コンクリート主任技士過去問 問題と解説
【令和２年度―問題１】
セメントの水和反応に関する次の記述のうち、不適当なものはどれか。
（１）生成された水酸化カルシウムは、セメント硬化体をアルカリ性に保ち、ポゾランの可溶性シリカやアルミナと反応して安定的な化合物を生成する。
（２）せっこうは、けい酸三カルシウム（C3S）の水和を抑制し、セメントの急結を防止する。
（３）常温常圧化での主な生成物は、けい酸カルシウム水和物と水酸化カルシウムである。
（４）オートクレーブ養生のような高温高圧化では、結晶性のトバモライトという強度の高い水和物が生成される。
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正解（２）
（１）問題のとおりです。コンクリート中のセメントが水和する際に生成される”水酸化カルシウム”とポゾランが反応してカルシウムシリケート化合物（Ｃ－ＳーＨ）が生成される反応のことをポゾラン反応と言います。フライアッシュの主成分は、シリカとアルミナで、問題はフライアッシュを用いたコンクリートに関することであることが分かります。
（２）誤りです。せっこう（硫化カルシウム：CaSO4）は、反応がきわめて速い、アルミン酸三カルシウム（C3A）の水和による瞬結を防止するために添加されます。ポルトランドセメントには、3～4％のせっこうが含まれています。
（３）問題のとおりです。常温常圧化では、セメントクリンカーのうちの、けい酸二カルシウム（C2S）および、けい酸三カルシウム（C3S）が活発に反応し、水酸化カルシウム（Ca(OH)2）が生成してからけい酸カルシウム水和物（C-S-H）が生成します。
水酸化カルシウムも、けい酸カルシウム水和物（C-S-H）もコンクリートの強度を向上させます。
水酸化カルシウムも、けい酸カルシウム水和物（C-S-H）もコンクリートの強度を向上させます。
（４）問題のとおりです。オートクレーブ養生のような高温高圧化では、常温では不活性なシリカが、カルシウムと結合することで、けい酸カルシウム水和物（結晶性のトバモライト）という強度の高い安定した反応物を生成するため、製造されたコンクリートは常温で養生された場合よりも高強度なものとなります。
【令和２年度―問題２】
表乾状態の細骨材500.0gを105℃で一定質量となるまで簡素させた後、デシケータ内で室温まで冷却し、その質量を測定したところ490.5gであった。また、この細骨材のふるい分け試験結果は下表の通りであった。この細骨材の吸水率と粗粒率の組合わせのうち、正しいものはどれか。
| ふるいの呼び寸法 (mm) |
10 | 5 | 2.5 | 1.2 | 0.6 | 0.3 | 0.15 |
| 各ふるいを通過する 質量分率(%) |
100 | 98 | 83 | 63 | 45 | 26 | 6 |
| 吸水率(%) | 粗粒率 | |
| （１） | 1.90 | 2.79 |
| （２） | 1.90 | 3.21 |
| （３） | 1.94 | 2.79 |
| （４） | 1.94 | 3.21 |
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正解（３）
【粗粒率】
粗粒率とは、（80mm）、40mm、20mm、10mm、5mm、2.5mm、1.2mm、0.6mm、0.3mm、0.15mmの各ふるいに留まる（骨材の）質量百分率の総和を100で割った値です。ふるいの寸法は、80mm×1/2=40mm、40mm×1/2=20mm、20mm×1/2=10mm・・・と半分になっていきます。※（80mm）にした理由は、土木では80mmを入れて計算する場合がありますが、建築では80mmを入れずに40mm以下の骨材を対象として計算します。（計算上、どちらの場合も0です。）
問題文は各ふるいを通過する質量分率ですので、100からそれぞれの値を引くことで、各ふるいに留まる（骨材の）質量百分率が算出できます。
【粗粒率の計算表】
