軽量コンクリートの用途や種類、配合、特徴とは?

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軽量コンクリートとは、普通コンクリートに比べて単位容積質量が小さく、構造体の重量を軽くすることができるコンクリートを言います。

軽量コンクリートには大きく分けて2種類あり、以下に大別できます。

  • 軽量骨材コンクリート
  • 軽量気泡コンクリート

ネットで「軽量コンクリート」と検索しても、軽量骨材コンクリートと軽量気泡コンクリートの情報がランダムに出てくるため、混同しやすいコンクリートです。

軽量骨材コンクリートと軽量気泡コンクリートでは、その用途や規格、作り方にかなり違いがあり、注意が必要です。

今回の記事では、軽量コンクリートについて、違いや用途、基準などについて解説します。

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軽量コンクリートの種類と違いを知ろう

軽量コンクリートは、次の二つに分けて考えることが出来ます。

  • 骨材を軽量化したもの=軽量骨材コンクリート
  • 多量の気泡を混入したもの=軽量気泡コンクリート

軽量骨材コンクリートと軽量気泡コンクリートの違いについて、表にまとめました。

 規格建物構造用途
軽量骨材コンクリート生コン鉄筋コンクリート造
(RC構造)
構造部材
軽量気泡コンクリート二次製品鉄骨造
(S構造)
非構造部材

一般的には、軽量骨材コンクリートは生コンであり、軽量気泡コンクリートは二次製品(プレキャストコンクリート)となります。

軽量骨材コンクリートは、構造耐力上主要な部分である構造部材に使用されますが、軽量気泡コンクリートは、耐力を必要としない非構造部材で使用されます。

そのため、軽量骨材コンクリートはRC構造に、軽量気泡コンクリートはS構造で使用されます。

用途によっては、現場打ちの気泡コンクリートや軽量骨材コンクリートに気泡を混入することもあるし、軽量骨材コンクリートでも、パーライトなどの超軽量骨材の場合、非構造用として使用されます。

同じ軽量コンクリートという種類ではありますが、この2つはかなり違った使われ方をしているため、規格や用途も大きく異なったものとなります。

軽量骨材コンクリートとはなに?

軽量骨材コンクリートとは、JIS A 5308に規定されている「軽量コンクリート」を言います。

コンクリートの単位容積質量を小さくするため、「密度が小さい=軽量骨材」を使用してコンクリートの比重を軽くします。

コンクリートの重さは、材料の密度と材料の使用割合から定まります。

軽量骨材は多孔質で内部の空隙が多いため、密度が小さく吸水率が大きいのが特徴です。

軽量骨材には、以下の2種類があります。

  1. 火山から噴出した軽石や火山礫などの天然軽量骨材
  2. 膨張性岩石を加熱膨張させた人工軽量骨材

現在広く使われているのは人工軽量骨材で、

  • 品質がJIS A 5002(構造用軽量コンクリート骨材)に適合している
  • 天然より管理がしやすい
  • JASS 5の規定が人工軽量骨材を使用(全量または一部)すること

などが、その主な理由です。

軽量コンクリートには、単位容積質量の違いから「軽量1種・軽量2種」の2種類があります。

  • 軽量1種…粗骨材のみ
  • 軽量2種…粗骨材及び細骨材(全量または一部)

1種と2種では、使用する軽量骨材に違いがあり、軽量2種の方がより単位容積質量が小さいコンクリートになります。

軽量気泡コンクリートとは

軽量気泡コンクリートとは、アルミ粉末などの発泡剤でコンクリート内部に大量の気泡を入れ、多孔質化したコンクリートを言います。

軽量気泡コンクリートでもっとも流通しているものが、ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)という、コンクリート二次製品です。

JIS A 5416「軽量気泡コンクリートパネル(ALCパネル)」では、石灰質・けい酸質原料を使用し、オートクレーブ養生した軽量気泡コンクリートを、鉄筋などで補強した板状のパネルについて規定しています。

軽量コンクリートの重さについて、一般的なコンクリートと比較してみました。

コンクリートの種類気乾単位容積質量
普通コンクリート2.3t/㎥程度
軽量コンクリート1種1.8~2.1 t/㎥
軽量コンクリート2種1.4~1.8 t/㎥
ALCコンクリート0.6 t/㎥程度
高強度コンクリート2.4 t/㎥程度
重量コンクリート2.5 t/㎥を超える

普通コンクリートと比べて、軽量コンクリートは10~40%程度、ALCコンクリートは75%程度、軽くすることが出来ます。

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軽量コンクリートの配合・品質基準値は?

