京都市大学, 東京大学大学院 ( 株 ) 長谷工コーポレーション, 三井住友建設 ( 株 ) 鉄建建設 ( 株 ),( 株 ) 奥村組, 五洋建設 ( 株 ), 東洋建設 ( 株"

しなつひらみね
4 years ago
Views:

1 平成 26 年度建築基準整備促進事業 S14 コンクリートの強度管理の基準に関する検討日本大学, ものつくり大学, 東京都市大学, 東京大学大学院 ( 株 ) 長谷工コーポレーション, 三井住友建設 ( 株 ) 鉄建建設 ( 株 ),( 株 ) 奥村組, 五洋建設 ( 株 ), 東洋建設 ( 株 ) ( 共同研究 :( 独 ) 建築研究所 )

2 コンクリートの強度管理の基準 1 建築基準法施行令第 74 条設計基準強度との関係において安全上必要なコンクリートの強度を確認する場合建築基準法施行令第 76 条現場打ちコンクリートの型枠を取り外す場合国土交通大臣が定める基準に適合するもの

3 圧縮強度 (N/mm 2 ) 現行基準とその課題コンクリートの設計基準強度と実強度との関係に関する基準建設省告示第 12 号 (S56) < 安全上必要なコンクリートの強度の基準 > 一現場水中養生供試体の材齢 28 日圧縮強度 Fc 二コア供試体 ( または現場封かん養生供試体 ) の材齢 28 日圧縮強度.7Fc & 材齢 91 日圧縮強度 Fc Fc.7Fc 建築基準法施行令第 74 条構造体コンクリート ( コア ) 標準養生現場水中養生現場封かん養生打込み時期部材寸法セメント種類 etc. 材齢 ( 日 ) JASS 5 2 現場水中養生現場封かん養生乖離構造体 ( コア ) 乖離するケースの例高強度や部材寸法が大きく水和熱が高い場合冬期の打込みにおける低発熱形セメント

4 現行基準とその課題コンクリートの型枠の取り外しに関する基準建築基準法施行令第 76 条建設省告示第 1 号 (S46) < 現場打ちコンクリートの型枠の取り外しに関する基準 > せき板の取り外しは規定の存置日数以上経過または規定の圧縮強度以上 ( 規定のあるセメントの種類 :H,N, 混合セメント A 種および B 種 ) ( 型枠の設計施工指針 +) JASS 5 3 規定の存置日数 or 規定の圧縮強度せき板の存置期間脱型セメントの種類が限定低発熱形のセメント & 混合セメント C 種について規定なし日数と圧縮強度に基づく以外の方法について規定なしその他の方法の可能性 ( 積算温度など )

5 調査目的および検討項目 4 調査目的構造体コンクリートの強度管理の合理化近年の環境配慮に伴うセメント種類の多様化への対応検討項目 a. コンクリートの設計基準強度と実強度の関係に関する検討せき板の取り外しに関する基準の検討 b. コンクリートのせき板の脱型におけるセメント種類に関する区分の見直し c. 積算温度などを用いた強度推定法を型枠の脱型に関する判定手法に用いることの実用性の検討 d. せき板の存置期間の相違がコンクリートの耐久性に及ぼす影響に関する検討

6 実施体制 5 調査研究計画立案実験計画素案の作成 < コンクリート型枠の取外しに関する基準についての検討 > 1 設計基準強度と実強度との関係に関する基準についての実験計画 2 積算温度を用いた強度推定手法の実用性についての実験計画 3 セメントの種類に関する区分の見直しについての実験計画 4 版下および梁下のせき板の取外しについての実験計画詳細実験計画実験実施 1 コンクリートの設計基準強度と実強度との関係に関する実験 2 積算温度を用いた強度推定手法の実用性に関する実験 3 脱型時期におけるセメントの種類に関する区分見直しに関する実験 4 版下および梁下のせき板の取外しに関する実験実験全体結果まとめ報告書作成 1 設計基準強度と実強度の関係報告書作成 2 積算温度を用いた強度推定手法の実用性報告書作成 3 セメントの種類に関する区分の見直し 4 版下および梁下のせき板の取外し最終成果物 ( 調査報告書 ) 作成提出

