【
論文
】
UDC ：69T．
32 日本建築学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第 366 号・
昭 和 61 年 8 月コ
ン
ク
リ
ー
ト
の
凍害
に
お
け
る
ひ
び わ
れ
の
役割
の
考 察
正 会 員 正会 員
正 会 員田
洪
鎌
畑
−
田
雅
悦
英
幸
＊郎
＊ ＊治
＊ ＊ ＊1．
ま．
えが き
凍 結 融 解 作 用
に よ る被 害
を受 け
たコンク リー
トでは さ まざ
ま なパ ター
ンの ひ び わ れ を見
る こと がで き る。 この よ う な ひ び わ れ は，
コ ンク リー
トの凍
害
で，
あ る役 割
を は た して い るこ と が 想像
さ れ る が，
この役 割
を詳 細
に検
討
し た報 告
は極
めて限
ら れて い る。昭 和
37
年
の杉 木
の報 告
Dで は，
富
配 合
で鉄 筋
量 が多
く，
ひ び わ れ幅
がO．
2
mm の程 度
とい う条 件
で凍 結 融 解
の繰
り返
しがひびわ れを 発 達
さ せ ない こと を指 摘
し て い る。一
一
屶
，最 近
の解 説
で は，
ひ び わ れに浸 透 した 水
によ
りひ び わ れが 拡 大
さ れ る という
記
述 も見
ら れ， ひびわ れ の凍
害
に およぼす影 響
につ いての定 説
は確 立
し てい ない。
著 者
らは， こ れま
で， ひび
われが 凍 害
にお よ ぼ す影 響
につ いて，人 為 的
に導
入 した
試 験
体
を貫
通 す る ひび
わ れ，
乾 燥
に よ る ひび
わ れを対 象
に実
験 研
究
を
行
っ て き た が，最 近
，札 幌 市
の屋 外
に放 置
し た試 験 体
で継 続 的
に測 定
し て き た材 令 20 年
まで の ひ び わ れの結
果
が得
ら れ た。本
報
告
は， こ の材 令
20
年
に わ た る ひび
わ れ の観察 結
果
を加
えて，
コ ン ク リー
トの凍 害
にお け るひび わ れの役 割
を総 括 的
に考
察
し たも
の であ る。2．
著者
ら に よ る既 往
の研
究
2同
著
者
ら は，
ひび わ れ を人 為
的
に導
入 し た貫 通
ひびわ れ と乾 燥
によ
る極
めて微 細
なひび わ れ とに大 別
し，
これ ら の ひび わ れ が凍 害
にどの よう
な影 響
を およ
ぼす
か につ い て の研 究
を実
施
し て き た。人 為 的
な貫 通
ひび わ れ と は，
コ ン クリ
ー
ト
が完 全
に破
断
す る よう
な割 裂 荷 重
を加
えて得
た1
Y．
クリ
ー
トを貫 通
す るひび わ れで，
こ の試 験 体 （
鉄 筋 比
，
0
．
45
〜
O
．
89
）
に，
クリ
ンプ金 網 や
な まし鉄 線 を埋
め込
み，
金 網
など
の拘 束
効 果
に よっ て載 荷 後
のコ ンク リー
トも
そ の形 状 を 保
つ こ と がで きる。
こ のよ
うな ひびわ れを試 験 体 （
7
．
5
×7
．
5
×40cm
）
の断 面
の5
カ 所 ま
たは10
か所
に導
入 し，無 載
荷
の コ ン クリー
トと耐 凍害 性
を比 較
し た結 果
が図
1
であ
る。載 荷
によっ て ひび わ れ を導
入 し た試
験 体
の動 弾 性 係
数 低 下
の傾 向
は無
載
荷
の場 合 と同 様
であ
っ た。
こ の実 験
は水
セ メ ン ト比
60
％のコ ンク リー
トに よ る もの で あ り，杉 木
によ る指
摘
が よ り一
般的
に適
用
でき ること を 示
し て い る。
過 度
の乾 燥
は， コ ン ク リー
トの耐 凍 害 性
に著
しい悪 影
響 を 与
え る。
図
2
は，35
℃，RH
30
％で乾 燥 を 持 続
した試 験
体
の凍結融 解試験結
果
を示
し たも
の で，乾 燥
が進
むほど その コ ン ク リー
ト
の耐 凍 害 性 が 劣
る結 果
が得
ら れ ている。
乾 燥
がコン ク リー
トの耐 凍 害 性
に影 響
すると して も，
これ がひび わ れと
して の効 果
であ
る かど
う か は不 明
であ る。．
こ こ で，
乾 燥 後
の試 験 体 ｛
7
．
5
×7．
5
×40cm ）
を水
15艮 1
．
o さ 増 加比 0
．
5 （x［o．
り0
棺 100 対 動 弾 性 日0 係 数 （％ ）60 揚 水1彫 100 戴 筒 後 図一
1
・
ミミ・
誉・
誉．
；．
；．
、
．
、
，
鞴 5，所10
（無1臨茴）、
10ヶ所．
咋”
恥
｝1¶「
門
hτ
二
・
‘・
亠
・
ご
ご三・
”
泌
’
」
・
ノ
’
ロ
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5．
．
．
7．
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子
