鉄筋の必需品鉄筋のサイズ、種類、等級、用途

鉄筋は私たちの生活のいたるところにあるが、鉄筋を目にすることはめったにない。というのも、鉄筋は建築に不可欠な要素であり、コンクリート構造物を巨大な圧力に耐えるよう補強するために使用されるからだ。

この記事では、鉄筋の組成、製造、種類、等級、サイズ、および将来の動向について深い洞察を提供し、鉄筋についての理解を深め、建設実務について十分な情報に基づいた意思決定を行えるようにします。

鉄筋とは？

鉄筋は、補強バーとも呼ばれ、99% 鉄と 1% 炭素で作られた頑丈な鋼棒です。鉄筋は通常、熱間圧延によって製造され、リブ付きの表面によりコンクリートとの接着性が向上します。鉄筋の引張強度、耐久性、熱膨張特性により、温度変化の問題が軽減され、コンクリートの構造強度が向上します。鉄筋にはさまざまなタイプとサイズがあり、さまざまな建築構造に適用できます。

鉄筋の歴史

• 1850年代フランスの庭師ジョセフ・モニエは、鉄鋼を使ってコンクリートの植木鉢を強化する鉄筋コンクリートを発明しました。
• 1900年代初頭ねじり鉄筋はアーネスト・L・ランサムによって発明され、鋼鉄とコンクリートの結合を改良しました。
• 20世紀半ば鋼材の品質と生産方法の改善により、主要なインフラプロジェクトにおける鉄筋の使用が拡大しました。
• 20世紀後半: 耐食性を向上させるためにエポキシコーティングされたステンレス鋼の鉄筋が導入されました。
• 21世紀: 繊維強化ポリマー (FRP) 鉄筋は、耐腐食性と軽量性に優れた代替品として登場しました。

鉄筋の製造方法

鉄筋は主にリサイクルされた鋼鉄から作られており、非常に環境に優しい。 

1. 溶ける： その工程は、鉄スクラップを電気アーク炉で溶かし、固体の金属を液体に変えることから始まる。
2. 溶けた鋼： その後、溶鋼は精製用に準備され、不純物が取り除かれ、品質が確保される。
3. 精製： 一度溶けた鋼は精製され、ビレットに鋳造され、さらに加工するための初期形状を形成する。
4. 暖房： ビレットは、圧延のために高温に加熱されて軟化し、成形のために可鍛性になる。
5. ローリング 加熱されたビレットは一連の圧延機に通され、徐々に圧延されて目的の直径の丸棒になる。この工程を熱間圧延という。
6. 冷却と切断： 鉄筋はベッドの上で自然冷却されるか、水で急速に冷却された後、希望の長さ（通常は12メートル以上）に切断される。
7. 表面処理： 圧延中、コンクリートとの結合を強化するために、リブやその他の変形が鉄筋の表面に押し付けられる。

リサイクル材料から作られているにもかかわらず、鉄筋の性能に妥協はありません。強度と耐久性を維持し、建設におけるライフサイクルの後に再びリサイクルすることができる。

鉄筋の種類

鉄筋の種類には、炭素鋼、エポキシコーティング、GFRP、ステンレス鋼鉄筋があり、GFRP とステンレス鋼鉄筋は過酷な環境に対して最高の耐腐食性を提供します。

炭素鋼鉄筋

炭素鋼鉄筋は、ブラックバーとしても知られ、建設に利用される鉄筋の主なタイプです。汎用性が高く、費用対効果に優れ、優れた引張強度と耐久性を発揮します。しかし、湿気や化学薬品にさらされると錆びやすくなります。

エポキシコーティング鉄筋

エポキシコーティング鉄筋は、防錆のためのエポキシコーティングが施された炭素鋼鉄筋です。このタイプは、海洋構造物や橋梁など、水分や塩化物レベルが高い環境に最適です。コーティングは鉄筋の寿命を大幅に延ばしますが、損傷を避けるために輸送中は特に注意が必要です。

ステンレス鉄筋

ステンレス鋼鉄筋は錆に非常に強く、沿岸地域や化学工場などの厳しい環境条件にさらされる構造物に頻繁に使用されます。他の種類よりも高価ですが、その耐久性と長期的な性能は、重要な用途ではコストを正当化することができます。

