高強度コンクリートのコンシステンシーに
関する基礎的研究
（昭和53年10月31日 原稿受付）
開発土木工学教室高山俊一
出 光 隆 古 賀 順 二
Basic Study on the Consistency of High Strength Concrete by Shun−ichi TAKAYAMA Takashi IDEMITSU Junji KOGA
1。th。，e day・， t・imp・・ve c・n・i・t・n・y i・high・t・en餉・・n・・ete c・nt・ini・g・up・・pl・・ti・i・e「・
the method of delayed addition of the plasticizer have been used， which can reduce unit cement content at about 60〜70 kg／m3 as compared with the method of ordinary simultaneous addition．
H。w。v。，，。、 the c。ncret・i・ext・em・ly・dh・・iv・， it i・diffi・ult t・mea・ure the c・n・i・t・n・y・f high strength concrete by ordinary slump test．
Under the circumstances， the authors devised pertinent methods to measure workability of the concrete and obtained some good results in rabolatory tests on the methods．
そこで，高強度コンクリートと普通コンクリートの相 1・まえがき 異点を明らかにするために7種類の試験機によってコン
減水効果の優れている高性能減水剤を添加した高強度 システンシーを測定してみた。
コンクリートは，水セメント比がわずか28％と小さくて また，高性能減水剤の添加時期によってコンシステン も，スランプが大きなコンクリートにすることができる。 シーが改善できるので，D2）減水剤の添加時期について しかし，そのコンクリートは粘着性に富み，通常使用さ 研究を行なってみた。
れているコンクリートのコンシステンシーと｝まかなり異 2．使用材料 なっている。高強度コンクリートは流動性があって取り
扱い易いようにみえるが，スコップによる練り直しや突 セメントは三菱鉱業セメント会社製の普通ボルトラン き棒による締固めなどに要する労力は，普通コンクリー ドセメント（比重3．16〜3．18）を使用した。使用した骨材
トのそれに比べてかなりの力を必要とするようである。 の物理的性質を表一1に示す。粗骨材には砕石を使用した。
表一1 骨材の物理的性質
産 地 石 質 最大寸法
imm） 比 重 単位容 ikg／m3）ﾏ重量
実積率
i％） 粗粒率 吸水量
i％）
細骨材1 筑後川 川 砂 一 2．47 1437 61．0 2．33 4．80
細骨材II 湯 玉 海 砂 一 2．51 1579 64．3 3．06 2．25 粗骨材1 門 司 硬質砂岩 20 2．73 1582 58．3 6．75 0．55 粗骨材II 門 司 硬質砂岩 20 2．63 1549 59．4 6．59 0．83
48
表一2 高性能減水剤の諸性質
論
主 成 分 比 重 外 観 PH 使 用 量i×セメント重量）M β一ナフタリンスルホン酸
@ ホルマリン縮合物 1．21 黒褐色液状 8〜10 1．5％
N 高縮合トリアジン系化合物 1．13 淡褐色液状 7〜9 3．5％
高性能減水剤は市販されている中から2種類（略称M 300 およびN）を使用した。その成分，比重等を表一2に示す。
減水剤の添加量はセメント重量に対する重量百分率であ 280
り・Mは1・5％・Nは3・5％とした・ 看，6。
3．高性能減水剤の遅れ添加によるコンシステンシー ㌣
の向上 ミ24°
