建築材料

解答正解 3

調合管理強度は「品質基準強度＋構造体強度補正値」で定める。品質基準強度は設計基準強度と耐久設計基準強度の両方を満たす値であるから、27 N/mm²と30 N/mm²のうち大きい30 N/mm²となる。普通ポルトランドセメントの基準温度は8℃で、予想平均気温5℃は0℃以上8℃未満の範囲に入るため構造体強度補正値28S91は6 N/mm²であり、30＋6＝36 N/mm²となる。設計基準強度だけを見て27に補正値を加えたり、基準温度を超えている場合の3 N/mm²を使ってしまう誤りが多い。

解答正解 2

耐久設計基準強度は計画供用期間の級に応じて定まり、短期18 N/mm²、標準24 N/mm²、長期30 N/mm²、超長期36 N/mm²である。品質基準強度は構造安全性から要求される設計基準強度と、耐久性から要求される耐久設計基準強度の両方を満足させる必要があるため、両者のうち大きい値をとる。「級が上がるほど要求強度が上がる」ことと「品質基準強度は大きいほうを採用する」ことをセットで押さえると、組合せの判別を誤らない。

解答正解 3

単位水量の上限185 kg/m³、単位粉体量の最小値270 kg/m³、空気量の標準値4.5％はいずれも規定どおりである。塩化物量は塩化物イオン量として0.30 kg/m³以下が原則であり、やむを得ない場合の上限として0.60 kg/m³が示されている。原則値と例外的上限値を取り違えると（ニ）を適当と判断してしまうため、二つの数値の位置づけを区別して覚える。

解答正解 2

JIS R 5210では中庸熱ポルトランドセメントと低熱ポルトランドセメントに材齢7日及び28日の水和熱の上限値が規定されており、中庸熱が7日290 J/g以下・28日340 J/g以下、低熱が7日250 J/g以下・28日290 J/g以下で、低熱のほうが小さい。水和熱が小さいセメントほど温度ひび割れを抑えられる一方で初期強度の発現は遅く、構造体強度補正値を適用する基準温度も高くなる。「水和熱が小さい＝強度発現が遅い」という対応関係で整理すると選択肢の真偽を判断しやすい。

解答正解 4

フライアッシュは球形の粒子によるボールベアリング効果でワーカビリティーを改善し、所要のスランプを得るための単位水量を減少させる。またポゾラン反応により長期材齢の強度は増進する。高性能AE減水剤の減水率18％以上はJIS A 6204の規定値で、AE減水剤より大幅に大きい。膨張材と収縮低減剤はいずれも収縮ひび割れ対策だが、前者は膨張力を与える、後者は収縮の駆動力である毛細管張力を下げる、と作用機構が異なる点を区別する。

解答正解 1

乾燥収縮はセメントペースト分が収縮しようとするのを骨材が拘束することで抑えられるため、骨材量が多く骨材の弾性係数が大きいほど収縮ひずみは小さくなる。体積表面積比が大きい太い部材ほど水分の逸散経路が長く、同一材齢での進行はむしろ遅い。拘束された部材に生じる引張応力はクリープにより時間とともに緩和されるため、ひび割れの検討では弾性計算した応力をそのまま用いるわけではない。乾燥収縮を支配するのは主として単位水量であり、単位水量が同じまま水セメント比だけを下げても収縮は大きくは減らない。

解答正解 4

中性化には二酸化炭素が細孔中を拡散する必要があるため、細孔が水で満たされている常時水中の状態では中性化はほとんど進行しない。中性化深さXを速度係数Aと経過年数tでX＝A√tと表すと、t＝（X／A）²となり、ある深さに達するまでの年数は速度係数の2乗に反比例する。中性化残りは鉄筋位置までの余裕を表す指標で、腐食開始の判断に用いられる。塩化物イオン量の原則値0.30 kg/m³と、やむを得ない場合の上限0.60 kg/m³を混同しないこと。

解答正解 3

C種は板厚方向に大きな引張応力を受ける部位（溶接組立箱形断面柱のスキンプレートやダイアフラムなど）に用いる種別で、板厚方向の絞り値が規定され、適用板厚は16 mm以上100 mm以下である。A種は降伏点の上限値、降伏比、シャルピー吸収エネルギー、炭素当量のいずれも規定されておらず、小ばり・間柱など弾性範囲で使う溶接を伴わない部位に用いる。A種・B種の適用板厚は6 mm以上100 mm以下で、C種のほうが下限が厚い点が「薄板用」という誤解を退ける鍵になる。

解答正解 4

降伏点の上限値を規定する目的は、実降伏点が想定より高くなることによって塑性化を期待した部位が降伏せず、設計で想定していない部分に損傷が集中して所要のエネルギー吸収が得られなくなるのを防ぐ点にある。降伏比は降伏点／引張強さで、小さいほど降伏後の余力が大きく、塑性変形能力に富む。SN材のB種・C種では降伏点の上下限と降伏比80％以下が規定され、A種にはいずれも規定がない。

解答正解 1

炭素当量はマンガン、けい素、クロムなどの影響を炭素量に換算して足し合わせた指標で、値が大きいほど焼入れ硬化しやすく溶接性は低下し、溶接割れを防ぐために予熱温度を高くする必要が生じる。溶接割れ感受性組成も同様に値が大きいほど低温割れを生じやすい指標である。JIS G 3136ではSN400B・SN400Cが0.36％以下、SN490B・SN490C（板厚40 mm以下）が0.44％以下と、強度の高い鋼種ほど上限値が大きく、A種には炭素当量の規定がない。

