材料分離とは、練混ぜたコンクリートが均質性を失い、材料がかたよったり離れたりする事をいいます。

材料分離が生じると、局所的に強度・耐久性・水密性の低下を招くためコンクリートにとって好ましくない現象です。

ただし、材料分離はワーカビリティとも深い関係性にあるため、一概に無くせば良いとも言い切れない側面も持っています。ワーカビリティを確保しつつ材料分離をコントロールする事が重要です。

この点を踏まえつつ、この記事ではコンクリートの材料分離、特にポイントとなるブリーディングを中心に、分かりやすく説明していきます。

材料分離の要因とタイミング

コンクリートとは、大きさや密度の違う材料を混合したものですから、宿命的に分離を生じるものです。練混ぜ時点から硬化するまでの様々なタイミングで分離の可能性を秘めています。

下の図は、材料分離の特性要因図です。特性要因図とは、原因究明のために使用される図で、ある結果とそれに影響を与える要因を結びつけ、整理するために使われます。

魚の骨に形が似ているため、フィッシュボーン図とも呼ばれたりします。

特性要因図を見ると、材料分離は使用材料・配合及び施工・運搬が影響していることが分かります。ここから、各項目ごとにどういった要因があるのか見ていきましょう。

材料分離の要因1.骨材

• 種類：密度が大きい又は小さい骨材、特に軽量骨材は分離しやすい
• 最大寸法：過度に大きい寸法の粗骨材は分離しやすい
• 粒形：細長かったり扁平な骨材は分離しやすい
• 粒度：細骨材の粒度(FM)が大きい、または、0.3mm以下の細かな粒が少ないものは分離しやすい

材料分離の要因2.配合

• 粗骨材量：粗骨材量が多すぎると分離しやすい
• s/a：s/aが小さすぎたり、単位骨材量が多すぎると分離しやすい
• W/C：W/Cが大きすぎると分離しやすい
• セメント量：セメント量が少なすぎると分離しやすい
• 単位水量：単位水量が多すぎると分離しやすいが、少なすぎても分離しやすい

材料分離の要因3.混和材料

• 混和材：フライアッシュやシリカフュームは適度な粘性により分離を少なくする
• 化学混和剤：AE剤や減水剤の使用によって適度な粘性により分離を少なくする

材料分離の要因4.運搬・施工

• 輸送方法：ダンプトラックでの輸送は分離しやすい
• 打込み：高い所から投入すると分離しやすい
• 運搬：長いシュート上を流すと分離しやすい、特に斜めシュート
• 締固め：過度な締固めは分離を引き起こす
• 締固め：バイブレーターで横流しすると分離しやすい

材料分離は、コンクリートの粘性と密度差が主な要因です。粘性が足りないと分離しやすい・材料の密度差が大きいと分離しやすい、また運搬方法や打込み方法によって、材料のサイズや密度差の影響が大きくなり、分離を起こしやすくなります。

ブリーディングの原因と対策

ブリーディングとは、型枠に打ち込んだコンクリート表面に、内部の水が浮き上がってくる現象を言います。ブリージングではなく、正しくはブリーディングと言います。

ブリーディングは、水密性の低下・鉄筋との付着の低下、コンクリート表面の美観の低下など、コンクリートに悪影響を及ぼします。逆に少なすぎる場合には、ポンプ圧送の低下や、表面仕上げの不良などワーカビリティーの低下も招きます。

コンクリートの水密性の指標には、透水係数K(cm/s)というものがあります

また、ブリーディングにともなって、コンクリート表面に浮きあがってくる白い粉(細かな粒子)をレイタンスと呼びます。レイタンスの層は脆弱なため取り除かなければなりません。似たような現象に、エフロレッセンスというものがありますが、

エフロレッセンスは、コンクリートが硬化した後で、内部の可溶性物質が水の移動にともなって表面に出てくるものです。間違えないように注意しましょう。

ブリーディングの要因について下の対比表にまとめて見ました。

表から分かるのは、ブリーディングを減らすには単位水量を減らす事。直接減らさなくても、単位水量が少なくて済む材料や配合を選定するのが良い。

また、細かな粒子を増やすことで、分離して表面に浮き上がる水を繋ぎ止める＝保水する事も良いというのが分かります。

ブリーディング量の規定値

コンクリートの材料分離については定量的な判定が難しく、相対的・感覚的に良い悪いという判断をするしかないのですが、ブリーディグは、唯一定量的な試験が可能です。

ブリーディングは多すぎても少なすぎても良くないのですが、次に示すコンクリートは、特にブリーディングの影響を受けやすいため規定値が定められています。

水密コンクリート

水密コンクリートとは、地下室・水槽・プールなどの水圧の影響を受ける部分に使うコンクリートの事をいい、ブリーディング量の規定値は0.3cm³/0.2cm²以下です。

凍結融解作用を受けるコンクリート

凍結融解作用を受けるコンクリートとは、寒冷地において凍害を受ける部分に使用するコンクリートの事を言います。水平面で凍害が想定される場合のブリーディング量の規定値は、0.3cm³/0.2cm²以下です。

鋼管充填(CFT)コンクリート

鋼管充填(CFT)コンクリートとは、鋼管の内部にコンクリートを充填して一体化するコンクリート鋼管充填造(CFT造)に使用するコンクリートの事を言います。

ブリーディング量の規定値は0.1cm³/0.2cm²以下です。

まとめ

今回の記事は、コンクリートの材料分離について説明しました。コンクリートの性質上、分離を無くす事は不可能ですが、抑える事は可能。

材料分離を減らすには、適度な粘性を持たせる・単位水量を減らす(特にブリーディング)事が重要です。ただし、材料分離とワーカビリティは互いに関連しているものなので、むやみに分離を抑えようとすると、かえってワーカビリティが悪くなることも…

施工が悪くなると、材料分離以上に欠陥を生じる危険性が増すため、充分に考慮する必要があります。コンクリートはあくまで材料です、良い施工が出来なければ意味がありません。

凝結は、温度・W/C・混和剤などによって変動し、打重ね時間や施工品質に直結するため適切な管理が不可欠です。今回の記事では、コンクリートの凝結に関して説明します。

結論（まず知っておくべき要点）

コンクリートの凝結とは、練り混ぜ直後の流動性をもつ状態から、流動性を失って硬化へ移行する過程を指します。
この段階では構造的な強度は発現していませんが、以下を決定づける施工管理上重要な指標です。