減水剤を水と同時に混入せず，セメントが水と接水後 220 に減水剤を添加すると，コンシステンシーが向上するこ
200 とが知られている。3）しかし詳細な報告は少ないようで
0 1 2 3 4 5 あるので・著者らは最初にモルタルで減水剤の最適な添 遅れ添加時間（分）
加時期を明らかにし，その後，コンクリートについても
減水剤の遅れ添加を実施し，コンシステンシーがどの程 図一1フ゜一値と遅れ添加時間の関係 度向上するか，従来の方法と比べてみた。減水剤を水と
1
『
気温22〜25℃
?Zメント比
O28 （％）●30
ｻ率（s／m）40％O32
同時に混入せず，減水剤だけ後から添加することを遅れ 300 添加ということにする。
3．1．遅れ添加によるモルタルのコンシステンシー
＿250 に関する試験 ξ 3．1．1．試験方法 魍
モルタルのコンシステンシーはフ・−1直によって判断 『2°°
した。フロー試験には，細骨材用の表乾状態測定用フロー N コーンおよび突き棒を使用し，試料はコーン高さのほぼ 150 1／3ずつ分けて詰め，おのおのの突き数は2層目まで各
10回，3層目は5回とした。モルタル試験の練り混ぜ容 100
⊥、
、1一き、 、 o
、
Q へ ・、
、
、 一
気温20℃
W／C〔％）
032●30
◎28
1分遅れ添加
気温20℃
W／C（％）
032●30
◎28 同時添加
へ＼1 、s；
〉一＼一 ＿．
＼ド、1＼
、、虻、．1
＼1＼＼、、
ぺこ：灘
◎一
量は゜・5τとし・通常・融室（2°±℃）にて行なった・ 糾。354。455。55
同時添加の練り混ぜ時間は，熟練者2〜3名によって5 砂 率（％）
分とした。4）また，遅れ添加の場合は，水，セメントおよ
び細骨材を混合して3分間練り，所定時間後に離能減 図一2フ゜一値と砂率の関係
水剤を添加して再び3分間練り混ぜた。
3．1．2．減水剤の添加時期 ように，遅れ添加をすることにより，コンシステンシー 減水剤の最適な添加時期を決定するため，モルタルに が向上していることが認められる。1〜2分の遅れ添加 減水剤Mを使用して試験を行なった。砂率（s／m，s：砂 がコンシステンシー向上に最も効果があり，さらに遅く の容積，m：モルタルの容積）40％のフロー値と遅れ添 なると若干低下するものもみられる。そこで最適な遅れ 加時間の関係を図一1に示す。遅れ添加時間0分とあるの 添加時間を1分と定めた。図一2は同時添加および1分遅 は，減水剤と水との同時添加である。同図から明らかな れ添加を実施した結果を比べたものである。単に減水剤
がかなり大きくなり，遅れ添加法が優れた方法であるこ 遅れ添加法は単に減水剤の添加時期を若干遅らせるだけ とが認められる。減水剤Nについても実施した結果は， で，コンシステンシーが向上して単位セメント量を小さ Mと同様に遅れ添加法がコンシステンシー向上に優れて くできるので，経済的にもなり優れた方法であると考え いることが認められた。このように遅れ添加法がコンシ る。
ステンシー向上に優れている理由としては，遅れ添加す ることによってセメント中の含有率が大きいC、SやC，
Sに吸着する減水剤の量が，相対的に多くなるためとさ 500
れている。3）5）
3．2．遅れ添加による最適配合の単位セメント量の
軽減 480
響繋嶽濃liiil l蜘 ∠ユ・
ギ wC 32％
3．2．1．試験方法 担， コンクリ＿ト温度
コンクリートの練り混ぜには，たらい型の強制練りミ 掛144。 ㌶；
キサーを使用し，練り混ぜ容量はすべて25尼とした。遅 014（cm）
れ添加による練り混ぜ方法は，まず，セメント，水，砂 ゜11 ①12
のモルタルで3分繍，そのあと1分後に高㈱水 42。° tll
剤を加えて再び3分間練り混ぜ，次に粗骨材を入れて2 ㌢ ◎ 6 分間練り混ぜを行なった。 0 30 35 40 45
3．2．2．コンクリートの最齪合 細骨材（％）
最適配合とは所定の強度，耐久性，水密性およびワー 図一3 単位セメント量と細骨材率の関係 カビリチーを有する範囲で単位水量が最小となる配合の
