1級建築(第一次)

1級建築 コンクリート工事(配合・打設・養生・特殊コンクリート)【第一次検定の科目別解説】

コンクリート工事のポイント(30秒で押さえる)

  • 運搬:練混ぜから打込み完了まで原則90分以内(25℃以下)/60分以内(25℃超)
  • 打設:1回の打込み高さは1層40〜50cm以下。コールドジョイント防止が重要
  • 締固め:棒形振動機(バイブレーター)を鉛直に挿入。下層に10cm程度貫入
  • 養生:湿潤養生期間はセメント種類と気温で決まる。普通セメント・15℃以上で5日以上
  • 特殊コンクリート:寒中・暑中・マスコンの施工条件が1級では非常に重要

コンクリート工事は1級建築施工管理技士の第一次検定で毎年2〜3問出題される最重要テーマです。建築材料①ではコンクリートの材料面を学びましたが、ここでは施工管理の観点から、運搬・打設・養生・特殊コンクリートの要点を整理します。

コンクリートの運搬

運搬時間の制限(暗記必須)

  • 練混ぜ開始から打込み完了まで:外気温25℃以下 → 120分以内
  • 練混ぜ開始から打込み完了まで:外気温25℃超 → 90分以内
  • これはJASS 5の規定。現場までの距離・渋滞を考慮した工場選定が必要
  • トラックアジテータ(生コン車)で運搬。ドラムを回転させて材料分離を防ぐ
  • 現場内ではコンクリートポンプ車(圧送)が主流。筒先(ホースの先端)を打込み位置に近づける
  • 圧送前に先送りモルタルを送って配管内を潤滑にする。先送りモルタルは型枠内に打ち込まない

コンクリートの打設

打設の基本ルール

打設時の注意事項

  • 1層の打込み高さ:40〜50cm以下。厚く打つと締固め不足やジャンカ(豆板)の原因
  • 自由落下高さ:1.5m以下が望ましい。高すぎると材料分離を起こす
  • 打重ね時間間隔:先に打ち込んだコンクリートが凝結する前に次の層を打つ。外気温25℃以下で150分以内、25℃超で120分以内
  • コールドジョイント:打重ね時間を超えると、先行のコンクリートと一体化しない「冷たい継目」が発生。構造上の弱点になる
  • 打込みは連続して行うのが原則。やむを得ず中断する場合は打継ぎ部として処理

打継ぎの処理

打継ぎ部の処理手順

  1. 先打ちコンクリートの表面のレイタンス(脆弱層)を除去する
  2. 表面を十分に湿潤にする(乾燥していると付着が悪い)
  3. 必要に応じて打継ぎ面にモルタルを敷く
  4. 新しいコンクリートを打ち込み、十分に締め固める

打継ぎの位置:せん断力の小さい位置に設ける。梁・スラブの打継ぎはスパンの中央付近が原則。柱・壁の打継ぎはスラブ・梁の上端または下端。

コンクリートの締固め

項目 基準・注意点
使用器具 棒形振動機(内部振動機・バイブレーター)が主。薄い壁・スラブには型枠振動機も使用
挿入方法 鉛直に挿入する。斜めに挿すと締固めが不均一になる
挿入間隔 60cm以下の間隔で均等に挿入
下層への貫入 下層のコンクリートに10cm程度貫入させて上下層を一体化する
加振時間 1か所あたり5〜15秒程度。表面にセメントペーストが浮き上がるのが完了の目安
引抜き ゆっくり引き抜く。急に引き抜くと穴が残る

締固め不足で起こる不具合

ジャンカ(豆板):骨材が露出する空隙。コールドジョイント:層間の一体化不良。空洞:型枠の隅にコンクリートが行き渡らない。いずれも構造強度と耐久性を大きく損なうため、施工管理者は締固めの状況を常に確認する必要があります。

コンクリートの養生

湿潤養生

コンクリートは水和反応で強度を発現するため、打設後に適切な温度と湿度を保つ(養生する)ことが極めて重要です。

湿潤養生期間(暗記必須)

セメントの種類 15℃以上 10℃以上 5℃以上
早強ポルトランドセメント 3日 4日 5日
普通ポルトランドセメント 5日 7日 9日
混合セメントB種 7日 9日 12日

※ JASS 5の規定。気温が低いほど・反応が遅いセメントほど長い養生が必要。

養生方法

  • 散水養生:コンクリート面に散水して湿潤に保つ。最も基本的な方法
  • シート養生:ビニールシートで覆って水分の蒸発を防ぐ
  • 膜養生(被膜養生):養生剤を塗布して水分蒸発を防ぐ。散水が困難な場所に使用
  • 給熱養生:寒中コンクリートで使用。練炭・ジェットヒーター等でコンクリート温度を保つ

特殊コンクリート(1級の重要テーマ)

寒中コンクリート

寒中コンクリートの定義と対策

  • 定義:日平均気温が4℃以下になることが予想される期間に施工するコンクリート
  • 問題点:コンクリートが凍結すると水和反応が停止し、強度が発現しない。初期凍害が発生
  • 対策
    • 練上がり温度を10〜20℃に保つ(水や骨材を加熱する。セメントは直接加熱しない
    • 打込み温度は5〜20℃の範囲
    • 初期養生中はコンクリート温度を5℃以上に保つ(給熱養生・保温シート)
    • AE剤・AE減水剤を使用して耐凍害性を確保
    • 早強セメントの使用で初期強度を早める

