配合設計・温度ひび割れ・継手選定・耐久性照査
コンクリートの配合設計における水セメント比の定め方に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
水セメント比は、強度・耐久性・水密性のそれぞれについて許容される上限値を求め、そのうち最も小さい値を採用するのが配合設計の原則である。凍結融解作用を受ける場合は、空気を連行したうえでさらに耐凍害性から定まる水セメント比以下に抑える必要があり、AE剤を用いれば強度だけで決めてよいというものではない。「最も小さい値を採る」という選び方を「平均をとる」「強度優先で決める」と取り違えやすい。
コンクリートの単位水量及び細骨材率に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
単位水量が大きいほど乾燥収縮・ブリーディング・沈みひび割れが増えるため、ワーカビリティーが確保できる範囲で極力小さくする。スランプ12cm程度のコンクリートでは単位水量175kg/m³以下、単位セメント量270kg/m³以上、水セメント比55％以下が材料分離抵抗性の確認値として示されている。細骨材率を上げると骨材の比表面積が増えて所要単位水量は増加し、空気を連行すると空気泡のボールベアリング効果で所要単位水量は減少する——この2つの向きを逆に覚えやすい。
示方配合が、単位水量165kg/m³、単位セメント量300kg/m³、単位細骨材量780kg/m³、単位粗骨材量1,050kg/m³のコンクリートがある。現場の骨材は、細骨材の表面水率が3.0％、粗骨材の表面水率が0.6％であり、粒度は示方配合の骨材と同じである。このとき、現場配合において計量する水の量と細骨材の量の組合せとして適当なものは、次のうちどれか。
解答正解 2
骨材が表面水をもつ場合、現場で計量する骨材量は表面水の分だけ増やし、計量する水量はその表面水量の分だけ減らす。細骨材の表面水量は780×0.030＝23.4kg、粗骨材は1,050×0.006＝6.3kgで合計29.7kgとなるので、水は165−29.7＝135.3kg、細骨材は780×1.030＝803.4kgである。粗骨材の表面水を数え忘れる誤りと、水に表面水量を足してしまう符号の誤りが典型的な失点である。
アルカリ骨材反応の抑制対策として「コンクリート中のアルカリ総量の抑制」を適用する。用いるセメントの全アルカリ量が酸化ナトリウム換算で0.60％、混和剤から供給されるアルカリ量が0.30kg/m³であるとき、規定を満足する単位セメント量の上限値として適当なものは、次のうちどれか。
解答正解 2
アルカリ総量の抑制は、コンクリート1m³に含まれるアルカリ総量を酸化ナトリウム換算で3.0kg以下にする対策である。混和剤由来の0.30kg/m³を差し引くと、セメントから許容されるアルカリ量は3.0−0.30＝2.70kg/m³となり、単位セメント量の上限は2.70÷0.0060＝450kg/m³となる。混和剤分を差し引き忘れる誤り、逆に足してしまう誤り、百分率の換算を1桁誤る失点が多い。
アルカリシリカ反応の抑制対策に関する次の文章の（イ）〜（ニ）に当てはまる数値又は語句の組合せとして、適当なものはどれか。 「第一の対策は、コンクリート中のアルカリ総量の抑制であり、アルカリ量が表示されたポルトランドセメント等を用いて、コンクリート1m³に含まれるアルカリ総量を酸化ナトリウム換算で（イ）kg以下とする。第二の対策は、抑制効果のある混合セメント等の使用であり、高炉セメントB種（高炉スラグの分量が（ロ）％以上）又はフライアッシュセメントB種（フライアッシュの分量が（ハ）％以上）などを用いる。第三の対策は、安全と認められる骨材の使用であり、（ニ）による試験の結果、無害と確認された骨材を用いる。」
解答正解 1
抑制対策は「アルカリ総量の抑制」「抑制効果のある混合セメント等の使用」「安全と認められる骨材の使用」の3つで、いずれか1つを満足すればよい。アルカリ総量は酸化ナトリウム換算で3.0kg/m³以下、混合セメントは高炉セメントB種（高炉スラグ40％以上）又はC種、フライアッシュセメントB種（フライアッシュ15％以上）又はC種である。アルカリ総量3.0kg/m³と塩化物イオン量0.30kg/m³は数字が似ており取り違えやすい。また骨材の反応性試験は化学法（JIS A 1145）とモルタルバー法（JIS A 1146）であり、すりへり減量試験や安定性試験は骨材の物理的性質を調べる試験で、反応性の判定には用いない。
