コンクリート

コンクリートは、時間の経過とともに固体に硬化する流動性セメントで結合された骨材で構成される複合材料です。コンクリートは、水に次いで世界で2番目に多く使用されている物質であり、^[1]最も広く使用されている建築材料です。^[2]トンあたりの世界全体の使用量は、鉄、木材、プラスチック、アルミニウムの合計の2倍です。^[3]

骨材を乾燥したポルトランドセメントおよび水と混ぜると、流動性のあるスラリーが形成され、簡単に注ぎ、形に成形できます。セメントはコンクリートの水和反応^[4]と呼ばれるプロセスを通じて水と反応し、数時間かけて硬化して硬いマトリックスを形成し、材料を結合して耐久性のある石のような材料にし、多くの用途があります。^[5]この時間により、コンクリートを型枠に流し込むだけでなく、さまざまなツールによるプロセスを実行することもできます。水和プロセスは発熱性であるため、周囲温度がコンクリートの硬化時間に大きな影響を与えます。多くの場合、添加剤（ポゾランや高性能減水剤など）が混合物に含まれ、ウェットミックスの物理的特性を改善したり、硬化時間を遅らせたり加速したり、完成した材料を変更したりします。ほとんどのコンクリートは、引張強度を提供するために補強材（鉄筋など）が埋め込まれた状態で注入され、鉄筋コンクリートになります。

過去には、石灰パテなどの石灰ベースのセメント結合剤がよく使用されていましたが、カルシウムアルミネートセメントなどの他の水硬性セメント（耐水性）や、ポートランドセメントと組み合わせてポートランドセメントコンクリート（ポートランド石に見た目が似ていることから名付けられた）を形成することもありました。^{[6] [7]}骨材を結合する他の方法を使用した、セメント質ではないコンクリートの種類は数多く存在し、アスファルトコンクリートとビチューメン結合剤（道路の路面によく使用されます）や、ポリマーを結合剤として使用するポリマーコンクリートなどがあります。 コンクリートはモルタルとは異なります。コンクリート自体は建築材料ですが、モルタルは一般にレンガ、タイル、その他の石積みユニットを結合する接着剤です。 ^[8]グラウトはコンクリートやセメントに関連する別の材料です。グラウトには粗骨材が含まれておらず、通常は注入可能またはチキソトロピー性があり、すでに配置された石積み部品または粗骨材の間の隙間を埋めるために使用されます。コンクリートの製造および修復方法の中には、その場で隙間にグラウトを注入して固めの塊を作る方法もあります。

コンクリートという言葉はラテン語の「concretus」（密集した、凝縮したという意味）に由来し、^{[9] 「} concrescere 」（一緒に）と「crescere 」（成長する）を組み合わせた完了受動態分詞である。

コンクリートの床はギリシャのティリンスの王宮で発見されており、およそ紀元前1400年から1200年頃のものである。^{[10] [11]}石灰モルタルは紀元前800年にギリシャのクレタ島やキプロス島などで使用されていた。アッシリアのジェルワン水道橋（紀元前688年）では防水コンクリートが使用されていた。^[12]コンクリートは多くの古代の建造物の建設に使用されていた。^[13]

ウシュマル遺跡(西暦 850～925 年)のマヤのコンクリートについては、ジョン・L・スティーブンス著『ユカタン半島の旅の出来事』で言及されています。「屋根は平らで、セメントで覆われていました。」 「床はセメントで、場所によっては固いのですが、長時間放置されていたため壊れ、今では足元で崩れています。」 「しかし、壁全体は堅固で、モルタルに埋め込まれた大きな石で構成されており、ほとんど岩のように固い。」

コンクリートのような材料の小規模生産は、紀元前4世紀から一連のオアシスを占領・支配し、南シリアと北ヨルダンの地域で小さな帝国を築いたナバテア人の商人によって開拓されました。彼らは紀元前700年までに、ある程度の自己セメント特性を持つ水硬性石灰の利点を発見しました。彼らは、石積みの家、コンクリートの床、地下の防水貯水槽の建設にモルタルを供給するための窯を建設しました。彼らは貯水槽を秘密にしていました。なぜなら、それがナバテア人が砂漠で繁栄することを可能にしたからです。^[14]これらの構造のいくつかは今日まで残っています。^[14]

古代エジプト時代とその後のローマ時代に、建築業者は石灰に火山灰を加えると混合物が水中で固まることを発見しました。彼らはポゾラン反応を発見しました。^[要出典]

ローマ人は紀元前300年から西暦476年までコンクリートを広く使用していました。 ^[16]ローマ帝国時代、ローマのコンクリート（またはオプス・カエメンティキウム）は生石灰、ポゾラン、軽石の骨材から作られていました。ローマの多くの建造物でコンクリートが広く使用されたことは、ローマ建築革命と呼ばれる建築史上の重要な出来事であり、ローマの建築を石やレンガの材料の制約から解放しました。それは構造の複雑さと大きさの両面で革命的な新しいデザインを可能にしました。^[17]ローマのコロッセオは主にコンクリートで建てられ、パンテオンには世界最大の無筋コンクリートのドームがあります。^[18]

ローマ人が知っていたように、コンクリートは新しくて革命的な材料でした。アーチ、ヴォールト、ドームの形に敷き詰められ、すぐに固まって硬い塊になり、石やレンガで同様の構造物を建てる際に悩まされた多くの内部の圧力や歪みから解放されました。^[19]

現代のテストでは、オプス・カエメンティキウムの圧縮強度は現代のポルトランドセメントコンクリートと同等であることが示されています（約200 kg/cm ²  [20 MPa; 2,800 psi]）。^[20]しかし、補強材がないため、その引張強度は現代の鉄筋コンクリートよりもはるかに低く、その使用方法も異なっていました。^[21]

現代の構造用コンクリートは、ローマのコンクリートとは2つの重要な点で異なります。第一に、その混合物の粘稠度は流動的で均質であるため、手作業で層状に積み上げたり、ローマの慣習では瓦礫で構成されていた骨材を配置したりする必要がなく、型枠に流し込むことができます。第二に、一体型の鉄筋により、現代のコンクリートアセンブリは引張強度が非常に高くなりますが、ローマのコンクリートは、引張強度に抵抗するためにコンクリートの結合強度にのみ依存していました。^[22]

ローマのコンクリート構造物の長期耐久性は、火山岩と灰の使用によるものであることが分かっており、それによってストラトリンガイト（特定の複合カルシウムアルミノケイ酸塩水和物）^[23]の結晶化と、これと類似のカルシウム-アルミニウム-ケイ酸塩-水和物セメント結合剤の凝集により、地震活動環境でもコンクリートの破壊抵抗力が大幅に高まりました。^[24]ローマのコンクリートは、現代のコンクリートよりも海水による浸食に対して大幅に耐性があります。ローマでは、海水と反応して時間の経過とともにアルトベルモライト結晶を形成する火山砕屑物を使用していました。 ^{[25] [26]} 高温混合の使用と石灰岩の存在により、コンクリートに自己修復能力が与えられ、形成された亀裂は方解石で埋められ、亀裂の拡大を防ぎます。^{[27] [28]}