• 打重ね可能時間
• 仕上げ限界時間
• コールドジョイント発生リスク

凝結時間は、温度・水セメント比（W/C）・混和剤によって大きく変動します。したがって、

凝結の理解と制御＝施工品質の安定化と言えます。

凝結とは何か（硬化との違い）

コンクリートは、次の3段階で状態が変化します。

1. フレッシュ状態（可塑性があり流動する）
2. 凝結（流動性を失い、形が崩れなくなる）
3. 硬化（強度が発現し、構造体として機能）

凝結は「硬くなり始める前段階」であり、強度はまだほとんどありません。凝結と硬化を混同してる方も多いと思いますが、凝結と硬化は別の現象だと理解しておきましょう。

なお、コンクリートは「乾いて固まる」のではありません。凝結は、セメントと水の水和反応によって進行する化学現象です。

この段階を誤ると、

• 仕上げが間に合わない
• 打重ねで層が分離する
• コールドジョイントが発生する

といった致命的な施工不良につながります。

セメントの凝結とコンクリートの凝結の違い

同じセメントを使っても、配合と環境条件が違えば凝結時間は大きく変わりますが、一般的に、セメントの凝結の方が早いとされています。

凝結時間の測定方法（一次ソース：JIS A 1147）

凝結は感覚で判断してはいけません。公的基準として、JIS A 1147「コンクリートの凝結時間試験方法」が定められています。

プロクター貫入抵抗試験

この抵抗値に達する時間を測定し、数値で管理します。

凝結を左右する5つの核心要因

コンクリートの凝結時間は、主に「化学反応（水和反応）の速度」と「セメント粒子の密度」によって決まります。

温度（外気温・材料温度）

【最も影響が大きい要因】 セメントと水の化学反応は、温度が高くなるほど活発になります。

• 高温時（暑中）： 水和反応が急激に進み、凝結が早まります。
• 低温時（寒中）： 反応が停滞し、凝結が遅れます。
• 実務の目安： 一般にコンクリート温度が10°C上昇すると、凝結時間は約30分〜60分短縮されます。

化学混和剤の種類と使用量

【コントロールのための手段】現場の状況に合わせて、凝結時間を意図的に調整するために使用されます。

• 高性能AE減水剤：流動性を保つことで間接的に凝結の質を安定させますが、過剰投与は遅延の原因になります。
• 凝結遅延剤：暑中コンクリートや長距離運搬時、または大断面の打設（マスコンクリート）で、打ち重ね時間を確保するために使用。
• 凝結促進剤：冬期の施工で初期凍害を防ぐために使用。

セメントの性質

【材料選定による違い】セメントの化学組成や粒子の細かさ（粉末度）によって異なります。

• 化学組成：アルミン酸三カルシウム（C₃A）やエーライト（C₃S）の含有量が多いほど、初期の水和反応が大きくなります。
• 粉末度：セメント粒子が細かい（ブレーン値が高い）ほど、水との接触面積が増え、凝結は早まります（例：早強ポルトランドセメント）。

単位水量と水セメント比（W/C）

【物理的な距離の影響】

• 水が多い（高W/C）： セメント粒子同士の距離が離れるため、水和生成物が結びついて骨格を作る（＝凝結する）までに時間がかかります。
• ブリーディングの影響： 単位水量が多いと、表面に水が浮く「ブリーディング」が発生し、表面の凝結判断を誤らせる原因（偽凝結など）にもなります。

練り混ぜ・運搬時間

【時間経過によるロス】

攪拌（かくはん）： アジテータ車で長時間練り混ぜ続けると、摩擦熱による温度上昇や、微細な水和生成物の破壊と再結合が繰り返され、見かけ上の流動性が低下し、凝結を早める要因となります。

現場で差がつく「ワンポイント」

「表面の乾き」と「内部の凝結」を混同しない：風が強い日や湿度が低い日、コンクリートの表面だけが白く乾いて固まったように見える「プラスチック収縮ひび割れ」のリスクが高まります。

しかし、内部の凝結（貫入抵抗）はまだ進んでいないことが多く、この状態で「固まった」と判断して仕上げを急ぐと、後から表面が波打つ原因になります。

打重ね時間とコールドジョイント：施工品質を左右する「許容限界」

コンクリート施工において、最も警戒すべき欠陥の一つがコールドジョイントです。コールドジョイントとは、先に打ち込まれたコンクリートの凝結（固まり）開始後に、次層のコンクリートを打ち重ねることで、上下の層が一体化せず、不連続な面が生じてしまう現象を指します。

打重ね時間制限の公的基準（JASS 5）

現場管理の指針となるのが、日本建築学会のJASS 5（建築工事標準仕様書）です。外気温に応じて、以下の「外気温による打重ね時間制限」が定められています。

重要ポイント：この時間は「練り混ぜ開始から、次層の打ち込みが完了するまで」の時間です。アジテータ車の運搬時間も含めて計算する必要があります。

なぜ「凝結」が関係するのか

先に打込んだコンクリートが「始発（3.5 N/mm²）」に近づくと、バイブレーターを挿入しても穴が塞がらなくなったり、後から打込んだ層と混ざり合わなくなります。

つまり、「打重ね制限時間 ＝ 先行層が流動性を失うまでの猶予時間」と言い換えることができます。

突き棒による貫入試験方法

この試験方法は、コンクリートの凝結試験を簡易的に行うもので、JIS A 1147(コンクリートの凝結時間試験方法)の結果と相関があるため凝結試験の代用として行われます。

打設したコンクリートを突き棒もしくは鉄筋(丸鋼・異形棒鋼)で直に突き、その挿入深さで凝結の程度を確認するという方法です。

使用する突き棒と突き方によって、いくつかやり方があるのですが、理論的には同じ考え方をしています。

興味のある方は、ネットでS式貫入試験・N式貫入試験・K式貫入試験・T式貫入試験のどれかを調べてみてください。

失敗から学ぶ（施工実例：現場の落とし穴）

• 事例：順調に進んでいた大規模スラブ打設中、ポンプ車が1時間故障で停止。
• 教訓： 予期せぬ中断に備え、中断部を「打ち継ぎ目」として処理する準備（ワイヤーメッシュや仕切り板の用意）を施工計画に入れておくべきだった。
• 失敗の原因： 故障復旧後、25℃を超える環境下で制限時間の120分を超過。そのまま打ち続けたが、翌日、故障箇所の境目に明確なコールドジョイントが発生した。

• 事例：夏期に外気温35℃の現場で、通常配合のまま打設。
• 失敗の現象：型枠脱型後、壁の窓枠下あたりに特に層状の境界やバイブレーターの跡が残り、ジャンカに近い状態となっていた。
• 原因：打設計画の見積り不足による時間経過・遅延形混和剤未使用によるスランプ低下によるワーカビリティー不足。

実務チェックリスト

□ 今日の最高気温を確認したか？（120分か150分かの判断）
□ コンクリートの練り混ぜ開始時刻を伝票で確認しているか？
□ 打重ね時間を逆算した打設計画となっているか？
□ 混和剤の種類を確認しているか？
□ 寒中時には初期養生の準備を確認したか？

FAQ

結論

コンクリートの物理的性質とは、強度以外の“変形・熱・水分・時間依存挙動”に関する定量的特性の総称で、弾性係数・ポアソン比・クリープ・熱伝導率・線膨張係数・含水率などが該当します。

これらは構造安全性・長期変形・温度ひび割れ・仕上げ施工の成否に直結するため、設計者・施工管理者にとって基礎かつ重要な指標です。

本記事では、

• 物理的性質の体系整理
• 代表的な物性値と標準範囲
• JIS規格との関係
• 設計・施工での具体的使用場面
• 経年変化による影響

を包括的に整理します。

物理的性質とは何か

コンクリートの物理的性質とは、外部作用（外力・温度・水分など）を受けたときに示す「力学的・熱的・変形的挙動」を指します。

コンクリートを評価する場合、重要なのは以下であり、物理的性質は強度と耐久性をつなぐ“橋渡し”をする。変形・熱・時間依存性を理解して初めて合理的な設計が成立します。

