この記事では、コールドジョイントについての説明。そして、防止する方法3つや打ち継ぎとの違いについて紹介致します。

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コールドジョイントとは

「コールドジョイント」とは連続してコンクリートを打ち込む際に起きてしまう現象です。打設や順序が適切でないと、先に打ち込んだコンクリートが固まってしまい、後から打設したコンクリートと一体化せずにできてしまう「継ぎ目の部分」を指します。

「コールドジョイント」は計画された「打ち継ぎ」による継ぎ目とは別に「打ち重ね」の部分に発生し、意図しない不連続な面が形成されます。このような部分は、ひび割れや漏水の原因となり構造物の耐久性を弱くしてしまいます。

建設業界や施工管理用語に興味がある人にぜひ参考にして頂きたい「コールドジョイント」について紹介します。

コールドジョイントが発生する原因

「コールドジョイント」の主な発生原因に「所定時間を過ぎた打ち重ね」と「不適切な打設」の２つがあります。

最初に打ち込んだコンクリートが、時間の経過によって凝結し硬化する過程で、打ち重ね時間が長くなった場合や、打設の際に｢コンクリートの配合｣、｢コンクリートの運搬｣、｢環境条件｣、｢施工方法｣などが不適切だった場合に「コールドジョイント」は発生しやすくなります。

このような施工状態では、コンクリートの一体化を阻害し、構造物の耐久性や水密性などに問題を生じさせる可能性があります。

打ち継ぎとの違い

「打ち継ぎ」とは、先に打設したコンクリートが固まった後に、新しいコンクリートを打設することです。これに対して、先に打設したコンクリートの上に、所定の時間内で新たにコンクリートを打設することを「打ち重ね」と言います。

コールドジョイントはこの「打ち重ね」の際に、コンクリートの下層と上層が一体化しなかった場合の想定外の継ぎ目であり、「打ち継ぎ」は計画された継ぎ目の部分を指します。

尚、「打ち継ぎ」が行われる場合は、構造や防水の面を確認し、あらかじめ「打ち継ぎ」が問題ないと判断された場所にのみ設けられています。

そのため設置場所の位置には「鉛直打ち継ぎを行う際には、スパンの中央の端から1/4付近に行う」「水平打ち継ぎを行う際には、床や梁の下端、床や梁の上端に設ける」「片持ち部材は打ち継ぎをしない」などが望ましいとされています。

コールドジョイントを補修する理由3つ

コールドジョイントはコンクリートの一体化を妨げるため、構造物の耐久性に重要な問題を抱えてしまう危険性があります。この問題には「水密性が低下する」、「中性化を発生させる」、「強度が低下する」などがあります。

そのためコールドジョイントが発覚した場合には、速やかに補修する必要があります。ここでは、コールドジョイントを補修しなければならない3つの理由について詳しく説明します。

コールドジョイントを補修する理由1：水密性が低下するから

コンクリートを打ち込んだ後に、比較的早い段階で「コールドジョイント」が発生した場合には、水密性が著しく低下します。材齢が経過するにつれて徐々に水密性は回復していきますが、耐水性が求められる構造物では速やかな補修が必要となります。

水密性が低下すると漏水の原因となり、水分の供給による「アルカリ骨材反応（ASR）」や、雨水などが浸入するため、内部の鉄筋が腐食してしまう恐れがあります。

コールドジョイントを補修する理由2：中性化を誘発させるから

中性化とは、強アルカリ性のコンクリートに「コールドジョイント」が発生した場合、コンクリート内に大気中の二酸化炭素が侵入し、セメント水和物などの水酸化カルシウムと反応して、徐々にアルカリ性が低下していく現象です。

欠陥のないコンクリートと比べ、コールドジョイントが発生しているコンクリートは、中性化速度が加速してしまいます。これを放置すると、コールドジョイント内部から中性化が進行し、内部鉄筋を保護している酸化被膜が破壊され、錆びや腐食を誘発します。

