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zoom RSS 砂利と砂とセメントの比率は何をあらわしているの?

<<   作成日時 : 2013/09/10 10:10   >>

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★科学★
問題:コンクリートは砂利と砂とセメントの混合物に水を混ぜ、型に流し込み、乾かして凝固させた「人造石」だそうです。漢字では「混凝土」と表記するらしい。当て字です。でも発音も似ているし、意味も通じる。当て字中の傑作かもしれません。
■コンクリートは圧縮する力には強いらしい。踏みつけにされても我慢する力があるようです。でも引っ張る力には弱い。引っ張りだこになるとつい浮かれて心も身体もバラバラになってしまうのかな。で、鉄筋コンクリートが生まれたとのこと。押す力に対してはコンクリートが、引っ張る力に対しては鉄筋が耐えるという役割分担のようです。
■建築業のかたや日曜大工が趣味のかたは、コンクリートのまぜかたをご存じだと思います。砂利と砂とセメントの比率を4:2:1にするといいらしい。この比率は物理の考えかたに基づいたなかなか合理的な数字だそうです。では、4:2:1にはどんな意味があるのでしょうか?
[い]砂利、砂、セメントの比重に関係した比率
[ろ]砂利、砂、セメントが固まる際の温度に関係した比率
[は]砂利、砂の隙間の大きさに関係した比率
[に]砂利、砂、セメントの単価に関係した比率
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[は]砂利、砂の隙間の大きさに関係した比率
説明:おなじ大きさの球をたくさん準備し容器に入れます。たとえばパチンコ玉をジョッキにいれたとします。その隙間はどのぐらいになるでしょうか。だいたい26%ぐらいらしい。1L(リットル)入るジョッキにパチンコ玉をすりきりに入れた場合、上から水を注ぎ込むと、260mlぐらいまでは入るようです。これは容器が十分に大きければ、玉の大きさには左右されず、いつも26%ぐらいになるそうです。
■理想的なおなじ大きさの球を揃えた場合で26%です。では砂利とか砂ではどうでしょうか。ためしてみると、40%前後になることが多いようです。たとえば砂利を1Lのジョッキにすりきりまでいれた場合、水は400ml前後まで注げるようです。砂利の場合も砂の場合もおなじとのこと。
■コンクリートをつくるのに、砂利をいれるのは、異質な物の混合の方が均質の物よりも丈夫だからだそうです。コンクリートに力がかかって割れ目が生じたとき、割れ目が硬い砂利に達すると、そこで止まるらしい。コンクリートを丈夫にするためには、基本になる砂利が硬いことが必要なわけですね。
■砂利とセメントだけの場合、セメントは容器の40%前後も必要になります。セメントは高い。コストの問題を考えると砂が必要になります。砂も容器の40%前後は必要になる計算です。さらに砂の隙間も埋めなければなりません。セメントは40%の40%ですから16%前後が必要になります。
■これがなぜ4:2:1になったのでしょうか。「砂利の量の50%の砂、砂の量の50%のセメント」になった理由はわかりませんでした。覚えやすいというのはひとつの理由かもしれません。
■「砂利の量の40%の砂」にした場合、運悪く隙間が40%を超えていると空洞ができる可能性があります。脆くなるかもしれない。それぐらいなら50%にしたほうが安全なのかもしれません。ともあれ、4:2:1になった理由は、砂利と砂の隙間が関係しているのは確かなようです。
◆参考*1:書籍「日常の物理事典」初版49〜50頁、近角聡信(ちかずみそうしん)著、ISBN4-490-10372-7、東京堂出版

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コメント(2件)

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工事現場でセメントを流し込むのを見ると、長い棒でついているのを見ることがありますが、これはつつくことによって隙間が無くなるようにしているのだと言っておりました。
ねこのひげ
2013/09/12 02:52
コメントをありがとうございます。

 なるほど。隙間、つまり空気の泡が残ると、そこが弱くなるのかもしれません。
 長い棒で突っつくのは大変な作業でしょうね。小さなな建物なら手作業ですみますけど、大量にコンクリートを流し込む場合はどうするのかな。心配になります。
(^^;)
ねこのひげ様<素町人
2013/09/12 08:22

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