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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025008850
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】軽量コンクリート部材
(51)【国際特許分類】
C04B 28/08 20060101AFI20250109BHJP
C04B 14/02 20060101ALI20250109BHJP
E04B 1/62 20060101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
C04B28/08
C04B14/02 B
E04B1/62 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023111414
(22)【出願日】2023-07-06
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 佳城
(72)【発明者】
【氏名】加藤 優志
【テーマコード（参考）】
2E001
4G112
【Ｆターム（参考）】
2E001DH35
2E001FA01
2E001FA02
2E001FA03
2E001FA11
2E001HA01
2E001HB02
4G112PA04
4G112PA29
(57)【要約】
【課題】ＣＯ２排出量を削減できるとともに、ひび割れ抵抗性に優れた軽量コンクリート部材を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る軽量コンクリート部材は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、前記軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、３００～４００Ｌ／ｍ３の軽量粗骨材と、普通細骨材と、１５０～１８５ｋｇ／ｍ３の水と、前記高炉セメントＢ種に対する重量比が０．２～２．０％のコンクリート用化学混和剤と、を含有し、前記軽量コンクリートの断面積に対する前記鋼材の断面積の面積比である拘束材比が０．２～８．０％であることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る軽量コンクリート部材は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、前記軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、３００～４００Ｌ／ｍ３の軽量粗骨材と、普通細骨材と、１５０～１８５ｋｇ／ｍ３の水と、前記高炉セメントＢ種に対する重量比が０．２～２．０％のコンクリート用化学混和剤と、を含有し、前記軽量コンクリートの断面積に対する前記鋼材の断面積の面積比である拘束材比が０．２～８．０％であることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、
前記軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、３００～４００Ｌ／ｍ３の軽量粗骨材と、普通細骨材と、１５０～１８５ｋｇ／ｍ３の水と、前記高炉セメントＢ種に対する重量比が０．２～２．０％のコンクリート用化学混和剤と、を含有し、
前記軽量コンクリートの断面積に対する前記鋼材の断面積の面積比である拘束材比が０．２～８．０％であることを特徴とする軽量コンクリート部材。
前記軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、３００～４００Ｌ／ｍ３の軽量粗骨材と、普通細骨材と、１５０～１８５ｋｇ／ｍ３の水と、前記高炉セメントＢ種に対する重量比が０．２～２．０％のコンクリート用化学混和剤と、を含有し、
前記軽量コンクリートの断面積に対する前記鋼材の断面積の面積比である拘束材比が０．２～８．０％であることを特徴とする軽量コンクリート部材。
【請求項2】
有効材齢３～２２日の湿潤養生期間に生じる圧縮応力が、０．０１～０．３３Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の軽量コンクリート部材。
【請求項3】
床スラブ、梁、柱、壁、及び、カーテンウォールに用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軽量コンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリート材料の分野において、環境負荷の低減を目的とした技術開発が進められている。具体的には、コンクリート材料として高炉セメントＢ種を使用することによって、ポルトランドセメントの使用量を削減し、セメントの製造時におけるＣＯ２排出量を削減するというものである。
そして、コンクリート材料として高炉セメントＢ種を使用する技術は、例えば、以下のものが挙げられる。
そして、コンクリート材料として高炉セメントＢ種を使用する技術は、例えば、以下のものが挙げられる。
【0003】
非特許文献１では、高炉セメントＢ種を使用した普通コンクリート（ＪＩＳ Ａ ５３０８：２０１９に規定）に関して、温度上昇とともに収縮ひずみが増加し、ひび割れ抵抗性（特に３０℃の高温時におけるひび割れ抵抗性）が低下すると説明されている。
また、非特許文献２では、高炉セメントＢ種を使用した普通コンクリートのひび割れ抵抗性（特に３０℃の高温時におけるひび割れ抵抗性）は、普通骨材の粗骨材の一部を軽量骨材に置換することで向上すると示されている。そして、軽量骨材に置換した湿潤養生後のコンクリートには、０．２～０．３Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮応力が導入されるため収縮拘束応力の低減に効果的であるが、その圧縮応力は、軽量骨材の置換率が２５容積％以上では大きく変化しないと説明されている。加えて、軽量骨材の置換率は、置換率の増加による圧縮強度の低下、収縮拘束応力の停滞、限界応力強度比の低下などを勘案しても、２５容積％以下が望ましいと説明されている。
また、非特許文献３では、高炉セメントＢ種を使用した普通コンクリートに関して、細骨材の一部または全部を軽量骨材に置換するか、細骨材と粗骨材の一部を軽量骨材に置換することで、非特許文献２と同様、ひび割れ抵抗性が向上すること、湿潤養生後の時点で圧縮応力が導入されること、が示されている。
また、特許文献１では、普通コンクリート組成物について、ポルトランドセメントの一部を高炉セメントＢ種に置換するとともに、粗骨材の一部または全部を軽量骨材で置換する技術が提案されている。
また、非特許文献２では、高炉セメントＢ種を使用した普通コンクリートのひび割れ抵抗性（特に３０℃の高温時におけるひび割れ抵抗性）は、普通骨材の粗骨材の一部を軽量骨材に置換することで向上すると示されている。そして、軽量骨材に置換した湿潤養生後のコンクリートには、０．２～０．３Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮応力が導入されるため収縮拘束応力の低減に効果的であるが、その圧縮応力は、軽量骨材の置換率が２５容積％以上では大きく変化しないと説明されている。加えて、軽量骨材の置換率は、置換率の増加による圧縮強度の低下、収縮拘束応力の停滞、限界応力強度比の低下などを勘案しても、２５容積％以下が望ましいと説明されている。