1
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．
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幽
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’
6
一
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’
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．
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マ
・
・
マ．
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’
「
』
し窄
．
コ．
’
、
触呼
・
諍
．
冖
．F嶐
凵一
F喞 一．
「 ：、
丶
200 300 400 禅拮 融 解 回 数 （回 ） 0 ラ 質 鰍 減 少 率 ％ く ー020 3D 500 無 載 荷と載 荷 後の試 験体の凍 結 融 解 試 験 結 果 （ク リンブ金網
，
鉄筋比 0．
45 ％） 100 相 対 動 臼o 弾 性 係 数 60 （％） ＊ 北 海道 大学 助 手 ＊ ＊ 北 海道 大 学 教 授・
工博 ＃ ＊ 北 海道 大学 助 教 授・
工博 （昭 和60年 11月20日原稿受理 ｝ 40 1易オd卩与 100 200 300 400 乾 燥俵 凍 結 融 解 回 数 （回 ） 図一
2
乾燥を 受 け た試験 体の凍 結融 解試験
結
果〆’
「
一」 ・
一 ’
6目
｝ ’
〜 ズ
．
＿
、
1
厂
一
トー・
＼黙
ノ゜
1 气2D日一
’
＼，
＼一
＼．
／・
．
丶
一
一
一
ヤ
＼癢
。日一
1・狛
丶
乾 燥丶 巳故 〔日 ） ＼一
11
一
比 抵 抗
10
（kP・
cm ｝20
曽
20℃35
℃1．
・
〉，
’
’
「
7
’
『
乾 燥 温 度．
ゐ’
み
，
「 ‘1
2
345
0
｝
0
0
00
W
／C60
％
，
65
℃ nollAE
，
．
f ：，
1
’
’
唱
ii
」 1： ノ，
’’
’
r．
」
．
一
ド 一
＿
50
℃！
一 1
試 験 体 7．
5＞く75×40cm （歪謄極 375α1ゆ妊
1：年
105℃■
0 ’
15
分30
1n．
slLl2
3
6
912
1
H
2
3
57
’
，
L
騒嬰 7k 卩，
i
問』
’
図一
3
乾 燥を受けた試 験 体の吸 水過 程に おけ る比 抵 抗 ゐ 変 化 に浸
し，中心 部
に埋
め 込 ん だ電
極
間
の電 気 抵 抗
の変 化 を
調
べた結 果 が
図 3
であ
る。
図
は，
乾燥
が進
む ほ ど比 抵 抗
の上 昇 速 度
が早 く， 乾 燥 が 水の浸
透 を早
める作 用
を持
つ ことを示
し てい る。一・
方
，試
験 体 全 体
とし
て の含 水 量
の変 化
で は，
逆
に乾 燥
が進
ん だ試
験 体
ほ：ど同
一
時 間
に お け る含 水
量 が低
い結
果 と なっ ており，
乾 燥
は，飽 水
していな
い部 分
を残
しな が らも
，
局 部 的
に水
の浸 透
の容 易
な部
分 を
形
成
す ること に な る。 こ の水
の容 易
な部 分 を
ひび
わ れ と してと ら え るこ と ができる。
こ のよ
う な乾
燥
に よ る透
水性
の変
化
は，
凍 結 融 解 作 用
によ
っ て劣 化
した コ ンク リー
トの場 合
と極
めて類 似
し て い る。
図
4
は，
凍結
融
解
試
験に おい て，
劣 化
の各 段 階
の試 験
体
を乾
燥
（
35
℃，12
日 間 ）
さ せ，
同 様
に し て水 分
の浸 透 速
度
を求
め た結
果
であ る。
乾
燥
の進 行
し た試 験 体
の場 合 と 同
様
に，
凍結
融 解 作 用
によ る被 害 め 進 行
し て い るコ ンク リー
トでは比
抵 抗
の上昇 速 度
が早
い傾 向
が認
め ら れ る。
これ らの結 果
か ら，
乾 燥
がコ ン クリ
ー
ト
の耐 凍 害 性
にお よ ぼ す影
響
は，
極
め て微 細
で， かつ多 量
に存 在
す る ひ び わ れによ
るも
の と考
え られる。 い い替
え ると，極
め て微
細
で多
量に存 在
す る ひ び わ れ は水
の浸
透 を早
め，
1
コ ンクリ
ー
トの耐 凍 害
性
に影 響 す る。
田村
4 ｝ら は，
圧縮 強 度
の75
％ の繰
り返
し載
荷
を
与
え たコ ンク リー
ト
の耐 凍 害 性
の劣
る理 由 を 内
部
に存 在
する微 細
な ひ び わ れ に求
めて いる。
3
．
寒 冷 地
の屋 外
に20
年
間 放置
し たコ ンク リー
ト試 験
体の ひ び わ れの
