RCについて① コンクリートと鉄筋コンクリート・中性化
堺市の皆様、こんにちは！
堺市創業年数No.1、外壁塗装・屋根塗装専門店のココペイントです！
ブログ担当は、これまで4500件の施工をさせて頂いている藤井です。
現在の日本では住宅の基礎にRC（鉄筋コンクリート）を使用しています。
現在の住宅にはかかせない鉄筋コンクリートについて今回はご紹介していこうと思います。
その中でも今回は主にコンクリートや鉄筋コンクリートの概要、そして中性化などについてご紹介していこうと思います。
ぜひ最後までご覧ください。
コンクリートについて
まずはコンクリートについて原料などをご紹介します。
コンクリートはセメント・水・細骨材・粗骨材・薬剤で構成されています。
細骨材は砂、粗骨材は川砂利や砕石、薬剤はAE減水剤・混和剤などを指します。
ちなみになのですが、よく左官仕上げの外壁などで聞くのが「モルタル」ですが、モルタルの原料としてはセメント・水・細骨材です。
つまり、コンクリートから粗骨材を抜いたものがモルタルです。
粗骨材なしのコンクリートってイメージを持ってもらえればと思います。
鉄筋コンクリートとは
コンクリートについてわかったところで続いては鉄筋コンクリートについてご紹介します。
鉄筋コンクリートとはどのようなものなのか。
鋼材をカゴ状に組んで、それに対してコンクリートを流し込んだようなものが鉄筋コンクリートです。
住宅では木造の建物もありますが、このような鉄筋コンクリート造（RC造）のものもたくさんあります。
わざわざ鉄筋とコンクリートをなぜ組み合わせるのでしょうか。
そこにはそれぞれの材料の力に対する強弱があります。
コンクリート単体で見ると、実はコンクリートというのは圧縮力に対しては強いため問題ないのですが、どうしても引張力には弱い傾向があります。
どちらの力にも強くないと構造的によくありません。
そこで組み合わせるのが引張力に強い鉄筋なのです。
2つを組み合わせることで圧縮・引張ともに強い材となってくれ、強度がかなり上がります。
鉄筋について、鉄は空気中にあると酸化を起こしてサビが発生して劣化を起こします。
しかし、コンクリートというのはアルカリ性です。
コンクリートに鉄筋を埋め込むと鉄筋は必然的に防錆効果が得られるため、劣化の心配もあまりありません。
このようにかなり相性がいいことから鉄筋コンクリートは合理性が高いです。
RCというのも「Reinforced Concrete（補強されたコンクリート）」という意味です。
コンクリートの中性化について
続いてコンクリートの中性化についてお話していきます。
酸性・中性・アルカリ性の3つを数字で表すことができるのがPHです。
ピーエイチ・ペーハーと呼ばれていると思います。
ペーハーは水素イオン指数とも呼ばれ、水素イオンがどれだけ存在しているのかを表します。
1≦pH＜7では酸性、pH＝7は中性、7＜pH≦14の場合にはアルカリ性を指します。
健全なコンクリートはpH12もしくは13なので強アルカリ性です。
中性化についてですが、中性化は聞いたことがなくても「中和」であれば皆さん聞いたことがあるのではないでしょうか。
酸とアルカリ（塩基）が反応を起こして水と塩を生成する化学反応です。
中性化はこれをイメージしてもらうとさしあたり問題ありません。
コンクリートの場合、セメントが水和反応を起こして、水酸化カルシウムが生成されます。それに二酸化炭素が反応を起こすと、炭酸カルシウムと水になるといったものです。
以下に反応式を提示します。
Ca(OH)2＋CO2 →CaCO3＋H2O
水酸化カルシウム（塩基）＋ 二酸化炭素（酸）→ 炭酸カルシウム（塩） ＋ 水
この反応によって酸と塩基から塩と水を生成し、水酸化物イオン（OH-）が減少することが分かります。
水酸化物イオンが少なくなるということはアルカリ性が弱くなることを表します。
つまり中性に近づいて行くということです。
これが中性化です。
中性化が進むとどうなっていくのか
中性化についてご理解いただけたでしょうか。
コンクリートの強アルカリ性が弱くなっていって中性へと近づいていくことをいいます。
中性化が進んだからといって圧縮強度が落ちてしまうといったことはありません。
ではコンクリートが中性に近づいて何がいけないのでしょうか。
それは「防錆効果の低下」です。
鉄筋コンクリートの概要を紹介していた際、強アルカリ性のコンクリートに酸化を起こす鉄筋を埋め込むことで鉄筋の酸化によるサビを防ぐことができると言いました。
アルカリ性が中性化を起こしていくと、防錆効果が落ちていきます。
そのため、鉄筋がサビを起こしてしまう可能性が出てくるということなのです。
サビが起こると
鉄筋のサビが起こってしまうと、次にどうなっていくのかというと、コンクリートのひび割れです。
鉄筋が錆びてしまうとサビというのは鉄筋を膨張させます。
膨張した鉄筋は内部からコンクリートを押し上げて、ひび割れを引き起こさせます。
ひび割れが起きると水分が入りやすくなりますよね。
雨が降ったとすると雨は酸性気質があるので、さらに鉄筋が錆びてしまう原因となります。
そしてひび割れが広がる・・・。
といったように連鎖的に鉄筋やコンクリートが劣化を起こします。
このような状態となるとRCの寿命を迎えます。
ということは、RCの寿命とされているのは「鉄筋が腐食するまでの期間」といってもよいでしょう。
これはコンクリートの中性化が鉄筋のある深さまで到達しないまでの期間とも言えます。
RCの駆体面から鉄筋までの最短距離を鉄筋のかぶり厚さというのですが、かぶり厚さは50mm以上と規定がされています。
中性化深さが50mmに行くまでがRCの寿命です。
塗装について
コンクリートの中性化はどうしても止めることができません。
しかし、RCの大気暴露面をカバーしていくことで、中性化のスピードを弱めることが可能です。
大気暴露面をカバーするのは塗膜です。
つまり、塗装を行うことで中性化を遅らせることができます。
塗装を行うことで美観がよくなり、建材の保護も行ってくれます。
クラック補修・弱体部のはつり補修などをしてから、下塗り・中塗り・上塗りの3回塗りをします。
3回塗りを行うことで、大気中の二酸化炭素・NOx・雨水などから直接的な接触を避けることができます。
このように寿命を長くすることが塗装で叶えられるのです。
まとめ
いかがでしたでしょうか。
今回はコンクリート・鉄筋コンクリートの概要、そして中性化などについてご紹介いたしました。
強アルカリ性のコンクリートが大気中の二酸化炭素と反応を起こして中性化を起こします。
その後、鉄筋を錆びさせてコンクリートのひび割れに繋がります。
中性化はどうしても防ぎようのない化学現象です。
そのため、塗装などのメンテナンスを行って、適切に処理していく必要があります。
最後までご覧いただきありがとうございました。
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