1. 壊れないこと（強度）
2. 変形を制御できること（物理的性質）
3. 長持ちすること（耐久性）

物理的性質と強度や耐久性との違い

コンクリートの性質は大きく次の4つに分類できます。

1. 強度特性
2. フレッシュ性
3. 物理的性質
4. 耐久性

強度との違い

構造設計において強度と物理的性質の違いは、以下であり

• 強度→壊れるかどうか
• 物理的性質→どれだけ変形(たわみ・伸縮)するか

両者の違いは、

• 強度：破壊時の最大応力
• 物理的性質：破壊に至るまでの変形や応答特性

強度が高くても、弾性係数が低ければ変形は大きくなります。

フレッシュ性との違い

フレッシュ性とは施工性能を示す指標、物理的性質は構造物としての性能を規定します。

ただし両者は独立ではなく、例えば以下のような連鎖が生じます。

• 単位水量増加 → 水セメント比低下・乾燥収縮増大
• 空隙率増加 → 弾性係数低下

つまり、フレッシュ性の調整は最終的に物理的性質へ影響を与えます。この視点を持たずに施工性だけを追求すると、長期変形やひび割れのリスクを増大させます。

ワーカビリティー・フレッシュ性についてはこちらの記事を参考にどうぞ。

コンクリートの性質｜ワーカビリティとは何か？公的基準で押さえる施工性の本質

ワーカビリティーは運搬・打込み・締固め・仕上げといった各工程で“施工全般の扱いやすさ” を表す性質です。単なるスランプ値...

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コンクリートの性質｜フレッシュ性とは何か？施工中の流動性と時間変化の影響を徹底解説

フレッシュ性は時間・温度・混和剤などの外的要因によって性質が変動し、施工性・施工計画・現場品質に影響を与えます。一方で、...

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耐久性との関係

耐久性は、硬化後の長期的な劣化に対する抵抗性能を示す概念です。一見すると物理的性質とは別物のように思えますが、実際には密接に連動しています。

空隙構造が両者を支配する

コンクリート内部の毛細管空隙構造は、物理的性質の左右するだけでなく耐久性への影響も大きい。つまり、物理的性質の基礎は耐久性の基礎でもある。

変形特性とひび割れの関係

物理的性質が温度応力や拘束ひび割れに影響しひび割れを誘発する。物理的性質は耐久性の“間接支配因子”でもあります。

長期変形と供用性能

クリープや収縮といった物理的性質は、以下に直結します。これは構造安全性だけでなく「使用性能」の問題でもあります。

• 床のたわみ増大
• 仕上げ材の剥離
• プレストレス損失

物理的性質は何で決まるのか

コンクリートの物理的性質は、配合表に記載された数値そのものではなく、硬化後に形成される内部構造（マイクロ構造）によって決定されます。

物理的性質は次の4つが複合的に作用し、弾性係数・収縮・熱伝導率・クリープなどのマクロ物性を決定します。

水セメント比と空隙構造

水セメント比（W/C）が決めるもの

水セメント比は、硬化体中の毛細管空隙量を直接支配する最重要因子であり、W/Cが高いほど、以下が生じやすくなります。

空隙率と弾性係数の関係

弾性係数は、概念的には固体骨格の剛性 × 有効断面積で決定されます。空隙が増えるということは、実質的な有効断面積が減少することを意味するため

• W/Cが小さい → 空隙率低下 → 剛性上昇
• W/Cが大きい → 空隙率増加 → 剛性低下

という明確な傾向が現れます。ただし、単純比例ではなく、空隙の分布形態と連結性が重要となります。

骨材の弾性係数の影響

コンクリートは複合材料であり、セメントペーストによって骨材を繋いだ二相材料です。そのため、全体の弾性係数は複合則（複合材料理論）に従います。

つまり、同一強度でも弾性係数は骨材によって変わります。設計で「強度から弾性係数を一律推定」することが危険な理由はここにあります。

界面遷移帯（ITZ）の影響

界面遷移帯（ITZ）とは、骨材とセメントペーストの境界に形成される、空隙が多く・ぜい弱な領域を指します。

つまり、ITZは“見えないが支配的な領域”であると言えます。

空気量と熱的性質

空気量は主に耐凍害性のために管理されますが、物理的性質にも影響を及ぼします。なぜなら、空気の弾性係数はほぼゼロであり、熱伝導率も極めて低いためです。

内部構造とマクロ物性の整理

配合設計を読む際には、最終的な空隙構造を想像できるかどうかが技術者の力量となると言えるでしょう。

コンクリートの物理的性質は「材料配合」ではなく「形成された内部構造」によって決まる。

物理的性質の標準値や規格

力学的性質

静弾性係数（ヤング係数）

静弾性係数とは、圧縮応力と縦ひずみの比例関係を示します。弾性域における材料の変形しにくさ（剛性）を示す指標であす。

• 一般値：2.0～3.5×10⁴ N/㎟
• 試験規格：JIS A 1149

実務では圧縮強度fc​ から推定することが多く、次式が代表的な経験式です。$$E ≒ 3.35 \times 10^4 \left( \frac{\gamma}{24} \right)^2 \left( \frac{f_c}{60} \right)^{1/3}$$重要なのは、

同一強度でも骨材の影響により弾性係数は変わる

という点です。弾性係数は、たわみ計算や応力度計算で使用されます。

ヤング係数についての詳細は、こちらの記事でも扱っています。

コンクリートの静弾性係数(ヤング係数) を知ろう

コンクリートの力学的物性値には、静弾性係数(ヤング係数)という値があります。ヤング係数とは、その物質の固さの指標であり、...

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ポアソン比

「荷重方向のひずみ」と「直行する方向のひずみ」の比率の絶対値＝ポアソン比と言います。コンクリートであれば、圧縮した時に縦方向に縮み(縦ひずみ)、横方向へは膨らみます(横ひずみ)。

圧縮なら、「縦方向＝縮み(負のひずみ)・横方向＝膨らむ(正のひずみ)」、引張りなら「縦方向＝伸び(正のひずみ)・横方向＝細る(負のひずみ)」となるため、絶対値をとります。

縦ひずみに対する横ひずみの比で、次式が計算式です。$$\nu = \frac{\varepsilon_{横}}{\varepsilon_{縦}}$$

• 一般値：0.15～0.20
• 試験規格：JIS A 1149

ポアソン比は、クリープやたわみの予測、ひび割れ発生評価、構造解析での応力分布計算に用いられます。コンクリートのポアソン比は、強度レベルによって変化するため、正しい数値が解析精度を左右します。拘束応力解析やマスコンクリート解析では重要となります。