また、非特許文献３では、高炉セメントＢ種を使用した普通コンクリートに関して、細骨材の一部または全部を軽量骨材に置換するか、細骨材と粗骨材の一部を軽量骨材に置換することで、非特許文献２と同様、ひび割れ抵抗性が向上すること、湿潤養生後の時点で圧縮応力が導入されること、が示されている。
また、特許文献１では、普通コンクリート組成物について、ポルトランドセメントの一部を高炉セメントＢ種に置換するとともに、粗骨材の一部または全部を軽量骨材で置換する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】社団法人日本コンクリート工学協会「混和材料から見た収縮ひび割れ低減と耐久性改善研究委員会報告書」ｐｐ．２７３－２７６，２０１０．９
【非特許文献2】百瀬，閑田，依田，笠井「高炉セメントＢ種コンクリートの収縮ひび割れ抵抗性の向上に与える軽量骨材の効果に関する実験検討」コンクリート工学年次論文集，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．１，ｐｐ．５８９－５９４，２０１３
【非特許文献3】清原，今本，荒井，石川「人工軽量骨材を用いた高炉セメントコンクリートの収縮ひび割れ特性に関する実験的研究」コンクリート工学年次論文集，Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１，ｐｐ．４５７－４６２，２０１５
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１１－１１６６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
レディーミクストコンクリート工場やプレキャストコンクリート工場などで材料を計量する場合、セメントおよび混和材料は、材料ごとに別々の計量器で計量する必要がある。そのため、特許文献１のように結合材としてポルトランドセメントと高炉セメントＢ種の２種類を用いようとすると、それぞれの計量器を確保しなければならない。しかしながら、各計量器とそれに接続する材料サイロや貯蔵ビンなどの貯蔵設備との組合せは固定されているため、特許文献１の技術を適用しようとすると、これらの設備を専有することとなり、他のコンクリートが製造できなくなったり、対応可能な工場が限定されたりすることになる。
【0007】
非特許文献１～３、及び、特許文献１に係る技術は、普通コンクリートに関する技術であるため、普通骨材を軽量骨材に置換することとなる。この場合、剛性・強度の小さい軽量骨材の置換率が増加すると、弾性係数や初期の強度発現の低下が大きくなる。そのため、一般的な普通コンクリートと同程度の性能を確保しようとすると、非特許文献２に記載されているように、所要の強度性状とひび割れ抵抗性の向上効果を両立する最適な置換率について事前の実験が必要となってくる。
【0008】
非特許文献１～３、及び、特許文献１に記載の高炉セメントＢ種を使用するコンクリート材料は、建築物の地下躯体に適用するよりも、コンクリート使用量の多い地上躯体に適用する方が、ＣＯ２排出量の削減量の観点から効果的である。
しかしながら、地上躯体は、部材断面が小さく乾燥し易いとともに、高炉セメントＢ種を使用したコンクリートは、乾燥時の収縮拘束力が大きく、ひび割れが生じ易い。よって、高炉セメントＢ種を使用したコンクリートは、地上躯体としては殆ど使用されていなかった。
しかしながら、地上躯体は、部材断面が小さく乾燥し易いとともに、高炉セメントＢ種を使用したコンクリートは、乾燥時の収縮拘束力が大きく、ひび割れが生じ易い。よって、高炉セメントＢ種を使用したコンクリートは、地上躯体としては殆ど使用されていなかった。
【0009】
本発明者らは、このような事情を勘案し、単にＣＯ２排出量の削減が図れるだけでなく、地上躯体に適用できるようなひび割れ抵抗性に優れた軽量コンクリート部材を創出したいと考えた。
【0010】
そこで、本発明は、ＣＯ２排出量を削減できるとともに、ひび割れ抵抗性に優れた軽量コンクリート部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題は、以下の手段により解決することができる。
本発明に係る軽量コンクリート部材は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、前記軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、３００～４００Ｌ／ｍ３の軽量粗骨材と、普通細骨材と、１５０～１８５ｋｇ／ｍ３の水と、前記高炉セメントＢ種に対する重量比が０．２～２．０％のコンクリート用化学混和剤と、を含有し、前記軽量コンクリートの断面積に対する前記鋼材の断面積の面積比である拘束材比が０．２～８．０％であることを特徴とする。
本発明によれば、セメントとして高炉セメントＢ種のみを使用することから、ポルトランドセメントの使用量を削減することができ、セメントの製造時におけるＣＯ２排出量を削減することができる。また、本発明によれば、軽量粗骨材の含有量や拘束材比などが特定されていることから、優れたひび割れ抵抗性を発揮することができる。
そして、本発明によれば、軽量コンクリートの使用を前提とし、粗骨材として軽量粗骨材を使用しているため、非特許文献２のような置換率の最適化といった余計な検討は必要ない。さらに、本発明によれば、通常の軽量コンクリートを製造する際の設備を使用することができるため、特許文献１に係る技術で予想される前記した設備上の問題も発生しない。また、非特許文献２～３、及び、特許文献１では、普通コンクリートの普通骨材を高価な軽量骨材に置換していることから、コンクリートの単価が元の単価から大幅に上昇するが、本発明は、軽量コンクリートの骨材を変更する必要はなく（軽量粗骨材のままであり）、コンクリートの単価が大きく変化するといった問題も発生しない。これらの事項に基づくと、本発明は、非特許文献１～３、特許文献１に係る技術と比較して、より実現性や実用性の高い技術であると言える。
本発明に係る軽量コンクリート部材は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、前記軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、３００～４００Ｌ／ｍ３の軽量粗骨材と、普通細骨材と、１５０～１８５ｋｇ／ｍ３の水と、前記高炉セメントＢ種に対する重量比が０．２～２．０％のコンクリート用化学混和剤と、を含有し、前記軽量コンクリートの断面積に対する前記鋼材の断面積の面積比である拘束材比が０．２～８．０％であることを特徴とする。
本発明によれば、セメントとして高炉セメントＢ種のみを使用することから、ポルトランドセメントの使用量を削減することができ、セメントの製造時におけるＣＯ２排出量を削減することができる。また、本発明によれば、軽量粗骨材の含有量や拘束材比などが特定されていることから、優れたひび割れ抵抗性を発揮することができる。
