コンクリートの施工性や耐久性に作用する「化学混和剤」を専門的に解説。2024年JIS A 5308改正で追加された収縮低減剤や現場の失敗事例と管理術を、実務者向けに構造化して提示します。
混和材料には、「混和剤」と「混和材」の二種類がありますが、ネットの記事でも間違いが多く、両者を混同したままの記事が少なくない印象です。
この記事では、単なる種類解説ではなく、”なぜそうなるのか”“現場で何が起きるのか”まで踏み込んで解説します。
コンクリート用混和材について、用途や種類を知りたい方はこちらの記事へどうぞ。
結論：混和剤は生コンの「施工性」と「品質」を制御するOSである
コンクリートにとって混和剤は、単なる“添加物”ではありません。—流動性・耐久性・強度発現・ひび割れ・施工性—これらすべてを裏側で制御する「オペレーティングシステム（OS）」のような存在です。
同じ材料、同じ配合でも、混和剤の選び方ひとつで「打ちやすいコンクリート」にも「扱いにくいコンクリート」にも変わります。
要点：2024年JIS改正で何が変わったのか
2024年3月、JIS A 5308：レディーミクストコンクリートが改正されました。収縮低減剤がJIS材料として正式に追加。これまで“特殊用途扱い”だった収縮低減剤が、標準的な混和材料として明文化されました。
乾燥収縮が問題になる現場では、「選択肢」ではなく「設計条件」へと格上げされたと言えます。
【全体像】混和剤の種類と役割一覧
ここでは「化学混和剤には何があるのか」を一望できるよう、代表的な混和剤を一覧表にしました。
| 分類 | 主な目的 | 代表的用途 |
|---|---|---|
| AE剤 | 微細空気導入 | 耐凍害性向上・ワーカビリティ改善 |
| 減水剤 | 単位水量低減 | 強度向上・ブリーディング低減 |
| AE減水剤 | 空気＋減水 | 一般RC・舗装 |
| 高性能減水剤 | 大幅減水 | 高強度・高流動 |
| 高性能AE減水剤 | 減水＋空気 | 長距離運搬・高品質 |
| 遅延剤 | 凝結遅延 | 夏場・長距離 |
| 超遅延剤 | 大幅遅延 | マスコン・構真柱 |
| 促進剤 | 凝結促進 | 寒中施工 |
| 収縮低減剤 | 乾燥収縮低減 | ひび割れ抑制 |
| 増粘剤 | 分離防止 | 高流動・水中 |
| 防水剤 | 水密性向上 | 地下・水槽 |
| 防錆剤 | 鉄筋腐食抑制 | 塩害環境 |
| 発泡剤 | 軽量化 | 断熱・裏込め |
| 流動化剤 | スランプ回復 | 現場後添加 |
混和剤の原理・機構【実務的な使い分け】
混和剤は“入れれば効く薬”ではありません。どの分子が、どの反応に、どう作用するのか。ここでは、現場で使用頻度の高い混和剤について、「役割」＋「原理・機構」＋「注意点」をセットで解説します。
AE剤の役割
コンクリートに空気を混入する混和剤。また、ボールベアリング作用によりワーカビリティを改善し、単位水量の低減が可能。寒冷地や耐久性が求められる構造物には欠かせません。
AE剤を使わないコンクリートでも2%程度は空気が混入しますが、自然と混入されてしまう気泡とAE剤による気泡には、違いがあります。
- エントラップトエア(自然に入る空気)･･･いびつな形で粒の大きい気泡
- エントレイントエア(AE剤による空気)･･･球状をした細かい気泡
AE剤は界面活性作用により、直径30〜300μmの独立微細空気泡を形成します。この空気泡が、凍結時の膨張圧を吸収し、コンクリート内部を守ります。
空気量が1％増えるごとに、圧縮強度は約4〜6％低下するとされており、入れすぎは“強度低下の引き金”になります。
減水剤
一般強度域で安定した性能を発揮する、ベーシックな混和剤です。
セメント粒子表面に吸着し、分散力を与えることでフロック構造を緩め、単位水量を5〜10％低減します。
高性能減水剤ほどの分散力はありませんが、凝結遅延が少なく、汎用性が高いのが特長です。