時間依存性（長期挙動）

クリープ

クリープとは、持続荷重下でひずみが増加する現象を言います。コンクリートは粘弾性体であり、時間とともに変形が増大するといった特徴があり、以下のメカニズムによって機構が説明されます。

• セメント水和物の粘性流動
• 微細ひび割れの進展
• ITZのせん断滑り

クリープ係数とは、時間経過による変形の増大量（クリープひずみ）と荷重をかけた瞬間の変形量（弾性ひずみ）との比を表し、次式が計算式です。$$\phi = \frac{\text{クリープひずみ}}{\text{弾性ひずみ}}$$

• 一般値：約2.0～4.0
• 高温環境下で大きくなる傾向、圧縮強度が高いほど小さくなる。

クリープ係数は、長期たわみの予測や、プレストレス量の損失、応力再分配の計算に必須であり、クリープを無視するると。長期たわみを過小評価することになり、設計上重要な係数と言えます。 

熱的性質

コンクリートの熱的性質の基本は、「熱を伝えにくく、温度の変化によって伸び縮みする」という性質を持っています。熱的性質はコンクリートのひび割れ（温度応力）の原因にもなります。

マスコンクリート（断面の大きい構造物）では、セメントの水和熱により内部温度上昇によるひび割れリスクが高まります。この温度ひび割れは、熱伝導率と線膨張係数の関係により発生します。

含水・空隙特性

コンクリートの内部組織は「固体」ではなく無数の空隙が存在し、空隙の量と形態がコンクリート中の水分量を左右します。

空隙の種類と役割

空隙はそのサイズによって、影響を及ぼす対象が変わります。

「水」が引き起こす劣化の連鎖

含水率が高い、あるいは透水性が高い（空隙が連続している）状態は、以下のリスクを増大させます。

• 化学的劣化： 塩害・中性化において、水分および二酸化炭素の浸入が鉄筋腐食のトリガーとなります。
• 物理的劣化： 凍結融解作用。空隙内の水が凍結膨張し、組織を内部から破壊します。
• 付着阻害： 内部水分が多いと、防水材や仕上げ材のふくれ・剥離の原因となります。

緻密さがすべてを解決する

空隙率を下げ、空隙を不連続にすること（＝緻密化）が、力学・耐久性両面の向上につながります。

含水・空隙特性は力学性能と耐久性能を同時に支配する。

良いコンクリートを表す表現として、現場技術者は”密実なコンクリート”という言葉をよく使います。密実とは、内部の空隙が少なく高密度な状態を指し、力学・耐久性の両面において重要であるということになります。

ヤング係数とは、その物質の固さの指標であり、コンクリートのヤング係数(静弾性係数)は、構造設計において重要な物性値です。

ちなみに、静弾性係数(ヤング係数)を、ヤング率・弾性率などとも呼びますが、どれも同じものを指していることに注意してください。

この記事では、コンクリートの静弾性係数(ヤング係数)について、求め方や測定方法、基準などについて説明します。

コンクリート 応力ひずみ曲線

応力ひずみ曲線とは

物体にある力(応力)を作用させた時、物体の形状は変形(ひずみ)します。その関係を、図で示したものを応力ひずみ曲線と言います。

ヤング係数とは、その図において、応力とひずみが比例関係である領域、つまり線の傾きを表しています。

傾きが急であるほど固い材質・緩やかであるほど柔らかい材質だということが分かります。

コンクリートの応力ひずみ曲線

コンクリートの応力ひずみ曲線には、厳密には直線部分(弾性域)は存在しません。そのため、どの時点を起点とするかによって、ヤング係数(静弾性係数)にも種類があります。

• 初期弾性係数
• 接線弾性係数
• 割線弾性係数

通常、コンクリートの弾性係数という場合、割線弾性係数の事を指します。
割線弾性係数とは、ひずみが50×10^-6の時の応力と、最大荷重の1/3の時の応力を結んだ直線です。

コンクリートのヤング係数の求め方(計算方法)

ヤング係数は、「応力とひずみが比例関係である領域、つまり線の傾きを表しています」とお伝えしました。
この関係性は、みなさんも一度は習ったであろうフックの法則の公式と同じです。

フックの法則は
ｆ(力)＝K(定数)×X(伸び)
でしたね。

これと同じく
σ(応力)＝Ｅ(ヤング係数)×ε(ひずみ)となります。

コンクリートのヤング係数と圧縮強度の関係

コンクリートのヤング係数は、強度と気乾単位容積質量に相関があります。強度の高いコンクリートのほうが大きい値となりますが、一般的には、22〜32kg/mm2程度。

実験式で広く知られている式には、

といったものがあります。
またJASS5には、ヤング係数の規定があり、下の式で計算された値の80%以上の範囲内であることが要求されています。

この場合、これから説明するヤング係数の測定方法などによって実測したデータと、上の式から求めた理論値を比較することになります。

コンクリートのヤング係数の測定方法

ヤング係数の測定方法には、JIS A 1149コンクリートの静弾性係数試験方法があります。

通常の圧縮強度試験と同様の方法で荷重を加えていき、その時のひずみを計測していく試験です。静弾性係数試験のポイントを説明します

測定機器

供試体の変形量を計測するのが、ひずみ測定器です。ひずみ測定器は、縦ひずみ測定精度が10×10^-6以下の機器を使用します。一般によく使われているのが次の機器です。

• ひずみゲージ(ストレインゲージ)
• コンプレッソメーター

ポイント

• 測定誤差を小さくするため、温度と湿度を一定に保つ。
• ひずみ測定器は、供試体の軸に平行に、かつ正反対の2か所に取り付ける。
• ひずみ測定器は、供試体の高さの中心位置に取り付ける。

試験方法

所定の位置にひずみ測定器を取り付けたら、圧縮強度試験と同様の方法で荷重を加えます。
縦ひずみは、最大荷重の1/2程度まで測定を行い、測定中は等間隔に10点以上は測定します。
その後、最大荷重を有効数字3桁まで読み取り、応力とひずみを使ってヤング係数を算出します。

ヤング係数の計算方法

ヤング係数は次の式によって算出します。

Ec＝(S₁－S₂)／(ε₁－ε₂)×10^-3

Ec：ヤング係数
S₁：最大荷重の1/3の応力
S₂：ひずみが50×10^-6の時の応力
ε₁：最大荷重の1/3の応力の時のひずみ
ε₂：50×10^-6

右図に赤い点が二つありますね。
S₁とε₁が上の点S₂とε₂が下の点になります。

 まとめ

今回はコンクリートの静弾性係数(ヤング係数)について説明しました。

コンクリートの力学的・物理的性質は静弾性係数(ヤング係数)以外に、こちらの記事にまだまだあります。

コンクリートの物理的性質とは？代表値・試験方法・実務への影響を体系的に整理

コンクリートの物理的性質（弾性係数・ポアソン比・クリープ・熱伝導率等）の代表値、JIS規格、設計・施工への影響を体系的に...