ことである。著者らの最適配合の決定方法は前報告4）6）に よって詳細に説明しているので省く。一例として，水セ メント比32％，減水剤Mの場合で，スランプと粗骨材量 の関係より導いたもので，スランプをパラメータとした
単位セメント量と細骨材率の関係を図一3｝・示す．図中の 6°°
各曲線は下に凸となっているため，各スランプで最小単 竃 位セメント量を有する最適配合が求められる。同様にし 童 て水セメント比28，30，32％およびスランプとフロー値 哩 についてそれぞれの最適配合を求めた。その結果を表一3 ミ500 に示す。単位セメント量は水セメント比が28％でスラン ± プよりもフロー値の方が若干小さくなっている。しかし 糾 水セメント比が30，32％では逆に単位セメント量はフ
ロー値の方がスランプよりも大きくなっている。図一4は 410
／げ 6
／ 12cm
W／C 28％
気温30℃、M 遅れ添加 くトスランプ ー●一フロー値 同時添加
〈〉 スランプ
◆°フロー値
減水剤の遅れ添加が同時添加に比べ・最醐合の単竺セ 3° 糸田骨蕊％） 4°
メント量がどの程度小さくできるか検討するためにホし
たものである。同図によると，スランプおよびフロー値 図一4 減水剤の添加方法による いずれも遅れ添加によって単位セメント量が60〜70 単位セメント量の違い
50
表一3 スランプおよびフロー値による最適配合 スランプ
icm）
ス ラ ン プ フロー値 フ ロ ー 値 水セメ
塔g比i％） セメント量
ikg／m3） 細骨材率
@ （％） 砂 率
@ （％） （％） セメント量
ikg／m3） 細骨材率
@ （％） 砂 率
@ （％）
28 508 32．9 43 23 499 33．1 44 30 476 34．4 45 42 487 37．4 46 6
32 424 30．9 45 37 『 一 一
ｧり28 508 29．9 40 26 一 一 一 28 529 34．9 43 36 511 34．2 44 30 487 35．5 45 54 501 38．3 46 8
32 430 31．0 45 49 一 一 一
28
秩ﾈo 515 30．6 41 36 一 一 一
28 537 35．7 43 50 522 35．0 43 30 497 36．8 45 66 510 39．4 46 10
32 438 32．0 45 61 477 32．9 43 28
秩ﾈり 520 31．2 41 46 一 一 一
28 548 36．4 43 63 534 36．5 44 30 505 37．4 45 77 517 40．0 46 12
32 444 32．5 45 73 486 34．1 43 28
ｧり 527 32．0 41
1
T6 527 31．5 41 28 554 36．8 43 76 545 37．7 44
14 30 513 38．2 45 89 522 40．7 46
32 452 33．5 45 84 498 35．4 43 28
秩ﾈワ 535 32．7 41 66 542 32．1 40
3．3．最適配合の長期強度
図一4の最適配合で実際にコンクリートを打設し，長期
1000 強度を検討した。その結果を図一5に示す。材齢28日以後
の強度の伸びが著しく，材齢1年では水セメント比28％
で約1000kg／cm2に達している。また半年でも水セメン 900 ト比28％でスランプ10cmの配合では1008 kg／cm2の ∀ ミ 強度に達したものもあった。同図によると遅れ添加を実 皇 施しても強度は変わらず，逆に単位セメント量は小さ、、 薔8°°
濾 にもかかわらず4週，13週では，同時添加の強度をわず 恒 かに上回っている。 700
4．高強度コンクリートのコンシステンシー
粘着性に富んだ高強度コンクリートの施工法を考える 600
ために，まずコンクリートの性質を十分知る必要から 14 13 26 52 （半年） （1年）
種々の測定器具によって，高強度コンクリートおよび普 材 令（週）