7 実験概要 6 結合材の種類表実験の要因と水準要因水準 ([] 内には略記を示す ) セメント混和材水結合材比打込み時期部材の種類および寸法せき板の存置期間柱壁床管理用供試体の養生方法普通ポルトランドセメント [N] 中庸熱ポルトランドセメント [M] 低熱ポルトランドセメント [L] 高炉スラグ微粉末 [BF] フライアッシュ Ⅱ 種 [FA] W/B=37%,W/B=47%,W/B=% 夏期 [H]:14 年 8 月 12 日 ~ 8 月 26 日標準期 [S] :14 年月 18 日 ~ 11 月 4 日冬期 [C]:14 年 12 月 19 日 ~ 12 月 3 日模擬柱部材 [ 柱 ]:W1. D1. H1.1m 模擬壁部材 [ 壁 ]:W1.9 D.5 H.9m 模擬床部材 [ 床 ]:W1. D1. H.5m 夏期 :2 日, 標準期 :3 日, 冬期 :4 日 2 日 (3 日 ),4 日,7 日, 日,14 日 7 日,14 日,28 日標準養生, 現場水中養生, 現場封かん養生

8 コンクリートの種類 7 結合材の種類混和材の置換率水結合材比 ([] 内は調合記号を示す ) フレッシュコンクリートの目標値打込み時期 N M L %[N37] 47%[N47] %[N] 37% [M37] 47% [M47] 表コンクリートの調合条件 37% [L37] 47% [L47] N+BF N+FA 高炉セメントフライアッシュセメント B 種相当 C 種相当 B 種相当 C 種相当結合材結合材結合材結合材 (kg/m 3 ) (kg/m 3 ) (kg/m 3 ) (kg/m 3 ) 45% 7% % 3% 47% [N+BF (45) 47] % [N+BF (45) ] 47% [N+BF (7) 47] W/B=37% スランプフロー :5±7.5cm 空気量 :4.5±1.5% W/B=47%,% スランプ :18±2.5cm 空気量 :4.5±1.5% 夏期 [H]:14 年 8 月 12 日 ~ 8 月 26 日標準期 [S] :14 年月 18 日 ~ 11 月 4 日冬期 [C]:14 年 12 月 19 日 ~ 12 月 3 日 47% [N+FA () 47] % [N+FA () ] 47% [N+FA (3) 47] 打込み時期ごとに全 13 調合について検討結合材に混和材を置換する調合は N セメントをベースに混合セメントの B 種および C 種相当となる置換率を定めた

9 模擬柱部材の概要 8 ( 単位 :mm) 1, , 5 5 中央部外周部 1W 5 採取深さ表面温度センサ熱電対 1W 中央部 r=15 1, 採取深さ35 採取深さ , W 外周部 r= 採取深さ W 採取深さコア供試体採取位置 5 断熱材 a) 平面図 b) 断面図図模擬柱部材の概要

10 模擬壁部材の概要 9 せき板の存置期間 :2 日 (3 日 ),4 日,7 日, 日,14 日 (2 水準 /1 部材 ) ( 単位 :mm) 断熱材断熱材表面温度センサ表面温度センサコア供試体採取位置熱電対せき板の存置期間 n 日せき板の存置期間 n 日 15 a) 立面図 b) 断面図図模擬壁部材の概要

11 模擬床部材の概要 1, 5 5 断熱材外周部 r= 熱電対中央部 r=15 コア供試体採取位置 1, 25 ( 単位 :mm) 1, 熱電対表面温度センサ a) 平面図 b) 断面図図模擬床部材の概要

