細骨材率とは?s/a、計算式、配合設計での目安、調整方法など

  • 細骨材率ってなに?
  • s/aって何の略?
  • 計算式と単位は?
  • 普通コンクリートでは何%くらいが目安?
  • 数値を上げ下げするとコンクリートの何が変わるの?
  • 現場で配合変更するとき、s/aはどう動かす?

上記の様な悩みを解決します。

細骨材率(s/a)は、結論「全骨材の絶対容積に対する細骨材(砂)の絶対容積の割合をパーセントで表したもの」のことです。式で書くと s/a = (細骨材の絶対容積) / (細骨材容積 + 粗骨材容積) × 100 [%]。普通コンクリートでは 35〜50%程度が標準で、コンクリートのワーカビリティ・分離抵抗性・スランプ・強度に直接効く配合設計の中心パラメータ。「s/aを1%下げると単位水量を約3 kg/m³減らせる」など、配合調整のセオリーがいくつかあるので、これを押さえると配合表の数字の意味が一気に見えてきます。

なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。

それではいってみましょう!

目次

細骨材率とは?

細骨材率とは、結論「全骨材の絶対容積に対する細骨材(砂)の絶対容積の割合をパーセントで表したもの」のことです。

英語では fine aggregate ratio または sand-aggregate ratio。記号は s/a(エス・バイ・エー)と書きます。

式の形

s/a = Vs / (Vs + Vg) × 100 [%]
  • Vs:細骨材の絶対容積 [m³/m³ または ℓ/m³]
  • Vg:粗骨材の絶対容積 [m³/m³ または ℓ/m³]

「絶対容積」とは

絶対容積(実体積)とは、粒そのものが占める体積のこと(粒間空隙は含まない)。質量を実比重で割ると求められます。

細骨材の絶対容積 = 細骨材の単位量 [kg/m³] / (細骨材の表乾比重 × 1,000)

「s」と「a」の意味

  • s = sand(砂、細骨材)
  • a = aggregate(骨材全体、細骨材+粗骨材)

つまり「全骨材に占める砂の割合」というシンプルな指標です。

主要な数値の関係

s = 細骨材の絶対容積(Vs)
a = 全骨材の絶対容積(Vs + Vg)
g = 粗骨材の絶対容積(Vg)

s/a + g/a = 1.0(100%)

つまり、s/a が決まれば g/a も自動的に決まります。

細骨材と粗骨材の境界

骨材は 5mm ふるい を境に、

  • 5mm ふるいを通るもの → 細骨材(砂)
  • 5mm ふるいに残るもの → 粗骨材(砂利・砕石)

JIS A 5005、JIS A 5308 等で規定されている境界線です。

骨材の種類や再生骨材についてはこちらの記事もどうぞ。

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細骨材率の計算式と例題

実際の配合表からの計算手順を見ておきます。

①基本式(再掲)

s/a = Vs / (Vs + Vg) × 100 [%]

②絶対容積の出し方

Vs = 細骨材の質量 / (細骨材の表乾比重 × 1,000) [m³/m³]
Vg = 粗骨材の質量 / (粗骨材の表乾比重 × 1,000) [m³/m³]

または ℓ/m³ で表すなら、

Vs = 細骨材の質量 / 細骨材の表乾比重 [ℓ/m³]
Vg = 粗骨材の質量 / 粗骨材の表乾比重 [ℓ/m³]

③例題1:普通コンクリートFc24

配合表:
– 単位水量 W = 175 kg/m³
– 単位セメント量 C = 320 kg/m³
– 細骨材量 S = 800 kg/m³
– 粗骨材量 G = 1,000 kg/m³
– 細骨材表乾比重 ρs = 2.60
– 粗骨材表乾比重 ρg = 2.65

絶対容積を求めると、

Vs = 800 / 2.60 / 1,000 = 0.308 m³/m³ = 308 ℓ/m³
Vg = 1,000 / 2.65 / 1,000 = 0.377 m³/m³ = 377 ℓ/m³

s/a を計算:

s/a = 0.308 / (0.308 + 0.377) × 100 = 0.308 / 0.685 × 100 ≒ 45.0 [%]

s/a = 45.0%、これは普通コンクリートとして標準的な値です。

④単位容積質量の確認

最後に、配合の質量がきちんと 2,300〜2,400 kg/m³(普通コンクリート) に収まっているかチェック:

W + C + S + G = 175 + 320 + 800 + 1,000 = 2,295 kg/m³ ≒ 2,300 kg/m³ ✓

OK。

⑤例題2:高強度コンクリートFc60

W = 165 kg/m³、C = 460 kg/m³、S = 720 kg/m³、G = 1,020 kg/m³
ρs = 2.60、ρg = 2.65

Vs = 720 / 2.60 / 1,000 = 0.277 m³/m³
Vg = 1,020 / 2.65 / 1,000 = 0.385 m³/m³

s/a = 0.277 / (0.277 + 0.385) × 100 ≒ 41.8 [%]

高強度コンクリートでは s/a を低めに設定するのが一般的です。

水セメント比との関係はこちらの記事もどうぞ。

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細骨材率の標準値・目安

s/a は経験的に決まる値で、各種条件で目安が変わります。

①コンクリートの種類別の標準値

コンクリートの種類 s/a の目安
普通コンクリート(Fc18〜30) 40〜50%
高強度コンクリート(Fc40〜60) 38〜45%
超高強度コンクリート(Fc80以上) 35〜42%
流動化コンクリート 35〜45%
高流動コンクリート 50〜55%(細骨材多め)
寒中コンクリート 普通の値より2〜3%高め
暑中コンクリート 普通の値より2〜3%高め
マスコンクリート 38〜45%(粗骨材を大きめに)
軽量コンクリート 40〜50%
プレストレストコンクリート 35〜42%
水中コンクリート 40〜45%

②粗骨材の最大寸法による違い

粗骨材の最大寸法 s/a の目安
20 mm 42〜48%
25 mm 40〜46%
40 mm 38〜44%
80 mm 35〜40%

粗骨材最大寸法が大きいほど s/a を小さく設定します。粗骨材自体が体積を稼ぐため、相対的に砂を減らせるからです。

③細骨材の粗粒率(FM)による調整

細骨材の粗粒率(Fineness Modulus)が変わると、s/a の最適値も変わります。

粗粒率 FM s/a の調整
2.3〜2.5(細かめ) s/a を低く
2.6〜2.8(標準) 標準値
2.9〜3.1(粗め) s/a を高く

砂が細かければ少しの量でも表面積が大きく、ペースト量が必要になるため、s/a を下げて粗骨材を増やします。

④AE剤の有無

AE剤を使う場合、空気量が増えて細骨材が相対的に減って見えるので、s/a を1〜2%下げるのが定石。

⑤水セメント比による調整

水セメント比 W/C が大きい(柔らかい)配合 → s/a を少し下げることが多い。

水セメント比が小さい(硬い)配合 → s/a を少し上げることが多い。

土間コンクリートの強度設計はこちらの記事もどうぞ。

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s/aを変えるとコンクリートの何が変わるか?

s/a の調整は、コンクリート性能のあらゆる側面に影響します。

①s/a を上げる(細骨材を増やす)と…

  • ワーカビリティが向上(粒が密に詰まり、なめらかになる)
  • 分離抵抗性が向上(粗骨材の沈降を抑える)
  • ブリーディングが減る
  • 表面の仕上がりがきれいになる
  • 単位水量が増加(細骨材表面が水を呼ぶ)
  • 単位セメント量が増加(水セメント比一定の条件で)
  • 強度がやや低下するか同等
  • 乾燥収縮が増加(水分が増えるため)
  • ひび割れリスクが上昇

②s/a を下げる(粗骨材を増やす)と…

  • 単位水量が減少(経済的)
  • 単位セメント量が減少(経済的)
  • 強度がやや向上するか同等
  • 乾燥収縮が減少
  • 分離が起こりやすい(粗骨材が沈む)
  • ブリーディングが増加しやすい
  • 仕上げがしにくい
  • ワーカビリティ低下

③s/a 1%変化のおおまかな影響

経験則として、

  • s/a を 1%上げる → 単位水量が約3 kg/m³増える
  • s/a を 1%下げる → 単位水量が約3 kg/m³減る

つまり s/a は単位水量と表裏一体の関係。経済性(セメント減+水減)と施工性(仕上げ性)のトレードオフを s/a で調整するのが配合設計の本質です。

④適正範囲を外れた場合のトラブル

s/a の状態 起こりやすいトラブル
高すぎる(55%以上) 単位水量過多、乾燥収縮大、ひび割れ
低すぎる(35%以下) 分離、ブリーディング、表面豆板(ジャンカ)
季節変化に対応せず 真夏:流動性不足、真冬:仕上げ不良

⑤現場での見分け方

スランプ試験で観察すると、

  • s/a が高すぎ → コーンを抜くとべたっと崩れる(柔らかすぎ)
  • s/a が低すぎ → コーンを抜くと粗骨材だけ残って砂利の山になる(分離)
  • s/a が適正 → コーンを抜くとなめらかに崩れ、粗骨材も砂もきれいに混ざっている

