RC造（鉄筋コンクリート造）徹底解説：設計・施工・維持管理のポイント

2025年12月26日 最終更新日時 : 2025年12月26日 エバープレイ編集部

はじめに — RC造とは何か

RC造（鉄筋コンクリート造、Reinforced Concrete）は、コンクリートの高い圧縮強度と鉄筋の引張能力を組み合わせた構造形式で、建築・土木で広く用いられてきました。耐久性や耐火性、成形性に優れ、多層建物や橋梁・地下構造物など多様な用途で採用されます。本稿ではRC造の材料・構造特性、設計・施工上の留意点、劣化と維持管理、地震・火災対策、近年の課題と持続可能性について詳しく解説します。

歴史と普及の背景

19世紀後半に鉄筋を組み込んだコンクリートの技術が確立して以来、RC造は急速に普及しました。日本では大正・昭和期から都市部の集合住宅や公共建築、戦後の高度成長期におけるインフラ整備で大量に採用され、その施工・設計技術が発展しました。現代では建築基準法や日本建築学会（AIJ）の示方書、JIS規格、JASSなどの基準に基づく設計・施工が行われています。

主要材料とその役割

  • コンクリート：セメント、骨材（砂・砂利）、水、必要に応じて混和材・混和剤を配合して作る。コンクリートは圧縮に強く、耐久性や耐火性に寄与する。設計強度（圧縮強度）、ワーカビリティ（スランプ）、水セメント比（w/c）は品質管理の基本。
  • 鉄筋（鋼材）：引張力や曲げに対する抵抗を供給する。鉄筋径・間隔・継手・定着方法（フックや重ね継手、機械式継手）などの配慮が設計上重要。
  • 混和剤・混和材：ワーカビリティ向上や早強化、耐久性向上のために用いる。空気連行剤、減水剤、フライアッシュや高炉スラグ微粉など。

設計の基本原理

RC部材は、断面を組み合わせた“複合材料”として扱う。設計では、耐力（Ultimate Limit State）と使用限界（Serviceability Limit State）の両面を確認する必要があります。主な検討項目は次のとおりです。

  • 曲げ・せん断・軸力に対する抵抗
  • たわみ・ひび割れ幅などの使用性（耐久性、仕上げ保持）
  • 耐火性能・防火区画への配慮
  • 地震時の靭性（じんせい）と配筋の拘束（詳細化）

日本では、地震力に対して塑性化領域での挙動を考慮した設計（限界耐力法、保有水平耐力設計など）や、部材のじん性を確保するための配筋細目が重要視されています。

構造挙動の特徴

コンクリートは圧縮に強い一方で引張りに弱いため、引張側に鉄筋を配置することで引張応力を負担させます。曲げに対しては、中立軸の移動による圧縮コンクリートと引張鉄筋の相互作用で抵抗します。また、せん断破壊や付着不足（鉄筋とコンクリートの滑り）には特別な配慮が必要です。

施工プロセスと品質管理

  • 型枠（フォームワーク）：形状の精度と支持構造の安全性が重要。耐圧、変形の抑制、打設後の支持除去時の順序を設計に反映。
  • 配筋工：所定のかぶり厚（コンクリート被り）を確保し、継手長さや間隔、定着を適正に施工する。スペーサーの使用でかぶりを維持。
  • 打設・締固め：均一な締固め（内部振動）で空隙を減らし、付着を良くする。ポンプ打設やバイブレータの適切な使用が不可欠。
  • 養生：初期乾燥防止と温度管理（温度ひび割れ対策）として適切な湿潤養生や被覆を行う。早期の養生不足は耐久性を損なう。

耐久性と劣化機構

RC造の主な劣化要因は以下です。

  • 塩害（塩化物イオンの浸入）：海岸部や凍結防止剤で鉄筋の防錆被膜が破れ、腐食が進行。かぶり厚の確保、低浸透性コンクリート、表面処理が対策。
  • 中性化（炭酸化）：コンクリートのアルカリ性が大気中のCO2で低下し、鉄筋のパッシベーションが失われる。深さの進行は時間依存。
  • アルカリ骨材反応（ASR）：一部の骨材で膨張性の反応が生じ、ひび割れ・押し出しを発生。
  • 凍結融解・塩分の凍結攻撃：空気連行不十分な場合に表面剥落を招く。

劣化対策としては設計段階でのかぶり厚・材料選定、施工管理、定期点検・補修が基本です。

検査・診断と補修技術

既存RC構造物の診断では、目視調査、はつり試験、コア採取による圧縮強度試験、半電池法による腐食性評価、超音波法（UPV）やレーダー探査による内部欠陥検出が用いられます。補修工法には次のものがあります。

  • 表面補修（モルタル充填、シーリング）
  • 鉄筋防食（塩分洗浄、亜鉛めっきやエポキシコーティング、陰極防食）
  • 断面修復（モルタル・高性能補修材）と再塗装
  • 補強（鋼板巻立て、FRP巻立て、増し打ち、PC化）

地震設計上の留意点

地震国である日本では、RC造の靭性確保と詳細設計が重要です。主な方針は以下の通りです。

  • 塑性化を想定した部材配置と継手・端部処理（ブロック化・拘束筋）
  • せん断欠陥を回避するためのせん断補強筋の配置
  • 要所のダクト性（柱の延性確保）と破壊モードの制御（部材の順序破壊を避ける）
  • 耐震補強では外付けフレームや制震装置の活用

火災時の挙動

コンクリートは耐火性が高く、被覆厚が適切であれば鉄筋の温度上昇を抑制できます。ただし高温によりコンクリートの強度低下や爆裂（急激な水蒸気圧）を招くことがあり、耐火設計・被覆の確保、必要に応じた断熱材の併用が重要です。

環境・持続可能性の観点

コンクリートはセメント製造によるCO2排出が課題です。対策として低炭素セメント（高炉スラグふ使役、フライアッシュの利用）、混合材の活用、再生骨材の導入、ライフサイクルでの最適化（長寿命化・補修による延命）などが進められています。

代表的な劣化事例と対応の実例

海岸近傍のRC橋脚では塩害により鉄筋腐食から剥落が発生することがあります。この場合、表面はつり、塩分除去、補修モルタル充填、防食処理および表面保護塗装を行い、必要に応じてFRP巻立てなどで補強します。集合住宅では中性化進行によるひび割れ・はがれが発生しやすく、定期点検に基づく早期補修で大規模改修を回避できます。

設計・施工の実務チェックリスト

  • 設計図のかぶり厚・継手長さの確認
  • コンクリート配合（設計強度、w/c、スランプ）と混和材の指定
  • 配筋の干渉、スペーサー配置、支持・締め付けの適正化
  • 打設計画（ポンプ・打継ぎ・寒暑対策）と養生計画
  • 完成後の非破壊検査・強度確認、定期点検計画の策定

今後の課題と展望

RC造は依然として主要な構造形式ですが、環境負荷低減や長寿命化、耐震性能のさらなる向上が求められています。プレキャスト化や高性能材料（高強度コンクリート、超高耐久材料）、ICTを使った品質管理（打設時の温度・含水率モニタリング、配筋のBIM管理）などが進んでいます。また既存ストックの劣化対策とリノベーション技術の普及も重要です。

まとめ

RC造は材料特性を生かした設計・施工と、長期的な維持管理の両立が不可欠です。設計段階での十分な配慮、施工品質の確保、定期的な点検と適切な補修が構造物の安全性と寿命を左右します。最新の規準や技術動向を踏まえ、環境面も考慮した最適な設計・維持管理を心がけてください。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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