■anond:20250215173232

コンクリート工学修めてこの説明かぁ・・・うーん残念、かなり大学での成績悪そう、と煽ってみる。

コンクリートとは、もともと「液体が固まったもの」という意味の広い単語

形容詞concreteで辞書引いてみな。

「具体的な」なんて意味ももってる。この意味での対義語はアブストラクト（抽象的な）。

でも元の意味は、「液体が固まったもの」。対義語はmeltedかな。

だからアスファルトも豆腐も氷も、広義のコンクリートに入っちゃう。

ただし以下ではコンクリートを、日本で一般的な使い方、つまりセメントコンクリートの意で用いることにするぜ。

業界ではコンと略されることが多く、一般では年配にコンクリと略す人が多いな。

鉄筋コンクリートは、リーンフォースド（強化した）コンクリートでRCと略す。

鉄筋コンクリートがベストフレンドで最強なのは何故？

(1) 鉄筋とコンクリートの熱膨張率がほぼ同じだから。

(2) 引っ張りに強く圧縮に弱い鉄筋と、圧縮に強く引っ張りに弱いコンクリートが、力学的に補い合うから。

(3) 酸性になると酸化腐食しやすい鉄筋を、塩基性のコンクリートが、長期間にわたって化学的に保護してくれるから。

しかし中性になったコンクリートは、鉄筋との好相性のうち (2) (3)が逆転する。

水と空気で錆びた鉄筋は、錆びた分の体積増加で爆裂し、コンクリートを内側から壊し始める。

どこのコンクリート工学の教科書にも少なくともこの３点が併記で書いてあるはずだぞ。

4点目に材料の安価さや自由な可塑性を上げる場合もあるが、最低この3点から始めないとな。

（あ、追記されてた。追試合格です）

鉄筋コンクリートの寿命は何で決まる？

惜しいけどここも減点・・・

1

しかしながら、仮にひび割れが鉄筋まで到達すると、水や空気がひび割れを通じ鉄筋に触れ、鉄筋が腐食してしまいます（正確にはコンクリート自体も水や空気を多少通すので、ひび割れが鉄筋まで到達しなくても鉄筋は腐食しうる）。鉄筋が腐食すると強度が下がるのはもちろん、鉄筋の体積も膨張するため、ひび割れがさらに広がったり新たに生じてしまう悪循環となってしまいます。

2

加えて、ひび割れから空気が触れることで、コンクリートのアルカリ性が酸素により中和されて中性化してしまい、より鉄筋への守りが弱くなってしまいます。

1と2は機序が逆。

塩基性で保護されているうちは水や空気が浸入しても腐食や爆裂は起きない。

だから、コンクリートの寿命は、最初の打設時にまともに造られてさえあれば、あとは「メンテのマメさ」と「中性化」で決まる。

「メンテのマメさ」とは？

表面仕上げ（タイルや塗料など。打ち放しコンクリートに見えても透明な撥水材が塗ってある）の再施工、ひび割れ補修、そもそも超過荷重や繰り返し応力に晒されないよう管理、など。

以下の中性化や、そこから生じる爆裂破壊を防ぐために重要。

「中性化」とは？

ひび割れがあると奥まで早くCO2が侵入して塩基性が失われていく。一番外側の鉄筋の外にどれだけコンクリートがかぶっているか（かぶり厚）がポイント。かぶり厚が大きすぎてもひび割れやすい。

中性化したコンクリートを元に戻すには、電気的に戻すにせよ薬剤で戻すにせよ、とんでもないコストがかかるので、再築できない文化財などにしか使えない。

よって中性化は、実質的に不可逆な劣化。これがコンクリート建物の寿命を決定する。

減価償却費を計算するために用いる財務省令での耐用年数は、鉄筋コンクリート住宅で47年。

けど、これは物理的な性能や寿命とは関係ないんだよ。

あくまで税金の計算上ってこと。

ここ勘違いしてる人が多くて困る。特に政治屋な。

施工ミスが少なく、メンテがマメで、海岸沿いでなければ、基本的に鉄筋コンクリート造建物は150年使える。

これが真の耐用年数。

証拠を挙げよう。

鉄筋コンクリート造建物は150年使えることの実証

国の研究機関である建設技術研究所、によるBCJ技研レポート第６号2024

https://www.bcj.or.jp/news/detail/363/

注目は第5ページ。

web上で公開されていない本書の方含めて要約すると、

・平均築年数49.2 年、過半数が築50 年超の既存RC 造建築物200 棟を診断した結果、現時点での「残存耐用年数」が100年を超えると評価されたものが全体の59％を占めた。