| ふるいの呼び寸法 (mm) |
40 | 20 | 10 | 5 | 2.5 | 1.2 | 0.6 | 0.3 | 0.15 |
| 各ふるいに留まる 質量百分率(%) |
0 | 0 | 0 | 2 | 17 | 37 | 55 | 74 | 94 |
【粗粒率の計算】
$$\frac{2+17+37+55+74+94}{100}=2.79$$
【吸水率】
骨材の状態と、含水状態の模式図を下に示します。
【吸水率の計算】
$$吸水率=\frac{吸水量}{絶乾質量}％$$
問題から
吸水量：500.0g-490.5g=9.5g
絶乾質量:9.5g
$$吸水率=\frac{9.5}{490.5}=1.94％$$
【令和２年度―問題３】
各種混和材を用いたコンクリートに関する一般的な記述のうち、不適当なものはどれか。
（１）高炉スラグ微粉末を用いた場合、その比表面積が小さくなるほど、反応が緩やかになるため、コンクリートの断熱温度上昇速度は小さくなる。
（２）フライアッシュを用いると、ポゾラン反応によって組織が緻密化するが、湿潤養生が十分でないと、凍害による表面劣化の増大や強度不足を招きやすくなる。
（３）膨張材を用いると、エトリンガイトや水酸化カルシウムの結晶の生成量の増大によりコンクリートは膨張するため、収縮ひび割れの低減に効果がある。
（４）シリカフュームを用いると、マイクロフィラー効果によって、組織が緻密化するが、この効果は水結合材比の大きなコンクリートほど顕著である。
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正解（４）
（１）問題のとおりです。セメントの粉末度は、比表面積（cm2/g）で表されます。
粉末度が高い＝比表面積が大きい ということになります。下の図では右側の「粉末度が高い」状態の方が”比表面積が大きい”ことが分かると思います。
粉末度が高い＝比表面積が大きい ということになります。下の図では右側の「粉末度が高い」状態の方が”比表面積が大きい”ことが分かると思います。
比表面積が大きいほど、水和反応が進みやすくなります。
（２）問題のとおりです。フライアッシュは、可溶性の二酸化シリカ（SiO2）がセメントの水和で生じた水酸化カルシウム（Ca(OH)2）と反応し、長期強度を発現させます。この反応による水和物が空隙を充てんするためコンクリートの組織が緻密化して、長期強度が増進されます。水和反応には、水が必要です。
湿潤養生が十分でないと、未反応部分が残り、十分な強度が得られません。また、コンクリート組織に空隙が生じ、その空隙に水が浸入し、凍結融解を繰り返すことで、凍害を生じやすくなります。
湿潤養生が十分でないと、未反応部分が残り、十分な強度が得られません。また、コンクリート組織に空隙が生じ、その空隙に水が浸入し、凍結融解を繰り返すことで、凍害を生じやすくなります。
（３）問題のとおりです。コンクリートの収縮を膨張させることで相殺し、ひび割れを抑制する働きを持つのが、膨張剤です。膨張材には、主に以下の２種類があります。
遊離石灰と反応させ、水酸化カルシウムを生成させて膨張性を付与するもの
エトリンガイトを生成させて膨張性を付与するもの
遊離石灰と反応させ、水酸化カルシウムを生成させて膨張性を付与するもの
エトリンガイトを生成させて膨張性を付与するもの
（４）誤りです。シリカフュームの粒径はとても小さく、コンクリートの組織の間隙を埋める効果があります。この効果をマイクロフィラー効果と言います。マイクロフィラー効果は、水結合材比（水セメント比）が小さなものほど効果を顕著に現れます。
【令和２年度―問題４】
鋼材に関する一般的な記述のうち、適当なものはどれか。
（１）異形棒鋼では、棒鋼の径によらず表面に設けられた突起の高さは同じである。
（２）降伏点が明確でないPC鋼材の場合、永久ひずみが0.1%の時の荷重を原断面積で除した値を耐力とし、降伏点の代用としている。
（３）PC鋼材に引張応力を与え一定の長さを保った場合、時間が経過しても引張応力は一定に保たれる。