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代表的な評価手法として スランプ試験 があり、これは施工性の「基準値」として広く活用されていますが、スランプ値だけではワーカビリティ全体を示せません。例えば、同じスランプでも材料分離しやすい配合では施工性が悪化します（スランプと分離抵抗性は別の側面）。

この記事では、フレッシュコンクリートのワーカビリティ―について、「定義」,「 意味」,「重要性」「影響」などについて説明します。

結論

ワーカビリティーは、フレッシュコンクリートの運搬・打込み・締固め・仕上げまで容易に扱える性質を表し、「プラスティシティー、フィニッシャビリティー、ポンパビリティー」など複数の性質を組み合わせて把握すべき重要性質です。

• ワーカビリティーの定義：フレッシュコンクリートの施工性を評価する性質
• 評価の観点：スランプ値だけでなく、分離しにくさ・圧送性など施工性全体の指標
• 関連性：材料や配合がワーカビリティに影響。また、過度な施工性は品質低下のリスクにも

ワーカビリティーとは（公的定義）

ワーカビリティーは、練混ぜから打込み、締固め、仕上げまでの一連の作業のしやすさを示すものです。

これには降伏値、塑性粘度、内部摩擦角、凝集力など多数の物性が複雑に関与しており、単純な数値では表現が難しい性質です。

“ワーカビリティーは、変形・流動に対する抵抗性（コンシステンシー）および材料分離抵抗性を合わせた、フレッシュコンクリートの施工性の代表的な性質である。”
— 公益社団法人 日本コンクリート工学会（JCI）

“材料分離を生じさせることなく、運搬・打込み・締固め・仕上げなどの作業が容易にできる性質”
とされており、用語レベルで施工性の本質を押さえています。
— 日本産業規格　JIS A 0203 コンクリート用語

ワーカビリティーの重要性（施工・品質）

ワーカビリティーを適切に設計・管理することは、施工効率・品質・耐久性・仕上げのすべてに影響します。例えば高すぎる水分量は流動性を上げますが、材料分離・強度低下につながるリスク を持ちます。

良好なワーカビリティによって以下を実現し、手戻りや補修の必要性を減少させます。

• きれいな打込み・密実化
• 圧送作業の円滑さ
• 仕上げ面の均一性

ワーカビリティーを左右するフレッシュコンクリートの性質

スランプ＝ワーカビリティーではありません。スランプは「 流動性の目安」として広く使われますが、流動性はコンシステンシーという性質によって決まります。

ここでは、ワーカビリティーを左右するフレッシュコンクリートの性質について説明します。

コンシステンシー

フレッシュコンクリートがどれだけ変形しやすいか（＝流動性）を示す性質です。スランプ試験で代表的に評価されますが、これはワーカビリティ全体の一側面でしかありません。

コンシステンシーの詳細については、こちらの記事でどうぞ。

コンシステンシーとは？スランプ値と施工性・流動性の関係をレオロジーで徹底解説

コンクリートのスランプ値は、コンシステンシー（流動性）の代表指標でありワーカビリティー（施工性）の一側面を評価します。し...

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プラスティシティー

型枠に充填した後、崩れたり分離せずに形状を保ちながら変形する柔軟性を示す性質です。材料分離に対する抵抗性としてワーカビリティーに寄与します。

ポンパビリティー

圧送施工時に管内詰まりや抵抗を抑えてスムーズに圧送できる性質です。ポンパビリティは流動性・粘性バランスに依存します。コンクリートの打ち込み作業に直結します。

フィニッシャビリティー

表面仕上げの容易さ・効率性を示す性質です。仕上げ作業の負担や仕上り品質を左右します。表面仕上げのしやすさを表す性質です。

ワーカビリティーに影響する主な要因

ワーカビリティーはさまざまな要因によって変化します。主なものは以下の通りです

セメント量・単位水量

単位水量が増えるほど流動性は上がりますが、材料分離しやすくなります。適度なセメント量は分離抵抗性を高めますが、多すぎると粘性が増えすぎ流動性や圧送性が低下します。

W/C・s/a

過度に大きい又は小さいW/Cは、圧送性や流動性・分離抵抗性に影響します。

セメントの種類・骨材の形状

セメントの比表面積が分離抵抗性・流動性に影響します。比表面積が大きいと分離抵抗性は大きく流動性が低下します。逆に比表面積が小さい場合、その逆になります。

丸い形状の骨材は流動性や分離抵抗性を高め、角張ったり扁平な骨材は流動性が低下します。

混和剤・混和材の使用

高性能AE減水剤を使用すると、流動性・分離抵抗性が増す。フライアッシュなどの混和材は、流動性や分離抵抗性を改善します。

練混ぜ・温度

練混ぜ時間や周囲温度はワーカビリティに影響します。練混ぜが不足又は過度だと流動性が得られません。また温度の高低が流動性に影響し、高温時は流動性が低下します。

現場施工の事例とチェックポイント

施工実例：適正ワーカビリティーで成功したケース

ある現場で、セメント種類の変更とスランプ設計値を8㎝から12㎝に変更したところ、ポンプ打設時の圧送負荷が抑えられ、仕上げも打設計画時間内に収まった。

これは配合⾒直しと材料変更の効果が出た例です。

施工失敗例：過度な流動性

別の施工では。長距離配管でのポンプ圧送のためスランプを大きくし過ぎた結果、圧送中に配管内で材料分離が発生し打設不能となった。長距離圧送に対して分離抵抗性が低すぎたことが要因であり、施工性と品質のバランスが崩れた典型例です。

FAQ（施工性のよくある疑問と回答）

取るべき具体的行動（チェックリスト）

以下は施工計画・配合設計段階で確認すべき項目です。

• 流動性は施工計画や打設部位などを考慮する
• 配合条件のバランス（粘性・流動性）を検討
• 圧送性・仕上げ性を現場条件に照らして確認
• 配合は施工時期に見合った配合とする

まとめ

ワーカビリティーは施工性全体の性質であり、単なる数値ではなく施工過程全体を通じた総合評価が必要です。公的基準・測定法・配合設計・施工条件をバランスよく検討して、品質・効率・安全性の最適化を目指しましょう。

しかし、コンシステンシー自体はレオロジー理論に基づく微視的な流動挙動（降伏応力・塑性粘度等）を含む物性であり、単一のスランプ値だけではワーカビリティ―（施工性）全体を説明できません。

このため、材料の流動抵抗と変形挙動を物理的に理解することがワーカビリティーの理解につながります。この記事では、スランプ値と施工性（ワーカビリティ）の関係性を、レオロジーによる物性理解にまで踏み込んで説明します。

ワーカビリティーについて知りたい方は、こちらの記事で解説しています。

コンクリートの性質｜ワーカビリティとは何か？公的基準で押さえる施工性の本質

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結論

スランプ値はコンシステンシー（流動性）を簡便に確認する試験値ですが、コンシステンシーそのものはレオロジー（流体の流れ挙動）に基づく物性であり、単一のスランプ値だけでワーカビリティー全体は評価できません。

