こちらの記事では、骨材についてご紹介いたします。

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骨材とはなにか？

骨材（こつざい）とは、モルタルあるいはコンクリートを作る時にセメントや水など主原料と混ぜ合わせる砂または砂利などの総称です。

骨材を混ぜ合わせる目的は、セメントが固まる時に発生する熱や凝固した後に起きる収縮を抑制するためです。

コンクリートを作る場合の骨材は、総量の60〜80%を占める材料として、完成したコンクリートの質を大きく左右すると言われています。

骨材にも様々なタイプがあり、良質なものとそうでないものが存在します。

よい骨材の条件

質がよいとされる骨材には、強固・高い耐久性・立方体の粒（もしくは球に近い粒）・粒の混ざりにおける大小バランスがよい（あるいは粒が揃っている）・有機物が付着していないといった特徴が見られます。

これらの特徴を持つ骨材が良質とされ、モルタルやコンクリートが完成した時の品質にも関係してきます。

「質がよい」とされる条件を持たない骨材の質は、当然ながら良いものにはならず、完成品の質も相応のものになるでしょう。

主な骨材の種類と特徴3つ

骨材には、いくつかの種類が存在します。一般的に流通しているのは、天然骨材・人工骨材・再生骨材の3つです。

粒の大きさで粗骨材と細骨材に区分することもありますが、本項目でご紹介する3つは採取場所や製造方法で区分した場合の種類になります。

それぞれ特徴が異なるため、確認しておきましょう。

骨材の種類と特徴1：天然骨材

骨材の主な種類1つ目は、天然骨材です。陸・川・山・海などで採取した砂または砂利を、そのまま使用した場合の骨材を指します。

地理の話で様々な地質や水質が出てくるように、採取場所によって含まれる成分には違いが見られます。この成分の違いは骨材としての品質に結び付き、コンクリートなどの質にも影響を与えます。

つまり、そのコンクリートなどで作った建築物の質にも関係します。

川砂や川砂利

川床から採取された骨材は、川砂や川砂利と呼ばれます。川床だけでなく、ダム底から採取されることもあります。この場合も同様に、川砂や川砂利という名称で呼ばれます。

粒の大きさが他の採取場所の骨材よりも揃っている傾向が強く、骨材として使用するにあたっての洗浄が不要です。

このような扱いやすさに結び付く特徴を持つことから、川砂と川砂利は天然骨材の中で最も良質と評価されています。

陸砂や陸砂利

陸地から採取された骨材は、陸砂や陸砂利と呼ばれます。ただし、陸地にある砂や砂利すべてが骨材になるわけではなく、適した地質が存在します。

基本的には、砂礫層（されきそう）と呼ばれる地層から採取される砂や砂利を使います。砂礫層とは、砂（粒径2〜16分の1mm）と礫（粒径2mm以上）が混在した地層のことです。ここから採れた砂や砂利を、陸砂や陸砂利としてそのまま骨材に使います。

山砂や山砂利

山地から採取された骨材は、山砂や山砂利と呼ばれます。陸砂や陸砂利と同様に、山地であればどの場所のものでも骨材に適するわけではありません。

天然骨材として用いられる山砂や山砂利は、砂の多い山などから採取されます。山によって地質が異なる場合もあるため、同じように砂の多い山でも山によって骨材としての品質には違いがみられます。

また、山地は陸地として同一視されることもあります。

海砂

海底から採取された骨材は、海砂と呼ばれます。他の場所で採取した天然骨材と比べて、密度が小さいという特徴があります。

同じ水の類である川床から採取された川砂や川砂利は洗浄不要でしたが、海底から採取できる海砂は洗浄が必要です。

これは、海水は塩分濃度が高いため、その中から採れた海砂にも多量の塩分が含まれていることが理由です。

つまり、塩害対策としての洗浄が必要不可欠ということです。

骨材の種類と特徴2：人工骨材

骨材の主な種類2つ目は、人工骨材です。冷却や破砕などの人工的な手法を用いて作られた骨材のことで、材料には石・砂・高炉スラグ・フライアッシュを使います。

高炉スラグとは精錬を行う時に生じる鉱石のクズのことで、金属類を精錬する時には必ず生じます。

また、フライアッシュは石炭を焼却する時に生じる灰のことで、こちらもまた石炭を燃やすと必ず発生するものです。

砕石や砕砂

石や砂を破砕しただけのシンプル手法で作られた人工骨材は、砕石や砕砂と呼ばれます。破砕するための機械や道具を用いて、石や砂を骨材として使える粒径にする方法で作られています。

他の人工骨材と比べて難しい工程はなく、材料的にも極めてシンプルです。破砕は昔からの手段ですが、今は完全な人力で全てを行なっているわけではありません。現在では、専用の機械や道具を活用して、効率的に生産する手法が一般的です。

人工軽量骨材

フライアッシュや頁岩（けつがん）を熱して作る人工骨材は、人工軽量骨材と呼ばれます。頁岩とは泥岩の仲間で、板状で薄く剥がれやすい特性を持ちます。

これらの材料は基本的に軽いため、骨材としても軽量です。さらに、断熱性に関しても他の種類と比較して優れています。

このような利点から、建築業界でも有用になることが多いです。

高炉スラグ骨材

液状の高炉スラグを冷やして作られた人工骨材は、高炉スラグ骨材と呼ばれます。高炉スラグ骨材には、高炉スラグ細骨材と高炉スラグ粗骨材の2種類があり、それぞれ作り方が異なります。