状 況
（
1
）
屋外
暴露 試
験の概 要
北 大 建 築 材 料 学 講 座
で は，
混 合
セ メ ン トが使
われ始
め た昭 和
38
年 夏
より，
普 通
，
高 炉
，
フ ライ
ア ッ シュ セ メ．
12
一
比 抵 抗1
（
kρ・
cm）
20
0034
一
1
，
！’
／1
「 ’2
一
WIC 60％，
’ no几AE
1
’3
，
’94
だ
捧
ヂ凍
害の程度5
．
ン 長さ増 相対 動〆
’
一
一
一
，
唱
，
．
7■
一
．
鹽
1
加 比 （X10．
り 弾．
性係数 〔％ ），
●0
，
100
00．
10．
88
／ △025
「
75
）
囗069
・
，
58
“
1 ▽
1
、
03
，
45
0
◇2
．
02
，
20
o2．
94
，
14
o
．
試 験体 7．
5× フ．
5×40Cln0
〔電 極 3乃c111｝」
0015
分301
時間23
69121
日2357
吸 水 時 間 図一
4
凍 結 融 解を受け た試 験
体
の吸水過 程 に お け る 比抵 抗の変 化 表一
1
冬 期打設コ ンク リー
トの水セ メ ン ト比，
単 位セ メ ン ト量 菅通 ボル ト 7 ラ イアッシュ 高 炉 な し AE 昂 散昂な し AE 商 散 なしAE 疏 敏剤 水セ勲 卜比 （％） 55．
050．
7 51．
9 52．
748．
4 19．
752．
748．
4 49，
7 単 位 セ〃 卜厘 （匡8んつ 351351 蹴5 351351 31635185L 315 ン トを
用い たコ ンク リ厂
一
トに よ る長
期
試 験
を開
始 し た．
5 ） 。初
期
の計
画
では，夏 期
，冬 期
の2
回
にわ け て作 製
し だコ ンク リー
トを20
℃水中
，
札 幌市
の屋 内
，
屋外
に放
h
置
して定 期 的
に圧縮 強 度
と静 弾 性 係 数
，
中性 化
を測 定
す る予
定
であっ た が，
放 置
後
2
年
経 過
し た段 階
で，
冬 期
に打 設
し，
屋外
に放 置
し た試 験 体
で，
・
凍 害
を表
す と考
え ら れ るひび わ れ が観 察
され
，
こ の段 階
より，
冬 期 打 設
コ ン ク リー
トの ひび わ れ観 察
を予 定
に加
え た。セ メ ン ト は
，
普
通 ボ
ル ト ラン ドゼ
．
メン ト，B
種 高
炉
セメ ン ト，
B
種
フ ライ
ア ッ シュ セ メ ン トの3
種
で， そ れ ぞ れにつ い て同
一
強 度 を得
る た めの水
セ メ ント比 を定
め た混 和 剤 無 使 用
の コ ン ク リー
トを作 製
し，
また，
こ の強 度
と同
一
とな るよ う
に水
セ メ ント比
を定
めたAE
剤
，分 散 剤
（
現 在
のAE
減 水 剤 標 準 形 ）
によ
る コ ン クリ
ー
トを作 製
し た。表 1
に ひび わ れ観 察
に用
いた冬 期 打 設
コ ンク リー
トの水 セメ ン ト比 と単 位
水 量 を 既報
51か ら抜 粋
しで示
す。
調 合
は ス ランプ
19cm 程度
を目
標
と し た建
築 用 軟 練
り ゴン ク リー
トで，
細 粗 骨 材
と し て北 海 道 広 島
産
の砂
，
砂 利 （
とも
に比 重
2
．
60
）
を 用い た。
試 験
体
は15
φX30 cm で，
材 令
2
日 で脱 型後
7
日 まで を20
℃水 中
に放
置 し，7
日以 降 札
幌
市
の屋外
（
床 上
36
ら
cm）放 置
し た。屋 外 暴 露
の開 始
は昭和
39
年
2
月
か ら3
月 中 旬
であ る。
T
上
部
十
中 央 部
十
下 部
⊥
・嬲
膨
灘纛
，
．
〈＿
笏
、 ％一
書
燵
騨
11k
’
£
購
r
詠
て
コ
ノ
）
一
｛
’
戸水 平
測
線 （
3
本 ）
v
端 髪
・搾
働
こ，
驚 ／ 1
l
N・
・
：轆
潔
．
・
／・
h ズ
試
験 体
鑼鬟
垂 直 測 線 （
5
本 ）
側 面 展 開 図
図一
5
ひ び わ れパタ
ー
ンと測 線 （材 令20年の試 験 体の例 ）（2
）
ひび わ れ観
察
の方
法
と指 標 化
ひ
び
わ れの測 定
は，
構 造 体
に よ るモデル実 験
などで しば
しば
行
わ れ るも
の の，
その主 眼
は， ひびわ れパ ター
ン の認 識
に お かれ， ひび わ れ を定
量化
す る良
い手 法
は提 案
さ れ てい ない。
こ の た め，
本 研 究
では，
コ ンク リー
ト表
面
に測
線
を 定
め，
これを横 断 す
る ひび
われ の幅
と個 数
を測
定
す る手 法
によっ て，
以 下
の よ う に ひび
わ れ量
の定 量
化
を行
っ た。
図
5
の試 験 体 表 面
の展 開 図
に示
す ご と く，試 験 体
の側
面
を上
、
中
、
下
の3
つ の ゾー
ンに分
割
し，
その中心 部
に各
1
本
の測線
を想 定
し，これ と直角
