引張力とは | 建築学科のための材料力学 https://materialmechanics.work 材料力学に関する解説記事・演習問題を投稿しています。 Mon, 07 Feb 2022 02:20:06 +0000 ja hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.9.25 https://materialmechanics.work/wp-content/uploads/2017/05/cropped--32x32.jpg ページが見つかりませんでした – 建築学科のための材料力学 https://materialmechanics.work 32 32 引張力とは https://materialmechanics.work/archives/1523 https://materialmechanics.work/archives/1523#respond Wed, 15 May 2019 10:37:16 +0000 http://materialmechanics.work/?p=1523 hippari

引張力とは、材料の両側を外側へと引っ張る力のことです。綱引きが良い例ですが、綱に対して引張力が作用します。

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鉄筋のあきとは https://materialmechanics.work/archives/1478 https://materialmechanics.work/archives/1478#respond Thu, 04 Apr 2019 09:25:18 +0000 http://materialmechanics.work/?p=1478 鉄筋のあきとは

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鉄筋のあきとは、上の図のように鉄筋コンクリート断面内の鉄筋と鉄筋の間隔のことを指します。鉄筋のあきについては、コンクリート施工時に鉄筋の周囲にコンクリートが行き渡り、そしてコンクリートと鉄筋の付着力が高まるような設計をする必要があります。

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スランプとは https://materialmechanics.work/archives/1482 https://materialmechanics.work/archives/1482#respond Thu, 04 Apr 2019 09:15:11 +0000 http://materialmechanics.work/?p=1482 スランプとは

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スランプとは、コンクリートを型枠に流した後、型枠を外した際のコンクリートの落ち込み高さのことを指します。落ち込み高さのことをスランプ値とも呼びます。そして、どれくらいスランプが発生するかを調べる試験をスランプ試験と言います。

コンクリートの強度を決める要因として水セメント比がありますが、水セメント比はスランプ値にも大きく影響します。水セメント比が大きいと、コンクリートが流しやすくなるため施工の難度は下がりますが、コンクリートがサラサラしているのでスランプ値が大きくなります。

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水セメント比とは https://materialmechanics.work/archives/1484 https://materialmechanics.work/archives/1484#respond Thu, 04 Apr 2019 09:05:48 +0000 http://materialmechanics.work/?p=1484 水セメント比とは

水セメント比とは、コンクリートの構成材料であるセメントペーストを生成する際の、水とセメントの割合のことを指します。式として紹介すると、以下のようなものになります。

水セメント比

W / C

(W: 水量, C: セメント量)

一般的に、水セメント比が小さい(セメント量が多い、水量が少ない)ほど、コンクリートが強くなります。したがって、強度のあるコンクリートを生成する際は、水セメント比を小さくすることが重要です。

水の凝結補助剤(コンクリートを固める役割)としての機能を満足するには、水セメント比は最低40%ほど必要とされています。しかし施工の際の難度(コンクリートを型枠に流し込みやすさ)を担保するためには、50%~65%ほどの水セメント比があります。

コンクリートの強度と施工難度はトレードオフの関係にあるため、両者をバランスよく満たす水セメント比を考える必要があります。

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廃コンクリートのリサイクルの方法や現状・リサイクル率について https://materialmechanics.work/archives/1369 https://materialmechanics.work/archives/1369#respond Sat, 17 Nov 2018 13:51:45 +0000 http://materialmechanics.work/?p=1369 この記事ではコンクリートのリサイクルについてまとめていきます。

コンクリートのリサイクルの方法とその現状、またリサイクル率がどれくらいであるかを説明しています。コンクリートの再使用(リサイクル)は、これからの省エネルギー社会の実現に向けて、大きく課題が残っていると言うことができます。多くの構造物はコンクリートなしでは建てることができないほどコンクリートの役割は現社会で重要ですが、それが今後どのようになっていくのかを解説します。それでは内容に入っていきましょう。

 

コンクリートのリサイクルの方法

まずはじめにコンクリートのリサイクル方法について紹介していきます。

コンクリートのリサイクルは、建築物に使用した廃棄コンクリートを再生し、建築土木用の資材として使用するものです。コンクリートをリサイクルするためには、はじめの建築物を建てる際に再生コンクリートを使わなければなりません。

具体的なコンクリートのリサイクル方法については、まず廃コンクリート塊から骨材に付着しているペーストを綺麗に引き剥がします。コンクリート塊から原骨材を取り出す方式には、以下のようなものがあります。

