Title
石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性
Author(s)
具志, 幸昌; 和仁屋, 晴讙; 伊良波, 繁雄
Citation
琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &
Engineering Division, University of the Ryukyus.
Engineering(13): 147-201
Issue Date
1977-03-28
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12000/26814
琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号， 1977年
石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性
具志、幸昌$和仁屋晴謹$伊良波繁雄*
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148 石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性
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建築物の調査の必要を痛 面積約 227仇?人口36，000人 位 で 一 部 を 除 い て 過 疎 感した。R C橋梁の殆どが海水の直接の影響を強〈受 化の傾向が強い。小さい鳥であるが，地勢は変化に富 けており，波しぶきを浴ぴたり，潮風の直撃を受ける み，沖縄ーの高い山と長い川が存在している。地質も 位置にあるので，海砂使用の影響などは問題にならな 宮古島が第3紀層の上の琉球石灰岩と云う単剰なのに い程であった。またスラプなどよりも梁の方が早〈か 比べ，古成層からごく最近までの地層が表面にでてい つひどく損傷を受けている事実もあった。こう云う事 るし，火成岩も産する。気候は他の沖縄県地域とほぼ 笑が海摩をはなれたR C造建築物ではどういうことに 同じで，亜熱帯性海洋性気候に支配されている。年間 なっているか，建築物もひどい被害を受けていること 平均気温は23.7'Cで那覇より1.4'C程高L、。月平均気 が一部判明していたがその主因はなんであろうかと云 温が20'Cを下回る月は l月 2月， 12月の 3ヶ月であ うことなどを是非究明すべきであると考えていた。沖 る。年間平均湿度は79%で4月から 9月迄は 80%を上 縄県下のR C構造物は土木・建築を問わず広汎にかっ 回る。年間降雨量は 2，100mm近くである。この様に高 ひどく損傷を受けているので，その実態調査は橋梁だ 温多湿であることは他の沖縄県諸地域と変らない。つ けでなく，是非建築物についても行なわなければなら まりコンクリートに対する気象的条件は沖縄県全体は ない。そうしなければ原因の究明も対策の樹立もでき ぽ同じである。 なL、。たまたま，昭和50年度文部省科学研究費を日中 四面海にかこまれた小島であることは宮古島とほぼ 縄における鉄筋コンクリート構造物の塩害調査とその 同じ条件だが，宮古島とちがって，島の北半は山岳が 対策に関する研究Jと云う名目で頂けることになった 海岸に迫っているため，道路や村落も海岸近くに多し ので，沖縄県下の学校々舎を広〈浅く調査することに 従 っ て 学 校 も 海 岸 近くに建てられるので， R C造校 したのである。本報告はそのうち石垣島の分である。 舎やR C(鉄筋コンクリート)橋梁には海水の作用が 宮古島については既に発表しであり5)，6) 他地域の 割合強〈でている。コンクリート中の塩分量も沖縄本 分は本報告と同時に発表する予定7)，8) である。 鳥北部 3村についで多<. R C構造物も塩害をひどく こうむっている。2
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調査目的・範囲・対象 筆者の1人は 1973年から沖縄県下の R C橋梁の調査 に従事し.県内のR C橋梁が，広汎に，深刻なまでに 沖縄県下のR C構造物の損傷がひどくE
つ広汎にわ 鉄 筋 腐 食 に よ る 被 害 を こ う むって い る 事 実 を 知 っ たり，深刻な事態であることがみとめられ，本来耐久 t.:ー 1)， 2)， 3)， 4。海岸近~ くに造られた橋梁はその寿命 的であるべきR C構造物が予想外に短命となっている。 が20年 し か な い こ と が 明 ら か に さ れ た 。 その調 査 また時おり新聞紙上をにぎわす社会問題ともなってい149 れており，学校々舎も地形上，海水の影響を受ける地 点、に立っているので，どの程度その影響がでているか 興味があったからであり.その 2は骨材や用水事情が 他の地域と違っていたからであるロ対象に学校々舎を えらんた理由は前報
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にくわしいが.RC造校舎は沖縄 県下どこにも存在し，規格も年次的な変遷はあるが. ほぽどこでも同一であること，休日をえらべば容易に 且つ，相手に迷惑をさほどかけずに調査できるからで ある。また建設年次や面積等の資料もそろっているこ とが予想きれたからである。 琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号.1977年 る程である。この事態に対処するためまず.RC
構造 物の損傷の実態を把握し，その原因の追求をしなけれ ばならなし、。本調査研究はその一環として行なわれた もので，既に明らかにされた橋梁の分と合わせて lつの 結論を出す予定である。 1975年 8月から 12月まで(一部は 3月まで)にわた って，沖縄県下5つの地域のRC
造学校々舎の調査 を行なった。5つの地域は石垣島，宮古島，粟国島. 那覇市.沖縄本島北部3村である。これら5つの地 域をえらんだ理由は色々あるが，石垣島をえらんだ 理由は橋梁調査のさい，海水の直接の影響が強〈現わh
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128. 校校校校校校校校枝被校校校校校校校校校校校枝被 学学学学学学学学学学学学学学学学学学学学学学学 小小中小小小小中小小中小小小小中 1 副 ι 中中小中小 保石間田原本保保良浜浜真織垣川垣配小小小原小底 久 原 野 野 坦 蔵 技 平 野 平明伊伊川大白白宮大大平登石新石石名崎川吉富野 石垣島の位置 石垣島の学校の位置 図 -1 図-2 124.1