ローマ時代の多くの建造物にコンクリートが広く使用されていたため、その多くが現在まで残っています。ローマのカラカラ浴場はその一例です。南フランスの壮大なポン・デュ・ガールなど、ローマ時代の水道橋や橋の多くは、コンクリートの芯材の上に石積みの外装が施されており、パンテオンのドームも同様です。

ローマ帝国の崩壊後、焼成石灰とポゾランの使用は大幅に減少しました。石灰を焼成する際の窯の温度が低いこと、ポゾランが不足していること、混合が不十分であることなどにより、コンクリートやモルタルの品質が低下しました。11 世紀以降、教会や城の建設で石材が使用されることが多くなったため、モルタルの需要が高まりました。12 世紀には、粉砕とふるい分けが改善され、品質が向上し始めました。中世の石灰モルタルとコンクリートは非水硬性で、石積みの接合、ハーティング (石積みの粗石の芯の接合)、基礎に使用されました。バルトロメウス アングリクスは、著書『De proprietatibus rerum 』(1240 年)でモルタルの作り方について説明しています。1397 年の英訳では、「ライムは石のブレントであり、ゾンデと水で混ぜてセメントを作る」と書かれています。 14世紀以降、モルタルの品質は再び向上しましたが、ポゾランが一般的に添加されるようになったのは17世紀になってからでした。^[29]

ミディ運河は1670年にコンクリートで建設されました。^[30]

おそらく、コンクリートの現代的利用における最大の進歩は、1756年から1759年にかけてイギリスのデヴォン州でイギリス人技術者ジョン・スミートンによって建設されたスミートン・タワーだろう。この3番目のエディストーン灯台は、小石と粉末レンガを骨材として使用し、コンクリートに水硬性石灰を使用する先駆者となった。^[31]

ポートランドセメントの製造方法はイギリスで開発され、1824年にジョセフ・アスプディンによって特許を取得しました。 ^[32]アスプディンは、イギリスのドー​​セット州ポートランド島で採掘されたポートランド石に似ていることからこの名前を選びました。彼の息子ウィリアムは1840年代まで開発を続け、「現代の」ポートランドセメントの開発で認められました。^[33]

鉄筋コンクリートは1849年にジョセフ・モニエによって発明されました。^[34]そして最初の鉄筋コンクリートの家は1853年にフランソワ・コワニエによって建てられました。 [ ³⁵ ]最初のコンクリート補強橋は1875年にジョセフ・モニエによって設計され建設されました。 ^[36]

プレストレストコンクリートとポストテンションコンクリートは、フランスの 構造・土木技術者であるウジェーヌ・フレシネによって開発されました。コンクリート部​​品や構造物は、製造中または製造後にテンドンケーブルで圧縮され、使用時に発生する張力に対して強度を高めます。フレシネは1928年10月2日にこの技術の特許を取得しました^。[37]

コンクリートは、セメント系結合剤（通常はポルトランドセメントペーストまたはアスファルト）のマトリックスと、分散相または「フィラー」である骨材（通常は岩石、砕石、砂）で構成される人工複合材料です。結合剤はフィラーを「接着」して合成凝集体を形成します。^[38]コンクリートには多くの種類があり、結合剤の配合と、人工材料の用途に合わせて使用​​される骨材の種類によって決まります。これらの変数によって、完成品の強度と密度、耐薬品性、耐熱性が決まります。

建設用骨材は、コンクリート混合物中の大きな材料の塊で構成されており、通常は粗い砂利、石灰岩や花崗岩などの砕いた岩石、および砂などのより細かい材料で構成されています。

セメントペーストは、最も一般的にはポルトランドセメントから作られ、最も一般的なコンクリート結合剤です。セメント系結合剤の場合、乾燥したセメント粉末および骨材に水を混ぜて、通常は型に流し込んで成形できる半液体のスラリー（ペースト）を生成します。コンクリートは、水和と呼ばれる化学反応によって凝固して硬化します。水はセメントと反応して他の成分を結合し、頑丈な石のような材料を作り出します。フライアッシュやスラグセメントなどの他のセメント系材料が、セメントと事前にブレンドされているか、コンクリート成分として直接追加され、骨材の結合剤の一部になることがあります。^[39]フライアッシュとスラグは、フレッシュな特性や耐久性など、コンクリートのいくつかの特性を高めることができます。^[39]あるいは、他の材料もコンクリート結合剤として使用できます。最も一般的な代替品はアスファルトで、アスファルトコンクリートの結合剤として使用されます。

混和剤は、材料の硬化速度や特性を変更するために添加されます。鉱物混和剤は、コンクリートの原料としてリサイクル材料を使用します。目立つ材料には、石炭火力発電所の副産物であるフライアッシュ、製鉄の副産物である高炉スラグ粉砕物、工業用電気炉の副産物であるシリカフュームなどがあります。

ポルトランドセメントコンクリートは圧縮強度は高いものの、引張強度は必ず低くなるため、このタイプのコンクリートを使用する構造物には通常、鉄筋が含まれます。そのため、通常は引張に強い材料、典型的には鉄筋で 補強されます。

配合設計は、建設される構造物の種類、コンクリートの混合方法と供給方法、および構造物を形成するためにコンクリートを配置する方法によって異なります。

ポルトランドセメントは、一般的に使用される最も一般的なセメントです。コンクリート、モルタル、多くの石膏の基本成分です。^[40]ポルトランドセメントは、水と反応する化合物で あるケイ酸カルシウム（エーライト、ビーライト）、アルミネート、フェライトの混合物で構成されています。ポルトランドセメントや同様の材料は、石灰石（カルシウムの供給源）を粘土または頁岩（ケイ素、アルミニウム、鉄の供給源）と一緒に加熱し、この生成物（クリンカーと呼ばれる）を硫酸塩の供給源（最も一般的なのは石膏）と一緒に粉砕することによって作られます。

セメント窯は非常に大きく、複雑で、本質的に粉塵の多い工業施設です。一定量のコンクリートを製造するために使用されるさまざまな材料のうち、セメントは最もエネルギーコストがかかります。複雑で効率的な窯でさえ、1トンのクリンカーを製造し、それをセメントに粉砕するのに3.3〜3.6ギガジュールのエネルギーが必要です。多くの窯は処分が難しい廃棄物を燃料とすることができ、最も一般的なのは使用済みタイヤです。非常に高い温度とその温度での長時間により、セメント窯は使用が難しい燃料でさえ効率的かつ完全に燃焼させることができます。^[41]ポルトランドセメントを構成する5つの主要なカルシウムケイ酸塩とアルミネート化合物は、重量の5〜50％の範囲です。

水とセメント質材料を組み合わせると、水和反応によってセメントペーストが形成されます。セメントペーストは骨材を接着し、骨材内の空隙を埋め、より自由に流動できるようにします。^[42]

