アルカリシリカ反応（ASR）は「反応性骨材」＋「アルカリ分」＋「水分」が同時に存在することで発生し、膨張・ひび割れを引き起こす劣化現象です。
対策はアルカリ量管理、抑制効果のあるセメントを使用、無害骨材選定の3本柱で地域環境条件を考慮する必要があります。この記事では、コンクリートのアルカリシリカ反応について、原因・対策・試験方法などわかりやすく解説していきます。
骨材の種類や役割、定義について気になる方はこちらの記事へ。
結論｜ASRは「コンクリートの内部破裂現象」
アルカリシリカ反応（ASR：Alkali Silica Reaction）は、コンクリートの内部で化学反応が起こり、水を吸って膨張するゲルが生じることで、ひび割れや破壊が進む現象です。
簡単に言うと、コンクリートが内側から膨らんで割れるような状態で、外見上は軽微でも内部は大きく傷んでいることがあります。
ASRの発生条件（3条件）
ASRは次の条件が同時に揃うと発生します。
| 条件 | 内容 | 例 |
|---|---|---|
| 反応性骨材 | 化学反応しやすい石 | 火山岩、チャート |
| アルカリ量 | セメントや混和材に含まれる成分 | Na₂O、K₂O |
| 水分 | 雨水や地下水など湿潤状態 | 湿潤地盤、寒冷地 |
ポイント: このうち1つでも除外すれば、ASRはほぼ発生しません。例えば、アルカリ量を制御したり、無害骨材を使用することが有効です。
アルカリシリカ反応(ASR)は化学反応によって起こる
① セメントアルカリの溶出
セメント中のアルカリ成分（Na₂O, K₂O）は水と反応し、水酸化物イオンを生成します。
Na2O + H2O → 2Na⁺ + 2OH⁻
K2O + H2O → 2K⁺ + 2OH⁻意味: コンクリート中の水分にアルカリが溶け出し、強アルカリ水溶液が形成されます。
② 骨材中シリカとの反応
反応性骨材中の**非結晶質シリカ（SiO₂）**が、アルカリ水溶液と反応します。
SiO2 (骨材) + 2Na⁺ + 2OH⁻ + H2O → Na2SiO3·nH2O (アルカリシリカゲル)- 意味: シリカゲルが生成され、これが水を吸う性質を持ちます。
③ ゲルの膨張とひび割れ
- 生成したゲルはスポンジのように水を吸い、体積が増加
- コンクリート内部の圧力が上昇
- 微細ひび割れ → 水が侵入 → 膨張がさらに加速
地域・環境的視点
ASRは地域・気候条件によって発生リスクが大きく変わる現象です。
- 湿潤・寒冷地域 → 水分供給が継続しやすく反応加速
- 火山帯・山岳地域 → 反応性骨材が多い
- 融雪剤使用地域 → 外部からアルカリ供給の可能性
実務ポイント: 「地域特性＋骨材＋施工環境」の3点を必ず評価することが重要です。
JIS・公的基準
| 規格 | 内容 |
|---|---|
| JIS A 1145 | 骨材のアルカリシリカ反応性試験方法(化学法) |
| JIS A 1146 | 骨材のアルカリシリカ反応性試験方法(モルタルバー法) |
| JIS A 5308 | レディーミクストコンクリート規格 |
| 国交省通達 | ASR抑制対策の区分と条件 |
ポイント: 現場施工では必ずこれらの一次規格・通達を確認し、配合設計に反映させます。
骨材の種類や役割、定義について気になる方はこちらの記事へ。
ASR抑制の3つの現実的対策
平成14年に通達された「アルカリ骨材反応抑制対策(国土交通省通達)」を受け、平成15年改正のJIS A 5308で「アルカリシリカ反応抑制対策の方法」が規定されました。
| 対策 | 方法 |
|---|---|
| アルカリ量管理 | Na₂Oeq 3.0kg/m³以下に抑制 |
| 抑制効果のある混合材 | 高炉スラグ微粉末、フライアッシュ |
| 無害骨材選定 | JIS試験で「無害」を確認 |