亜鉛メッキ鉄筋

亜鉛メッキ鉄筋は、炭素鋼鉄筋を腐食から保護するために亜鉛でコーティングしたものです。この品種は、エポキシコーティングされた鉄筋に比べて錆に対する優れた抵抗力を提供し、高速道路建設や海洋環境などの長期耐久性を必要とする用途で頻繁に使用されています。

ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）鉄筋

GFRP鉄筋は、ポリマーマトリックスに包まれた高強度ガラス繊維から作られています。軽量で非腐食性、非導電性であるため、MRI室や変電所など電磁場にさらされる構造物での使用に適しています。また、強度対重量比が優れているため、取り扱いや設置が容易です。

溶接ワイヤ・ファブリック（WWF）鉄筋

溶接ワイヤー・ファブリック鉄筋は、溶接ワイヤ・メッシュとも呼ばれ、交点で融着された鋼線の格子からなる。コンクリートスラブ、壁、舗装の補強に一般的に使用されています。WWF鉄筋は、均一な強度と容易な施工を提供し、幅広い建設プロジェクトで人気のある選択肢となっています。

高強度異形棒鋼

高強度異形棒鋼（HSDバー）は、コンクリートとの接着性を高めるために表面にくぼみがあるのが特徴です。優れた引張強度と耐久性を備えており、高層ビルや橋梁のような頑丈な建設に最適です。変形によりコンクリートとのグリップが強化され、構造的完全性が向上します。

バサルト鉄筋

玄武岩の岩石繊維から作られるバサルト鉄筋は、高い引張強度と優れた耐食性、耐アルカリ性を備えている。鉄筋よりも軽いため、輸送や取り扱いが容易です。新素材として、過酷な環境下でのコンクリート補強に最適です。低メンテナンスの建設資材に対する需要の高まりが、その利用を後押しすると期待されている。

構造設計における主鉄筋と副鉄筋の補強

鉄筋補強は一次鉄筋と二次鉄筋に分けられます。一次鉄筋は主な構造サポートを提供し、二次鉄筋はひび割れを防ぎ、温度によるストレスに耐えることで耐久性を高めます。

一次強化この鉄筋により、構造物が設計された荷重を支えることができ、梁や柱などの重要な領域に不可欠な強度が提供されます。

二次強化: 分散型または熱伝導型の鉄筋は、収縮や温度変化によるひび割れを抑制し、耐久性と外観を向上させます。

追加アプリケーション石積みでは、鉄筋コンクリートと同様に、構造を強化するためにモルタルのジョイントまたは中空ブロックに鉄筋が配置されます。

耐震補強現代の構造物では、地震時の破損を防ぐために円形の鉄筋設計が追加され、構造の安全性が向上しています。

鉄筋のサイズ

適切なサイズの鉄筋を選択することは、建物の構造強度にとって不可欠である。耐荷重などの要因は、鉄筋の効果的な選択と配置に影響します：

鉄筋サイズの選択を決定する要因

鉄筋サイズは、構造物の耐荷重と設計仕様によって決定される。コンクリートのかぶり厚さと鉄筋の間隔もサイズの選択に影響します。

強さの条件

鉄筋の太さは、構造物に必要な耐荷重に直結する。32mm、40mm、50mmといった大きな直径は、より重い荷重に耐えるためにしばしば使用される。

構造設計

構造部材によって、鉄筋のサイズに対する要件は異なります。例えば、大きな荷重に耐える基礎や柱は、より大きな直径が必要になる場合があります。対照的に、非荷重の壁や床スラブは、より小さな直径の鉄筋を使用することがあります。

コンクリート・カバー

鉄筋の直径は、腐食を防ぐために必要なコンクリート被覆の厚さに影響する。適切な被覆深さを確保することは、構造物の耐久性を維持するために不可欠である。

間隔と配置

鉄筋の間隔と配置は、サイズ決定に影響を与えます。より狭い間隔や複雑な配置では、補強効果を損なうことなく指定されたスペースに収まるよう、より小さな鉄筋径が必要になることがよくあります。