鉄筋は、錆びると体積が膨張するため、周辺のコンクリートを破壊し、ひび割れや剥離の原因となります。

コールドジョイントを補修する理由3：強度が低下するから

コンクリートを打ち込む際、「外気温やコンクリート温度が高い」、「打ち重ね時間の間隔が長い」、「形状が水平より角度が上がる」などの状況は、コールドジョイントが起きやすく「先打ち部分」と「後打ち部分」の付着強度は低下してしまいます。

また、コールドジョイントが起きた際の付着強度は、打ち込みからの経過日数ともに若干の増大はありますが、それ以上の強度増進は期待できません。
コールドジョイントは1度起きてしまうと強度の低下は免れないため、コンクリートの配合から打ち込みが完了するまでの作業工程を入念に行うことが大切であると言われています。

コールドジョイントを補修する方法

「コールドジョイント」は前もってある程度は防止することができますが、発生した場合には、ひび割れによる水密性の低下など、構造物自体の耐久性に問題が生じるため、直ちに補修する必要があります。

コールドジョイントが発生した場合の補修方法は、発生状態によって異なります。ここでは、軽微な状態のコールドジョイントの補修方法と重度な状態のコールドジョイントの補修方法について説明します。

軽微な状態の場合

軽微な状態のコールドジョイントでは、目視によって先打ち部分と後打ち部分の継ぎ目の「色の違い」は確認できたとしても、「縁切れ」ははっきりと目視できない場合があります。

このような場合には、コンクリートの表面を「ポリマーセメントペースト」をローラー、こて、刷毛などを使って塗布し、劣化因子の侵入を遮断して劣化の進行速度を遅らせるという「表面被覆工法」による補修方法が一般的と言えます。

重度の状態の場合

目視ではっきりと「縁切れ」が確認できる重度なコールドジョイントは、漏水などによって構造物の耐久性に問題が発生します。特に外壁面に生じた重度なコールドジョイントには、Uカット工法などを使用し、ひび割れの際の補修方法に準じて行われます。

一般的な補修方法は、最初に内部側のコールドジョイント部を「Uカット」し、そこに「シーリング材」を充填します。次に外部側から「エポキシ樹脂接着剤」を注入して補修します。

コールドジョイントを防止する方法3つ

コンクリートは人の手によって造られているため、コールドジョイントは人為的なミスと言えるでしょう。コンクリートの強度低下だけでなく、防水上の欠陥にもなります。一体化していない継ぎ目ですから、ひび割れやすく、そこが導線となって雨水が入り劣化が促進します。

コールドジョイントの防止対策としては「打ち重ね時間の短縮」や「適切な打設」などが考えられます。ここでは施工計画の工夫・凝結時間の調整・打重ね時間間隔の遵守について説明します。

コールドジョイントを防止する方法1：施工計画を工夫する

外気温が高く続くと予想される施工時期や、コンクリートの打ち重ね時間の間隔が長くなると予想される場合には、コールドジョイントが発生しやすいと考えられています。

そのためコンクリートの打ち込み開始時間やコンクリートの配合を検討するなど、事前に施工計画を準備しておくことが重要です。

さらに運搬車の配車時間を適切に管理することで、できる限りコンクリートの練り混ぜから打ち込みまでの作業時間を短縮するなどの工夫が必要です。

コールドジョイントを防止する方法2：凝結時間の調整をする

コンクリートの凝結時間は、「遅延型混和剤」、「遅延剤」、「超遅延剤」などを使用することで、凝結時間を遅らせることが可能とされています。また、混和剤の添加率を調整することによって、凝結時間をコントロールすることができます。

