たたかうあるみさんのブログMKⅡ

み~んなそろって、闘争勝利!でもやっぱりメットは、白でしょ⁉ということにしておこう。

容量がいっぱいになった「たたかうあるみさんのブログ」を移動して、2020年7月に新たに開設した、共産趣味鉄道ヲタブログ⁉…旅行、萌え系ネタ⁉もあります。

#コンクリート

鉄筋がないから耐久性があるの!

 似たような話は過去に何回か書いたことがあるのだが、SNSで流れてきた記事にイチャモンをつけるコーナー…GIGAZINEより
「なぜ古代ローマ時代のコンクリートは2000年もの耐久性を誇るのか?」の謎が明らかに
 古代ローマの人々は非常に高い建築技術を持っており、約2000年前に作られた道路や水道橋、港、建造物などが現代に至るまで残されています。「一体なぜ、古代ローマのコンクリートは2000年が経過しても大丈夫なほどの耐久性を誇るのか?」という謎について、マサチューセッツ工科大学(MIT)が率いる国際的な研究チームが調査したところ、「コンクリートの製造プロセス」にヒントがあることが明らかになりました。(以下略)
 でもって、「高度な建築技術を持つ古代ローマ人が使ったコンクリートはローマン・コンクリートと呼ばれており、現代で広く使われている鉄筋コンクリートの寿命が約50~100年ほどなのに対し、2000年が経過しても構造を維持できる耐久力があります。」と続いている。
 記事は、ローマのコンクリートの成分や製法などの研究成果、現代のセメントコンクリートとの違いを解説しているわけだが、現代で広く使われている鉄筋コンクリートの寿命が約50~100年ほどについての理由が書かれていない(書く必要はないから)…ここに突っ込んでみよう!

Q:なぜ鉄筋コンクリートの寿命が約50~100年ほどなのか?
A:それは鉄筋が入ってるから。


 普通の鉄筋コンクリート構造物は、表面から深さ3~4センチぐらいのところに鉄筋が入っている。鉄筋は空気中に置いておくとすぐに錆びてボロボロになってしまうが、コンクリート中ではアルカリ性の環境に守られているので、錆びない。ところがコンクリートが大気中の二酸化炭素を吸収すると、アルカリ性の性質がぬけてしまう。これをコンクリートの中性化(正確には炭酸化)と呼ぶ。コンクリートが中性化すると中の鉄筋が錆びだし、ボロボロになる。また鉄は錆びると体積が増え、膨張するのでその力でコンクリートにひびが入ったり、剥落したりする。かくしてコンクリートが劣化していくのだが、その速度がおおむね50~100年とされているわけだ。
 もちろんコンクリートが中性化しても、構造が緻密で水分や酸素をあまり通さない良質のコンクリートであれば中の鉄筋は錆びることはない。また表面にいちばん近い鉄筋が錆びたからといって、内部にもある鉄筋全体で構造物を持たせているから、それで使い物にならなくなるわけでもない。一方、施工不良等により鉄筋が表面近くにあったり、コンクリート中に塩分が含まれている、あるいは海の近くで外から塩分が供給されるような場合、鉄筋はもっと早くから錆びだし、ボロボロになっていく。(塩分で鉄筋が錆びるのは「塩害」と呼ばれる)
 
 だからローマ時代の構造物のように、鉄筋がなくコンクリートの塊を置いただけ、あるいはアーチ、ドーム状に積みあげただけの構造物であれば、風化にのみ耐えればエエので、それなりに長持ちする。現代のコンクリートであっても、数百年から千年は持つだろう。
 あるいは鉄筋が錆びないようにする…炭素繊維で鉄筋代替品をつくれば錆びないのだが、コストがべらぼうに高くなる(炭素繊維鉄筋そのものはあるし、炭素繊維で既存のコンクリートを補強する技術もある)よく使われるのが、エポキシ樹脂で塗装した鉄筋であり、高速道路などの重要な構造物や塩害を受ける環境下の構造物の、いちばん表面に近い部分に使われる。青い色をしているので現場で使っていればすぐに分かる。また塩害の多い沖縄では、過去に亜鉛めっきをした鉄筋が使われたりもしたが、コストやコンクリートとの付着強度の問題から今は使われていない。

