コンクリートの乾燥収縮とは

構造太郎です。

コンクリートは乾燥して収縮します。詳しく説明します。

コンクリートの乾燥収縮とは

乾燥収縮とは、硬化したコンクリート内部の水分蒸発による体積減少です。

コンクリートは、セメント・水・骨材で構成され、セメントと水の水和反応により硬化します。水和反応に必要な水量は、セメント重量の30%程度であるのに対し、スムーズな水和反応や施工時流動性確保の面から、40～60%となっているのか一般的です。この差の水分が余剰水となってコンクリート細孔内に残り、時間の経過とともに蒸発します。蒸発に伴う細孔内の表面張力（毛細管張力）の増大によって収縮（体積が減少）するメカニズムが乾燥収縮です。

乾燥収縮量と影響因子との関係

乾燥収縮量に影響を与える因子（材料・配合・断面・環境）と収縮量との関係を以下に整理します。

影響因子	乾燥収縮量
影響因子	小	大
単位水量（配合）	小	大
単位セメント量（配合）	小	大
湿度（環境）	高い	低い
骨材（材料）	多い・硬い	少ない・柔らかい
骨材の吸水率（材料）	小	大
躯体（断面）	大きい	小さい・薄い

乾燥収縮が建物に及ぼす影響

乾燥収縮が何らかの要因に拘束されるとコンクリートに引張力が生じ、ひび割れに進展します。

この拘束は、コンクリート表面と内部との乾燥の程度が異なる内部拘束と、周囲部材との収縮量が異なる外部拘束とに分類されます。

内部拘束によって、コンクリート内部に圧縮力が、表面には引張力が作用します。この表面にひび割れが生じ、一般的には網目状の微細なひび割れとなります。

一方、外部拘束では、部材断面全体に引張力が働くことになるため、貫通ひび割れとなる可能性が高く、致命的な欠陥となる場合があります。

このように内部拘束・外部拘束に関わらず、ひび割れが生じてしまうと

建物としての美観の低下

劣化因子の侵入を容易とし、中性化や塩害を誘発（耐久性の低下）

部材としての剛性・強度の低下

を招きます。

乾燥収縮によるひび割れ防止対策

ひび割れを防止するためには、収縮量の低減を図ること、ひび割れの幅・位置を制御することが、とても重要です。

収縮量の低減を目的とした材料・配合、設計、施工面からの対策

＜材料・配合＞

減水剤などを使用し、単位水量を減らすこと

セメントの種類によって収縮量が異なるため、収縮量が小さいセメントを採用すること

硬質な骨材を採用すること、吸水率が小さい骨材を採用すること

＜設計・施工面＞

部材が小さい・厚さが薄いほど、収縮量が大きくなるため、設計段階から部材断面形状に配慮すること

材令初期の急激な乾燥は、過大な収縮が生じるため、十分な湿潤養生、風・直射日光に対する養生、型枠残置期間の延長など施工面に配慮すること

ひび割れの幅・位置を制御することによる対策

乾燥収縮によってひび割れが生じたとしても、ひび割れの幅・位置を制御することで、コンクリートの健全性を確保できます。ひび割れ防止筋とか、ひび割れ誘発目地とか、よく聞きますよね。それです。

ひび割れが予測される部位に補強筋を配置することで、ひび割れ幅を目標値まで制御することができます。

ひび割れ誘発目地を適所に設置し、目地にひび割れを集中させることで、他の箇所にひび割れを発生させない制御方法もあります。

最後に

土木の分野では、コンクリートの乾燥収縮や温度応力対策として、膨張材を使用している事例もあるようです。建築分野では倉庫の床版コンクリートに使用していると聞いたこともあります。

膨張材の採用も１つの対策として覚えておきましょう。

費用対効果については？？です。ごめんなさい。経験ある人はコメントお願いします。

以上、構造太郎でした。