ただしこのような方法で凝結時間を遅らせた場合は、「仕上がり時間の遅れ」や「型枠の脱型時期の遅れ」、「型枠の側圧が強くなる」などのリスクもあるので注意が必要です。

コールドジョイントを防止する方法3：打重ね時間間隔を遵守する

打重ねの一体化には下層コンクリートの凝結性状が影響しており、プロクター貫入抵抗値によって評価されます。

実際の施工現場においては、部材の寸法、コンクリート温度、配合条件、締め固め、養生条件、日照時間、風の強弱、日射条件、運搬時間などの違いによって、コンクリートの打ち重ね面の状態も異なります。

そのため打ち重ね許容時間を設定する場合は、多少安全側で設定するのが望ましいとされています。

コールドジョイント以外の欠陥3つ

コンクリートの打設の際には、コールドジョイント以外にも注意しなければならないことがいくつかあります。コンクリート構造物を造る場合には、トラブルの元凶となる欠陥をあらかじめ正しく理解しておかないと、後に深刻な施工不良を起こしかねません。

このような欠陥はコールドジョイント同様、ひび割れや漏水の原因となり構造物の耐久性に影響します。ここでは、コールジョイント以外の3つの欠陥といえる「レイタンス」「ブリーディング水」「じゃんか」について説明します。

コールドジョイント以外の欠陥1：レイタンス

フレッシュコンクリートを打設する際に、重力の影響で「砂」などの重たい粒子は下へ沈んでいきますが、「粘土」や「セメント」などの軽い粒子はコンクリート表面に上昇、堆積し、そこに弱い層を作ります。この多孔質で脆弱な薄層が「レイタンス」です。

コールドジョイントはコンクリートの打ち重ねの際に起きますが、「レイタンス」はコンクリートが硬化した後の打ち継ぎ面に発生します。

「レイタンス」の除去方法には、コンクリートが完全に固まってしまう前にブラシやワイヤーブラシなどを使って擦り取る「グリーンカット」方法や、コンクリートが固まった後に高圧洗浄する「ブラスト噴射」方法があります。

コールドジョイント以外の欠陥2：ブリーディング水

「ブリーディング水」はフレッシュコンクリートの打設後に、骨材やセメントなどの固体材料が分離、沈降することによってコンクリート内部に含まれている水の一部が遊離し、浮上することでコンクリートの表層に出てきます。

「ブリーディング水」の発生と共にひび割れなどの原因となる「レイタンス」も発生することが多く、この場合は両方を取り除かなければなりません。

「ブリーディング水」はコンクリート表面だけでなく、内部に生じる場合もあり、「鉄筋とコンクリート」または「骨材とセメントペースト」などの付着力が低下し、コンクリートの水密性を低下させます。

「ブリーディング水」を防止するには、材料分離抵抗性の高いコンクリートを使用します。さらに施工時には、打込みの速さや高さなどに注意することも重要です。

コールドジョイント以外の欠陥3：じゃんか

「じゃんか」とは、型枠を外したコンクリート構造物の表面に砂利が密集、露出している部分のことで、見た目のイメージから、豆板（まめいた）とも言われます。

「じゃんか」はコンクリートを打設する際の、締め固め不足、材料の分離、あるいは型枠のセメントペーストの漏れなどによって空隙ができている状態のことを言います。

「じゃんか」が発生した部分は中性化が加速し、欠陥のないコンクリートに比べて強度が低く、耐久性や水密性も低くなります。

「じゃんか」の状態にはレベルがあり、各レベルに応じた補修方法があります。「じゃんか」のレベルの診断において深刻な状態は、叩いて砂利が剥落する場合です。鉄筋が露出するほど剥落する場合には不要部をはつり、コンクリートを打ち替えなければなりません。

コールドジョイントの防止対策をしっかりとろう

「コールドジョイント」は環境や条件などによっては、耐久性に関わる重大な不具合を引き起こす原因となり、補修費用や作業工程の遅れなど様々な問題を発生させます。

まずは「コールドジョイント」が発生する原因と、発覚した場合の適切な対処法を理解し、工夫された施工計画を立てましょう。「コールドジョイント」は、このような防止対策を講じることである程度防止することができます。対策をしっかりとって作業を行いましょう。

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