Question 1

コンクリートに用いる混和材料に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。

Accepted Answer

混和材は使用量が比較的多く、配合設計で体積として考慮する。。【解説】混和材料は、使用する量によって混和材と混和剤の二つに分けられます。混和材は使用量が比較的多く、コンクリートの体積の一部として無視できないため、配合設計で体積として計算に入れます。混和材にあたるのは、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、膨張材などで、いずれも粉末状の材料です。セメントの一部を置き換える形で使われることが多く、水和熱の低減や長期強度の増進といった効果があります。これに対し混和剤は、セメント質量の数パーセント以下というごく少量で使う薬品で、体積としては無視して扱います。AE剤、減水剤、AE減水剤、流動化剤、硬化促進剤などがこれにあたります。材という漢字が量の多い粉末、剤という漢字が量の少ない薬品、と結び付けて覚えると混同しません。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】混和剤の使用量が比較的多く体積として考慮するというのは誤りで、体積として考慮するのは混和材のほうです。混和材をセメント質量の1%未満の少量で用いる薬品とするのは誤りで、それは混和剤の説明にあたります。混和剤を骨材の一部として体積計算に含める材料とするのは誤りで、混和剤は量が少ないため体積としては扱いません。

Question 2

AE剤の効果に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

AE剤により空気量を増やすほど、圧縮強度は大きくなる。。【解説】空気量を増やすと、コンクリートの中に空洞が増えるため圧縮強度は下がります。目安として、空気量が1パーセント増えると圧縮強度はおよそ4パーセントから6パーセント低下します。強度が大きくなるという記述は逆です。AE剤は、直径0.1ミリメートル以下の微細で互いにつながっていない空気泡をコンクリート中に連行する混和剤です。この空気泡が二つの効果をもたらします。一つは耐凍害性の向上です。コンクリート中の水が凍って膨らむとき、空気泡が逃げ場になって内部からの破壊を防ぎます。もう一つはワーカビリティーの改善で、球状の空気泡がベアリングのように働いて流動性がよくなり、同じ軟らかさなら単位水量を減らせます。強度は下がるが耐久性と施工性は上がるという、利点と欠点の両面を押さえることが要点です。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】AE剤が微細な独立した空気泡を連行するというのは、この混和剤の働きそのもので正しい記述です。AE剤を用いるとコンクリートの耐凍害性が向上するというのは、空気泡が凍結時の逃げ場になるためで正しい記述です。AE剤を用いるとワーカビリティーが改善され単位水量を減らせるというのも、空気泡の潤滑作用による正しい記述です。

Question 3

水セメント比に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。

Accepted Answer

水セメント比が小さいほど、コンクリートの強度と耐久性は高くなる。。【解説】水セメント比は、単位水量を単位セメント量で割った値を百分率で表したもので、コンクリートの品質を決める最も重要な数値です。この値が小さいほど、つまり同じセメント量に対して水が少ないほど、コンクリートは緻密になり強度も耐久性も高くなります。理由は、セメントが水と反応するのに必要な水の量には限りがあるためです。それを超えて加えた水は反応せず、硬化した後にすき間として残ります。すき間が多いほど強度は落ち、外から水や塩化物が入りやすくなって耐久性も落ちます。一方で、水を減らすとコンクリートは硬くなって扱いにくくなります。そこで、減水剤やAE減水剤を用いて、施工しやすさを保ちながら水を減らすという工夫が行われます。本試験では、大小の向きを逆にした記述が定番の誤りです。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】水セメント比が大きいほど強度と耐久性が高くなるというのは逆で、水が多いほど内部にすき間が増えて品質は落ちます。水セメント比を単位セメント量を単位水量で除した値とするのは分母と分子が逆で、正しくは単位水量を単位セメント量で割ります。水セメント比が小さいほどワーカビリティーがよくなるというのは誤りで、水が少ないほど硬くなり施工しにくくなります。

Question 4

コンクリートの単位水量に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

単位水量が大きいと、コンクリートの耐久性と水密性は向上する。。【解説】単位水量が大きいと、余った水が硬化後にすき間として残るため、コンクリートは粗くなり、耐久性も水密性も低下します。向上するという記述は逆です。単位水量とは、コンクリート1m³を作るのに使う水の質量です。この値が大きいことによる悪影響は幅広く、乾燥収縮が大きくなってひび割れが生じやすくなること、練り混ぜた材料が分離しやすくなること、水が表面に浮き上がるブリーディングが増えることなどが挙げられます。そのため配合設計の原則は、施工ができる範囲でできるだけ単位水量を少なくすることです。目安として、粗骨材の最大寸法が20mmから25mmの場合は1m³当たり175キログラム以下、40mmの場合は165キログラム以下が標準とされています。単位水量を減らしつつ施工性を保つために、AE減水剤や高性能AE減水剤といった混和剤が用いられます。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】単位水量が大きいと乾燥収縮によるひび割れが生じやすくなるというのは、余分な水が抜けて縮むためで正しい記述です。単位水量を作業ができる範囲でできるだけ少なくするというのは、配合設計の基本原則そのもので正しい記述です。単位水量が大きいと材料分離やブリーディングが生じやすくなるというのも、水が多いことによる正しい記述です。

