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どもー

元土木作業員のやまざきです

今日はコンクリートの性質について語っちゃいたいと思います

人間にも気が短い人、気の長い人、又は少々のことでもへこたれない粘り強い人、かと思うとすぐにへこたれてしまう人等、 色々ありますが、コンクリートの性質にしても実は似たようなところがあるのです。
すぐに固まるコンクリート、なかなか固まらないコンクリート、こわれやすいコンクリート、あるいはこわれにくく丈夫で長持ちする コンクリート等々、人間の性格と同様に千差万別です。
コンクリートの性質を表す代表的なものにコンクリートの強度というのがあります。 これは読んで字のごとく、強さの度合いです。つまり、一定面積当たりに加わる力、重量を数値で表したものです。
この一定面積当たりに加わる力(圧縮)にどれだけ耐えられるか、というのがコンクリートの強度ということになります。 以前はコンクリート面の1平方センチ当たりに加わる力(単位はkgf/c㎡)を言ってましたが、現在は国際単位系のN(ニュートン) に変わっています。気圧がミリバールからヘクトパスカルに変わったのと同じですね。
では、そのコンクリートの強度は何で決まるのでしょうか。 コンクリートを作るのに必要な材料のうち、セメントと水の混合割合を専門用語で水セメント比といいますが
この水セメント比がどのくらいになるか、で強度が決まります。式で表せば、単位水量W÷単位セメント量C×100(%)です。 単位量はコンクリート1立方メートル作るのに必要な量をいいます。この数値(w/c)が小さいほど強度が大きいというわけです。 つまり、この式からも分かる通り、セメントが多くて水が少ないほどコンクリートの強度は大きくなるということです。
じゃあ、強度は大きいに越したことはないのだから、セメントを出来るだけたくさん使えばいいじゃないかと思われるかも 知れませんが、そうはとんやが降ろさないのがこの道のむずかしいところです。
と言うのは、前頁の講座初級編で述べた通り、セメントは固まると収縮する性質がありますから、セメントを多く使う程 ひび割れやすくなるし、また不経済でもあります。仕事のやり易さも考えなければなりません。
要するに物が壊れなければいいわけですから、物が壊れない最低限度のセメントを使うことがひび割れ防止につながり、 無駄を省き経済的なコンクリートになるわけです。
ところでコンクリートの強度には他に曲げ強度・引っ張り強度・せん断強度というのがありますが、これについてはここでは 省略します。通常、コンクリートの強度といえば圧縮強度を指すと言うことを覚えておいてください。

