コンクリートの品質向上のための新しい浸水養生工法の開発と

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コンクリートの品質向上のための新しい浸水養生工法の開発とトンネル覆工への適用

古川, 幸則

https://doi.org/10.15017/1398336

出版情報：Kyushu University, 2013, 博士（工学）, 課程博士バージョン：

権利関係：Fulltext available.

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コンクリートの品質向上のための新しい浸水養生工法の開発と

トンネル覆工への適用

2013 年 7 月

古川幸則

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新しい浸水養生工法の開発とトンネル覆工への適用

2013 年 7 月

九州大学大学院工学府建設システム工学専攻

古川幸則

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論文提出者古川幸則

論文題名コンクリートの品質向上のための新しい浸水養生工法の開発とトンネル覆工への適用

論文調査委員主査九州大学教授三谷泰浩

_________________________印副査九州大学教授濵田秀則

_________________________印副査九州大学教授日野伸一

_________________________印

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1.1 背景と目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 1.2 本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6

第２章コンクリート養生の変遷および定義

2.1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7 2.2 コンクリート施工技術の変遷・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8 2.3 国内外の図書や基準類からみた規定の変遷・・・・・・・・・・・・・・・ 11 2.4 従来の養生方法とその定義・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16 2.5 最近の改良された養生方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20 2.6 基準類における定義と養生の分類・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 23 2.7 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 29 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31

第３章コンクリート養生における既往研究

3.1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 33 3.2 強度発現特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34 3.3 物質移動抵抗性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 42 3.4 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 58 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 61

第４章覆工の役割と施工方法および養生方法

4.1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 63 4.2 覆工の役割・機能および設計思想の変遷・・・・・・・・・・・・・・・・ 64 4.3 覆工コンクリートの施工方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 67 4.4 覆工コンクリートの課題と養生技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 72 4.5 覆工コンクリートの養生効果に関する既往研究・・・・・・・・・・・・・ 81 4.6 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 94 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 96

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5.1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 99 5.2 システム開発の設計思想と浸水養生の定義・・・・・・・・・・・・・・・100 5.3 アクアカーテン養生システムの構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・102 5.4 浸水養生によるコンクリート壁面の汚れ対策・・・・・・・・・・・・・・105 5.5 吸水量と吸水速度に関する試験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・112 5.6 浸水養生と水中養生の養生効果の比較試験・・・・・・・・・・・・・・・116 5.7 浸水養生の実施時期と養生効果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・120 5.8 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・126 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・129

第６章覆工コンクリートにおける浸水養生効果の検討

6.1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・131 6.2 実験方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・132 6.3 圧縮強度試験および質量変化試験の評価・・・・・・・・・・・・・・・・137 6.4 大型試験体におけるテストハンマー反発度試験の評価・・・・・・・・・・142 6.5 中性化促進試験の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・145 6.6 凍結融解試験の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・146 6.7 細孔径分布試験の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・148 6.8 透気試験の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・150 6.9 膨張コンクリートにおける浸水養生の効果・・・・・・・・・・・・・・・151 6.10 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・156 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・158

第７章アクアカーテンの覆工コンクリートへの適用

7.1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・159 7.2 トンネル覆工用アクアカーテンの主要資機材の開発・・・・・・・・・・・160 7.3 トンネル覆工用アクアカーテンの施工方法・・・・・・・・・・・・・・・174 7.4 現場における覆工コンクリートの高品質化とその評価・・・・・・・・・・187 7.5 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・195 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・196

第８章結論

8.1 本研究の総括・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・197 8.2 開発の振り返りと今後の展望・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・205

謝辞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・209

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第１章緒論

１．１背景と目的

硬化したコンクリートは，強度特性や耐久性などの面において本来優れた性能を発揮する材料であるが，施工環境や施工方法によっては潜在的な性能を発揮できない場合がある.しかし，

多年にわたるコンクリートの品質に係わる研究は，理想的な養生が行われることを前提として本来の性能を見極めることが主体となっている．

コンクリートに関する技術については，コンクリートの製造，運搬，締固めといった各作業工程において著しい発展を遂げてきたが［1］，［2］，養生技術については目立った技術開発は行われていない．

コンクリートに関する国内外の歴史的図書では，養生の必要性が以前から記述されており，

その中でコンクリートに外部から水分を供給することの重要性が述べられている［3］，［4］．しかし，最近ではセメントの水和が完全に行われるために必要な水は練混ぜ水で十分であり，コンクリートの硬化のために水を補給する必要は全くないとの誤った認識が蔓延している．そのため，封かん養生を湿潤養生とみなす傾向が認められる．また，建築学会では不透水性の型枠を存置した状態を湿潤状態［5］と考えている．

わが国における養生に関する規定の変遷を見ると，施工性や経済性を重視するあまり養生を軽視してきた背景がある．また，土木学会コンクリート標準示方書［6］は，型枠を用いない露出面に対する養生を規定しているものであり，型枠を用いる場合のコンクリート面についての記述はない．鉄筋コンクリートの耐久性能は，かぶりコンクリートの性能に大きく左右されることを考慮すると，型枠を使用する面に対する規定が必要である．このような中，土木学会コンクリート委員会においては，コンクリート構造物の表層コンクリートの品質が耐久性に大きな影響を及ぼすとして研究を始めている[7]．また，実際の施工条件に近い養生期間で行なわれた各種研究では，水中，散水，噴霧，封かん等の養生方法とコンクリートの品質向上効果について検討されており，水中養生が最も優れていることが共通の研究成果として得られている [8],[9]．