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石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性 図 ~1 に石垣島の位置を，図 ~2 に調査した学校の 石垣島での位置を示す。調査した学校は小学校18校， 中学校9校で合計27校で，そのうち4校は小・中校が同 一場所にある。調査延べ棟数は 207棟，延べ面積は約 47，500m'，そのうちRC
造は46，600m'に達する。 3 .材料・施工・構造面からの考察 セメントは袋詰めで船便で輸送きれてきた。復帰前 も主として日本製のポルトランドセメントが主に使わ れていたのであるが，価格の安い台湾製品も一時使わ れていた様である.1960年代の後年からは琉球セメン トの製品も使われる様になっていたものと思う。細骨 材は海砂を使っていないとの話であったが，筆者の見 解で，，;t塩分量や小きな員穀の存在等から海砂が主とし て使われていたものと思う。採砂現場を一つ見学した が海岸近くの原野から採取しており海砂の範略奪に属す る。もちろん河川も沢山あるので河砂も一部は使われ ていたものと考えられるし，また直接海浜からも採取 したものもあると考えている。ある資料9) によると， 比重2.50以下，吸水量5.4-6.5%程度で良質なものと 云えない。 粗骨材は天然砂利と砕石が今回の調査で使われてい ることが判明している0・天然砂利には河砂利と海砂利 とが使われたものと考えられるが，コンクリート中の 塩分が多いことを考えると海砂利の使用量がずっと多 いと恩われる。砕石は沖縄本島や宮古島にみられると 同系統の琉球石灰岩砕石と，よそにはない暗灰色の石 灰岩砕石が使われていた様である。先手呈の資料9)から 転載すると表ー1の様になる。しかし，これはほんの 1例で産出個所が違えば，かなり性質もことなると 思われる。特に琉球石灰岩や天然砂利についてはそ ういえる。天然砂利については資料がないのでその 性質はよくわからない。調査の際の視察によると丸 味をおびているが，かなり大きいものや，やや扇平 なものも含まれており粒度分布等はあまりよくなか ったようである。琉球石灰岩砕石は海摩近くに産出す るものを手割りで製造したものもあるとのことである 表ー lにのっているものはかなり悪い品質のもので， 沖 縄 本 島 中 南 部 に 産 出 す る 比 重2，50以上吸水量 3.0 - 5.0%前後の比較的良質なものも使われていたもの と考えられる。実際使用きれているものは，白色に近 いものから淡黄色，灰褐色等いろいろあった。古成層 表 ~1 石垣島の砕石 産 出 荷 所 岩 石 名 色 比重D妹量 l 石垣市ニ和へーギナ 石灰岩(砂レキ状) 淡褐色 2，33 2，91 2 11 大浜 11(岩塊砂レキ状) 暗褐色 2.43 2，54 3 11 白保 11 (砂レキ状) 淡白色 2，34 3，21 4 11 石底山 古成層石灰岩 時灰色 2，69 0，44 5 1 11大里南風(へーフ)粘板岩.岩酸質片炭 黒灰色 2，69 0，96 6 11 石底山 古成層石灰岩 暗灰色 2，69 0.48 7 11 大里南風 粘板岩.炭酸質片岩 黒灰色 2，70 0，67 8 11 石底山 古成層石灰岩 暗灰色 2，71 0，35 石灰岩砕石は新しい建物によく使われており，話による と，粘土塊をある程度含むので，表面に後から空隙が 生じて困ると云うことであった。炭酸質片岩の使用例 も数は少ないが観察した。これら組骨材の使用例をみ ると，戦前のものは天然砂利の様であるが，戦後RC
造校舎の建築が始まった昭和29年頃から，天然砂利と 石灰岩砕石の両方共使われ始めている様である。石垣 市の市街地に近い方は，琉球石灰岩砕石を殆ど使用し ており，たまに天然砂利が使われている。石垣島の北 側の辺郡な地方では最初の間もっぱら天然、砂利である。 今回の調査で，天然砂利使用の最も新しい例は昭和37 年で以後使われていない。一方，琉球石灰岩砕石は今 回の調査では最もよく使われていたことが確認された が，これの使用は，大体昭和41年頃までの様である。 1例だけ昭和46年と云うものがある。 1つの建物で同 じ建造年月日のもので，天然砂利と砕石と両者が同時 に使われているものがあった(野底小 l号 2号， 9 号の各棟，吉原小1号)が，これは砕石が足りなくな ったので，付近の海岸から天然砂利をもってきて間に 合わしたものと考えられる。吉原小の伊IJでは，天然砂 利を使用した個所の損傷が特にひどいことが認められ ている。暗灰色の石灰岩砕石の最も古い使用は，昭和 35年であるが，主として昭和41年以降に用いられてい る。最近の建物はもっぱらこれが使われている様であ るが，極〈最近安山岩砕石も開発されたとのことであ る。採取試料について，天然粗骨材を使ったものと， 琉球石灰岩砕石を使ったものにわけで，含塩量を比べ てみると，前者は20件の平均値が0.52%と 高 し 沖 縄 本島北部3村の値(主として天然骨材使用)にほぼ匹 敵する。一方砕石コンクリートの26件の平均値は0.24 %で，宮古島や那覇市での値とほぼ同程度である。建 物の立地条件の差も考えなくてはならないが，天然、砂 利使用は辺都な地方で多く，海岸から採取したものと琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号， 1977年 151 判断しでもよきそうだ。 10) コンクリー卜の施工や配合については別報 にく わしいので簡単にのべる。配合は最初の聞は勿論容積 配合で行なわれ，簡単な自家製の木箱でセメントや骨 材を容積計量し，水もバケツ等て官十って適当な軟かき になる迄加えたものと思われる。ミキサーの使用は割 合と早くから市街地では行なわれていたと考えられる が辺郡な地方では手練りがかなり続いたのではないか。 生コンの使用は昭和40年から 45年の聞に沖縄本島より や や お く れ て 始 ま っ た も の と 記 憶 し て い る 。 現 在 では生コンの使用は石垣島でも当り前になっているが， 調査した校舎の何割位が生コンによって作られたも のであろうか。意外に少ないものと推定している。現 荘でも生コンが使われてない地域が相当あるのではな いか。要するに学校々舎に使われたコンクリートの大 半は品質があまりよくなかったと思っている。採取し た コ ン ク リ ー ト 片 試 料19件の平均は比重2.23%，吸 水量9.49%で宮古島と那覇市との間にあり，その値か 后みて，決して良質なコンクリートが使われていたと は言えない。 校舎建築の工事の管理はどの様にして行なわれたの であろうか。沖縄県では現在でもそうであるが資格の ある技術者つまり建築士が不足であり地方の市町村に は建築関係の技術者などはいないのが普通て、ある。コ ンクリート打ちにきいして，十分知識のある技術者が 管理をしたか否か非常に疑問である。また仕様書も不 備であったし，単価も安かった。さらに管理のための 設備もなかった。手押しのアムスラーが琉球政府工務 工通局に備付けられたのは昭和32年頃であり，しかも たった l台であり，勿論那覇市におかれてあった。強 度用の供試体型枠も十分なかったと思われる。いちい ち船便で那覇に重い供試体を送らねばならず，大変な ことであったと恩われる。そんなわけで