解答正解 3

F10TのFはFriction（摩擦接合用）、10は引張強さ1000 N/mm²級、TはTensile strengthを表す。トルシア形高力ボルトS10TはJISではなく日本鋼構造協会規格（JSS II-09）に基づく。F11Tは遅れ破壊の問題が解決されなかったためJISの規定から削除されている。摩擦面は黒皮を除去し、浮きさびを除去した赤さび面やブラスト処理面とすることですべり係数0.45が確保され、黒皮面のままでは0.23程度と大きく低下する。

解答正解 2

一般の構造用鋼材は400℃程度で降伏点が常温時の約3分の2まで低下し、1000℃を超えるとほぼ失われる。建築構造用耐火鋼は600℃における降伏点が常温規格値の3分の2以上を保持するよう成分設計された鋼材で、これにより火災時の許容温度を高めて耐火被覆を薄くしたり不要にしたりする設計が可能になる。ただし被覆の要否は要求耐火時間と部材の温度上昇の検討によって決まり、無条件に不要になるわけではない。

解答正解 4

直交集成板の日本農林規格では、強軸方向は外層プライの繊維方向そのものと定義されている。外層のラミナが曲げに対して最も有効に働くため、外層の繊維方向が強軸となる。構造用集成材はラミナの品質構成により対称異等級構成・非対称異等級構成・同一等級構成に区分され、単板積層材は繊維方向をほぼ平行に積層するのが原則で、直交単板を用いる場合でも合計厚さは製品厚さの30％未満に制限される。「直交」という語から強軸を外層と直交する方向と誤認しやすい点に注意する。

解答正解 2

機械等級区分構造用製材は仕上げ材のヤング係数を機械で測定して区分するもので、E50、E70、E90、E110、E130、E150の等級が定められている。目視等級区分では、甲種構造材が主として高い曲げ性能を必要とする部分、乙種構造材が主として圧縮性能を必要とする部分に用いる。含水率の表示は上限値を示すもので、D25は25％以下、SD15は人工乾燥処理を施した仕上げ材で15％以下を意味する。「甲種＝曲げ」「D・SDの数値は上限」という二点を押さえると取り違えない。

解答正解 2

木材の繊維方向の許容応力度は、長期に生ずる力に対しては基準強度に1.1を乗じて3で除した値、短期に生ずる力に対しては基準強度に2を乗じて3で除した値とする。長期は1.1×30／3＝11.0 N/mm²である。積雪時については長期の数値に1.3を、短期の数値に0.8を乗じるため、11.0×1.3＝14.3 N/mm²となる。積雪時の割増し係数1.3と低減係数0.8は、長期・短期のどちらに掛けるかを取り違えやすい。

解答正解 1

強化ガラスは熱処理により表面に圧縮応力層を与えたもので、同じ厚さのフロート板ガラスの3〜5倍の強度をもち、破損時には破片が細かな粒状になる。倍強度ガラスは強度が2倍程度で、破損しても細かな粒状にはならず破片が残りやすいため、高所の外装で脱落を抑えたい場合に選ばれる。強化ガラスにはガラス内部の微小異物に起因する自然破損があり、天井面などでは落下防止の措置が必要である。複層ガラスや網入板ガラスはむしろ熱割れが生じやすいガラスとして注意が必要とされている。

解答正解 4

改質アスファルトルーフィングシートは低温での耐折り曲げ性によりⅠ類とⅡ類に区分され、Ⅰ類は−5℃、Ⅱ類は−15℃でき裂が生じないことが要求される。したがって低温性状に優れ寒冷地に適するのはⅡ類である。防水工事用アスファルトは1種から4種に区分され、軟化点は3種が100℃以上で最も高く、4種はフラースぜい化点が−20℃以下と最も低いため低温での性状に優れる。「軟化点が最も高いもの」と「低温性状が最も優れるもの」が同じ種類ではない点が判断の分かれ目になる。

解答正解 1

JIS A 5758ではガラスまわりのグレイジングに用いるものをタイプG、それ以外の目地に用いるものをタイプFとして区分する。クラスは目地の伸縮に対する追従性を表し、クラス25・20が±25％、クラス12.5が±12.5％、クラス7.5が±7.5％の変形に対応する。モジュラスは同一伸長時に生じる応力の大小を表す指標で、低モジュラスほど応力が小さく、ムーブメントの大きい目地や被着体が弱い部位に有利である。あらかじめ調製済みで練混ぜが不要なのは1成分形である。

解答正解 3

裏あしの高さは、タイルの表面積が15 cm²未満のもので0.5 mm以上、15 cm²以上60 cm²未満で0.7 mm以上、60 cm²以上で1.5 mm以上と、表面積が大きい区分ほど大きな値が要求される。裏あしの形状は先端部の幅が付根部の幅より広い「あり状」とすることで張付けモルタルからの抜けを防ぐ。吸水率はⅠ類3.0％以下、Ⅱ類10.0％以下、Ⅲ類50.0％以下で、吸水率が大きい区分ほど凍害を受けやすいため屋外の選定には注意を要する。耐凍害性の試験は凍結融解100サイクルで損傷の有無を確認する。

解答正解 1

構造用せっこうボードは強化せっこうボードの性能を保持したままくぎ側面抵抗を高めた製品で、耐力壁の面材として用いられる。くぎ側面抵抗はA種が750 N以上、B種が500 N以上でA種のほうが大きい。不燃積層せっこうボードは不燃性能を高めたもので、吸放湿性能を高めたものは吸放湿せっこうボードである。断熱材は熱伝導率が小さいほど断熱性能が高く、押出法ポリスチレンフォーム3種のほうがグラスウール10 kg/m³相当品より熱伝導率は小さい。