トンネル覆工は，道路，鉄道および水路等の使用目的や条件に応じて，トンネルの機能を長期間にわたり維持するための重要な構造物である．覆工コンクリートは，力学的機能が不要となったことや［10］，コンクリートポンプなどの施工機械の性能向上と相まって，ＮＡＴＭにおける覆工コンクリートの品質は，格段に向上したという認識が強くなっている．しかし，実際の覆工コンクリートの施工方法では，コンクリート打込後 12～24 時間での型枠取りはずしと不十分な養生となっており，良いコンクリートが施工されているとは言い難い．また 1999 年以降，

覆工コンクリートの剥落事故が発生［11］し，覆工コンクリート構造物の安全神話が崩れコン

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クリートに対する信頼性が大きく損なわれている．

一般構造物のコンクリートの養生条件と異なり，トンネル覆工コンクリートは打込み翌日に脱型する施工サイクルとなる．トンネル坑内は温度および湿度が安定しているという考え方により，一般には付加的な養生は行っていない．しかし，近年では坑内環境を改善するために大型換気設備の導入が進み，坑内温度および湿度は低下しており，コンクリートに対する坑内環境は悪くなっている．また，トンネルの大断面化等の要因も重なり乾燥収縮が原因とされるひび割れが発生している．覆工コンクリートの養生に関しては，型枠取りはずし時期と強度などに関する基準はあるものの，型枠取りはずし後の養生に関しては基準もない．

覆工コンクリートは，早期に脱型されるという不可避的な条件にあるが，給水を行い湿潤養生することで，逆に大きな養生効果を期待することができる．コンクリート養生を単に覆工コンクリートの強度発現不足の対策としてではなく，覆工コンクリートの更なる耐久性向上を目指した養生として捉えていくことが重要である．

これらの課題を解決するためには，トンネル掘削の施工性を確保しつつ，覆工コンクリート表面に常に水分を供給できる湿潤養生を適用することが理想である．スラブ面のような水平面でのコンクリートの養生は容易に湿潤養生を行えるが，トンネル覆工コンクリートに対しては湿潤養生を行なうことが難しく，実際は不十分な湿潤養生や養生環境が劣悪な中での気中養生状態となっている．

一方で近年は，公共工事において総合評価落札方式が導入されており，ほとんどのトンネル案件で覆工コンクリートの品質向上に関する技術提案が求められている．このような情勢の中でトンネルの施工会社では，覆工コンクリートの養生について新技術を開発し導入し始める等，

覆工コンクリートの養生に関して多くの研究が盛んに行われるようになった．その中でも写真 1.1-1 に示すように 2003 年（平成 15 年）に登場したトンネルバルーン[12]は，多くのトンネル現場で採用されている．しかし，これらの養生工法は保水養生に関するものが多く，給水養生が可能な工法については施工性や経済性等の面で課題が残る．特に噴霧養生や散水養生については，路盤の泥濘化や電気設備への影響もあり，実際の施工では給水養生と言えるほどの養生を行えないのが現状である．

以上のような背景から，本研究では写真 1.1-2 に示すような覆工コンクリートに理想的な養生が可能となるアクアカーテン養生システムを開発し，新たなる湿潤養生のひとつである浸水養生を提案する．浸水養生については，覆工コンクリートにおいても水中養生並みの養生効果を得ることができ，経済的で施工性に優れた工法である．なお，本研究の対象は現場打ちのコンクリートで覆工を施工するトンネルとし，養生時期は型枠取りはずし後である．

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写真 1.1-1 トンネルバルーンの施工状況［13］

写真 1.1-2 アクアカーテン養生システムの施工状況

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１．２本論文の構成

本論文では，先ず一般論としてコンクリートの養生方法や効果について，既往の施工報告や関連書籍および基準等の文献調査を行い，これらの変遷や現況を把握し，課題の抽出を行う．

そのうえで，トンネル覆工コンクリートの役割・機能を整理し，その施工方法や養生技術についての現状を把握し，覆工コンクリートに特化した課題の抽出を行なう．そして，コンクリートの養生としては，最も理想的な水中養生に匹敵するアクアカーテン養生システム（浸水養生工法）の開発について検討し，その効果を検証したうえで，実構造物のトンネルにおいてアクアカーテンを適用できるよう合理的な施工方法について検討する．

本論文は，全体を８章で構成する．第１章は緒論，第２章から第３章は一般論としてのコンクリート養生における定義や既往の研究について調査し，第４章は覆工コンクリートの施工方法や養生方法についての現状と課題を考察する．第５章ではアクアカーテンの開発および施工法を検討し，浸水養生の定義について検討する．第６章で強度発現性や耐久性の面からの浸水養生効果を検討する．第７章はアクアカーテンを道路２車線断面のトンネルに適用する際の施工方法について詳細を述べ，実際のトンネルにおける覆工コンクリートの高品質化に関する取り組みを紹介する．第８章は本研究のまとめを述べて結論とする．図1.2-1に論文の構成を示す．以下に，本論文を各章ごとに要約する．

第２章では，コンクリートの施工方法や養生方法の変遷および定義を振り返るために，コンクリート施工技術および歴史的図書，各種規定の調査し整理する．また，近年開発が進展しはじめた養生技術に関する新工法について，これらの適用性について調査する．さらにわが国の代表的な基準類における養生の定義を紹介し，基準毎に定義が異なっている湿潤養生について整理を行なう．

第３章では，一般的なコンクリートにおける養生とコンクリート性能に関する関連性について調査する．そのため，本章ではコンクリート性能の指標としてよく用いられる強度発現性，