そして、本発明によれば、軽量コンクリートの使用を前提とし、粗骨材として軽量粗骨材を使用しているため、非特許文献２のような置換率の最適化といった余計な検討は必要ない。さらに、本発明によれば、通常の軽量コンクリートを製造する際の設備を使用することができるため、特許文献１に係る技術で予想される前記した設備上の問題も発生しない。また、非特許文献２～３、及び、特許文献１では、普通コンクリートの普通骨材を高価な軽量骨材に置換していることから、コンクリートの単価が元の単価から大幅に上昇するが、本発明は、軽量コンクリートの骨材を変更する必要はなく（軽量粗骨材のままであり）、コンクリートの単価が大きく変化するといった問題も発生しない。これらの事項に基づくと、本発明は、非特許文献１～３、特許文献１に係る技術と比較して、より実現性や実用性の高い技術であると言える。
【0012】
本発明に係る軽量コンクリート部材は、有効材齢３～２２日の湿潤養生期間に生じる圧縮応力が、０．０１～０．３３Ｎ／ｍｍ２であるのが好ましい。
本発明によれば、湿潤養生期間に生じる圧縮応力が特定されていることから、より確実に優れたひび割れ抵抗性を発揮することができる。
本発明によれば、湿潤養生期間に生じる圧縮応力が特定されていることから、より確実に優れたひび割れ抵抗性を発揮することができる。
【0013】
本発明に係る軽量コンクリート部材は、床スラブ、梁、柱、壁、及び、カーテンウォールに用いることが好ましい。
本発明によれば、優れたひび割れ抵抗性を発揮できることから、所定の部材（所定の用途）として好適に適用することができる。
本発明によれば、優れたひび割れ抵抗性を発揮できることから、所定の部材（所定の用途）として好適に適用することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る軽量コンクリート部材は、ＣＯ２排出量を削減できるとともに、ひび割れ抵抗性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】圧縮応力の算出に使用した供試体の模式図である。
【図2】各供試体の拘束応力の測定結果を示したグラフである。
【図3】拘束材比が４．０％である供試体の単位軽量粗骨材あたりの仕事量の測定値と計算値を示すグラフである。
【図4A】各供試体の拘束材比と拘束応力の測定値をプロットするとともに、式１の低減係数を無効にした場合の計算値を併せて示したグラフである。
【図4B】各供試体の拘束材比と拘束応力の測定値をプロットするとともに、式１の低減係数を有効にした場合の計算値を併せて示したグラフである。
【図5A】ひび割れ抵抗性試験における供試体ａ４と供試体ａの拘束応力の結果を示したグラフである。
【図5B】ひび割れ抵抗性試験における供試体ｂ４と供試体ｂの拘束応力の結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る軽量コンクリート部材を実施するための形態（本実施形態）について説明する。
［軽量コンクリート部材］
本実施形態に係る軽量コンクリート部材は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、軽量粗骨材と、普通細骨材と、水と、コンクリート用化学混和剤と、を含有し、拘束材比が所定範囲内である。
以下、本実施形態に係る軽量コンクリート部材を構成する各要素について説明する。
［軽量コンクリート部材］
本実施形態に係る軽量コンクリート部材は、軽量コンクリートと鋼材とを備える軽量コンクリート部材であって、軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有するとともに、軽量粗骨材と、普通細骨材と、水と、コンクリート用化学混和剤と、を含有し、拘束材比が所定範囲内である。
以下、本実施形態に係る軽量コンクリート部材を構成する各要素について説明する。
【0017】
［軽量コンクリート］
本実施形態に係る軽量コンクリート部材は、「軽量コンクリート」と「鋼材」とを備える。そして、軽量コンクリートとは、骨材に軽量骨材を用いたコンクリートであって、詳細には、ＪＩＳ Ａ ５３０８：２０１９に規定されている要件を満たすものである。そして、軽量コンクリートは、粗骨材として軽量粗骨材を用いつつ、細骨材として普通細骨材を用いる軽量コンクリート１種（いわゆる軽量１種）であるのが好ましい。
（高炉セメントＢ種）
軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有する。軽量コンクリートが高炉セメントＢ種を含有することから、ポルトランドセメントの使用量を削減することができ、セメントの製造時におけるＣＯ２排出量を削減することができる。
ここで、高炉セメントＢ種とは、セメントに所定の分量の高炉スラグを混ぜたものであり、ＪＩＳ Ｒ ５２１１：２０１９に規定されている要件を満たすものである。
そして、「セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有する」とは、高炉セメントＢ種以外に、別途、ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９）などのセメントを使用しないという意図である。つまり、本実施形態に係る軽量コンクリートは、一般的な軽量コンクリートとは異なり、セメントが全て、高炉セメントＢ種で置換されている。
軽量コンクリートにおける高炉セメントＢ種の含有量（単位量）は、例えば、２８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以上、３３０ｋｇ／ｍ３以上であり、４００ｋｇ／ｍ３以下、３８０ｋｇ／ｍ３以下、３６０ｋｇ／ｍ３以下である。
本実施形態に係る軽量コンクリート部材は、「軽量コンクリート」と「鋼材」とを備える。そして、軽量コンクリートとは、骨材に軽量骨材を用いたコンクリートであって、詳細には、ＪＩＳ Ａ ５３０８：２０１９に規定されている要件を満たすものである。そして、軽量コンクリートは、粗骨材として軽量粗骨材を用いつつ、細骨材として普通細骨材を用いる軽量コンクリート１種（いわゆる軽量１種）であるのが好ましい。
（高炉セメントＢ種）
軽量コンクリートは、セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有する。軽量コンクリートが高炉セメントＢ種を含有することから、ポルトランドセメントの使用量を削減することができ、セメントの製造時におけるＣＯ２排出量を削減することができる。
ここで、高炉セメントＢ種とは、セメントに所定の分量の高炉スラグを混ぜたものであり、ＪＩＳ Ｒ ５２１１：２０１９に規定されている要件を満たすものである。
そして、「セメントとして高炉セメントＢ種のみを含有する」とは、高炉セメントＢ種以外に、別途、ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９）などのセメントを使用しないという意図である。つまり、本実施形態に係る軽量コンクリートは、一般的な軽量コンクリートとは異なり、セメントが全て、高炉セメントＢ種で置換されている。
軽量コンクリートにおける高炉セメントＢ種の含有量（単位量）は、例えば、２８０ｋｇ／ｍ３以上、３００ｋｇ／ｍ３以上、３３０ｋｇ／ｍ３以上であり、４００ｋｇ／ｍ３以下、３８０ｋｇ／ｍ３以下、３６０ｋｇ／ｍ３以下である。
【0018】
（軽量粗骨材）