12 圧縮強度試験の概要 11 打込み時期夏期 [H] 標準期 [S] 冬期 [C] 試験項目および方法圧縮強度試験 JIS A 18:6 コアの採取方法および圧縮強度試験 JIS A 17:12 表管理用供試体およびコア供試体の圧縮強度試験の概要対象とする管理用供試体試験材齢および採取本数 ( 本 ) および模擬部材 2d 1 4d 1 7d d 2w 4w 6w 8w 13w 2 標準養生供試体現場水中養生供試体現場封かん養生供試体模擬柱部材模擬壁部材模擬床部材せき板の存置期間せき板の存置期間 3 せき板の存置期間 H:2 日 S:3 日 C:4 日日日日日日日日試験材齢 2~4 日の供試体の端面仕上げは, アンボンドキャッピングとした 2 冬期の試験材齢 13w の圧縮強度試験は未実施 3 冬期の結合材に L を用いた調合のせき板の存置期間は,3 日 ( 試験材齢 3d,4w),4 日 ( 試験材齢 4d,4w), 7 日 ( 試験材齢 7d,4w), 日 ( 試験材齢 d,4w) とした冬期の結合材に BF および FA を用いた調合のせき板の存置期間は,4 日 ( 試験材齢 4d,4w), 7 日 ( 試験材齢 7d,4w), 日 ( 試験材齢 d,4w),14 日 ( 試験材齢 14d,4w) とした

13 耐久性に関する試験の概要せき板の存置期間の相違がコンクリートの耐久性に及ぼす影響 12 測定項目 : 中性化深さ, 細孔径分布 ( 水銀圧入法 ) 断熱材コア供試体の採取位置中性化深さの測定コア供試体採取位置 275 細孔径分布の測定せき板の存置期間 n 日せき板の存置期間 n 日 ( 単位 :mm) a) 立面図図耐久性試験に供するコア供試体の採取位置

14 各種養生した供試体の圧縮強度現場水中養生供試体とコア供試体の圧縮強度の関係 13 コア供試体の材齢 91 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 夏期 y = 1.153x 柱壁床 95% 信頼上限 y = x 95% 信頼下限 y =.834x コア供試体の材齢 91 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 標準期 y = 1.853x 柱壁床 95% 信頼上限 y = x 95% 信頼下限 y =.7532x 8 現場水中養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 現場水中養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 図現場水中養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度とコア供試体の材齢 91 日の圧縮強度の関係全体的な傾向現水 28 日強度コア 91 日強度模擬床部材の傾向結合材の種類によっては現水 28 日強度 > コア 91 日強度一部の模擬柱部材においても同様の傾向が見られた

15 各種養生した供試体の圧縮強度現場封かん養生供試体の圧縮強度 14 現場封かん養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 夏期 y =.989x 95% 信頼上限 y = 1.351x 95% 信頼下限 y =.7827x 現場封かん養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 標準期 95% 信頼上限 y =.9496x y =.781x 95% 信頼下限 y =.6125x 8 現場封かん養生供試体の材齢 91 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 現場封かん養生供試体の材齢 91 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 図現場封かん養生供試体の材齢 91 日の圧縮強度と現場封かん養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度の関係夏期の傾向現封 28 日強度は現封 91 日強度の.8 倍 ~ 結合材の種類によっては同等程度を発現している標準期の傾向現封 28 日強度は現封 91 日強度.7 以下になる可能性 [ 有 ]

16 各種養生した供試体の圧縮強度各模擬部材から採取したコア供試体の圧縮強度 15 コア供試体の材齢 28 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 夏期 y =.9119x 柱壁床 95% 信頼上限 y = 1.192x 95% 信頼下限 y =.847x コア供試体の材齢 28 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 標準期柱壁床 95% 信頼上限 y =.8955x y =.7731x 95% 信頼下限 y =.657x 8 コア供試体の材齢 91 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 8 コア供試体の材齢 91 日の圧縮強度 (N/mm 2 ) 図コア供試体の材齢 91 日の圧縮強度とコア供試体の材齢 28 日の圧縮強度の関係現場封かん養生供試体と同様夏期の傾向コア 28 日強度はコア 91 日強度の.8 倍 ~ 結合材の種類によっては同等程度を発現している標準期の傾向現封 28 日強度は現封 91 日強度.7 以下になる可能性 [ 有 ]