ワーカビリティーの本質は材料がどのように力を受けて流れ始め、持続的に流れるかを説明するレオロジーの考え方にあります。

レオロジーの視点での理解は、施工性の評価・設計・配合調整に役立ち、単純なスランプ値だけでは捉えきれない流動挙動の本質を知ることが出来ます。

コンシステンシーとは何か？

コンシステンシーは、フレッシュコンクリートが外力に対してどの程度変形・流動しやすいかを示す性質です。

これは単に「流れやすさ」ではなく、流れ始める力の大きさや、流れ始めた後の抵抗性まで含む性質として理解されます。

JCI（公益社団法人 日本コンクリート工学会）でも、コンシステンシーは「フレッシュコンクリートの変形・流動に対する抵抗性」として位置づけられ、施工性全体理解における基礎概念となっています

流動性の物理的意味を理解するためには、単なる重力沈下量（スランプ値）だけでなく、力学的な流れ挙動そのものを評価することが必要です。

―JCI（公益社団法人 日本コンクリート工学会）

コンクリートのレオロジーと流動モデル

コンクリートの流動挙動は、水のような “ニュートン流体” とは異なり、非ニュートン流体として扱われます。特にビンガム（Bingham）流体モデル が、フレッシュコンクリートの挙動を説明する基本モデルとしてよく使われます。

レオロジー（流動学）の基礎

レオロジーは「材料がどのように変形・流動するか」を扱う科学であり、コンクリートの施工性把握において最も基本的な枠組みです。

実際のワーカビリティにおける多くの現象（ポンプ圧送性・締固め性・分離抵抗性など）は、レオロジーの視点から説明することができます。

ビンガム流体モデル

コンクリートは通常、ビンガム流体モデルと呼ばれる次のような関係式で表されます。

τ = τ₀ + μ_p × γ̇

• τ（せん断応力）：流動に必要な応力
• τ₀（降伏値）：流動を開始するために必要な最小応力
• μ_p（塑性粘度）：流動後の抵抗性
• γ̇（せん断速度）：流動速度

この式は、せん断応力が一定の値（降伏値）を超えないと流れず、それ以降はせん断速度に応じて応力が増えるという性質を示します。簡単に言うと

• 降伏値（τ₀）がある → ある程度の力が必要
• 塑性粘度（μ_p）が大きい → 押し出しずらい

このモデルは、降伏値と粘度の両方を同時に評価できるため、施工性評価の理論的基盤として有効で、スランプ流動やポンプ打設の挙動理解に有効です。

なぜレオロジーが施工性の本質に重要か

降伏値とは？

コンクリートはある程度の力が加わるまでほとんど動かない（固体的な性質）が、力が加わると流体的に動き始めます。これは施工性（ワーカビリティ）評価の目安となります。

• 低降伏値（τ0 が小さい） → 少ない力で流れ始め、打込みや圧送が楽になる
• 高降伏値（τ0 が大きい） → 初期流動が困難で、施工性が低くなる

塑性粘度とは？

次に塑性粘度（μp）です。これは流れが始まった後の抵抗性を示します。

• 粘度が高い → 流速の変化に対する抵抗が大きい →圧送が重い感触
• 粘度が低い → 流速が変化しやすい →滑らかな流動

施工性では、適度な降伏値＋低い粘度 の組合せが理想的なケースが多いと考えられています。

内部摩擦とは？施工性にどう影響するのか

ワーカビリティは、降伏値・塑性粘度だけではなく、内部摩擦角や凝集力など 多様な物性が複雑に関係して成り立っています。

内部摩擦とは、フレッシュコンクリートに含まれる骨材や微粒子同士が接触する際のせん断抵抗の大きさを表す指標であり、これは粒子の形状・サイズ分布・配合バランスによって変化します。

内部摩擦角が大きいほど、コンクリート粒子同士の摩擦抵抗が高く、流動開始や流動維持が困難になりやすい という評価が構造化されています。

内部摩擦角が大きい → 粒子同士の摩擦抵抗が高く、流動開始や滑らかな流動が阻害される
内部摩擦角が小さい → 粒子同士が滑りやすく、比較的滑らかな流動が生じる

つまり、内部摩擦はレオロジーの中で「粒子間抵抗として影響する物性」であり、以下のような施工現場の実務的な判断にも関わってきます。

• スランプ値だけでは評価しきれない施工性の差
• 砂利・骨材の粒度や形状との関係
• 圧送や振動締固め時の流動抵抗

レオロジー的には粒子間の「摩擦抵抗」として流動挙動モデルに影響します。内部摩擦とその他レオロジー定数（降伏応力／塑性粘度）は、施工性解析・数値モデル化における重要な構成因子として扱われています。

スランプ値と流動挙動の関係

スランプ値は重力下での沈下量であり、コンシステンシー評価の一部を表す指標です。しかし、降伏応力や塑性粘度など流動の物理的因子は試験では直接測れません。この点は、多くの研究でも指摘されています。

スランプ試験はせん断開始ポイントを捕らえる尺度ですが、流動後の内部抵抗（粘度）は評価しません。

つまり、同じスランプ値でも施工時の流動抵抗や圧送挙動が異なるのです。これは、施工性の全体像を理解する際の重要なポイントになります。

コンシステンシー評価とレオロジーの関係

日本コンクリート工学会は「コンシステンシー」をフレッシュコンクリートの変形・流動に対する抵抗性と定義しています。これはレオロジー的評価を土台とした性質です。

つまり、コンシステンシー＝ビンガムモデルでいう「降伏値 ＋ 粘度」の総合的な指標とも理解できます。この考え方は、単純なスランプ試験（重力による沈下量）以上の流動評価へつながります。

実務的な理解：なぜスランプ値だけでは不十分か

スランプ値は重力による変形量（コンシステンシーの大まかな目安）を知る簡便な試験値ですが、同じ試験結果のコンクリートであっても、以下のような不具合が生じることが有ります。

• 降伏値が高い場合 → 大きく変形しても施工性は悪いことがある
• 粘度が高い場合 → 試験値以上に作業抵抗が大きくなる
• 材料分離が起きやすい配合 → レオロジー的安定性が低い

スランプ値は、降伏応力・塑性粘度までは評価できません。そスランプ値だけでは材料がどの程度の力で流れ始め、どのような抵抗で流れるかという挙動の全体像を説明することはできません。

そのため実務では、V型・O型ロート試験、L型フロー試験などの複数指標によってレオロジー定数（降伏値・塑性粘度）を把握する必要があります。

施工性との関連

流動開始のしやすさ（降伏値）と流動後の抵抗（粘性）は、次のような施工性指標と密接に関係します。

• 圧送性：低い降伏値はポンプ圧送で抵抗が少ない
• 締固め性：粘性が少ないほど締固めが楽
• 分離抵抗性：理想的なコンシステンシーは材料の均一性を保つ
• 仕上げ性：流動抵抗が少ないほど仕上げ作業が容易

レオロジーとスランプ／スランプフローの関係

スランプ試験は重力中心の評価ですが、スランプフロー試験では流動サイズや流動の挙動も捕らえます。レオロジー理論では、スランプ値と流動挙動を両方評価することで、降伏値や塑性粘度との相関がある程度推定可能とされています。