RC
造校舎に どんなコンクリートが使われていたかは少なくとも初 期の聞は全然わからなかったと思われる。耐久性から きまる水セメント比の事などは施工者は無論のこと管 理者も問題にしなかったのではないか。海砂を使うとど う云う影響があるかと云うことも誰も気にしなかった 筈である。筆者はかなり以前海砂中の塩分量および海 砂使用の危険性を指摘12)しておいたが，単なる指摘 にとどまったことをくやんでいる次第である。海砂使 用の可否およびそれによる被害防止法については20年 も前13)，14)から明らかにきれていたのであるから。 施工上の問題では，あと型枠の悪きと配筋について の無神経きが指摘できょう。型枠は水やベーストがも ってもたいして気にとめなかった。スラブのコンクリ ートを打ってしばらくは，下は雨が降っている様であ ったし，配筋は特にかぶり確保について十分管理がゆ きとどいてないことが調査の結果明らかになっている。 各学校の変状概要は付録として載せてあるが，スラ ブの所ではどこの学校でもかぶり不足が変状困とかか れていることに気がつくであろう。かぶり零というの も沢山見受けられたのである。しかし，これは石垣島 だけでなく，沖縄全体の建築工事がそうであった様で ある。RC
橋梁ではスラブより梁の方が先に損傷をき たすのが普通であり，また梁の損傷の方がずっと多か った。 1)，2)， 3)これは学校々舎の軒スラブよりもか ぶりが十分とってあり，施工のきいにも十分注意した からだと思われる。校舎建築は数も量も橋梁より多か ったし，管理する人聞の質や人数にも相違があったの であろう。橋梁は一般に断面が大きく鉄筋量も少ない から，配筋をはじめとする施工もやり易かったし 管 理もやさしかったことも理由になろう。RC
橋梁の梁 は重力の関係で側面に水平ひび割れが入り易しまた 鉄筋径が太し一且きびはじめると破壊力も大きいし， 塩分もスラプより入り易い状態におかれていたので， スラブより被害が多かったのであろう。一方建物の梁 は普通モルタル仕上され，かぶりがそれだけ厚くなっ ており，一方軒スラブは上下面共に打放しが普通であ ったので，酸素の供給が容易であり，風雨や日光にさ らされていたことも，建物スラブが梁よりも変状が早 〈生じ，ひどいことの原因であろう。 施工上の問題だけではないが，また今回の調査の対 象でもないのだが，校舎の梁間方向の室内梁に異常に 曲げ亀裂が多〈発生した棟が沢山認められた。 1スパ ンの梁に5， 6本から多いときは 10数本も入っている のである。極〈薄いものから数mm迄と色々のひび割れ 幅のものがあり，中央だけでなく，端近くにも入って いることが多いのである。原因としては断面不足，鉄 筋不足つまり耐力不足が考えられる。構造計算上のあ やまり，または計算自体を行なわなかったのではない かと恩われるものもある。その他施工のきいの手抜き も十分考えられる。なにしろ管理が十分でないから。 またコンクリートの強度不足も考えられる。そのほか 筆者の経験によると支柱を早くはずしすぎることも理 由にあげた方がよい。佃u板や，底板をはずすきいに支152 石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性 柱もはずしてしまったり，一時的にせよ，動かしたり することが多いのを目撃している。そうでないと，梁の端 近くの鉛直ひび割れは理由を見つけにくい。以下，今 回の調査で，異常に曲げ亀裂の多い梁のある棟名を列 記してお〈。 明石小3号，同 4号，伊野回小 1号，同 2号，同 3 号，白保小l号，同 4号，白保中 l号，同 2号，大浜 小l号，大浜中3号.平真小 2号，登野城小 l号，石 垣小1号，同 2号.石垣第二中 1号，名蔵小中 3号， 崎枝小1号，同 5号，崎枝中8号，富野小 3号，野底 小1号，同 3号。 以上23棟て"20m'以上のRC棟 159棟の1割4分に相 当する。すこし多すぎる値である。室内に入れなかっ た棟も相当数あり，また幽げひび割れは調査対象とし なかったので，筆者等の見おとしもあるので上記の値 は増えこそすれ減ることはない。 石垣島は人口密、度が小きいので小きな学校が多し また1階建ての校舎が多かった。そして，過疎化の傾 向が強いので，石垣市街地を別にして特別l棟を除いて は古い校舎が多かった。この始めの頃の古い建物で1 階建のものは殆ど外廊下がついており，その外廊下ス ラ ブ は 根 元 の 壁 面 線 か ら 軒 先 迄 約 2.5m位突出して お1)，先端から奥へ70cm位いの所に外廊下柱が孤立し て立っていてスラプを直接支えている。この外廊下柱 を連ねる線を柱列織と呼ぶことにしているが，この柱 列併は厚きはスラブj享と閉じく12-15cm位いだが，梁 配筋してあり，下側にスラプ筋よりやも太い鉄筋を配 してあり，下側に2段配筋しであるのがコンクリート の欠け落ち部から観察できた伊jがある。それにはスタ ーラップもまわしてあった。薄い厚きの所にかなり無 理して梁配筋をしてあるので，この柱列平野は鉄筋のか ぶりが覇軍くなり，鉄筋はきび易くなっている。その上
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きぴ始めると，鉄筋量が多い上，径が太いので破 捜力が大きい。従って柱列帯は一般に変状が早〈起り， かつ損傷が大きいことが観察きれた。また外廊下柱は 無梁版形式状で外廊下を支えていることがある。その 場合柱主筋が放射状に外廊下および軒先スラプ中に幽 げられのびている。これが施工の不備で下表面に近接 していて，早〈錆び始め，コンクリートを破壊してい るのをよく見かけたものである。これらの工法はいず れも無理がある様で，外廊下柱の上甑の鉄筋が外表面 に 近 接 し て 配 筋 き れているために，そこに変状が生 じたり，外廊下柱周辺や柱列帯スラプにひどい変状 が生じたりしている。その上剛性不足から， 外廊下 スラプ全体が，外廊下柱の中間で垂れ下がると云う 波打ち現象がみかけられた。これは石垣島だけでなく， 国頭3村や宮古島ても時折りみうけられた (那覇市で は2階建以上が普通で外廊下にも梁を通しである)。強 度上はきし支えないのかも知れないが，建物全体が老 朽化してみえ，不安感を与える。コンクリートのクリ ープの偉大きをみせつけられて感銘したぐらいである。 波打ち現象は遠〈艇れて観察しないと見つけることが できないし，建物の変状調査は極〈接近して行なわな いとならないので.みおとしが沢山あるものと思われ るが，次の諸棟に外廊下スラブ全体の波打ち現象が観 察された。 伊原問中2号(
s
.
