コンクリートの製造と用途
世界で最も広く使用されている材料の製品ライフサイクル
コンクリートは、州間高速道路からそびえ立つ都市の高層ビルまで、都市インフラの備品です。コンクリートは世界で最も一般的に使用されている人工材料であるため、驚くことなくどこにでも見つけることができます。米国だけでも、年間約100億トンのコンクリートが生産されています。
コンクリートは、硬化段階に応じて、展性または固体特性を備えた非常に用途の広い建築材料です。それは、流動性セメントと混合された骨材と岩石で構成されています。一定時間後、水和と呼ばれる化学反応により、コンクリートは固まって岩のような塊になります。硬化すると、3000〜20,000 psiの強度で非常に強力で耐久性が高くなり、橋、高層ビル、ダムを支えるのに十分です。
コンクリート生産
コンクリートは、工場または現場で製造されます。機器は、手工具から大型の産業機械までさまざまです。生産規模がどうであれ、コンクリート部品は特定の時間的制約の中で完全に混合、成形、成形されなければなりません。中断があると、最終製品の完全性と外観に影響を与える可能性があります。
大規模コンクリート生産
大規模なコンクリート生産は、生コンクリートプラントと中央混合プラントの2種類のコンクリートプラントで行われます。レディーミクストプラントは、水を除くすべてのコンクリート成分を混合します。中央混合プラントは、水を含むすべてのコンクリート成分を混合し、正確な制御に最適です。通常、コンクリートは粘性のある流体であり、型に流し込まれて目的の形状になります。ただし、コンクリートは非流体の形にすることもできます。このドライヤーバージョンは、プレキャストコンクリート製品の製造に適しています。
小規模コンクリート生産
少量のコンクリートは、容積測定ミキサーまたはモバイルバッチミキサーを使用して現場で製造されます。これらのミキサーは、さまざまな種類のコンクリートを製造できるミニコンクリートプラントとして機能します。これらは、小規模なアプリケーションをインストールするために最小限のコンクリートしか必要としないサイトに最適です。たとえば、設置者は容積測定ミキサーを使用して、自転車ラックを埋め込むためのコンクリートを作成したり、交通安全装置としてボラードや鋼管を設置したりします。
コンクリートの種類
建設や建築のニーズに対応するために、市場には数十種類のコンクリートがあります。以下にリストされているのは、現代のインフラストラクチャで使用されるいくつかの一般的なタイプのコンクリートです。
通常のコンクリート
通常のコンクリートは、最も人気のあるコンクリートの形態の1つです。典型的な混合物には、特定の量の水と混合されたセメント、砂、および粗骨材が含まれます。硬化時間は約30〜90分で、強度値は1450〜5800psiです。硬化の28日で、総強度の75〜80％が達成され、90日後、95％が達成されます。
高性能コンクリート
高性能コンクリートは、通常のコンクリートに比べて強度、施工性、耐久性に優れています。長期的な機械的特性と初期の強度を備えています。過酷な環境に耐えることができ、クリープや収縮に強く、ひび割れを最小限に抑えます。強度の範囲は10000〜15000psiです。
鉄筋コンクリート
鉄筋コンクリートは、鉄筋としてさまざまな形の鋼を使用しています。コンクリート（圧縮強度が高い）と鋼（引張強度が高い）の組み合わせにより、鉄筋コンクリートに独自の強度特性が与えられます。鉄筋コンクリートには、あらゆるタイプの建設におけるさまざまな形態の応力に耐える能力があります。
プレキャストコンクリート
プレキャストコンクリートは、管理された環境でコンクリートを型に流し込みます。完全に固まって固まったら、建設現場に運ばれます。硬化段階は、温度と湿度が監視される制御された条件下で行われます。蒸気硬化は、硬化時間が短く、強度の高いプレキャスト製品を製造するために使用されることがあります。
軽量コンクリート
軽量コンクリートとは、密度が240kg/m³未満のコンクリートのことです。これには、軽量骨材コンクリート、発泡コンクリート、およびオートクレーブ処理された曝気コンクリートが含まれます。軽量コンクリートは通常、熱能力と耐火性を向上させます。ただし、クリープや収縮の影響を受けやすくなります。
ポーラスコンクリート
ポーラスコンクリートは、コンクリート内に作成された一連の穴またはボイドを通して空気または水を循環させます。水は自然に排水できるため、地表水の排水と地下水の補充が可能になります。水質を保護し、持続可能な建設に使用される、影響の少ない開発材料です。
具体的なアプリケーション
具体的なアプリケーションを開始する前に、適切な具体的なタイプを最初に決定する必要があります。たとえば、鉄筋コンクリートは、柱や梁など、高い引張強度を必要とする建築材料に適しています。軽量コンクリートは、住宅建設用の軽量コンクリートブロックの構築に最適です。
コンクリートは用途の広い材料であり、その用途は豊富です。コンクリートは可鍛性がありながら頑丈な特性を備えているため、建物、都市インフラ、さまざまなプレキャスト製品を構築するための理想的な基礎材料になります。