軽量粗骨材とは、普通の粗骨材と比べて軽量な粗骨材であって、ＪＩＳ Ａ ５００２：２００３に規定されている要件を満たすものである。
軽量コンクリートにおける軽量粗骨材の含有量（単位量）は、例えば、３００Ｌ／ｍ３以上、３０５Ｌ／ｍ３以上、３０９Ｌ／ｍ３以上であり、４００Ｌ／ｍ３以下、３８０Ｌ／ｍ３以下、３５０Ｌ／ｍ３以下である。
（普通細骨材）
普通細骨材とは、山砂、石灰砕砂、川砂、海砂、砕砂、硅砂、石灰砂などが挙げられ、ＪＩＳ Ａ５３０８：２０１９付属書Ａに準拠したものである。
軽量コンクリートにおける普通細骨材の含有量（単位量）は、例えば、３００Ｌ／ｍ３以上、３２０Ｌ／ｍ３以上、３３０Ｌ／ｍ３以上であり、４５０Ｌ／ｍ３以下、４００Ｌ／ｍ３以下、３６０Ｌ／ｍ３以下である。
軽量粗骨材とは、普通の粗骨材と比べて軽量な粗骨材であって、ＪＩＳ Ａ ５００２：２００３に規定されている要件を満たすものである。
軽量コンクリートにおける軽量粗骨材の含有量（単位量）は、例えば、３００Ｌ／ｍ３以上、３０５Ｌ／ｍ３以上、３０９Ｌ／ｍ３以上であり、４００Ｌ／ｍ３以下、３８０Ｌ／ｍ３以下、３５０Ｌ／ｍ３以下である。
（普通細骨材）
普通細骨材とは、山砂、石灰砕砂、川砂、海砂、砕砂、硅砂、石灰砂などが挙げられ、ＪＩＳ Ａ５３０８：２０１９付属書Ａに準拠したものである。
軽量コンクリートにおける普通細骨材の含有量（単位量）は、例えば、３００Ｌ／ｍ３以上、３２０Ｌ／ｍ３以上、３３０Ｌ／ｍ３以上であり、４５０Ｌ／ｍ３以下、４００Ｌ／ｍ３以下、３６０Ｌ／ｍ３以下である。
【0019】
（水）
軽量コンクリートにおける水の含有量（単位量）は、例えば、１５０ｋｇ／ｍ３以上、１７０ｋｇ／ｍ３以上、１８０ｋｇ／ｍ３以上であり、１８５ｋｇ／ｍ３以下である。
なお、水としては、特に限定されず、上水道水、地下水、工業用水などを用いることができる。
（コンクリート用化学混和剤）
コンクリート用化学混和剤とは、ＪＩＳ Ａ ６２０４：２０１１に規定されているものの中でも、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤である。
軽量コンクリートにおけるコンクリート用化学混和剤（ＡＥ減水剤、及び、高性能ＡＥ減水剤の少なくとも一方の場合）は、高炉セメントＢ種に対する重量比（＝混和剤の重量／高炉セメントＢ種の重量×１００）が、例えば、０．２％以上であり、２．０％以下、１．５％以下、１．０％以下である。
（その他）
本実施形態に係る軽量コンクリートは、本発明の所望の効果が阻害されない範囲において、一般的な軽量コンクリートに使用される従来公知の材料を適宜含有してもよい。
軽量コンクリートにおける水の含有量（単位量）は、例えば、１５０ｋｇ／ｍ３以上、１７０ｋｇ／ｍ３以上、１８０ｋｇ／ｍ３以上であり、１８５ｋｇ／ｍ３以下である。
なお、水としては、特に限定されず、上水道水、地下水、工業用水などを用いることができる。
（コンクリート用化学混和剤）
コンクリート用化学混和剤とは、ＪＩＳ Ａ ６２０４：２０１１に規定されているものの中でも、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤である。
軽量コンクリートにおけるコンクリート用化学混和剤（ＡＥ減水剤、及び、高性能ＡＥ減水剤の少なくとも一方の場合）は、高炉セメントＢ種に対する重量比（＝混和剤の重量／高炉セメントＢ種の重量×１００）が、例えば、０．２％以上であり、２．０％以下、１．５％以下、１．０％以下である。
（その他）
本実施形態に係る軽量コンクリートは、本発明の所望の効果が阻害されない範囲において、一般的な軽量コンクリートに使用される従来公知の材料を適宜含有してもよい。
【0020】
［鋼材］
鋼材は、主として引張応力を負担する鉄骨（形鋼）や鉄筋（棒鋼）などの補強材であり、湿潤養生期間に生じる軽量コンクリートの膨張を拘束する拘束材となる。軽量コンクリートの膨張を鋼材が拘束することにより、軽量コンクリート部材に圧縮応力（プレストレス）が付与される。
鋼材の種類は、後記する用途に用いられる一般的な鋼材であれば特に限定されない。また、軽量コンクリート部材における鋼材の配置箇所も特に限定されず、軽量コンクリートの内部に配置される場合、軽量コンクリートの周囲に配置される場合、両方に配置される場合がある。なお、鋼材が軽量コンクリートの内部に配置される場合は、内部拘束が作用し、鋼材が軽量コンクリートの周囲に配置される場合は、外部拘束が作用する。
（拘束材比）
軽量コンクリートの断面積に対する鋼材の断面積の面積比である拘束材比は、０．２％以上が好ましい。また、拘束材比は、８．０％以下が好ましく、５．０％以下、４．０％以下がより好ましい。拘束材比が所定範囲内であることによって、適切な圧縮応力が生じることとなり（後記する圧縮応力が所定範囲内となり）、優れたひび割れ抵抗性を発揮することができる。
そして、拘束材比とは、詳細には、主応力方向における各断面積の比（＝鋼材の断面積／軽量コンクリートの断面積×１００）である。例えば、主応力方向における鋼材の断面が２００ｍｍ２、軽量コンクリート部材（軽量コンクリート＋鋼材）の断面が８２００ｍｍ２であった場合、拘束材比は、２．５％（＝２００／（８２００－２００）×１００）となる。
なお、拘束材比を算出する際の「鋼材」とは、鋼材であれば全て含む概念であって、当然、主鉄筋なども含まれる。
鋼材は、主として引張応力を負担する鉄骨（形鋼）や鉄筋（棒鋼）などの補強材であり、湿潤養生期間に生じる軽量コンクリートの膨張を拘束する拘束材となる。軽量コンクリートの膨張を鋼材が拘束することにより、軽量コンクリート部材に圧縮応力（プレストレス）が付与される。
鋼材の種類は、後記する用途に用いられる一般的な鋼材であれば特に限定されない。また、軽量コンクリート部材における鋼材の配置箇所も特に限定されず、軽量コンクリートの内部に配置される場合、軽量コンクリートの周囲に配置される場合、両方に配置される場合がある。なお、鋼材が軽量コンクリートの内部に配置される場合は、内部拘束が作用し、鋼材が軽量コンクリートの周囲に配置される場合は、外部拘束が作用する。
（拘束材比）
軽量コンクリートの断面積に対する鋼材の断面積の面積比である拘束材比は、０．２％以上が好ましい。また、拘束材比は、８．０％以下が好ましく、５．０％以下、４．０％以下がより好ましい。拘束材比が所定範囲内であることによって、適切な圧縮応力が生じることとなり（後記する圧縮応力が所定範囲内となり）、優れたひび割れ抵抗性を発揮することができる。
そして、拘束材比とは、詳細には、主応力方向における各断面積の比（＝鋼材の断面積／軽量コンクリートの断面積×１００）である。例えば、主応力方向における鋼材の断面が２００ｍｍ２、軽量コンクリート部材（軽量コンクリート＋鋼材）の断面が８２００ｍｍ２であった場合、拘束材比は、２．５％（＝２００／（８２００－２００）×１００）となる。
なお、拘束材比を算出する際の「鋼材」とは、鋼材であれば全て含む概念であって、当然、主鉄筋なども含まれる。
【0021】
［圧縮応力］
有効材齢３～２２日の湿潤養生期間に生じる圧縮応力は、０．０１Ｎ／ｍｍ２以上が好ましい。圧縮応力が所定値以上であることによって、より確実にひび割れ抵抗性を優れたものとすることができる。また、当該圧縮応力は、０．３３Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。圧縮応力が所定値以下であることによって、圧縮強度が低下するといった事態の発生を回避することができる。
