実用的な２００Ｎ／ｍｍ２超高強度コンクリートを開発
－超高層住宅のさらなる高品質化を推進－
■概要
三井住友建設株式会社（本社：東京都中央区佃２－１－６ 社長 則久 芳行）は、住宅高品質高機能化委員会の活動の一環として、超高強度コンクリートの開発に取り組んできました。この度、鉄筋コンクリート造の超高層住宅に使用される超高強度コンクリートについて、すでに達成している２００Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートに対して、安定した強度発現および流動性や自己収縮の問題を改善、これらをプレキャスト部材に適用する際に必要な品質管理手法を確立し、居住性・安全性・耐久性に優れた超高層住宅の実現に向けにさらに前進いたしました。
■背景
当社では、平成２０年度より住宅高品質高機能化委員会を立ち上げ、得意分野である集合住宅の高品質化および高機能化を目指して、全社一丸となって取り組んできました。その一環として、数多くの実績を誇る鉄筋コンクリート造の超高層住宅の居住性・安全性・耐久性のさらなる向上を目的として、超高強度コンクリートの開発に注力してきました。その結果、２００Ｎ／ｍｍ２を超える超高強度のコンクリートを開発、２００８年９月に対外発表いたしました。
当社は現在までに、設計基準強度で１５０Ｎ／ｍｍ２までの高強度コンクリートについて国土交通大臣認定を取得しており、設計基準強度で１２０Ｎ／ｍｍ２の高強度コンクリートを５２階建ての超高層住宅に適用した実績があります。また、プレキャスト工法への展開については、部材の製造工場で（社）プレハブ建築協会の「ＰＣ部材認定（Ｈ認定）（＊１）」を取得しています。
■超高強度コンクリートとは
一般的に、高強度のコンクリートを使用するほど、柱本数の減少や部材のスリム化による居住性向上、部材の高強度化による安全性の向上、緻密な構造による耐久性の向上を図ることができます。従って、国土交通大臣認定を取得している１５０Ｎ／ｍｍ２コンクリートの強度を大きく上回る超高強度のコンクリートを用いることにより、超高層住宅の居住性・安全性・耐久性をさらに向上することができます。
超高強度コンクリートでは、高い強度を発現させるため、通常のコンクリートの約２～４倍の結合材（＊２）を使用しますが、結合材は粉体であるため、その量を多くするとコンクリートの流動性が低下します。さらに、コンクリートが硬化する際に結合材が化学反応して縮む現象（自己収縮（＊３））によって、コンクリートにひび割れが発生する場合もあります。すなわち、超高強度というメリットがある反面、流動性や自己収縮の問題を克服しなければ実用に供することはできません。
■当社の超高強度コンクリートの特徴
すでに達成している２００Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートに対して、流動性の確保や自己収縮の抑制を達成した上で、安定した強度発現を得ることに成功しました。試験用に作成するテストピースではなく、実際の柱部材のコンクリートから切り出した試験体（コア試験体）による圧縮強度で、２００Ｎ／ｍｍ２以上の強度を安定して確保しています。これにより設計基準強度で２００Ｎ／ｍｍ２を達成しました。
材料的には、結合材の一つとしてジルコニア起源シリカフューム（＊４）を、細骨材としてフェロニッケルスラグ（＊５）を使用していることが特徴で、このことにより以下のメリットがあります。
１）ジルコニア起源シリカフュームを用いることにより粘性を抑え、結合材を多くしても高い流動性が得られることに成功。鉄筋が多い部材でもコンクリートが確実に充填され、高品質な部材の製造が可能です。
２）細骨材に用いるフェロニッケルスラグ（＊５）砕砂は、安定した原材料の入手が可能です。また産業副産物であるため、環境負荷を低減できます。
また、プレキャスト部材の製造では、温度と湿度をコントロールした品質管理が特徴で、このことにより以下のようなメリットがあります。
１）部材製造の際の温度・湿度をコントロールするため、季節要因などに左右されず安定して２００Ｎ／ｍｍ２以上の高強度を実現しています。
２）結合材の選定、および温湿度コントロール養生により、自己収縮によるひび割れを防ぎます。
３）養生に必要な温度・湿度のコントロールは、プレキャスト工場の既存の設備（蒸気養生装置）で可能です。
■今後の展開
当社は、関連会社としてプレキャストコンクリート製造会社（＊６）を有しています。また、独自のプレキャスト工法を開発（＊７）し、数多くの超高層住宅へ適用してまいりました。今回開発した超高強度コンクリートは、当社の得意分野である超高層住宅において、プレキャスト部材として幅広く適用することが期待されます。
今後は、プレキャスト工場での製造性・経済性を追求し、プレキャスト部材としての供給体制を整えることで、より高品質で高い居住性と耐久性を併せ持つ超高層住宅の提供をさらに促進していきます。
■開発体制
本開発は、東京大学大学院工学系研究科 野口准教授、および住友大阪セメント株式会社との共同研究開発により進めています。プレキャスト部材製造に関しては、三井プレコン株式会社、ＳＭＣコンクリート株式会社の協力を得ています。
［補足説明］
三井住友建設（株）
http://www.smcon.co.jp
*記載されている製品名などの固有名詞は、各社の商標または登録商標です。