東 北 電 力 ㈱ 研 究 開 発 セ ン タ ー 電 源 技 術 グ ル ー プ 主 幹 研 究 員 2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 1
講 演 内 容
１．フライアッシュの利用の現状
２．フライアッシュ普及への課題
３．フライアッシュと建築学会指針
４．今回の研究（体制，工程，内容）
５．フライアッシュ(FA)コンクリート･
ガイドライン(案)
①コンクリート調合
②アルカリシリカ反応抑制
６．今後の指針改定
フライアッシュの利用の現状
１．フライアッシュの一般的特性
[利点] ・流動性の改善
・単位水量の低減
・水和熱，温度ひび割れの低減
・乾燥収縮，収縮ひび割れの低減
・長期強度の増進
・アルカリシリカ反応の抑制
[欠点] ・初期強度の低下
・未燃炭素による空気連行性の低下
・中性化の増大 など
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 3
フライアッシュの利用の現状
２．フライアッシュの需給の現状
３．建築用コンクリートへの適用の現状
●建築用コンクリートへの適用は，原子力発電所，火力
発電所等への使用が主体
●一般建築物への適用は少ない
７７２万ｔ
（８４％)
２２２万ｔ
（９６％)
５５０万ｔ
（７９％）
利用量
（利用率）
９２４万ｔ
２３２万ｔ
６９２万ｔ
発生量
合 計
一般産業
電気事業
（石炭利用総合センター ２００２年度 石炭灰全国実態調査報告書より)フライアッシュ普及への課題
フライアッシュが
建築工事に使用されない原因
は，
①フライアッシュに対する不信感
②レディーミクストコンクリートへの適用の困難性
③フライアッシュの欠点の強調
④フライアッシュの効果のアッピール不足
⑤関連技術基準･仕様書類の不備
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 5
フライアッシュと建築学会指針
• 昭和50年頃まで，コンクリート用混和材としてフライアッ
シュを建築工事に用いるコンクリートに広く利用
• 昭和50年代以降，火力発電所施設，原子力発電所施設
を除いてほとんど使用されない
[指針関係]
1978年(S53)「フライアッシュセメントを使用するコンクリートの調合 設計・施工指針・同解説」 刊行 1991年(H3) 改定案 刊行 1999年(H11） JIS A 6201 コンクリート用フライアッシュ 改正 1999年(H11)「フライアッシュを使用したコンクリートの調合設計・ 施工指針（案）・同解説」 刊行 6年が経過し指針の見直しが必要な時期に 2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 6
今回の研究体制
委託者：9電力会社および電源開発
受託者：社団法人 日本建築学会・材料施工委員
会・RC工事運営委員会に，
フライアッシュコンク
リート研究小委員会
を設置し，さらに傘下に
４WG
を設置
WG１：基本物性WG
WG２：アルカリシリカ反応WG
WG３：マスコン・高流動WG
WG４：事例研究・普及WG
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 7
研究工程および内容
工 程：平成14年7月8日～平成17年3月31日
検討内容：
１．FAの広範囲的な適用のための
FAコン基本物性把握
２．FAの
アルカリシリカ反応抑制効果
の実証
３．
マスコン・高流動コン
への適用のため技術基盤整備
４．FAコンの
普及のための技術基盤整備
フライアッシュを使用するコンクリートの調合設計・
施工ガイドライン（案）の作成
フライアッシュを使用するコンクリートの調合設計・
施工ガイドライン（案）の作成
ガイドライン(案)目次
・１章 総 則 ・２章 構造体および部材の要求性能 ・３章 フライアッシュの種類および品 質 ・４章 フライアッシュの選定および使 用方法 ・５章 フライアッシュコンクリートの種 類および品質 ・６章 コンクリート材料 ・７章 調 合 ・８章 コンクリートの発注・製造およ び受け入れ ・９章 コンクリート工事 ・１０章 品質管理および試験・検査 ・１１章 特殊環境下のコンクリート工 事 ・１２章 ASR反応抑制対策としてフラ イアッシュを用いるコンクリート ・１３章 マスコンクリート ・１４章 高流動コンクリート ・付 録 付１ JASS 5T-403 建築コンクリー ト用フライアッシュの品質判 定基準(案) 付２ JASS 5T-404 フライアッシュ 用AE剤の性能判定基準(案) 付３ JASS 5T-405 建築ｺﾝｸﾘｰﾄ 用フライアッシュのアルカリシ リカ反応抑制効果判定基準 (案) 付４ 建築コンクリート用フライアッ シュに関する技術資料 付５ フライアッシュコンクリートの 施工例 付６ 調合計算例および参考調合2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 9
フライアッシュの使用目的とその種類，効果
