第1章コンクリートの基本性質とは

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コンクリートとは、砂や砂利、水などをセメントなど結合材で結合させたものであり、セメントで結合させたものを「セメントコンクリート」といい、アスファルトで結合させたものを「アスファルトコンクリート」といいます。一般には、土木・建築の資材として広く使われている「セメントコンクリート」をいう場合がほとんどでしょう。結合材としては、このほかに、石灰、硫黄、プラスチックなどもあります。

石灰コンクリートは、セメントが普及する以前に活躍したもので、古代エジプト、古代ギリシャ、古代ローマなどで見られるものですが、日本国内ではあまり例がありません。その唯一の例ともいえるものが大阪大空襲で消滅した「大阪府庁舎」で、中央棟の基礎に石灰コンクリートの材料が使われていました。そして「石灰コンクリートの結合材は炭酸化して炭酸カルシウム（CaCO3）になるだけでなく、骨材やその粉末に含まれるガラス相や粘土鉱物と化学的に反応して水和物を生成し、緻密化することで硬化していると考えられた」という発表がされています。

一方、硫黄コンクリートは、温泉地の浴槽や下水管、下水処理施設などへの利用が期待されているもので、改質硫黄と石炭灰での組成です。改質硫黄というのは、溶融状態の硫黄に添加剤を加えることで、純硫黄に比べ強度、難燃性、耐酸化細菌性などが向上します。添加剤には、合成樹脂の原料として広く流通しているオレフィンなどを使用し、とくにセメントコンクリートに比べて2倍以上の強度と、強い酸性土壌でも腐食しない耐酸性を持つとされるものです。温泉地や青森県の公共工事などで実証が進められており、東京都でも試験施行を行っています。プラスチックコンクリートは、モノマー、ポリマー、液状レジンなどを用いて、物性を改善したコンクリートのことで、この一種の「レジンコンクリート」は、セメントや水を使わずに熱硬化性樹脂と、砂、砂

1–1コンクリートの基礎構成——結合材にはセメントの他にアスファルト、硫黄、石灰も

9第 1章　コンクリートの基本性質とは

1945年大阪大空襲で焼失した旧大阪府庁舎の基礎部分

硫黄固化体の組成

セメントコンクリート

硅砂・石炭灰

改質硫黄

水

セメント

硫黄固体化

細骨材

粗骨材

府庁舎建物は煉瓦造り 2階建で、建坪 416.37 坪、延坪 830 坪。外装は石灰モルタル塗り、中央棟の基礎に石灰コンクリートが使われていた。正面玄関屋上中央にはドームを置き、大時計を備え、内部中央の円形ホールは吹き抜けになっていた。設計はキンドルともウォートルスとも伝えられ、図面だけ写し取って日本人が建築したという伝えもある。1878 年（明治 7年）から 1926 年（大正 15 年）まで庁舎として使用され、後、「府工業奨励館」として使用されたが、1945 年の大阪大空襲で焼失した。

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コンクリートとは（簡略図）

コンクリートの組成

結合材によるコンクリートの主な種類

石灰コンクリート

硫黄コンクリート

プラスチックコンクリート

アスファルトコンクリート

セメントコンクリート

コンクリート

セメント 水 砂 砂利

セメントペースト

モルタル

コンクリート

セメントが普及する以前に活躍したもの。炭酸化して CaCO3 になり、化学的に反応して水和物を徐々に生成し、緻密化することで硬化。

温泉地の浴槽や下水管、下水処理施設などへの利用が期待されているもので、改質硫黄と石炭灰で組成。各地で実証が進められている。

砂や砂利、砕石などの骨材と、石粉（フィラー）にアスファルトを加熱混合したもので、道路舗装に代表される。

モノマー、ポリマー、液状レジンなどを用いて、物性を改善したコンクリート。「レジンコンクリート」は、セメントコンクリートの数倍の強度を有する。

セメント、水、細骨材（砂）、粗骨材（砂利）、混和材料から構成されているもので、コンクリート中に占める体積では、粗骨材が最も多く、次いで細骨材、水、セメント、混和材料の順。