Question 5

コンクリートの細骨材率に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

細骨材率を大きくすると、所要のスランプを得る単位水量は減る。。【解説】細骨材率を大きくすると、同じスランプを得るために必要な単位水量はむしろ増えます。減るという記述は逆です。細骨材率とは、骨材全体の絶対容積に対する細骨材の絶対容積の割合です。細骨材は粗骨材より粒が細かいため、同じ体積でも表面積の合計が大きくなります。骨材の表面はすべてセメントペーストで覆う必要があるので、表面積が増えれば必要な水とセメントの量も増えることになります。したがって配合設計では、施工ができる範囲で細骨材率をできるだけ小さくするのが原則です。ただし小さくしすぎると、粗骨材の粒どうしのすき間を埋めるモルタルが不足し、粗骨材とモルタルが分かれてしまう材料分離が起こります。そのため、分離しない範囲で最小にする、という考え方になります。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】細骨材率が小さすぎると粗骨材とモルタルが分離しやすくなるというのは、モルタルが不足するためで正しい記述です。細骨材率を骨材全体に対する細骨材の絶対容積の割合とするのは、定義どおりの正しい記述です。細骨材率を施工が可能な範囲でできるだけ小さくするというのは、単位水量を減らすための正しい原則です。

Question 6

コンクリートに用いる混和材に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

シリカフュームは、単位水量を大幅に減らすために用いる混和剤。。【解説】シリカフュームは、金属シリコンなどの製造過程で発生する非常に細かい粉末で、量として無視できないため混和剤ではなく混和材に分類されます。またその主な目的は単位水量を減らすことではなく、セメント粒子のすき間を埋めて緻密にすることで高強度化と水密性の向上を図ることです。粒が極めて細かいため、そのままでは水を多く必要とします。そこで実際には、高性能AE減水剤と組み合わせて使うのが普通です。混和材にはそれぞれ得意な効果があります。フライアッシュは球形の粒によってワーカビリティーを改善し、反応がゆるやかなため水和熱を下げます。高炉スラグ微粉末は初期強度は低いものの長期強度が伸び、水密性や化学抵抗性が向上します。膨張材はコンクリートをわずかに膨張させ、その後の乾燥収縮を打ち消してひび割れを抑えます。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】フライアッシュがワーカビリティーを改善し水和熱を低減するというのは、その粒の形と反応の性質どおりで正しい記述です。高炉スラグ微粉末が長期強度の増進や水密性の向上に効果があるというのも、その特性どおりの正しい記述です。膨張材が乾燥収縮によるひび割れの発生を抑える効果があるというのも、膨張により収縮を相殺する働きによる正しい記述です。

Question 7

コンクリートに用いる混和剤に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

高性能AE減水剤は、単位水量を増やしてスランプを大きくする。。【解説】高性能AE減水剤は、その名のとおり高い減水性能を持つ混和剤で、単位水量を大幅に減らすために用います。増やすという記述は正反対です。減水剤の働きは、セメントの粒どうしがくっついて塊になっているのをばらばらに分散させることです。塊の中に閉じ込められていた水が解放されるため、少ない水でも同じ軟らかさが得られます。通常の減水剤で減らせる水はおよそ4パーセントから8パーセントですが、高性能AE減水剤では18パーセント以上を減らすことができ、高強度コンクリートや高流動コンクリートに欠かせません。混和剤は目的で整理できます。空気を連行するAE剤、水を減らす減水剤、両方を兼ねるAE減水剤と高性能AE減水剤、練り上がったコンクリートを後から軟らかくする流動化剤、硬化を早める硬化促進剤です。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】AE減水剤が空気を連行しながら単位水量を減らす効果を持つというのは、AE剤と減水剤の両方の働きを兼ねる正しい記述です。流動化剤が練り混ぜたコンクリートの流動性を高める混和剤であるというのは、その用途どおりの正しい記述です。硬化促進剤が初期の強度発現を早める目的で用いる混和剤であるというのも、寒中コンクリートなどで使われる正しい記述です。