◎ ◎ ○ (6)細骨材の粒径･粒度の改善 ○ ◎ ◎ (5)アルカリシリカ反応抑制 － ◎ ◎ (4)水和熱の低減 ◎ ◎ ◎ (3)乾燥収縮ひび割れ抑制 ○ ◎ ◎ (2)流動性の増大 ○ ◎ ◎ (1)単位水量低減 Ⅳ種 Ⅱ種 Ⅰ種 推奨できる種類 使 用 目 的 [注１] ◎：非常に効果がある，○：効果がある [注２] Ⅰ，Ⅱ種は結合材として用いる場合，Ⅳ種は結合材として用いない場合をいう 2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 10
フライアッシュの使用方法
①フライアッシュを
全て結合材とみなす
場合
②フライアッシュの
一部のみを結合材とみなす
場合
③フライアッシュを
結合材とみなさない
場合
W
C
F
S
G
W
C
F
S
G
W
C
F
S
G
W
C
S
G
（基本）2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 11
耐久性を確保するための調合に関する規定
①フライアッシュを
結合材とみなす
場合
②フライアッシュを
結合材とみなさない
場合
６０ ％ 一 般 ５０ ％ 標 準 ４５ ％ 長 期 水結合材比の最大値 計画供用期間の級 ６５ ％ 一 般 ５５ ％ 標 準 ５０ ％ 長 期 水ﾎﾟﾙﾄﾗﾝﾄﾞｾﾒﾝﾄ比の最大値 計画供用期間の級フライアッシュコンクリートの調合強度式
一般式
F
Fａ＝
ａ’
（
Ｃ
＋
Ｆａ
）/
Ｗ
＋
ｂ’
提案式
F
Fａ＝
ａ
（
Ｃ
＋
ｋＦａ
）/
Ｗ
＋
ｂ
ここに，
F
Fａ：フライアッシュコンクリートの
調合強度（Ｎ/mm
2）
Ｃ
：単位セメント量（kg/m
3）
Ｆａ
：単位フライアッシュ量（kg/m
3）
Ｗ
：単位水量（kg/m
3）
ｋ：フライアッシュの強度寄与率
ａ’
，
ｂ
’，
ａ
，
ｂ
：工場の実験定数（Ｎ/mm
2）
［注］フライアッシュの置換率は３０％以下
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 13
強度寄与率ｋと単位セメント量
●フライアッシュ種類，材齢別の関係
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 100 200 300 400 500 600 Th e p o rtlan d c emen t co n t en t (kg /m3 k v a lu 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 100 200 300 400 500 600T h e p o rt lan d cemen t co n ten t (kg / m3)
after 91 d ay s s t an d ard cu rin g
Ty p e II Ty p e II
aft er 28 d ay s s tan d ard cu rin g
e ) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 100 200 300 400 500 600 Th e p o rtlan d c emen t co n t en t (kg /m3 k v a lu 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 100 200 300 400 500 600
T h e p o rt lan d cemen t co n ten t (kg / m3)
aft er 91 d ay s s tan d ard cu rin g
Ty p e IV after 2 8 d ay s
s tan d ard cu rin g Ty p e IV
e ) 2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 14
強度寄与率ｋの推奨値例
①FAⅡ種の使用箇所別の推奨値
②FAⅣ種の使用箇所別の推奨値
0.5～0.8 0.2～0.5 基礎 0.4～0.5 0.1～0.3 壁 0.5～0.7 材齢91日のｋ値 0.2～0.4 材齢28日のｋ値 CFT 使用部位 0.4～0.5 0～0.5 基礎 0.2～0.3 0～0.3 壁 0.3～0.4 材齢91日のｋ値 0～0.4 材齢28日のｋ値 CFT 使用部位2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 15
アルカリシリカ反応（ASR）
z 1930年代にアメリカで発見。 その後、ヨーロッパを初め、世 界各地で同様の現象が報告 z 日本では、1950年代と1960年 代にそれぞれ１例ずつの報告 その後、しばらく報告がなく、 わが国にはASRはないとされ てきた z 1982年、阪神地区でASR被害 事例が確認 反応性シリカ鉱物を持つ骨材が、 セメント等からのアルカリ分と水の 存在下で長期にわたり反応し、コ ンクリートに膨張ひび割れやポッ プアウトを生じさせる現象 化学反応の例 ＳｉＯ２＋２ＮａＯＨ＋８Ｈ２Ｏ →Ｎａ２Ｈ２ＳｉＯ４・８Ｈ２Ｏ
アルカリシリカ反応とは
被害の経緯
ASRの被害事例
柱・梁のひび割れの例 腰壁のひび割れの例
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 17
ASRの抑制対策
