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★Q&A   =鉄鋼編=
?1.  なぜコンクリートに入れるのは鉄筋なの?
回答 → コンクリートは圧縮には強いが、曲げや引張力にもろいのが弱点。
↓
それをカバーするため引張力や伸びに強い鋼材と組み合わせて使用している。
その代表がコンクリートと棒状の鋼材を組み合わせた鉄筋コンクリート。

引張強度の強いものは鉄筋だけではなく、アルミニウム合金など他にもあるが、鉄筋は引張に強いだけではなく…
↓
・コンクリートとの付着が比較的良い。
・ヤング係数がコンクリートよりも大きい。
・熱膨張係数がコンクリートと同程度。
・破断までの変化量が大きい。
・強度のばらつきが小さい。
・比較的安く、大量に供給される。

ヤング係数 応力とひずみとの関係を示す比例定数
熱膨張係数 温度が変化した場合の材料の膨張収縮の割合
温度変化の面でいうと…
温度変化を受けた場合、コンクリートと組合された材料の熱膨張係数が大きく違うとお互いに違う変形量を同じにしようとする力(応力)が働き、破壊することもあるので、熱膨張係数が同程度であることが重要。
コンクリートと鋼材(鉄筋)はお互いの弱点を補い合う良い関係なのである。
 
?2.  鉄筋ってどんなもの?
回答 → 表面がツルツルした滑らかなものもあるが、コンクリートとの付着を良くするために表面に突起をつけた異形鉄筋(異形棒鋼ともいう)がよく使用されている。
突起の形はメーカーによって様々。

  ・1960年ごろからコンクリートの強度が向上し、鉄筋の
   強度も大きくなってきたが、鉄筋の強度が大きくなれば
   同じ太さでも引張力もより大きくなる。
   いくら引張力が大きくなってもコンクリートとの付着が
   悪ければコンクリートから鉄筋へ力を伝達できない。
↓
付着性を高めるために、高い強度の鉄筋は丸鋼ではなく、異形鉄筋となってきた。
丸鋼が使用されているコンクリートの建築構造物は、おそらく1960年以前のものであろうと見当がつけられる。

異形鉄筋は
有効数字3桁の公称直径をmm単位で丸めた数字の頭にDをつけて表す。(呼び名)
JIS G 3112にはD6(直径約6mm)〜D51(直径約51mm)までが規定されている。
→異形棒鋼寸法表

★なぜD6は6mmではなく、6.35mmと中途半端なのか・・・?
 アメリカで発展したため「インチ」立てになってるからで、
 D41までは1/8インチ(1インチ=25.4mm)刻み。

★凹凸のある異形鉄筋の公称直径はどうやって測るのか・・・?
 鉄筋の比重7.85をもとに単位長さ当たりの重量から求めている。

※Dとは直径(mm)Diameter
 
?3.  鉄筋の重量計算ってどうなってるの?
回答 → 鉄筋に限らず、鋼材は金額、メーカーへの注文、デリバリーなど、鋼材の重量が基準になっている。
見積り金額、配車の際、何トン車で納入できるか…
全ての仕事が鋼材の重量がベースになっている。
↓
しかし、ユーザーからの注文は…
・鉄筋  5m100本、 7m2850本
・鋼板   100枚
・H形鋼  30枚
・平鋼    10枚
などのように数量でくるのが一般的。
↓
★納入業者は上記のような注文から単位当たりの重量(kg)
  つまり、「単重」をもとに正確な重量計算をする必要がある。

製品により単重は全て違う上、数字の「丸め方」と言って四捨五入のしかたや有効数字の桁数によって製品の重量が変わる、すなわち金額も大きく変わってくる場合があるので計算方法をしっかり把握しておく必要がある。
(今はどんどん良いソフトが出ているため、自動的に計算してくれるが…)

★鉄筋の場合の計算方法は「四捨六入」(JIS規格の計算方法)
 

 基本的に鉄筋の単重計算は有効数字3桁で計算する。

   例えば、(1)D13の鉄筋7mが200本と
        (2)D13の鉄筋5mが1000本の重量は…
↓
 ・1本あたりの重量を求めてから本数をかける!
↓
  D13の単重は「異形棒鋼寸法表」より0.995(kg/m)なので
     (1)7m⇒0.995×7m=6.965kg
     (2)5m⇒0.995×5m=4.975kg

   となるが有効数字3桁に丸めなければいけない。
↓
 ・有効数字3桁にするには4桁目がポイント!

 4桁目が5の場合  4桁目が5ではない場合
*5の後に数字が続かない時…
   ・5の前が偶数の時 → 切り捨て
   ・奇数の時 → 切り上げ

     例)(1)6.965→6.96
         (2)4.975→4.98

*5の後に数字が続く時…
  ・四捨五入して3桁にする。

     例)19.2531→19.3

*整数部分が既に3桁の時…
   ・上記の考え方と同じ
     例)192.5  →192
         191.5  →192
        193.56→194

*整数部分が2桁の時…
  ・四捨五入して3桁にする。
      
     例)56.07→56.1
        31.54→31.5

*整数部分が既に3桁の時…
  ・四捨五入する。

     例)194.8→195
         194.3→194
             ↓POINT
 上記の例のように考えると…
 (1)D13−7m 200本は…
 6.965⇒6.96(kg/本)なので
 6.96×200=1392kg   

 (2)D13−5m 1000本は…
 4.975⇒4.98(kg/本)なので
 4.98×1000=4980kg

?4.  鉄筋の劣化はどうして起きるの?
回答 → 強いアルカリ性であるコンクリート中に埋め込まれた鉄筋は、その表面に反応を抑制するごく雨水被膜が形成されていて、腐食(錆)から保護されています。

それが塩害や中性化によって保護機能が低下したり、なんらかの要因でひび割れが生じたりすると、この被膜が破壊されて、鉄筋の腐食が始ります。

鉄筋の腐食生成物である錆は、元の体積の約2.5倍に膨張し、その膨張圧によって、コンクリート表面と鉄筋との間にひび割れを発生させます。
ひび割れが生じると酸素や水分が供給され、酸化鉄である錆がさらに発生します。
その結果、腐食が進行してひび割れが大きくなります。

鉄筋が腐食する度合いは、コンクリート中の塩化物含有量、構造物の置かれている腐食に対する環境条件などによってことなってきます。

腐食がひどいときはコンクリートが剥落したり、鉄筋が破断したりします。


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