コンクリートが膨張する原因とは？｜ひび割れとの関係・膨張材の効果・対策を解説

コンクリートにひび割れや盛り上がりが見られると、「劣化が始まっているのではないか」「補修が必要なのではないか」と不安になる方も多いのではないでしょうか。

実は、コンクリートの膨張には注意すべき異常現象だけでなく、ひび割れ対策として意図的に利用される膨張もあります。そのため、膨張しているから危険、膨張材を使えば安心と単純に判断することはできません。

そこでこの記事では、コンクリートが膨張する原因や、意図的な膨張との違いについてわかりやすく解説します。

結論｜コンクリートの膨張には「異常な膨張」と「意図的な膨張」の2種類がある

コンクリートの膨張はすべてが悪い現象ではありません。

実際には、補修や調査が必要な「異常な膨張」と、ひび割れを抑制するための「意図的な膨張」の2種類があります。

なお、公益社団法人 日本コンクリート工学会でも、コンクリートは温度変化や水分状態によって体積変化する材料であることが示されています。そのため、膨張そのものではなく「なぜ膨張しているのか」が重要な判断ポイントになります。

まずは2種類の膨張について、その特徴を解説します。

異常な膨張は劣化やひび割れの原因になる

異常な膨張は、コンクリートの経年劣化や外的要因などにより、予期せず起きる膨張です。構造物の耐久性低下につながる可能性があります。

特に現場で問題になるのが、次のような原因で発生する膨張です。

• アルカリシリカ反応（ASR）
• 吸水による体積変化
• 温度変化による熱膨張

内部で膨張圧が発生すると、コンクリート表面に網目状のひび割れが現れたり、一部が押し上げられたりすることがあります。

駐車場や擁壁、橋梁などでひび割れと膨らみが同時に発生している場合は、単なる経年劣化ではなく膨張が原因になっているケースもあります。気になる症状がある場合は、早めに点検を行ってみてください。

膨張材による膨張はひび割れ防止が目的

建設業界では、意図的にコンクリートを膨張させることで耐久性向上を目指す技術があります。これを膨張コンクリートと呼びます。

膨張材協会によると、膨張材はコンクリートが硬化初期にわずかに膨張する性質を利用し、その後に発生する乾燥収縮を相殺するために利用します。結果として、床や壁、地下構造物などで発生しやすい収縮ひび割れの低減が期待できます。

つまり、膨張材による膨張は劣化ではなく予防策です。ひび割れ対策として採用されるケースも多いため、膨張という言葉だけで危険と判断しないようにしましょう。

コンクリートが膨張する主な原因

コンクリートが膨張する原因は複数あります。

実際、国立研究開発法人土木研究所の「コンクリート構造物の補修対策施工マニュアル 2022年版」などでは、温度変化による自然な膨張もあれば、化学反応や水分の影響によって構造物にダメージを与える膨張などがあると記載されています。同じ「膨張」という現象でも原因によって危険度や対処方法が大きく異なるため、まずは何が起きているのかを整理することが重要です。

ここでは、主な原因とどのように膨張するのかを解説します。

温度変化による熱膨張

コンクリートの膨張で最も一般的なのが、温度変化による熱膨張です。

コンクリートは温度が上昇すると膨張し、温度が下がると収縮する性質を持っています。これは劣化ではなく自然な現象です。特に駐車場や歩道、橋梁など屋外の構造物は、夏場の直射日光や昼夜の寒暖差による影響を受けやすくなります。

通常は伸縮目地によって変形を吸収しますが、目地不足や設計不良があると膨張する力の逃げ場がなくなり、ひび割れや隆起が発生することがあります。

アルカリシリカ反応（ASR）

コンクリートの膨張で注意が必要なのが、アルカリシリカ反応（ASR）です。

ASRは、セメント中のアルカリ成分と骨材中の反応性シリカが化学反応を起こし、膨張性のゲルを生成する現象を指します。このゲルが水分を吸収すると内部からコンクリートを押し広げるため、網目状のひび割れや変形が発生します。