詳しい「スランプ試験／スランプフロー試験」の手順・判定基準はこちらの記事をご覧ください。

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レオロジー観点での施工性改善ポイント

以下はレオロジー的観点で施工性を改善する際のポイントです。

• 混和剤の活用 → 降伏値を下げ、初期流動をスムーズに
• 骨材形状・粒度分布の最適化 → 粘度を低下させ、流動性を改善
• 単位水量の調整（注意深く） → 過度な水分は分離・品質低下につながるためバランス重視

これらは実務設計・品質管理の根拠でもあり、レオロジー概念を施工判断に生かせるポイントです。

ビンガム流体モデルの限界と補完

ビンガムモデルは多くのコンクリート流動挙動を説明できますが、実際のコンクリートは粒子サイズや分布の不均質性が大きく、完全な連続体として扱いにくいという課題があります。

そのため、より詳細に流動を把握するための数値解析や複雑モデル（例：タターサルモデル等）による補完研究も存在します。

FAQ 候補（5 件）

6. まとめ

以下の理解は、配合設計・配合改善・現場施工計画の精度を高め、品質と効率の両立につながります。

• コンシステンシーの本質はレオロジー理論に基づく流動挙動そのもの
• 降伏応力と塑性粘度という2つの物性パラメータが、流動のしやすさ・流動の抵抗程度を説明
• スランプ値は流動性の目安に過ぎず、ワーカビリティーの本質はレオロジー的な挙動を理解すること

一方で、ワーカビリティは、フレッシュコンクリートが施工現場でどれだけ扱いやすいかを示す総合的な性質評価であり、練混ぜ・運搬・締固め・仕上げといった工程全体の扱いやすさや均質性を評価します。

このように、フレッシュ性は「状態変化のプロセスと外的要因の影響」を主体にし、ワーカビリティは工程全体の施工性評価という異なる視点で整理されます。

そのため、本記事ではワーカビリティ全体を扱うのではなく、フレッシュコンクリートの性質変化とその制御に焦点を当てて解説します。

フレッシュ性は、ワーカビリティの構成要素の一部です。用語の全体像は「ワーカビリティとは何か？」の記事で体系的に解説しています。

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結論

フレッシュコンクリートの「フレッシュ性」とは、練り混ぜ直後から初期硬化の過程における施工性と物性の総合的な性質です。

ワーカビリティーと連動し、時間や温度、混和剤の種類・配合が流動性や凝結挙動に大きく影響します。これらの要因を理解し制御することで、施工効率と品質の安定化が可能になります。

フレッシュ性とは何か（基本概念）

フレッシュコンクリートとは、水とセメントが反応し始めた直後から凝結前（初期硬化前）までの状態のことを指し、一般的に「生コン」と呼ばれる状態のことを言います。

この性質は主に流動性・可塑性・時間による変化によるものであり、施工時の打込み・ポンプ圧送・締固め・表面仕上げ・初期養生など全般の作業性に関係します。

フレッシュ性は材料そのものの性質だけでなく、温度・湿度・時間・混和剤の仕様などによっても変化します。

フレッシュ性の構成要素（4つの性質）

フレッシュコンクリートの性質は、以下のような複数の性質によって表されます。

• 流動性（コンシステンシー）：材料がどれだけ滑らかに流れ、打込み・移動できるか
• 可塑性（プラスティシティー）：形状を保持しながら変形する能力
• 圧送性（ポンパビリティー）：ポンプで圧送した際の抵抗性
• 仕上げ性（フィニッシャビリティー）：打込み後の表面仕上げや成形のしやすさ

これらの性質は、フレッシュコンクリートがその状態を保つ時間や変化の仕方に依存しており、施工計画や配合設計の基本情報になります。

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フレッシュ性と時間変化（スランプ低下と経時変化）

フレッシュコンクリートは、時間の経過とともに流動性が低下し、扱いにくくなります。一般的には、スランプ値の減少や分離の進行が観察されます。

これは、水和反応の進行や粒子間相互作用によるものであり、流動性や可塑性・圧送性などが低下します。時間変化による主な原因は次の通りです。

• 水の蒸発
• 水和反応の進行
• 骨材による水吸収

また、ある研究では、温度条件（30℃、20℃、10℃）や混和剤の違いが、スランプ・空気量・ブリーディング・凝結時間などフレッシュ性の各性質に大きく影響することが示されています。

一般に20℃前後では、混合後1～2時間後から顕著なワーカビリティ低下が起こることが知られています。これは、施工計画における打込み限度時間・打継ぎ間隔の設定に直結します。

流動性（コンシステンシー）の代表的評価法であるスランプ試験の詳細手順・判定基準はこちらで解説しています。

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フレッシュ性の時間変化は、最終的に「凝結」へと移行します。凝結の基礎は別記事で詳しく解説しています。

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温度がフレッシュ性に与える影響

高温環境による影響

高温（30℃以上）では、セメント水和反応が加速し、流動性低下（スランプ低下）や凝結が進みます。同時に混和剤の効果が低下し、フレッシュ性を維持する時間が短くなる傾向があります。

研究では、10℃の温度上昇でスランプが2㎝程度減少する傾向が報告されており、ワーカビリティー確保のためには温度に応じた配合調整が必要です。

• 流動性の低下が早まる： 高温では水和反応が促進され、初期段階での流動性が急速に低下しやすいです。
• 施工可能時間が短縮： 高温化により、施工前に性質劣化が進行するため、打込み・仕上げのタイミングが短くなります。
• 混和剤効果の変化： 混和剤は流動性や凝結制御に寄与しますが、高温下ではその効果が変動するため、配合調整が必要になることがあります。

低温環境による影響

性質変動が緩やか： 低温では水和反応が遅延し、相対的にフレッシュ性は長く維持されることがあります。条件によっては作業時間を確保しやすい一方、硬化遅延のリスクが存在します。

高温・低温時のフレッシュ性低下は、セメントの種類選定でも制御できます。温度別のセメント選定指針はこちら。

404 NOT FOUND | コンクリート屋さんのブログ

コンクリート技術者が伝える実用コンクリート論

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混和剤とフレッシュ性の制御

化学混和剤の基本作用

化学混和剤（JIS A 6204 規格に規定）は、ワーカビリティーやフレッシュ性そのものを改善・制御するために使われる化学薬品で、主な種類は次の通りです。

• AE減水剤／高性能AE減水剤：流動性を改善し、水量増加なしでワーカビリティ改善
• 遅延剤（リターダー）：凝結・硬化の進行を遅らせ、フレッシュ性を長時間維持
• 促進剤（アクチュエーター）：寒冷期対応で凝結を早める
• その他（AE剤、流動化剤など） も用途に応じて使用

実務では、混和剤がフレッシュ性の維持時間・施工性・凝結制御に大きな影響を与えるため、施工条件に合わせた選定が重要です。

フレッシュ性の施工性への影響

フレッシュ性は単に「扱いやすさ」だけでなく、施工品質や仕上がりにも深く関係します。

• ポンプ圧送性：流動性が高いほど圧送抵抗が低くなる
• 打継ぎ品質：長時間ワーカビリティが低下しないことが重要
• 仕上げ作業：時間経過に伴うスランプ低下を見越した工程設計が必要
• 冷熱条件の影響：高温で凝結が加速するとコールドジョイントや充てん不良が発生しやすい