●建築指導課長通達
安全と認められる骨材の使用 低アルカリ形セメントの使用 抑制効果のある 混合セメント等の使用 コンクリート中のアルカリ 総量の抑制 高炉セメントB種・C種 混合材を混合したセメント 高炉セメントB種・C種 フライアッシュセメントB種・C種 高炉セメントB種 ベースセメントのR2OがO.8％以下 スラグ混合比40％以上 その他のとき スラグ混合比50％以上 フライアッシュセメントB種 ベースセメントのR2OがO.8％以下 フライアッシュ混合比15％以上 その他のとき フライアッシュ混合比20％以上 2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 18実験概要
• 目的
FAをセメントの一部または細骨材の一部と
置換して使用した際のASR抑制効果を把握し，
ガイドライン作成の基礎資料を得る
• 実験方法
対象としたFA：Ⅰ種，Ⅱ種，Ⅳ種
実験の構成：
共通実験（モルタルバー），個別実験，
補足実験（FAの品質試験）
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 19
骨材のアルカリシリカ反応性の比較
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 川砂 利 川砂 利 川砂利 川砂利 川砂 利 川砂 利 川砂 利 川砂利 砕石 砕石 砕石 砕石 ﾁｬ ｰ ﾄ Z D 1 安山岩 Z D 2 安山 岩 Z D 3 砕石 1 0 0 砕石 5 0 砕石 M 1 0 0 砕石 M3 0 砕石 H 1 0 0 砕石 H 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1314 151617 1819 202122 232425 2627 282930 31骨材の種類
膨張
率（
％）
全国反応性骨材調査結果
ＢＳFA
FA今回実験結果（ﾌﾗｲｱｯｼｭの種類，銘柄）
フライアッシュの種類と膨張率（建材試） 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 比表面積（cm2/g) 膨張率（％） Ⅰ種 Ⅱ種 Ⅳ種 置換率１５％ 各種フライアッシュの膨張抑制効果 0.0 0.1 0.2 0.3 1 4 8 10 13 16 フライアッシュⅡ種の銘柄 膨張 率（ ％ ） 置換率２０％ 置換率２５％
2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 21
ASR抑制を考慮したﾌﾗｲｱｯｼｭの最低置換率
－ １５％ １０％ ｾﾒﾝﾄおよ び細骨材 の一部と 置換［併用］ ２０％ １５％ １０％ 細骨材の 一部と置 換 － １５％ １５％ ｾﾒﾝﾄの一 部と置換 Ⅳ種 Ⅱ種 Ⅰ種 使用方法 の原則 ※ ※備考 反応性の高い骨材をペ シマム条件等で使用す る場合，膨張を抑制で きない場合があるため， モルタルバー法の材齢 6ヶ月の膨張率が0．3％ 以上の場合，または試 験を実施していない場 合は，JASS ５T-405に よる 2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 22
今後の指針改定
• これらの研究成果をうけて、現行の「フライアッシュを使
用するコンクリート調合設計・施工指針（案）」に反映させ
るため、本年度から
フライアッシュコンクリート施工指針
改定小委員会を設置し、2007年度発刊を目標に指針改
定作業を行っている
。
• 今後，フライアッシュの有効利用は，混和材として広く一
般のコンクリートに使っていただけるように
宣伝と実績を
積むことが肝要
である。
皆さんのご協力宜しくお願いします。
東 北 電 力 ㈱ 研 究 開 発 センター（電 源 技 術 グループ） 役 職 主 幹 研 究 員 主 要 経 歴 1980 年 3 月 東 北 工 業 大 学 工 学 部 建 築 学 科 卒 業 1980 年 4 月 不 二 コンクリート工 業 ㈱ 入 社 1982 年 5 月 同 社 退 社 1982 年 6 月 東 北 大 学 工 学 部 建 築 学 科 奉 職 1993 年 3 月 同 大 学 辞 職 1993 年 4 月 東 北 電 力 ㈱ 電 力 技 術 研 究 所 入 社 1995 年 6 月 改 組 により研 究 開 発 センターとなり現 在 に至 る 主 な業 務 内 容 1993 年 4 月 の入 社 以 来 ，一 貫 して石 炭 灰 利 用 技 術 研 究 に従 事 している。 現 在 までの主 な研 究 は，石 炭 灰 砂 （ファイヤービーズ）開 発 ，厚 層 基 盤 材 開 発 ，盛 土 材 開 発 ，アスファルトフィラー，石 炭 灰 を利 用 した高 流 動 コンクリート等 に及 ぶ。更 に， コンクリート構 造 物 のライフサイクル，凍 害 等 に関 する研 究 にも従 事 している。 今 回 ，講 演 する日 本 建 築 学 会 ，土 木 学 会 ，日 本 コンクリート工 学 協 会 等 の各 種 委 員 会 に委 員 として活 動 している。なお，石 炭 エネルギーセンターの主 催 する石 炭 灰 利 用 委 員 会 等 の委 員 も勤 めている。
