コンクリートとは、構成材料の「セメント・水・骨材・混和材料」を一体化したものです。
コンクリートの性能に合わせて、材料の種類・材料の配分が決まります。
今回、この構成材料の「混和材料」についてまとめます。
混和材料とは？
混和材料は、コンクリートの性能を改善する材料です。
材料の使用量によって、
- 混和剤
- 混和材
に分けられます。
混和剤はコンクリートの練上げ容積に算入しないもので、混和材はコンクリートの練上げ容積に算入されるものです。
混和剤
混和剤として、JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」の中で以下のものが記載されています。
【混和剤の種類】
- AE剤
- 減水剤
- AE減水剤
- 流動化剤
JISに規定されている以外にも「凝結遅延剤・起泡剤・発泡剤・防水剤」などがあります。
AE剤
AE剤（Air Entraining Agent）は、コンクリート中に独立した微細な空気泡（連行空気泡）を一様に分布させる混和剤です。
連行空気泡によって、ワーカビリティーが改善され、自由水の移動を可能にするため、凍結融解の繰返し作用に対する抵抗性が増大します。
主成分は界面活性剤で、樹脂系・アルキルベンゼンスルホン酸系、高級アルコールエステル系などの陰イオン系・非イオン系に分かれます。
減水剤
減水剤は、セメント粒子の界面吸着してセメント粒子を分散させることによって流動性を増大させる混和剤です。
セメントと水の水和反応によりセメント粒子同士が吸着するフロックを形成することを阻害します。
セメント分散剤として働くことでワーカビリティーを改善することができるので、必要な単位水量を4〜6％・セメント量6〜10％を減少させることができます。
通常の減水剤より高い減水率が得られる高性能減水剤もあります。
AE減水剤
AE減水剤は、空気連行・セメント分散の効果を併用する混和剤です。
リグニンスルホン酸 • オキシカルボン酸系が主に用いられます。
通常の減水剤よりも減水率が高く、12〜16％程度減少させることができます。
通常のAE減水剤より高い減水性能と良好なスランプ保持性が得られる高性能AE減水剤もあります。
流動化剤
流動化剤は、コンクリートの単位水量を増やすことなく、流動性を高めることができる混和剤です。
空気量が過大に増加しない高性能減水剤を主成分として利用されます。
凝結遅延剤
凝結遅延剤は、コンクリートの初期硬化・凝結の遅延をすることができる混和剤です。
遅延を発生させることで、コンクリート打継面の表面処理剤・レイタンス処理剤としての機能します。
JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」減水剤遅延形(I種)に適合する製品もあります。
凝結を遅延させるだけなので、コンクリート強度には影響を与えません。
起泡剤・発泡剤
起泡剤・発泡剤とは、気泡を混入させることで、「軽量化」・「耐火性・断熱性の向上」を図ることができる混和剤です。
起泡剤は界面活性作用によって物理的に空気泡を導入し、発泡剤は添加して化学反応によって水素ガス等を導入します。
軽量気泡コンクリートは「Autoclaved Lightweight aerated Concreate」の頭文字を取ってALCとも呼ばれます。
防水剤
防水剤とは、コンクリート内の空隙を飛散・防止させることで、止水性の向上を図ることができる混和剤です。
防水・防湿が求められる水槽・地下室・屋上などにおいて、止水工法に合わせて用いられます。
大きな空隙がコンクリート内から無くなることで、防水・防湿効果だけではなく、強度が増します。
混和材
混和材として使用されるのは、以下のものがあります。
【混和材の種類】
- ポゾラン
- 高炉スラグ微粉末
- 膨張剤
ポゾラン
ポゾランとは、SiO2を含んだ微粉末のセメント混和材の総称で、「水密性・化学抵抗性の向上」「長期強度増加」を図ることができる混和材です。
火山灰・フライアッシュ・シリカフォームなどが該当します。
水酸化カルシウムと反応する「ポゾラン反応」がゆっくり起こるため、初期強度は弱いですが長期強度は強くなります。
コンクリートだけでなく土砂に混ぜることで、軽量盛土化・軟弱地盤対策に用いることもできます。
参考ページ：軽量盛土工法における「石炭灰軽量土工法」について
高炉スラグ微粉末
高炉スラグ微粉末は、高炉で溶融状態にあるスラグを急冷粒状体にして微粉砕調整したもので、化学抵抗性を向上させる混和材です。
化学抵抗性が高めることで、以下の効果を発現することができます。
- アルカリ骨材反応抑制
- 耐凍害性向上
- 長期強度発現
- 温度上昇抑制・ひび割れ抑制
- 化学抵抗性向上・塩害抵抗性向上・水密性向上
膨張剤
膨張剤は、コンクリートの乾燥収縮・硬化収縮などのひび割れを低減することができる混和材です。
水和反応によってエトリンガイト（3 CaO･Al2O3･3 CaSO4･32 H2O）・水酸化カルシウム（Ca(OH)2）の結晶を生成して膨張させます。
膨張材を混入したコンクリートを一般に膨張コンクリートと呼び、さらに以下に分類することができます。
- ひび割れ低減を目的にした「収縮補償コンクリート」
- 膨張力で鉄筋などで拘束する「ケミカルプレストレストコンクリート」
まとめ
コンクリート材料に材料に使用する「混和材料」についてまとめました。
他の構成材料については、下記の記事でまとめていますのでご参照ください。
紹介させて頂いた知識は土木施工管理技士の試験にも出てくるほど重要な知識です。
勉強に使用した書籍をまとめていますので、ご参照ください。