例えば、コンクリート標準示方書では、高温時のコンクリート温度制限（35℃以下推奨）が規定されるなど、ワーカビリティー維持が施工基準にも明記されています。

応用的な管理指針（実務チェック）

フレッシュ性は具体的な数値で管理することで現場で活用できます。例えば、温度が上昇するとスランプ値や流動性が急速に低下する傾向があり、実務計画では温度に応じた配合・施工計画の調整が必要です。

現場試験や受入試験でスランプ・空気量・温度を測定し、計画と実際のズレを把握することが品質管理の基本です。

フレッシュ性の良否を管理する要点：

• 混合直後のスランプ値・流動性の確認
• 経時的な流動性測定（スランプ低下率）
• 現場温度の記録と配合調整
• 打込み～締固め工程の所要時間目標設定
• 混和剤の種類と添加量の最適化

これらを適切に管理することにより、施工品質の安定化が図れます。。

FAQ

7. まとめ

フレッシュ性は、時間・温度・混和剤などの外的要因が与える性質の変動を中心に評価する性質概念です。これらの性質変動を適切に理解し管理することは、施工性の安定化や現場品質向上につながります。

本記事では、フレッシュ性の基本概念・外的要因の影響・実務管理の観点から解説しました。次の配合設計や工程計画にぜひ活用してください。

コンクリートの体積変化には、膨張、収縮およびクリープがあります。中でも乾燥収縮は耐久性の観点から規定値が設けられているなど、コンクリートの重要な性質です。

この記事を読めば、コンクリートの体積変化について以下のような事がわかるようになりますよ！

コンクリートの体積変化を知ろう

冒頭で説明したとおり、コンクリートの体積変化には3種類あります。

• 膨張…水和熱による膨張・日射や気温などの温度変化による膨張
• 収縮…温度降下による収縮・乾燥収縮+自己収縮
• クリープ…持続的な荷重によって、ひずみが増大すること。

水和熱による膨張とは

コンクリートの硬化過程において、セメントの化学反応による発熱を水和熱と呼びます。このため、硬化初期に起こる体積変化です。

マスコンの温度ひび割れの原因が、水和熱による膨張になります。

マスコンクリートとは？ひび割れの原因は水和熱？！

マスコンクリートとは、部材断面の大きなコンクリートの事を言います。とはいえ、「マスコンクリート」というコンクリートの種類...

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日射や気温などの温度変化による膨張とは

日射や気温などの影響で、コンクリートの温度が上昇することで起こる膨張です。このため、コンクリートの硬化後に起こる体積変化です。

コンクリートの熱膨張係数は、一般的に7～13×10^‐6/℃程度になります。

温度降下による収縮とは

気温などの影響で、コンクリートの温度が低下することで起こる収縮です。このため、コンクリートの硬化後に起こる体積変化です。

乾燥収縮+自己収縮とは

クリープとは

コンクリートに荷重をかけ続けると、時間の経過にともないひずみが増していく現象。分かりやすく言うと、

コンクリートに重量物を乗せた時、その重みでちょっとだけコンクリートは縮みます。そのまま乗せ続けたままにすると、少しずつ縮む量が増えていくという現象。

コンクリートの乾燥収縮と自己収縮の違いとは

乾燥収縮と自己収縮について説明しましたが、もう少し詳しく解説していきましょう。

と説明しましたが、これで理解できた人はこの記事をそもそも読まないでしょう？どちらも、コンクリート内部の水分が減る事が原因なのは同じです。

違いは、いつ減るのか、何が減るのかという事です。

コンクリート内部では、水はセメントと化学的に結合し水和物を生成します。その水和反応に必要な量は、セメント量の40％程度と言われ、残りはゲル水や間隙水、毛細管水、吸着水などという状態で内部に留まるとされています。

乾燥収縮というのは、その水和反応で余った水が、外部へ蒸発して減ることで起こる毛細管張力が一番の原因とされています。

一方、自己収縮はと言うと、水和反応によって生成された水和物が、水和前の体積(水の体積＋セメントの体積)よりも小さくなる事と、水和物の生成による毛細管張力の増加が原因とされています。

コンクリートの収縮は、硬化反応とともに自己収縮が起こり、自己収縮をしながら乾燥収縮が始まるという時系列になります。

自己収縮による体積変化は乾燥収縮の1/10程度であり、通常のコンクリートではあまり問題とされてきませんでしたが、近年の高強度化によって、自己収縮の影響も考慮されるようになってきています。

コンクリートの乾燥収縮の規定値とは、800μ？

乾燥収縮は耐久性の観点から規定値が設けられている、と冒頭で説明しました。

品確法(住宅の品質確保の促進などに関する法律)にひび割れの技術的基準が示されたこともあり、建築学会の収縮ひび割れ指針において、下表のように仕様が定められました。

このような事から、JASS 5においては、計画供用期間の級が長期及び超長期の場合、乾燥収縮率8×10^-4以下と規定されています。

乾燥収縮率8×10^-4の根拠は、構造物に発生するひび割れを、ひび割れ幅0.3㎜（有害となるひび割れ）以内に抑えるためです。

構造体のサイズを、供試体サイズとみなした場合、乾燥収縮が8×10^-4以下のコンクリートであればひび割れ幅を0.3㎜以下にコントロールできることが実証されています。

建築学会の収縮ひび割れ指針では、乾燥収縮を低減させる対策例を示していますので、参考までにのせておきます。

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コンクリート 長さ変化率試験

乾燥収縮率を測定する方法にはJIS A 1129モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法がありますので説明します。

JIS A 1129には3種類の試験方法が定められています。

• コンパレータ法
• コンタクトゲージ法
• ダイヤルゲージ法

使用機器によって違いがある程度で、どの方法で試験をしても測定結果は等しくなります。

問題となるのは、JIS A 1129には基長となる材齢や、供試体を保存する環境条件の規定がないこと。期間や環境条件が変われば乾燥収縮率の値も変わってきますので、一定の規定が必要となるのですが、その規定はJASS 5に書かれています。

乾燥収縮の試験は長期間の測定となるため、建築学会では早期判定式を提案しています。

乾燥収縮率の推定値＝推定係数α_i×n_i週目に測定した乾燥収縮率
i＝4,8,13のいづれかとする。
α₄＝2.11
α₈＝1.49
α₁₃＝1.21

この式により早期判定を行う場合の注意点は、軽量・高強度などの特殊な仕様のコンクリートには適用できないこと、膨張材や収縮低減剤、その他混和材などの混和材料を使用した場合についても適用ができません。

まとめ

今回はコンクリートの体積変化について、その中でも乾燥収縮。自己収縮について説明しました。

乾燥収縮と自己収縮のメカニズムの違いは、コンクリートの収縮を理解する上で重要な項目ですので、しっかりと整理して覚えて下さい。乾燥収縮の規定はJASS 5にあること。規定の意味や測定方法、早期判定式については、実務でも頻度の高い部分ですので、しっかりと確認しましょう。