住宅基礎コンクリートの性状に及ぼす締固め方法の影響

総合研究所・都市減災研究センター（UDM）研究報告書（平成２４年度）
テーマ 3 小課題番号 3.1-2
住宅基礎コンクリートの性状に及ぼす締固め方法の影響
住宅基礎
立上がり
べた基礎
締固め方法
養生方法
花野
宮本
克哉*
真道**
篠山
阿部
彰*
道彦***
佐藤
顕太**
表 1 :実験の組合わせ(基礎 の立上り )
1.はじめに
近年、環境保全や資源の枯渇により、資源の有効利用
が以前にも増して求められている。このため、住宅にお
いても長寿命化が要求されているが、木造住宅や鉄骨住
宅では「住宅の品質確保の促進等に関する法律」の住宅
の性能表示制度によると、基礎は評価の対象となってい
①
強度
24N/mm²
ない。しかしながら、基礎も上部構造同等の耐久性を有
・設計基準強度
する必要があることから通常より強度の高いコンクリー
・耐久設計基準強度 24N/mm²(JASS5)
トを用いる試みが行われているが、その強度特性につい
・品質基準強度
ては十分な検討が行われていないのが現状である。
・呼び強度(一律)
現在、現場で用いられている基礎のコンクリートの強
②
50％以下
③
スランプ
④
単位水量
12cm、 18cm(劣 化等級 3、JASS5 では 18cm 以下)
施データが少なく、その有効性は明確でない。本研究で
は、締固め方法の違いがコンクリートの品質に及ぼす影
170kg/m³以下(高耐久指針 175kg／m³以下 )
響を検討することとした。なお、今回の実験では基礎の
立上りおよびべた基礎について検討を行うこととする。
:30N/mm²(JASS5 24+6)
水セメント比
度 を 向上 させ る方 法の ひとつ と して 、 棒 形振 動機 (以下、
バイブレータ)の再振動によ る締固めがあげられるが、実
24N/mm²(JASS5－2009)
⑤
締固め
バイブレータφ50、φ25 を用いて施工し、
2.実験概要
バイブレータφ50 で再振動
2.１基礎の立上り
⑥
脱型
基礎の立上りのコンクリートについて再振動による強
打設日の二日後とする。
度への影響を検討することとし、模擬基礎と管理用供試
立上り部分の脱型は材齢
体 を 作 製 し 、 前 者 か ら コ ア を 採 取 す る 。 材 齢 4 週 、 13
(積算温度(20＋10)×4=120°D・D)
週で供試体の密度、超音波伝播速度、動弾性係数(JIS A
1127)、圧縮強度 (JIS A 1107)を測定し、強度性状の評 価
⑦
打設時期：2012 年 8 月 8 日(水) 気温 35℃を想定
打設時期：2013 年 2 月 6 日(水) 気温 5℃を想定
を行う。また、乾燥収縮(JIS A 1129)および促進中性 化
(JIS A 1153)とコアによる 促進中性化の試験を行う。
2.2 べた基礎
べた基礎のコンクリートについて足踏みと再振動によ
る強度への影響を検討することとし、模擬基礎と管理用
供試体を作製し、前者のコアを採取する。材齢 4 週、13
週で供試体の密度、超音波伝播速度、動弾性係数(JIS A
1127)、圧縮強度 (JIS A 1107)を測定し、強度性状の評 価
写真 1
模擬基礎型枠
図1
を行う。また、乾燥収縮(JIS A 1129)および促進中性 化
模擬基礎
寸法
：高さ 300 ㎜×幅 500 ㎜×厚さ 160 ㎜(模擬基礎)
(JIS A 1153)とコアによる 促進中性化の試験を行う。
寸法
：100φ×200 ㎜と 75φ×150 ㎜(管理用供試体)
寸法
：高さ 1000 ㎜×幅 1000 ㎜×厚さ 160 ㎜
寸法
：75φ×150 ㎜ (コ ア供試体 )
寸法
：鉄筋 D13＠200 タテヨコ
型枠
：鋼製型枠(模擬基礎 )
寸法
：かぶり厚さ確保スペーサ H =70 ㎜
：プラスチック製軽量型枠(管理用供試体、75φの
寸法
：防湿フィルム 0.1 ㎜、砕石 100 ㎜厚
寸法
：100φ×200 ㎜と 75φ×150 ㎜(管理用供試体)
寸法
：75φ×150 ㎜(コア 供試体)
供試体は鋼製型枠)
仕様：表 1 参照
＊：東日本ハウス
＊＊：工学院大学建築学科４年
＊＊：工学院大学建築学部
教授
工博
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型枠
：鋼製型枠(床スラブ )
れなかった。これは封かんすることにより過剰な水分蒸