17 積算温度と圧縮強度の関係 16 圧縮強度 (N/mm 2 ) 圧縮強度 (N/mm 2 ) 躯体温度 N37- 壁 N37- 床 N37- 柱 N47- 壁 N47- 床 N47- 柱 N- 壁 N- 床 N- 柱 1, 積算温度 ( D D) 躯体温度 N+FA()47- 壁 N+FA()47- 床 N+FA()47- 柱 N+FA()- 壁 N+FA()- 床 N+FA()- 柱 N+FA(3)47- 壁 N+FA(3)47- 床 N+FA(3)47- 柱 1, 積算温度 ( D D) 5 3 躯体表面温度 N37- 壁 N37- 床 N37- 柱 N47- 壁 N47- 床 N47- 柱 N- 壁 N- 床 N- 柱 1, 積算温度 ( D D) 図積算温度と各模擬部材から採取したコア供試体の圧縮強度の関係いずれの温度 ( 躯体内部, 躯体表面, 外気温 ) を用いた積算温度においても部材の種類にかかわらず同調合では積算温度と圧縮強度に相関 [ 有 ] 5 3 外気温 N N N 3 躯体表面温度 N+FA()47- 壁 N+FA()47- 床 N+FA()47- 柱 N+FA()- 壁 N+FA()- 床 N+FA()- 柱 N+FA(3)47- 壁 N+FA(3)47- 床 N+FA(3)47- 柱 1, 積算温度 ( D D) 3 N37- 壁 N37- 床 N37- 柱 N47- 壁 N47- 床 N47- 柱 N- 壁 N- 床 N- 柱 1, 積算温度 ( D D) 外気温 N+FA N+FA N+FA N+FA()47- 壁 N+FA()47- 床 N+FA()47- 柱 N+FA()- 壁 N+FA()- 床 N+FA()- 柱 N+FA(3)47- 壁 N+FA(3)47- 床 N+FA(3)47- 柱 1, 積算温度 ( D D)

18 積算温度と圧縮強度比の関係日強度に対する比率 28 日強度に対する比率躯体温度 N37- 壁 N37- 床 N37- 柱 N47- 壁 N47- 床 N47- 柱 N- 壁 N- 床 N- 柱 y =.2285ln(x) R² = , 躯体温度 N+FA()47- 壁 N+FA()47- 床 N+FA()47- 柱 N+FA()- 壁 N+FA()- 床 N+FA()- 柱 N+FA(3)47- 壁 N+FA(3)47- 床 N+FA(3)47- 柱積算温度 ( D D) y =.1996ln(x) R² = , 積算温度 ( D D) 躯体表面温度 N37- 壁 N37- 床 N37- 柱 N47- 壁 N47- 床 N47- 柱 N- 壁 N- 床 N- 柱 y =.2151ln(x) R² = E+1 1.E+2 1.E+3 積算温度 ( D D) y =.1825ln(x) R² =.5548 図積算温度とコア供試体の材齢 28 日に対する各材齢のコア供試体の圧縮強度比の関係いずれの温度 ( 躯体内部, 躯体表面, 外気温 ) を用いた積算温度においても部材の種類にかかわらず同結合材では積算温度と圧縮強度比に相関 [ 有 ] 外気温 N N N 躯体表面温度 N+FA()47- 壁 N+FA()47- 床 N+FA()47- 柱 N+FA()- 壁 N+FA()- 床 N+FA()- 柱 N+FA(3)47- 壁 N+FA(3)47- 床 N+FA(3)47- 柱 y =.216ln(x) R² = , 積算温度 ( D D) N37- 壁 N37- 床 N37- 柱 N47- 壁 N47- 床 N47- 柱 N- 壁 N- 床 N- 柱 1, 積算温度 ( D D) 外気温 N+FA N+FA N+FA N+FA()47- 壁 N+FA()47- 床 N+FA()47- 柱 N+FA()- 壁 N+FA()- 床 N+FA()- 柱 N+FA(3)47- 壁 N+FA(3)47- 床 N+FA(3)47- 柱 y =.193ln(x) R² = , 積算温度 ( D D)