な 測線
5
本
を定
めて，
こ の測
線 （
総
測
線
長
，約
2
．
9m
） を 横 断
す る ひ び わ れの幅
を，
ひび
わ れ方 向 と 直 角
に ク ラッ クス ケー
ル（
0．
04〜
1
．
40mm
）
と対
比 し た 目測
で求
め た。各
々の幅
を もつ ひ び わ れの個
数
の測定 結果
か ら次
のよ う
な指 数
が求
め られ る。平 均
・び わ躙
隔
一
ひ嬲
洗
数
Σ｝
（
個
々 の ひびわ れ幅
．
X
その個 数 ｝
平 均
ひびわ れ幅
一
ひびわれ横 断 率
＝
ひ び
わ
れ個 数
Σ （
個
々 の ひび わ れ幅
X
そ の個 数 ）
測 線 長
こ れ らの指 標
の う ち，
ひ び わ れ横 断 率
は，
ひび
われによっ てコ ンクリ
ー
ト表 面
に形
成
さ れ た空 間
の総 量
の指 標
であ り，
ひび
わ れの激
し さを表 す と と も
に，
凍 害
によ
る膨 張
と対 応
する指 標
とな る。
（
3
）
ひび わ れ 観 察の結 果図
6
は，
材令
2
年
（
2
年
3
か 月，2
冬 経 過 後 ）
，8
年
，
20
年
で測定
し た ひび
わ れの状 況 を 平 均
ひ び われ間 隔
，
平 均 ひ びわれ幅
， ひびわ れ横 断 率
の3
つ の指 標
で表
し，
圧 縮 強 度
，静 弾 性 係 数 （
1
／
3
モ デュ ラ ス）
の変 化
と対
比 して示
し たも
ので あ る。プ
レー
ンコ ンク リー
トで は，普
通
ボルト
ラ ン ドセ メ ン ト，
フ ライ
アァ シュ セ メ ン ト，
高
炉
セ メ ン トと も2
冬 経 過
の段 階
か ら，
圧縮 強 度
，
静弾
性係 数
が低 下 す
る傾 向
と な り，
材 令
3
年
（3
冬 目
の中
塗
）
の段 階
で は，
圧 縮 強
度
，
静 弾
性
係
数
が標準養生 4
週
時
の そ れぞ れ46
〜
57
％，
7
〜
21
％ まで低 下
す る結 果
と なっ た。AE
剤
，
分 散 剤
を使 用
し たコンク リー
ト
では，
この段 階
に お け る明 確
な力 学 性 状
の低 下
が認
め ら れず
，
こ の よ うな コ ン クリ
ー
ト
の劣 化
は，
凍 結 融 解 作 用
によ
っ て生 じ たも
のと考
え ること が
でき
る。
こ の凍 害
によ
る力 学 性
状
の低
下は， ひ びわ れ形 成
の視 点
か ら も知
る こ と が で き る。
暴
露
開
始
時
に ひび われが存
在
し ないと考
え ると， ひび
わ れ間 隔
はoo，
ひび
わ れ幅
はOm
と
な る。
し か し，暴
露2
冬
経 過の段階
で は，
平 均
ひび
わ れ 間 隔 が3
．
4cm
，平 均
ひびわれ幅
は0
．
07mm
程度
と なり， クラック スケー
ル を 用い て測 定 可 能
な ひび
わ れ幅
の測 定 限 界 が
O
．
04
mm であ ること を考
慮
す る と，
平
均
ひび
わ れ幅
の増 加
と比
較
して，
平
均
ひび
わ れ間
隔
の減少
が著
しい。 しか し， そ の後
，
材 令
20
年
ま での過程
で は ひび
わ れ間
隔
の変 化
と 比較
して ひび わ れ 幅 が 大 き く変
化 す る 傾 向 が 見 られ る。材 令
20
年
で は，
平
均
ひ び わ れ間 隔
は約 1
．
5cm
で，2
冬経過
の段 階
の1
／
2
に とど
まっ てい るの に対
し，
平
均
ひ び わ れ幅
はO．2〜O．
4mm
で，3〜5
倍の値 と な り， 同時
に，
試 験 体
の崩 壊
が始
まっ て い る（
図
5
参 照
）
。力
学
性 状
の変 化
では，
材令
3
年 以 降
で，
圧縮
強
度
の低 下
はい くぶ ん 進行
してい る もの の，
静 弾
性係
数 は 既に限 界値
に 達 してい る。
圧縮
強 度
と比 較
し て弾 性 係 数
が より鋭 敏
に凍 害
による劣 化 を表 す
ことを 考
え る と，
2
冬 経 過
の段 階
で，
こ の コ ン クリー
ト
は著
し い被 害
を受
け，
そ の後
の経
過
は崩 壊
へ の過 程
を示
す と考
え るこ と がで き る。
ひび わ れに よっ て生 じ る 空間
の指 標
であ る ひ び わ れ横
断
率
は，一 13 一
力
学
性
．
．
状
ひ び われ
の 状況
圧「
縮
強、
度
静
，
弾性
係
数
平均
間
隔
平均
幅
横
断
．
率
nq 冂AE
A
．
E ，
剤
分 散
剤 400 圧 300 縮 強 200 度 100 （Lg「ノcmt） o01 年3年．
8年 材．
令 静 4．
o
弾 性 3・
0、
係 2．
0 数 （Xle5 i．
oLgf ／cmT） 01
01
年3
年8
年．
−
lt
令・
o。 00 旧．
1場
・ び わ裔
隔 ω．
o．
4 平 均 o．
3 ひ び わ 0、
2 れ 幅 o．