31年)，伊野田小3号 (S.31年) 川平小中9号 (S.30) もう1つ指摘しておかなくてはならないことは，軒 先端にある水切りである。これは軒スラブのコンクリ ートを打つ際， 型枠の底板に小さな桟木を打ちつけて， 軒先端に長手に平行に凹部.つまり逆溝を作って水切 りにしているわけで，校舎建築だけでなし また石 垣島だけでなく，沖縄県全体て'普通採用きれている水 切りの製作工法である。これは色々と困った事態を生 ぜしめるので止めた方がよい。ます型枠底板に打ちつ けた桟木にスラプの鉄筋の先端の折れ曲り部を直接お くことがしばしばみられることである。これて'は鉄筋 のかぶりが零になってしまい，鉄筋がすぐに腐食する のは当然である。また直接桟木の上に鉄筋をおかなく ても.軒先々端のスラプ筋の折れ曲り部のかぶりは水 切りの凹みだけかぶりが薄くなるわけである。また水 切り凹部と軒先端との閉または，水切りのすぐ内側に 軒スラブの長手方向配力鉄筋を普通配置しであるが， 水切り凹部があるためかぶりが非常に薄くなり.ひど い時は水切りに沿って，この鉄筋が長〈露出している 場合がある。軒先端は断面寸法が小さい上， 3方から 空気や水が侵入する。従って中性化も早しまた鉄筋 の腐食に必要な酸素の供給も容易なので，鉄筋は錆び 易いのである。その上日光の直射を2方向から受ける ので，腐食は加速される状況にある。そこに水切り凹 部があるのでかぶりが非常に薄くなる。さらにスラプ 主筋が折れ曲げてあり，長手方向の配力筋が配置され るわけである。この様な状況では軒先水切部付近がR C造校舎の中て二最も早〈変状が生じ最もひどい変状 を呈するとし寸調査結果がてても不思議ではなし。、 こ琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号.1977年 153 の織な状況を改饗するためには，水切り凹郁を作らな いこと これは工法的に可能で.水切りはモルタル 等で断I討をJ1'1す方法で行えばよいー一一と.長手方向の 鉄筋は軒先端から少し離れた所で.スラブ厚の中央に 配置することが必要である。現在異形鉄筋の使用が普 通なので以前程は先端折れ曲げ部が大きくならないの て'幸いである。この折れ曲げは水平方向に行うべきこ とは当然である。 一部の校舎に存在している垂れ軒 ついても軒先端と同じことが指摘きれる。 4. 調査の方法 変状という言葉は既に使ってしまっているが，変状 とは，鉄筋コンクリート構造物の鉄筋が腐食して，コ ンクリートの表面にひび割れ.ふくらみ，欠け落ち， 鉄筋の露出と云った現象がおきている状態をさすこと にしている。校舎の変状調査はある一定地域内の R C 造校舎をしらみつぶしに全部調べ，その地域内での変 状傾向や変状が生じている割合等を知ることにつとめ た。一棟一棟のくわしい調査は目的としていないので， 一本 一 本 の 梁 に 生 じ て い る 変 状 の 寸 法 や 位 置 等 を 正確に測りとることはせず，視察のさい目測によって 大体の位置や寸法をスケッチした。また簡単な説明を現 場で書き加えた。必要に応じて写真にとった。このう ち興味あるものについては写真1-40として載せてあ る。時に応じて変状部からコンクリート片の試料を採 取し，あとで実験室で中性化試験.塩分定量試験を行 なった。昼間調査した事項は夜，その日のうーちに調査 に当った全員で討論・整理して誤りなきを期した。現 地調査終了後，また諸試験の終了後，スケッチ，説明， 写真，試験結果をもとにして，一棟一練につき変状 記録を作った。これは膨大なものになるので， jjljに各 棟について変状の概要をまとめたものに考察・意見を 加えたものを作り付録として載せてある。以上の資料 をもとにして.各練の損傷の程度を数量的に表示する ために変状等級なるものを定めた。変状等級は各僚を 3つの部分要素A，8， Cに分け，別々に評価してあ る。即ち
1
つの棟についてA-4
，8-3
，C-5と
云う様な評価が存在するわけでるある。 A部分は主要精 進要素の梁と柱である。B
部分はスラブ部分で，主と 表-2 変状等級裕付基準 変状等級 建物要素 l 2 3 4 5 l本の柱または梁 2本以上の梁また 数本以上の柱また 長手1例につき柱 A に変状のあるもの は柱に変状のある は梁に損傷のある 梁について過半数 被害なし もの もの，但し建物長 以上に損傷がある (梁 柱) 手1列につき半数 もの まで。 2 m以内の小さな 20cm以内の鉄筋の 20cm以上の鉄筋の 鉄筋の露出，ひu' B 鉄筋の露出のみ， 露出1本 (1教室 露出や大きなひび (外廊下，階段 われ等が至る所に 軒，屋内等の 被害なし または寸、きなひび 長き)その他ひぴ われが2つ以上集 あるとき。 われ数ヶ所 われ等があるとき 中しているとき スラプ) ( 1教室長1単位) 小さな鉄筋の露出 大きな鉄筋の露出 大きな鉄筋の露出 至る所に露ひ出がu'あfコれる￨ C 小さなひびわれ数 およびひぴわれ l およびひぴわれが 鉄筋の 被害なし ヶ所 ヶ 所 (1単位につ 1単位.につき， 2 とき。 (階段手すり) き)その他ひぴわ 本以上，その他ひ れ露出等 ぴわれ，露出多数 l単位とはある階から踊り場まで154 石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性 して軒スラプと階段スラブが対象となった。室内スラ ブは下表面に木毛セメント板の様な仕上げ材がはって あり，多くの場合変状を観察できなかった。またスラ プ上面にはあまり変状が見られなかった。これは鉄筋 がコンクリート施工に際して下に沈む傾向があるから であろう。 C部分は階段手すりである。この様に3つ に分けたのは，変状等級を定める都合上からで，この 様に評価することを念頭において調査に当ったわけで はない。