ここで、有効材齢とは、水和反応に及ぼす養生温度の影響を養生温度が２０℃の場合の水和度と等価となるように換算した材齢であって、一般社団法人日本建築学会「マスコンクリートの温度ひび割れ制御設計・施工指針・同解説 第２版」の６８頁に規定のとおりである。
有効材齢３～２２日の湿潤養生期間に生じる圧縮応力は、０．０１Ｎ／ｍｍ２以上が好ましい。圧縮応力が所定値以上であることによって、より確実にひび割れ抵抗性を優れたものとすることができる。また、当該圧縮応力は、０．３３Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。圧縮応力が所定値以下であることによって、圧縮強度が低下するといった事態の発生を回避することができる。
ここで、有効材齢とは、水和反応に及ぼす養生温度の影響を養生温度が２０℃の場合の水和度と等価となるように換算した材齢であって、一般社団法人日本建築学会「マスコンクリートの温度ひび割れ制御設計・施工指針・同解説 第２版」の６８頁に規定のとおりである。
【0022】
圧縮応力は、詳細には、以下の式１、２に基づいて算出することができる。
なお、以下の式１、２は、辻幸和「コンクリートにおけるケミカルプレストレスの利用に関する基礎研究」（土木学会論文報告集第２３５号、１９７５年３月）に記載の式を参考にしつつ、本発明者らが実験の結果に基づいて導き出したものである。
≪式１≫
σｅｘ＝－α［｛２×Ｅｒ×（ｐｒ／１００）｝０．５］×［（Ｕｇ×Ｖｇ）０．５］＋β
（式１中の記号の説明）
σｅｘ：鋼材によって拘束を受ける軽量コンクリートが、湿潤養生期間に膨張することにより生じる圧縮応力（Ｎ／ｍｍ２）［負の拘束応力を圧縮応力とする］
Ｅｒ：拘束材（鋼材）のヤング係数（Ｎ／ｍｍ２）
ｐｒ：拘束材比（％）［＝Ａｒ／Ａｃ×１００］
Ａｒ：主応力方向の拘束材（鋼材）の断面積（ｍｍ２）
Ａｃ：主応力方向の軽量コンクリートの断面積（ｍｍ２）
Ｕｇ：湿潤養生期間ｔｅ（日）の単位軽量粗骨材あたりの仕事量（［Ｎ／ｍｍ２］・［Ｌ／ｍ３］－１）、
（ここで「単位軽量粗骨材あたりの仕事量」とは、詳細には、「単位体積あたりの軽量粗骨材が拘束材に対してなす仕事量」である。）
Ｖｇ：軽量コンクリート１ｍ３あたりの単位軽量粗骨材容積（Ｌ／ｍ３）
α、β：圧縮応力の安全を考慮する場合の低減係数
なお、低減係数を無効にする場合は、α＝１．０、β＝０．０を用いればよく、低減係数を有効にする場合は、例えば、α＝０．９、β＝－０．０３を用いればよい。
前記式１における、湿潤養生期間ｔｅの単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇは、以下の式２に基づいて算出することができる。
なお、以下の式１、２は、辻幸和「コンクリートにおけるケミカルプレストレスの利用に関する基礎研究」（土木学会論文報告集第２３５号、１９７５年３月）に記載の式を参考にしつつ、本発明者らが実験の結果に基づいて導き出したものである。
≪式１≫
σｅｘ＝－α［｛２×Ｅｒ×（ｐｒ／１００）｝０．５］×［（Ｕｇ×Ｖｇ）０．５］＋β
（式１中の記号の説明）
σｅｘ：鋼材によって拘束を受ける軽量コンクリートが、湿潤養生期間に膨張することにより生じる圧縮応力（Ｎ／ｍｍ２）［負の拘束応力を圧縮応力とする］
Ｅｒ：拘束材（鋼材）のヤング係数（Ｎ／ｍｍ２）
ｐｒ：拘束材比（％）［＝Ａｒ／Ａｃ×１００］
Ａｒ：主応力方向の拘束材（鋼材）の断面積（ｍｍ２）
Ａｃ：主応力方向の軽量コンクリートの断面積（ｍｍ２）
Ｕｇ：湿潤養生期間ｔｅ（日）の単位軽量粗骨材あたりの仕事量（［Ｎ／ｍｍ２］・［Ｌ／ｍ３］－１）、
（ここで「単位軽量粗骨材あたりの仕事量」とは、詳細には、「単位体積あたりの軽量粗骨材が拘束材に対してなす仕事量」である。）
Ｖｇ：軽量コンクリート１ｍ３あたりの単位軽量粗骨材容積（Ｌ／ｍ３）
α、β：圧縮応力の安全を考慮する場合の低減係数
なお、低減係数を無効にする場合は、α＝１．０、β＝０．０を用いればよく、低減係数を有効にする場合は、例えば、α＝０．９、β＝－０．０３を用いればよい。
前記式１における、湿潤養生期間ｔｅの単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇは、以下の式２に基づいて算出することができる。
【0023】
≪式２≫
Ｕｇ＝Ｕｒｅｆ×ｅｘｐ［１．１５×｛１－（７／ｔｅ）０．６５｝］
（式２中の記号の説明）
Ｕｒｅｆ：基準となる仕事量（Ｎ／ｍｍ２）・（Ｌ／ｍ３）－１
ｔｅ：有効材齢に換算した湿潤養生期間（日）
そして、基準となる仕事量Ｕｒｅｆは、拘束材比４．０％の場合の湿潤養生期間（有効材齢）７日の値を表しており、９．２７×１０－９（Ｎ／ｍｍ２）・（Ｌ／ｍ３）－１とする。
なお、式２におけるＵｒｅｆの値と、定数（１．１５、０．６５）とは、後記する図３の実線（Ｕｇの計算値）と図３のプロット（Ｕｇの測定値）が近づくように、最小二乗法によって決定した。
Ｕｇ＝Ｕｒｅｆ×ｅｘｐ［１．１５×｛１－（７／ｔｅ）０．６５｝］
（式２中の記号の説明）
Ｕｒｅｆ：基準となる仕事量（Ｎ／ｍｍ２）・（Ｌ／ｍ３）－１
ｔｅ：有効材齢に換算した湿潤養生期間（日）
そして、基準となる仕事量Ｕｒｅｆは、拘束材比４．０％の場合の湿潤養生期間（有効材齢）７日の値を表しており、９．２７×１０－９（Ｎ／ｍｍ２）・（Ｌ／ｍ３）－１とする。
なお、式２におけるＵｒｅｆの値と、定数（１．１５、０．６５）とは、後記する図３の実線（Ｕｇの計算値）と図３のプロット（Ｕｇの測定値）が近づくように、最小二乗法によって決定した。
【0024】
［用途］
本実施形態に係る軽量コンクリート部材は、ひび割れ抵抗性に優れることから、「床スラブ」、「梁」、「柱」、「壁」などの地上躯体に好適に適用することができる。そして、地上躯体の中でも、工場などであらかじめ製造しておく、プレキャストコンクリート用（プレキャストコンクリートカーテンウォールなど）として適用することもできる。
なお、例えば、カーテンウォールを製造する場合、一般的な製造方法で製造すればよいが、部材の表面が乾燥しないよう、透水性の小さいせき板を存置するか、水密シートで覆うなどした状態で所定期間の湿潤養生を施すこととなる。
本実施形態に係る軽量コンクリート部材は、ひび割れ抵抗性に優れることから、「床スラブ」、「梁」、「柱」、「壁」などの地上躯体に好適に適用することができる。そして、地上躯体の中でも、工場などであらかじめ製造しておく、プレキャストコンクリート用（プレキャストコンクリートカーテンウォールなど）として適用することもできる。
なお、例えば、カーテンウォールを製造する場合、一般的な製造方法で製造すればよいが、部材の表面が乾燥しないよう、透水性の小さいせき板を存置するか、水密シートで覆うなどした状態で所定期間の湿潤養生を施すこととなる。
【実施例0025】
［実施例１：圧縮応力の計算方法の有効性を確認するための試験］
（供試体の準備）
図１は、圧縮応力の算出に使用した供試体の模式図である。
供試体の形状は、ＪＩＳ Ａ ６２０２：２０１７の附属書Ｂ「膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法」のＢ法を参考とし、図１のとおりである。