エイブラムスの法則によれば、水セメント比が低いほど強度と耐久性に優れたコンクリートとなり、一方、水が多いほど流動性が高くスランプの大きいコンクリートとなる。^[43]セメントの水和反応には多くの同時反応が関与している。このプロセスには、重合、ケイ酸塩とアルミネート成分の相互結合、および砂や砂利粒子との結合による固体塊の形成が含まれる。^[44]一例として、三ケイ酸カルシウムの水和反応が挙げられる。

セメント化学表記法：  C ₃ S + H → CSH + CH + 熱

標準表記：             Ca ₃ SiO ₅ + H ₂ O → CaO・SiO ₂・H ₂ O（ゲル）+ Ca(OH) ₂ + 熱

バランス：                           2 Ca ₃ SiO ₅ + 7 H ₂ O → 3 CaO・2 SiO ₂・4 H ₂ O（ゲル）+ 3 Ca(OH) ₂ + 熱

                                            _{（CSH中のCaO、SiO 2}、H ₂ Oの正確な比率は変化する可能性があるため） ^[44]

セメントの水和（硬化）は不可逆的である。^[45]

細骨材と粗骨材は、コンクリート混合物の大部分を構成します。砂、天然砂利、砕石が主にこの目的に使用されます。再生骨材（建設、解体、掘削廃棄物から）は、天然骨材の部分的な代替品としてますます使用されていますが、空冷式高炉スラグやボトムアッシュなどの多くの製造骨材も許可されています。

骨材のサイズ分布によって、必要なバインダーの量が決まります。非常に均一なサイズ分布の骨材は隙間が最も大きいのに対し、より小さな粒子の骨材を追加すると、これらの隙間が埋まる傾向があります。バインダーは骨材間の隙間を埋めるだけでなく、骨材の表面を接着する必要があり、通常は最も高価な成分です。したがって、骨材のサイズにばらつきがあると、コンクリートのコストが削減されます。^[46]骨材はバインダーよりもほぼ常に強度が高いため、それを使用してもコンクリートの強度に悪影響はありません。

圧縮後の骨材の再分配は、振動の影響により不均質性を生み出すことが多く、これにより強度勾配が生じる可能性がある。^[47]

珪岩、小さな川石、砕いたガラスなどの装飾用の石がコンクリートの表面に追加され、装飾的な「露出骨材」仕上げが施されることがあります。これは造園デザイナーの間で人気があります。

混和剤は、粉末または液体の形でコンクリートに添加され、通常のコンクリート混合物では得られない特定の特性をコンクリートに与える材料です。混和剤は、「コンクリート混合物が準備されているときに加えられる」添加物として定義されます。^[48]最も一般的な混和剤は、遅延剤と促進剤です。通常の使用では、混和剤の投与量はセメントの質量の5％未満であり、バッチ/混合時にコンクリートに添加されます。^[49]（以下の§製造を参照）。一般的な混和剤の種類^[50]は次のとおりです。

• 促進剤はコンクリートの水和（硬化）を早めます。使用される代表的な物質は、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硝酸ナトリウムです。ただし、塩化物の使用は鉄筋の腐食を引き起こす可能性があり、一部の国では禁止されているため、塩化物塩よりも効果は劣るものの、硝酸塩が好まれる場合があります。促進混和剤は、寒冷気候でのコンクリートの特性を変更するのに特に役立ちます。
• 空気連行剤はコンクリートに小さな気泡を追加して連行し、凍結融解サイクル中の損傷を軽減し、耐久性を高めます。しかし、連行された空気は強度とのトレードオフを伴い、空気1％ごとに圧縮強度が5％低下する可能性があります。^[51]混合プロセスの結果としてコンクリート内に閉じ込められた空気が多すぎる場合は、消泡剤を使用して気泡が凝集し、湿ったコンクリートの表面に浮上して分散するようにすることができます。
• 接着剤は、広い温度耐性と耐腐食性を備え、古いコンクリートと新しいコンクリート（通常はポリマーの一種）を結合するために使用されます。
• 腐食防止剤は、コンクリート内の鋼鉄や鉄筋の腐食を最小限に抑えるために使用されます。
• 結晶性混和剤は、通常、コンクリートのバッチ処理中に浸透性を下げるために添加されます。水と未水和セメント粒子にさらされると反応が起こり、不溶性の針状結晶が形成されます。これがコンクリートの毛細管細孔と微小亀裂を埋めて、水と水系汚染物質の進路を遮断します。結晶性混和剤を使用したコンクリートは、水に常にさらされると結晶化が継続的に開始され、永久的な防水保護が確保されるため、自己密封が期待できます。
• 美観のために、顔料を使用してコンクリートの色を変えることができます。
• 可塑剤はプラスチック、つまり「生」コンクリートの作業性を高め、より少ない固化作業でより簡単に施工できるようにします。代表的な可塑剤はリグノスルホン酸塩です。可塑剤は作業性を維持しながらコンクリートの水分含有量を減らすために使用することができ、この用途から減水剤と呼ばれることもあります。このような処理により、コンクリートの強度と耐久性が向上します。
• 高性能減水剤（高性能減水剤とも呼ばれる）は、有害な影響が少なく、従来の可塑剤よりも作業性を高めるために使用できる可塑剤の一種です。高性能減水剤は、圧縮強度を高めるために使用されます。コンクリートの作業性を高め、必要な水分量を 15～30% 削減します。
• ポンピング補助剤は、ポンピング性を向上させ、ペーストを濃くし、分離やにじみを減らします。
• 遅延剤はコンクリートの水和を遅らせ、注入が完了する前に部分的に固まることが望ましくない、大規模な注入や難しい注入に使用されます。一般的なポリオール遅延剤は、砂糖、スクロース、グルコン酸ナトリウム、グルコース、クエン酸、酒石酸です。

ポゾラン性または潜在水硬性を有する無機材料であるこれらの非常に細かい粒子の材料は、コンクリートの特性を改善するためにコンクリートミックスに加えられる（鉱物混和剤）、^{[49]か、または}ポートランドセメントの代替品として（混合セメント）使用される。^[55]石灰石、フライアッシュ、高炉スラグ、およびポゾラン特性を持つその他の有用な材料をミックスに組み込んだ製品がテストされ、使用されている。 これらの開発は、世界の温室効果ガス排出量の最大の発生源（約5〜10％）の1つとして悪名高いセメントの使用によって引き起こされる影響を最小限に抑えるためにますます重要になっている。[ ^56]代替材料の使用は、コストの削減、コンクリートの特性の改善、および廃棄物のリサイクルも可能であり、最新のものは建設業界の循環型経済の側面に関連しており、その需要は原材料の抽出、廃棄物の発生、および埋め立て慣行に大きな影響を与えるとともにますます高まっている。

