出典：建築物衛生管理技術者試験令和5年度(2023年)｜建築物の構造概論第93問
問題
鉄筋コンクリート構造とその材料に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) セメントペーストは、砂、セメント、水を練り混ぜたものである。
(2) 梁（はり）に設けられた設備配管のための開孔部の径は、一般に梁せいの1／3以下とする。
(3) コンクリートと鉄筋の線膨張係数は、ほぼ等しい。
(4) 柱の帯筋比は、0.2%以上とする。
(5) 中性化している部分のコンクリート表面からの距離を中性化深さという。
ビル管過去問｜鉄筋コンクリート構造｜材料・中性化・帯筋比・開口補強の基礎を解説
この問題は、鉄筋コンクリート構造の基本事項として、材料の定義、梁の開口補強に関する一般的な考え方、コンクリートと鉄筋の性質、柱の帯筋比、中性化の意味を問う問題です。正答は(1)です。セメントペーストは「セメントと水」を練り混ぜたものであり、砂は含みません。砂を含むとモルタルになります。ほかの選択肢は、鉄筋コンクリート構造の基礎知識として適切な内容です。材料名の定義と、よく出る数値や用語を正確に整理しておくことが得点につながります。
(1) セメントペーストは、砂、セメント、水を練り混ぜたものである。
不適切です。その理由は、セメントペーストとは、セメントと水だけを練り混ぜたものを指すからです。ここに砂を加えたものはモルタル、さらに砂利や砕石などの粗骨材まで加えたものがコンクリートです。つまり、この選択肢は「セメントペースト」と「モルタル」を混同しています。鉄筋コンクリートの材料に関する問題では、この用語の違いが非常によく問われます。名称は似ていますが、構成材料が異なるため、ここは確実に区別して覚えておきたいところです。
(2) 梁（はり）に設けられた設備配管のための開孔部の径は、一般に梁せいの1／3以下とする。
適切です。その理由は、梁に大きな開口を設けると、梁の断面が欠けて耐力や剛性が低下し、ひび割れや破壊の原因になりやすいためです。そのため、設備配管のための開孔部は、一般に梁せいの1／3以下とするという目安が用いられます。もちろん、実際の設計では開口位置や補強方法、梁に生じる応力状態なども考慮されますが、試験ではまずこの基本的な目安を押さえることが大切です。開口は自由に設けてよいものではなく、構造安全性に配慮した制限があるという理解が重要です。
(3) コンクリートと鉄筋の線膨張係数は、ほぼ等しい。
適切です。その理由は、鉄筋コンクリートが一体となって働きやすい大きな理由の一つが、コンクリートと鉄筋の線膨張係数がほぼ等しいことにあるからです。温度変化があっても、両者の伸び縮みの差が比較的小さいため、内部で大きなずれや応力が生じにくく、付着が保たれやすくなります。もし線膨張係数が大きく異なれば、温度変化のたびに界面に無理が生じ、ひび割れやはく離の原因になりやすくなります。鉄筋コンクリートが広く使われている背景には、こうした材料相性のよさがあります。
(4) 柱の帯筋比は、0.2%以上とする。
適切です。その理由は、柱の帯筋は、主筋の座屈防止、せん断補強、コンクリートの拘束によるじん性向上などの重要な役割を持っており、一定量以上を確保する必要があるからです。帯筋比0.2%以上という数値は、柱の基本的な構造条件としてよく問われる代表的な基準です。帯筋が不足すると、地震時などに柱の粘り強さが失われ、急激な破壊につながるおそれがあります。柱は建物全体の安全性に直結する部材なので、こうした最低限の補強条件は確実に覚えておきましょう。
(5) 中性化している部分のコンクリート表面からの距離を中性化深さという。
適切です。その理由は、中性化深さとは、コンクリート表面から中性化が進行した境界までの深さを表す用語だからです。コンクリートは本来アルカリ性で、内部の鉄筋をさびにくくしています。しかし、空気中の二酸化炭素などの影響で中性化が進むと、この保護作用が弱まり、鉄筋腐食の危険が高まります。したがって、中性化深さは、鉄筋コンクリートの耐久性を評価するうえで重要な指標です。単に表面が劣化しているかを見るのではなく、どこまで中性化が進んでいるかを深さで把握する点がポイントです。
この問題で覚えるポイント
鉄筋コンクリート構造では、まず材料の名称を正確に整理することが重要です。セメントと水だけならセメントペースト、これに砂を加えるとモルタル、さらに粗骨材を加えるとコンクリートになります。この区別は頻出です。次に、鉄筋コンクリートが成立する理由として、コンクリートは圧縮に強く引張に弱いこと、鉄筋は引張に強いこと、さらに両者の線膨張係数がほぼ等しく付着性もよいことを押さえておく必要があります。構造部材の基礎数値としては、梁の開孔部は一般に梁せいの1／3以下、柱の帯筋比は0.2%以上という点が重要です。また、耐久性の分野では中性化が定番で、コンクリートのアルカリ性が失われることで鉄筋腐食の危険が増すこと、中性化深さは表面からその到達位置までの距離で表すことを理解しておくと、同テーマの問題に対応しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、名称が似ている材料用語を混同させる点にあります。セメントペースト、モルタル、コンクリートは、どれも似た場面で出てくるため、受験中に頭の中で入れ替わりやすいです。特に「砂」が入るかどうかは典型的な罠です。また、ほかの選択肢はもっともらしい正しい内容が並んでいるため、材料の定義があいまいなままだと、なんとなく全て正しそうに見えてしまいます。さらに、数値を含む記述は不安になりやすいですが、この問題では数値よりも基本用語の定義のほうが重要でした。試験では、難しい構造計算よりも、このような基礎用語のわずかな違いを突いてくることが多いので、「一語違い」を見抜く意識を持つことが大切です。