（４）鉄筋の弾性係数（ヤング係数）は降伏点の大きさによらずほぼ等しいので、降伏点が大きい鉄筋の方が降伏点に達した時の伸びは大きくなる。
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正解（４）
（１）誤りです。棒鋼の径が大きいほど、突起の高さは高くなります。
（２）誤りです。PC鋼材の場合、永久ひずみが0.2%の時の荷重を原断面積で除した値を耐力とし、降伏点の代用としています。
なお、降伏点が明確に現れない材料として、高張力鋼やステンレス鋼があります。
高張力鋼は、0.2%の時の応力度を降伏点と見なしますが、ステンレス鋼は0.1%の時を採用します。
なお、降伏点が明確に現れない材料として、高張力鋼やステンレス鋼があります。
高張力鋼は、0.2%の時の応力度を降伏点と見なしますが、ステンレス鋼は0.1%の時を採用します。
（３）誤りです。PC鋼材に引張応力を与えて、一定の長さに保っておくと、時間の経過とともにその引張応力が減少します。この現象をリラクセーションといいます。リラクセーションの大きいPC鋼材は、プレストレスの減少量が大きくなります。
（４）問題のとおりです。鉄筋の弾性係数（ヤング係数）は降伏点の大きさによらずほぼ等しいので、降伏点が大きい鉄筋の方が降伏点に達した時の伸びは大きくなります。
【令和２年度―問題５】
コンクリート分野の環境問題に関する一般的な記述のうち、不適当なものはどれか。
（１）セメント製造工場におけるセメント1kg当たりの二酸化炭素排出量は、高炉セメントB種の方が、フライアッシュセメントB種よりも少ない。
（２）セメント製造時に、材料や混合材、熱エネルギーとして、多量の副産物と産業廃棄物を活用しており、その使用量はセメント1トン当たり100kg程度である。
（３）JIS A 5011-1～4（コンクリート用スラグ骨材）では、環境安全性に配慮して、化学物質の溶出量や含有量の基準が規定されている。
（４）コンクリート塊の再資源化率は、我が国では90%を上回っており、その大半は路盤材として再利用されている。
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正解（４）
（１）問題のとおりです。セメント製造工場におけるセメント1kg当たりの二酸化炭素排出量は、高炉セメントB種の方が、フライアッシュセメントB種よりも少ないです。
高炉セメントB種：高炉スラグ微粉末量30～60%
フライアッシュセメントB種：フライアッシュ分量10～20%
フライアッシュセメントB種：フライアッシュ分量10～20%
| 材料 | CO2排出量(kg/t) |
|---|---|
| ポルトランドセメント | 757.9 |
| 高炉スラグ微粉末 | 24.1 |
| フライアッシュ | 17.9 |
（２）誤りです。セメント製造時の副産物と産業廃棄物の使用量は、1990年時点では250kg/t程度でしたが、年々増え続け、近年では約500kg/t程度となっています。
（３）問題のとおりです。以下のように、環境安全品質基準が定められています。（一般用途）
| 項目 | 溶出量(mg/L) | 含有量(mg/kg) |
| カドミウム | 0.01以下 | 150以下 |
| 鉛 | 0.01以下 | 150以下 |
| 六価クロム | 0.05以下 | 250以下 |
| ヒ素 | 0.01以下 | 150以下 |
| 水銀 | 0.0005以下 | 15以下 |
| セレン | 0.01以下 | 150以下 |
| フッ素 | 0.8以下 | 4000以下 |
| ホウ素 | 1以下 | 4000以下 |
（４）問題のとおりです。コンクリート塊は、平成30年度の再資源化率が約99%で、ほぼ全量が再生骨材や路盤材に利用されています。
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