• フライアッシュ：石炭火力発電所の副産物で、ポルトランドセメントの一部を（質量比で最大60%まで）置き換えるために使用されます。フライアッシュの特性は燃焼する石炭の種類によって異なります。一般的に、珪質フライアッシュはポゾラン性であり、石灰質フライアッシュは潜在的な水硬性を持っています。^[57]
• 粉砕高炉スラグ（GGBFSまたはGGBS）：鉄鋼生産の副産物で、ポルトランドセメントの一部を代替するために使用される（質量比で最大80％）。潜在的な水硬性を有する。^[58]
• シリカフューム：シリコンおよびフェロシリコン 合金の製造時に生じる副産物。シリカフュームはフライアッシュに似ていますが、粒子サイズが100倍小さいです。これにより、表面積と体積の比率が高くなり、ポゾラン反応がはるかに速くなります。シリカフュームはコンクリートの強度と耐久性を高めるために使用されますが、作業性を高めるために一般に高性能減水剤を使用する必要があります。^[59]
• 高反応性メタカオリン(HRM): メタカオリンは、シリカフュームで作られたコンクリートと同様の強度と耐久性を持つコンクリートを生成します。シリカフュームは通常、濃い灰色または黒色ですが、高反応性メタカオリンは通常、明るい白色であるため、外観が重要な建築用コンクリートに適しています。
• カーボンナノファイバーをコンクリートに添加すると、圧縮強度やヤング率が向上し、またコンクリートのひずみ監視、損傷評価、自己健全性監視に必要な電気的特性も改善されます。カーボンファイバーは、高い引張強度と高い電気伝導性により、機械的および電気的特性（例えば、強度が高い）や自己監視動作の点で多くの利点があります。^[60]
• 除氷の目的でコンクリートに導電性を持たせるために炭素製品が添加されている。^[61]
• 日本の北九州大学の新しい研究によると、使用済みおむつを洗浄して乾燥させたリサイクル混合物は、埋め立て地の削減やコンクリート製造時の砂の使用量削減につながる環境対策になり得るという。インドネシアでは、この新しいおむつセメント複合材の強度と耐久性をテストするためのモデル住宅が建設された。

コンクリート製造とは、水、骨材、セメント、添加剤など、さまざまな材料を混ぜ合わせてコンクリートを製造する工程です。コンクリート製造は時間に敏感です。材​​料を混ぜたら、作業員はコンクリートが固まる前に所定の位置にコンクリートを配置する必要があります。現代の用法では、ほとんどのコンクリート製造は、コンクリート工場、またはバッチ工場と呼ばれる大規模な工業施設で行われます。通常の配置方法は、型枠に流し込むことです。型枠は、混合物を形に保ち、補助なしで形を保てるほど固まるまで保持します。

コンクリート工場には、主にレディーミックス工場とセントラルミックス工場の 2 種類があります。レディーミックス工場ではすべての固形材料を混合しますが、セントラルミックス工場では同じ作業を行いますが、水を加えます。セントラルミックス工場では、コンクリートの品質をより正確に制御できます。セントラルミックス工場は、コンクリートが使用される作業現場の近くに設置する必要があります。なぜなら、水和は工場で始まるからです。

コンクリート工場は、セメントなどのさまざまな原料を貯蔵する大型ホッパー、骨材や水などのバルク原料を貯蔵する貯蔵庫、さまざまな添加剤や改良剤を添加する機構、それらの原料の一部または全部を正確に計量、移動、混合する機械、および混合されたコンクリートをコンクリートミキサー車に分配する設備で構成されています。

現代のコンクリートは、通常、粘性流体として作られ、型枠に流し込むことができます。型枠は、希望の形状を定義する容器です。コンクリート型枠は、スリップ フォーミングや鋼板構造など、いくつかの方法で準備できます。または、コンクリートを乾燥した非流動性の型枠に混ぜて、工場でプレキャスト コンクリート製品を製造するために使用することもできます。

コンクリートの注入を中断すると、次のバッチを上に載せる前に最初に置いた材料が固まり始める可能性があります。これにより、 2つのバッチの間にコールドジョイントと呼ばれる水平の弱い面が形成されます。^[62]混合物が適切な場所に配置されたら、コンクリートが目的の特性を確実に達成できるように硬化プロセスを制御する必要があります。コンクリートの準備中は、さまざまな技術的な詳細が製品の品質と性質に影響を与える可能性があります。

設計配合比は、使用されている特定の材料の特性を分析した上でエンジニアが決定します。セメント 1 部、砂 2 部、骨材 4 部の「公称配合」(上記の 2 番目の例) を使用する代わりに、土木エンジニアは、現場と条件の要件を正確に満たすコンクリート配合をカスタム設計し、材料比率を設定し、多くの場合、特性を微調整したり、配合の性能範囲を広げたりするために混和剤パッケージを設計します。設計配合コンクリートは、より基本的な公称配合では満たせない非常に幅広い仕様を持つことができますが、エンジニアが関与することで、コンクリート配合のコストが増加することがよくあります。

コンクリートの配合は、主に公称配合、標準配合、設計配合に分けられます。

公称混合比は体積で示されます。公称混合比は、事前にテストを実行することなく、完成したコンクリートの特性に関する基本的な情報を得るためのシンプルで迅速な方法です。 ${\displaystyle {\text{Cement : Sand : Aggregate}}}$

さまざまな規制機関（英国規格など）は、公称混合比をいくつかの等級に定義しており、通常は圧縮強度が低いものから高いものまでの範囲となっている。等級は通常、28日立方体強度を示す。^[63]

均一で高品質のコンクリートを製造するには、徹底した混合が不可欠です。

別個のペースト混合では、セメントと水をペースト状に混合してから骨材と組み合わせると、得られるコンクリートの圧縮強度を高めることができることが示されている。 [ 64 ]^ペーストは一般に、高速せん断型ミキサーでw/c（水セメント比）が質量比0.30～0.45で混合される。セメントペーストプレミックスには、促進剤や遅延剤、流動化剤、顔料、シリカフュームなどの混和剤が含まれることがある。次に、プレミックスペーストを骨材および残りのバッチ水とブレンドし、従来のコンクリート混合装置で最終混合を完了する。^[65]

作業性とは、コンクリートの品質を低下させることなく、希望する作業（注入、ポンプ圧送、塗布、突き固め、振動）で型枠を適切に充填する、生（プラスチック）コンクリートミックスの能力です。作業性は、水分含有量、骨材（形状と粒度分布）、セメント含有量、および年齢（水和レベル）によって決まり、高性能減水剤などの化学混和剤を追加することで変更できます。水分含有量を増やすか化学混和剤を追加すると、コンクリートの作業性が向上します。水分が多すぎると、骨材のブリーディングまたは分離（セメントと骨材が分離し始める）が増加し、結果としてコンクリートの品質が低下します。粒度の変化もコンクリートの作業性に影響しますが、さまざまな用途に幅広い粒度を使用できます。^{[66] [67]}望ましくない粒度分布とは、型枠の大きさに対して大きすぎる骨材を使用したり、大きな粒度の骨材の隙間を埋めるのに十分な小粒度の骨材が少なすぎたり、同じ理由で砂が少なすぎたり多すぎたり、水が少なすぎたりセメントが多すぎたり、小石などのより滑らかな丸い骨材の代わりにギザギザの砕石を使用したりすることなどを意味します。これらの要因やその他の要因が組み合わさると、混合物が硬すぎ、つまり滑らかに流れたり広がったりせず、型枠に入りにくく、表面仕上げが難しくなる可能性があります。^[68]