物質移動抵抗性，耐久性等と養生方法に関する最近の取り組み事例をまとめ，養生の効果について調査する．

第４章では，覆工コンクリートの現状と養生方法の課題を整理し，覆工コンクリートの役割・機能および設計思想の変遷や施工方法を調査する．また，現場で最もなおざりになっている養生方法の課題についても検討を行なう．さらに，近年の総合評価落札方式で評価項目になっていることもあり，急速に技術開発が進んでいる覆工コンクリートの養生工法事例についてまとめ，湿潤養生を適切に実施した場合の養生効果について検討する．

第５章では，今回開発した浸水養生工法（アクアカーテン）について工法の概要，標準仕様について紹介する．なお，アクアカーテンは養生シート，吸引装置，給水装置から構成され，

養生シートとコンクリート表面の間の空気を吸引器により吸出し減圧することで，コンクリート面に養生シートを密着させ，その間に給水を行いコンクリート表面に水膜を形成させる工法である．本章では，アクアカーテンの仕様や施工方法を決定するまでに行なった各種試験の内

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容と成果について考察する．

第６章では，鉛直壁面や柱でも常にコンクリート表面に水膜を形成させ安定した給水養生が可能となるアクアカーテンについて室内実験を行ない，その養生効果を明らかにする．効果については，強度発現特性の評価，中性化促進試験の評価，凍結融解抵抗性に及ぼす影響，細孔構造に及ぼす影響，透気係数および膨張コンクリートでの効果等について考察する．

第７章では，アクアカーテンを覆工コンクリートに適用できるように養生システムの更なる改良について検討を行い，その中で主要資機材の開発を行なう．また，トンネル坑内という特殊条件下でも確実で再現性の高い合理的な施工方法を提案する．そして最後に実際の現場における覆工コンクリートの高品質化とその対応について述べる．

図 1.2-1 論文の構成

アクアカーテンの開発として各種実験、効果、

トンネル覆工へ適用方法の整理

覆工コンクリートの役割・機能および養生方法の整理一般論として養生の定義や

既往研究の整理第２章

コンクリート養生の変遷および定義

第１章緒　論

第７章

アクアカーテンの覆工コンクリートへの適用

第８章結　論

・施工技術の変遷や各種基準類の変遷

・最近の養生方法の調査

・養生の分類

第３章

コンクリート養生における既往研究

・強度発現特性

・物質移動抵抗性

第４章

覆工コンクリートの役割と施工方法および養生方法

・覆工の役割・機能の変遷

・覆工の施工方法、養生に関する既往研究

・覆工養生技術と課題

第５章

浸水養生の定義とアクアカーテン養生システムの開発

・システム開発の設計思想，浸水養生の定義

・アクアカーテンの構成、出来栄え確保

・施工方法確立のための各種試験

第６章

覆工コンクリートにおける浸水養生効果の検討

・圧縮強度等の評価

・耐久性の評価

・アクアカーテンの主要資機材の開発

・アクアカーテンの施工方法

・覆工コンクリート高品質化とその対応

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参考文献

[1] 建設ロボット・自動化技術便覧 1995，㈶先端建設技術センター，pp.5- 4～5-9.

[2] コンクリート診断技術 ’09[応用編]，日本コンクリート工学協会，pp.136.

[3] 吉田徳次郎:第 3 次改著鉄筋コンクリート設計法，養賢堂発行,1967,pp51-52.

[4] 後藤幸正，尾坂芳夫監訳：ネビルのコンクリートの特性，技報堂出版株式会社，昭和 54 年，

pp235-240.

[5] 日本建築学会建築工事標準仕様書・同解説 JASS5 鉄筋コンクリート工事 2009.

[6] 土木学会コンクリート標準示方書[施工編]2007 年版.

[7] 土木学会コンクリート技術シリーズ：構造物表面のコンクリート品質と耐久性能検証システム研究小委員会(335 委員会)成果報告書およびシンポジウム講演概要集.

[7] 蔵重勲,廣永道彦：脱型材齢や暴露環境がコンクリートの強度特性や表層透気性ならびに中性化抵抗性に及ぼす影響の実験的評価 , コンクリート工学年次論文集,Vol.32,No.1,2010,pp.623-628.

[8] 白根勇二,舟橋政司,松尾健二：施工条件や養生条件がコンクリート表層部の品質に及ぼす影響,コンクリート工学年次論文集,Vol.32,No.1,2010,pp.1313-1318.

[10] 土木学会：トンネル標準示方書（山岳工法編），2006 年，土木学会，pp94.

[11] 日本鉄道建設業協会：山陽新幹線トンネル覆工技術に関する検討報告書，平成１２年３月.

[12] 佐藤幸三，椎名貴快，松井健一，一條俊之，新藤敏郎，安部俊夫，小林雅彦：バルーンを用いたトンネル二次覆工コンクリートの養生方法と効果について，土木学会第 59 回年次学術講演会(平成 16 年 9 月)，pp727-725.

[13] 九州建設技術フォーラム 2005 in 福岡 HP

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第２章コンクリート養生の変遷および定義

２．１はじめに

硬化したコンクリートは，理想的な養生環境下といえる20±3℃の水中で，28日間養生された供試体によって確認される“本来の性能”が発揮される場合，強度特性や耐久性の面で優れたものとなる．しかし実際は，構造物が様々な条件下で施工され，“本来の性能”とは大きく乖離し，潜在的な性能を発揮できないコンクリートも少なくない．

多年にわたるコンクリートの品質に係わる研究は，“本来の性能”を見極めることが主題であり，特に耐久性についての性能についても十分な養生過程を経たコンクリートの “本来の性能”

