コンクリートの圧縮強度は、そのコンクリートがどれだけの力(重さ)に耐えられるかを示したものです。

試験方法は、アムスラーと呼ばれる試験機で円柱状のコンクリート試験体の上下端面に圧縮力を加えてどこまで耐えられるかを試験します。

試験体が破壊するまでに試験機が示した最大荷重(N)を試験体の断面積(㎜2)で除して圧縮強度(N/㎜2)(ニュートン毎平方ミリメートル)を求めます。

1. コンクリートの圧縮強度とは

コンクリートの圧縮強度は、そのコンクリートがどれだけの力(重さ)に耐えられるかを示したもので、使用される構造物により必要とされる圧縮強度は異なります。

「建築工事標準仕様書・同解説 JASS5鉄筋コンクリート工事」では、構造設計において基準とするコンクリートの圧縮強度と、コンクリート構造物の耐久年数から決まるコンクリートの圧縮強度の2種類があり、そのどちらか大きい方の値を用いる様に規定されています。

構造設計において基準とするコンクリートの圧縮強度は、構造物に作用する外力(重量等)から求められますが、耐久年数から決まるコンクリートの圧縮強度は、使用期間中のコンクリートに関わる劣化(中性化、表面劣化、塩化物イオンの浸透、鉄筋腐食等)に対して所要の抵抗性を得る為に定められています。

2. 圧縮強度試験方法

「圧縮強度試験」の方法はJIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」として規定されており、円柱状のコンクリート試験体の上下端面に圧縮力を加えてどこまで耐えられるかを示したものです。試験体が破壊するまでに試験機が示した最大荷重(N)を試験体の断面積(㎜2)で除して圧縮強度(N/㎜2)(ニュートン毎平方ミリメートル)を求めます。

N(ニュートン)という単位は1993年(平成5年)の計量法改正以後用いられるようになった単位で、従来は㎏f/㎝2という単位が用いられていました。例として、18N/㎜2という圧縮強度であった場合、従来では約180㎏f/㎝2(1㎝2当たり約180㎏)になります。

3. 一般のコンクリートの圧縮強度はどのくらいか?

一般的に用いられるコンクリートの圧縮強度は18~24N/㎜2程度のものがよく用いられており、戸建住宅の建築等であればこの範囲のコンクリートが使われていることが多いでしょう。1円玉一枚分(約3㎝2)の面積を例とした場合、約540~720㎏に耐えられるものが使われています。

一見すると非常に強いコンクリートを使っているように感じますが、戸建住宅を例とした場合、柱の間隔が広い場合や、間取りを広くとっていた場合、局所的に大きな力が加わりその重さは数トンに達する事もあります。

その為、一般的に用いられるコンクリートであっても18~24N/㎜2程度のものが用いられています。

4. コンクリートは何故圧縮力には強いが引張力には弱いのか?

コンクリートは圧縮力に強い半面、引張力には弱く、コンクリートの引張力は、圧縮力の1/10~1/13程度と言われています。

コンクリートの引張力が弱いのは、セメントペーストの結合や構造上、変形性能が小さいうえ、ペーストと骨材との付着力が小さく、かつ気孔・空隙が異常に多く組織が不均質なためで、引張力が作用した場合、骨材表面・気孔・空隙などの欠陥へ応力集中を生じ、小さな応力でも破壊してしまいます。

その為、コンクリートに引張力が作用する場合には、引張力に弱いコンクリートを補強する為に鉄筋を配した「鉄筋コンクリート」が用いられます。

5.  まとめ

これまで圧縮強度試験について説明しましたが、圧縮強度試験は、コンクリートを使用する上でなくてはならない重要な試験です。圧縮強度試験で得られる結果は、単純にそのコンクリートの持つ強さだけではなく、耐久性の観点からも重要な試験ではないでしょうか。