作業性は、 ASTM C 143 または EN 12350-2 試験規格に準拠した、新鮮なコンクリートの可塑性の簡単な測定法であるコンクリートスランプ試験によって測定できます。スランプは通常、「エイブラムスコーン」に新鮮なコンクリートのサンプルを充填して測定します。コーンは、広い端を下にして、平らで非吸収性の表面に置きます。次に、同じ体積の 3 層に充填し、各層を鋼棒で突き固めて層を固めます。コーンを慎重に持ち上げると、内部の材料が重力により一定量スランプします。比較的乾燥したサンプルのスランプはほとんどなく、スランプ値は 1 フィート (300 mm) あたり 1 インチまたは 2 インチ (25 mm または 50 mm) です。比較的湿ったコンクリートサンプルは、8 インチもスランプすることがあります。作業性は、フローテーブル試験によっても測定できます。

スランプは、水セメント比を変えずに可塑剤や高性能減水剤などの化学混和剤を添加することで増加させることができる。^[69]他の混和剤、特に空気連行混和剤は、混合物のスランプを増加させる可能性がある。

高流動コンクリートは、自己充填コンクリートと同様に、他のフロー測定方法によってテストされます。これらの方法の 1 つには、コーンを狭い端に配置し、コーンが徐々に持ち上げられる間に混合物がコーン内をどのように流れるかを観察することが含まれます。

混合後のコンクリートは流動体となり、必要な場所にポンプで送ることができます。

コンクリートは、最適な強度と耐久性を得るために、養生中も湿潤状態に保たれなければならない。^[70]養生中に水和が起こり、ケイ酸カルシウム水和物（CSH）が形成される。混合物の最終強度の90％以上は通常4週間以内に達成され、残りの10％は数年または数十年かけて達成される。^{[71]数十年にわたる}CO2の吸収によりコンクリート中の水酸化カルシウムが炭酸カルシウムに変換されると、コンクリートはさらに強化_され、損傷に対する耐性が高まる。しかし、この炭酸化反応によりセメント細孔溶液のpHが低下し、鉄筋が腐食する可能性がある。

最初の 3 日間のコンクリートの水和と硬化は非常に重要です。打設中の風による蒸発などの要因により異常に速く乾燥し収縮すると、まだ十分な強度が得られていないときに引張応力が増大し、収縮ひび割れが大きくなる可能性があります。コンクリートの早期強度は、養生プロセス中に湿潤状態に保てば高めることができます。養生前の応力を最小限に抑えると、ひび割れを最小限に抑えることができます。早強コンクリートは、収縮とひび割れを増やすセメントの使用を増やすことで、より速く水和するように設計されていることがよくあります。コンクリートの強度は最大 3 年間変化します (増加します)。これは、要素の断面寸法と構造利用条件によって異なります。^[47]ショートカット ポリマー繊維を追加すると、養生中の収縮による応力が改善 (軽減) され、初期および極限圧縮強度が向上します。^[72]

コンクリートを適切に養生すると、強度が増し、透水性が低下し、表面が早期に乾燥してひび割れが生じるのを防ぐことができます。また、セメントの発熱硬化による凍結や過熱を避けるように注意する必要があります。養生が不適切だと、剥離、強度の低下、耐摩耗性の低下、ひび割れが生じる可能性があります。

養生期間中、コンクリートは理想的には管理された温度と湿度に保たれます。養生中に十分な水分補給を確実にするために、コンクリートスラブには「養生剤」がスプレーされることが多く、コンクリートの上に保水膜を作ります。典型的な膜はワックスまたは関連する疎水性化合物でできています。コンクリートが十分に養生された後、膜は通常の使用によってコンクリートから摩耗します。^[73]

養生の従来の条件は、コンクリートの表面に水を噴霧するか、水を溜めることです。隣の写真は、これを実現する多くの方法の 1 つである溜め込みを示しています。つまり、固まるコンクリートを水に浸し、脱水を防ぐためにビニールで包むことです。その他の一般的な養生方法には、生コンクリートを湿らせた黄麻布やビニールシートで覆う方法があります。

強度がより高い用途では、コンクリートに加速硬化技術が適用される場合があります。一般的な技術では、注入したコンクリートを蒸気で加熱します。これにより、コンクリートの湿気を保ち、温度を上昇させて、水和プロセスがより迅速かつ完全に進行します。

アスファルトコンクリート（北米では一般にアスファルト、^[74] ブラックトップ、または舗装、英国とアイルランド共和国ではターマック、ビチューメンマカダム、またはロールアスファルトと呼ばれる）は、道路、駐車場、空港、および堤防ダムの芯材の舗装に一般的に使用される複合材料です。^[75]アスファルト混合物は、20世紀初頭から舗装工事に使用されています。^[76]これは、アスファルトで結合された鉱物骨材で構成され、層状に敷き詰められ、圧縮されます。このプロセスは、ベルギーの発明家で米国移民のエドワード・デ・スメットによって改良され、強化されました。^[77]

アスファルト（またはアスファルト質）コンクリート、ビチューメンアスファルトコンクリート、ビチューメン混合物という用語は、通常、コンクリートを結合剤で接着された鉱物骨材で構成された複合材料と定義する工学および建設文書でのみ使用されます。略語ACは、アスファルトコンクリートに使用されることもありますが、複合材料の液体アスファルト部分を指すアスファルト含有量またはアスファルトセメントを示すこともできます。

グラフェン強化コンクリートは、セメント混合または製造プロセス中に少量の化学的に設計されたグラフェン （通常、重量の0.5％未満）が添加されることを除いて、コンクリート混合物の標準的な設計です。^{[78] [79]}これらの強化グラフェンコンクリートは、コンクリートの用途に合わせて設計されています。

Bacillus pasteurii、Bacillus pseudofirmus、Bacillus cohnii、Sporosarcina pasteuri、Arthrobacter crystallopoietesなどの細菌は、そのバイオマスを通じてコン​​クリートの圧縮強度を高めます。しかし、細菌の中にはコンクリートを破壊するものもあります。^[80] Bacillus sp. CT-5.は、鉄筋コンクリートの腐食を最大4倍まで減らすことができます。Sporosarcina pasteuriiは水と塩化物の浸透性を低下させます。B . pasteuriiは耐酸性を高めます。^[81] Bacillus pasteuriiとB. sphaericusは、ひび割れの表面に炭酸カルシウムの沈殿を引き起こし、圧縮強度を高めます。^[82]

