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建築士の必要知識 技術的知識 構造材料の特性と品質「コンクリート」 <トップページ>へ |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞ コンクリートの品質のスタートは，生コンです。固まっていないコンクリートを現場に搬入して現場で型枠に入れて４週間後に目的とした強度が出ます。第三者的な言い方をすれば「４週間後に強度がでます」となるのですが，生コンを生産する側に立てば，４週間後に目的の強度を発揮できるように調合しなければいけないのです。 注：コンクリートミキサーの中の固まっていないコンクリートのことを一般名称としては「生コン」と言いますが，ＪＩＳ上の正式名称は「フレッシュコンクリート」です。 注：「レディーミクストコンクリート」とは，整備されたコンクリート製造設備を持つ工場から，荷卸し時点における品質を指定して購入することができるフレッシュコンクリートのことです。その品質を規定したのが，ＪＩＳＡ５３０８です。 |
＜全国のＪＩＳ工場＞ 全国のＪＩＳ工場の一覧を出すことはできませんが，全国生コンクリート品質管理監査会議が品質に関する適合制度を運用していて，適合する工場の一覧を公開しています。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞＜ＪＩＳＡ５３０８で規定していること＞ ＪＩＳＡ５３０８で規定していることはたくさんありますが，建築士が直接に関係することとして，まずは， 「呼び名」があります。 これは，現場にどんな生コンを持ってこさせるのかを具体的に示すものです。例えば， 「普通 21 18 20 Ｎ」と書けば， ①コンクリートの種類が，普通コンクリート ②呼び強度が，21.0Ｎ/mm2 ③スランプが，18cm ④粗骨材の最大寸法が，20mm ⑤セメントの種類が，普通ポルトランドセメント という意味です。 ①のコンクリートの種類は，建築分野であれば「普通コンクリート」以外を使うことはないと思います。②の呼び強度は，固まった時のコンクリートの強さで，構造計算で決まってきます。③のスランプは，生コンのやわらかさを示すもので，通常，上部構造では１８，基礎では１５(または18)を指定する(国土交通省監修の標準仕様書に規定)。④の粗骨材は，20㎜を使うことが多い(同標準仕様書で「砂利は25㎜，砕石は20㎜」と規定)。⑤のセメントの種類は，建築分野であれば通常「普通ポルトランドセメント」以外を使うことはないと思います。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞＜ＪＩＳで言う呼び強度の意味＞ 「呼び強度 ２１」とはどういうことかを解説します。 呼び強度自体には単位がついていませんが，ＪＩＳ中の「４ 品質」の注意書きに，「小数点以下に0をつけて，Ｎ/mm2で表した値」とあるので，２１とは「21.0Ｎ/mm2」という意味です。そして，生コン工場は呼び強度が出るように生コンを作らなければいけません。「呼び強度が出る」という意味は次の通りです。 判定基準：１回の強度試験の結果が，呼び強度の８５％以上であり，かつ，３回の強度試験の結果の平均が呼び強度以上であること 供試体の材齢：２８日 ←指定により変更できるが，変更することはほとんどない。 供試体の養生方法：常温で水分が蒸発しないようにしたもの(9.2.1)。具体には，養生温度は，20±2℃で，水中または湿潤な状態に置く(9.2.1でJISA1132を指定していて7b)に書いてある)。 試験頻度：１５０m3に１回。ただし，１回の試験結果は，任意の１運搬車から採取した試料で作った３個の供試体の試験値の平均値 「呼び強度 ２１」とは，上記の試験に合格する生コンということです。試験結果が出るのは２８日後であるため，上記の試験に合格するかしないかは生コンの時点ではわからないのですが，合格できるだけの品質管理を生コン工場(通常，ＪＩＳ認定工場)によって行われた生コンという意味です。 |