1 （mm ） o．
．
400』
3002PO100 020 年．
OI年3年．
」
8年 1イ 令 4．
o．
3．
0．
2．
o1．
o 020 年．
or牢3年 8軍・
、
tt 令 0 2年 8年 材 令 QQ 100 旧’
．
’
4eo30020u 田 0 oZO 牢 01年3 120 年 O 0 2年 年 20 扣山
01 0 ひ び わ れ 横 断 串 0 ラ ％ （ 8年 1イ 令
．
b403
’
O．
ZD．
1 4、
03．
e2．
囗．
「．
o 巳年 1オ 令 020 牢 Ol年3鑑 呂年 甘 令・
020
年 0 8隼 1イ 令 1、
0o、
10．
01 8隼 材 脅 oo 旧窃 10，
Ll 120 隼 0 20年 oi 臼年 甘 ｛》 a
．
4a．
3．
O．
2o、
「10
年 20監 020 年 O B年 財 令 1．
0o．
】 001 B年・
財．
．
令 20’
年 20年Oo 呂 年 財 令
’
20年 B年 甘 令 20年 図一
6
力 学
．
性 状の変 化とひび わ れの状 況静 弾 性 係 数
の低
下 と良
ぐ対 応
し で い る。．
・
AE
剤
， 分散
剤
を使 用
し たAE
コ ン ク．
リー
トで は，
材
令
8 年
か ら20
年
に かけ
て，
い．
く ぶ．
ん 圧縮
強 度
およ
び静
弾 性 係 数
の低
下
が認
め ら れ，
こ の傾向
は主
とし’
て フライ
ア ッシュ セメ．
ン ト，
高 炉
セ メ ン トの混合
セメ．
ント
の場 合
に目 立
っ ている。
この よ う な力 学 性 状
の変
化
は，
プ
レー
ン コ ン クリ
ー
ト
の場 合
と 同様
に，
平 均
ひびわ
れ間 隔
の減
少
と して とら え る こ と がで き る。
力学 性 状
の低
下
が軽 微
な材 令
8
年 時
の平 均
ひび
わ れ間 隔
は すべ て のAE
コ ン ク リー．
トで80cm
以 上
であ
り．
； ひ び わ れ形 成
が極
めて．
ま れである の に対
し，
材令
20
年
で は，
劣
化の傾 向が比較 的 明 瞭
な分 散 剤 を使
用 し たフ ラ イ アッ シュ セ メ ン トに よ る コ ンク リー
トで，
平 均
ひ びわれ間 隔
が5．
8
とm と著
しい減 少 傾 向
が見 ら れてい る、一
方
，
平 均
ひびわ れ幅
で は，測 定
しう
る限 界
の0
，
04mm
程度
が
ら0．
io
m程 度
という変 化
はあ
るも
の の，平
均
ひび
わ れ間 隔
の著
し．
い変
化
と比 較
して変 化
は小
さい。
ひび わ れ
間 隔
の減
少
，
ひび
わ れ幅
の増 大
は，
いず
れも
ひび われ横 断 率
の増 大
を も た ら す が，劣 化
が進 行
し，
崩
壊
の過 程
にあるプ
レー
ン コ ン ク リー
トの2
．
年
か ら20
年
にか けてのひ び わ れ横 断 率
の変 化
と，劣 化
が進
行
す る 過程
にあ るAE
コ ン クリ
ー
ト
の8
年
か ら20
年
にか け ての変化
に は，
そ れ ぞ れ，
ひび わ れ幅
の増 大
，
ひびわれ
間 幅
の減 少
が寄 与
して い る。
つま り，
凍 害 劣 化
の初 期 段 階
で は，
主
と し て，
目視
しうるひ
びわれが
， 次々と形 成
さ れ て い く過程
を た ど るの に対
し，
劣 化
が進 行
し た段 階
で は，
主
と して それまで に形 成
され たひび わ れの幅
が 拡 大す る 過程
とな り，
同 時
に崩 壊
が進 行
する もの と考
え られ る。
一 14 一
1
、
412
圧1
・
o
縮 o，
B 強 度o
．
6
比O
．
4O
．
2
△ △昌
’
O oO OpO
△ 剤 和Vo
△ 1 七 肖o
● ▲P
F 口 ■
S
O
＿＿
L
⊥一
⊥⊥1
510
50100 500 平 均ひ び わ れ間 隔（cm ） （1） 平 均ひび わ れ間 隔の場 合141
．
21
．
00、
80
．
60
．
40
．
2
〔〕0
0
，
1
0
．
2
0．
3
0．
4
平 均ひびわれ幅（mm） （2
） 平 均ひび わ れ 幅の場 合 図r7・
ひびわ れ諸 指 標 と圧 縮 強 度の関 係 1．
41
．
21、
008 o △ △ o e 口 ム ロ ムD
βo
含
040
．
2
・
腫
ダ
o
−
⊥一一
＿
．
＿−
1．
．
一
」0
．
001
0
．
005001
0050
．
105
1．
0 ひびわれ横 断率 （％）、
｛
3
｝
ひびわ れ
横
断 率の場 合 1、
0
鱇08
弾 性0
・
6
係 数04
比6
．
2
日
。△ △ o 凹 ム
ロ
O
O
1
．
00
、
B0
．
604
O △ 0呂
魅
△ 剤 P △ 日 和VO
△ 囗 混0
● ▲ 層P
F°
S
セ メ ン ト1
、
00
．
806
O
．
2
■● ●■ 。rl
。
’ ▲ °
’ ム ・
1
5
亅0
50100