寸法
：プラスチック製軽量型枠(管理用供試体、75φ の
発を防げたことと、温度が同じであったためである。養
供試体は鋼製型枠)
生方法では、水中養生が最も強度が高くなると言える。
仕様：表 2 参照
75φ×150 の供試体は、す べての供試体のなかで一番強
表 2 実験の組合わせ(べた基礎)
養生方法
締固め
度が強くなった。よって、寸法の大きい供試体より小さ
冠水養生
シート養生
バイブ+足踏み+バイブ バイブ+バイブ(再振動)
バイブ+バイブ(再振動)
バイブ
い供試体の方が高い圧縮強度を示すことが確認された。
(2) コア
スランプ 12cm、18cm ともに再振動を行った場合のほ
・強度、水セメント比、単位水量および脱型は基礎の立
うが、行わなかった場合に比べて、密度・超音波伝播速
上りと同じとする。
度・動弾性係数ともに値が大きくなっており、圧縮強度
①
スランプ
が 5～8（N/ｍ㎡）程度増す ことが分かった。このこと か
12cm(劣化等級 3、JASS5 では 18cm 以下)
ら、基礎のコンクリートの再振動による締固めは品質を
締固め
向上させる上で有効であることが確認できたと言える。
②
スランプによる強度の違いは、材齢 4 週では単位水量
バイブレータφ50 で再振動を行う。
③
足踏みによる踏固めは成人男性の標準体重（約
の少なく乾燥収縮率の小さいスランプ 12cm のほうが 4
65kg）で行う。
～5（N/ mm²）高い圧縮強 度を示した。しかし、材齢 13
打設時期：9 月 26 日(水)打 設 気温 20℃を想定
週ではスランプ 12cm、18cm での圧縮強度の差はあまり
ないと言える。
バイブレータの直径による違いは、材齢 4 週では僅か
3.実験結果・考察
3.1 基礎の立上り
な が ら で は あ る が 直 径 の 小 さ い 25φ の バ イ ブ レ ー タ の
基礎の立上り部分の管理用供試体とコア供試体の強度
方が強度が大きくなっている。材齢 13 週の場合では 、
試験結果を表 3、表 4 に示す。
材齢 4 週と同じく約 3（N/ mm²）直径の小さい 25φ の
(1) 管理用供試体
バイブレーターの方が強度が大きくなっている。
100φ ×200 の 供 試 体 で は 、 現 場 水 中 が 最 も 高 い 数 値
今回の 実験で は、 スラン プ 12cm、再振 動あ りのも の
を得る結果となった。また、同じ水中養生でも標準養生
が最も高い強度であり、基礎のコンクリートとしての使
の強度の方が 2～4（N/ mm²）小さくなった。これは 温
用に適しているという結果が出た。よって現場での施工
度の高い方がコンクリートの水和反応が起こりやすいた
の際もバイブレータによる再振動の締固めは有効である
めである。また、標準養生と封かんでは大きな差は見ら
ことがわかった。
表 3
管理用供試体の強度試験結
果果
表4
コア供試体の強度試験結果
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(3)乾燥収縮
乾燥収縮供試体の乾燥収縮率、質量変化の試験結果を
表 5、図 2、図 3 に示す。
表 5 乾燥収縮試験結果
供試体寸法
（mm）
材齢
100×400×100
0週
1週
2週
3週
4週
8週
13週
17週
21週
図2
乾燥収縮率
質量変化
スランプ12 スランプ18 スランプ12 スランプ18
0.00
0.00
0.00
0.00
-2.75
-3.20
-1.41
-1.59
-4.55
-5.00
-1.72
-1.94
-5.55
-6.08
-1.89
-2.13
-6.23
-7.05
-2.01
-2.26
-7.97
-6.76
-2.17
-2.51
-9.00
-6.08
-2.29
-2.61
-8.33
-7.55
-2.45
-2.76
-7.78
-7.72
-2.46
-2.77
(4)促進中性化
促進中性化の角柱供試体とコア供試体の試験結果を表
6、表 7、図 4 に示す。
表6
促進中性化(角柱試験体)試験結果
供試体寸法
(mm)
スランプ
(cm)
4週
9週
12
7.53
9.36
18
8.23
9.99
100×400×100
表7
促進中性化(コア供試体)試験結果
供試体寸法
(mm)
材齢
75φ ×150
4週
4週
4週
4週
4週
4週
スランプ
(cm)
12
12
12
18
18
18