に対するものが主体である．

近年報告されているコンクリートの不具合事例を見ると，トンネルや高架橋で生じたコンクリート片のはく落，コンクリートの中性化の進行や塩分浸透による鉄筋腐食による耐荷性能の低下，凍結融解によるスケーリングや断面減少，化学的侵食によるコンクリートの劣化などである．これらは，コンクリート構造物の表面付近に生じているコンクリートの性能低下が，大きな原因となっている．

本章では，コンクリート施工技術および歴史的図書，各種規定の変遷を調査し，養生の施工方法やその考え方を考察する．また，近年は総合評価落札方式による案件でコンクリートに関するテーマが増加していることもあり，養生技術に関する新工法が多く開発されているため，

これらの適用性について調査する．さらに実際に現場で採用されている養生方法の区分について述べる．

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２．２コンクリート施工技術の変遷

コンクリートの施工技術の変遷[1]は，図2.2-1に示すように，1920年以前は鉄筋コンクリート工事の導入期であり，硬練りコンクリートを人力で打ち込んでいる．これ以降1945年第二次世界大戦までの土木工事では，鉄道・橋梁・水力ダムでのコンクリート打設技術も国内技術として自立してきている．

戦後から1965年までは，東京オリンピックや東海道新幹線の開通といった一大エポックの達成に向かって，建設の機械化が図られた．大規模工事では大型クレーンの設置が行なわれ，

養生作業は一段と機械化されている．また水力ダムの建設が積極的に進められ，施工法が確立している．道路工事や，橋脚へのコンクリートも大量打設へと変化し，型枠の大型化，支保工の鋼製化が進んだ時代でもある．

1965年以降1980年代までは，コンクリートポンプ工法の急速な普及とレディーミクストコンクリート工場が全国的に普及し始める．

1980年以降は本格的な経済成長期でもあり，高強度コンクリート，流動化コンクリートなどの高性能コンクリートの開発およびロボット技術の導入が積極的に進められている．1990年以降はバブル景気の崩壊を向かえ，建設工事が縮小傾向を迎え始めると，塩害による鉄筋腐食，

アルカリ骨材反応等によるコンクリートの早期劣化が大きな社会問題となり，耐久性を確保するための材料や配合上の対策が提示され始める．

そして2000年以降は，本格的な建設産業の冬の時代を向かえ，維持更新のあり方が各方面で検討され始めている．

1995年に㈶先端建設技術センターが発行した建設ロボット自動化技術便覧のうち，5編コンクリート工[2]では，当時の建設の機械化とその後の動向について以下のように示している．

当時のコンクリート工事現場では，構造物規模の大型化とともに３Ｋ職場回避風潮と相まって，優れた労働力の確保が厳しい状況にある．また，現場生産主体のコンクリート工事は労働集約的作業の代表例でもあり，昨今のエレクトロニクス技術分野の目覚しい発展に比べ，機械化･自動化を進めにくい工種といえる．

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図 2.2-1 コンクリート工事の変遷と打設量の推移[1]

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コンクリート工事を作業内容ごとにみると，型枠の設置，コンクリートの運搬･打込み，締固め，養生，表面仕上げなどがあり，一連の作業の中で種々のロボットが開発され，実用の段階に到っているものがある．代表的なロボット化技術としては，運搬･打込みでは，ディストリビュータの改良，締固めでは締固め判定機能を備えたバイブレータ，水平打継目では，グリーンカットロボット，型枠･支保工では自動昇降式大型型枠や3 次元測量による精度管理技術，

表面仕上げでは床仕上げロボットが普及し始めている．

しかし，今後の方向性にはコンクリート品質管理およびコンクリート構造物の解体技術が含まれているが，養生作業については何ら触れていない．ロボット便覧に記述されているコンクリート工事の機械化の動向にも，コンクリートの養生技術が欠落している．養生作業にとって，

どのような作業を自動化あるいはロボット化するかの将来展望を示すことは当時には困難であったと考えられる．また，建築工事省力化の方向［3］を図示した図2.2-2によると，建築現場では運搬・打込み・締固めに対する省力化を示しているが，養生についてはその方向性を示し得ていない．このように，養生方法については，主要な作業工程の一つではあるが，施工技術としての位置付けが難しく，ロボット化あるいは機械化などの取組み機会はなかったものと思われる．

図 2.2-2 コンクリート工事省力化の方向[3]

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２．３国内外の図書や基準類からみた規定の変遷

２．３．１歴史的図書からの引用

本項では，国内外のコンクリートにおける歴史的な教科書と言える資料をもとに養生方法に関する部分を以下に述べる．

（１）吉田徳次郎著：鉄筋コンクリート設計法 1967 第 3 次改著(昭和 42 年)[4]

コンクリートの養生方法について，歴史的な教科書である吉田徳次郎著「鉄筋コンクリート設計方法によると，第１編総説，第９節コンクリート打ちおよび養生§46養生で以下のとおり記述している．

コンクリート打ちを終わってから，コンクリートを保護して，コンクリートの硬化作用を十分発揮させると同時に，コンクリートを打って後まもなく乾燥するためにできるひび割れ，コンクリートの乾燥収縮のために鉄筋コンクリートにおこる元応力，等をできるだけ少なくするための作業をコンクリートの養生という．コンクリートの養生作業を以下に示す．

（１）霜，日光，風雨，等に対してコンクリートの露出面を保護すること

（２）コンクリートが十分硬化するまで，衝撃および過分の荷重を加えないようにコンクリートを保護すること

（３）コンクリートの硬化中コンクリートを適当の温度に保つこと

（４）硬化中に十分な湿気を与えること，等である．

（２）近藤泰夫訳：ＴＶＡのコンクリート（コンクリートの製造と管理），1956 年[5]