A
，B
，C
各部分は校舎の安全性に対して果 している重要度が大きく異なり，かつ，変状程度，傾 向に明らかに差があった。また鉄筋のかぶりや断面寸 法等にも大きな差があり，鉄筋の発鋳しやすき，変 状の現われ易きについても相違があると考えている。 変状等級はすべてlから 5までの数値で表わすことに し，1
は無損傷で数値が増えるに従い，A
，B
，C
各 部分共損傷程度はひどくなり， 5になると，至る所に ひび割れや鉄筋露出が生じていて，校舎は建替えか， 大規模な修理を要する。変状等級格付けの基準は表-2にかかげてあり，それに基づいて評価，算出した各 棟の変状等級は表一3に教育委員会の資料より得た建 設年次，面積等と共に載せてある。A
，B
，C
等の区 分のしかたや変状等級の定め方等については異論のあ るむきも多いと考えているが，簡単な数値化と云うこ とを念頭において上記の様に割り切って定めたのであ る。御批判を乞う次第である。特に1つの建物全体の 損傷の評価を行うつもりで，色々と試みてみたがうま くいかず断念してしまった。 5. 変状状況と考察 表- 3の結果をもとにして，年次別，変状等級別に 棟数を表示しであるのが表-4である。同一棟でも建 築年次が違えば別棟扱いして，個々に変状等級を評価 しであり，また 20m'以下の小さな棟は除外しである。 表-4をみてわかる通り，石垣島て前現在建っている新 旧あわせて R C造 143棟(ただし 20m'以上)のうち 33 %が主要構造部の柱または梁に何等からの損傷をこう むっていることになっており，きらにスラプ部分では 軽微な鉄筋露出等も含めて，全棟数の 83%が何等か の損傷をこうむっている。階段手すりに至ってはさら にひどく，各目上は 85%の損傷率(変状が生じている 棟数を全棟数で割ったもの)であるが，吹ききらし型 または外階段にかぎり， R C製棒状手すり以外の手す 表-4 建築年次別，損傷等級別棟数 A (梁・柱) B (スラブ部分)c
(階段手すり)z
z
木製 不l 1 12 3 14 5j
(
z
:3) 1 12 3 14 5 b:5) 壁状 2 13 4 15 ノ《イプ 明 S，2911 1 12 3 112 3011 1 1 2 3 1 ~ 3 3112 2 13 5 1 10 2 15 5 1 !~ 12 6 14 3218 2 13 1 16 12 2 110 7 1 !~ 19 3 11 12 3311 2 1 1 3 1 12 1 1 4 ~ 1 1113 3415 111 1 1 3 2 14111 8 6 3517 111 2 11 2 13 3 10 8 3 12 6 3616 l l 3 13 11 4 7 l 3719 2 11 11 4 1 13 6 12 111~ 9 5 12 11 3814o
11 1 12 3 111 2 3918 2 11 3 12 3 15 11 9 6 2 13 11 4013。
2 11 3 1 4113 11 1 11 2 11 3 1 4217 12 2 3 14 12 6 2 4318 11 1 13 4 12 l 4416 4 11 11 2 1 4514 2 12。
2 4614 2 12。
2 4715 1 14 2 4813 211 4 4910。
。
1 2 5011 1。
。
}; 196 13113 7 114 (47) 24136 36127 191 (82) 4 311o
112 19114 り(木製，パイプ製，壁状のもの)を除くと，損傷率 は45/46=98%となる。損傷を生じてない R C製手す りはたったH
牛でそれも昭和47年製作の新しいものだ けである。このひどい損傷率をみるとき，今迄の沖縄 県内の R C造校舎の建築のやり方に何か重大な欠陥が あると考えざるを得ない。 まず階段手すりC部から検討してみよう。石垣島の 校舎は市街地に立つものを除いて殆ど平屋である。ま た過疎化を反映して新設校舎が少ない。古い方の校舎 の階段は外階段または風雨吹きさらし型(開放型と呼 ..l;')の内階段である。これら階段の手すりはlOX15cm 位または 3- 4 X30cm位いの断面であり，鉛直ポスト も1O-15cm角 位 で あ る 。 い ず れ も R C製である。鉄 筋は複数本入っていて 2本と 4本とを確認したが， と にかく小さな断面に鉄筋が沢山入っているので，かぶ りは薄いし，零の場合も多くみうけられた。施工は現 場打ちなので，いきおい軟かいコンクリートになって しまう。建物本体とは別の時期に打設するので手ねり が多かったものと思われる。断面は小さいし，風雨は 直接当るし，おまけに外階段の場合は日光も当ると云 うわけで，古い方の棟の階段手すりは鉄筋が非常にき琉球大学理工学部紀要(工学篇)第13号.1977年 155 ぴ易い状態にあるわけである。調査結果もそれを反映 リートの損傷がわかることがある。例は少ないので. して，昭和39年以前に作られた RC製棒状手すりは 100 あげることにすると %の損傷を受けており，それも小さな鉄筋露出と云っ 大浜中l号，石垣小 2号，石垣中 2号 た軽微な損傷でなく.変状等級3以上の鍋傷を受けて の3様である。みおとしゃ.内部観察不能の場合もあるの いる。昭和40年以降に作られた階段は.外階段を除い で他にもあるものと思われる。またスラブ部分は上表面に て，関口部に窓ガラスをはめ