通コンクリートのコンシステンシーを測定した。 図一5 圧縮強度と長期材令の関係
1
1
一
卿C（％）
O 28 1分遅れ添加 怐@28 同時添加
@ 32 同時添加
比較するために打設した普通コンクリートは，水セメン ト比55％で空気連行性減水剤を規定量（粉末でセメント 重量の0．25％）混入した。コンクリートのコンシステン シー測定はスランプ試験を中心にして，フロー試験（A
§TMC124），球貫入試験（別称ケリーボールー試験， A §毫 STMC360）， V B試験および著者らが考案したスコップ
貫入試験，くさび貫入試験および鉄筋間通過試験を行 なってみた。スコップおよびくさびの各貫入体を図一6，
図一7に示す。スコップ貫入体は平スコップに鉄輪を通し て重量2．6kgとし，くさび貫入体は厚鉄板をくさび形に
して重量2．5kgとして使用した。貫入体をコンクリート 26 の面上10cmの高さから自由落下させ，コンクリート中
に貫入した深さを測定して貫入量とした。測定は2回行 重量2．5kg（単位：㎜）
ない平均値をとった。鉄筋間通過試験は図一8に示す装置 4．1．試験方法
高強度コンクリートの水セメント比は28％とし，表一2 に示した離能減水剤を使用した・コンシステンシーを
@ 11
ζ■ 一剽ｯ
N一一
161 N
で行なった．内径248mmの塩化ビニール管｝・φ22の鉄 図一7くさび貫入体
筋を等間隔に渡し，その上にコーン（高さ227mm，上縁 径150mm，下縁径200 mm）に詰めたコンクリートをの せ，振動（振動数 3400VPM）を与えてコンクリートが
鉄筋間を通過し終えるまでの時間（秒）を測定し，通過 150
時間とした。 繊゜：：露⑳憩
卜o
寸
o⑦ 一
161
164 1．5
§
§
聞勧乞：梁ぴ濠・1泌！
27 φ22 200
248
（単位：mm）
重量2．6kg，（単位：㎜）
図一6 スコップ貫入体 図一8 鉄筋間通過試験装置
52
4．2．スランプとフロー値の関係 も粘着性に富んで拡がりにくい高強度コンクリートがで 図一9には，減水剤の同時添加と遅れ添加によるスラン きるものと考えられる。気温30℃の場合も同図とほぼ
プとフロー値の回帰直線を示す。同図によると，水セメ 同様な結果となっている。回帰直線と相関係数を示す。
ント比28％の回帰直線は添加方法によって若干異なっ 高強度コンクリート S＝0．15F＋1．80 γ＝0．92 ているが，32％ではほぼ同様な直線となっている。減水 普通コンクリート S＝0．19F−12．0 γ＝0．97 剤の違いによっては，減水剤のNの方が同一スランプで
若干拡がりにくいようである。rは相関係数を示すが，
いずれの回帰直線とも1に近く，スランプとフロー値の 相関性が極めて高いものと考えられる。30℃と10℃の 気温の違いによってはほとんど変らなかった。
20
15
；
《1・
，ミ
× 5
：＝：一＼＼＿＿＿
wC訓｝％ ＼ ，
S＝0．15F十2．5 S＝0，17F−1，1
20
盲315
〜10 1卜
0
；亘：量；㌍㍗㍗
@立品互16
7 1
L
−≠二78ぐ゜
50 100 150
フロー値F（％）
／ご
．，，， 口％ 図一10 スランプとフロー値の関係 0
50 100
フロー値F（％） 4．3． 貫入試験
図一9スランプとフ。一値の回帰直線 高強度コンクリートはミキサーで粉練り混ぜられた （減水剤〃，コンクリート温度30〜33℃） 後・パンに移してスコップによる練り返しを行なうと，
スコップの入りが悪く練り混ぜが極めて困難である。そ 図一10には高強度コンクリート（減水剤M使用）および こで高強度コンクリートは貫入抵抗が大きいと考えられ
普通コンクリートのスランプとフロー値の関係を示す。 るが，普通コンクリートに比べてどの程度異なるか行 同図によると高強度コンクリートは，普通コンクリート なってみた。
と全く異なっていることが認められる。両者の回帰直線 4．3．1．スランプとスコップ貫入量の関係