500 00
．
10
、
2
0
．
3
0
．
4
，
’
3平均ひ び わ れ間隔 （cm ）
平 均ひ び わ
O
幅．
（mm ）〔
1
） 平 均ひびわ れ間 隔の場 合（2） 平 均ひびわ れ幅の場合 図
一
8
ひび わ れ諸 指 標と静 弾．
性 係 数の関 係O
、
40
．
2
O
．
OOI
．
0
．
0050
．
01
0050
．
1 05 10 ひびわれ 横 断 率（OM ） （3＞ ひびオ）れ横 断 率の場 合図
7
お よ び8
は，
ひび わ れの諸
指 標
と，
水 中養
生材 令
4
週 を 基準
と す る 圧縮 強 度
，
静弾 性 係
数の関 係
を 示し た もの で あ る。静 弾 性 係 数
が材 令
4
週時
の30
°
／ e，
圧縮 強
度
が60
％程
度
にまで低 下
す る過 程
は，
平 均
ひび わ れ間
隔
が 。 。 か ら4cm
程 度
に まで減 少
す る 過程
に対 応
す る の に対
し，
平 均
ひび わ れ幅
で は，
こ の間
の変 化
は明 瞭
で は な い。一
方
，
静
弾
性 係 数
が材 令
4
週時
の30
％，
圧縮
強 度
が60
．
％程 度
に低 下
し た後
の過 程
で は平 均
ひび わ れ幅
の増 大
が見 ら
れ，
逆
に ひび わ れ間 隔 を指 標 と
し た場 合
に は こ の間
の変 化
は明 瞭
で は な い。
こ れ は，
凍 害
に よる ひび わ れ形 成 過 程
を述
べた前 述
の考 察
と一
致
し て い る。
圧 縮 強 度
，
静 弾 性 係 数
の低 下
は，
ひ び わ れの発 達 を示
す諸 指 標
，
特
に，
ひびわ れ横 断 率
の増 加
と よく対 応
し て い る。 フ ライ
ア ッ シュ セ メ ン トや高 炉
セ メ ン トを用
い た コ ンク リー
トで は，
普 通
ボル トラ ン ドセ メ シト
の場 合
と傾
向
がい くぶ ん異
なっ て いる が，
これは，
主
とし て，
こ れ らの セ メ ン トで材 令
4
週以 降
におい ても強 度 増 加
が見
ら れ ること に よっ て いる。
材 令
2
年
，
8
年
，
20
年
とい う極
めて長 期
にわ た る間 隔
で，
し かも
異
な る測 定 者
に よっ てな され た ひびわ れ観 察
の結
果が凍害
に よ る 力 学 性状
の低
下 との対 応 性
が優
れ てい ること は， こ の ひ び わ れ横
断
率
が，
凍 害
によ
るコ ンクリ
ー
ト劣 化 を表 面
か ら判 断
する う え で有 効
な指 標
とな る こと を示
すも
の と考
え ら れ る。
Jilンク リ
ー
トの凍害
に おい て，
膨張
量0
．
1
％（
1XlO
−
s）
が動
弾 性係
数の低 下 率
60
％に ほ ぼ対 応 す
ること が知
ら れ てい る。
ひび
わ れ測 定
を ひ び わ れ方 向
に直 角
に行
うこと か ら，
ひ び わ れ横
断 率
は，
ひび わ れに よ る 空隙
の厳密
な意 味
での近
似
と は な ら ない 。 し か し，
ひび われ横
断率
0．1
％ は，
静
弾 性 係 数
が初 期 値 （
28
日材 令 ）
の50
％
， 圧 縮 強 度で70
％程 度
に低 下
し た段 階
に対 応
し，凍
害
に伴 う
コ ン クリー
トの膨張
がす
べて表 面
の ひび
わ れ と して表
れ たと 考
え た場
合
の膨 張 量 （
0
」％
：
＝1
×10
−
3）
に極
め て近 似
し た値
と な る。
つ まり ！形 成
され た ひび
わ れ は，
コ ンク リー
ト内部
で生
じ る膨 張 量
に対 応
し ていること が想 像
さ れ る。
4
．
コ ンク リー
トの凍 害
に お けるひび
わ れ の役 割
につ いて人 為 的
な貰 通
ひび
わ れ を導
入 し たコ ンクリー
ト，
乾 燥
を受
け たコ ンク リー
トに よ る凍 結 融 解 試 験
の結
果
と暴 露
試 験 体
の凍結融解
に よっ て生
じ たひび わ
れ形 成 過 程
の観
察 結 果
から得
られ た知 見
を ま と め る と次
の よ うに．
なる。
1）
人
為
的
に導
入 し た少
数の 貫 通ひびわ れ は， た と え コ ン ク リー
トを貫 通
するよ う な もの であっ た と し ても
，
コ ン ク リー
トの凍 害
を促 進
す る役 割
を持
た ない。
ひび わ れ中
の水
分凍結
による コ ン ク リー
トの破 断 は，
鉄 筋 や 金鋼
な ど に よ る あ る 程度
の拘 束
に よっ て防
ぐこ と がで き一
15
一
る。
2
） 乾 燥
に よ る凍
害促
進
を すべ て ひび
わ れの効 果
と す ること はで き ない が， こ の よ う な条 件
で生
じる極
めて微
細
で多 量
に存
在
す る ひ び わ れ は，
コ ン ク リー
ト中
の水 分
