コンクリートの強度（構造材料学の復習も兼ねて）

コンクリートの強度（構造材料学の復習も兼ねて）コンクリートの強度（構造材料学の復習も兼ねて）コンクリート工学研究室岩城　一郎

強度の種類 • 圧縮強度 • 引張強度 • 曲げ強度 • せん断強度 • 付着強度 • 疲労強度等々

圧縮強度 • コンクリートの強度の中で最も重要 • コンクリートは圧縮に強く，引張に弱い（引張強度は圧縮強度の1/10程度）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→コンクリートは一般に圧縮部材（圧縮力に対して抵抗する部材）として利用（引張力に対する抵抗は無視） • 圧縮強度の測定が一番簡単であり，ばらつきも少ない．

圧縮強度に影響を及ぼす要因 • 供試体の形状 • コンクリートの配合（W/C） • 養生条件 • 材齢 • 載荷方法等 →一定の試験方法が必要（JIS）

供試体形状 • 圧縮強度試験用供試体（JIS A 1132）：（我が国では）直径の2倍の高さをもつ円柱（例えば，φ15×30cm，φ10×20cm） • 立方体（英，独他：一辺150mm）＞円柱供試体（米，仏，日他）（約25%増）：拘束による影響三浦尚著：土木材料学（改訂版），コロナ社

水セメント比（セメント水比） • コンクリートの圧縮強度f’cは水セメント比W/Cが小さいほど（セメント水比C/Wが大きいほど）大きくなる． • f’cとC/Wの関係：f’c＝A+B・C/W（あるC/Wの範囲において直線関係）．

養生の影響 • コンクリート強度に及ぼす養生の影響：大． • 湿潤養生（水中養生）≒封かん養生＞＞気中養生 • 温度が高いほど早く強度が出る．長期の伸びは乏しい．三浦尚著：土木材料学（改訂版），コロナ社コンクリート便覧，技報堂出版

試験方法の影響 • 供試体の高さと直径との比（h/d）　大→強度　小 • 供試体の寸法　大（h/d=2.0：const）→強度　小（弱点の存在する確率，φ600mm以上で頭打ち） • 載荷速度　大→強度　大 • 含水状態　高→強度　小 • 試験条件を一定としないと　圧縮強度の値に様々な要因　による影響を含むため，正しい　判断ができない！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→規格に従うことが重要！！三浦尚著：土木材料学（改訂版），　　　　コロナ社

その他の影響 • モルタルと粗骨材との付着強度：砕石（フレッシュ性状　劣）＞川砂利 • 空気量　多→強度　低，AEコンクリート（ワーカビリティーが改善されることにより相殺） • 骨材最大寸法　大→強度　小（表面積，付着と関係）：ワーカビリティーの改善効果と相殺

設計基準強度とは？ • 設計基準強度f’ck：設計の基準となる強度，　　　標準養生（20℃水中養生）を行ったコンクリート円柱供試体の材齢28日における圧縮強度．適切な養生が行なわれれば，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　標準養生を行なった材齢28日の圧縮強度f’ck　≒構造体の最終的な圧縮強度三浦尚著：土木材料学（改訂版），コロナ社

設計基準強度の概念 • f'ck：試験値のばらつきを考慮したうえで，大部分の試験値がその値を下回ることのないことが保証される値 • コンクリートの圧縮強度のヒストグラム：正規分布で近似可能→圧縮強度試験値の平均値（平均値：添字のm）：f'cm • f’cm=f’ckとすると，確率50%でその値を下回る．→危険！圧縮強度試験値の最小値をf’ckとすると，その値を下回る確率は0%に近い．→不経済！設計基準強度を下回る確率を5%とする．分布形を正規分布とする． • f'ck=f'cm-kσ＝f’cm（1-kδ）　ここで，k：正規分布表から求まる値，5%の場合k=1.64，σ：試験値の標準偏差，δ：試験値の変動係数，δ＝σ/f’cm 　例えばδ=0.1（10%）とすると，f’ck=f’cm（1-1.64*0.1）=0.836*f’cm

設計基準強度と配合強度 • 多くの測定結果（例えばN=100）より表した圧縮強度のヒストグラム：平均値をピークとし，左右対称に両裾に広がる分布 • 正規分布により表現可能 • 設計基準強度f’ck：コンクリート構造物の設計において基準とする強度．構造物の設計時に，コンクリートが保有していると仮定される強度（一般に圧縮強度で表される） • 配合強度f’cr：コンクリートの配合設計において目標とするコンクリートの平均強度（一般には材齢28日における圧縮強度の平均値f’cm）．一般に，強度試験の試験値が設計基準強度を下回る確率が5%以下となるように決定される．

引張強度 • 弾性体の円板に直角方向の集中荷重を載荷→割裂引張強度（≒直接引張強度） • 引張強度ft=0.27√f’c，f’c=30MPaのときのft？三浦尚著：土木材料学（改訂版），コロナ社

コンクリートの強度 （構造材料学の復習も兼ねて）