軽量コンクリートの品質基準について、比較的軽量コンクリートの使用頻度が多いJASS 5の基準を見てみましょう

 軽量コンクリート普通コンクリート
単位容積質量1.8~2.1t/㎥(軽量1種)
1.4~1.8 t/㎥(軽量2種)
規定なし
設計基準強度36N/㎟以下(軽量1種)
27N/㎟以下(軽量2種)
36N/㎟以下
スランプ21cm以下18cm以下(呼び強度<33)
21cm以下(呼び強度≧33)
空気量5.0%4.5%
単位セメント量320kg/㎥(Fc≦27)
340kg/㎥(Fc>27)
270 kg/㎥
水セメント比55%(Fc≦27)
50%(Fc>27)
65%

軽量骨材は多孔質=内部空隙が多く、吸水率が高いのが特徴です。

そのため凍結時の膨張圧が大きくなる傾向があり、普通コンクリートに比べて凍結融解作用に対する抵抗性が劣ります。

凍結融解抵抗性を向上させるために、空気量の目標値を5.0%と大きくする必要があります。

軽量コンクリートの用途やメリット・デメリット

軽量骨材コンクリートと軽量気泡コンクリートの用途や使い方、それぞれのメリット・デメリットについて見てみましょう。

軽量骨材コンクリート

軽量骨材コンクリートは、構造部材としてコンクリートの自重を軽くする必要がある場合や、余分な重量を増やしたくない場合に使用されます。

軽量骨材コンクリートの主な適用箇所
  • 高層建築や改修工事など、重量を増やせない場合
  • 屋根の防水押え(シンダー)
  • 床の増し打ち(シンダー)

シンダーコンクリートとは、元々は、石炭の炭がら(cinder)を骨材とした軽量コンクリートのことを言います。

現在は軽量コンクリートに限らず、防水押えコン・保護コンや床のレベルコンをシンダーコンクリートと総称することが多いです。

メリット:

  • 構造物の自重が軽く、基礎工事の縮小・躯体のスリム化が可能となり、トータルコストが低減できる。
  • 含水率が高いため、水和に必要な水分が自己養生に寄与する
  • 断熱性に優れている
  • 防音・吸音性が高い

デメリット:

  • せん断許容応力度が普通コンクリートの0.9倍と小さい
  • 施工時のポンプ圧送に注意が必要
  • 製造できる生コン工場が限定され、供給が難しい

軽量気泡コンクリート

軽量気泡コンクリートは非常に軽く断熱性・耐火性が高いことから、建築では高層ビルのカーテンウォールや床のかさ上げ、土木では充填用の裏込め材、一般住宅でもALCパネルなどの外壁材や屋根材として使用されます。

カーテンウォールとは、建物と外の空間を仕切る外壁のことを言います。

ガラス張りの高層ビルなどが分かりやすいと思いますが、外壁自体は耐力を負担せず、建物の中と外を区切るために使われています。

軽量気泡コンクリートの主な適用箇所
  • 鉄骨構造の非耐力壁(間仕切壁)
  • ALCパネルの外壁材・屋根材
  • 断熱性や遮音性を高めたい建物
  • 軽量盛り土・裏込め材

メリット:

  • 耐火性や防火性が高い
  • 断熱性に優れている
  • 遮音性が高い
  • 伸縮やひび割れ、反りなどが起こりにくい

デメリット:

  • 内部の空隙が多いため水に弱く、ひび割れなど劣化の原因となる
  • 継ぎ目が多く美観が良くない。
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