鉄筋サイズの測り方

鉄筋のサイズを測るには、一般的に直径を測るが、いくつかの方法がある：

• バーニアキャリパー方式： ノギスを使用して鉄筋の直径を直接測定する。ノギスが校正されていることを確認し、正確な測定のために鉄筋の軸に垂直に当ててください。
• 重量法： 既知の長さの鉄筋の重量を測定し、国家標準に従って、単位長さ当たりの重量に基づいて直径を計算する公式を使用する。
• 内径測定： 鉄筋にゲージを挿入して内径を測定し、その結果を国家標準と比較して精度を確認する。
• その他の方法 その他の方法としては、材料を通過する超音波の変化を検出することにより、間接的に鉄筋の直径を測定する超音波厚さゲージを使用する方法がある。

これらの方法は、手持ちの機器や測定に必要な精度に応じて、さまざまな選択肢がある。

人気の鉄筋サイズ表

正しい鉄筋サイズを選ぶことは非常に重要です。インペリアル鉄筋のサイズは、通常#3から始まる数字で示されます。数字が続くごとに直径が1/8インチずつ大きくなり、#8まであります。 

このパターンを理解することで、異なる番号の鉄筋の直径を素早く見積もることができます。以下は、必要な情報をわかりやすく参照できるよう、私たちがまとめたチャートです。

#3から#18までの鉄筋サイズは、様々な用途の建設で一般的に使用されています。ここでは、一般的な5つのサイズとその用途をご紹介します：

• #3 鉄筋 歩道、小さなコンクリートスラブ、住宅建設などの軽作業用途に使用される。
• #4 鉄筋 建物のフーチング、壁、軽い構造用支柱によく見られる。
• #5 鉄筋 コンクリート床、車道、基礎壁など、中・重量用途に使用。
• #6 鉄筋 橋梁、重い基礎マット、擁壁などの大きなコンクリート構造物に見られる。
• #8 鉄筋 通常、柱、橋脚、重工業建設など、高荷重の用途に使用される。

これらのサイズは、さまざまなコンクリート・プロジェクトにおいて耐久性と強度を確保し、さまざまな構造上のニーズに応えます。

鉄筋の等級

ASTM規格で定義された鉄筋の等級は、降伏強度や伸びなどの重要な特性を規定し、建設プロジェクトにおける構造的完全性を最適化するための鉄筋の選択を導きます。

鉄筋の等級とは？

ASTM 規格で定義された米国の鉄筋グレードでは、最小降伏強度、化学組成、伸びが指定されています。40、60、75 などの一般的なグレードは、ksi (1000 psi) 単位の最小降伏強度に基づいて命名されています。これらの規格を理解することは、構造の安全性と強度を確保するための補強材を選択する上で非常に重要です。

以下は、業界の規制基準のより詳細な概要である：

• ASTM規格： ASTM A615/A615Mは炭素鋼棒鋼（異形棒鋼と普通棒鋼）を、ASTM A706/A706Mは低合金鋼棒鋼を規定しています。両規格とも、最小降伏強さ、化学成分、伸びに関する要求事項を詳述しています。

鉄筋変形基準

変形要件は、 ASTM A615 そして ASTM A706、鉄筋表面のリブまたは突起の間隔と高さを指定します。これらの変形により、鉄筋とコンクリートの結合が改善され、構造全体の強度と安定性が向上します。

一般的な鉄筋の等級は、最小降伏強度によって定義され、例えば、 グレード40, グレード60そして グレード75これらの規格を理解することは、構造の安全性と性能を維持するために適切な鉄筋を選択するために不可欠です。

共通グレード表と応用

この表は、これらの等級の明確な比較を提供し、建築やインフラ・プロジェクトにおける様々な構造的要件に対する鉄筋の正確な選択に役立ちます。

以下は、様々な等級の鉄筋の様々な適用場面である：

グレード40鉄筋

グレード40の鉄筋は、軽負荷の構造物や住宅建築プロジェクトで頻繁に使用されます。歩道、小さなコンクリートスラブ、中程度の強度で十分な低層の建物などの用途に適しています。