Question 8

コンクリートの空気量および塩化物イオン量に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。

Accepted Answer

空気量が1%増加すると、圧縮強度はおよそ4〜6%低下する。。【解説】コンクリート中の空気は、その分だけ中身のない空洞になります。したがって空気量が増えるほど圧縮強度は低下し、目安として空気量が1パーセント増えるごとに強度はおよそ4パーセントから6パーセント下がります。それでも空気を入れるのは、微細な空気泡が凍結融解に対する抵抗性を大きく高め、またワーカビリティーを改善して単位水量を減らせるためです。強度の低下と引き換えに耐久性と施工性を得る、という関係になります。そのため空気量には適正な範囲があり、普通コンクリートでは4.5パーセントが標準値、その許容差は上下1.5パーセントと定められています。多すぎても少なすぎてもいけません。この4.5パーセントという値は、レディーミクストコンクリートの日本産業規格が荷卸し地点で満たすべき標準として定めたものです。一方、土木学会のコンクリート標準示方書はAEコンクリートの空気量をおおむね4パーセントから7パーセント程度としています。拠って立つ基準が違うため幅は一致しませんが、どちらも4パーセントから5パーセント前後を中心に管理するという点では同じことを述べています。また、鉄筋を錆びさせる塩化物イオンの量は、原則としてコンクリート1m³当たり0.30キログラム以下に抑えることが定められています。（根拠：JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」）【他の選択肢が不適切な理由】空気量を一般に10パーセントを標準とするのは多すぎで、普通コンクリートの標準値は4.5パーセントです。塩化物イオン量を1m³当たり3.0キログラム以下とするのは大きすぎ、原則は0.30キログラム以下です。空気量が増えると圧縮強度が増加するというのは逆で、空洞が増えるため強度は低下します。

Question 9

単位水量175kg/m³、水セメント比50%とするコンクリートの単位セメント量として、適当なものはどれか。

Accepted Answer

350kg/m³。【解説】水セメント比は、単位水量を単位セメント量で割った値を百分率で表したものです。したがって単位セメント量は、単位水量を水セメント比で割って求めます。175を0.50で割ると350となり、単位セメント量は1m³当たり350キログラムとなります。この関係は、水セメント比が小さくなるほど同じ水量でも必要なセメントが増えることを意味します。たとえば水セメント比を40パーセントにすると、175を0.40で割って約438キログラムのセメントが必要になります。セメントを増やせば費用も水和熱も増えるため、必要な強度と耐久性を満たす範囲でむやみに小さくしないという判断が求められます。計算では、掛けるのか割るのかを取り違えないことが要点です。水セメント比は1より小さい値なので、割った結果は必ず元の単位水量より大きくなります。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】175キログラムは単位水量そのものの値で、水セメント比が100パーセントの場合にしか一致しません。87.5キログラムは単位水量に0.50を掛けた値で、割るべきところを掛けてしまった場合に生じる誤りです。700キログラムは単位水量を0.25で割った場合などの値で、与えられた水セメント比50パーセントとは対応しません。

Question 10

コンクリートの配合設計に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

粗骨材の最大寸法を大きくすると、単位水量は多く必要になる。。【解説】粗骨材の最大寸法を大きくすると、同じ体積でも骨材の表面積の合計が小さくなります。骨材の表面はすべてセメントペーストで覆う必要があるため、表面積が減れば必要な水とセメントの量も減ります。したがって単位水量は多くではなく少なくなります。配合設計の基本方針は一貫しています。所要の強度、耐久性、水密性、ワーカビリティーが得られる範囲で、単位水量をできるだけ少なくすることです。スランプを小さくする、細骨材率を小さくする、粗骨材の最大寸法を大きくするという操作は、いずれも単位水量を減らすための手段です。ただし粗骨材が大きすぎると、鉄筋のすき間や型枠の隅に入りにくくなるため、部材の寸法や鉄筋の間隔によって上限が決まります。また配合強度は、設計基準強度そのものではなく、現場での品質のばらつきを見込んで割り増した値とします。（根拠：土木学会 コンクリート標準示方書 施工編）【他の選択肢が不適切な理由】所要の強度と耐久性が得られる範囲で単位水量を少なくするというのは、配合設計の基本原則で正しい記述です。スランプを施工ができる範囲でできるだけ小さくするというのも、単位水量を抑えるための正しい方針です。配合強度を設計基準強度に品質のばらつきを見込んで定めるというのは、不合格を防ぐための正しい考え方です。

混和材料とコンクリートの配合設計の一問一答