19 せき板の取り外し時の圧縮強度 18 圧縮強度 5N/mm 2 が得られる材齢 ( 日 ) 外気温を用いた積算温度とコア供試体の圧縮強度との関係式から圧縮強度 5N/mm 2 が得られる材齢を算出した塗りつぶしの凡例 (,,,,, ): 各種指針の W/B(W/C) の最大値において推定される材齢存置期間中の平均気温結合材の種類 :N 5 未満告示第 1 号の日数 (N セメント ) 15 未満 5 以上 15 以上存置期間中の平均気温結合材の種類 : 色 :L, 色 :M 存置期間中の平均気温未満結合材の種類 : 色 :N+BF (45) (BB 相当 ) 色 :N+BF (7) (BC 相当 ) 15 未満 5 以上告示第 1 号の日数 ( 混合セメント B 種 ) 15 以上結合材水比 (B/W) 結合材水比 (B/W) 結合材水比 (B/W) 結合材水比 (B/W) 図結合材水比 (B/W) と圧縮強度 5N/mm 2 が得られる材齢の関係存置期間中の平均気温未満結合材の種類 : 色 :N+FA () (FB 相当 ) 色 :N+FA (3) (FC 相当 ) 15 未満 5 以上告示第 1 号の日数 ( 混合セメント B 種 ) 15 以上圧縮強度 5N/mm 2 が得られる材齢は... 告示に規定されている結合材告示の存置日数の基準と比べて [ 早い ] 告示に規定されていない結合材 M は N と同等程度,L および混合セメントの C 種相当 (N+BF (7),N+FA (3) ) は混合セメントの B 種相当 (N+BF (45),N+FA () ) と同等程度

20 せき板の取り外し時の圧縮強度 19 Fc.5 の圧縮強度が得られる材齢 ( 日 ) 外気温を用いた積算温度とコア供試体の圧縮強度との関係式から Fc.5 の圧縮強度が得られる材齢を算出した N37 N47 N 5 未満告示第 1 号の日数 (N セメント ) 15 未満 5 以上 15 以上 5 15 存置期間中の平均気温 ( ) M37 M47 L37 L 存置期間中の平均気温 ( ) N+BF (45) 47 N+BF (45) N+FA () 47 N+FA () 5 未満告示第 1 号の日数 ( 混合セメント B 種 ) 15 未満 5 以上 15 以上 5 15 存置期間中の平均気温 ( ) 図存置期間中の平均気温と Fc.5 の圧縮強度が得られる材齢の関係 N+BF (7) 47 N+FA (3) 存置期間中の平均気温 ( ) Fc.5 の圧縮強度が得られる材齢は... 告示に規定されている結合材告示の存置日数の基準と比べて [ 早い ] 告示に規定されていない結合材 M は N と同等程度, 混合セメントの C 種相当 (N+BF (7),N+FA (3) ) は混合セメントの B 種相当 (N+BF (45),N+FA () ) と同等程度

21 せき板の存置期間の相違による細孔構造細孔量 (mm 3 /g) 表層 ~mm L 表層 ~mm L 細孔量累計細孔量せき板の存置期間 2 日 7 日内部 95~5mm L47 8 累計細孔量 (mm 3 /g) 細孔量 (mm 3 /g) 細孔半径 (nm) 1 細孔半径 (nm) 1 細孔半径 (nm) 25 表層 ~mm 表層 ~mm N+FA (3) 47 8 N+FA (3) 細孔半径 (nm) 1 細孔半径 (nm) 細孔量累計細孔量内部 95~5mm N+FA (3) 細孔半径 (nm) 図せき板の存置期間の相違による表層から内部における細孔径分布せき板の存置期間 2 日 7 日累計空隙容積 (mm 3 /g) いずれの結合材においてもせき板の存置期間が長くなると特に表層部の細孔径分布が小径側へとシフト [ 細孔構造が緻密 ]

