コンクリートの弱点とは？引張の弱さ・劣化メカニズムとひび割れの種類・対策

この記事の要点

コンクリートは圧縮には強いですが引張には弱く、その比は約10:1です。

これが鉄筋を配置する（鉄筋コンクリート）理由です。

経年劣化としては中性化・塩害・アルカリ骨材反応があり、ひび割れは乾燥収縮・温度変化・構造的な原因で生じます。

このページではコンクリートの引張の弱さ・劣化の種類と原因・ひび割れの分類と対策を解説します。

鉄筋コンクリートは引張力に弱いコンクリートの弱点を鉄筋で補った材料で、中性化（CO2による劣化）や乾燥収縮もひび割れの原因となります。

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コンクリートには、様々な弱点があります。引張力に弱い、重量が大きいなど、です。

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コンクリートの弱点は？

弱点の多いコンクリートですが、それを補った材料が「鉄筋コンクリート」です。今回は、コンクリートの弱点の種類と、劣化とひび割れについて説明します。

コンクリートの種類については下記が参考になります。

コンクリートの種類は？よくわかる7種類のコンクリートの特徴

コンクリートの弱点は？

コンクリートの弱点を下記に整理しました。

・引っ張る力に弱い
・重量が大きい（重い）
・ひび割れがおきやすい
・現場施工の工程（作業）が多い
・コストの変動を受ける

コンクリートは、水、セメント、骨材を混ぜ合わせた材料です。複数の材料を組み合わせたものを「複合材料」といいます。

複合材料は、メリットも多いですが、反面デメリットも増えます。

コンクリートの弱点を補うため、鉄筋で補強した材料を「鉄筋コンクリート」といいます。

コンクリートと鉄筋の関係：互いの弱点を補う仕組みと付着・錆の注意点

それでは、各弱点を解説します。

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引っ張る力に弱い

コンクリートは引っ張る力に弱いです。下図をみてください。コンクリートの柱を引張ると、圧縮したときより1／10も小さな力で壊れます。

コンクリートと引張力

コンクリートの圧縮強度は、一般的に24N/m㎡程度です。単位変換して分かりやすくすると、240kg/c㎡です。

つまり、１ｃｍ角のコンクリートは240kgの圧縮力に耐えられます。※コンクリートの圧縮強度は下記が参考になります。

圧縮強度とは？コンクリート・鋼の強度・単位（N/mm²）・引張強度との違い

引張力に対しては、わずか24kgの力に耐えられません。

この弱点を補う材料が「鉄筋」です。鉄筋は引張力に強いからです。コンクリートと鉄筋を組み合わせた材料が、鉄筋コンクリートでしたね。

重量が大きい（重い）

コンクリートは重量が大きいです。単位体積重量で、2.4ｔ／m³あります。また、ヤング係数が鋼材の1/10程度のため、たわみを小さくするため断面を大きくします。

※単位体積重量の意味、コンクリートの単位体積重量は下記が参考になります。

単位体積重量とは？1分でわかる意味、一覧、土と水の値、記号、求め方

コンクリートの比重は？鉄筋コンクリートとの違い、骨材、鉄筋の影響

鉄骨造に比べて自重が大きいので、地震力も大きくなります。※地震力は下記が参考になります。

地震力の算定方法と、簡単にわかるZ、Rt、Ai、Coの意味

スパンが大きいと、断面を大きくしても自重が増えるため、たわみを抑えることができません。

ひび割れがおきやすい

コンクリートは、引張力に弱いので、ひび割れが起きやすい材料です。ひび割れを抑えるために鉄筋を入れますが、ひび割れが生じます。

ひび割れの原因は複数あります。温度による力（乾燥による収縮、湿気による膨張などによる力）、二酸化炭素による影響もあります。

コンクリートはアルカリ性ですが、二酸化炭素の影響で劣化することが知られています。これを中性化といいます。

鉄筋は錆びないように、コンクリートに被覆されていますが、中性化すると錆びます。

鉄筋の錆によりコンクリートが、内部からひび割れます。そのひび割れから、さらに二酸化炭素が入りもっと錆びます。

ちなみに、二酸化炭素の影響は、室外よりも室内が大きいです（人間の息が二酸化炭素のため）。

また、建物の一部が沈下すると（不同沈下という）、部材にひび割れが生じます。沈下することで、設計で見込んでいなかった余分に力が作用するからです。

ひび割れが生じた場合、適切な処理を施します。見過ごすと、前述した「中性化による鉄筋の錆」、「ひび割れが水道（みずみち）となり劣化」などが起きます。

※水道（みずみち）とは、みずの通り道のこと。ひび割れから、躯体内部に水が入る経路。

コンクリートの乾燥収縮とは？1分でわかる意味、乾燥収縮率とjass5、骨材、ひび割れとの関係

現場施工の工程（作業）が多い

コンクリートは鉄骨と違い、現場施工が多いです。コンクリートの品質を決める工程のほとんどが「手作業、半手作業」によって行います。

よって、品質の管理・監理を適切にしないと、悪いコンクリートができます。厄介なのは、悪いコンクリートができても、外からは見分けがつかない点です。

規定が緩やかだった時代では、現場に届いた生コンクリートに水を入れ、作業性を良くしていた、という話もあります。※生コンクリートとは、硬化する前の液状のコンクリート。

水を余分に入れたコンクリートでは、所定の強度が出ませんね。

コストの変動を受ける

コンクリートに限った話ではありませんが、コストの変動を受けます。特にコンクリートは、前述したように現場施工の工程が多いです。

現場で型枠を組み、鉄筋を配置し、生コンを打設します。全て人間（職人さん）の手によって行います。

人手不足の昨今、職人さんの賃金も値上がりしています。よって、人件費を含めた施工費が値上がりし、結果コストの変動を受けるのです。

コンクリートの弱点を整理した表を示します。

項目	内容	備考
引張力への弱さ	引張強度は圧縮強度の約1/10	鉄筋で補強（鉄筋コンクリート）
重量の大きさ	単位体積重量2.4t/m3	地震力増大の要因
ひび割れ・劣化	中性化（CO2）・乾燥収縮・不同沈下	適切な処理・維持管理が必要