コンクリート圧縮強度試験とは？

コンクリートの圧縮強度試験は、構造物の安全性と品質を立証するために最も頻繁に実施される管理項目である。JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）およびJIS A 1132（供試体の作り方）に基づく標準化された手順と精度管理は、得られる強度データの信頼性を決定づける。本記事では、供試体の寸法・キャッピング精度が測定値に与える物理的影響から、判定基準（85%・100%ルール）、現場養生と標準養生の実務的使い分け、コア供試体・非破壊検査による既設構造物調査、試験データのデジタル化（DX）に至るまで、施工管理者が押さえるべき技術的要点を体系的に解説する。

JIS A 1108に基づくコンクリート圧縮強度試験の規定と供試体スペック（寸法・本数・キャッピング）

建設現場においてコンクリートの品質と構造的安全性を立証するためには、JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）およびJIS A 1132（コンクリートの強度試験用供試体の作り方）に準拠した厳格な供試体の作製と前処理が必須となる。各種判定基準に照らした評価を行う前提として、供試体寸法や端面の仕上げ精度が試験データそのものの信頼性を決定づける。

供試体寸法と高さ/直径比が試験精度・測定値に及ぼす技術的影響

JIS A 1132において、標準的な圧縮強度試験用供試体は「高さ（h）が直径（d）の2倍である円柱形（h/d = 2.0）」と定められている。粗骨材のかみ合いや不均一性の影響を抑制するため、JIS規格では供試体の直径を「粗骨材の最大寸法（Gmax）の3倍以上かつ100mm以上」と規定する。使用する骨材条件に応じた標準寸法および適用範囲は下表の通りである。

粗骨材の最大寸法（Gmax）	標準供試体寸法（直径×高さ）	適用範囲・主な用途
20mm または 25mm 以下	φ100mm × 200mm	一般的な建築・土木構造物工事（呼び強度40N/mm²以下等）
40mm 以下	φ150mm × 300mm	無筋コンクリート、マスコンクリート構造物等

高さと直径の比（h/d比）は、載荷時に内部で発生する破壊応力状態に直接的な影響を与える。圧縮載荷時、加圧板と供試体端面の接地面には摩擦拘束力が働き、端面付近の横方向の変形が抑え込まれる。h/d比が2.0より小さくなると、上下一対の拘束領域が内部で重複し、供試体全体が補強されたような状態となって「見かけの圧縮強度」が高く測定される。

コア採取等で整形後のh/d比が1.0となった供試体では、標準のh/d比2.0の個体に比べて測定値が約15%〜20%高く表出する。既存構造物の破壊検査等でJIS A 1107（コンクリートからのコアの採取方法及び圧縮強度試験方法）を適用し、h/d比が1.90〜2.10の範囲を外れる場合には、規定の補正係数を乗じて標準形状（h/d = 2.0）相当の強度に換算処理を行う。

現場における供試体採取本数の決定基準とキャッピング（端面処理）のJIS規格

現場で手配する供試体の採取本数は、適用規格（JIS A 5308に基づく受入検査か、JASS 5に基づく構造体コンクリート強度の確認検査か）と、管理材齢（7日・28日・91日など）および養生条件によって規定される。JIS A 1108に基づく試験では、1回の試験（1材齢）につき同一試料から成型した3本以上の供試体を使用し、その測定値の平均値を算定根拠とする。

検査区分・目的	採取単位・頻度	1セットの構成	養生条件と管理目的
生コン受入検査（JIS A 5308）	150m³ごとに1回（または1日1回）	3本（1材齢分）	標準養生（20±2℃水中養生・材齢28日）で品質保証を確認
構造体強度推定（JASS 5等）	打込み日・工区・150m³ごと	3本 × 必要セット数	現場養生（水中または気中）に基づき脱枠・支保工解体を判定