ＴＶＡのコンクリート(コンクリートの製造と管理)では，18.養生（Curing）の記述は以下のとおりである．

コンクリートの強度その他の品質は，セメントの水和作用の程度によって定まり，主として適当な温度と湿度との存在によって支配される．水養生（Water curing）－ＴＶＡの工事の大部分には水養生が用いられ，これが最良の養生方法と考えられる．被膜養生剤(Membrane curing

compound)が，Cherokee,Douglas及びFontanaの各ダムに用いられた．よい方法であるが，その

使用される主な理由は，これを水に比較したとき，その適用による便宜のためであって，養生が優秀であるためではない．

鉛直面に水を適用するには，型枠にとりつけた有孔パイプをホースで給水ラインに連絡する．パイプを一度パネルにとりつけておくと，型枠を引き上げたときに，単にホース連絡を変更するだけで十分である．給水ラインは通常コンクリートの中を通じてブロック毎に延長しておき，養生用の便宜の連絡設備とする．表面に対し水は最小14日間与えたが次のリフトの養生のために，水が下位のリフトの表面を流化するので，多くの表面は更に延長された期間に亘って養生されたことになる．

水平面は水又は湿砂で養生された．水は有孔パイプ，ローン型散水機（lawntype sprinkler）又はホースを用いて適用された．連続散水が断続散水より遙かに効果的であった．

適当の養生を与えるためには監視隊（inspection force）を設けて，絶えず水が流れているように不断に監視する必要がある，水が養生のために重要であることを知らない労務者によって，しばしば中断される．又ホースや器具が他の目的のために持ち去られることも少なくない．

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（３）ネビルのコンクリートの特性：後藤幸正･尾坂芳夫訳，1979 年[6]

ネビルのコンクリートの特性では，「5.10 コンクリートの養生」に以下のように記述されている．

１）養生とは

よいコンクリートを得るためには，適切な配合のものを打ち込んだ後，引続き硬化の初期段階の間，適切な環境で養生しなければならない．養生とは，セメントの水和反応を促進するためにとられる処置に付けられた名称で，温度およびコンクリートにおける水分移動の管理から成る．

２）養生の目的，実際の現場における養生の現状

まだ固まらないセメントペーストのもともと水で占められていた空間がセメントの水和生成物で所要の程度に充たされるまで，コンクリートを飽水状態に，またできる限り飽水に近い状態に保つことである．しかし，大部分の現場では，コンクリートに起こりうる最大の水和作用が生じるよりかなり前に積極的な養生を中止している．

３）養生の必要性

セメントの水和反応が起こるのは毛管内の水で飽和された状態のときだけであるということから生じる．このため，毛管から蒸発することによる水分の損失を防がなければならない．さらに自己脱水による内的に失う水分を外側からの水で補ってやらねばならない．すなわち，コンクリート内部へ水が浸入できなければならない．

ペースト内に存在する水の量がすでに結合した水の量の少なくとも 2 倍なければ，密封した供試体の水和反応を進行させることはできない．そのため，水セメント比が 0.5 以下の配合では自己脱水が重要なこととなる．

一方，それよりも高い水セメント比では，密封供試体の水和反応の速度は飽水供試体と同様になるが，忘れてはならないことはペースト内に存在する水の 1/2 だけが結合水に使われるということである．以前は，セメントとの水和に必要な水量以上の水を含むコンクリートの配合であれば，わずかな水の損失ならば硬化の過程や強度の増進に不利な影響はないと考えられていたので，この報告はかなり重要である．現在では，水和反応は，毛管内蒸気圧が飽和蒸気圧の 8 割ぐらいの十分高いときにのみ生じることが知られている．水和反応が最も早く進行するのは，飽和蒸気圧のときだけである．湿潤養生が強度に与える影響の程度は，例えば水セメント比 0.5 の場合を図示すると図 2.3-1 のとおりである．図 2.3-2 は種々の相対湿度で 6 ヶ月間放置後の水和の程度を示したものであるが，飽和蒸気圧の 8 割以下では水和の程度が低く，3 割以下では極めてわずかであることが明らかである．十分な強度が発現するためにはすべてのセメントが水和する必要はなく，また実際にこれが達成されるのはきわめて稀であることを強調しておきたい．

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２．３．２わが国の規定の変遷

コンクリート工学協会のコンクリート基本技術調査委員会養生WG[7]では，わが国の養生に関する技術基準の変遷を2010年コンクリート年次大会の討論会資料として取りまとめている．

それによると，土木学会コンクリート標準示方書(以下示方書)では，昭和6年制定（1931年）

において既に養生に関する規定がある．露出面を布，砂等で覆ってかつ散水し，7日間湿潤状態に保つ必要があり，また，せき板の乾燥の恐れがある場合は，これに散水する必要がある，

と規定している．建築工事に関する規定はさらに歴史が古く，大正3年（1923年）制定の建築工事仕様書において，打込み後7日間，降雨・温度・直射日光に対する養生を行い，炎暑の場合には散水が必要としている．明確な湿潤養生期間は，昭和28年（1953年）制定の建築工事標準仕様書・同解説JASS5（以下JASS5）に普通セメントで5日間，早強セメントで3日間以上湿潤状態に保つ必要があると規定している．普通セメントを用いた場合の養生期間に着目すると，示方書昭和49年（1974年）制定において7日から5日間に変更され，以降，2007 年版まで同様である．建築学会のJASS5では，1986年改定で7日間に変更され，さらに，1997 年改定で供用期間の級毎に養生期間を設定している．この改定で供用期間が短期・標準の場合，

