セメントの種類とは？早強・低熱・高炉の使い分けと比表面積・水和熱を整理

セメントとは何か

セメントは、水と混ぜると化学反応（水和反応）を起こして硬化する粉末です。この反応のときに熱が出ます。これを水和熱といいます。

骨材（砂・砂利）は水と反応しません。反応して固まるのはセメントだけで、骨材はその中に固められている材料です。だからコンクリートの性質を決めるのは、どのセメントを選ぶかから始まります。配合そのものはコンクリートの配合、骨材の性質は骨材の性質と試験にまとめています。

セメントは大きく2つに分かれます。

種類ごとの使い分け

急ぐなら早強、熱を抑えるなら低熱。この2つで大半は判断できます。令和5年度1級No.7は、この表の4行目と5行目を入れ替えた形でした。耐硫酸塩ポルトランドセメントの説明に、高炉セメントの中身がそのまま入っていたのが誤りです。

気温による扱いの違いは寒中コンクリート・暑中コンクリートにまとめています。

なぜ細かいほど早く固まり、風化すると密度が下がるのか

比表面積（粉末度）

比表面積とは、粉の細かさを表す値です。同じ量のセメントでも、細かく砕けば表面積の合計は大きくなります。

水和反応は、セメントの粒の表面で水と接したところから起きます。だから表面積が大きいほど、同時に反応する場所が増えて反応が速く進みます。比表面積が大きいほど、水和反応は速く進みます。「緩やかに進む」は向きが逆で誤りです。

反応が速いということは、熱も早く出るということです。だから発熱を抑えたいマスコンクリートでは、反応がゆっくりな低熱・中庸熱や混合セメントを選びます。粉末度・強度の出方・水和熱は、全部つながっています。

風化

セメントは水と反応する材料なので、袋のまま置いておくと空気中の水分とも反応します。これが風化です。

反応してしまった分は、あとで水を入れても反応しません。つまり結合材として働く量が減ります。その結果、密度が小さくなり、強度も落ちます。保管で湿気を避けるのは、この反応を先に起こさせないためです。

アルカリ性と水和熱

• アルカリ性……セメントは強いアルカリ性を示します。この性質が鉄筋の表面に不動態被膜をつくり、腐食を防ぎます。中性化が進むとこの被膜が失われ、鉄筋がさびます。コンクリートの劣化につながる話です。
• 水和熱……水和熱は普通ポルトランドセメントのほうが高炉セメントB種より大きいです。高炉セメントは高炉スラグを混ぜているぶん、反応する成分が薄まるためです。

施工管理での確認ポイント

• 納入伝票で種類を確認する：設計図書・配合計画書で指定された種類（普通・早強・中庸熱・低熱・高炉B種など）と、納入伝票の記載が一致しているかを見る。
• 無断で種類を変えない：「工期が遅れそうだから早強に」は設計図書不適合になる。配合設計と強度の計算が変わるので、設計者・発注者の確認が要る。
• 保管で湿気を避ける：袋詰めは地面から離し、雨掛かりを避けて保管する。風化したセメントは密度が下がり強度も落ちる。
• 古いセメントを使わない：長期間置いた在庫は風化している可能性がある。納入日を確認する。
• マスコンクリートでは発熱を確認する：部材が厚い構造物では、水和熱による内部の温度上昇と温度ひび割れを想定した種類が選ばれているかを見る。

過去問でどう問われたか

セメントは、2級では令和4年度後期・令和6年度前期・令和7年度と繰り返し出ています。1級でも令和5年度No.7に出ました。引っかけは大きく3パターンです。

• ① 向きの逆転……比表面積が大きいほど水和反応が「緩やかに」進むとする。正しくは速く進みます。
• ② 説明の入れ替え……耐硫酸塩ポルトランドセメントの説明に高炉セメントの中身を入れる。
• ③ 大小の入れ替え……水和熱の大小を、普通ポルトランドと高炉セメントB種で逆にする。

つまり細かいほど速い、風化すると密度が下がる、強いアルカリ性、水和熱は普通のほうが大きい。この4つで肢が切れます。

理解度チェック

まとめ

• セメントとは、水と反応して発熱しながら固まる粉末の結合材。
• 比表面積（粉末度）が大きいほど、水和反応は速く進む。反応が速ければ熱も早く出る。
• 風化すると密度が小さくなる。先に空気中の水分と反応してしまうため。
• セメントは強いアルカリ性で、鉄筋に不動態被膜をつくって腐食を防ぐ。
• 水和熱は普通ポルトランドセメント＞高炉セメントB種。
• 早強＝初期強度（プレストレストコンクリート工事）、低熱・中庸熱＝マスコンクリート。
• 高炉スラグの微粉末を混合材とするのは高炉セメント。耐硫酸塩ポルトランドセメントではない。

混和材料は混和材料、打込みと締固めはコンクリートの打込み・締固めで確認できます。