標準養生（20±2℃の水中に浸漬）は、セメントの水和反応を理想的に進行させ、製造されたコンクリート本来の調合強度を評価する。一方、現場養生（現場の構造体と同等の外気・温度環境下で養生）は、日平均気温の変動や散水状態を反映させ、型枠取り外しや支保工解体の可否を判断するために実施する。現場では、材齢28日標準養生用3本に加えて、早期脱枠判定用の現場養生用3本（または6本）を加えた合計6〜9本を1単位として計画・採取するのが実務上の標準フローとなる。

成型された供試体の上面は、打ち込み時の沈み込みによって微細な凹凸が生じる。この載荷面を平滑に整える前処理作業がキャッピング（端面処理）である。端面に凹凸や傾きが残されたまま圧縮荷重を加えると、凸部に局所的な偏心荷重が集中し、本来の材料強度に達する前に早期割裂破壊を引き起こす。JIS A 1108およびJIS A 1132では、載荷面の平面度許容差を供試体直径の0.05%以内（φ100mm供試体であれば0.05mm以内）、かつ直角度を0.5度以内と厳密に規定している。

実務で用いられる主なキャッピング手法とその技術的特徴は以下の通りである。

• セメントペーストキャッピング: 供試体成型後、数時間後にセメントペーストを上面に塗布し、ガラス板を押し当てて平坦化する方式。ペーストの収縮や厚みの不均一による公差オーバーに注意を要する。
• 硫黄キャッピング: 脱型後、加熱溶解した硫黄と鉱物粉末の混合物を専用治具で端面に成型する方式。数分で高強度に硬化するため急ぎの試験に適するが、硫黄加熱時の温度管理と換気設備の設置が必須となる。
• 研磨法（研削機処理）: ダイヤモンドカッターを備えた高精度研磨機で硬化後のコンクリート端面を直接削り出す方式。キャッピング材の変形影響を排除できるため、呼び強度60N/mm²を超える高強度コンクリートの試験で標準適用される。
• アンボンドキャッピング: JIS A 1108附属書に規定される、金属製保持リングとゴム製パッドを供試体端面に設置して載荷する省力化手法。キャッピング剤の硬化時間を待たずに試験できるが、対応可能なコンクリートの強度範囲（一般に60N/mm²以下）や底面板の平面度管理に制約が存在する。

【計算式と判定基準】呼び強度・設計基準強度に対する合否判定の完全ガイド

圧縮強度の計算式（f＝P/A）と載荷速度（0.6±0.4 N/mm²/s）の厳密な定義

コンクリートの圧縮強度計算式は、試験機が示した最大荷重を供試体の載荷断面積で除す構造をとる。数値は有効数字3桁（または小数点以下1桁）に丸めて処理する。

圧縮強度 f（N/mm²）＝ P / A

• f：圧縮強度（N/mm² または MPa）
• P：破壊に至るまでに試験機が示した最大荷重（N）
• A：供試体の載荷面の断面積（mm²）

直径100mmの標準供試体（供試体寸法：φ100mm×200mm）を使用する場合、載荷面の断面積 A は「(100 ÷ 2)² × π ＝ 7,854 mm²」となる。試験機で188,500 N（約188.5 kN）の最大荷重が記録された場合、圧縮強度は「188,500 N ÷ 7,854 mm² ＝ 24.00… ≒ 24.0 N/mm²」と算出される。

強度の数値を再現性高く測定するために欠かせないのが、JIS A 1108で規定された載荷速度（毎秒0.6±0.4 N/mm²/s）の厳密な管理である。コンクリートは荷重を加えるスピードによって見かけの強度が変化する粘塑性体としての性質を持つ。規定を超える高速載荷を行った場合、材料内部のき裂進展が荷重追従に追いつかず、強度が実態より高く計測される。逆に毎秒0.2 N/mm²/s未満の超低速載荷ではクリープ変形が進行して測定値が低下するため、試験機側の自動制御によって速度を範囲内に維持する。