1
階入口部に戸が付い は変状がでにくいし.ひひ智l
れ等はよほど幅広くない た密閉型の内階段である。また階段手すりとして，鋼 とゴミ等で発見しにくい。鉄筋等も施工事情から下の 製，木製のものが多くなっている。そのため， RC製 方へ寄っていることも理由の1つであろう。従って変 棒状手すりで確認できたものは昭和40年以降ではたっ 状調査は大半がスラプ下表面の観察結果てある。階段 た21牛て1 ひどい損傷のもの 1件，無傷のもの l件て二 部スラブは斜めスラブ，踊場スラプ，廊下部スラブ 後者は昭和47年建造でまだ新しいので無傷は当然であ 共に，下面は打放しで，仕上げ材等は貼つてない。木 ろう。以上の様なわけで，階段手すりについては問題 毛セメント板を室内スラブ下面に鮎つであるものは 点がはっきリし.対策も解決ずみと言ってもよい。即 (コンクリート打ちの際.型枠底板上に敷きつめて， ち， RC製手すりにしたいなら.壁状手すりにすべき その上にスラプコンクリートを打設するので，後から であり，それがいやなら木製か鋼製にすべきであろう。 貼りつけるのではなし、)，音響的効果をねらったもので， 石垣島の例でないが，鋼製手すりが腐食して危険なも コンクリートや鉄筋の保護のためではない。従って， のも発見されているので，鋼製の場合，あまり長持ち 階 段 部 ス ラ プ に は 木 毛 セ メ ン ト 板 を 貼つてない。 木 はしないのではないか。耐久的消耗品と考えておくべ 毛セメント板を貼つであれば階段スラプも鍋傷はもっ きであろう。現在存在しているRC製手すりのうち変 と減っていたと恩われる。なお，木毛セメント板を室 状等級5のもの 141牛を含めて， 40%近くが危険な状態 内スラプ下面に貼る工法は昭和40年頃から以降あまり にあるので注意を要する。その校舎名を次にかかげて 行なわれなくなり，天井付きの仕上げに変った様で おく。 ある。階段部スラブは.室内スラブに比べて，ずっと 川平小2号(内)，白保小1号(内) ，白保中 1号 損傷を受けている割合が多<，いちいち挙げるわけに (外) ，富良小 l号 (外)，大浜小 l号(外，内)， はいかないが，概して，同一棟内で，軒スラブ部分に 大浜中2号(外)，同3号(内)，平真小2号(内)， 比べると変状程度は軽い。従って変状等級の格付けを 登野城小3号(東外，内)，同 4号(東外)，石垣小 1 する場合は軒スラプてー決ってしまう。階段スラプの変 号(東外)，同3号(商外.内).石垣中 3号.川平小 状でB部の変状等級が決ったことは，石垣島では殆ど l号(内)，同10号(内) ない。これは，風雨を受ける条件が軒スラプ程きつ 上記で， (内)は内階段， (外)は外階段を示す。 くなしまた日光の直射も受けないこと等，先に述べ 次はスラプ部分について述べる。スラブ部分は大別 た軒先水切部とは反対に.鉄筋腐食についての悪条件 して，外廊下スラブ・軒スラブ等直接風雨にさらされ が重なっている部分が存在しないためであろう。 る部分，階段部スラブ等で，一応風雨にさらされるに スラブ部分の損傷1;1:軒部分に集中している恰好であ しても，その割合が低いもの，室内スラプで風雨にき る。表-4をみればすぐわかる通り，昭和34年までは らされない上，下面を木毛セメント板等の仕上材でお 損傷率50/50=100%であり，以下漸減しているが， おわれているものの3つに分けることができる。 その有機は図- 3および表一 5の通りである。ごく新 以上述べた順序で損傷をうける度合が減少する。スラ しい校舎でも， I員傷を生じているものが54%に達して プ部分は厚きが薄<，鉄筋のかぶりも薄いので，柱・ いる。この様に古い棟から新しい棟になるに従い.損 梁部分に比べて，ずっと変状が生じ易いことは，この 傷率は減少してはいるが，連続的に移行しており，現 節の員頭で述べた通りである。このうち，室内スラブ 在損傷が生じていなくても，年月がたてばほぽ確実に の下表面は普通木毛セメント板でおおわれていて，変 損傷が生じ，かつ変状等級が増加していくことが予想 状を観察できない。それでも木毛セメント板を通りこ できる。 して，錆のしみ出しが見えたり，ふくらんだり，木毛 現在スラプ部分にひどい損傷を生じていて，重いも セメント板の破壊したりして，鉄筋腐食によるコンク のをのせたり，下から棒て。突いたりすると，軒先部が156 石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性
%
20 1 I IL
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S ，29 3. 1 33 35 37 39 4] 43 45 47 49. 51 建設年次(昭和) 図-3 石垣島累加損傷率 表-5 変状等級2以上のスラブ損傷率 ごく一部が施工上の不注意により，かぶり零か.ある いは非常にうすいために，はじめから露出しているか， 建築後すぐに変状を呈するもので，ひびわれなども 伴なっていない。古い建物にも，ごく最近の建物にもみ られ，これは軒先水切部およびその近傍に多くみられる ものである。次は小きなコンクリートの欠け落ちを伴な う.小さな鉄筋露出で1- 5cm位の長さのものである。 年次区分 棟 数 損傷率 529-35 58/59 98.