22 設計基準強度と実強度の関係に関する基準 21 (1) 構造体コンクリートの強度を表すものとして長らく現場水中養生供試体が採用されてきたが, 本来はコア供試体の強度で表すべきであり現水 28 日強度 > コア 91 日強度となるコンクリートが多々あることが確認されたこのことから, 構造体コンクリートの強度と見なされるコア供試体の材齢 91 日の圧縮強度を上回ることが起こり得る現場水中養生供試体の材齢 28 日の圧縮強度によって構造体コンクリート強度を管理する告示第 12 号第 1 項第 1 号の基準は危険側の管理となっていることが考えられる (2) 低発熱形の結合材を用いたコンクリートの現場封かん養生供試体およびコア供試体に関しては, 材齢 91 日の圧縮強度に対して材齢 28 日の圧縮強度が分の 7 以上発現しないコンクリートが少なからずあることが確認されたこのことから, 構造体コンクリートの強度が構造性能として要求される設計基準強度を材齢 91 日で満足していても結合材の種類や打込み時期, 部材の寸法によっては告示第 12 号第 1 項第 2 号における材齢 28 日で要求される基準である設計基準強度の.7 を下回り, 告示に適合することができないものと考えられる

23 せき板の取り外しに関する強度管理 22 (1) コンクリートのせき板の取り外しに関する存置日数の基準と圧縮強度による基準の関係は, 規定の存置日数よりも規定の圧縮強度が得られる材齢の方が短くなることが確認された規定の存置日数による基準が大幅に安全側となる傾向を示しており, 現在のコンクリートに対応しているものとは言い難い (2) 構造体コンクリートの圧縮強度がせき板の取り外し時に所要の強度に達したことの判定は, これまでのコア供試体またはこれと類似の強度特性を有する供試体の圧縮強度試験以外の方法として, 外気温またはコンクリートの履歴温度に基づく積算温度方式などを用いて推定した強度を用いることが, これらの指標の一つとなる可能性が本実験結果より示唆された (3) 今後, 多種多様なコンクリートの材料が変化することを考えると存置日数を明記するのは難しい面もあるが, 一方の見方をするとこれまでのように明記されるべき面もある

24 強度管理の基準における改正の方向性 23 本検討の実験結果を総合的に勘案して強度管理の関連法令に関する改正の方向性のポイントを以下に挙げる (1) 構造体コンクリートの圧縮強度は, 構造体コンクリートから切り取ったコア供試体の圧縮強度で表す (2) 構造体コンクリートの圧縮強度は, 材齢 91 日以内に設計基準強度に達しなければならない (3) 型枠の取り外しや養生の打ち切り時に, 構造体コンクリートの圧縮強度は所要の強度に達していなければならない (4) 構造体コンクリートの圧縮強度が材齢 91 日以内に設計基準強度に達したことの判定は, 構造体コンクリートから切り取ったコア供試体又はこれと類似の強度特性を有する供試体の圧縮強度あるいは強度補正値などを用いて標準養生した供試体の圧縮強度をもとに推定される値が設計基準強度以上であることとする (5) 構造体コンクリートの圧縮強度がせき板の取り外し時や養生の打ち切り時に所要の強度に達したことの判定は, 構造体コンクリートと類似の強度特性を有する供試体の圧縮強度, 強度補正値などを用いて標準養生した供試体の圧縮強度をもとに推定される値, 積算温度方式などを用いて推定した強度が所要の強度以上であることとする

<4D F736F F F696E74202D E838A815B836782CC92B28D875F31205B8CDD8AB B83685D>

<4D F736F F F696E74202D E838A815B836782CC92B28D875F31205B8CDD8AB B83685D> コンクリートの調合水, 粉に対する水の量が少コシ大, 但し, 扱い難い ( 固い ) セメント水砂利 ( 粗骨材 ) 砂 ( 細骨材 ) 水, セメントに対する水の量が少強度, 耐久性大但し, 扱い難い ( 固い ) 化学混和剤水分少縮み量小数年かけて水分少縮み量小水が少水が多強度小さい収縮耐久性施工性コンクリートの調合上のポイント目標とするコンクリートの性能構造安全性