ナノコンクリート（「ナノコンクリート」または「ナノコンクリート」とも表記される）は、100μm以下のポルトランドセメント粒子^[83]と500μm以下のシリカ粒子を含む材料の一種で、通常のコンクリートで発生する空隙を埋め、材料の強度を大幅に高めます。^[84]高い曲げ強度と圧縮強度が求められる歩道橋や高速道路の橋梁に広く使用されています。^[82]

透水性コンクリートは、特別に等級分けされた粗骨材、セメント、水、およびほとんどまたは全く細骨材を含まない混合物である。このコンクリートは、「細骨材なし」または多孔質コンクリートとしても知られている。慎重に制御されたプロセスで成分を混合すると、骨材粒子をコーティングして結合するペーストが作成される。硬化したコンクリートには、合計で約 15 ～ 25 パーセントの相互接続された空気空隙が含まれる。水は舗装の空隙を通って下の土壌に流れ込む。凍結融解気候では、凍結による損傷の可能性を最小限に抑えるために、空気連行混和剤がよく使用される。透水性コンクリートは、雨水が道路や駐車場を通り抜けて帯水層を補充し、流出や洪水の原因となるのを防ぐこともできる。^[85]

ポリマーコンクリートは骨材と各種ポリマーの混合物で、補強することができます。セメントは石灰系セメントよりも高価ですが、ポリマーコンクリートには、補強なしでも引張強度が著しく、水をほとんど通さないという利点があります。ポリマーコンクリートは、排水溝などの他の用途の修理や建設によく使用されます。

硫黄コンクリートは、硫黄を結合剤として使用し、セメントや水を必要としない特殊なコンクリートです。

火山性コンクリートは、クリンカーを形成するために燃焼される石灰岩の代わりに火山岩を使用します。同様の量のエネルギーを消費しますが、副産物として炭素を直接排出することはありません。^[86]火山岩/灰は、細孔の微細化による硫酸塩、塩化物、アルカリシリカ反応に対する耐性を向上させるために、コンクリートの補助セメント材料として使用されます。^[87]また、他の骨材と比較して一般的に費用対効果が高く、^[88]半重量コンクリートや軽量コンクリートに適しており、^[88]断熱および防音に適しています。^[88]

軽石、スコリア、灰などの火砕物は、爆発的な火山噴火の際にマグマが冷えて形成される。これらはセメント系補助材料（SCM）として、またはセメントやコンクリートの骨材として使用される。^[89]これらは古代から建築材料の製造に広く使用されてきた。例えば、軽石やその他の火山ガラスは、ローマ時代（紀元前89年～紀元後79年）のヴィラ・サン・マルコの建設中に、モルタルや漆喰の天然ポゾラン材料として添加された。このヴィラ・サン・マルコは、イタリアのナポリ湾で最もよく保存された別荘の一つである。^[90]

廃棄物軽量コンクリートはポリマー改質コンクリートの一種です。この特殊なポリマー混和剤により、従来の骨材（砂利、砂、石）を3～10mmの粒径の固形廃棄物の混合物に置き換えて、道路や建物の建設に適した低圧縮強度（3～20N/mm2）の製品[91]を作ることができます^。1立方^{メートルの廃棄物軽量コンクリートには、1.1～ 1.3m3}の細断された廃棄物が含まれており、他の骨材は含まれていません。

コンクリートは圧縮強度は比較的高いが、引張強度ははるかに低い。^[92]そのため、通常は引張強度に強い材料（多くの場合鋼鉄）で補強される。コンクリートの弾性は、低応力レベルでは比較的一定であるが、高応力レベルではマトリックスのひび割れが発生するにつれて低下し始める。コンクリートは熱膨張係数が非常に低く、熟成するにつれて収縮する。すべてのコンクリート構造物は、収縮と引張により、ある程度のひび割れが生じる。長時間の力を受けるコンクリートはクリープを起こしやすい。

コンクリートの特性がアプリケーションの仕様に適合していることを確認するためにテストを実行できます。

成分は材料の強度に影響します。コンクリートの強度値は通常、標準試験手順で決定される円筒形または立方体の試験片の下限圧縮強度として指定されます。

コンクリートの強度はその機能によって決まります。軽量でなければならない場合には、非常に低強度の（14 MPa（2,000 psi）以下の）コンクリートが使用されることがあります。^[93]軽量コンクリートは、空気、発泡体、または軽量骨材を追加することで実現されることが多く、その副作用として強度が低下します。ほとんどの日常的な用途では、20～32 MPa（2,900～4,600 psi）のコンクリートがよく使用されます。40 MPa（5,800 psi）のコンクリートは、より耐久性がありますが、より高価なオプションとして簡単に市販されています。より強度の高いコンクリートは、より大規模な土木プロジェクトでよく使用されます。 ^[94] 40 MPa（5,800 psi）を超える強度は、特定の建築要素によく使用されます。たとえば、高層コンクリート建物の下層階の柱には、柱のサイズを小さく保つために、80 MPa（11,600 psi）以上のコンクリートが使用されることがあります。橋梁では、必要なスパン数を減らすために、高強度コンクリートの長い梁が使用されることがあります。^{[95] [96]}場合によっては、他の構造上のニーズにより高強度コンクリートが必要になることがあります。構造が非常に剛性でなければならない場合は、サービス荷重に耐えるのに必要な強度よりもはるかに強い、非常に高強度のコンクリートが指定されることがあります。これらの理由から、130 MPa (18,900 psi) もの強度が商業的に使用されています。^[95]

コンクリート製造用に生産されるセメントは、全世界の年間CO2排出量の約8%を占めています（例えば、_世界の航空産業は1.9%）。^{[97] [98]} _CO2の2大発生源はセメント製造工程で発生し、（1）セメント窯（T ≈ 950 °C）内での石灰石の脱炭酸反応、および（2）窯内でのセメントクリンカーの焼結温度（T ≈ 1450 °C）に達するまでの化石燃料の燃焼から生じます。原材料（コンクリート製造に使用される建設用骨材、セメント窯に供給される石灰石と粘土）の抽出、粉砕、混合に必要なエネルギーは低く抑えられています。レディーミクストコンクリートの輸送に必要なエネルギーも低く抑えられています。これは、レディーミクストコンクリートが建設現場の近くで地元の資源から生産され、通常は現場から100km以内で製造されるためです。^[99]コンクリートの全体的なエネルギーは1キログラムあたり約1～1.5メガジュールであり、多くの構造材料や建設材料よりも低い。^[100]

コンクリートは、一度設置されると、建物の寿命全体にわたって優れたエネルギー効率を提供します。^[101]コンクリートの壁は、木造の壁よりも空気の漏れがはるかに少ないです。^[102]空気の漏れは、住宅のエネルギー損失の大部分を占めています。コンクリートの熱容量特性により、住宅と商業ビルの両方の効率が向上します。暖房や冷房に必要なエネルギーを蓄えたり放出したりすることで、コンクリートの熱容量は、内部の温度変動を減らし、暖房と冷房のコストを最小限に抑えることで、年間を通じてメリットをもたらします。^[103]断熱材が建物の外皮を通るエネルギー損失を減らすのに対し、熱容量は壁を使用してエネルギーを蓄えたり放出したりします。現代のコンクリート壁システムは、外部断熱材と熱容量の両方を使用して、エネルギー効率の高い建物を作成します。断熱コンクリートフォーム（ICF）は、断熱フォームまたはラストラで作られた中空のブロックまたはパネルで、積み重ねて建物の壁の形状を形成し、その後、鉄筋コンクリートで満たされて構造を作成します。