・すなわち、既存RC 造の約6 割は築後150 年はもつということが示された。

・古いRC造より、むしろモルタル仕上げしていない（乾式や撥水材仕上げなどの）近年のRC造の方が中性化の進行が早い。

ということ。これは、

・中性化の速度は時間の1/2乗に比例する。

・たとえば築50年の既存建築物で中性化が10mm進行していたなら、適切な管理を続ける限り中性化はその後50年間で3mm未満（最初の50年間の3割未満）しか進まない。

といった知見を積み重ねた結果見えてきたもの。

すでに新築では100年コンクリート、200年コンクリートを目指すようになりつつあるが、昔に造られたRC建築物でも、真面目に造ってあって、ずっとちゃんとメンテしてれば築150年は目指せるのだ。

三田の変なビル造った人が、普通は50年だがこのビルのコンクリートは200年持つ！とか自分で騒いでるけど、工学的には別に何も大したことしてない。

マトモに造った鉄筋コンクリートは、それが普通なんだ。

あのビルがそう造られてるかはわからないがね。

じゃあ何故古代ローマのコンクリートは2000年もつんだよ？　／　ダムが150年じゃヤバくね？

古代ローマのコンクリートは化学反応が少し違うが、そこは寿命を決める上で大きな差ではない。

ローマンコンクリートは無筋。鉄筋が入っていない。だから中性化したとしても大きな欠陥にはならない。

ただし最初に書いたようにコンクリートだけでは引っ張りに弱い。

だからローマの構造物は、すべての部分が圧縮だけで構造が成立するように、アーチ状にかけたり、ドーム状にしたり、壁をとてつもなく分厚く、柱を太くしてある。

現代ではダムや堤防が、多くの箇所を無筋コンクリートで造る。

ダムが上から見るとアーチ状になってるのは古代ローマの遺跡と同じ理屈なんだよ。

鉄筋コンクリートの発明は、薄くて軽くて引っ張りや曲げにも強い構造を可能にした。

しかし、逆に言うと1000年単位での寿命を諦めて、せいぜい150年～200年くらいの寿命にすることで実現したんだ。

ダムや、1000年持たせたいモニュメントや、100000年持たせなきゃいけない放射性廃棄物保管庫には、鉄筋コンクリートは向かない。

道路面をコンクリート舗装で造らないのは何故なんだぜ？

施工期間が、アスファルト（＝アスコン）の方が短いから、安いからだと元増田は書いてるが、他にもいろんな観点がある。

アメリカの都市部では、コンクリート（＝セメントコンクリート）で路面を造ることが多い。

アジアで言うとフィリピンやタイ、南ベトナム。

しかしこの辺は脱線だな、アスファルトニキに譲ろうか。

高機能コンクリートは何故まだ広く使われない？

高コストで採用されない高流動コンクリートの話があったが、そもそも鉄筋コンクリート自体も発明当初は高コストで嫌われて使われなかった。

特許が切れて技術が枯れて、おかげで今の低廉で入手しやすいコンクリートがある。

イノベーションとは、発明とコストダウンの両輪で成り立つ。

前にバズってたように、環境負荷の大きい生コンプラントが、常にどの地区にもある現在の状態が、いつまで維持できるかね・・・。

他にも超高強度コンクリートなど、コンクリート工学の発明は多い。

鉄筋の代わりに、化学的に安定なガラスなどの繊維を混ぜたコンクリートなんか、とてつもない強度になるし、やり方によっては鉄筋必要ない。

年間、数十の新種コンクリートが発明されている。

しかしその中でコストダウンにまで漕ぎつけられるものは少ない。

だからこそ、コンクリート界のスティーブ・ジョブズになりたい若者を、われわれコンクリート工学研究室では待っています！

Permalink | 記事への反応(18) | 18:56

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