コンクリート用骨材の性質とは？すりへり減量・粗粒率と安定性試験の使い分け

骨材に求められる性質は何か

骨材は、セメントのように水と反応する材料ではありません。反応せず、そこに在り続ける材料です。だから求められるのは、次の3つに集約されます。

• 壊れないこと……すり減らない、砕けない。だからすりへり減量が小さいほうがよい。
• 水を持ち込まないこと……骨材が水を吸っていると、その水が凍って膨張し、内側から壊します。だから吸水率が小さいほうがよい。
• 詰まりやすいこと……すき間なく並んだほうがセメントペーストが少なくて済みます。だから粒形は球形がよく、粒度は大小が適度に混ざっているほうがよい。

この3つから、性質の「向き」がすべて決まります。個別に暗記しなくても判断できます。

粗骨材と細骨材の区別

• 粗骨材……5mm網ふるいにかけたとき、質量で85%以上とどまるもの。砂利・砕石。
• 細骨材……5mm網ふるいを通過するもの。砂・砕砂。
• 粗骨材として用いる砂利は、一般に絶乾密度2.5g/cm³以上。
• 粗骨材は清浄・堅硬で、劣化に対する抵抗性をもつものとする。耐火性が必要な場合は耐火的な粗骨材を用いる。

性質の向きと、試験が何を判定するか

令和7年度2級後期No.10は「すり減り減量が大きい骨材を用いると、すり減り抵抗性が向上する」という肢が誤りでした。令和5年度2級後期No.5では、粗粒率が大きいときの粒度を「細かい」とする形で出ています。どちらも向きを逆にしただけです。

• 粒形判定実積率試験……粒形の良否を判定する。
• 硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験……凍結融解の繰返しに対する骨材品質の適否を判定する。
• ロサンゼルス試験機による粗骨材のすり減り試験……摩耗抵抗性を判定する。凍結融解ではない。
• 有機不純物試験／アルカリシリカ反応性試験（化学法）……それぞれ有機不純物、アルカリシリカ反応性を調べる。

なぜ吸水率が大きいと凍害に弱く、なぜ安定性試験に硫酸ナトリウムを使うのか

吸水率と耐凍害性

骨材の中には細かい空隙があり、そこに水が入ります。吸水率が大きいということは、骨材が水をたくさん抱えているということです。

その水が凍ると体積が約9%増えます。逃げ場が無ければ、膨らんだ分の力は骨材そのものを内側から押し広げます。凍結と融解が繰り返されるたびにこれが起き、骨材が割れ、コンクリートの表面がはがれていきます。だから吸水率が大きい骨材を使ったコンクリートは耐凍害性が低下します。

硫酸ナトリウムで凍害を再現する

凍結融解を実際に何百回も繰り返して試験するのは時間がかかります。そこで、硫酸ナトリウムの結晶が空隙の中で成長するときの圧力を、氷が膨らむ力の代わりに使います。これが安定性試験です。骨材を硫酸ナトリウム溶液に浸して乾かす操作を繰り返し、どれだけ壊れたかで判定します。

だから凍結融解の適否は硫酸ナトリウムです。ロサンゼルス試験機は、鋼球と一緒に骨材を回転させてすり減らす装置で、測っているのは摩耗です。同じ「骨材が壊れる」試験でも、壊し方が違います。

令和6年度1級No.12は、凍結融解の適否を「ロサンゼルス試験機によるすり減り試験で判定する」とした肢が誤りでした。アルカリシリカ反応そのものはコンクリートの劣化で扱っています。

混ぜて使うときは項目で扱いが変わる

異なる種類の細骨材を混合して使う場合、測るタイミングが項目で違います。

吸水率は「1粒でも悪い骨材が混ざっていると、そこから壊れる」性質なので、平均では見られません。塩化物量は総量で効くので、混ぜたあとで見ます。目的が違うから扱いも違うという話です。

再生骨材・高炉スラグ細骨材

• 再生粗骨材H（JIS A 5021）……吸水率は3.0%以下。
• 高炉スラグ細骨材……粒度調整などの目的で、細骨材の一部として山砂等の天然細骨材と混合して用いられる場合が多い。

施工管理での確認ポイント

• 品質証明書と現物を照合する：証明書の数値だけで済ませない。色・臭い・異物の混入を現物で見る。
• 保管を分ける：粗骨材と細骨材を種類ごとに仕切って置き、雨水や土が混ざらないようにする。混ざると粒度が変わる。
• 雨天後の含水を確認する：細骨材は雨のあとで表面水率が大きく変わる。打設当日の朝に確認して配合を補正する。補正しないと実際の水セメント比が狂う。
• 混合して使うときは吸水率を混合前に測る：混合後の平均値で判定しない。
• 凍害地域では安定性試験の結果を見る：すり減り試験の値ではなく、硫酸ナトリウムによる安定性試験の値を確認する。

過去問でどう問われたか

骨材は1級で令和5・6・7年度に、2級で令和5年度後期・令和7年度後期に出ています。1級では年に2問出る年もある頻出分野です。引っかけは大きく3パターンです。

• ① 向きの逆転……すりへり減量が大きいと抵抗性が「向上する」、粗粒率が大きいと粒度が「細かい」とする。
• ② 試験のすり替え……凍結融解の適否をすり減り試験で判定するとする。
• ③ タイミングのすり替え……細骨材の吸水率を混合後の試料で判定してよいとする。

つまりすりへり減量が大きいほど弱い、吸水率が大きいほど凍害に弱い、凍結融解は硫酸ナトリウム、吸水率は混合前。この4つで肢が切れます。

理解度チェック

まとめ

• 骨材の性質とは、すりへり減量・吸水率・粗粒率・粒形など、骨材そのものの性質。壊れない・水を持ち込まない・詰まりやすいの3つが求められる。
• すりへり減量が大きい → すりへり抵抗性は低下。吸水率が大きい → 耐凍害性が低下。
• 粗粒率が大きい → 粒径の大きい骨材の割合が多い（粒度は粗い）。粒形は球形がよい。
• 粗骨材＝5mm網ふるいに質量で85%以上とどまるもの。砂利の絶乾密度は一般に2.5g/cm³以上。
• 凍結融解の適否＝硫酸ナトリウムによる安定性試験。摩耗抵抗性＝ロサンゼルス試験機のすり減り試験。粒形の良否＝粒形判定実積率試験。
• 細骨材を混合するとき、吸水率は混合前の各骨材ごと、塩化物量は混合後の試料で判定する。
• 再生粗骨材Hの吸水率は3.0%以下。高炉スラグ細骨材は天然細骨材と混合して用いられることが多い。

セメントはセメントの種類、配合はコンクリートの配合で確認できます。