コンクリートに用いる混和材に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 3
フライアッシュの強熱減量は未燃炭素の量を示す指標で、規定値はI種3.0％以下、II種5.0％以下、III種8.0％以下、IV種5.0％以下であり、I種が最も厳しい（値が小さい）。未燃炭素はAE剤を吸着して空気量を不安定にするため、品質の高いI種ほど許容値が小さい。「I種＝最上位」を「規定値が最も大きい」と読み替えてしまう取り違えが起こりやすい。高炉スラグ微粉末は比表面積の区分が大きいほど微粉で、材齢28日の活性度指数は3000が60％以上、4000が75％以上、6000が95％以上、8000が105％以上と高くなる。
コンクリートに用いる混和材料に関する次の文章の（イ）〜（ニ）に当てはまる語句の組合せとして、適当なものはどれか。 「（イ）は、セメント及び水とともに練り混ぜた場合に、水和反応によってエトリンガイトなどを生成してコンクリートを膨張させる作用のある混和材料で、収縮補償を目的とする場合の標準的な使用量によって30型と20型に区分される。（ロ）は、空気連行性能をもち、AE減水剤よりも高い減水性能及び良好なスランプ保持性能をもつ化学混和剤である。（ハ）は、あらかじめ練り混ぜられたコンクリートに添加し、これをかくはんして流動性を増大させることを主たる目的とする化学混和剤である。（ニ）は、コンクリート中の水の表面張力を低下させるなどして乾燥収縮ひずみを小さくする混和剤である。」
解答正解 2
膨張材（JIS A 6202）はエトリンガイト等の生成による膨張でコンクリートの収縮を補償するもので、単位量30kg/m³を標準とする30型と20kg/m³を標準とする20型がある。収縮低減剤は膨張させるのではなく収縮そのものを小さくする混和剤で、作用機構が異なる。高性能AE減水剤は「空気連行性能をもち、AE減水剤よりも高い減水性能及び良好なスランプ保持性能をもつ」と定義され、流動化剤は「あらかじめ練り混ぜられたコンクリートに添加し、流動性を増大させることを主たる目的とする」と定義される。高性能減水剤は空気連行性能をもたない点が高性能AE減水剤との違いである。
フレッシュコンクリートのブリーディングに関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
ブリーディングは練混ぜ水がセメントや骨材の沈降に伴って上面へ浮き上がる現象で、単位水量が多いほど、また保水性に寄与する粉体量が少ないほど多くなる。高炉スラグ微粉末やフライアッシュの適量使用、AE剤による空気連行は、いずれも保水性を高めてブリーディングを減らす方向に働く。ブリーディングが多いと上面付近の実質的な水セメント比は大きくなり表面が脆弱になるため、増減の向きを逆に覚えていると失点する。
コンクリートポンプによる圧送に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
圧送中は管内で加圧・摩擦を受けるためスランプは低下し、大きくはならない。したがって荷卸し地点のスランプは、打込み箇所で必要な値に圧送によるスランプの低下分を見込んで設定する。閉塞防止では、管内面の潤滑性を先送りモルタルで確保すること、粗骨材最大寸法に見合った管径を選ぶこと、配管長と曲がりを減らすことが基本で、細い管や急な曲がりは閉塞と圧送負荷増大の直接原因になる。
コンクリートの打込み及び締固めに関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数は次のうちどれか。 （イ）許容打重ね時間間隔は、外気温が25℃を超える場合は2.0時間、25℃以下の場合は2.5時間を標準とする。 （ロ）コンクリートの打上がり速度は、一般に30分につき1〜1.5m程度を標準とする。 （ハ）内部振動機で締め固める場合の1層の高さは、40〜50cm以下を標準とする。 （ニ）コールドジョイントの発生を防ぐため、内部振動機は上層のみに挿入し、下層のコンクリートには挿入しない。
解答正解 3