異なっている点は、高炉スラグを冷やす時の冷却速度です。細骨材は急速冷却ですが、粗骨材では徐々に冷やして作ります。

しかし、アルカリ骨材反応を示す成分や物質（有害物質）が含まれていないという点は、どちらにも共通する高炉スラグ骨材の特徴です。

骨材の種類と特徴3：再生骨材

骨材の主な種類3つ目は、再生骨材です。建築物の解体などで生じたコンクリート解体材（産業廃棄物として扱われるもの）を、コンクリート用骨材に使えるよう加工したものを言います。

主な加工方法は、クラッシャーなど機械を用いた破砕です。また、アスファルト・コンクリートでは加熱する方法（熱解砕）を用います。

この再生骨材は、産業廃棄物を使う比較的エコな骨材として、必要に応じた加工方法で製造されます。

骨材の重さによる種類の違い3種

骨材は、重さで区分することもできます。重さで種類を分ける時には、普通骨材・軽量骨材・重量骨材の3つに分けられます。

普通骨材には主として天然骨材が含まれ、再生骨材や人工骨材の一部も含まれています。軽量骨材は比較的軽いもの、重量骨材は比較的重く放射線の遮蔽性があるものが該当します。

骨材の重さによる種類の違い1：普通骨材

普通骨材とは、川砂や川砂利・山砂や山砂利・海砂や海砂利・砕石・砕砂・粗骨材・高炉スラグ粗骨材・再生骨材の総称で、その比重（密度）は2.5〜2.6です。

これまでは天然の普通骨材が一般的でしたが、近年では自然保護の観点から、天然骨材の採取量は制限すべきと考えられています。

そのため、将来的には人工の普通骨材や再生骨材の需要と流通が高まる可能性があります。

骨材の重さによる種類の違い2：軽量骨材

軽量骨材に該当するのは、頁岩やフライアッシュなどを原料としている人工軽量骨材ですが、膨張スラグなども軽量骨材に含まれます。

軽量骨材と呼ばれるものは、コンクリートブロックや左官用などに用いられることが多く、比重（密度）は普通のタイプよりも低く、0.7〜1.8となっています。

骨材の重さによる種類の違い3：重量骨材

重量骨材とは、重さがある骨材を総称したもので、代表的なものには重晶石や鉄鉱石などがあります。この重量骨材は、放射線を遮蔽するために用いるコンクリートで使われています。

放射線を通しにくい性質は粒の密度の高さによって実現されているため、重量骨材の比重（密度）は普通骨材や軽量骨材よりも高い（3〜5程度）です。

そのため、普通骨材や軽量骨材と比べて、用途は限定されます。

骨材の粒の大きさによる種類の違い

骨材は、粒の大きさで区分することもできます。粒の大きさで分ける場合には、粗骨材と細骨材の2つに分けられます。この区分の仕方は極めて一般的な方法のため、比較的よく用いられます。

以下で、粗骨材と細骨材がどのようなものかをご紹介しますので、種類を分ける際の参考としてください。

粗骨材の場合

粗骨材とは、全体の85%以上に粒径5mm以上の粒が含まれている骨材です。配合設計などで表記する時には、略してG（砂利を意味する英単語Gravelの頭文字）と記されます。

川砂利・山砂利・海砂利・火山砂利・砕石などが粗骨材に該当し、主にコンクリートを作る際の骨材として用いられています。

細骨材の場合

細骨材とは、上記の粗骨材とは逆に、粒径5mm以下の粒が全体の85%以上に含まれている骨材のことです。配合設計などで表記する時には、略してS（砂を意味する英単語Sandの頭文字）と記されます。

川砂・山砂・海砂・陸砂・人工骨材などが細骨材に該当し、主にモルタルを作る際の骨材として用いられています。

モルタルとコンクリートにおける骨材の配合の違い

骨材はモルタルやコンクリートを作る時に配合される材料の1つですが、作るものによって配合の仕方には違いが見られます。

使う素材は似ているとも言えますが、モルタルとコンクリートが区別されているように、配合の仕方も含め作り方も異なります。

以下に、それぞれの骨材配合についてご紹介していきましょう。

モルタルの骨材の割合

モルタルにはJIS規格がないため、強度基準も明確にはありません。

しかし、実際に使う上での施工性・性状・仕上がりを考慮すると配合の仕方もある程度定まります。モルタルの配合の決め方は、容積または質量で考えます。

まず容積法では、セメント1に対し砂1.5〜3の割合に水を適量混合します。一方、質量法ではセメント1に対し砂2〜3の割合で、そこに水を適量混合します。水量で硬さが変わるため、水や砂の量は用途に合わせて調整されます。

モルタルは、上記の配合で作られたセメントペーストに細骨材を混合して作ります。セメントには水との間で起きる化学反応（水和反応）で徐々に硬くなる性質があるため、混合直後は液状でも時間経過で硬くなります。

コンクリートの骨材の割合

コンクリート作りに用いられる材料は、主にセメント・水・細骨材・粗骨材です。

割合は、セメント7〜20%・水7〜20%・細骨材20〜35%・粗骨材5〜50%となっています。 なお、コンクリートを作る際に使う骨材は、細骨材では砂、粗骨材では砂利が一般的です。

材料には上記の他に3〜6%の空気も含まれていますが、これには作業性と耐凍害抵抗性の改善・向上を図る目的があります。

骨材への理解を深めよう

骨材は、コンクリートやモルタルを作る際に欠かせない材料の1つです。採取場所や製造方法・重さ・粒の大きさなどで様々な種類があり、その質によってコンクリートやモルタルの品質も変わってきます。

コンクリートなどで作る建造物や設備などの質にも影響するため、適切なものを選ぶことが大事です。

本記事を参考に骨材の種類を理解し、その知識を建築業界で役立てましょう。

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