の浸
透
を容
易
に し，
凍 害
を
促進
さ せ る効
果
を
持
っ てい る。
同 様
な効 果
は，
繰
返 し圧縮 載 荷
を受
け
たコ ン ク リー
トに おい ても生
じ るも
の と考
え ら れ る。3
） 凍害 劣 化
の初 期
の過 程
では，
目
視
し う る ひび
わ れ が次
々 と形 成
さ れ，
この ひび わ れ が あ る程 度
の間 隔
とな
った
段
階 以
降
におい て，
これま
で に形 成
さ れ た ひ び わ ： れの幅
が増 大 す
る傾 向
と な り，
同 時
にコ ンク リー
トの崩
壊
が進 行
す る。
また，
コ ン ク リー
トの崩 壊
が進 行
し た 段階
にお
い ても
，
個
々 の ひび わ れに は1．
5cm
程
度
の間
隔
があ り
，
ひび わ れの間 隔
が無 限
に減
少
す る わ け で は ない。
4 ）
ひびわ れ横 断 率
とし て表
さ れ るコ ン クリ
ー
ト表 面 の空 間
は，凍 害
によ
っ て生
じる内 部
の膨 張 程 度
と極
め て近 似
し た値 と
な
る。
こ れ らの
結 果
を も
とにコ ン ク リ「「トの凍 害
にお け る ひび
わ れの役割
を考
え ること が
で きる。 コ ン クリ
ー
ト
の凍
害
に おい て， ひび
わ れ中
に浸 透
し た水 分
の凍 結
がひび わ れ を拡大
し，
凍害
を
促
進
させ る作 用 を 持
つ と考
え られて い る場合
が多
い。
これ は， コ ンクリ
ー
ト
に ひび わ れ
が形
．
成
さ れ ると
，
引
き続
く凍
結
におい て， ひびわ れ中
の水
分
がひび わ れ に ク サ ビ を打
ち込
む よ う な作
用 を
して ひびわ れ を拡
大
し， これ に伴
っ て，新
た な ひび
わ れが形 成 さ
れ る と考
え る もの で あ る。
し か し，
一
般
の コ ン クリ
ー
ト
の凍 害
で は，
この よう
な作 用
は無
視
し うるで あ ろ う。
凍
害
によ
るひび わ れの形
成
の過
程
で，
ひび
わ れ幅
の増
大
は主
とし て コ ン クリー
トの崩壊
の段 階
で認
め ら れ，
ま
た，
凍
結 融 解 試 験
で は金 網 程 度
の拘 束
でも
，
』
ひ び わ れ は拡大
し
ない 。一
方
，
』
乾 燥
によ
るひび わ れ は，
微
細
で， かっ多
量
に存 在
する。
こ の よ う な ひびわれ は，
水
道
と して コ ン ク’
リ
ー
ト内部
へ水 分
の浸 透 を 容 易
にす
る役 割
を．
は た すも
の の， こ の内 部
に含 ま
れ る少 量
の水 分
がひび わ れ を拡 大
さ せ ると
は考
えにく
い。
つ まり，
ひび わ れ が凍
害
を促 進
さ せ る役割
は， その水 道
とし て の作 用
に あ る もの と考
え る こと が
で き る。
コ ン ク
リ
ー
ト表 面
の ひ び わ れ は，
凍 害
に伴
うコ ンク リー
トの膨 張
に対 応
し て お り，
凍
害に よ るコ ンク リー
ト表 面
の ひび わ れ が内 部
の膨 張
に追
随
し た結
果
である こ とを示
して いる。凍 害
の場
合
に か か わ らず
，
ひび
わ れは，材 料
に存 在
し た 弱点
に応力
が集 中
し た結
果 と し て生
じ る。凍
害
を受
ける過程
， あるい は そ れ以 前
の過 程
ですで一
16
一
に微 細
なひび わ れ が存 在
し たコ ン ク リー
トで は，
凍
害
に よ る内 部
の膨 張 応 力
は，
こ の ひ び わ れ（
目地
切部
分〉
が拡 大
す ることた
よっ て緩
和 され る。
つ ま り，
凍害
の進 行
は目視
で き るひび わ れ数
の増加
を も た ら す もの の， こ の ひび わ れ は，
主
と し て，
凍 害
を
受
け る以
前
，
ま
た は，
凍
害
の進 行
過程
で生
じ た他
の原
因によ る ひ び われ が顕 在 化
し たも
の と して と らえるこ と ができる。
こ の結
果
，凍
害
は，
そ れ以 前
に存
在 し
た応
力
を強
調
す る。
実 際
の構
璋
物
の凍 害
で は，
図
5
に見
ら れ るパ ター
ンク ラッ ク が一
般
的
であ
る が， これ は，
乾 燥
によ
っ て生
じ る目視 困 難
な微 細
ひび わ れ が顕 在 化
し たも
の であ ろ うe”温 度 応 力
に よ る ひ びわ れを顕 著
に示
す例
を見
る こと がで き る が，
同 様
な 説明 が可 能
であ
る。5
．
結 論
屋 外 暴 露 試 験 体
の ひび わ れ観 察
の結 果
と 著 者 らに よ る既 往
の研 究
の結
果
を総 合 的
に判 断
す る と，
コ ンク リー
ト の凍 害
におい て生
じ るひび わ れ は，
凍
害
の直接的
な作
用
によるも