はほぼ傾きが同一であり，同一フロー値ではスランプが スランプとスコップ貫入量の関係を図一11に示す。普 約10cm異なっている。逆に，スランプ15cmの場合の 通コンクリートは若干ばらつきがみられるが，スランプ
フロー値は，高強度コンクリートが86％，普通コンク が大きくなれば貫入量も大きくなっている。高強度コン リートが141％と，55％も拡がっていない。静的なスラン クリートはスランプが大きくなっても貫入量はほとんど プ試験では同一コンシステンシーを示しているが，打撃 変らず，スランプ20cm以下であればわずか2〜3cm によるフロー試験では同一コンシステンシーでないこと であり，普通コンクリートと大きく異なっている。スラ が言える。高強度コンクリートは，スランプが普通コン ンプ試験では重力によって生じた落下量を測定するた クリートと同一でも，流動性に乏しく，極めて粘性が大 め，粘性の影響が小さいと考えられるが，衝撃的なスコッ きいと考えられる。これはコンシステンシーが，普通コ プ貫入試験では大きな粘性によって貫入抵抗を受けて貫 ンクリートでは主に水量によってであり，高強度コンク 入量が小さくなったものと考えられる。高強度コンク リートでは富配合で単位水量が小さいために高性能減水 リートではスランプが20cm近くなっても貫入量はわ 剤によって左右されるからだと考えられる。そのため両 ずか2〜3cmであり，スランプ約5cmの普通コンク 者のコンシステンシーの性質が異なり，同一スランプで リートに相当するようである。そのため，高強度コンク
25
20
盲315
心 卜（10
5
o
o o
o
DぷぷPo Φ゜@ ●ﾕ゜°。Φ
● ● ● P ●
● ●
ΦooiP ●
o ● ●
Φ ● ● ●
Φ ●●@ 「D●
● ● ● Φ Φ一Φoo
●
●
o ・ ●● ・
● o o
OO o ●・
o 滅水剤
ﾏ゜ 8● 灼離度・ン・・一・普通コンクリート
●
リートの特徴を示す結果が得られるかどうか試験してみ た。スランプとVB値の関係を図一13に示す。同図による
と高強度コンクリートは普通コンクリートと同様な傾向 を示しているが，同一スランプにおいてはVB値が若干 大きくなっている。高強度コンクリートの特徴を示す結 果は得られなかった。
20
゜ ス；頑＿謡 ；15
図一11スランプとスコップ貫入量の関係 八10 1卜
o O 高強度コンクリート
8 ●普通コンクリート
゜°
リートではスランプが大きくなっても，硬練りな普通コ 5 ンクリートを打設しているようなものであるから，ス
コップによる作業や突き棒による締固めは困難となるわ
けである。普通コンクリートではスランプが直ちに施工 0 5 10 15 20
方法に関係す繊高強度コンクリートでのスランプは VB値（秒）
ワーカビリチーと関係が小さく，スランプの大小にかか 図一13 スランプとγβ値の関係 わらず機械による振動締固めが必要と考えられる。
4．3．2．スランプとくさび貫入量の関係
くさび貫入試験によるスランプと貫入量の関係を図 4．3．4．スランプとコンクリート通過時間の関係
．12に示す。スコップ貫入試験結果と同様に，高強度コン 高強度コンクリートの締固めは・振動締固めで行なわ クリートはたとえスランプが大きくなっても貫入量は2 れることが望ましいと考えられるが，普通コンクリート
〜3cmでほとんど変らない結果を示した。 に比べてどの程度振動時間を長くしたら良いか明らかに するため，鉄筋間通過試験を行なってみた。スランプと
20 盲
∪
八10
心
0
一一
む旦。＿旦一 コンクリート温度17〜留C ＿＿．
o O 高強度コンクリート コンクリ ト
●
。°￨ i
゜。1 °｜ 1
。。°@・ …
o
コンクリート通過時間の関係を図一14に示す。同図によ ると高強度コンクリートの通過時間は，同一スランプの 普通コンクリートに比べて2〜3倍の振動時間を要して いる。例えば，スランプ15cmの場合，高強度コンクリー トは33秒，普通コンクリートは12秒と約3倍の時間を 必要としている。逆に，振動時間30秒のコンクリートの スランプは，高強度コンクリートで17cm普通コンク 5くさび⇒（。m）15 リートで5・mとなり・高強度コンクリートでスランプ