さて、コンクリート1立方メートルを作るのに必要な材料の割合は具体的にどうなっているのかと言うと、、砂利(砕石)が容積で4割、 砂が3割、セメントが1割で水が1割半、残りは空気ということになります。この残りの空気については何の役にも立たない余計な ものと思われるかもしれませんが、実はこの空気がコンクリートにとって無くてはならない重要な役割を担っているのです。 (理由については後述)
このように空気まで含めたコンクリート材料の混合割合を配合(又は調合)といいます。 コンクリートの性質は、この配合によって変わってきますから、各材料の混合割合をどう決めるかについて、十分検討しなければ なりません(配合設計)。つまり、コンクリートをどこでどのような工事に使うのかによって強度が決まりますから、 その強度を満足するような配合に定めるということが特に重要な意味を持つと言うことです。
皆さん方はコンクリート工事を行っている現場を見たことがあるでしょうか。 あるいはまだ固まっていないドロドロの状態のコンクリートを見たことがあるでしょうか。
このようにまだ固まっていない状態のコンクリートをレディーミクストコンクリートと言います。あるいはフレッシュコンクリートとも 言います。仕事をするにあたっては、このまだ固まっていないコンクリートの性状がどういった状態にあるのか、 よく把握しておく必要があります。
すなわち、軟らかさはいいのか、材料は分離していないか(砂と砂利が分離していないか)、砂と砂利の混合バランス(砂率) は適正か、パサパサした状態ではないか、等々です。
この中で最も重要視されるのが、コンクリートの軟らかさです。つまり、仕事をするにあたって、コンクリートの軟らかさが適当で ないと、作業がしずらいものになってしまいます。コンクリートが必要以上に硬いと作業が非常にやりにくく、大変な労力を要して しまいます。また型枠の隅々までコンクリートが入らず、軟らか過ぎると仕上がり状態が悪く強度も出ません。
ところでコンクリートの軟らかさを表す数値にスランプという用語があります。 これは円錐台形の口が開いた底のない容器(スランプ・コーン)にコンクリートを詰めて引き上げ、その下がりが何センチあるか 測定するものです。下がりが大きいほど軟らかく、小さいほど硬いということになります。 ちなみに建築物の代表的なスランプ値は18センチと軟らかく(ドロッと流れる感じ)、土木物の代表的スランプ値は8センチ (硬くて形が崩れない)です。
コンクリートを流し込んだり均したりする作業をする場合、軟らかいほど、つまりスランプ値が大きいほど仕事がやり易いことは わかると思いますが、しかし一方で水分の多いコンクリートほど色々な欠点が出てきますから、やたらに軟らかくすることは 出来ないのです。
すなわちまず第一に軟らかいコンクリートほど強度が出なくなりますから、それを補うためにセメントを多く使うことになります。 コンクリートの強度はセメントが多くて水が少ないほど大きくなりますから、同じ強度を保ちながら軟らかくするには 水セメント比の関係式から、セメントを多く使わなくてはならないという理屈が成り立つわけです。
ところがコンクリートは軟らかくてセメントの使用量が多いほど乾燥収縮が大きくなるという欠点がありますから、ゴムのように 伸び縮みできないコンクリートはひび割れるしかないわけです。
コンクリートを型枠に打ち込む場合(流し込むと言う表現は使わない)、作業が出来る範囲内でなるべく硬くする必要があるのは このためです。 まだ固まっていないコンクリートが有すべき性質としては、このように軟らか過ぎないこと、材料が分離していないことです。 仕事を行う際に、ある程度の軟らかさを確保しながら材料の分離を抑えるような粘りのあるコンクリートは作業がやり易い
ということになります。これを専門用語でワーカービリティーが良いといいます。つまり作業性の良否を表す目安ですね。 材料が分離すると砂利が偏って弱い部分が出来ますから欠陥コンクリートとなり易いのです。
さて、コンクリートは水分が多いほど様々な欠点が出て良くないわけですから、水分を増やさずに軟らかくする方法があれば それが一番いいということになります。水を増やさずにコンクリートを軟らかくする方法などあるのかと思うかも知れませんが、 実はそんなうまい方法があるのです。
それは、前にも述べましたが、コンクリートを練り混ぜる際に薬剤(混和剤)を添加して、水とセメント粒子との接触をよくしてやる ことです。水と油が混じり合わないように、水とセメントも混じりにくい面がありますので、セメント粒子を出来るだけ分散させて 水と良く混じり合うように働く作用のあるこの薬剤を加えると、コンクリートは不思議に軟らかくなるのです。
この役目を担うのが混和剤です。 逆にコンクリートの軟らかさを同じに保つなら水を減らす効果もあるわけですから、この種の混和剤を減水剤ともいいます。
それからもう一つ、混和剤の効果として空気連行作用というのがあります。これは、コンクリート中に目に見えないような微小な 空気泡を無数に発生させることです(AE減水剤)。 冬季、コンクリート中の水分が凍結を繰り返す場合、コンクリートにひび割れを発生させる恐れがあります。
このひび割れ防止を目的として凍結による膨張を吸収するために微小な空気泡を混入させるというわけです。 ただ、この薬剤を使用する注意点として、空気泡が入り過ぎると強度が低下しますので気をつけなければなりません。 以上のような理由から、現在のコンクリートには必ずこの混和剤が使用されています。
あと硬化後のコンクリートの性質としては力学的な領域がありますが、これについては話が専門的になりますので割愛します。 コンクリート工事というのは作業が出来る範囲内でなるべく生コンを硬くしてセメントの使用量を抑え、時間をかけて丁寧な 仕事を行う事が仕上がり状態の良い耐久的なコンクリート構造物につながるという事ですね。

 

 

以下のサイトより転載

http://sky.geocities.jp/nstnj161/newpage2.html

 

 

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僕は一ミリもわかりませんけどね

ではー

 

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