砂と石はどのようにコンクリートを形成するのか？

2023年2月16日

概要：コンクリートでは、骨材として、砂と石が使われ、骨格を形成します。砂は細骨材、石は粗骨材と呼ばれます。

コンクリートは一般的に、6つの成分で構成されています。①セメント、②水、③粗骨材（主に砂利）、④細骨材（主に砂）、⑤鉱物混和材（主にフライアッシュやその他の混和材）、⑥添加剤（例えば、膨張剤、減水剤、遅延剤など）。

コンクリートにおいて、セメントは非常に重要な成分です。骨材と砂も不可欠です。

コンクリートにおける砂利と砂の役割は何ですか？

コンクリートでは、骨材として、砂と石が使われ、骨格を形成します。砂は細骨材、石は粗骨材と呼ばれます。

砂利は普通のコンクリートにおいて積み重なり、密な骨組を形成し、砂、セメント、水はモルタルに混ぜられて、骨組の隙間を埋めます。

セメントと水はセメントスラリーを形成し、骨材表面に巻き付き、隙間を満たします。コンクリートが硬化する前、セメントスラリー、添加剤、混和剤は混合物に一定の流動性を付与し、潤滑作用を果たし、施工作業を容易にします。セメントスラリーが硬化すると、砂利と砂は固体の塊にセメント化されます。

一般的に、石や砂はセメントと水の化学反応には参加しません。その主な役割は、セメントを節約し、荷重を支え、硬化したセメントの収縮を制限することです。

混和材と添加剤は、コンクリートの性能を向上させるだけでなく、セメントの節約にもつながります。

骨材と砂のコンクリート品質への影響要因

1. 骨材（粗骨材）

骨材の強度と材質は、コンクリートの強度と品質に影響します。

2. 砂（細骨材）

砂の泥分、母岩の材質、砂中の有害物質の含有量は、コンクリートの強度と硬化時間などに様々な程度の影響を与えます。

3. セメント

セメントの種類と等級の選択は、コンクリートの強度と水和に影響します。

4. 水

水のpH値、品質、硫酸塩含有量は、コンクリートの強度と品質に影響します。

5. 鉱物混和材（主にフライアッシュまたはその他の混和材）

異なる混和材は、コンクリートの作業性、強度曲線、外観に影響します。

6. 添加剤（膨張剤、減水剤、遅延剤など）

添加剤の種類と量は、コンクリートの硬化時間、強度、物理的性質に影響します。

コンクリートにおける砂と砕石の技術的要件

砂（細骨材）の技術的要件

コンクリート用細骨材の技術要件は、以下の点を含みます。

粒度と細度

砂の粒度は、砂中の粗粒と細粒の割合を指します。異なるサイズの粒子が適切に配合されていると、砂粒子の間の隙間が最小になります。

砂の細度は、粗粒と細粒が混合された後の砂全体の細さを指し、通常、粗砂、中砂、細砂に分けられます。

他の条件が同じ場合、細砂の総表面積は大きいのに対し、粗砂の総表面積は小さい。コンクリートでは、砂の表面はセメントスラリーで覆われ、砂粒間の隙間はセメントスラリーで充填される必要がある。セメントの節約と強度向上のため、砂の総表面積と砂粒間の隙間を出来る限り小さくする必要がある。したがって、良好な級配合を持つ粗砂または中砂を選ぶ方が良い。

コンクリート用砂を選定する際には、粒径分布と砂の細かさの両方を同時に考慮する必要があります。コンクリートの調合では、IIゾーン砂を優先し、砂中の0.315mm以下の粒径の割合は15%以上とする必要があります。

有害な不純物とアルカリ活性

コンクリート用砂は、清潔で有害な不純物が少ないものでなければなりません。砂に含まれる泥塊、泥、雲母、有機物、硫化物、硫酸塩などは、コンクリートの性能に悪影響を与えます。有害な不純物の含有量は、関連する仕様を超えてはなりません。

重要なプロジェクトのコンクリートに使用される砂の場合、アルカリ活性試験を実施し、砂の適否を判断する必要があります。

耐久性

砂の耐久性とは、砂が気候変動、環境変化、その他の物理的要因の影響を受けてひび割れに抵抗する能力を指します。砂の耐久性は、硫酸ナトリウム溶液を用いて試験します。試料の5サイクル後の重量減少は、関連する規格の規定を満たしている必要があります。