JIS A 5308に基づく強度判定基準（85%基準・3回平均100%基準）の実務適用

現場へ納入された生コンクリートの受入検査において、強度に関する合格判定基準はJIS A 5308（レディーミクストコンクリート）に規定されている。施工管理者が出荷品質の適合性を確認する際は、「1回（3個）の試験結果」と「3回（計9個）の試験結果」という2段階の判定基準を同時にクリアしなければならない。

試験単位	対象供試体	判定基準値（呼び強度比）	品質管理上の判定目的
1回の試験結果	連続採取した供試体3個の平均値	呼び強度の85%以上	局所的な著しい品質不足や異物混入等の致命的欠陥を検出する
3回の試験結果	3回分（計9個）の算術平均値	呼び強度の100%以上	ロット全体の平均強度が設計上の安全率を満たすか評価する

呼び強度24 N/mm²（28日強度）を指定して生コンクリートを発注した場合、1回の試験（3個の供試体の平均）で最低限下回ってはならない基準値は「24.0 × 0.85 ＝ 20.4 N/mm²」となる。1回でも20.4 N/mm²を下回った場合は、そのロット自体が不合格となる。さらに、連続する3回の試験結果の平均値は「24.0 N/mm²以上」を確保していなければ全数合格とは認められない。

呼び強度に対する合否判定には、JIS A 1132に基づき20±2℃の水中環境で標準養生された供試体の測定結果を使用する。現場の温湿度環境に依存する「現場養生」と標準的な「水中養生」の明確な違いは、強度の発現速度と構造体強度の評価目的にある。現場養生供試体は型枠の取り外し時期や支柱の解体タイミングを判断するための基準（構造体強度確認）として用いられ、生コン工場側の品質管理責任を問うJIS A 5308の強度判定基準には直接適用しない。

水中養生（標準養生）と現場養生の違いと脱型時期の判断基準

標準養生（水中養生）と現場養生（水中・気中）の温度・環境条件と目的の比較

コンクリート圧縮強度試験においては、供試体をどの環境で養生したかを正しく整理・管理することが重要である。現場養生と標準養生の違いを明確に理解しておくことで、生コンクリート自体の品質管理と、施工現場における構造体の安全性の確認を適切に分離できる。各養生条件の環境仕様と適用範囲は以下の通りである。

養生の種類	温度・環境条件	主な目的	適用する実務判断
標準養生（標準水中養生）	20±2℃（水中または相対湿度95%以上）	生コン自体の所定品質・調合強度の確認	受入検査、調合管理、配合補正の判定
現場水中養生	現場の自然水温（現場の水槽等）	水密性・水中に近い環境での強度推定	初期養生の評価、現場水中環境の構造体強度確認
現場気中・封かん養生	現場の気温・湿度と同等環境（外気に開放またはフィルム封かん）	施工現場の実環境における構造体強度の推定	柱・壁の脱型、スラブ・梁底の支柱組み換え判定

JIS A 1132に規定される標準養生は、20±2℃の水中または相対湿度95%以上の湿潤状態で養生を行い、工場出荷時の生コンクリート自体の潜在的な品質を確認する。一方で現場養生は、現場の気温変化や風雨と同等の環境下（現場水中養生または現場気中・封かん養生）で供試体を養生し、実際に打ち込まれた構造体コンクリートの強度発現状況を推定するために実施される。

現場養生強度のデータに基づいた型枠脱型・支柱組み換えタイミングの判定実務

施工現場において、柱・壁などの垂直部材の側型枠（せき板）や、スラブ・梁底などの支承部材の支柱を取り外すタイミングは、工程管理と安全性を両立させる上で決定的な判断項目となる。建築基準法施行令第76条およびJASS 5（鉄筋コンクリート工事標準仕様書）では、所定の材齢日数管理に加えて、現場養生供試体の圧縮強度データに基づく脱型判定基準が規定されている。