詳細には、軽量コンクリート１は、高さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ３８５ｍｍであり、この軽量コンクリート１の内部に拘束材２（ＳＳ４００）を埋設し、軽量コンクリート１の左右の両端を、ナット３（ＮＡＣＨ１０Ｔ）と端板４（ＳＳ４００、長さ１９ｍｍ）で拘束した。そして、拘束材２の中央付近には、ひずみゲージ５を配置させた。なお、径の異なる拘束材２を用いることで（呼び径：Ｍ６、Ｍ１２、Ｍ２４）、拘束材比を変化させた。
供試体に使用した軽量コンクリートの各材料は、表１に示すとおりであり、組成は表２に示すとおりであった。
そして、表２に示すとおり、コンクリートの練上りからの湿潤養生期間の温度（表では単に温度と示す）を２０℃と３０℃の２水準とし、拘束材比を０．２％と０．９％と４％の３水準とし、６種類の供試体（ａ１～ａ３、ｂ１～ｂ３）について、それぞれ２体を準備した。
なお、打込み後の供試体は、表面が乾燥しないように被覆した。
（供試体の準備）
図１は、圧縮応力の算出に使用した供試体の模式図である。
供試体の形状は、ＪＩＳ Ａ ６２０２：２０１７の附属書Ｂ「膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法」のＢ法を参考とし、図１のとおりである。
詳細には、軽量コンクリート１は、高さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ３８５ｍｍであり、この軽量コンクリート１の内部に拘束材２（ＳＳ４００）を埋設し、軽量コンクリート１の左右の両端を、ナット３（ＮＡＣＨ１０Ｔ）と端板４（ＳＳ４００、長さ１９ｍｍ）で拘束した。そして、拘束材２の中央付近には、ひずみゲージ５を配置させた。なお、径の異なる拘束材２を用いることで（呼び径：Ｍ６、Ｍ１２、Ｍ２４）、拘束材比を変化させた。
供試体に使用した軽量コンクリートの各材料は、表１に示すとおりであり、組成は表２に示すとおりであった。
そして、表２に示すとおり、コンクリートの練上りからの湿潤養生期間の温度（表では単に温度と示す）を２０℃と３０℃の２水準とし、拘束材比を０．２％と０．９％と４％の３水準とし、６種類の供試体（ａ１～ａ３、ｂ１～ｂ３）について、それぞれ２体を準備した。
なお、打込み後の供試体は、表面が乾燥しないように被覆した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
（試験内容：図２について）
図２は、各供試体の拘束応力の測定結果を示したグラフである。
湿潤養生期間における各供試体の「拘束応力」は、ひずみゲージで計測された拘束材のひずみに対して、拘束材のヤング係数（２０．５ｋＮ／ｍｍ２）、及び、鋼材と軽量コンクリートとの断面積の比（＝鋼材の断面積／軽量コンクリートの断面積）を乗じて算出した後、得られた２体の値を平均することで算出した。なお、拘束材のひずみは、材齢１４日まで測定した。
この「拘束応力」について、湿潤養生温度の違いによる影響を等価な材齢で評価するために、材齢を有効材齢に換算した。なお、材齢１４日までの測定期間を有効材齢で換算すると、２０℃の場合は１４日、３０℃の場合は２２日となる。
このように算出した各供試体の「拘束応力」と「有効材齢」をプロットした結果を図２に示した。
なお、図２の圧縮応力は、負の値の拘束応力として示している。
図２は、各供試体の拘束応力の測定結果を示したグラフである。
湿潤養生期間における各供試体の「拘束応力」は、ひずみゲージで計測された拘束材のひずみに対して、拘束材のヤング係数（２０．５ｋＮ／ｍｍ２）、及び、鋼材と軽量コンクリートとの断面積の比（＝鋼材の断面積／軽量コンクリートの断面積）を乗じて算出した後、得られた２体の値を平均することで算出した。なお、拘束材のひずみは、材齢１４日まで測定した。
この「拘束応力」について、湿潤養生温度の違いによる影響を等価な材齢で評価するために、材齢を有効材齢に換算した。なお、材齢１４日までの測定期間を有効材齢で換算すると、２０℃の場合は１４日、３０℃の場合は２２日となる。
このように算出した各供試体の「拘束応力」と「有効材齢」をプロットした結果を図２に示した。
なお、図２の圧縮応力は、負の値の拘束応力として示している。
【0029】
（試験内容：図３について）
図３は、拘束材比が４．０％である供試体の単位軽量粗骨材あたりの仕事量の測定値と計算値を示すグラフである。
拘束材比４．０％の供試体ａ３、ｂ３について、前記の方法で得られた拘束応力（図２に示した値）の経時データの中から、所定の湿潤養生期間（有効材齢で３、５、７、１１、２２日）についてデータを抽出し、供試体ａ３とｂ３の拘束応力の平均値を算出した。
そして、前記式１（α＝１．０、β＝０．０）の圧縮応力σｅｘに抽出したデータを代入し、単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇを算出した。
このように算出したＵｇを測定値として図３にプロットした。また、前記式２に基づいて得られる、単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇの計算値を図３に線で示した。
図３は、拘束材比が４．０％である供試体の単位軽量粗骨材あたりの仕事量の測定値と計算値を示すグラフである。
拘束材比４．０％の供試体ａ３、ｂ３について、前記の方法で得られた拘束応力（図２に示した値）の経時データの中から、所定の湿潤養生期間（有効材齢で３、５、７、１１、２２日）についてデータを抽出し、供試体ａ３とｂ３の拘束応力の平均値を算出した。
そして、前記式１（α＝１．０、β＝０．０）の圧縮応力σｅｘに抽出したデータを代入し、単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇを算出した。
このように算出したＵｇを測定値として図３にプロットした。また、前記式２に基づいて得られる、単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇの計算値を図３に線で示した。
【0030】
（試験内容：図４について）
図４は、各供試体の拘束材比と拘束応力の測定値をプロットしたグラフであって、図４Ａは、式１の低減係数を無効にした場合の計算値を併せて示したグラフであり、図４Ｂは、式１の低減係数を有効にした場合の計算値を併せて示したグラフである。
各供試体について、前記の方法で得られた拘束応力（図２に示した値）の経時データの中から、所定の湿潤養生期間（有効材齢で３、５、７、１１、２２日）についてデータを抽出した。そして、同じ拘束材比である供試体の拘束応力の値について、所定の湿潤養生期間ごとに平均値（つまり、ａ１とｂ１、ａ２とｂ２、ａ３とｂ３の拘束応力の平均値）を算出した。
このように算出した各供試体の拘束材比と拘束応力とを図４Ａ、４Ｂにプロットした。
また、図４Ａには、低減係数を無効（α＝１、β＝０）とした前記式１に基づいて得られる、拘束材比と拘束応力との曲線を示した。一方、図４Ｂには、低減係数を有効（α＝０．９、β＝－０．０３）とした前記式１に基づいて得られる、拘束材比と拘束応力との曲線を示した。
図４は、各供試体の拘束材比と拘束応力の測定値をプロットしたグラフであって、図４Ａは、式１の低減係数を無効にした場合の計算値を併せて示したグラフであり、図４Ｂは、式１の低減係数を有効にした場合の計算値を併せて示したグラフである。