 現代の技術でセメント、コンクリートが大量製造されてたかだか200年ぐらい…200年前のコンクリート構造物が残っていないのは、耐久性の面というよりは、使われなくなったので解体された…というのが理由である。経済成長その他の理由で、建物などの構造物が陳腐化し、使えなくなったり使い勝手が悪くなったり、新しくよりおおきなものが作られたりするからだ。実際、ローマ時代のコンクリートや石材でつくった建物、構造物も、ローマ文明が衰退して使われなくなると取り壊され、別の石材や道路の舗装に使われたりもしている。

 ということで、鉄筋のない(錆びない)構造物をつくれば、コンクリートの耐久性は上がるわけだ。もっとも記事には、ローマのコンクリートにはひび割れの自己修復機能があると紹介されている。コンクリートは固まる時に収縮するし、内部の水分が徐々になくなっていく過程でも収縮する(乾燥収縮)また温度によって伸び縮みもするので、ひび割れが発生するのはある意味宿命でもあるのだが、ひび割れが入ればそこから空気や水が浸入して風化も進むし、中性化の速度も速くなる。だから「ひび割れの自己修機能」については現代のコンクリートでも盛んに研究されており、中には微生物の力をつかってひび割れを修復するというアイデアもあるのだ。

 以上、記事内容に関係のないイチャモンつけは終了!ではでは…

コンクリートに関わる二酸化炭素削減技術について

 お仕事の関係で日本コンクリート工学会なるものに所属し、会費を払っているので会誌「コンクリート工学」が毎月送られてくるのだが、2021年9月号の特集は、カーボンニュートラルに貢献するコンクリート技術というものだった。
 コンクリートを使う土木のお仕事なんか、化石燃料使いまくって山を削ったり海を埋めたりと、二酸化炭素出しまくり産業の典型みたいなものなのだが、それゆえに「二酸化炭素削減」のお題目は重要となる。特にコンクリートの分野では、主材料のセメントを作るのに石灰石(炭酸カルシウム)を粘土なんかと混ぜて焼成するので、燃料から出る二酸化炭素の他、石灰石由来の二酸化炭素が大量に発生するのである。ちなみに焼成においては燃料は石炭、石油の外、廃タイヤや廃パチンコ台(プラスチックの塊!)など様々な可燃性廃棄物も大量に使われており、ある意味セメント産業は廃棄物処理の”優等生”でもあるのだが、それはおいておこう。
 よってコンクリート工事から排出される二酸化炭素を減らすに手っ取り速い方法は、セメントの量を減らすことであり、セメントの代替品として製造時に二酸化炭素を出さないものが求められているのだが、それは昔から既に存在し実用化されている。高炉で製鉄をしたときに副産物として生産される高炉スラグを粉末化したものや、石炭火力発電で燃やされた石炭灰の良質なもの、フライアッシュがそれである。高炉スラグは「潜在水硬性」といって、セメントと同じように水和反応して固まるし、フライアッシュは「ポゾラン反応」といってセメントの水和反応を促進させる働きがある。例えばセメントを400㎏使ってコンクリートを作るのに、セメントを200㎏、そして残りを高炉スラグたフライアッシュに置き換えて使っても(配合の比率は”例え”であって、実際はいろいろある。高炉スラグとフライアッシュとでも違う)養生の工夫やや強度発言の日数が伸びる(その分、コストアップになる)他は、出来上がったコンクリートの性能はそんなに変わらないのだ。そして”副産物”であることから、高炉スラグ製造時に発生する二酸化炭素は製鉄に、フライアッシュのは発電にそれぞれカウントされるので、高炉スラグやフライアッシュ製造時には二酸化炭素は発生しない!(精製や運搬、貯蔵時には発生する)ということになっているので、例のようにセメント使用を高炉スラグやフライアッシュに”置き換える”だけで、その置き換え分のセメントから発生する二酸化炭素を削減することが出来るわけだ。
 もともと高炉スラグやフライアッシュでセメントを置き換えてコンクリートを作る技術は、フレッシュコンクリートの流動性を良くしたり、硬化時の水和熱の発生を抑制したり、硬化コンクリートの収縮を抑制したり、組織を緻密化させて耐久性を良くするなど、コンクリートの性能を向上させるために開発されたもので、今日のように二酸化炭素削減が強く叫ばれる以前から実用化されている。したがって多少のコストアップになっても市場で充分に通用するし、かつ高度スラグやフライアッシュを運搬、貯蔵、使用するインフラは既存の工場や車両を増やせば行えるので、新たな設備を大々的に作る必要はない(ただし町の生コンプラントでは難しいだろう、せいぜいセメントメーカー)だからこの”二酸化炭素削減”技術は非常に有効である。ただし製鉄や石炭火力発電で大量の製品および二酸化炭素を発生させる産業構造が前提であり、またこの技術があるからといってセメント、コンクリートをバンバン使用するような社会においては(このような社会のまま「脱炭素」に進めるわけがないと、斎藤幸平氏は批判しているわけだが)結局トータルで二酸化炭素が減るわけはない。