<標準養生> 呼び強度を保証するために２８日目に行う圧縮試験の供試体の養生方法である20±2℃の水中養生のことを一般的な呼び方で「標準養生」と言います。 ただ，この「標準養生」は，あくまでも一般的な呼び方であって，この養生方法を規定しているＪＩＳＡ１１３２にも，その元になっているＪＩＳＡ５３０８にも「標準養生」という用語は使われていません。 国の標準仕様書では，6.10.4(b)(3)(i)に「標準養生」という言葉が使われていますが，その用語は定義されていません。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞＜設計基準強度と呼び強度＞ 設計図書では設計基準強度を指定しますが，ＪＩＳで言う呼び強度とどのような関係になるのかを解説します。 設計基準強度は，構造計算に用いる許容応力度を決定した強度のことです。現場では，構造計算で想定した許容応力度が発揮できるようなコンクリートを打設しなければいけません。ですから，設計基準強度以上の呼び強度の生コンを打設しなければならないことは，言うまでもないと思います。ただ，ここで，問題となるのは，設計基準強度と同じ呼び強度でいいのか，ということです。呼び強度は，生コン工場が打設２８日後においてその強度が出ることを保証(品質保証という意味)しているのだから，「設計基準強度＝呼び強度」でもいいような気がしますがそうではありません。生コン工場が保証(品質保証)するのは，ミキサー車の出口で取り出した生コンを常温(摂氏２０℃)で保管して２８日経過した供試体の強度です。現場に打設されたコンクリートとは違います。何が違うのかというと，２８日間を過ごす状態です。供試体の温度は２０度で一定に保たれる，つまり，最も都合のいい状態であるのに対して，現場に打設されるコンクリートは，寒い時は寒い状態で置かれますから，強度は若干だけ出にくい状態になります。そのことともうひとつ，生コン工場が保証する強度は平均でしかなく，１回の供試体は８５％以上であれば認められますから，「設計基準強度＝呼び強度」とすると，一部に許容応力度の低いコンクリートができてしまいます。 そこで， 呼び強度≧調合管理強度 調合管理強度≧設計基準強度＋構造体強度補正値 (構造体強度補正値：３(６になる場合以外)，６(28日間の予想平均気温が８度未満)) とすることが，標準仕様書(6.4.2(d))(6.4.5)で定められています。式が不等号で作られていますが，現場ではイクオールとして適用，つまり，余分に強くしたりはしません。したがって，設計基準強度に３(または６)を加えた呼び強度で打設することになります。 |
<建築基準法における設計基準強度とコンクリート強度> 基準法上では，設計基準強度と打設されたコンクリートの強度との関係を政令第７４条第１項第二号に基づく告示で次のように規定しています。 「現場水中養生で材齢が２８日の供試体の圧縮強度の平均値が設計基準強度以上であること」(または，切り取ったコア供試体によるもの) 基準法上では，「生コンをいくらで調合したか」は，まったく問われておらず，２８日経過して硬化したコンクリートの強度が必要以上であればいい，との考えになっています。 しかも，「平均値」となっているだけで，何本の平均かも規定されていませんし，最低のものでも８５％以上との規定もありません。平均でいいのですから，平均以下の部分が存在することを許容していることになります。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞＜現場に打設されたコンクリートの強度の監理方法＞ 生コンの打設２８日後の強度は生コン工場によって保証されており，必要とする設計基準強度に構造体強度補正値を加えて呼び強度を決定して，その生コンを打設したのだから，何もしなくても現場のコンクリートの強度は保証されている，と思ったらそれは間違いです。 生コン工場が保証する供試体と現場に打設されたコンクリートとは厳密には異なると考えますので，打設されたコンクリートの強度保証は生コン工場では行っていないことになります。で，打設されたコンクリートの強度保証をするのが，工事監理者である建築士の役割です。 工事監理者である建築士が，どうやってコンクリートの強度保証をするのかのルールが標準仕様書に規定されています。 強度が確保できたと判断できる判断基準は６章で次のように規定されています。
そして，そうであると判断する具体的手順を規定しています。それは，６章6.10.4から6.10.6にある「調合管理強度の管理試験」と「構造体コンクリート強度の推定試験」のうちの後者です。そして，「構造体コンクリート強度の推定試験」は，さらに３つに分かれていて，３つとは，「構造体コンクリートの材齢２８日圧縮強度の推定」「型枠取り外し時期の決定」「構造体コンクリートの材齢２８日を超え９１日以内の圧縮強度の推定」ですが，強度推定は「型枠時期」を除く２つです。これら２つの試験の養生方法や合否判定基準は次の通りです。