秘) 536-40 34/38 88.5 541-45 19/32 59.4 546-50 7/13 53.8. コンクリート欠け落ち面積は鉄筋のかぶり厚きに比 欠け落ちたり，また振動が加わった時に変状部でふく 例しているようである。これも軒先水切部に多いが. らんでいる部分がはくりして落下したりすることが予 そのたのスラプ部分にもたくさんみられるの鉄筋のか 想される危険な棟が非常に多い。これはスラブ部分全 ぶりが，もっと厚くなると，鉄筋が露出する前にひび 体が危険であるというわけではなし部分的に危険で われが生じる。ひぴわれは小きいものは数cm，長いも あると考えられる。以下校舎名を列記すると， のは数mにおよぶ。ひびわれは，鉄筋の腐食がひどく 明石小1号，同3号，同5号，伊原問中2号，同10 なるとふくらみを伴なうJ、くらみも数cmの小さいもの 号，同11号，伊野田小 3号，同 6号，川原小 2号，大 から.数10cmから数mにわたって段違い状に生じてい 浜中l号.平真小 2号，登聖子城 1号，同 2号，同 3号. るもの，局部的に多角形状にふくらんでいるもの等が 同4号，石垣小 1号，同 2号，同 3号.石垣中 3号， ある。この変状は年月が経過すればコンクリートの欠 4号，同6号，同7号，名蔵小中2号，同3号，同6 け落ち，鉄筋の露出にいたる。大きな鉄筋露出は通常 号，同 7号，崎校小 1号.同 5号.同 9号， JlI平小 1 大きなコンクリートの欠落を伴なうカt中にはほとんど 号，同9号，吉原小 1号.富野小 1号，同 3号，野底 コンクリートの欠け落ちを伴なわない巨大鉄筋露出もあ 小1号.同 2号.同 5号.同 8号.同 9号， る。これは施工の不備でかぶりがごくうすいものであ と合計39棟で， 20m'以上のRC練の28%余に達する。 る。鉄筋の腐食によるコンクリートの損傷はかぶりの スラブ部の変状はどのようなものであろうか。一 番 うすい鉄筋の露出よりも，かぷりの厚い鉄筋がコンク 軽微なものはコンクリートの欠け落ちを伴なわない1- リートにひびわれを生ぜしめた時の方が有害である。か 2cmの鉄筋露出であり，これは鉄筋の折り曲げ部等. ぶリが厚いと，変状が発生するには時聞がかかるが.琉王者大学理工学郁紀要(工学鱒)第13号， 1977年 157 一旦変状が生じ始めると.コンクリートに与える損傷 は深<，ひどいのになると軒先水切部より先端の方が 落ちでなくなっている場合(野底小5号)や， 1スパ ンにわたり，軒下面のコンクリートが欠け落ちて，鉄 筋の縦・横方向の配筋状態がよくみえるものも生じて いる(川平小・中 9号)。 スラプでも最も変状が生じやすい個所は前述のよう に軒先水切部とその周辺て二ついで外廊下柱周辺と柱 列帯である。それから外廊下および軒スラプの他の部 分である。これは鉄筋のかぶりが施工のさい確保され やすいか否かによってきまってくるようで，注意深い 施工をすれば，相当ふせげるものである。変状等級 4 以上のひどい損傷をこうむっている棟てコひどい損傷 個所別に棟数を表示したものが表-6である。 表-6 軒スラプのひどい変状個所別棟数 (変状等級4以上) 軒 ス ラ プ 種 別 変 状 個 所 練数 水 切 部 26 外廊下スラブ 柱 ~IJ 帯 および附随す その他のスラプ部分 る軒スラプ ス ラ ブ 全 体 16 一 水 切 部 21 外廊下と関係 その他のスラプ節分 10 のない軒 ス ラ ブ 全 体 4 今回の調査では屋恨スラプに昇って，上から調査す ることはしていない。昇りにくいのと，時聞の関係か らであるが，調査すれば変状個所はある程度ふえたの ではないかと考えられる。 柱・はりの主要構造部の変状もひどいものである。 全体の約1/3が柱・はりに何等かの損傷をうけており， この部分の変状のひどい変状等級A-5の校舎の割 合は14/143で9.8%もあり.これは，今回の調査で一 番強〈海水の影響のでている沖縄本島北部3村のそ れ(12.9%) につぐ値である。変状等級 A-5の校舎 と，ひどい領傷をこうむっていて危険であると判定さ れた棟との合計は15棟に達し，それらの棟は， 明石小1号，同 3号.同 5号，伊原問中 2- 1号， 同2-2号，同 10号.同 11号，伊野図小 3号，富良小 2号，石垣小2号，名蔵小中7号，崎枚小中5号.}II 平小中 9号，野底小 2号，同 9号. であり，いずれも古い棟てエ最も新しいのが昭和34年 建造のものである。これらの棟は長手方向に柱列
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向jの うち過半数に柱主筋に沿うひぴわれが入っており，地震時 にきいして危険である。梁・柱に変状を生じている最も 新しい棟は昭和43年のもので.以後の建物て怯，今のと ころ変状は生じていない。しかし表-4をみればわか る通り，変状を生じている割合は年代が新しくなるに つれて漸減しているわけで，昭和43年以降建造の建物 もいずれは柱・ lまりに変状が生じてくるものと考えた 方がよい。図 3には A部分の累加損傷率ものせであ るが，宮古島のそれに対応する部分と大きな開きがあ り，石垣島の方がずっと鍋傷率は大きい。宮古島のコ ンクリートの品質や施工が石垣島におけるそれよりよ かった結果と解釈すべきでなく，コンクリート品質は 変状都の試料によると，石垣島のコンクリートの方が わずかではあるが良いという結果がでているし，施工， 特に配筋施工の良否の判定の参考になるB都の繍傷率は両 島において大差がない。