学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和6年度 学科Ⅳ（構造） 問28
問題・正答・学習用解説
問題
コンクリートに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（4）
正答の考え方
選択肢4のコア供試体は、一般に高さと直径の比が小さい方が、圧縮強度が高く測定されやすくなります。コアは、構造体のコンクリートを円柱状にくり抜いた試料です。直径に対する高さの比が大きいほど強度が大きい、という記述は傾向が逆です。
圧縮試験では、試料の上下を硬い載荷板で押します。コンクリートは縦に縮むと横へ膨らもうとしますが、端面では載荷板との摩擦により横膨らみが抑えられます。周囲から拘束されるとコンクリートは大きな圧縮力へ耐えやすくなるため、端部付近は単純に自由な一軸圧縮とは異なる状態になります。
背の低い試料では、この上下端の拘束の影響が全体へ及びやすく、同じ材料でも強度が高めに出ます。背が高くなると、中央に拘束の影響が小さい範囲が生まれるため、この見かけの上昇が減ります。したがって採取できたコアの高さが短い場合は、所定の高さ・直径比に対応する補正などが必要です。強度の違いをすぐ材質の違いと決めず、形状と載荷条件がそろっているかを確認します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適切です。セメントは水と反応する水和によって硬化し、時間とともに組織が形成されます。水中養生では反応に必要な水を保ちやすく、気中で乾燥する場合より、養生中の圧縮強度の増進が一般に大きくなります。コンクリートが強くなるのは、水を蒸発させて乾かすからではありません。温度などの条件も影響しますが、打込み後の水分を適切に維持することが、強度を発揮させる基本です。
選択肢2
（2）適切です。AE剤は、コンクリート中に細かく独立した気泡を分散させる混和剤です。内部の水が凍る際の膨張や水圧を受け逃がす空間として気泡が働き、凍結と融解の繰返しによる損傷への抵抗を高めます。大きな空洞や締固め不足のすき間を増やすのとは異なります。気泡量や大きさ、間隔を適切に管理することが重要で、空気を無制限に増やせばよいという意味ではありません。
選択肢3
（3）適切です。圧縮強度時ひずみは、圧縮試験で最大の応力度に達した瞬間の、元の長さに対する縮みの割合です。一般に圧縮強度が高いコンクリートほど、このピーク時ひずみも大きくなる傾向があります。ただし、ピーク後にどれだけ粘り強く変形するかとは別の話です。高強度コンクリートは最大値を超えた後の耐力低下が急になることがあり、ピークひずみの大きさだけで靱性が高いとは判断できません。
選択肢4
（4）高さ・直径比が小さいほど、載荷板の摩擦による拘束で強度が高く出やすい、と訂正します。高さが直径と同程度の短いコアでは、上下端の影響が重なりやすくなります。高さを大きくすれば、その影響が全体に占める割合が減り、測定強度が増加するという関係にはなりません。比較するコアは、直径、高さ、端面の状態、採取による損傷などの条件を確認し、試験結果に必要な形状補正を行って評価します。
周辺知識
コンクリートの圧縮強度は、試料が耐えた最大荷重を断面積で割った値です。直径の円柱なら面積はで、強度はです。たとえば直径で最大荷重なら、面積は約、強度は約です。荷重だけを比較せず、断面積で割って応力度へそろえます。
この数値は、材料だけでなく、養生、材齢、含水状態、載荷速度、試験体の寸法、端面の精度などにも影響されます。水中養生した標準試験体と、建物から採取したコアでは、それまでの温度・水分の履歴が違うこともあります。試験条件を統一したり補正したりするのは、材質の差と試験方法の差を混ぜないためです。
強度、剛性、靱性も区別します。強度は最大で耐えた応力度、剛性は力を受けたときの変形しにくさ、靱性は破壊へ至るまでにエネルギーを吸収する粘りです。AE剤による微細気泡は凍結融解への耐久性を改善しますが、空気量が増すことは圧縮強度にも影響します。一つの性質が良くなることと、全ての性質が同時に高まることは同義ではありません。