柱・壁・梁側のせき板脱型においては、現場養生（現場水中または現場封かん・気中養生）で管理した供試体の圧縮強度が5 N/mm²以上に到達したことを確認できた時点で脱型が可能となる。5 N/mm²という強度は、コンクリートが初期凍害を受けず、脱型時の自重や衝撃で角欠け・表面損傷を起こさずに自立できる物理的目安である。

一方、スラブ下や梁底の支保工（支柱）の取り外しや組み換えを行う場合は、自重や施工荷重を直接受けるため、原則として現場養生供試体の圧縮強度が設計基準強度（Fc）の100%（または構造計算上要求される必要強度）に到達していることが判断基準となる。例えば設計基準強度 Fc = 24 N/mm² の場合、現場気中養生供試体で 24.0 N/mm² 以上を確認した上で支柱の解体作業を開始する。

現場養生データを活用した具体的な判定手順は以下の通りである。

• 1. 供試体の採取と現場環境での養生：コンクリート打設時にJIS A 1132に従って供試体を作製し、打設場所の近傍（同一の気温・日照・風量環境）に配置して現場養生を行う。
• 2. JIS A 1108に基づく圧縮強度試験：脱型を計画している材齢（材齢3日や7日等）に達した時点で圧縮強度試験機を用いて最大荷重 P を測定し、計算式（f = P / A）により圧縮強度を算出する。
• 3. 判定基準との照合と作業指示：得られた圧縮強度が「側型枠脱型：5 N/mm²以上」「支柱取外し：設計基準強度 Fc 以上」の判定基準を満たしているか確認し、基準到達を確認した後に現場監督が型枠解体の作業指示を出す。

月間数千m³クラスのRC躯体工事を管理する現場では、気温推移から強度発現を予測しつつ、現場養生供試体の試験データを解体承認の公的根拠とすることで、構造的な不具合リスクを排除しながら型枠転用計画を最適化している。

既設構造物の強度推定：コア供試体（JIS A 1107）と非破壊検査の選定手順

新設時の品質管理試験が規格化された標準的なコンクリート性状を評価するのに対し、既設構造物の調査では実際の環境下で経年変化を受けた構造体コンクリートの「現有強度」を正確に把握することが求められる。新設工事ではJIS A 1108に準拠し、標準的な供試体寸法（φ100×200mm等）で打設された試験体を20±2℃の水中で養生して品質を判定する。しかし、現場での温湿度変化を受ける実構造体の強度発現は標準養生と異なる挙動を示すため、既設構造物の耐震診断や改修設計では、破壊検査であるコア供試体試験（JIS A 1107）と非破壊検査（テストハンマー法・弾性波法）を適切に選定・組み合わせる。

調査手法	測定原理・推定精度	メリット	デメリット
コア供試体試験（JIS A 1107）	実構造物から円柱サンプルを採取し、圧縮破壊（精度：高）	構造体の現有強度を直接かつ高精度に測定可能	構造物の破壊を伴い、鉄筋切断のリスクや補修が必要
テストハンマー法（シュミットハンマー）	コンクリート表層の反発度から強度を換算（精度：中〜低）	無被害・短時間で多数の測定点（スクリーニング）が可能	表層数ミリの性状、含水状態、中性化の影響を大きく受ける
弾性波法（超音波伝播速度法）	コンクリート内部を伝わる超音波速度から推定（精度：中）	内部欠陥やひび割れ深さの把握、非破壊での内部評価	骨材の種類や配筋密度の影響を受けやすく、キャリブレーションが必要

実務において調査手法を決定する際の標準的な選定フローは以下の通りである。

• STEP 1（目的の明確化）: 耐震診断や構造計算に必要な強度の確定か、大規模壁面の簡易スクリーニングかを区分する。
• STEP 2（一次スクリーニングの実施）: テストハンマー法等を用い、構造物全体の反発度ばらつきや強度の傾向を把握する。
• STEP 3（判定基準との比較およびコア採取消し判断）: 反発度からの推定強度が設計基準強度に対して十分な余裕（例：120%以上）があり、かつ強度ばらつきが少ない場合は非破壊検査のみで終了。推定値が判定基準を下回る恐れがある場合や、重要構造物の診断ではコア採取へ進む。
• STEP 4（コア採取と補正・強度確定）: JIS A 1107に基づくコア採取と圧縮強度試験を実施し、得られたデータで非破壊検査値を補正して最終的な現有強度を確定する。