粗骨材

細骨材

セメントペースト

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利、軽量骨材を使用します。樹脂と触媒による重合反応で硬化させるため、緻密でセメントコンクリートの数倍の強度があります。また、混和剤にポリマー（重合体）を加えたセメントコンクリート（ポリマーセメントコンクリート）をプラスチックコンクリートと呼ぶ場合もあります。使用するポリマーにはスチレンブタジエンゴム（SBR）や、ポリ酢酸ビニル（PVAC）などがあります。アスファルトコンクリートは、通称「アスコン」と呼ばれ、砂や砂

利、砕石などの骨材と、石粉（フィラー）にアスファルトを加熱混合したもので、主に道路舗装や、堤防護岸の防水などに利用されています。道路舗装でアスファルトが圧倒的に多いのは、使用できるまでの時間が短いことや、コストが安い点が最も大きい要因でしょう。とくにコストについては、コンクリート舗装の約30分の1程度とされています。そして、コンクリートの代名詞ともいえるセメントコンクリートは、セメント、水、細骨材（砂）、粗骨材（砂利）、混和材料から構成され、コンクリート中に占める体積では、粗骨材が最も多く、次いで細骨材、水、セメント、混和材料の順となりますが、強度や耐久性、施行性などによってその配合は変わってきます。セメントコンクリートを称して

「セメント」という人もいますが、セメントはコンクリートを組成する原料であり、セメントと水をこねたものが「セメントペースト」であり、セメントと砂、砂利、水をこねたものが「生コンクリート」で、セメントに水と砂を加えてこねたものが「モルタル」です。つまり、コンクリートとは、セメントペースト、モルタル、そして、それに砂利を加え、こねたものということです。コンクリートが凝固する以前の状態を

「フレッシュコンクリート」（生コンクリート＝生コン）と言います。コンクリートの〝生命線〟は水と前述しましたが、添加する混和剤の

進化によって、最近ではコンクリートの弱点を可能な限り克服しようとするものができていますから、この混和剤の使い方もコンクリートの質を大きく左右するものです。

第 1章　コンクリートの基本性質とは

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「セメント」といえば「コンクリート」と結び付くほど、コンクリートの代名詞ともいえるものですが、「セメント」とは、石灰石、粘土、珪酸原料、酸化鉄原料、石膏を主な材料としているものです。これを焼成窯の中で約1500℃で焼成（クリンカ）し、それを急冷して石膏を加え粉砕して微粉状にしたものです。クリンカを構成する鉱物は、「エーライト」「ビーライト」「アルミネート」「フェライト」──があり、通常（ポルトランドセメント）の場合、エーライト、ビーライトが約80％、フェライトが約20％という比率です。鉱物にはそれぞれ特性がありますから、その特性に応じてセメントの種類も様々です。つまり、鉱物の配合を変えることによっても違う種類のセメントがつくられるということです。セメント原料の大きな特徴は、すべてが国内で調達できるということで、そのために大量に生産でき、運搬も容易で、かつ、安価であることでしょう。一般にセメント1トンを生産するためには石灰石が約1200キログラム、粘土が240キログラム、珪石が約40キログラム、鉄原料が約30キログラム、石膏約30キログラムが必要とされています。ちなみに、「セメント」という言葉は「糊」を意味します。セメントの水による水和反応は、一般的に経験できる代表的な無機化

合物の水和といえるものです。セメントは、水と接触したときから水和が始まり、徐々に硬化します。水とセメントが反応し、それによって微細粒子が析出してセメント粒子間を埋めていきます。さらに、その面積が増加し、そして固まることによって強度が出てきます。セメントは、カルシウム、珪素、アルミニウム、鉄などの元素で構成

1–2セメントは水酸基結合、水素結合、ファンデルワールス結合などで凝集・接着力を現す