 さてセメントは石灰石(炭酸カルシウム)を焼成してつくった安定した物質であるのだが、少しずつ大気中の二酸化炭素と結びついて、ざっくり言うともとの炭酸カルシウムに戻ろうとする。コンクリートで硬化したセメント成分が二酸化炭素と結びつくことを「炭酸化」と呼ぶ。もっとも土木や建築のコンクリートの炭酸化で問題になるのは、コンクリート中にある間隙水に含まれる水酸化カルシウムが炭酸カルシウムに代わる反応で、これを普通「中性化」と呼んでいる。コンクリート中にある鉄筋がさびないのは、コンクリート間隙水がアルカリ性を保っているからであり、中性化すると鉄筋がさび出すからである。従って鉄筋のないコンクリートの中性化は問題にはならない。そしてこれでコンクリートの表面から固定される二酸化炭素量は、そのコンクリートを作るために排出された二酸化炭素に比べればわずかなものである。
 ところが硬化コンクリートを炭酸化させると、組織が緻密化するなどの良いことも起こるので、ここに二酸化炭素を回収して有効活用するCCUS(二酸化炭素分離回収・有効利用・貯留 Curbon dioxide Capture, Utilization and Storage)カーボンリサイクルというクソ技術にコンクリートを使おうという構想が出てきた。具体的には廃コンクリートを細かく砕いたものに含まれるセメントペースト分に、二酸化炭素を強制的に反応させて、強化した骨材やセメント系の材料を作成し、それをリサイクル材として使おうというもの…細かく砕いたものを、例えばセメント工場から発生する二酸化炭素たっぷりの排気ガス中に放り込み、改質した骨材を売り出そう!ということだ。
 このクソ技術は、あらかじめ二酸化炭素を吸収するためのカルシウム分を廃棄物由来にすることで、そんなにエネルギーをかけないで生産できるというのが”強み”なのだが、そもそも再生骨材自体、ふつうに採石山から切り出してくる骨材と比較してコストが高くつき、道路の路盤材他で大量に使用されることはない(天然の採石を採取することを法律で禁止すればなんとかなるだろうが)また単純に細かな採石状のコンクリート塊を高温の排気ガス内に放り込むだけで、吸収される二酸化炭素の量はやはり知れているだろう。大量の二酸化炭素を吸収しようとすれば、圧力をかける、なんか触媒を使うなどやっぱり余計なエネルギーを消費する…よってこの構想もまた”クソ技術”として歴史のくずかごに放り込まれるに違いない!

以上、コンクリートと二酸化炭素削減、脱炭素の話題である。
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あるみさんとは

あるみさん

左翼、時々テツ!ちょっぴり萌え系…白系共産趣味ブログであったが、どうも本人のスピリットは赤か黒らしい。闘争・集会ネタが主。主戦場は沖縄・辺野古。
 もとネタは、鉄道むすめのメットキャラ「金沢あるみ」さん。フィギュアを手に入れ、メットを白く塗ったりして遊んでいた。「あるみさん」つながりで「すのこタン。」も要チェック!
 「侵略!イカ娘」からはまったのは「ガールズ&パンツァー」…梅田解放区の隠れ「ガルパンおじさん」でもあるが、今は「はたらく細胞」の「血小板ちゃん」にハマり(おいおい)人間が朝の6時に起きれるか!という謎のコンセプトで生きている。

メールは、nishihansenあっとyahoo.co.jpまで(あっとを@に変更して下さい)
ではでは(^^)

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