コンクリートの建物は難燃性であり、エネルギー使用量を削減しながら、室内の空気の質を向上させます。 建築材料
コンクリートは、住宅や商業ビル、および私道や柱などの関連器具の建設に広く使用されています。断熱コンクリートは壁の内側の熱を保ち、エネルギー使用量を40％以上削減します。スモッグを食べるコンクリートは、周囲の汚染された環境で一酸化窒素を60％以上削減するのに役立ちます。コンクリートの建物は、メンテナンスが少なくて済み、長持ちすると同時に、室内の空気の質が向上します。その他の利点には、火、風、ハリケーンへの耐性が含まれます。
コンクリートの高速道路は、高負荷の車両の絶え間ない衝撃に耐えるのに十分な強度があります。 道路と高速道路
コンクリート道路や高速道路は非常に耐久性があり、最小限のメンテナンスで済みます。それらは、わだち掘れや春の雪解けの負荷制限の影響を受けません。それらは、高負荷の車両の一貫した交通に耐えるのに十分な強さです。
コンクリートを使用した橋梁建設は費用効果が高く、建築および装飾仕上げが可能です。 ブリッジ
コンクリートは、橋の建設に最も経済的で迅速な材料の1つです。これは通常、橋の上部構造（橋の上部）に使用されます。これらには、デッキ、縁石、歩道、および側方の交通障壁が含まれます。適切な計画を立て、プレキャストコンクリート製品を使用することで、プロセスを効率的かつ競争力のある方法で完了することができます。視覚的なインパクトや装飾的な機能も追加される場合があります。
コンクリートボラードは、周囲の建築物を補完しながら、ある程度の衝撃保護を提供します。 ボラード
プレキャストコンクリートは、コンクリートボラードなどの交通誘導装置に使用されます。これらのコンクリートボラードは、車両からの衝撃保護を提供しながら、周囲の建築を補完することができます。それらは通常、耐久性を高めるためにエポキシでコーティングされた鉄筋で補強されています。コンクリート製のボラードは、建物の入り口や駐車場などの交通量の多いエリアに最適で、歩行者や家具を保護するのに役立ちます。
コンクリートダムは、耐久性のために鉄筋を使用し、コンクリート内に水道管を配置してひび割れを制限します。 ダム
ダムは、コンクリートで作られた最も要求が厳しく、実質的な構造物の1つです。スイスのグランドディクサンスダムの建設には、600万立方メートルのコンクリートが必要でした。また、鉄筋を使用して、コンクリートの特性に最大の強度を追加します。ひび割れを抑えるために、コンクリート内のパイプに水を循環させます。ダムの設計では、適切な種類の骨材を使用したコンクリート混合物を慎重に選択する必要があります。
メンテナンス
弾力性があるにもかかわらず、コンクリートは寿命を延ばすために適切なメンテナンスが必要です。コンクリートは、汚れや汚れ、錆やその他の汚れを取り除くために、少なくとも年に1回は清掃する必要があります。構造的に健全な表面のために、亀裂も定期的に修理する必要があります。亀裂の修復に失敗すると、水の侵入につながり、サブグレードに問題が発生する可能性があります。表面を定期的に再シールすることで、湿気の浸透と汚れを減らします。また、これらの接合部から汚れや雑草が形成されるのを防ぎます。
リサイクル
建設業界は、米国で年間1億4000万トンのコンクリートがリサイクルされるゼロウェイスト運動の一部です。コンクリート構造物が取り壊されると、残ったコンクリートは新しい建設プロジェクト、砂利、造園用石材、マルチにリサイクルされます。コンクリート骨材を集めて破砕機に通します。鉄筋を使用したコンクリートも同じプロセスを経て、後で磁石やその他の選別装置を使用して金属片を取り除きます。
リサイクルの目的は、埋め立て地からコンクリートを排除するだけでなく、再処理中のエネルギーを節約することです。古いコンクリートを現場で破砕することで輸送の必要がなくなり、コストと排出量が削減されます。大型の道路可搬型プラントは、1時間あたり600トンでコンクリートを粉砕できます。小型の破砕機は1時間あたり150トンを破砕でき、より狭い場所に収まるという利点もあります。
具体的な開発
自己修復コンクリートは、コンクリートの最大の欠陥の1つであるひび割れに取り組むことを目的としています。コンクリートにひびが入ると、構造に使用されている鉄筋が腐食する可能性があります。ひび割れはまた、差し迫った危険をもたらします。有毒廃棄物用のコンクリート容器は、保守作業員へのリスクは言うまでもなく、ひび割れから悲惨な結果をもたらす可能性があります。ゲント大学のエンジニアは、自己修復コンクリートの開発に関する研究の先駆者です。それは、自己修復のためにコンクリートのひび割れを膨潤させてブロックする超吸収性ポリマーで満たされています。具体的な研究開発は、効率、安全性、持続可能性を向上させる建設の未来に向けて続けられています。
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