（イ）（ロ）（ハ）が適当で、適当なものは3つである。（ニ）は逆で、上下層を一体化させてコールドジョイントを防ぐために、内部振動機は下層のコンクリートに10cm程度挿入する。許容打重ね時間間隔は外気温25℃を境に2.0時間／2.5時間と使い分ける点、打上がり速度は「30分あたり」で示される点が1級での問われ方であり、締固め層厚の40〜50cmと混同しないこと。
コンクリートの初期ひび割れに関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
沈みひび割れは、打込み後から凝結までの間にコンクリートが沈下する際、鉄筋やセパレータの直上でその沈下が妨げられて生じる引張応力によるひび割れである。対策は単位水量の低減、打上がり速度を30分につき1〜1.5m程度に抑えること、及び再振動（タンピング）で、再振動は締固めが可能な範囲でできるだけ遅い時期に行うが、練混ぜ開始から120分（気温25℃超では90分）以内が目安であり、凝結後に行うのは有害である。プラスティック収縮ひび割れは蒸発速度がブリーディング水の上昇速度を上回るときに生じるもので、沈みひび割れとは逆の水分収支で起こる点を取り違えやすい。
型枠及び支保工に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 2
側圧は、打上がり速度が大きいほど大きく、コンクリートの温度が高いほど凝結が早く進むため小さくなる。したがって「温度が高いほど側圧が大きい」は向きが逆である。取外し時期は部位で必要圧縮強度が異なり、鉛直に近い面のせき板は5.0N/mm²程度でよいが、自重を直接支えるスラブ及びはりの底面では14.0N/mm²が目安となる。この2つの値をひとまとめに覚えていると判断を誤る。
鉄筋の継手に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
ガス圧接は端面を溶かさずに赤熱状態で加圧して接合する固相接合で、加熱・加圧・圧接時間の3条件の管理が品質を左右する。重ね継手は鉄筋とコンクリートの付着を介して応力を伝達するため、直接接触による伝達ではない。機械式継手はスリーブやカプラーと異形鉄筋の節とのかみ合いを利用するため異形鉄筋に限られ、溶接継手は端面間に所定のすき間を設け、一般に裏当て材を用いて溶融金属を介して一体化する。「溶かさないガス圧接」と「溶かす溶接継手」の区別が要点である。
鉄筋の継手位置及びかぶりの確保に関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数は次のうちどれか。 （イ）継手は原則として一断面に集中させず、重ね継手の場合は重ね継手長に鉄筋径の25倍を加えた長さ以上ずらして配置する。 （ロ）ガス圧接継手の場合は、鉄筋径の25倍以上ずらして配置する。 （ハ）かぶりは、設計図に示された芯かぶりをそのまま確保すればよく、配置された鉄筋の径を考慮する必要はない。 （ニ）スペーサは、構造物の側面では1m²当たり4個以上、底面では1m²当たり2個以上配置する。
解答正解 2
（イ）（ロ）が適当で、適当なものは2つである。（ハ）は、設計図に示された芯かぶりではなく、実際に配置された鉄筋の径を考慮した純かぶりに対して必要かぶりを確保しなければならない。（ニ）は個数が逆で、側面は1m²当たり2個以上、底面は1m²当たり4個以上である。継手のずらし量は「重ね継手は重ね継手長＋25φ以上、ガス圧接は25φ以上」と基準が異なる点が1級での問われ方である。
マスコンクリートの温度ひび割れ対策に関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数は次のうちどれか。 （イ）中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを用いて、水和熱による温度上昇を抑える。 （ロ）所要の強度及び耐久性を満足する範囲で、単位セメント量をできるだけ少なくする。 （ハ）練混ぜ水の一部に氷を用いるなどのプレクーリングにより、打込み時のコンクリート温度を低くする。 （ニ）内部と表面の温度差を早く解消するため、打込み後は表面の保温を行わず、外気に直接さらして表面を急冷する。
解答正解 3