5日間に変更されている．

既出の検討資料[7]では，示方書の中でいくつか興味深い記述があることを指摘している．昭和24年制定における「水和作用の観点から，理想は少なくとも6ヶ月間湿潤養生に保つ必要がある．」と昭和49年制定の「長期間の養生は不経済，乾燥には相当の期間を有し，内部はそ

図 2.3-1 水セメント比 0.5 のコンクリートの強度への湿潤養生の影響[6]

図 2.3-2 ６ヵ月放置した乾燥セメントに種々の蒸気圧で結合する水量[6]

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の間に硬化する．初期の効果が著しく，長期の養生は，利益は少ない．｣である．昭和49年制定の記述は，2007年版の解説における記述内容にほぼ反映されている．ただ，次の改定の昭和 61年制定以降，2007年制定まで，「内部はその間に硬化する」および「長期の養生は，利益は少ない」という記述は見られないことを付け加えておく．

最後に，示方書に限定し，条文の解説の記述の変遷を概観しておく．養生の目的の中に耐久性の確保と言う記述が初めてなされたのは，平成3年制定からであり，さらに鋼材を保護する性能と言う記述は，次の平成8年制定からである．ただ，耐久性確保と言うことが改めて強調されているにもかかわらず，湿潤養生期間の標準は，昭和49年以降変更されていない．前述したように，昭和49年制定では，「内部はその間に硬化する」および「長期の養生は，利益は少ない」という記述もあり，当時は，表層部の耐久性の確保，鉄筋を保護する性能の確保と言う概念は必ずしも重要視されていなかったことが想像される．すなわち，その時点から変更されていない現行の示方書の湿潤養生期間の標準が，表層部の耐久性の確保の上で十分な期間であるか，その根拠は，明瞭とは言えないのである．また，同ＷＧ[7]では養生に関する定義に対して，不確かな事項があることを記述している．JISでは，養生は「コンクリートに所要の性能を発揮させるため，打込み後の一定期間，適当な温度と湿度を保つと同時に，有害な作用から保護する行為，または処置」と定義されている．しかしながら，実際の施工現場で行なわれている養生の実態から推察すると，養生に関する作業現場での目安は，不明確な点が多いことをあげている．これらの項目を以下のようにまとめている．

（１）養生期間

JISの定義に基づけば，養生の開始は「打込み直後」となる．しかしながら，ここで言う「一定の期間」とはいつまでを指すのか不明確である．実際に現場で行なわれている目安の一つに

「脱型までに要する日数」というものがあるが，この段階ではまだ「一定期間」の初期段階であり一定期間とはなっていない．

また，養生をいつまで続けるのかといった点については，①100％の性能が発揮されるまで，

あるいは②100％の性能ではないにしても，養生を終了して有害作用によってコンクリートの品質が変化しない程度に十分な性能が発揮されるまでなど，少し考えてみるとおぼろげな点が多くある．

（２）養生目的

JISの定義に基づけば，養生の目的は，①温度と湿度を一定に保つこと，②有害な作用から保護することである．しかしながら，実際の施工現場(特に暑中や寒中)では，温度と湿度を適当に，且つ一定に保つことは甚だ困難であるのが実情である．どの程度の変動であれば「適当，

且つ一定」とみなせるのか明確になっていない．また，有害な作用からの保護とは，有害物の侵入を制御するだけでなく，振動や衝撃などの物理的作用(振動等)から守ることと考えられるが，これらの物理的作用についてもどの程度の許容があるのか曖昧な定義となっている．

(21)

（３）品質確認方法

適切な養生を経てコンクリートの品質を確認するための試験方法は多く提案され実際に行なわれているものもあるが，規定化されてはいない．

例えば，コンクリート強度の発現は，養生に大きく影響されることから，コンクリート強度は養生効果を確認する一つの指標となる．構造物の強度を直接検査する代表的な試験方法は次のとおりである．コア強度試験，ボス供試体試験，局部破壊試験による強度推定，反発度，超音波試験，その他の方法がある．

これに対し，コンクリートの耐久性に関する確認方法は，物質移動抵抗性を確かめるトレント法による簡易透気試験，真空吸引試験，電気泳動によるコンクリート中の塩化物イオンの拡散係数試験，コンクリートの比抵抗試験，超音波試験などが開発提案されている．

(22)

２．４従来の養生方法とその定義

養生とは，コンクリートの打込みまたは成形後硬化の初期段階において，コンクリートが低温，乾燥，急激な温度変化による有害な影響および振動，衝撃や荷重を受けないように保護し，

コンクリート構造物が十分な強度と耐久性を発揮するために必要な工程である．

コンクリートの強度等の諸物性は，セメントの水和反応に左右されるところが大きいため，

セメントの水和反応をいかに良好な条件下で進行させるかが重要であり，このためにはコンクリートの養生が大切である．

セメントの水和反応は，化学反応であるため，温度，湿度などが本質的因子となる．また，

硬化初期においてコンクリートが急激な乾燥や凍結などを受けると，ひび割れが発生し，セメント水和物が脆弱となり，強度や耐久性を低下させる原因となる．

コンクリート総覧[8]では，養生方法をその目的に応じて湿潤養生，保水養生，気中養生，保温養生，加熱養生に分類し，さらに現場施工，工場製品，強度試験用供試体への適用範囲に区分している．コンクリートの養生方法を表2.4-1に示す．

本節ではコンクリート総覧を基に，初期養生も含めて，養生に関して一般的に受け取られている定義について述べる．

２．４．１初期養生

コンクリート総覧[8]では，初期養生とはフレッシュコンクリートを打ち込んだ直後から，コンクリートが凍害を受けたり(初期凍害)，表面が急激に乾燥したり，また振動や衝撃などが作用しないように初期の期間に行われる養生と定義している．