成形方法
A
B
C
D
E
F
バ50φ 再
バ50φ
バ25φ
バ50φ 再
バ50φ
バ25φ
中性化
9週
7.62
8.55
8.37
7.09
9.20
9.38
質量変化結果
図4
促進中性化(コア供試体)試験結果
コア供試体では、最も小さい値となったのはスランプ
18cm のバイブレータ 50φ 再振動有りとなった。しかし 、
他の供試体ではスランプ 12cm の方が 小さい 値となっ て
いるので、これは実験の誤差の範囲内と言える。よって
スランプ 12 のバイブレータ 50φ再振動有りが最も良 い
結果となった。これは再振動することにより、密度が大
きくなり二酸化炭素の進入が遅れたためと考えられる。
3.2 べた基礎
図3
乾燥収縮率結果
スランプ 12cm はスラン プ 18cm に比べ乾燥収縮率、
質量変化が共に小さいことが分かる。これはスランプ 18
べた基礎の管理用供試体とコア供試体の強度試験結果
を表 8、表 9 に示す。
(1) 管理用供試体
の方が単位水量が多いため、乾燥時に多くの水分が抜け
100φ ×200 の 供 試 体 で は 、 現 場 水 中 が 最 も 強 度 が 高
たことによるものである。しかし、若干の測定ミスがあ
い結果となったが、これは同じ水中養生でも標準養生の
るが、初めはスランプ 12 の 方が乾燥収縮率は小さいが、
強度とほぼ同じ値となった。また、封かんは他の水中養
期間が経過すると、ほとんど同じ値になることが認めら
生と非破壊試験では大きな差は見られなかったが、圧縮
れた。また、収縮率が大きい方がひび割れの発生が多く
強度では 3（N/ｍ㎡）程度 の差が出た。 75φ×150 の 供
なるため、表面を露出するコンクリートなどにはスラン
試体は、供試体作製時のミスで形状が大きく損なわれた
プ 12 のコンクリートを使用することが推奨される。
ため、比較ができなかった。
総合研究所・都市減災研究センター（UDM）研究報告書（平成２４年度）
テーマ 3 小課題番号 3.1-2
表 8
管理用供試体の強度試験結
果
表9
コア供試体の強度試験結果
(2) コア
表 10
今回の実験では、締固め方法として足踏み＋再振動と
再振動のみの 2 種類を試みたが、全体を通して再振動の
供試体寸法
(mm)
促進中性化(コア供試体)試験結果
材齢
成形方法
中性化　9週
みの供試体の方が足踏みを行ったものに比べて良い結果
4週
A
ﾊﾞｲﾌﾞ+足踏み+バイブ
(冠水あり)
4.05
が得られた。圧縮強度を例にあげると、4 週、13 週とも
4週
B
ﾊﾞｲﾌﾞ+ﾊﾞｲﾌﾞ
(冠水あり)
2.17
4週
C
ﾊﾞｲﾌﾞ+ﾊﾞｲﾌﾞ
（シート）
4.42
4週
D
バイブ
（シート）
4.02
に再振動のみの供試体の方が約
3.0(N/mm 2 )程 度 高 く な
75φ ×150
っている。現在、現場で用いられている主な締固め方法
は、足踏みによるものである。しかし、今回 の実験では、
足踏みによって逆に強度を下げてしまう結果となった。
養生方法では全体を通して、冠水養生の方が良い結果
が得られた。非破壊試験では冠水養生がわずかに良いと
いう程度であったが、圧縮強度では冠水養生が平均で約
10.0(N/mm 2 )高 く 、 冠 水 養 生 は 大 き な 効 果が あ っ た と言
える。管理用供試体でも水中養生の効果を示す結果が確
認されており、水を用いた養生が強度の向上に大きくか
かわっていることが確認された。
(3) 促進中性化
促進中性化の角柱供試体とコア供試体の試験結果を表
図5
10 に示す。
コ ア 供 試 体 で は 、 B（ 再 振 動 有 り の 冠 水 養 生 ） が 最 も
中性化しづらいという結果が出た。
促進中性化(コア供試体)試験結果
謝辞
本実験は、東日本ハウス、建材試験センターおよび工
学院大学の共同研究により実施したもので、実験の実施
4.まとめ
住宅基礎コンクリートの性状に及ぼす締固め方法の影
に当たり関係各位の協力を得た。記して謝意を表します。
参考文献
響について検討し、再振動の有効性を確認した。またべ
1) 青 木 穂 高、 他 １名 ： 高耐 久基 礎 の 圧縮 強 度に 関 す る
た基礎については冠水養生も有効であることが確認され
検 討 、 日 本 建 築 学 会 関 東 支 部 研 究 報 告 週 CD-ROM、
た。しかし足踏みは逆に強度を下げる結果となった。
1,028、2012.3