宮古島の累加傾傷率が低くな った原因は，宮古島には比較的新しい小きな校舎が多 しこれが新しいためにまだ損傷を生じていないこと と，もう 1つは，両者のコンクリート中の塩分量の差 であろう。 はり・柱の変状がどこに生じやすいかというと，こ れは付録の変状概要をみればわかる通り，外廊下柱で ある。これは石垣島以外の地域においても同じである。 外廊下柱が特に極分が多かったりコンクリート品質 が悪いということは考えられないから，風雨や日光に 直接きらされることが原因だと思われる。校・はりの 変状個所別棟数の累計は表ー 7の通りである。他地域 にくらべて，はり・柱の損傷は多いといえる。 表一7 柱梁の変状個所別棟数 変 状 個 所 棟 数 外 廊 下 柱 28 外ふき廊き下ら柱し部以内外梁柱の 17 屋 内 の 柱 梁 20 6. 含 隼 量 ， 中 性 化 状 札 そ の 他 変状個所からの採取試料については，フェノールフ タレインによる中性化深きの測定と硝峻銀滴定による158 石垣島の鉄筋コンクリート造校舎の耐久性 表- 8 中性化試験・塩分定量試験結果 献 機 中 性 七{ E式 験 塩 分 量 試 験 組 科 学 校名 番 試 験 探取個 所 奥 大 試 行(叩料き×)幅的き かぶり 鉄中性筋化まで が試料中性金体化 中性(化.cm深最) さトコ(深ン第さ(クcmlcリm)層ー) 第コンクリー 表 面 モル 建設年代 番 中し て い- 第2層 タ(深ルさm層) その 他 骨 号 号 (c.) るか るかし て い 最 小 大 (探き佃)% H 1 平久保 1 外廊下スラプ 1.8X7.0 1.5
。 。
0(1..460迄) 0(1.4.75迄) S. 32 天然 2 明石小 l 外廊下柱 3.5 x2.5 3.1。 。
0.47 0.73 S. 32 天然 (1.5迄) (3.5迄) 3 n 3 外廊下スラブ 1.5 X7.4 1.2。
。
0.13 S. 32 天然 4 11 3 外廊下スラブ 1.7 X5.0 2.3。 。
0.15 0.16 0.15 S. 32 天然 水切り (1.0迄) (2.3迄) 5 伊原聞 10外廊下軒水切り 2.3 X3.8 1.9。
。
0.48 0.51 S. 32 天然 中 (1.0迄) (3.8迄) 6 伊野田 6北 面 軒 2.5 X6.0 1.8。 。
0.45 S. 32 天然 7 川原小 2 北東スラプ 1.5X4.9 1.3。 。
0.15 S. 37 疏砕 4.0X5.0 0.18 (底) 8 11 2 I 1階東階段手す可 (偶角部) 1.0。
1.2 • 2.00.21(欄) 0.21 S. 37 lli砕 9 11 3 I 1階 軒 2.0 X5.0 殆ど零。
。
0.39 (水切り). S. 37 琉砕 0.34(水切り隣接) 10 11 3 I 1階北面干軍 1.2X4.0 同 上。 。
0.11 S. 37 E附
￨
11白保小 l 中央階段手すり 3.5x3.5 1.0。 。
0.42 0.35 S. 32 天然 (偶角郁) (1.5迄) (3.3迄) 12白保中 3 南面軒先 1.3 X2.8 0.3 1.1。
。
0.20 S. 37 琉砕 13 大浜小 1 外廊下柱 7.1 X才、4 不 明。
0.37. 0.390.48 0.29.0.33 モSJレ3部タ1ル lli砕 (偶角部) (2.2迄) (内部) (0.7迄) 層は 色 14 大浜中 1 廊下スラブ 1.9X9.4 1.3。 。
0.29 0.41忌
Sレ2タ9ル琉砕 (0.4迄) 4・
・
R 15 11 3 中央階段ポスト 1.8 X3.4 1.1。 。
0.27 S. 38 T車砕 {偶角) 1.8 16 平真小 2 第3教室北面軒 4.1X4.0 13..30。 。
00..24割水切0(1.5り) 0.913
3
t
ィ
liI!砕 迄) (3.3迄) 17 11 2 I 2階北面軒 2.5 X7.0 0.8。
。
O.l4(本切1)) 0.07i~~{
琉砕 2.2。
ω(1.5迄) (2.5迄) 18 登野織 梁 1.9X 不 明。
0.05 0.10(0.3-量S. タ 31 琉砕l (1.5迄) 0.7迄) 面ル赤モル色 19"
2 中央階段スラブ 1.2X8.5 1.2。 。
0.16 S. 31 硫砕 トーー 20"
3 東側階段おどり場0.9 X2.5 0.9。
。
0.44 S. 31 琉砕 21 石垣小 2裏 側 軒 1.0 X2.0 ー。
。
0.74 S. 2929 天然 22 11 3 I 2階軒水切り 3.3 X4.5 03..93。
。
00..00耳岡本切1..5迄1)))0(.30.1 2迄) 水S・
1切t$03り39よcm硫砕 お 名蔵小 6 南外廊下スラブ 1.5X7.7 1.5。 。
0.84 S. 31 天然 2.
4 11 7 梁 1.0 X5.0 1.0。
。
0.56 S. 31 天然 25川平小 10 I 1階西端スラブ 1ιX6.5 1.4。
。
0.18 S. 32 琉砕 26 富野小 3 スラブ 1.4 X4.9 1.2。 。
0.52 S. 32 天然 27野底小 1 第2室外廊下スラプ 2.4X5.5 2.4。
。
0.25 S. 30 天然 28 11 9北 面 軒 不 明。
1.41 1.35 S. 32 天然 (1.5迄) 29 11 9南 面 軒 1.5X2.5 不 明。
0.36 S. 32 天然159 1昆練時にしろ，硬化後にしろ， コ ン ク リ ー ト 中 に 塩 分が入りこまないようにすることが先決問題である。 表 -
