コンクリートがカチカチに固まるのはなぜ？水和反応とは？チコちゃん
23年12月8日「チコちゃんに叱られる」の問題『なぜコンクリートはカチカチになる？』の答えを簡単にまとめてご紹介。
ゲスト出演者
【ゲスト】若村麻由美、福士蒼汰
【VTRゲスト】なし
なぜコンクリートはカチカチになる？
2問目の出題は、
なんでコンクリートはカチカチになるの？
チコちゃんの答えは、
トゲとトゲが絡み合い 隙間を小さな結晶が埋めているから
解説は東京工業大学の坂井悦郎名誉教授。
現代の建築に欠かせないコンクリートは約9000年前のイスラエルで似たものが使用されていたほどの歴史を持っていて、
約2000年前の古代ローマ時代に造られたイタリアのコロッセオ、約1800年前に造られたイタリアのカラカラ浴場なども材料や製造方法が異なるものの基本的にはコンクリート建造物。
その後、18世紀後半になるとイギリスの産業革命で発明された製造方法が現在のコンクリートの基礎に。
そんな歴史を持つコンクリートですがその材料は「セメント」「水」「砂」「砂利」という4要素。※一般的なポルトランドセメントの場合
コンクリートの核ともいえるセメントは主にサンゴなど海の生物の死骸が積み重なって出来る石灰石。
ここに粘土やガラスの素になっているケイ石や、他に酸化鉄などを加えて1450度で焼いた後に石こうを少量混ぜて粉状にしたものがセメント。
このセメントに水、砂、砂利を混ぜてドロドロの状態にしたものが生コンクリートでいわゆる生コンと呼ばれるものに。
これを型枠に流し込むこんで時間が経つと皆さんご存じのカチカチのコンクリートの出来上がり。
という事は混ぜ込んだ水が乾燥して水分が抜けていくからカチカチになる？と想像しがちですが、これは誤り。
ここでポイントになってくるのがセメントに水を加えた事で起こる水和反応によって生じるエトリンガイト。このエトリンガイトがトゲトゲの正体。
水を加えた直後のセメントは細かな粒子が水に流されて動き回る事に。
これが2～3時間経つと粒子の周りにエトリンガイトが誕生して粒子はトゲトゲした状態に変化。
トゲトゲした粒子がどんどん増えるとトゲ同士が絡み合っていくことに。
さらにC-S-H(シー・エス・エイチ)という非常に細かな物質が生まれ、粒子と粒子の隙間をどんどん埋めていきカチカチに。
C-S-Hはカルシウムやシリカを含むセメントが水に反応して誕生し、大事な接着剤のような役割に。
つまりコンクリートはエトリンガイトによって「固まり」、C-S-Hによって「硬くなる」という坂井先生の解説。
簡単に言うと水和反応でセメントが水に反応して固まる物質を出しているという事。
かさ増しで入れられた砂や砂利はセメントに覆われて一緒にカチカチに。
ちなみにコンクリートは約28日間で使用に耐える硬さになるそうで、その上さらに反応が進んでいくので1年、2年と時間がたつほどにどんどん強度が増していくとの事。※乾燥した気候では化学反応が止まるので常にそうなるわけではないとの事。
コンクリートはとにかく強度に優れている他にも、型枠に流し込めばいろんな形に作れるという造形性の高さも長所で3Dプリンターを利用した活用法も今後どんどん増えていくという展望も。
という事で二問目は以上。
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