高強度コンクリート

高強度コンクリートについて

高強度コンクリート（高強度コンクリート、英: high-strength concrete）は、比べて通常のコンクリートよりも優れた強度を持つ特別な種類のコンクリートです。日本国内では高強度コンクリートに関する複数の定義が存在し、特に混合比率や用途によって分類されることが多いです。

定義と強度

コンクリートは、圧縮に対して非常に強い特性を持っています。かつてはその強度を「kgf/cm2」で表現していましたが、国際単位系（SI）への移行に伴い、現在では「N/mm2」が使用されています。この数値が高いほど、コンクリートの強度は高いとされ、高強度コンクリートと見なされます。

建設分野において、コンクリートは通常流動性のある状態で施工され、硬化後の実際の強度を測ることは難しいため、設計時に想定される強度を設定し、それに応じて混合比を調整します。施工時には、予想外の誤差をカバーするために、実際の使用強度よりも高い「呼び強度」を用いることが一般的です。このように、設計基準強度と呼び強度の2つが存在し、設計時には主に前者が、施工時には後者が用いられます。

更に、建築基準法やJIS規格などにおける改訂により、高強度コンクリートの規定は変更されることがあり、これによって過去に高強度と見なされたコンクリートも新しい基準に合致しなくなることがあります。現時点で、日本建築学会は設計基準強度が48N/mm2を超えるものを高強度コンクリートと定義し、80N/mm2を超えると超高強度コンクリートと見なされています。

製法と特性

高強度コンクリートを生産する際は、水とセメントの比率を低く設定することで、強度が向上します。これにより中性化を抑制し、鉄筋コンクリートの耐久性も高めるという利点があります。ただし、水分が少なくなることでコンクリートの流動性が低下するため、施工が難しくなるという課題も存在します。この問題を解決するために、化学混和剤を使って流動性を改善しつつ強度を保つ技術が開発されてきました。

さらに、超高強度コンクリートの実現にあたっては、高性能AE減水剤が重要な役割を果たしています。ただし、施工難易度が上昇するため、材料費や施工費も増加する傾向があります。例えば、設計基準強度70N/mm2以下の高強度コンクリートに比べて、80N/mm2では約2.5倍、100N/mm2を超えると5倍以上のコストがかかることもあります。

歴史と発展

高強度コンクリートの利用が始まったのは1970年代で、国内初の高強度コンクリートを用いた物件として「椎名町アパート」が挙げられます。ここで使用されたコンクリートは設計基準強度が約30N/mm2であり、従来の基準を大きく超えていました。1977年には、日本建築学会によって高強度コンクリートの基準が定められ、以降、基準が改定され続けています。

高強度コンクリートの普及は、特に高層建築物や超高層マンションの建設において顕著に見られ、1996年には当時日本一の高さを誇るマンションが60N/mm2のコンクリートを使用して建設されました。この進展に伴い、建設の際の強度確認が重要視され、品質管理の研究も行われてきました。2000年代に入ると、全国的に高強度コンクリートの利用が一般化し、建築基準法の改正が進められました。

超高強度コンクリートの安全性

高強度コンクリートは、その強度の高さゆえに火災時の「爆裂」にも注意が必要です。特に硬化時に内部の気泡が少ない120N/mm2を超えるコンクリートは、火災熱による水分の気化膨張で破裂する恐れがあります。この対策として、ポリオレフィン系の繊維を混入する技術が導入されています。通常のコンクリートでは気泡が水分の逃げ道となり、そうした問題は起こらないため、高強度コンクリートには特有の対策が必要です。

総じて、高強度コンクリートは現代建築において不可欠な素材であり、その製法や使用条件についての理解は、より安全で高品質な建築物を実現するための鍵となります。

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