20cm以下は25秒の振動時間が必要であり，普通コンク 図一12スランプとくさび貫入量の関係 リートのスランプ7、m以下の鰍りコンクリート1，相 当する。これは高強度コンクリートの粘着力が，振動時 4．3．3．スランプとVB値の関係 間を長くしているものと考える。以上のように高強度コ VB試験は硬練りコンクリートのコンシステンシーを ンクリートの振動時間は普通コンクリートに比べて少な 測定する試験としてよく実施されるので，高強度コンク くとも2倍以上実施されることが適当と考えられる。
54
高強度コンクリート O S＝ 2443 1457
盲・・ °．．噺 ・璽簗；声
） 畠 o 夕＝ −0．95
の
ト ¶ 。。
八10 ° °°。。
ボ む
K ° ・1さ
● ●● ● o o
0 25 50 75 100 ・
コンクリート通過時間 （秒） クリートの2〜3倍の振動時間が必要と考えられる。
図一14 スランプとコンクリート通過時間の関係 終りに本実験を遂行してくれた当時本学学生神野良一 （減水剤〃，コンクリート温度17〜20℃） 氏（現在，松尾設計株式会社），秋月敏政氏（現在，ピー・
エス・コンクリート株式会社），橋本洋一氏（現在，日本 セメント株式会社）およびコンクリート研究室の諸氏に
5．結論
心から感謝いたします。
本実験で得られた結果をまとめると下記のようにな
る。 参考文献
（1）高性能減水剤の遅れ添加方法は，同時添加に比べ 1）高山俊一・渡辺明・江本幸雄・神野良一：高性能減水剤を用い た高強度コンクリートの諸性質，九州工業大学研究報告（工学），
コンシステンシーがかなり向上し，モルタルのフロー試 第35号，昭和52年9月，PP．1〜10．
験から最適な遅れ時間は1〜2分が適当と考えられる。 2）出光隆・高山俊一，神野良一：高性能減水剤を用いた高強度コ ② 高強度コンクリートに高性能減水剤の遅れ添加を ンクリートのコンシステンシーについて・第32回年次学術講演 会講演概要集，第5部，土木学会編，昭和52年10月，pp．408
実施すると，同時添加に比べてコンシステンシーが向上 〜40g
し，単位セメント量が60〜70kg／m3も小さくでき，優れ 3）服部・山川，今村，鈴江，東，江尻：流動コンクリートにっい
た方法であることが認められる・ 、巖；三㌶罐麟剤蕊霊漂鳶
（3）高強度コンクリートは普通コンクリートに比べて タルおよびコンクリ＿トのコンシステンシ「セメント．コンク 長期強度の伸びが大きいようである。減水剤の添加方法 リート・No・356・Oct・1976．
による強度への影響はほとんどなく・逆に単位セメント 5羅馨㌶驚，㌃トについて・九州若手コンクリート
量が小さくなったにもかかわらず，強度が若干大きくな 6）高山俊一，出光隆，西元洋一郎，江本幸雄：高強度コンクリ＿
る傾向さえもある。 トの配合設計に関する実験的研究，九州工業大学研究報告（工学），
（4）高強度コンクリ＿トは粘着性に富んでいるために 第32号昭和51年3月・PP 1〜9・
普通コンクリートと異なったコンシステンシーを示す。
フロー試験によれば，同一・フロー値では約10cmのスラ ンプの違いがあり，高強度コンクリートは粘性のために 拡がりにくいことが認められる。フロー値はスランプと 相関性が極めて高く，高強度コンクリートおよび硬練り コンクリートのコンシステンシーをある程度正確に測定 するものと考えられる。
（5）著者らが考案したスコップおよびくさびの各貫入 試験は，通常の測定器具で測定できなかった粘性の大き さ，および高強度コンクリートと普通コンクリートの相 異を明白にしたものと考える。高強度コンクリートは施 工の作業性からみると，スランプにかかわらず普通コン クリートの硬練りに相当するようである。
（6）鉄筋間通過試験によれば高強度コンクリートの締 固めはバイブレーターによることが望ましく 普通コン
