コンクリートは、建築や土木工事において最も広く使用されている建材の一つ、その強度や耐久性から、私たちの日常生活のあらゆる場面でその存在を見かけることができます。
しかし、コンクリートも長期間にわたって使用されることで、ひび割れが発生することがあり、美観を損ねるだけでなく、構造物の安全性や耐久性にも大きな影響を与える可能性があります。
そのため、コンクリートのひび割れの原因を分析し、どのように予防策を講じるか、また、ひび割れが発生した場合の補修や補強の方法についての解説が必要です。
コンクリートひび割れの原因は？
コンクリートは丈夫なイメージがありますが、実はさまざまな理由でひび割れが発生します。
ひび割れを放置すると劣化が進む原因になるため、早めの対策が重要、主な原因をわかりやすく解説します。
乾燥収縮によるひび割れ
コンクリートを打設した後、水分が蒸発して乾燥し体積が収縮、表面に細かいひび割れが発生することがあり、施工直後から数週間以内に起こりやすい特徴があるため確認が必要です。
温度変化による伸縮
気温の上昇や低下によってコンクリートも膨張・収縮を繰り返します。
特に夏の直射日光や冬の寒暖差が大きい地域では、温度変化によるひび割れが起こりやすくなります。
施工不良によるひび割れ
コンクリートの配合ミス、打設時の不適切な締め固め、十分な養生が行われなかった場合、内部に隙間や弱い部分ができ、後々ひび割れの原因になります。
施工品質の差が出やすい部分です。
荷重や地盤沈下の影響
想定外の重さがかかったり、地盤が沈下したりすると、コンクリートに余計な力が加わってひび割れが生じます。
駐車場・基礎・床などで見られることが多いです。
劣化・中性化・鉄筋の腐食
時間が経つとコンクリート内部の鉄筋が錆びて膨張し、ひび割れを起こすことがあります。
コンクリートが中性化することで鉄筋の保護作用が弱まるのが原因です。
コンクリートひび割れが起きたら
コンクリートひび割れが発生した場合は、以下の手順に従って対処することをおすすめします。
- 【原因調査】 ひび割れの原因を調べます。コンクリートは、圧縮応力に強いですが、引っ張り応力には弱いため、引っ張り応力がかかる場所や、地盤沈下などの影響を受ける場所ではひび割れが発生しやすくなります。
- 【修繕方法の決定 】ひび割れの大きさや原因によって、修繕方法を決定、小さなひび割れであれば、専用の補修材を使って自分で修繕することもできますが、大きなひび割れや深いひび割れ、複数箇所にひび割れがある場合は、専門家に相談することをおすすめします。
- 【修繕作業】 修繕作業で補修材を塗布する場合は、コンクリートの表面を清掃し、補修材をしっかりと詰め込み、表面を平滑に仕上げます。
- 【予防対策】 ひび割れが発生した場合は、同じ箇所で再度ひび割れが発生する可能性があるため、予防対策が必要、例えば構造物の支持力を増強する補強工事や、地盤沈下を防止するための対策などがあります。
一般に、ひび割れ幅が0.05㎜以下なら水は漏れず、0.2㎜以下なら、構造性能への影響は小さいと言われています。
また、3.0㎜以上だと構造的な欠陥を伴っている恐れがあり、根本的な補強が必要です。
ひび割れの補修と補強
ひび割れの補修や補強は、ひび割れの大きさや深さ、原因などに応じて方法が異なります。
以下は、一般的な補修方法と補強方法の例。
【補修方法】
- 【表面補修】小さなひび割れや表面の欠けなどは、専用の補修材を使って表面を塗り直す方法です。補修材をコンクリートの表面に塗り、乾燥後に研磨して仕上げます。
- 【クラックインジェクション補修】構造物内部のひび割れは、クラックインジェクション補修と呼ばれる方法で補修、クラックインジェクションは、特殊な樹脂材料をひび割れに注入し、ひび割れを埋める方法です。
- 【セメント補修】大きなひび割れや欠損部分がある場合は、セメント補修が必要、補修用セメントを混ぜてペースト状にし、ひび割れに詰め込みます。
【補強方法】
- 【プレストレストコンクリート】コンクリートに鉄筋を組み込み、張力をかけて補強する方法、施工前に鉄筋に張力をかけておき、その後コンクリートを流し込みます。強度や耐久性が高く、大型構造物の補強に使用されます。
- 【CFRP（炭素繊維強化プラスチック）補強】炭素繊維で補強する方法、コンクリートの表面に接着剤を塗り、炭素繊維を貼り付けて補強、施工が簡単で軽量化にもつながるため、近年注目を集めています。
- 【埋込み鉄筋補強】コンクリートの中に鉄筋を埋め込んで補強する方法、既存のコンクリートに穴を開け、鉄筋を埋め込むことで、強度を高めます。施工が比較的簡単で、補強効果が高いため、一般的によく使われています。
コンクリートの強度判定
一般にコンクリートの強度は、圧縮強度で示します。
なぜかというと、コンクリートが圧縮力に強いという性質を生かして構造物に利用されることと、圧縮強度から他の強度特性を判断できるためです。
強度試験方法
試料を採取して圧縮強度を試験する方法は次のように行います。
- 1日に打ち込むコンクリートごとに少なくとも1回、または、構造物の重要度と工事の規模に応じて、連続して打ち込まれるコンクリートの最大150m³ごとに1回、試料を採取します。各回の試験値は、同じ試料から採取した3個の供試体の平均値。
- 現場で硬化を早めて圧縮強度を試験する方法、コンクリートを温水に浸して硬化を促進させたり、急結材を加えて硬化させて圧縮強度を測定する促進強度試験法があります。
判定結果の評価
もし判定の結果目標の品質を満足しない場合、原因に応じて配合の設計、材料の選定、軽量設備、練り混ぜ方法、運搬方法はどを改善して、品質の変動が小さくなるようにします。
それでも十分なデータが得られない時は、そのコンクリートを用いた構造物または部材について、そこから直接切り出した円筒形供試体の圧縮強度試験、非破壊試験、載荷試験、その他の試験を行います。
最後に
コンクリートのひび割れは、建築物や構造物の安全性や耐久性に影響を及ぼす可能性があります。そのため、適切な診断、補修、補強、および強度判定が重要。
診断では、目視調査、傾斜測定、非破壊検査などの手法を用いてひび割れの原因や深刻度を把握します。
補修方法としては、塗膜補修、充填補修、打ち直し補修などがあり、補強技術としては、炭素繊維補強ポリマーや鉄筋追加、ショットクリート補強などが効果的です。