特に橋梁や擁壁などでは耐久性低下につながることもあり、広範囲のひび割れが見られる場合はASRの可能性を疑う必要があります。

吸水による膨張

地下構造物や水回りでは、吸水による膨張が発生することがあります。

コンクリートは水分を吸収するとわずかに体積が増加します。地下ピットや擁壁、水槽など常に湿潤状態にある構造物では、この膨張と収縮が繰り返されます。

吸水だけで大きな損傷が発生するケースは多くありませんが、長期間続くとひび割れや他の劣化現象を助長する可能性があります。湿気の多い環境では定期的な点検を行うことが大切です。

また、膨張に加えて「ひび割れ」の原因も知りたい方は、以下の記事をチェックしてみてください。

コンクリートの膨張が危険か判断する目安

コンクリートの膨張は、すぐに補修が必要なケースもあれば、経過観察で問題ないケースもあります。

まず確認したいのは、膨張とあわせてどのような症状が発生しているかです。コンクリートの膨張は原因によって対処方法が大きく異なるため、以下を目安に判断してみましょう。

特に注意したいのは、広範囲に網目状のひび割れが発生しているケースです。アルカリシリカ反応（ASR）が進行している場合、補修だけでは再発することもあります。

一方で、季節によって状態が変化するだけであれば、熱膨張による自然な体積変化である可能性があります。ただし、原因によって補修方法や費用が大きく変わるため、判断に迷う場合は専門業者へ調査を依頼してみてください。

膨張コンクリート（膨張材入りコンクリート）とは

ひび割れを防ぐために意図的に膨張させる「膨張コンクリート」という技術があります。

膨張コンクリートとは、通常のコンクリートに膨張材を混入したものです。膨張材協会によると、膨張材は「JIS A 6202」で規定されたコンクリート用混和材であり、乾燥収縮や温度変化によるひび割れを抑制する目的で使用されています。

ここでは、膨張コンクリートの概要を紹介します。

膨張材とは

膨張材とは、コンクリートに初期膨張を与えるための混和材です。

硬化初期にエトリンガイトや水酸化カルシウムが生成されることでコンクリートがわずかに膨張し、その後に発生する乾燥収縮を打ち消す働きをします。そのため、収縮によるひび割れが発生しやすい床スラブや壁部材などで多く使用されています。

一般的な収縮補償用では、1㎥あたり20〜30kg程度の膨張材を配合するケースが多く、用途や求められる性能によって配合量が調整されます。

なぜ膨張させるのか

膨張コンクリートの目的は、コンクリートの弱点である収縮ひび割れを減らすことです。

コンクリートは硬化後に水分が蒸発すると収縮します。このとき部材内部や鉄筋によって動きが拘束されると引張応力が発生し、ひび割れの原因になります。

そこで、施工初期にあらかじめ膨張させて圧縮応力を与えておくことで、後から発生する収縮の影響を相殺します。実際、漏水リスクを抑えたい地下構造物や長い壁、広い床面などで採用されることが多く、耐久性向上につながる対策として活用されています。

膨張材のメリットとデメリット

膨張材はひび割れ対策として有効な材料ですが、すべてのコンクリート工事で必要になるわけではありません。

実際の現場では、構造物の用途や規模、求められる耐久性を考慮して採用を判断します。特に床スラブや地下構造物など収縮ひび割れが問題になりやすい部位では効果を発揮しますが、配合や施工方法を誤ると期待した性能が得られない場合もあります。

まずはメリットとデメリットを整理してみましょう。

【メリット】

• 乾燥収縮によるひび割れを抑制できる
• 漏水リスクの低減につながる
• コンクリート構造物の耐久性向上が期待できる
• 補修や維持管理コストの削減につながる場合がある

【デメリット】

• 通常コンクリートより材料費が高くなる
• 過剰添加すると膨張ひび割れの原因になる可能性がある
• 配合設計や品質管理が重要になる
• 小規模な土間やDIY用途では費用対効果が低い場合がある

なお、誤解されやすいのが「膨張材を入れればひび割れがなくなる」という考え方です。実際には養生不足や急激な乾燥、施工不良があればひび割れは発生します。

そのため、膨張材はあくまでひび割れリスクを低減するための対策のひとつと考えることが大切です。

まとめ

コンクリートの膨張には、温度変化やアルカリシリカ反応（ASR）などによる異常な膨張と、膨張材を用いた意図的な膨張があります。特に網目状のひび割れや変形が見られる場合は、劣化が進行している可能性もあるため注意が必要です。

症状だけで判断せず、まずは原因を確認したうえで適切な補修や対策を検討してください。