  • 機械すりもみ方式
  • 加熱すりもみ方式
  • スクリュー磨砕方式

これらを解説していきましょう。

機械すりもみ方式について

機械すりもみ方式は、機械によってコンクリート塊を骨材とセメントを分解するものです。機械が偏心回転(重心と回転軸が離れている回転)し、内側の筒部分と外側部分の間で生じるすりもみ作用を利用してコンクリート塊を分解します。

加熱すりもみ方式

次に加熱すりもみ方式です。加熱すりもみ方式は、廃コンクリート材を加熱して付着している硬化セメント部分を脆弱化させます。そのあと骨材をすりもみすることでコンクリート塊から骨材とセメントを引き剥がします。

スクリュー磨砕方式

スクリュー磨砕は機械内の中間部と、排出部分にコーンと呼ばれる分離された骨材を区分けされる円形上のものをつけたイチジクのスクリューによって、骨材同士を摩擦させて骨材表面に付着しているセメントを引き剥がす方式です。

 

上記で解説をしたような方式によってコンクリート塊から骨材部分を取り出し、それらをもう一度コンクリートの原料として使うことでコンクリートのリサイクルが実現します。しかし現状では、一定以上の品質が求められる構造物において、再生コンクリートはほとんど使われていません。そのため、再生コンクリートの使用は、今後の省エネルギー社会の実現を目指す上で多いな課題としていまだに残ってしまっています。




 

コンクリートのリサイクル率について

次にコンクリートのリサイクル率について説明します。

現在のコンクリートリサイクル率は90[%]以上を超えており、非常に高い数値を実現しています。日本では年間で約4000万トンもの廃コンクリートが排出されていますが、その発生量はこれからも増え続けると予測されています。2050年では現在の2~3倍もの廃コンクリートが排出されていることが予測されていて、その時にピークを迎えるのではないかと懸念されています。そのため、今後のコンクリートのリサイクルは非常に期待されている分野でもあります。

 

廃コンクリートリサイクルの現状

最後にコンクリートのリサイクルの現状と、将来の課題について解説をします。

建築物の梁や柱などの構造上重要な役割を担う部材でも、再生コンクリートや再生骨材を使用したコンクリートを使用することが求められています。しかし再生コンクリートがJIS規格化されたのが2005年ほどで、まだあまり日が経っていないこともあり、再生コンクリートへの開発の余地は大きく残されています。また、再生骨材コンクリートを建築構造部材に適用する場合には、安全上の視点から建築基準法第37条に基づいた国土交通大臣の認定が必要である点などを考慮すると、製造の手間やコストの観点からコンクリートのリサイクル・再利用はまだまだ改善余地があると言えるでしょう。

 

まとめ

この記事ではコンクリートのリサイクルについて言及しました。

コンクリートのリサイクルは、まず廃コンクリート塊を骨材とセメントに分ける必要があります。その方法としては、『機械すりもみ方式』『加熱すりもみ方式』『スクリュー磨砕方式』などがあり、それらがどのような方法でコンクリートの骨材とセメントへの分離をするかを紹介しました。

また、現在のコンクリートリサイクル率は高い数字を出しており、それは90[%]にも登るのでした。しかしコンクリートのリサイクルには開発・改善の余地が大きく残されており、それらはこれからの課題であるのでした。

今回の記事は以上になります。最後まで読んでいただき、ありがとうございました。




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コンクリートの化学的侵食(腐食)と原因物質(硝酸など)について https://materialmechanics.work/archives/1356 https://materialmechanics.work/archives/1356#respond Wed, 07 Nov 2018 08:40:55 +0000 http://materialmechanics.work/?p=1356 この記事ではコンクリートの化学的侵食についてと、その原因やメカニズムについて解説をしています。

コンクリートはその強度を保つためにアルカリ性に保たれているべきですが、思いも寄らない現象によってアルカリ環境が失われ、それによってコンクリートが劣化してしまうことがあります。この記事ではその原因とされているものをいくつか紹介しながら、その化学的侵食のメカニズムや原因物質についてまとめています。

 

コンクリートに起きる化学的侵食について

まずはじめにコンクリートに起きる化学的侵食の概要について紹介します。

コンクリートに起きる化学的侵食というのは、コンクリートが外部からの化学的作用を受けて劣化してしまうことを指します。例えばコンクリートの硬化しているセメントを構成する水和生成物が変質してしまったり分解してしまうことで発生します。

