2016年03月05日更新

そもそもコンクリートは何故固まるのか？

都市の建築物や特別に安全性が重視される公共建築物は、そのほとんどが鉄筋コンクリート造になっています。その強固で頑丈な構造は広く認知されているところです。しかし「コンクリートは固いもの」ということは周知のとおりですが、一体なぜ固まるのかあまり考えたことはないですよね。

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まず鉄筋コンクリートは、セメント・水・骨材（砂・砂利）・混和剤で構成されたコンクリートと異形鉄筋を材料としています。この材料に出てくるセメントですが、石灰石や粘土等を配合し粉砕・焼成した後に石膏などを加えたものとなります。ちなみにセメントのルーツは、今から約９千年前の新石器時代（しんせっきじだい）にも遡るといわれる意外に古い素材なのです。

コンクリートが固まるのは、主成分のセメントに水が加えられ「水和反応」という化学反応が起こり、セメントに含まれる物質が水と結びつき硬い結晶の様な状態になることです。水分が乾燥し固まるわけではありません。コンクリートの65％～80％は骨材で占めており、セメントは骨材を結合させる役割を持っています。コンクリートは時間が経つにつれて固くなっていきますが、大体２８日で最終強度の８０％に達します。水和反応が終わるまで温度変化によりますが約１０年程度で最終強度に到達します。

コンクリートは圧縮には強いのですが、引っ張りの力（引張強度）が小さい素材です。これに補うために引張強度が大きい鉄筋を組み合せることで、圧縮にも引っ張りにも強い素材が出来上がるのです。更に鉄筋コンクリートは粘り強さ（靱性）が強く、コンクリート単体だとたわむことができず壊れてしまいますが、鉄筋の作用で荷重にもたわんで耐える力を得ることができるのです。形状も湾曲した曲線の構造を生み出すことも可能になります。

ちなみにコンクリートの中に入っている鉄筋は錆びてしまわないのか不思議に思うかもしれませんが、鉄筋自体は酸素と結びつくと錆びてしまいます。それをコンクリートのもつ「アルカリ性」の成分に覆われることにより、酸化から守られ錆びにくくなります。
コンクリートと鉄筋は相性の良い素材でお互いの長所を生かした耐久性の高い建設素材として幅広く活用されているのです。