グレード60鉄筋

グレード60の鉄筋は強度と耐久性が向上しており、中程度から高荷重の構造物に適している。商業ビル、橋梁、高速道路の舗装によく使用されている。

グレード75鉄筋

グレード75の鉄筋は強度が強化されており、高荷重構造物や高層ビル向けに設計されている。工業施設や大規模なインフラプロジェクトなど、優れた構造性能を必要とする用途に適しています。

グレード80鉄筋

グレード80鉄筋は、主に弾力性と強度が重要な耐震用途で使用されます。地震が発生しやすい地域の構造物に適しており、動的な荷重条件下でも構造物の完全性を確保します。

グレード100鉄筋

グレード100鉄筋は、極めて高い強度と耐久性を必要とする特殊な用途に使用されます。過酷な条件に耐える堅牢な補強が不可欠な海洋プラットフォーム、ダム、原子力発電所のような重工業建築に使用されます。

これらのさまざまな等級の鉄筋は、さまざまな建設プロジェクトにおいて安全性、耐久性、性能を確保し、幅広い構造要件に対応している。

鉄筋のマークを識別する方法

鉄筋の定格を完全に理解したら、鉄筋上のマークの見分け方もマスターする必要があります。製造年月日やバッチ番号のような製造業者のマークは、構造的完全性と規格への準拠のために重要なトレーサビリティと品質保証を保証します。

グレード表示

鉄筋の等級は通常、鋼材の最小降伏強度を示す「グレード40」のように表面に記されている。

直径マーキング

鉄筋の直径は、#3鉄筋（直径9.5mm）なら3本の平行線、#6鉄筋（直径19mm）なら6本の平行線のように、表面に数字や線で示されることが多い。

標準識別

各鉄筋はASTM A615やISO 6935-2のような標準規格を持ち、特定の製造基準や性能基準に適合していることを保証しています。

また、製造業者は、製造日やバッチ番号などの特定のマークを刻印して、品質を追跡し、サプライ・チェーン全体のトレーサビリティを確保することもできる。

鉄筋の検査方法とチェックポイント

鉄筋を受け取る際には、その製造工程や外観から通常の鋼材と区別することが重要です。

目視検査

構造的完全性を損なう可能性のある錆、腐食、物理的損傷がないか、表面を検査する。これにより、鉄筋の表面に、時間の経過とともにその性能を弱める可能性のある欠陥がないことを確認します。

仕様検証

鉄筋の直径、長さ、形状をチェックし、必要な設計基準を満たしていることを確認します。適切な仕様確認は、鉄筋が建設プロジェクト内で正しく適合し、機能することを保証します。

サンプリング・テスト

降伏強度や伸びなどの特性を評価するため、無作為抽出試験が実施される。この品質管理措置により、鉄筋バッチが期待される性能基準と耐久性要件を満たすことが保証される。

最後に、使用できるようになるまで、鉄筋を地面から高くして、乾燥した錆びない環境に保管する。

鉄筋の酸化と腐食

原因:

1. 環境要因: 鉄筋は湿気や塩分の多い環境では酸化されやすくなります。水と酸素が存在すると腐食が加速します。
2. コンクリートのpH: コンクリートは通常、pH 値が高く、鉄筋に保護的な不動態層を形成します。しかし、塩化物イオンが存在すると、この層が破壊され、腐食につながる可能性があります。
3. 表面処理: コーティングされていない鋼や亜鉛メッキされていない鋼など、未処理の鉄筋は腐食の影響を受けやすくなります。

結果:

1. 構造の完全性腐食した鉄筋は弱くなり、耐荷重能力が低下し、構造全体の安全性が損なわれます。
2. 経済への影響腐食に関連する修理や補強は、特に大規模なインフラプロジェクトではコストがかかる可能性があります。
3. ひび割れと剥離錆が拡大すると内部圧力が発生し、コンクリートにひび割れや剥離が生じ、構造上の破損につながる可能性があります。

予防方法:

1. 防錆コーティング鉄筋の表面にエポキシなどのコーティングを施すと、水分や酸素が鋼材に到達するのを防ぐことができます。
2. 高強度鉄筋ステンレス鋼や耐腐食合金を使用すると、鉄筋の耐久性が大幅に向上します。
3. 最適化されたコンクリートミックスコンクリート中の塩化物含有量を減らし、腐食防止剤を添加することで、鉄筋腐食のリスクを最小限に抑えることができます。
4. メンテナンス定期的な検査とメンテナンスにより、腐食の兆候を早期に特定し、タイムリーな介入によって構造物の寿命を延ばすことができます。

コンクリート中の鉄筋の抜けを防ぐ方法

高い応力下で鉄筋が引き抜かれるのを防ぐには、適切な配置と構造補強が重要です。

1. 埋め込み深さ: 鉄筋は隣接する構造要素に深く埋め込まれる必要があります。通常は鉄筋の直径の 40 ～ 60 倍です。これにより、鉄筋を所定の位置に保持する摩擦が増加します。
2. フックとベンド鉄筋の端部を曲げたり引っ掛けたりすることでコンクリート内に固定し、その圧縮強度を利用して引き抜きを防止します。
3. あぶみと紐の使用: 鉄筋の周りにあばら筋や帯筋を追加すると拘束力が高まり、荷重がより均等に分散されるため、滑りのリスクが軽減されます。
4. 鉄筋コーティングエポキシコーティングなどの表面処理を施すことで、コンクリートとの接着性が向上し、グリップが強化されます。

それぞれの方法は、鉄筋がしっかりと固定された状態を維持し、構造上の破損を防ぐのに役立ちます。

鉄筋が腐食環境にどのように対処するか

道路の塩分にさらされる橋や海洋用途など、腐食性の高い環境では、腐食を防ぐためにさまざまな鉄筋オプションを使用できます。

1. コーティングなしの耐腐食合金: 低炭素/クロムマイクロコンポジット鉄筋。
2. シリコンブロンズ: 優れた耐腐食性を備えています。
3. エポキシコーティング鉄筋: 湿気や塩分から守ります。
4. 陰極保護: 電気化学的方法により腐食を防止します。
5. 亜鉛メッキまたはステンレス鋼: 初期コストは高くなりますが、長期的なメンテナンスコストは大幅に削減されます。

4 インチの私道に鉄筋は必要ですか? 

この厚さの私道では、一般的に鉄筋による補強が必要となるような大きな構造的応力が発生しないためです。

タイプ1とタイプ2の鉄筋とは？ 

タイプ1の鉄筋はプレーンな丸棒だが、タイプ2の鉄筋はコンクリートとの接着を良くするために変形がある。

グレード 75 鉄筋とグレード 60 鉄筋の違いは何ですか? 

グレード75鉄筋はグレード60鉄筋より強く、より要求の厳しい用途に高い引張強度を提供します。

いつ鉄筋を使用すればよいですか?

鉄筋は通常、車道、基礎、構造梁など、ひび割れや構造的応力が発生しやすい部分のコンクリートを補強するために使用される。

鉄筋と鋼棒の違いは何ですか？

棒鋼は、建設、製造、工業で使用される様々な形状やサイズの鋼棒または鋼帯である。鉄筋は、コンクリート構造物を補強するために設計された特定のタイプの棒鋼である。鉄筋はコンクリートを強化しますが、棒鋼はより幅広い用途があります。SteelPRO Groupの 鉄筋ページ をご覧ください。

鉄筋技術の将来動向を捉える

先端材料:鉄筋の将来のトレンドには、より優れた強度対重量比と耐食性のための強化合金と複合材料が含まれる。

持続可能性:鉄筋の生産において、リサイクル材料を使用し、二酸化炭素排出量を削減する方向にシフトしています。

コーティング:エポキシ被覆鉄筋と亜鉛メッキ鉄筋は、腐食環境下での耐久性のために人気が高まっている。

テクノロジー:デジタル・トラッキングやセンサーのような技術革新は、鉄筋の生産と据付時の品質管理を向上させている。

スチールプログループ 持続可能な開発目標に沿って、建設プロジェクトの耐久性と弾力性を保証する高品質のコンクリート用鉄筋と建設用鉄筋を提供しています。弾力性と環境に配慮した未来を築くための鉄筋の役割の詳細については、 ブログページをご覧ください. お問い合わせ をクリックしてご注文ください！