（イ）は材料段階、（ロ）は配合段階、（ハ）は施工段階の対策として、いずれも適当で3つである。（ニ）は逆で、表面を急冷すると内部との温度差が拡大して内部拘束による表面ひび割れを助長するため、保温養生によって表面温度の急激な低下を防ぐ。パイプクーリングは打込み後に内部の温度上昇を抑えるポストクーリングであり、練混ぜ前後に材料やコンクリートの温度を下げるプレクーリングとは実施段階が異なる点も整理しておく。
マスコンクリートの温度ひび割れに関する次の文章の（イ）〜（ニ）に当てはまる語句の組合せとして、適当なものはどれか。 「部材の内部と表面の温度差によってコンクリート自身の変形が拘束されることを（イ）といい、これによるひび割れは水和熱で温度が上昇する（ロ）に部材の表面に生じやすい。一方、既設のコンクリートや岩盤などによって部材全体の温度変形が拘束されることを（ハ）といい、これによるひび割れは材齢がある程度進んで温度が降下する段階に生じ、断面を（ニ）ひび割れとなりやすい。」
解答正解 1
内部拘束は部材内部と表面の温度差に起因し、温度が上昇する施工初期の段階に表面ひび割れとして現れる。外部拘束は既設コンクリートや岩盤による変形拘束に起因し、温度が下がる過程で全断面に引張応力が生じるため、材齢が進んだ段階で貫通ひび割れになりやすい。ひび割れ誘発目地は外部拘束による貫通ひび割れを特定の位置に集める対策で、断面欠損率を50％程度以上、設置間隔を部材高さの1〜2倍程度とするのが一般的である。「内部拘束＝早期・表面」「外部拘束＝後期・貫通」という時期と形態の組合せで覚えると取り違えない。
水中に打ち込むコンクリートに関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
水中コンクリートは水による洗い出しと材料分離を受けるため、陸上のコンクリートより富配合とし、水セメント比50％以下、単位セメント量370kg/m³以上を標準とする。また水中施工による強度低下を見込み、設計上の強度は陸上で作製した標準供試体の強度の0.6〜0.8倍として設定する。水中不分離性コンクリートは、セルロース系又はアクリル系の水溶性高分子を主成分とする水中不分離性混和剤を用いて粘性を高めることで分離抵抗性を得るもので、単位水量を減らして得るものではない。
流動性を高めたコンクリートに関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
高流動コンクリートは、流動性と材料分離抵抗性を両立させる方法によって粉体系・増粘剤系・併用系に分類され、管理はスランプではなくスランプフローによる。流動化コンクリートは、あらかじめ練り混ぜたベースコンクリートに流動化剤を後添加してかくはんするもので、単位水量を増やさずに流動性だけを高める点が本質である。スランプ12cm程度までは配合計画書（単位水量175kg/m³以下、単位セメント量270kg/m³以上、水セメント比55％以下）の確認でよいが、12cmを超える場合は試し練りを行い、外観やブリーディング量で材料分離抵抗性を確認する。
暑中コンクリートの施工に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
暑中コンクリートでは凝結が早まってコールドジョイントや打重ね不良が生じやすいため、凝結を遅らせる遅延形の減水剤・AE減水剤を用いる。打込み時のコンクリート温度は35℃以下が標準であり、練混ぜ水は温水ではなく低温の水や氷を用いて練上がり温度を下げる。打込み前に型枠・鉄筋・地盤が乾燥していると吸水によって表面が急激に乾くため、散水して湿潤状態にしたうえで、たまり水を除去してから打ち込む。「促進形か遅延形か」「35℃か40℃か」の2点が失点しやすい。
コンクリート構造物の耐久性照査に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
塩害環境では、かぶりを大きくするだけでなく、水セメント比を小さくして塩化物イオンの浸透抵抗性そのものを高める必要がある。港湾構造物では部材の重要度と環境に応じて最大水セメント比を使い分け、無筋コンクリートの防波堤上部工では65％、ケーソンなど重要な鉄筋コンクリート部材では50％とされる。レディーミクストコンクリートの塩化物含有量は塩化物イオン量で0.30kg/m³以下が原則で、0.60kg/m³は購入者の承認を受けた場合の上限値であり、原則値と取り違えやすい。アルカリシリカ反応の抑制は別個に3つの対策のいずれかを適用するもので、塩化物イオン量の管理で代替できるものではない。