ローマ帝国でのローマン・コンクリート (Opus caementicium) は、生石灰、ポゾラン(「ポッツオーリの土」と呼ばれる火山灰)、骨材としての軽石から作られていた。ローマ建築に広く使われて建築史上の画期をなし、石やレンガに制限されない自由で斬新な設計の建築が可能となった[7]。
古代ローマ人にとって、アーチやヴォールトやドームの形状を作ると内部の圧縮や引っ張りを考慮しなくてはならない石やレンガと違い、素早く固まって剛体になるコンクリートは画期的な素材だった。[8]
最近の評価によると、ローマン・コンクリートは現代のポルトランドセメントを使ったコンクリートと比較しても、圧縮に対する強さは引けを取らない(約200 kg/cm2)[9]。しかし、鉄筋が入っていないため、引っ張りに対する強さは遥かに低く、したがって使い方も異なる。
現代のコンクリート構造はローマン・コンクリートのそれと2つの重要な点で異なる。第一に固まる前の現代のコンクリートは流動的で均質であり、型枠に流し込むことができる。ローマン・コンクリートでは骨材として瓦礫を使うことが多く、手で積み重ねるようにして形成する必要があった。第二に現代のコンクリートは鉄筋を入れることで引っ張りに対する強さが強化されているが、ローマン・コンクリートにはそれがなく、コンクリート自体の引っ張りへの強さだけに依存していた[10]。
ローマ建築ではコンクリートが多用されたため、今日も多くの建築物が残っている。ローマのカラカラ浴場などは、コンクリートの耐用寿命の長さを示している。古代ローマ人はローマ帝国の各地に同様のコンクリート建築を建設した。ローマ水道やローマ橋の多くは、コンクリートの構造を石で覆っており、同様の技法はコンクリート製ドームのあるパンテオンでも使われている。
コンクリートの製法は約13世紀の間失われていたが、1756年、イギリスの技術者ジョン・スミートンが水硬性石灰(骨材は小石やレンガの破片)を使用したコンクリートを考案した。1824年、ジョセフ・アスプディンがポルトランドセメントを発明し、1840年代初めには実用化している。以上が通説だが、1670年ごろ建設されたミディ運河でコンクリートが使われていることが判明している[11]。
近年、環境問題が重視されてきていることから、コンクリートの成分に再生素材を使うことが多くなっている。例えば石炭を燃焼する火力発電所がだすフライアッシュなどである(フライアッシュコンクリートは水和熱の発生の緩和(そのためマスコンクリート(英語版)[注釈 1]に多く用いられる)、アルカリ骨材反応の防止効果もある。またフライアッシュを混和材として用いることはワーカビリティ向上に繋がる)。これにより、採石量を減らすとともに産業廃棄物の埋め立て量も減るという効果がある。
古代ローマや古代エジプトでも、コンクリートの素材に様々な添加物が使用されていた。彼らは火山灰を添加すると水によって固まる性質が生じることを発見した。また、ローマ人は馬の毛を混ぜると固まるときにひびが入りにくくなることや、血を混ぜると凍結に強くなることを知っていた[12]。
現代の研究者も、コンクリートになんらかの素材を添加することで、強度や電気伝導性を高めるなど、コンクリートの性質を改善する実験をおこなっている。
戦場においてテロリストの脅威に対抗する目的でコンクリートの障壁が利用される事があり、コンクリートは現代の戦場で最も効果的な兵器であるとする意見がある[13]。
第二次世界大戦以前の日本では、コンクリートは健康に悪いものとする風評が立った。1932年(昭和7年)、都新聞は白木屋火災の教訓として女性にズロースを履くよう訴える記事を掲載したが、記事中に「ズロースを履いていないと、混凝土(コンクリート)から呼ぶ湿気で一種独特の疾病に冒され妊娠率の低下は避けられない」とする記述も見られたようだ[14]。 コンクリートの材料は、 であり、これらを施工のしばらく前に目標とする強度や耐久性、施工性などに応じて配合する。 コンクリートの強度は「水セメント比」で決まる。セメントに対する水の比率をある程度まで減ずることで、コンクリートの強度を高めることができる[注釈 2][15]。流動性を確保しながら強度を高めるために、化学混和剤を用いて水を減らすことで高い強度を得る高強度コンクリートも多用されている。 セメントは水と反応して硬化する鉱物質の粉末である[1]。 コンクリートの骨格となる砂利、砂、砕石、砕砂などの材料を骨材という[1]。 骨材には砂利や砂のような天然骨材と、砕石や砕砂など人工的に加工された骨材がある[1]。 また、粒径による骨材の分類では、10mmふるいを全部通過し、5mmふるいを重量で85%以上通過する骨材を細骨材といい、砂や砕砂が細骨材にあたる[1]。また、5mmふるいを重量で85%以上とどまる骨材を粗骨材といい、砂利や砕石が粗骨材にあたる[1]。 コンクリートの品質の改善や特殊な性質を持たせるためにコンクリートの打ち込み前に混合する材料を混和材料という[1]。混和材料には少量添加する「混和剤」と使用量が比較的多くコンクリートの練上がり量に算入される「混和材」がある[1]。 コンクリートを材料を混合して生産する場所で分類すると、バッチャープラント(生コン工場)で生産される「レディーミクストコンクリート」(ready mixed concrete)と、建設現場で生産される「現場練りコンクリート」に大別される。一般に使われているのはレディーミクストコンクリートである。レディーミクストコンクリートはトラックミキサ(アジテータートラック、レディーミクストコンクリート運搬車)によって現場に運ばれる。現場練りコンクリートは、ごく少量か逆に非常に大量のコンクリートを必要とする場合に現場で混合されて作られる。ごく少量のコンクリートを必要とする場合は手作業や小型のミキサで練られ、非常に大量のコンクリートを必要とする場合は建設現場内にバッチャープラントと同様の、サイトプラントと呼ばれる施設を建設して行う。 現場練りコンクリートの調製にあたっては、たとえば医師が薬剤師に対して処方箋で薬剤の配合比率を指示するのと同じように、設計者から施工者に対してコンクリート材料の混合比を指示されることがある。設計者などによって仕様書などで行われるこれら混合比の指示を示方(しほう)といい、指示された配合割合を示方配合(しほうはいごう)という。 コンクリートは固まるまでの形状を保つために型枠と呼ばれる仮設備を組んでおき、打込み後、硬化するまでの所定時間を型枠内で養生する必要がある。型枠組みは大規模になると「型枠工事」と呼ばれる。型枠は一般に「せき板」と呼ばれるコンクリートに接する板状部品とそれを直接支える「リブ」から構成され、これらの他にも型枠の支えとなる「横ばた」「縦ばた」が加わり、大規模な型枠ではこれに「根太」「大引」「支柱」といった支保工が加わる。せき板の内面には完成時にコンクリートが剥がれ易くするために油や樹脂が塗られる。せき板には合板が用いられることが多いが、アルミニウム、ステンレス、樹脂、紙、コンクリートが使われることもある。
材料
セメント
骨材
水
混和材料
セメント
骨材
混和材料
製造米国アラバマ州バーミングハムのコンクリート工場(1936年撮影)詳細は「コンクリート工#製造」を参照
施工詳細は「コンクリート工#施工」を参照かぶり厚の図
型枠組み
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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
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