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配合試験でわかるコンクリート強度を表すコンクリート配合とは

 

私たちが生活している中で目にするコンクリートは既に固まっています。

 

コンクリートはもともと生コンと呼ばれていて、液状で現場に運ばれてきます。

 

コンクリートは、特徴である「耐久性」と「高強度」を利用して、民間工事(基礎工事や一般のお客様が依頼する工事)から公共工事(橋やトンネルといった大規模な工事)まで幅広く使用されています。

 

コンクリートを作る際は「配合」と呼ばれるものがあり、配合の組み合わせによって強度が大きく異なります。コンクリート配合とは、水やセメント、骨材(砂利)、砂を混ぜ合わせた割合のことを指します。

 

要は、強度を数字で表したものです。

 

コンクリートの種類は、強度をそれほど必要としない「均しコンクリート(構造物の下に敷き均すコンクリート)」から強度を必要とする「超高強度コンクリート(高層ビルなどに用いられる生コン)」までさまざまな種類があります。コンクリート配合によってコンクリートの強度は変わってきます。

 

また、コンクリート配合の変動に合わせて、コンクリートの値段も変動します。コンクリートを固めるために一番必要なセメントが高額だからです。

 

そこで、コンクリート配合が適切に行われているかどうかを確かめる配合試験について以下にまとめました。

 

コンクリート配合の呼び強度

まず、コンクリート配合は作り上げる構造物によって異なります。例えば、構造物の下地である均しコンクリートなら、強度を必要としないため、配合(強度数値)が低くなり値段も安くなります。

 

また、均しコンクリートの上に作り上げるコンクリート構造物は強度が必要になるため、配合が大きくなり値段が跳ね上がります。コンクリート配合は「呼び強度」、「スランプ」、「骨材(砂利)の最大寸法」の3つに分かれて表記されています。

 


これは、実際の伝票の一部になります。呼び強度とは「圧縮強度(圧縮される力に耐える強度)」のことであり、要はコンクリート内のセメント量になります。

 

なお、均しコンクリートの呼び強度は18という基準があります。外構工事で施工する擁壁(コンクリートの壁)であれば、呼び強度は21以上必要とされています。

 

コンクリートの固さを示すスランプ

 

次に、スランプとはコンクリートの硬さを表してします。右の写真のコーンに生コンを詰めて、ゆっくり上に引き抜いたときの生コンの沈み幅を確認します。

 

生コンが固ければ形を崩すことがなく、柔らかければ大きく沈みます。このとき、30センチのコーンを基準に沈んだ幅のことをスランプと呼びます。

 

スランプが柔らかければ柔らかいほど(大きければ大きいほど)作業効率は良くなるのですが、スランプが大きくなるとセメント量が増えるためにコンクリートの値段が上がってしまいます。

 

ただ、工事費用を安く済ませるためにスランプを下げれば良いというわけではありません。なぜなら、スランプを下げると作業効率が著しく低下すからです。また、外構工事(エクステリア工事)のような一般工事には適していません。

 

作業効率が低下すると、コンクリートが全体にいきわたらないため、強度を出すどころか「すぐに壊れてしまうような工事しか行うことができない」ということを覚えておいてください。

 

自然石の大きさを示す骨材最大寸法

 

最後に、骨材の最大寸法についてお話します。要は、砂利の大きさのことを指します。

 

コンクリートは自然石の強度に勝ることがないので、自然石が大きければ大きいほど強度と耐久性が増していきます。また、コンクリートの配合で骨材の割合が増えるため、経済的にも良いとされています。

 

しかし、外構工事のような一般的な工事で大きな骨材を用いると、逆に強度が低下してしまいます。大きな骨材を使う工事はダムや急傾斜保護工(山が崩れてこないように設けるコンクリートの壁)に用いられるもので、一般的な工事には適していません。

 

一般工事に使用すると、鉄筋の隙間を骨材がうまく通過していかないため、「ジャンカ」と呼ばれる現象が起きてしまう可能性が高くなります。

 

ジャンカが発生した部分は、コンクリート強度がないものと考えてください。

 

例えば、砂時計に例えると分かりやすいです。砂時計に大きな石が入っていたら、真ん中のくぼみを通過することができずに砂が偏ってしまうはずです。コンクリートも同様に、工事内容に応じて骨材を小さくしなければいけません。

 

なお、コンクリートは出荷工場のコンピューターによって練り上げられてきます。そのため、コンクリート配合を出荷工場に伝えた時点で配合が確定します。コンクリートの壁一つでも、設計士によって配合が変わってきます。

 

外構工事にコンクリート構造物を設ける前に、現場監督にコンクリート配合について質問を行ってください。値段と強度に納得したうえで工事を行い、後悔しないようにしましょう。

 

コンクリートの強度を証明する「コンクリート配合試験」とは

 

私たちが生活している中で、普段目にするコンクリートは既に固まっています。コンクリートは水やセメント、砂、砂利を混ぜ合わせたものでできています。これらの比率を表したものを「コンクリート配合」と呼びます。

 

また、コンクリートはもともと生コンと呼ばれていて、液状で現場に運ばれてき
ます。

 

設計で定められた強度を生み出すため、生コン工場で各要素材料の量をコンピューターで正確に計量して混ぜ合わせてあります。

 

ただ、いくらコンピューターで計算された配合で生コンが練り上げられていたとしても、既定の強度を生み出すかどうかはわかりません。もし、既定の強度を生み出すことができない場合、そのコンクリートは不良品になってしまいます。