補足: どの対策も「単独ではなく組み合わせ」でより確実に抑制できます。
a)コンクリート中のアルカリ総量を規制する抑制対策
コンクリートに含まれるアルカリを、反応を起こすのに十分な量以下に抑えることで対策をするという方法です。コンクリートの各材料に含まれるアルカリ量(Na2O)を計算し、合計が3.0kg/㎥(規定値)以下であることを確認する。
b)アルカリシリカ反応抑制効果のある混合セメントなどを使用する抑制対策
混合セメントは、水酸化カルシウム【Ca(OH)2】量が少ないため、アルカリ量が少ないという特徴があります。
| 種類 | 内容 |
| JIS R 5211高炉セメントB種・C種 | 高炉スラグの分量(質量分率％)40％以上 |
| JIS R 5213フライアッシュセメントB種・C種 | フライアッシュの分量(質量分率％)15％以上 |
混合セメントがなぜアルカリシリカ反応の抑制になるかは、こちらの記事を参考にしてください。
c)安全と認められる骨材を使用する抑制対策
試験によって骨材の反応性を調べ「無害＝安全であると認められる」骨材を使用して対策をするという方法です。
化学法で「無害でない」と判定された場合でも、モルタルバー法で「無害」と判定された場合、その骨材を無害と認められる骨材として取り扱ってよい。
現場の失敗事例
河川沿いの橋台にて、反応性骨材を無害骨材と混合。7年後に地図状ひび割れと白いゲルが検出。配合見直し・補修工事で対応。
地方の橋梁基礎で、骨材の反応性評価を省略。5年後、橋脚表面に地図状ひび割れ。再調査で反応性チャート骨材＋高アルカリ配合が判明。
学び: 配合設計と事前試験の重要性を示す典型例。
現場チェックリスト
- 骨材の反応性試験は済んでいるか
- 全アルカリ量を計算・管理しているか
- 混合セメントまたは混合材を使用しているか
- 使用環境（湿潤・寒冷条件）を評価したか
FAQ（初心者向け）
- Q施工直後でも壊れますか？
- A
多くは数年後に発症します
- Qひび割れの見分け方は？
- A
亀甲状ひび割れ＋白色ゲルが特徴です。主筋の拘束が強い場合は軸方向ひび割れ
- Qフライアッシュは必須ですか？
- A
融雪剤の散布が多い高リスク地域では推奨されます。
- QASRは全てのコンクリートで起こりますか？
- A
条件が揃わなければほぼ発生しません。
ASRと間違えられるエトリンガイトの遅延生成(DEF)とは
欧米で「Delayed Ettringite Formation」として事例が報告されていて、日本語で「エトリンガイトの遅延生成」と訳しています。
日本国内では、高温でコンクリートを養生する二次製品において発生事例が確認されています。
エトリンガイトとは、水和反応による水和物で、膨張性があります。エトリンガイトが「遅延生成＝あとから発生する」現象が「エトリンガイトの遅延生成」です。
エトリンガイトは、通常は安定した水和物としてコンクリート内部に存在しますが、70℃以上の高温になると分解され、硫酸イオンを発生します。
発生した硫酸イオンが水和反応を起こし、エトリンガイトを再生成します。その膨張力によって、コンクリート内部からひび割れを起こします。
「DEFによるひび割れ」と「ASRによるひび割れ」の形状が似ていることから、間違えやすい現象となっています。
コメント
いつも、拝見させて頂き、勉強させて頂いております。
以下の部分で記述間違いと思われるのがありますので、確認願います。
a) コンクリート中のアルカリ総量を規制する抑制対策
Ra： 混和材に含まれる全アルカリ(kg/㎥)
＝混和材量(kg/㎥)×セメント中の全アルカリ※(％)／100
→＝混和材量(kg/㎥)×混和材中の全アルカリ※(％)／100
以上よろしくお願いいたします。
コメントありがとうございます。ご指摘の通りです。
コピペしたまま打ち直さず、というケアレスミスですね…