スランプ試験そのものはこちらの記事もどうぞ。

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配合設計での細骨材率の決め方

実際の配合計算の流れの中で、s/a がどう決まるかを示します。

①配合設計の基本ステップ

  1. 必要強度・耐久性から W/C(水セメント比) を決める
  2. ワーカビリティ・施工性から スランプ を決める
  3. 単位水量 W を決める(スランプと粗骨材最大寸法から目安表で)
  4. 単位セメント量 C = W / (W/C) で計算
  5. s/a を仮定(標準値の表から)
  6. 単位粗骨材容積 G、単位細骨材容積 S を決める
  7. 試し練り → スランプ・空気量を測定
  8. 必要に応じて s/a を補正

s/a は基本的に経験値の表から決め、試し練りで補正するのが標準的な流れです。

②試し練りでの s/a 補正の考え方

試し練りの結果 s/a の補正
流動性が不足、ペースト量が少ない感覚 s/a を上げる(粗骨材を減らす)
分離している、粗骨材が沈んでいる s/a を上げる(細骨材を増やす)
ブリーディングが多い s/a を上げる
単位水量を減らしたい s/a を下げる(粗骨材を増やす)
強度が不足する見込み s/a を下げる(W/Cを下げるため)

ワーカビリティ重視ならs/aアップ、経済性重視ならs/aダウン」が大原則です。

③特殊コンクリートでのs/a設定

コンクリート s/a 設定の理由
マスコンクリート s/a を低く(粗骨材最大寸法を大きく、発熱抑制)
高流動コンクリート s/a を高く(材料分離抵抗性確保)
寒中コンクリート s/a やや高く(凍結保護のため水分布を均一化)
暑中コンクリート s/a やや高く(流動性低下を補う)
水中コンクリート s/a を高く(材料分離防止)

④現場品質管理での s/a チェック

  • 配合報告書(配合計画書、施工計画書)で s/a を確認
  • 受入時の納品書で配合変更がないか確認
  • スランプ試験・空気量試験の結果から s/a の妥当性を判断
  • 異常があれば生コン業者と打ち合わせ、s/a 補正

[talk words=’ある真夏の現場で、コンクリート打設中に「ペーストが分離しているように見える」とベテランから指摘されて、生コン業者に問い合わせたら「気温30℃を超えたためにスランプロスが想定以上で、現場到着時にスランプが小さくなり、流動化剤を追加したけど分離が出てしまった」という報告でした。生コン業者と打ち合わせて、配合のs/aを2%上げる(粗骨材を減らして細骨材を増やす)形で対応してもらい、翌日からは分離が消えました。s/aを少しいじるだけでコンクリートの「見た目」が変わるというのは、教科書では実感しにくい部分。打ち合わせで「気温40℃の現場ではs/aを47%まで上げました」と言える施工管理は、間違いなくコンクリート現場で重宝されますね。’ name=”” avatarimg=”https://seko-kanri.com/wp-content/uploads/2020/02/c-run.png” avatarsize=70 avatarbdcolor=#d0d0d0 avatarbdwidth=1 bdcolor=#d0d0d0]

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細骨材率に関する情報まとめ

  • 細骨材率とは:全骨材の絶対容積に対する細骨材の絶対容積の割合(%)
  • 記号:s/a
  • 計算式:s/a = Vs / (Vs + Vg) × 100 [%]
  • 普通コンクリートの目安:40〜50%
  • 高強度コンクリート:38〜45%、高流動コンクリート:50〜55%
  • 粗骨材最大寸法が大きいほど s/a は小さく
  • s/a を1%上げる → 単位水量が約3 kg/m³増える
  • 上げる → ワーカビリティ・分離抵抗性向上、ただし水・セメント増、収縮増
  • 下げる → 経済的、強度向上方向、ただし分離リスク・仕上げ困難
  • 試し練りで補正するのが標準的な流れ

以上が細骨材率に関する情報のまとめです。

一通り細骨材率の基礎知識は理解できたかなと思います。「全骨材に占める砂の割合(容積比)」という単純な定義ながら、コンクリート性能のほぼ全側面に効いてくる、配合設計の中核パラメータ。「s/aを1%上げる=単位水量が約3kg/m³増える」という経験則さえ覚えておけば、配合表を眺めたときに「この配合は経済性寄りか、施工性寄りか」が一目で読めるようになります。普通コンクリート40〜50%、高強度38〜45%という目安値と、季節・コンクリートの種類で2〜5%程度動くという感覚が、コンクリートを扱う施工管理者の必修知識ですね。

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