※上記の「１回の試験結果」とは，３個の供試体の圧縮強度の平均である。 上記の２つの試験の関係は，「材齢２８日圧縮強度試験」が合格しなかった時に「２８日を超え９１日以内の圧縮強度試験」をする，というものです。 上の表でわかるように，国土交通省の標準仕様書では， 「現場のコンクリートが設計基準強度以上の強度になっていることの判断基準」 として， ↓ 「供試体の平均強度が設計基準強度＋３Ｎ/mm2以上になることを判定基準」 としています。 「＋３Ｎ/mm2した呼び強度のコンクリートを打設したのだから，それを判定基準とすることは当然」ではありますが，気温の低い時に打設した場合は，２８日後ではまだ温度補正分の強度が出ていない可能性がありますので，２８日の試験は不合格となることを覚悟しなければならない場合も生じるでしょう。２８日の試験で不合格になっても，９１日になれば温度補正分の強度は十分に出ているはずですから，恐らくは合格すると思います。(合格しなかったらちょっと大変なことになります) |
<強度試験のＪＩＳ> 圧縮強度試験方法：ＪＩＳＡ１１０８ コア切り取り方法：ＪＩＳＡ１１０７ ※上記は基準法告示H56第1102号にある。 ＜ＪＩＳＡ５３０８の改正＞ 平成２６年３月２０日にJISA5308が改正されています。 余った生コンから粗骨材と細骨材を取り出してもう一度使う方法が規定されました。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞＜調合管理強度の管理試験の意味＞ 上記のように打設されたコンクリートの強度を保証するための試験が「構造体コンクリート強度の推定試験」ですが，国の標準仕様書の６章6.10.4から6.10.6には，「構造体コンクリート強度の推定試験」に並んで「調合管理強度の管理試験」が規定されています。上記ではこの「調合管理強度の管理試験」の説明を省略したので，ここで説明します。 「調合管理強度の管理試験」を行う意義，つまり，この試験の結果が何に使われるのかは，国の標準仕様書の６章6.5.5(b)に次のように規定されています。
上記のように規定されていますから，この試験の目的は，次の調合への措置であって，不合格だから打設したコンクリートがダメなコンクリートだった，というものではありません。あくまでも次の調合への措置でしかありません。 次に，「調合管理強度の管理試験」の実施方法や判定基準は，国の標準仕様書(6.10.4)(6.10.5)に次のように規定されています。
※上記の「１回の試験結果」とは，３個の供試体の圧縮強度の平均である。 調合管理強度の管理試験で間違いやすいのは，１回が３個の平均で３回の平均が必要なのだから１回の打設で９本の供試体が必要なのでは？ と考えてしまいがちなことです。上のように表にすればわかりやすいですが，１日１回の打設が１５０m3以下であれば，その打設で１回(＝３本の供試体)を行い，次の打設とその次の打設でも１回ずつ行って３回(＝９本の供試体)の平均をとるものです。 もうひとつ。調合管理強度の管理試験は，ＪＩＳＡ５３０８で定めている強度試験と全く同じものです。ＪＩＳ工場は，ＪＩＳＡ５３０８に適合したレディーミクストコンクリートであることを保証しなければいけませんから，何も言わなくても，ＪＩＳ工場の責任でこの供試体をとって自社で養生して自社で検査して結果を報告する義務があります。国の標準仕様書で，この管理試験の実施を義務付けているのですが，ＪＩＳ工場の試験に加えて同じ試験をしろという意味ではないと解釈しています。 |
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＜技術的知識＞＜構造材料の特性と品質＞＜コンクリート＞＜その他の品質＞ コンクリートの品質としてもっとも大切なのが強度ですが，強度以外にも品質として注意しておかねばならないものがあります。 スランプ，空気量などです。 |
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[このページの公開年月日]２０１２年６月
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