環境事業

地球をキレイにしたい

加藤組土建株式会社

自然の大地

社会基盤となる構造物はセメント系

今日、周りを見渡すと様々ながありますが、その主要な構造材料はセメント系材料(コンクリート、鉄筋コンクリート、鉄骨コンクリート)です。

長所

・安価
・いかなる形状にも適用できる

短所

・必ずひび割れが発生する
・打継面が存在する
・化学的反応により発熱する
・引っ張りに弱い

せんべいやお餅はセメント系

セメント系材料を我々の身近にある食べ物に例えると、「せんべい」や「お餅」或いは人間の皮膚になります。

セメント系材料も「せんべい」や「お餅」と同じように環境条件によって色々な変化を示すわけです。

また、構造材料としてのコンクリートには、一般に鉄(鉄筋、鉄骨等)が使用されており、鉄とコンクリート表面との部分を「かぶり」と言い、この部分が人間の皮膚に相当する箇所といえます。皮膚が厚いあるいは強いと肉体が丈夫であるように、コンクリート構造物もかぶり部分のコンクリートの品質をいかに向上させるかが耐久性アップの一つの重要な要因です。

せんべいやお餅とコンクリートの比較

環境の変化でひび割れをおこす

(乾燥収縮)

カビを発生させる

(組織の変化:中性化等)

十分に餅米を練ることによって粘り気が出る(練り混ぜ)

落とすと割れる(外力による破壊)

コンクリートの劣化が早くなった原因

近年、記憶に新しい新幹線等のJRのコンクリート崩落事故が起きてから、「コンクリート構造物はメンテナンスフリーで半永久的に健全である」という考えは覆されてしまいました。
しかし、全てのコンクリート建造物が数十年のうちに使えなくなるものということではありません。明治、大正時代に建造されたコンクリート建造物で、今もしっかりしているものもあります。それではなぜ昭和になって建造されたコンクリート建造物の劣化が早く進んでしまったのでしょうか?

原因1:高度成長期の負の遺産

高度成長期の日本は、施工技術の機械化、合理化時代を同時に迎えました。コンクリート建造物の施工現場では生コン工場から搬入されたコンクリートがコンクリートポンプで大量に打設されました。このとき、動性を良くする(作業/施工をしやすくする)ために、不法に規定以上の水を加え、やわらかくしたコンクリート(俗にいうシャブコン)を大量生産してしまったのです。

原因2:コンクリート工事の分業化

生コン業者、圧送業者、打設業者・・・と現場作業は分業されています。例えば、圧送業者はゼネコンから1m3あたりいくらで受注しています。単位水量の少ないコンクリートはポンプの閉塞につながり、硬くなって打設業者の労力が増えます。この結果、生コン車のオペレーターに「水を増やせ」と要求するわけです。

原因3:設計上の問題

コンピューターの登場で、構造計算と図面製作が分業になり、現場施工を無視した必要鉄筋量の密度とかぶり厚が発生するようになりました。鉄筋密度によってコンクリートが隅々まで行き渡らなくなり、ジャンカと呼ばれる基礎コンクリートに空洞が出来たり、材料分離がおこるなどの施工不良につながりました。

※かぶり厚とは:

コンクリートは年月が経つにつれアルカリ性から徐々に中性化していく。これによって鉄筋が錆びやすくなるとともに膨張するため、コンクリートが外に押し出され、ひび割れを生じさせる。これを防ぐには、鉄筋を包むコンクリートの厚みをより多く確保するのが最善の策といわれ、この厚さのことをかぶり厚という。

原因4:骨材資源の枯渇

国土の狭い日本では、土木・建築分野での大量コンクリート生産による河川の骨材供給に耐えられず、環境対策からも河砂利、河砂の採取が禁止されてしまいました。替わって使用されたのが砕石と海砂です。砕石はアルカリ骨材反応に、海砂は塩害の原因となりました。

原因5:セメントの生産方式の変更

1973年のオイルショックはセメント会社を燃料多消費型から燃料節約型生産方式(湿式法から乾式法)に急速に切り替えさせ、その結果、セメントの高アルカリ化につながり、砕石のアルカリ骨材の反応を助長することになりました。
※アルカリ骨材反応とは:セメントの中のアルカリ金属が溶けた成分と、ある種のシリカ質骨材とが反応してできたゲルが、コンクリート中の成分により吸水、膨張して、コンクリートにひびわれを発生させるもの。

以上の原因により、コンクリートの経年劣化はより早くなり問題化しています。

日本のインフラは高度成長期、安定成長期を経て、建設時から30年を経てきました。同時期に大量に建設された我が国のインフラの機能を維持出来なければ、産業基盤そのものが崩れてしまう恐れがあるのです。

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