各供試体について、前記の方法で得られた拘束応力（図２に示した値）の経時データの中から、所定の湿潤養生期間（有効材齢で３、５、７、１１、２２日）についてデータを抽出した。そして、同じ拘束材比である供試体の拘束応力の値について、所定の湿潤養生期間ごとに平均値（つまり、ａ１とｂ１、ａ２とｂ２、ａ３とｂ３の拘束応力の平均値）を算出した。
このように算出した各供試体の拘束材比と拘束応力とを図４Ａ、４Ｂにプロットした。
また、図４Ａには、低減係数を無効（α＝１、β＝０）とした前記式１に基づいて得られる、拘束材比と拘束応力との曲線を示した。一方、図４Ｂには、低減係数を有効（α＝０．９、β＝－０．０３）とした前記式１に基づいて得られる、拘束材比と拘束応力との曲線を示した。
【0031】
（実施例１の図２に示す結果の考察）
図２の結果によると、拘束材比が増加するほど、圧縮応力が増加することが確認でき、有効材齢が長くなるほど、圧縮応力が増加することが確認できた。
また、図２の結果によると、湿潤養生期間の温度が異なる供試体ａ１とｂ１、供試体ａ２とｂ２、供試ａ３とｂ３との間で圧縮応力がほとんど同じ値を示すことが確認できた。
よって、圧縮応力は、有効材齢を用いて湿潤養生期間における温度の影響を考慮することで、「拘束材比」と「有効材齢」とで表されることが確認できた。
（実施例１の図３に示す結果の考察）
図３の結果によると、単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇの測定値と計算値とが一致していたことから、Ｕｇは式２に基づいて適切に算出できることが確認できた。
（実施例１の図４に示す結果の考察）
図４Ａの結果によると、圧縮応力の測定値と計算値（式１の低減係数を無効にした場合）とがほとんど一致していたが、拘束材比が１％未満において、計算値の方が高くなってしまう場合があることが確認できた。
一方、図４Ｂの結果によると、いずれの拘束材比であっても、圧縮応力の計算値（式１の低減係数を有効にした場合）の方が、確実に測定値よりも低くなっていることが確認できた。
つまり、図４Ａ、Ｂの結果から、圧縮応力は、低減係数を無効にした場合の式１に基づいて適切に算出できるが、もし、圧縮応力をより安全側となるように算出したい場合（算出される圧縮応力よりも実際の圧縮応力が大きくなるようにしておきたい場合）は、式１の低減係数を有効にする方が好ましいことがわかった。
以上より、実施例１の図２～４の全ての結果に基づくと、式１および式２に基づいて、非常に簡便に圧縮応力を算出できることが確認できた。
図２の結果によると、拘束材比が増加するほど、圧縮応力が増加することが確認でき、有効材齢が長くなるほど、圧縮応力が増加することが確認できた。
また、図２の結果によると、湿潤養生期間の温度が異なる供試体ａ１とｂ１、供試体ａ２とｂ２、供試ａ３とｂ３との間で圧縮応力がほとんど同じ値を示すことが確認できた。
よって、圧縮応力は、有効材齢を用いて湿潤養生期間における温度の影響を考慮することで、「拘束材比」と「有効材齢」とで表されることが確認できた。
（実施例１の図３に示す結果の考察）
図３の結果によると、単位軽量粗骨材あたりの仕事量Ｕｇの測定値と計算値とが一致していたことから、Ｕｇは式２に基づいて適切に算出できることが確認できた。
（実施例１の図４に示す結果の考察）
図４Ａの結果によると、圧縮応力の測定値と計算値（式１の低減係数を無効にした場合）とがほとんど一致していたが、拘束材比が１％未満において、計算値の方が高くなってしまう場合があることが確認できた。
一方、図４Ｂの結果によると、いずれの拘束材比であっても、圧縮応力の計算値（式１の低減係数を有効にした場合）の方が、確実に測定値よりも低くなっていることが確認できた。
つまり、図４Ａ、Ｂの結果から、圧縮応力は、低減係数を無効にした場合の式１に基づいて適切に算出できるが、もし、圧縮応力をより安全側となるように算出したい場合（算出される圧縮応力よりも実際の圧縮応力が大きくなるようにしておきたい場合）は、式１の低減係数を有効にする方が好ましいことがわかった。
以上より、実施例１の図２～４の全ての結果に基づくと、式１および式２に基づいて、非常に簡便に圧縮応力を算出できることが確認できた。
【0032】
［実施例２：ひび割れ抵抗性などを確認するための試験］
（供試体の準備）
供試体ａ４、ｂ４の軽量コンクリートの材料は、表１に示すものを使用した。一方、供試体ａ、ｂの軽量コンクリートの材料は、セメントとして「普通ポルトランドセメント（密度：３．１６（ｇ／ｃｍ３）、比表面積３２５０（ｃｍ２／ｇ））」（表での記号はＮ）を使用した以外は、表１に示すものを使用した。そして、各供試体の組成は、表３に示すとおりであった。
（供試体の準備）
供試体ａ４、ｂ４の軽量コンクリートの材料は、表１に示すものを使用した。一方、供試体ａ、ｂの軽量コンクリートの材料は、セメントとして「普通ポルトランドセメント（密度：３．１６（ｇ／ｃｍ３）、比表面積３２５０（ｃｍ２／ｇ））」（表での記号はＮ）を使用した以外は、表１に示すものを使用した。そして、各供試体の組成は、表３に示すとおりであった。
【0033】
（試験内容：ひび割れ抵抗性試験）
ひび割れ抵抗性試験は、前記した非特許文献２に記載の「コンクリートの収縮ひび割れ評価試験方法」に沿って実施したが、詳細には以下のとおりであった。
ひび割れ抵抗性試験に使用した供試体は、軽量コンクリートの寸法が高さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１，１００ｍｍであって、１００ｍｍ×１００ｍｍの断面の中央に、拘束材として呼び径Ｍ３３相当のネジきり加工した鋼材（拘束材比８．０％）を埋設した。そして、拘束材の中央３００ｍｍの区間はテフロン（登録商標）シートで軽量コンクリートとの付着を除去し、拘束材の中央には、ひずみゲージを配置させた。なお、供試体の形状としては、図１の軽量コンクリート１の両端におけるナット３や端板４などがない状態であった。
作製した供試体について、７日間の湿潤養生の経過後に脱型し、その後、高さ１００×長さ１，１００ｍｍの側面２面以外をアルミテープで被覆して、表３に示す条件下で乾燥させた。そして、各供試体の「拘束応力」は、ひずみゲージで計測された拘束材のひずみに対して、拘束材のヤング係数（２０．５ｋＮ／ｍｍ２）、及び、鋼材と軽量コンクリートとの断面積の比（＝鋼材の断面積／軽量コンクリートの断面積）を乗じて算出した。
なお、ひび割れ抵抗性試験は、各供試体について、それぞれ２体の試験を実施した。
ひび割れ抵抗性試験は、前記した非特許文献２に記載の「コンクリートの収縮ひび割れ評価試験方法」に沿って実施したが、詳細には以下のとおりであった。
ひび割れ抵抗性試験に使用した供試体は、軽量コンクリートの寸法が高さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１，１００ｍｍであって、１００ｍｍ×１００ｍｍの断面の中央に、拘束材として呼び径Ｍ３３相当のネジきり加工した鋼材（拘束材比８．０％）を埋設した。そして、拘束材の中央３００ｍｍの区間はテフロン（登録商標）シートで軽量コンクリートとの付着を除去し、拘束材の中央には、ひずみゲージを配置させた。なお、供試体の形状としては、図１の軽量コンクリート１の両端におけるナット３や端板４などがない状態であった。