AE減水剤
現在の生コン製造には欠かせない混和剤。AE剤・減水剤の両方の効果がある混和剤で一般強度域で安定して作用。
高性能AE減水剤ほどの分散力はありませんが、汎用性が高く、挙動が安定している。
高性能AE減水剤
AE減水剤よりも更に減水効果の高い混和剤。少ない水で高い流動性を出し、しかも長時間スランプを保持できます。
ポリカルボン酸系は、セメント粒子表面に吸着し、という“二重の分散力”で粒子同士を引き離します。
- カルボキシル基による静電反発
- 側鎖ポリエーテルによる立体反発
この作用によりセメントのフロック構造が解体され、単位水量を20％程度減らしても流動性が維持されます。
セメント種類の違いで挙動が変わる・温度依存性が高いため、温度管理や配合毎の管理に注意が必要。
流動化剤
「水を足さずに柔らかくしたい」そんな現場の“最後の切り札”です。
練混ぜ後に添加することで、既に形成されたフロック構造を再分散させます。コンクリートの強度を低下させることなく、ワーカビリティを回復させることが出来ます。
効果持続時間は短く、長距離運搬には不向きです。
遅延剤・促進剤
一見“正反対”の薬ですが、どちらも水和反応速度の制御剤です。
- 遅延剤：水和反応を一時的に抑制
- 促進剤：C₃S水和を促進し初期強度を向上
夏場の打設や寒中コンクリートなど、施工条件に応じた反応制御が可能になります。
収縮低減剤（2024年JIS改正対応）
2024年のJIS改正で、正式に使用が認められた注目材料です。JIS規格では、JIS A 6211「コンクリート用収縮低減剤」として規格化されています。
毛細管水の表面張力を低下させ、乾燥時に発生する引張応力を抑えることで、乾燥収縮ひび割れの発生を抑制します。
【専門解説】界面活性作用と“ボールベアリング効果”の化学
“界面活性作用“
混和剤はなぜ流動性を上げられるのか？答えは、界面活性作用です。高性能AE減水剤などの分子は、セメント粒子の表面に吸着し、同じ電荷を与えます。
すると粒子同士が反発し、ダマがほどけるように分散します。これが「少ない水で流動性が良くなる」正体です。
“ボールベアリング効果”
AE剤の作用により発生した球状の微細な空気泡が転がることで、砂利と砂の間を滑る潤滑剤のように働きます。
この二つの効果により、単位水量を低減しても施工性を得られるという現象が起こります。
環境で“同じ配合”は存在しない
| 環境条件 | 混和剤の影響 |
|---|---|
| 夏場（30℃超） | スランプ急落・凝結促進 |
| 冬場（5℃以下） | 初期強度不足・硬化遅延 |
| 長距離運搬 | 流動性ロス |
混和剤は環境によって影響・性能の変化が大きくなります。だから地域や季節に対応した設計・管理が必要なのです。
現場の一次体験：空気が入らない高強度コンクリート
ある高強度コンクリート現場での話です。配合設計通りに高性能AE減水剤を使用しているのに、どうしても空気量が上がらない。使用量を増やすと今度は以下の問題が発生しました。
- スランプ過大
- 分離
- 凝結遅延
結局、原因はセメントのブレーン値＋骨材の凝集剤による吸着過多でした。
“効く”混和剤ほど、効きすぎると制御不能になる。
FAQ
- QAE剤を入れすぎると？
- A
空気量1%増加で、圧縮強度は約4～6%低下します。
- Q高性能AE減水剤とAE減水剤の違いは？
- A
単位水量低減率とスランプ保持性能です。
- Q収縮低減剤の原理は？
- A
毛細管水の表面張力を下げ、引張応力を抑えます。
- Q後添加は可能？
- A
流動化剤のみ現場添加が可能です。が、化学混和剤の後添加について2024年改正において議論が行われており、今後の改正では可能となるやもしれません。
施工前チェックリスト
- 使用目的を明確化
- 季節補正を考慮
- スランプ保持時間を確認
- 混和材との相性を確認
コメント