の で はfs
く，主
と して他
の原 因
で生 じ た極
めて微 細
な ひび
われが
コン クリ
ー
ト内 部
の膨 張
によ
っ て顕 在
化
したも
のと考
える こと ができ る。
ま た，
ひび わ れ中
の水
分
凍結
がコ ン ク リー
トに クサ
ビを打 ち込
むよ う
な形
で コンクリ
ー
トの凍
害 を促 進 さ
せ ること
は少 な く
，む し
ろ コ ン クリ
ー
ト内 部
へ水 分
の浸 透 を容 易
にす
るという理 由
で コ ンク リー
トの凍害
を促 進
させ る。
し たがっ て， たと え その ひび
わ れが 深
いも
のであ
っ たと
しても
，
少 数
の ひび
わ れ は凍
害 を促 進
させ る効 果
が な く，
微 細
な多 数
の ひ び わ れ が凍害
に悪
影響
を与
え る と考
え る こと がで き る。
参 考 文 献1
） 杉本
六郎
：鉄筋
コ ン ク リー
トポー
ルお よ び くL！に用いる コ ン ク リー
ト施工方 法に関す る研 究，
土木 学 会 論 文 集，
第88号，
1962．
2） 鎌
田英治
，
丹羽 範 夫，
横 山隆 ：コ ンクリ
ー
トの耐 凍 害，
性
に お よ ぼ す ひびわれ 要 因の研 究，
セ メン．
ト技 術 年 報，
29
，
1975．
3
） 田 畑雅 幸，
鎌田英 治，
宮 崎 重 宗 ；コ ン ク リー
トの耐 凍 害 性に お よ ぼ す乾 燥の影 響 （コ ン クリー
トの凍 害にお け る夏 期 条 件の想
定
と その検討 ）
t セメ ン ト技術 年報
，
32
，
1978．
．
4
） 田 村 康 夫，
窪 山契
，
今 橋 太一，
徳 田 和 雄 ：蒸 気 養 生し た 高 強度コ ンク リー
トの組織構造 と 耐 久性につ いて，
セ メ ン．
ト技 術 年 報，
36，
1982．
5｝ 洪悦 郎t 後 藤 知 似 ：コ ン ク リ
ー
トの圧 縮 強 度と養
生 方法につ い て の
一
実験
，
セメ ン ト技術年報
，
20
，
1966
．
「
6｝ 山 崎 寛 司：材 料 とひびわ れ，
コ ンクリー
トジャー
ナル，
Vol
．
11
，
No．
9
，
1983
．
SYNOPSIS
'
UDC:691.32
'
A
STUDY
ON
THE
ROLE
OF
CRACKS
IN
FROST
DETERIORATION.
OF
CONCRETE
by
MASAYUKI
TABATA,
Research
Associate
ofHokkaido
University. Dr.YOSHIRO
KOH,
Professor efHokkaido
University,
Dr,
EWI
KAMADA.
Associate
Professor
of･
･/
,
Hokkaido
Uniyersity,
Members
ofA.I.J.
'
The
amount and extent of the cracks observed onthe
surface of concrete were measuredby
using testspeci･ mens exposed to the outdoorsin
Sappero
f6r
20
yehrs.
The
process
ofthe
crackformation
causedby
frost
actionwas
discussed
based
onthe
measurements, withtse
offormer
results offreezing
and thawing tests which werecarried out
in
orderto
explainthe
influenee
of craekformation
onfrost
deterioration
of concrete,'
na:lhee.fOllOWing
COnCIUSiOnS regardingthe
role ofthese
cracks onfrost
damage
of concrete seem tobe
reaso.(1)
Visible
cracks observed on the surface of concrete are causedby
the expansion ofthe
interior
and notby
the
direct
actien of thefreezing
and thawing,{
2
)
The
acceleration offrost
damage
derived
from
the
cracks "mainly arisesfrom
the
perietration
of waterinto
the concrete
from
the surface'
(3)
The
action, which enlarges crackSdunng
,the
freezing
process,
does
notplay
atoo
significant rolein
frost
damage
of concrete. ',