作製した供試体について、７日間の湿潤養生の経過後に脱型し、その後、高さ１００×長さ１，１００ｍｍの側面２面以外をアルミテープで被覆して、表３に示す条件下で乾燥させた。そして、各供試体の「拘束応力」は、ひずみゲージで計測された拘束材のひずみに対して、拘束材のヤング係数（２０．５ｋＮ／ｍｍ２）、及び、鋼材と軽量コンクリートとの断面積の比（＝鋼材の断面積／軽量コンクリートの断面積）を乗じて算出した。
なお、ひび割れ抵抗性試験は、各供試体について、それぞれ２体の試験を実施した。
【0034】
（試験内容：強度性状に関する試験）
各供試体の材齢２８日における軽量コンクリートについて、圧縮強度試験はＪＩＳ Ａ １１０８：２０１８に記載の方法、静弾性係数試験はＪＩＳ Ａ１１４９：２０１７に記載の方法、割裂引張強度試験は、ＪＩＳ Ａ １１１３：２０１８に記載の方法で実施した。
なお、これらの試験は、各供試体について、それぞれ３体の試験を実施し、平均値を算出した。
各供試体の材齢２８日における軽量コンクリートについて、圧縮強度試験はＪＩＳ Ａ １１０８：２０１８に記載の方法、静弾性係数試験はＪＩＳ Ａ１１４９：２０１７に記載の方法、割裂引張強度試験は、ＪＩＳ Ａ １１１３：２０１８に記載の方法で実施した。
なお、これらの試験は、各供試体について、それぞれ３体の試験を実施し、平均値を算出した。
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
（実施例２の表４に示す強度性状の考察）
表４の強度性状に関する試験の結果によると、本発明の要件を満たす供試体ａ４、ｂ４について、供試体ａ４の割裂引張強度が若干低い値となったものの、その他は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ、ｂ）と同等の値となった。
表４の強度性状に関する試験の結果によると、本発明の要件を満たす供試体ａ４、ｂ４について、供試体ａ４の割裂引張強度が若干低い値となったものの、その他は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ、ｂ）と同等の値となった。
【0038】
（実施例２の表４と図５に示すひび割れ抵抗性試験の結果の考察）
図５は、ひび割れ抵抗性試験における拘束応力の結果であって、図５Ａは供試体ａ４と供試体ａの結果であり、図５Ｂは供試体ｂ４と供試体ｂの結果である。
なお、図５中の「×」は、ひび割れが発生したことを示す。
図５Ａ、５Ｂの結果によると、湿潤養生期間における圧縮応力は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ、ｂ）でも生じているものの、本発明の要件を満たす供試体ａ４、ｂ４の方がやや大きいことがわかった。
そして、乾燥開始後の引張応力は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ、ｂ）が２～２．５Ｎ／ｍｍ２であるのに対して、本発明の要件を満たす供試体ａ４、ｂ４が０．５～１．５Ｎ／ｍｍ２であり、大幅に抑制されることが確認できた。
よって、表４や図５Ａ、５Ｂに示すとおり、本発明の要件を満たす供試体ａ４（実験条件の温度２０℃）のひび割れ発生までの期間は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ）と比較して、大幅に延びる結果となった。また、実験条件が高温の３０℃であっても、本発明の要件を満たす供試体ｂ４のひび割れ発生までの期間は、従来の軽量コンクリート（供試体ｂ）と比較して、同程度以上の長さとなった。
つまり、軽量コンクリート部材が本発明の要件を満たすことによって、優れたひび割れ抵抗性を発揮できることが確認できた。
図５は、ひび割れ抵抗性試験における拘束応力の結果であって、図５Ａは供試体ａ４と供試体ａの結果であり、図５Ｂは供試体ｂ４と供試体ｂの結果である。
なお、図５中の「×」は、ひび割れが発生したことを示す。
図５Ａ、５Ｂの結果によると、湿潤養生期間における圧縮応力は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ、ｂ）でも生じているものの、本発明の要件を満たす供試体ａ４、ｂ４の方がやや大きいことがわかった。
そして、乾燥開始後の引張応力は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ、ｂ）が２～２．５Ｎ／ｍｍ２であるのに対して、本発明の要件を満たす供試体ａ４、ｂ４が０．５～１．５Ｎ／ｍｍ２であり、大幅に抑制されることが確認できた。
よって、表４や図５Ａ、５Ｂに示すとおり、本発明の要件を満たす供試体ａ４（実験条件の温度２０℃）のひび割れ発生までの期間は、従来の軽量コンクリート（供試体ａ）と比較して、大幅に延びる結果となった。また、実験条件が高温の３０℃であっても、本発明の要件を満たす供試体ｂ４のひび割れ発生までの期間は、従来の軽量コンクリート（供試体ｂ）と比較して、同程度以上の長さとなった。
つまり、軽量コンクリート部材が本発明の要件を満たすことによって、優れたひび割れ抵抗性を発揮できることが確認できた。
【0039】
（実施例２の図６に示す結果の考察）
図６は、図４Ｂのグラフに対して、拘束材比が８．０％の場合における拘束応力の結果を追加したグラフである。
なお、図６に追加した結果は、ひび割れ抵抗性試験で使用した供試体ａ４、ｂ４について、実施例２の試験で得られた拘束応力の値を所定の湿潤養生期間（有効材齢で３、５、７、１１、２２日）ごとに平均値を算出した結果である。
図６の結果によると、拘束材比が８．０％の場合であろうと、圧縮応力の計算値は測定値よりも低くなっていることが確認できた。
よって、図６の結果から、拘束材比が８．０％の場合であろうとも、低減係数を有効にした場合（α＝０．９、β＝－０．０３）の式１に基づくと、圧縮応力をより安全側となるように算出できることがわかった。つまり、式１（低減係数を有効にした場合）に基づいて算出した圧縮応力が本発明で規定する下限値よりも大きくなる場合は、当然、実際の圧縮応力は当該下限値よりも大きくなることから、優れたひび割れ抵抗性の発揮をより確実なものとすることができる。
図６は、図４Ｂのグラフに対して、拘束材比が８．０％の場合における拘束応力の結果を追加したグラフである。
なお、図６に追加した結果は、ひび割れ抵抗性試験で使用した供試体ａ４、ｂ４について、実施例２の試験で得られた拘束応力の値を所定の湿潤養生期間（有効材齢で３、５、７、１１、２２日）ごとに平均値を算出した結果である。
図６の結果によると、拘束材比が８．０％の場合であろうと、圧縮応力の計算値は測定値よりも低くなっていることが確認できた。
よって、図６の結果から、拘束材比が８．０％の場合であろうとも、低減係数を有効にした場合（α＝０．９、β＝－０．０３）の式１に基づくと、圧縮応力をより安全側となるように算出できることがわかった。つまり、式１（低減係数を有効にした場合）に基づいて算出した圧縮応力が本発明で規定する下限値よりも大きくなる場合は、当然、実際の圧縮応力は当該下限値よりも大きくなることから、優れたひび割れ抵抗性の発揮をより確実なものとすることができる。
【符号の説明】
【0040】
１ 軽量コンクリート
２ 拘束材（鋼材）
３ ナット
４ 端板
５ ひずみゲージ
２ 拘束材（鋼材）
３ ナット
４ 端板
５ ひずみゲージ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】