スラブなど露出面で風や直射日光によってブリ－ディング水の急速な蒸発によって生じるプラスティック収縮ひび割れを防止すること，雨水の侵入によってコンクリート表面が荒らされることを防ぐことなどが初期養生といえる．初期養生の期間は一概には示せないが，寒中コンクリートに関して初期凍害を防止するために初期養生終了後の所要の強度が表2.4-2に示されているので，これが一応の目安とできる．

２．４．２湿潤養生

コンクリート総覧[8]では，コンクリートが水和するのに必要な水分がコンクリートから逸散しないよう，補給または維持するためにコンクリート面を湿潤状態に保つ養生と定義されている．湿潤養生には，水中養生，濡れむしろまたは湿布養生，湿砂養生，噴霧養生，散水養生などがある．コンクリートが硬化する際，セメントが完全に水和するのに必要な水量は，セメン

ト質量の25％程度である．しかし，通常のコンクリートの水セメント比は，ワーカビリティー

を確保するために，これよりもはるかに多く，40～65％の範囲にあり，フレッシュコンクリートに含まれている水分がそのまま保持されれば，水和反応に必要な水を外部から補給する必要はないと誤解されている例も多い．

(23)

表 2.4-1 コンクリートの養生方法[8]

養生方法の分類適用性

現場施工工場製品供試体

湿潤養生

水中養生

標準養生(20℃) 現場水中養生流水中養生湛水養生

×

△

◎

×

△

◎

△

× 濡れむしろまたは湿布養生

湿砂養生噴霧室養生散水養生

◎

○

×

○

◎

○

○ 保水養生

封かん養生現場封かん養生シート養生膜養生

○

◎

○

○ 気中養生

空気中養生乾燥養生炭酸ガス養生

◎

△

×

◎

△

◎

△ 保温養生断熱養生

パイプクーリング養生

△

○

×

○

×

加熱養生

蒸気養生

高温高圧養生(ｵｰﾄｸﾚｰﾌﾞ養生) 電熱養生

電気養生赤外線養生高周波養生油中養生

×

△

×

◎

△

×

○

△

○ 注） ◎：適用性大，○：適用可，△：特別の場合適用可，×：適用不可

表 2.4-2 初期養生終了時の所要強度[8]

構造物の露出状態

JASS5 ＲＣ示方書

ダム示方書

舗装示方書Ａ

地域

＊

Ｂ地域

＊＊

無筋・鉄筋断面薄い普通厚い

所要圧縮強度(N/mm²) 所要曲げ強度 (1)連続して，あるいはしばしば水で

飽和される部分(RC 示方書) －－ 15 12 10 －－ (2)普通の露出状態にある(1)に属さ

ない部分(RC 示方書)建築物(JASS5) 5 3.5 5 1

* 気象庁による日別平均気温の平滑平年値が 0℃以下となる地域，日別最低気温の平年値が-5℃以下となる地域，

および最低気温の極値が-15℃以下となる地域

** 以外の地域

(24)

例えば，コンクリートが表面から乾燥すると，コンクリートの内部の水が表面に移動し，この水が外部に逸散してしまうため，水和反応に必要な水が不足することとなる．また乾燥が起こらない場合にも，セメントの水和収縮によって水が移動し表面近傍がいわゆる自己乾燥状態になることがある．したがって，水和反応が終了するまでに必要とする水分を外部から補給し，

反応に必要な水分を維持することが必要となる．

したがって，本研究では，外部から水分を供給できない封かん養生は湿潤養生とは見なさい方針とする．湿潤養生に分類される養生方法についてその定義を以下に述べる．

■水中養生

水中養生とは，コンクリートを水中に入れておく養生方法であり，最も湿潤養生効果がある．

■標準養生

水中養生のうち，標準養生とは，コンクリートのポテンシャルを表す養生方法で20±3℃の水中または飽和湿気中において行うコンクリート供試体の養生である．この方法によって養生されたコンクリートの性能がそのコンクリートの基本物性の標準とされる．“本来の性能”と呼んでいる．

■現場水中養生

現場水中養生とは構造体として打ち込まれたコンクリートの性能を想定する養生方法で，JASS5では工事現場において，水温が気温の変化に追随する水中で行うコンクリート供試体の養生と定めている．この方法によって養生されたコンクリートの圧縮強度が，構造体コンクリートの圧縮強度と一致すると想定している．

■流水中養生

海水や水が流れている環境条件下でコンクリートを養生する流水中養生がある．流水中で供試体と養生すると，コンクリート成分が溶出し，本来の性能を発揮しないことがあるので，注意する必要がある．

■湛水養生

コンクリート水平面の周囲に砂や型枠で堰を設け，その内部に水を湛水する方法である．ダムコンクリートの越冬面など，水深を 10cm 以上深くすると湛水が凍らないので，コンクリート温度が 0℃

以下に下がらない．

■濡れむしろまたは湿布養生

この養生は，コンクリート表面を濡れむしろまたは湿布で覆って湿潤に保つ養生である．最近では吸湿性のマットに散水している．この養生は適性が広く，とくに夏期高温時の乾燥が厳しい時に有効である．コンクリート舗装，コンクリート床版をはじめＰＣ部材，コンクリート製品などにも適用される．ただし，重量が相当重くなるので，

一枚当りの面積を制限するか，移動，設置時には乾燥させるかの工夫が必要となる．

■湿砂養生

湿砂養生は，湿った砂をコンクリート表面に接した状態に保ち，コンクリート表面からの水分の蒸発を防止する養生方法である．この場合，砂が乾燥しないように常に砂を湿潤状態にしておかねばならない．この方法が適用可能なコンクリート部材は，土に接しているスラブコンクリート，基礎等である．砂の敷設および撤去には相当の手間がかかることから適用例は少ないと思われる．