JIS A 1107に基づくコア供試体の採取方法と強度補正係数の算出

既設コンクリートから直接サンプルを切り出すコア供試体試験は、JIS A 1107「コンクリートからのコアの採取方法及び圧縮強度試験方法」に基づいて実施する。コアを採取する際は、事前に電磁波レーダ法や電磁誘導法による鉄筋探査を行い、鉄筋を含まない位置を選定することが原則となる。また、供試体寸法の直径は、コンクリートに使用されている粗骨材の最大寸法の3倍以上（一般的にはφ100mm、小径コアでもφ50mm以上）を確保し、打継ぎ面や型枠際を避けて採取する。

採取したコアは端面を研磨するかキャッピング処理を行って面振れ精度を高めた後、JIS A 1108に準じた圧縮強度試験を行う。計算式は新設試験と同様（f ＝ P / A）である。

現場で採取されるコアは、構造物の部材厚や鉄筋かぶり等の制約により、高さ（h）と直径（d）の比（h/d）が標準である2.00を確保できないケースが生じる。h/d が1.90未満になると、試験機の載荷板による拘束効果で圧縮強度が実際より高く測定されるため、JIS A 1107に定められた以下の補正係数 k を試験値に乗じて h/d = 2.00 相当の強度に換算する（補正後の強度が100 N/mm²以下に適用）。

• h/d = 2.00 : 補正係数 k = 1.00
• h/d = 1.75 : 補正係数 k = 0.98
• h/d = 1.50 : 補正係数 k = 0.96
• h/d = 1.25 : 補正係数 k = 0.93
• h/d = 1.00 : 補正係数 k = 0.87

※上記の中間値については一次補間（直線補間）によって補正係数を算出する。

試験時の含水状態も測定結果を左右する重要な要素となる。コンクリートは乾燥状態にあると圧縮強度が高く表示され、湿潤状態では低下する性質を持つ。そのためJIS A 1107では、試験前までに20±2℃の水中に40時間以上浸漬させて含水状態を一定（湿潤状態）に保つか、あるいは指定の気乾状態に保管して試験を行う規定を設けている。

テストハンマー（シュミットハンマー）法とコア供試体試験の併用アプローチ

非破壊検査であるテストハンマー法は、構造物を傷つけずに短時間で多数の測定点（1打診箇所につき20点程度）のデータを収集できる。しかし、得られる反発度（R値）は表面から深さ数センチメートルの状態に依存するため、風化・中性化が進行した表面や、水分を含んだ状態では実際の内部強度と剥離が生じる。

耐震診断や維持管理調査の現場では、まずテストハンマー法を用いて部材全体・階ごとの反発度を測定し、強度のばらつきや最も強度が低い部位を絞り込む。その上で、反発度の平均的な部位および低い部位から代表してコアを3本以上採取し、JIS A 1107に基づく正確な圧縮強度を測定する。

同一箇所で得られた「テストハンマーの反発度（R値）」と「コア圧縮強度試験値」との相関関係を回帰分析し、その構造物専用の強度推定式（例: Fc ＝ a · R ＋ b）を構築する。この補正式を部材全体の打診データに適用することで、最小限のコア採取で構造物全体の現有強度分布を高精度に可視化できる。

最終的な構造安全性の判断にあたっては、採取したコア供試体の平均圧縮強度が設計基準強度（Fc）の85%以上を満たしているか、あるいは構造計算上の許容応力度を上回っているかを検証し、補強工事や補修計画の要否を決定する。