 

また、生コンが完全に硬化するまで、約4週間(28日前後)かかるといわれています。しかし、実際はコンクリート強度を測定する前に構造物が出来上がってしまいます。

 

そこで、運ばれてきた生コンが硬化したとき、定められた強度を生み出すことができるか確認するための試験を行います。これが「コンクリート配合試験」です。

 

強度を必要とするコンクリート(高層ビルやトンネル、あるいは住宅の基礎)を使用する工事を行う際は、当日にコンクリート配合試験を必ず行います。コンクリート配合試験を行うことで、将来生み出す強度を今ではほぼ正確にわかるようになってきました。

 

ただ、コンクリート配合試験を合格したとしても、現場にいる職人によってコンクリート配合を変えられてしまう可能性があります。そうすると、コンクリート配合が変わってしまうので、コンクリート配合試験を行った意味がなくなってしまいます。

 

コンクリート配合試験の重要性と、現場で行われている不正行為を以下にまとめました。

 

コンクリート配合試験の内訳(空気量測定試験)

 

コンクリート配合試験で行う内容は、「空気量測定」や「スランプ試験」、「テストピース」の3つです。

 

一つ目の空気量測定試験では、コンクリート内の空気量が適切な量であるかを確かめる試験を行います。適切な空気量は、コンクリートに対して3〜6%といわれています。

 

空気量は非常に重要です。外気温が氷点下のとき、空気は「コンクリート中の水が凍結して膨張することによる圧力の増加(凍結圧)」を吸収する役割を果たします。つまり、「空気量が多すぎても少なすぎてもひびが入りやすくなってしまう」ということです。

 

ただ、空気量測定試験に合格しても、コンクリート打設(コンクリートを現場に打ち込む作業)を行う職人の腕が悪いと、コンクリート内の空気量が大きく変わってしまいます。コンクリートを打設する際、バイブレーター(振動機)で空気量を調整しながら型枠(コンクリートを流し込む型)にいきわたらせていきます。

 

しかし、現場で工事を行っている職人さんは、バイブレーターの使い方を理解していない場合がほとんどです。バイブレーターの使い方を理解していない職人さんの中には、「バイブレーターをただかければ良い」と思っている職人やバイブレーターをほとんどかけない職人さんがいます。

 

バイブレーターをかけ続ければ空気量が極端に減ったり、生コンが骨材(砂利)とモルタル(ペースト状の生コン)に分離したりする可能性があります。分離してしまうと、生コンの強度は著しく低下してしまいます。

 

また、バイブレーターをほとんどかけないと、余分な空気が混入してしまい、コンクリートが型枠の隅々までいきわたらないので、強度を生み出すことができません。

 

ただ、生コンを扱う職人さんの中にも、バイブレーターを適切に使用して設計通りの強度を生み出すことができる腕の良い職人さんはいるので安心してください。

 

スランプ試験

 

次に、スランプ試験を行います。試験方法は右の写真のコーンに生コンを詰めて、ゆっくり上に引き抜いたときの生コンの沈み幅を確認します。

 

生コンが固ければ形を崩すことがなく、柔らかければ大きく沈みます。このとき、高さ30センチのコーンを基準にして、ここから沈んだ幅のことをスランプと呼びます。

 

生コンがが柔らかければ柔らかいほど、大きく沈むためにスランプの値は大きくなります。

 

スランプが大きいと、生コンが柔らかいので作業効率は良くなるのですが、柔らかくするために水を入れなければいけないため、その分だけ使用するセメント量が増えてコンクリートの値段が上がってしまいます。

 

ただ、固すぎる生コンの場合、平らに敷均しを行うのが非常に大変です。そこで、スランプ試験を合格した後、無断で水を入れてコンクリートを柔らかくしてしまう職人さんがいます。コンクリートの強度は、水セメント比(水とセメントの割合)できまっているので、加水を行えば水セメント比が変わってしまいます。

 

加水することでセメントが薄くなってしまうと、コンクリートの強度が著しく低下してしまう原因になります。

 

お施主さん(工事依頼主)に知らされるのは、コンクリート配合試験に合格した正規のコンクリートの情報のみです。しかし、実際に行われる工事は加水を行っているため、既定の強度に達していないということです。

 

ただ、このような悪質な業者は一握りで、全うな工事を行っている業者がほとんどです。中には悪質な業者もいるということを覚えておいてください。
 

テストピース試験

 

最後のテストピース試験では、6本の筒に生コンを詰めて硬化させます。硬化させたのち、特殊な機械でテストピースをプレスして、「圧縮試験」を行います。試験は3本ずつ行い、3本の平均を求めると、それが圧縮強度になります。

 

圧縮試験は7日目と28日目に行います。完全に硬化する28日の前の7日目に試験を行う理由は、「7日目に行う圧縮試験で強度が出ていることを確認してから型枠を外す」ためです。

 

型枠を外す際には、適切な強度が出ていなければいけません。なぜなら、型枠を外す際の振動や衝撃が、ひび割れや亀裂の原因になってしまうからです。

 

このように、コンクリートはさまざまな試験を経て工事に使用されています。ただ、職人さん次第で生コンの配合が大きく変わってしまう可能性があるということを忘れないでください。

良い工事を行う優良業者を探すのは非常に大変で、労力を費やします。しかし、諦めずに優良業者を見つけて、良い工事をしてもらいましょう。

 

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