■噴霧養生と散水養生

噴霧および散水養生は，コンクリート表面に噴霧・散水して，表面から水の蒸発を防止する養生方法である．この場合，噴霧・散水した水は比較的速く蒸発しやすいので，頻繁に噴霧・散水する必要がある．シートなどで覆った空間に噴霧すると効果的であるが，屋外のコンクリート面に噴霧してもコンクリート面を湿潤させるためには多量の噴霧が必要となり使用水量のロスが多い．この方法が適用可能なコンクリート部材は，コンクリート表面が大気にさらされている場合ならどの部材でもよい．養生効果は，柱・壁等の鉛直部材よりもスラブ等の水平部材の場合に大きい．暑中に施工される床スラブにおいては，初期養生として散水養生が効果的である．

(25)

２．４．３保水養生

コンクリート総覧[8]では，セメントの水和に必要な水を保持するためにコンクリート表面を水密性の高い膜やシートで覆う養生ように定義している．封かん養生，シート養生，膜養生がある．建築学会では不透水性のせき板を存置することを保水養生に区分している．

保水養生に分類される養生方法についてその定義を以下に述べる．

２．４．４その他の養生

その他の養生方法に関する定義を以下に述べる．

■封かん養生

封かん養生は，コンクリートが水和するのに必要な水分を保持するために，コンクリートの水分が逸散しないよう，コンクリート表面を大気から遮断する養生方法である．

■シート養生

シート養生は，不透水性のシートでコンクリート表面を覆い，コンクリート中の水分が逸散しないようにする方法である．外気温が高い場合や風が強い場合などに用いられることが多い．型枠全体を覆うことによって型枠をとりはずす前から養生できる．

■膜養生

膜養生は，コンクリート表面に被膜のできる養生剤を散布して，コンクリート表面からの水分の蒸発を防止する養生方法である．本養生は，コンクリートを打ち込んでからブリーディング水がなくなった直後に散布する．散布は，縦横両方向の 2 回以上に分け，むらのないように行う必要がある．やむをえず膜養生剤を散布する時間が遅れる場合には，散布するまでのコンクリート表面を湿潤状態にしておかなければならない．膜養生剤には，合成樹脂系とアスファルト系があり，それぞれ溶剤型および乳剤型がある．膜養生剤は施工条件によって養生効果が大きく異なる．また，膜養生剤の銘柄によってその効果が大きく異なるので，施工条件，取り扱い方法を十分確かめる必要がある．

■気中養生

気中養生とは，コンクリートを空気中，乾燥炉中，

炭酸ガス中で養生することをいう．

■加熱養生

コンクリートの凝結・硬化，強度発現を促進するためにコンクリートを加熱し，セメントの水和を促進する養生である．蒸気養生，高温高圧蒸気養生（オートクレーブ養生），電熱養生，電気養生，赤外線養生，高周波養生，油中養生がある．

■保温養生

主として寒中コンクリートにおいて，初期凍害の防止のために断熱性の高い型枠を用いてセメントの水和熱によってコンクリートの温度を保つ養生である．またマスコンクリートにおいては，パイプクーリングを行って内部コンクリートの温度上昇を抑制し，水和熱によるコンクリートの膨張，ひび割れなどの不具合を防止するために行う養生である．

(26)

２．５最近の改良された養生方法

コンクリートの養生は，セメントの水和反応をいかに良好な条件下で進行させるかという目的のために，主として温度環境，湿度環境などの雰囲気環境と振動や衝撃などの物理的環境を良好な状態に保つために行われる．

本研究では，これらの養生環境の中で特に湿度環境がコンクリートの品質に及ぼす影響を把握し，具体的な養生方法を提供することが主題であることから，以下では湿度環境条件に関する養生方法に限って検討を進める．

前節では，コンクリートの養生全体を俯瞰したが，表2.4-1に示した養生方法の分類のうち湿潤養生および保水養生について，ここではさらに詳細に検討する．表2.4-1では適用性を現場施工，工場製品，供試体と三つに区分しているが，本開発ではあくまで現場施工に利用できる方法に限っているので，現場施工への適用が可能な方法に限っている．

一方，養生ができる部材については，特に区分していないが，一般的には，コテ仕上げ等を行う露出面を対象としている．さらに，柱や壁などの鉛直面で，コンクリートの打込みに当たって使用する型枠を取りはずした後の養生についても適用できるかどうかを区分の対象とする．

以上の前提で表2.4-1を改定すると表2.5-1のようになる．ここで，最近の技術開発によって適用性が拡大されたものを矢印で示す．また，表2.5-1に示した各種の養生方法を実用性からさらに絞り込んだものを表2.5-2に示す．

表 2.5-1 コンクリートの養生方法

注） ◎：適用性大，○：適用可，△：特別の場合適用可，×：適用不可

1)：吸水性のマットを事前に吸水させて，これを型枠取りはずし面に巻き付けて湿潤養生する方法が提案されている(図 2.5-1)．

2)：型枠取りはずし後のコンクリート面に沿って多数の噴霧用ノズルを配置し，湿潤養生する方法が提案されている(図 2.5-2)．

3)：JASS5 ではコンクリート供試体の養生方法と定めている．

4)：膜養生はブリーディング水がなくなった直後に散布するが，最近型枠を取りはずした面に塗布するタイプの養生剤が市販されているおり，養生剤と改質剤に区分される(図 2.5-3)．

養生方法の分類現場施工における適用性

水平面鉛直面

湿潤養生

水中養生流水中養生湛水養生