コンクリートの建物は、鉄骨で建てられた建物よりも耐火性に優れています。これは、コンクリートの熱伝導率が鉄よりも低いため、同じ火災条件下でより長持ちするからです。コンクリートは、上記と同じ効果のために、鉄骨の防火材として使用されることがあります。Fondu fyreなどの防火シールドとしてのコンクリートは、ミサイル発射台のような過酷な環境でも使用できます。

不燃性建築のオプションには、現場打ちコンクリートおよび中空プレキャストコンクリート製の床、天井、屋根があります。壁については、コンクリート積み木技術と断熱コンクリートフォーム(ICF) が追加のオプションです。ICF は、耐火断熱フォームで作られた中空のブロックまたはパネルで、建物の壁の形状を形成するために積み重ねられ、その後、鉄筋コンクリートで満たされて構造を形成します。

コンクリートは横方向の剛性が高く、水平方向の動きが最小限に抑えられるため、強風、ハリケーン、竜巻などの外部から加わる力に対しても優れた耐性を発揮します。ただし、この剛性は、特により極端な力に耐えるために比較的高い屈曲性の構造が求められる特定の種類のコンクリート構造には不利に働く可能性があります。

上で述べたように、コンクリートは圧縮には非常に強いが、引張には弱い。大地震は構造物に非常に大きなせん断荷重を発生させる可能性がある。これらのせん断荷重は、構造物を引張荷重と圧縮荷重の両方にさらす。補強のないコンクリート構造物は、他の補強されていない石造構造物と同様に、激しい地震の揺れで崩壊する可能性がある。補強されていない石造構造物は、世界的に最も大きな地震リスクの1つを構成している。^[104]これらのリスクは、リスクのある建物（トルコのイスタンブールの学校の建物など）の耐震補強によって軽減できる。^[105]

コンクリートは最も耐久性の高い建築材料の一つです。木造建築に比べて耐火性に優れ、時間の経過とともに強度が増します。コンクリートで作られた構造物は長い耐用年数を持つことができます。^[106]コンクリートは、世界中で他のどの人工材料よりも多く使用されています。^[107] 2006年現在、毎年約75億立方メートルのコンクリートが製造されており、地球上のすべての人に1立方メートル以上が使用されています。^[108]

鉄筋の使用は、1850年代にフランスの実業家フランソワ・コワニエによって導入され、1880年代になってドイツの土木技師GA・ウェイスが鉄筋を補強材として使用しました。コンクリートは比較的脆い素材で、圧縮には強いものの、引張には弱いです。補強されていない普通のコンクリートは、振動や風荷重などによる応力に耐えるのが比較的苦手なので、多くの構造物には適していません。そのため、コンクリート全体の強度を高めるために、コンクリートが固まる前に、鉄筋、ワイヤー、メッシュ、ケーブルを埋め込むことができます。この補強材は、鉄筋とも呼ばれ、引張力に耐えます。^[110]

鉄筋コンクリート（RC）は多用途の複合材であり、現代の建築で最も広く使用されている材料の1つです。これは、互いに補完し合う非常に異なる特性を持つさまざまな構成材料で構成されています。鉄筋コンクリートの場合、構成材料はほとんどの場合、コンクリートと鋼です。これら2つの材料は互いに強力な結合を形成し、さまざまな力に耐えることができ、実質的に単一の構造要素として機能します。^[111]

鉄筋コンクリートはプレキャストまたは現場打ちコンクリートで、スラブ、壁、梁、柱、基礎、フレーム構造など、幅広い用途に使用されています。補強材は、梁の下部など、張力を受ける可能性のあるコンクリートの領域に一般的に配置されます。通常、鉄筋の上下には、構造の不安定化につながる剥離や腐食を防ぐために、最低50 mmのカバーがあります。^[110]繊維強化コンクリートなどの他の種類の非鉄補強材は、主にひび割れを制御する手段として特殊な用途に使用されます。^[111]

プレキャストコンクリートとは、他の場所で使用するためにある場所で鋳造されたコンクリートで、移動可能な材料です。プレキャスト生産の大部分は専門業者の工場で行われますが、経済的および地理的要因、製品の規模、アクセスの難しさなどの理由で、建設現場またはその近くで要素が鋳造される場合もあります。^[112]プレキャストは、天候から保護された管理された環境で行われるため、大きな利点がありますが、欠点は、建設現場への輸送による温室効果ガスの排出につながることです。^[111]

プレキャストコンクリートを採用することで得られる利点：^[112]

• 推奨される寸法スキームが存在し、カタログから試行錯誤された設計の要素を入手できます。
• 計画エンジニアが「クリティカル パス」と呼ぶ、建設の全体的な所要時間を決定する一連のイベントとは別に、構造要素を製造することで、大幅な時間の節約が実現します。
• 必要な管理テストを実行できる実験室施設が利用可能であり、その多くは国家規格に準拠した特定のテストに対して認定されています。
• 適切な容量のストレスベッド、特定の製品専用の金型や機械など、特定の生産タイプに適した機能を備えた設備。
• 金型から直接得られる高品質の仕上げにより、内装装飾が不要になり、メンテナンスコストが低く抑えられます。

セメントは硬化中に発熱反応を起こすため、ダム、水門、大型マット基礎、大型防波堤などの大型コンクリート構造物は、水和とそれに伴う膨張時に過度の熱を発生する。これらの影響を軽減するために、建設中に事後冷却^[113]が一般的に行われる。フーバーダムの初期の例では、垂直のコンクリート打設の間にパイプのネットワークを使用して、養生プロセス中に冷却水を循環させ、過熱による損傷を防いだ。同様のシステムは現在でも使用されており、注入量、使用するコンクリートミックス、周囲の空気温度によっては、コンクリート打設後何ヶ月も冷却プロセスが続くことがある。マスコンクリート構造物では、コンクリートミックスを事前に冷却するためにさまざまな方法が使用されている。^[113]

セメントの熱副産物を最小限に抑えるマスコンクリート構造への別のアプローチは、ローラー圧縮コンクリートの使用です。これは、従来の湿式配置よりも冷却の必要性がはるかに低い乾式ミックスを使用します。半乾き材料として厚い層に堆積され、その後ローラー圧縮されて高密度で強力な塊になります。

生のコンクリートの表面は多孔質である傾向があり、比較的面白みのない外観になっています。外観を改善し、汚れ、水の浸入、凍結から表面を保護するために、さまざまな仕上げを施すことができます。