コンクリートの内部は強アルカリ環境に保たれている必要がありますが、酸性物質がコンクリートのアルカリに作用することで化学的侵食が起こり、コンクリートの表面から劣化が生じていくことなどがあります。

このような化学的侵食は通常の空気にさらされたコンクリートでも発生しますが、下水道・工業施設や温泉施設、海洋中の構造物や硫酸塩を含む土壌などの特質な箇所での発生が多く見受けられています。この化学的侵食は硫酸濃度が高い場所ほど多く発生し、その侵食も大きいとされています。特に水セメント比の低いコンクリートは、硫酸による劣化が大きいとされています。

次はコンクリートへの化学的侵食の発生メカニズムについて解説をします。




 

コンクリートの化学的侵食のメカニズムについて

コンクリートの化学的侵食は下の6段階に分けることができます。

  1. 潜伏期前期
  2. 潜伏期後期
  3. 進展期
  4. 加速期前期
  5. 加速期後期
  6. 劣化期

それぞれを紹介に書いていきましょう。

 

コンクリート化学的侵食メカニズム:潜伏期前期・後期

化学的侵食の潜伏期の前期では、コンクリートへの変化はほとんど見られません。潜伏期の後期になると徐々にコンクリートの保護層(コンクリート表面)に変化が見られるようになります。徐々に変化していってしまうため、その外観上のデザインが低下してしまいます。

 

コンクリート化学的侵食メカニズム:伸展期

ここでは外観上だけでなく、コンクリートそのものにも変化が現れ始めます。この段階でコンクリートの大荷力などの耐久性に影響が及び始めます。しかしこの段階ではまだコンクリート内部にある鋼材などにまで変化は達していません。

 

コンクリート化学的侵食メカニズム:加速期前期・後期

コンクリートの化学的侵食加速度前期になると、コンクリートの断面の欠損が激しいものとなってきます。またコンクリート内部にある鋼材への侵食もはじまり、鋼材の腐食も始まります。

加速度後期では、コンクリートの断面欠損が著しくなり、内部の鋼材の腐食量も増大します。また、耐荷力はさらに低下してしまい、コンクリートの靭性も低下してしまいます。

 

コンクリート化学的侵食メカニズム:劣化期

この段階ではコンクリートの劣化がわかりやすいかたちで発生し、鋼材の腐食が激しいものとなり、変位やたわみも大きくなっていきます。構造物として非常に危険な状態です。




 

コンクリートの化学的侵食の原因物質

次にコンクリートの化学的侵食の原因となる物質についてまとめていきます。

コンクリートの化学的侵食の原因となるものにはいくつかあります。代表的なものとしては、

  • 動植物油
  • 無機塩類
  • 浮力性ガス
  • 炭酸ガス

などがあります。これらはコンクリート中のセメント水和物と化学反応を起こし、水に溶けにくいセメント水和物を水に溶ける物質へと変化させてしまうとされています。この作用によってコンクリート組織が多孔質化したり分解してしまい、劣化につながります。

また、「下水道コンクリートでは微生物の作用によって化学的侵食が発生している」との指摘があります。これは下水道の下水部分に嫌気的環境下で有機物を分解し、その際に硫酸塩を還元する微生物が生息をしており、これによってコンクリートの化学的侵食でコンクリートが劣化してしまうというものです。

この下水道コンクリートの劣化を防ぐためには、硫酸と反応する水酸化カルシウムの量をできるだけ少なくすることとされています。そのためにはセメント量を少なくすることや、フライアッシュや航路すらぐ微粒末を多く使用するなどの方法が挙げられています。

硫酸への耐性をもったコンクリートは、今その開発が進めれており、実用化が急がれています。

 

まとめ

この記事では、コンクリートの発生する化学的侵食についてまとめました。コンクリートに起こる化学的侵食はどんなものなのか、その侵食メカニズムについてと化学的侵食を起こすとされている原因物質についてでした。

なかなか化学的分野の多い専門的な知識が多かったのですが、いろんな用途があるコンクリートの劣化現象について知っておくことは重要なことです。この記事で理解が深まっていただけたら幸いです。

今回の記事は以上になります。最後まで読んでいただき、ありがとうございます。




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