現場監督が実践すべき圧縮強度試験の業務フロー改善とデータのデジタル化（DX）

供試体採取から試験場搬入・報告書チェックまでの現場実務チェックリスト

コンクリートの圧縮強度試験は、構造物の安全性を立証するための基本的な品質管理項目である。現場実務において採取時期、養生方法の誤り、転記ミスが発生すると、試験のやり直しや書類の手戻りが生じる。JIS A 1108に則った標準的な実務フローと確認事項は下表の通り整理される。

工程	実施項目・確認事項	適用規格・技術的根拠
供試体採取・作成	・150 m³（または打設日・工種）ごとに3個1組×必要セット数を採取 ・粗骨材最大寸法に応じた供試体寸法の選定（Gmax20/25mmはφ100×200mm、40mmはφ150×300mm）	JIS A 1132 高さ/直径比h/d=2.0を保持
養生管理・搬入	・受入品質保証用：20±2℃標準水中養生 ・脱型・支柱解体判定用：現場環境に追従する現場水中または現場封かん養生	JIS A 1108 公共建築工事標準仕様書 JASS 5
試験載荷・強度計算	・載荷速度（0.6±0.4 N/mm²/s）の自動制御確認 ・計算式（f ＝ P / A）による強度算出確認	JIS A 1108 実測直径から断面積Aを算出
成績書確認・判定	・1回（3個平均）が呼び強度の85%以上 ・3回（計9個平均）が呼び強度の100%以上	JIS A 5308 建築工事標準仕様書

延床面積3,000 ㎡のS造3階建て現場で28日強度を確認する場合、現場で採取したφ100×200mmの供試体を水中養生（20±2℃）で28日間保管したのち、試験機で破砕する。得られた最大荷重が198 kNであれば、断面積（7,854 mm²）で除算することで圧縮強度は25.2 N/mm²と算出される。呼び強度が24 N/mm²である場合、1回平均が呼び強度の85%（20.4 N/mm²）以上を満たしていることを確認できる。

品質管理データの改ざん防止とクラウド自動照合による受発注者間の業務効率化

品質管理データの信頼性確保において、紙ベースの運用による転記ミスやデータ改ざんリスクの排除は重要な課題である。試験所から受領した試験成績書の数値を現場管理者が手入力する従来のプロセスでは、誤記の発生や客観的証明の負荷が伴う。

この課題に対し、試験室の圧砕試験機から出力される破壊荷重データを暗号化形式で直接クラウドへ転送し、自動照合するシステムの実装が進んでいる。

クラウド型自動照合システムの導入により、以下の業務改善が成立する。

• データの自動照合と判定: 取り込まれた強度データは、事前登録された計画データ（呼び強度・配合・材齢・打設部位）と自動照合され、呼び強度の85%未満の数値や3回平均値の不足が発生した際に即座にアラートを発出する。
• 手入力ゼロによる改ざん防止: 試験機からクラウド、さらに発注者側の施工管理システムへデータが直接連携されるため、手作業による転記作業が不要となり、データの透明性が確立される。
• 書類作成時間と残業の削減: 1回の打設につき平均30分〜1時間程度を要していた強度判定表の作成や写真照合・報告書整理が自動化される。月間で十数回のコンクリート打設を行う現場の場合、施工管理者1人あたり月間10時間以上の書類作成時間を削減し、時間外労働の上限規制への具体的な対応策として機能する。

年間約15件のRC造集合住宅を手がける現場の運用例では、試験所とのデータ連携システムを導入した結果、強度試打成績書の確認・転記作業にかかっていた工数が85%削減された。発注者や確認検査機関へのデータ共有もクラウド上でリアルタイムに行えるため、検査書類の確認待ち期間が従来の5日から即日へと短縮されている。客観的なデジタルデータに基づく品質管理フローの構築は、現場の業務負荷削減と品質管理の厳格化を同時に達成する手段となる。

よくある質問（FAQ）