暑中コンクリート

暑中コンクリートの定義と対策

  • 定義:日平均気温が25℃を超えることが予想される期間に施工するコンクリート
  • 問題点:水分の急激な蒸発による乾燥収縮ひび割れ。コールドジョイント発生リスク増大。スランプの低下(水分蒸発で硬くなる)
  • 対策
    • 打込み温度を35℃以下に抑える
    • 遅延剤を使用して凝結を遅らせ、コールドジョイントを防止
    • 打込み後は直射日光・風を避けて速やかに湿潤養生を開始
    • 練混ぜ水を冷やす、骨材に散水して温度を下げる
    • 運搬時間を短くする(工場から現場の距離を短くする)

マスコンクリート

マスコンクリートの対策

  • 定義:部材断面が大きく、セメントの水和熱による温度上昇が問題になるコンクリート(基礎スラブなど)
  • 問題点:内部と表面の温度差で温度ひび割れが発生する
  • 対策
    • 中庸熱・低熱セメントを使用して水和熱を低減
    • 高炉セメントB種を使用(水和熱が低い)
    • 単位セメント量を少なくする(フライアッシュの使用で代替)
    • パイプクーリング:コンクリート内にパイプを通して冷却水を循環
    • 打込み温度を低く抑える

よくある間違い・ひっかけポイント

ひっかけ1: 寒中コンクリートでセメントを加熱

「セメントを直接加熱して練上がり温度を上げる」→ 不正解。セメントを直接加熱すると瞬結(急速な凝結)を起こすおそれがあります。加熱するのは水と骨材です。

ひっかけ2: 暑中と寒中の混和剤

暑中コンクリートには遅延剤(凝結を遅らせてコールドジョイント防止)、寒中コンクリートには促進剤(初期強度を早める)。逆にする選択肢が頻出。「暑中コンクリートに促進剤を使う」は不正解です。

ひっかけ3: バイブレーターの挿入角度

棒形振動機は鉛直に挿入するのが原則。「振動機を斜め45度に挿入して締固めた」は不適切。斜めに挿すと締固めが不均一になり、周囲に空隙が生じるおそれがあります。

理解度チェック

【問題1】コンクリートの打設に関する記述として、誤っているものはどれですか?

(1)1層の打込み高さは40〜50cm以下とする
(2)棒形振動機は60cm以下の間隔で挿入する
(3)棒形振動機は斜めに挿入して広範囲を締め固める
(4)打重ね時間間隔は外気温25℃以下で150分以内とする

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正解:(3)棒形振動機は斜めに挿入して広範囲を締め固める
棒形振動機は鉛直に挿入するのが原則です。斜めにすると締固めが不均一になります。(1)1層40〜50cm、(2)60cm以下間隔、(4)25℃以下で150分以内はいずれも正しい。

【問題2】寒中コンクリートに関する記述として、正しいものはどれですか?

(1)セメントを直接加熱して練上がり温度を上げる
(2)打込み温度は5〜20℃の範囲とする
(3)遅延剤を使用して凝結時間を延ばす
(4)初期養生中のコンクリート温度は0℃以上であればよい

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正解:(2)打込み温度は5〜20℃の範囲とする
寒中コンクリートの打込み温度は5〜20℃が適正です。(1)セメントの直接加熱は瞬結のおそれあり(加熱するのは水と骨材)。(3)寒中には遅延剤ではなく促進剤。(4)初期養生中は5℃以上を保つ。

【問題3】湿潤養生に関する記述として、正しいものはどれですか?

(1)普通ポルトランドセメントで気温15℃以上の場合、湿潤養生期間は3日以上
(2)早強セメントは普通セメントより養生期間が長い
(3)混合セメントB種は普通セメントより養生期間が長い
(4)気温が高いほど養生期間は長くなる

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正解:(3)混合セメントB種は普通セメントより養生期間が長い
混合セメントB種は水和反応が遅いため、養生期間は普通セメントより長い(15℃以上で7日 vs 5日)。(1)普通セメント15℃以上は5日以上。(2)早強は普通より短い(3日)。(4)気温が高いほど養生期間は短い

まとめ

この記事のポイント

  • 運搬時間:25℃以下=120分、25℃超=90分
  • 打設:1層40〜50cm、自由落下1.5m以下。コールドジョイント防止が最重要
  • バイブレーター鉛直に挿入、60cm間隔、下層に10cm貫入、ゆっくり引抜き
  • 湿潤養生:普通セメント15℃以上=5日。早強=3日。混合B種=7日
  • 寒中:日平均4℃以下。水と骨材を加熱(セメントは加熱不可)。促進剤を使用
  • 暑中:日平均25℃超。打込み温度35℃以下。遅延剤を使用
  • マスコン:温度ひび割れ対策。低熱系セメント使用。パイプクーリング

1級建築 第一次検定の科目別対策

コンクリートの材料知識は建築材料①で解説しています。

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