外観の改善の例としては、スタンプコンクリートが挙げられます。スタンプコンクリートでは、湿ったコンクリートの表面に模様が刻まれ、舗装、石畳、レンガのような効果が得られ、着色されることもあります。床材やテーブルトップでよく使われるもう 1 つの効果は、ダイヤモンド研磨剤で光学的に平らに研磨されたコンクリートで、ポリマーやその他のシーラントで密封されます。

その他の仕上げは、彫刻刀で彫ったり、塗装したり、他の材料で覆ったりするなどのより一般的な技法で行うことができます。

コンクリートの表面を適切に処理し、その特性を維持することは、建築構造物の建設や改修において重要な段階です。^[114]

プレストレスト コンクリートは、建設中に圧縮応力を組み込んで、使用時に発生する引張応力に対抗する鉄筋コンクリートの一種です。これにより、構造内の応力をより適切に分散して補強材を最適に使用し、梁やスラブの重量を大幅に軽減できます。たとえば、水平梁はたわむ傾向があります。梁の下部にプレストレスト補強材を配置すると、たわみが抑えられます。プレストレスト コンクリートでは、鋳造前に鋼またはポリマーの緊張材またはバーを使用してプレストレスが実現され、ポスト テンション コンクリートの場合は鋳造後に、張力がかかります。

2つの異なるシステムが使用されています: ^[111]

• プレテンションコンクリートは、ほとんどの場合プレキャストされており、コンクリートが周囲に配置されて固まる間、張力がかかった状態を保つ鋼線（緊張材）が含まれています。
• ポストテンション コンクリートには、ダクトが通っています。コンクリートが強度を得た後、ダクトにテンドンが通され、応力が加わります。その後、ダクトにグラウトが充填されます。この方法で建設された橋はテンドンの腐食が著しく進行したため、現在ではコンクリートの外側の表面に沿ってテンドンが走る外部ポストテンションが使用されるようになりました。

米国の高速道路の 55,000 マイル (89,000 km) 以上がこの材料で舗装されています。鉄筋コンクリート、プレストレスト コンクリート、プレキャスト コンクリートは、現代で最も広く使用されているコンクリートの機能拡張の種類です。詳細については、ブルータリスト建築を参照してください。

コンクリートは、混ぜ合わせた後、通常は構造物となる予定の場所に運ばれます。運搬と配置には、距離、必要量、その他の用途の詳細に応じて、さまざまな方法が使用されます。大量のコンクリートは、トラックで運ばれたり、重力またはトレミーで流し込まれたり、パイプでポンプ輸送されたりします。少量の場合は、スキップ (傾けたり開けたりして内容物を放出できる金属製の容器で、通常はクレーンまたはホイストで運ばれます) や手押し車で運ばれたり、水中で手作業で配置するためのトグル バッグで運ばれたりします。

極端な気象条件（極端な暑さや寒さ、強風、湿度の変化）はコンクリートの品質を大きく変える可能性があります。寒冷地での打設には多くの予防措置が講じられます。^[115]低温はセメントの水和に関わる化学反応を著しく遅らせ、強度の発達に影響を及ぼします。氷結晶の形成は水和セメントペーストの結晶構造に損傷を与える可能性があるため、凍結を防ぐことが最も重要な予防措置です。コンクリート打設面が外気温から遮断されていれば、水和熱によって凍結を防ぐことができます。

アメリカコンクリート協会（ACI）の寒冷地でのコンクリート打設の定義、ACI 306 ^[116]は次の通りである。

• 3日以上連続して平均気温が40°F（約4.5°C）を下回る期間。
• 24 時間のうち半分以上の時間、気温が 50 °F (10 °C) 未満に留まります。

カナダでは、寒い季節には気温がかなり低くなる傾向があるため、CSA A23.1 では次の基準が使用されます。

• 気温が5℃以下の場合、
• コンクリート打設後24時間以内に気温が5℃以下になる可能性がある場合。

コンクリートを極寒にさらす前の最小強度は 500 psi (3.4 MPa) です。CSA A 23.1 では、凍結にさらされても安全とみなされる圧縮強度は 7.0 MPa と規定されています。

コンクリートは水中で打設・養生されることがある。セメントが流出しないように打設方法には注意が必要である。水中打設法にはトレミー、ポンプ、スキップ打設、トグルバッグを使用した手動打設、バッグワークなどがある。^[117]

トレミーとは、上部にホッパーが付いた垂直またはほぼ垂直のパイプで、コンクリートを水中に流し込むために使用されます。これにより、コンクリートが流れている間に乱流の水と接触して混合物からセメントが洗い流されるのを回避します。これにより、製品の強度がより確実になります。

のトグルバッグ法は、通常、少量のコンクリートの設置や修理に使用されます。湿ったコンクリートは再利用可能なキャンバスバッグに詰められ、ダイバーによって必要な場所で押し出されます。セメントと細粒が洗い流されないように注意する必要があります。

水中バッグワークとは、ダイバーがドライミックスを入れた織布バッグを手作業で配置し、2～3層ごとに鉄筋のピンでバッグを突き刺してバッグ同士を結び、水和による硬化を促す経路を作ることです。通常、最初の硬化には約6～12時間かかり、翌日までに完全に硬化します。バッグワークコンクリートは、通常28日以内に完全な強度に達します。各バッグには、少なくとも1本のピン、できれば4本のピンを突き刺す必要があります。バッグワークは、ポンプ、プラント、型枠を必要とせず、水中にセメントを分散させることによる環境への影響を最小限に抑えることができる、水中コンクリート配置のシンプルで便利な方法です。充填済みのバッグがあり、適切な乾燥条件で保管すれば、早期の水和を防ぐために密封されています。バッグは生分解性の場合があります。 ^[118]

グラウト充填骨材は、水中でコンクリート塊を形成する代替方法であり、型枠に粗骨材を充填し、その後、ポンプで注入したグラウトで水を押しのけて底から空隙を完全に埋める。 ^[117]

コンクリート道路は、他の舗装面よりも燃費が良く、^[119]反射率が高く、耐久性も大幅に優れていますが、他の舗装ソリューションよりも市場シェアははるかに小さいです。現代の舗装方法と設計慣行により、コンクリート舗装の経済性は変化しており、適切に設計され設置されたコンクリート舗装は、初期費用が安く、ライフサイクル全体で大幅に安価になります。もう1つの大きな利点は、透水性コンクリートを使用できることです。これにより、道路の近くに雨水排水溝を設置する必要がなくなり、雨水を流すために道路にわずかな傾斜をつける必要性が減ります。排水溝を使用して雨水を捨てる必要がなくなるため、必要な電力も少なくなります（そうでなければ、配水システムでより多くのポンプが必要になります）。また、雨水は汚染された水と混ざることがなくなるため、汚染されません。むしろ、雨水は地面にすぐに吸収されます。^[要出典]

コンクリートの製造と使用は、環境、経済、社会に広範囲にわたる影響を及ぼします。

コンクリートの粉砕では有害な粉塵が発生することがあります。セメントの粉塵にさらされると、珪肺症、腎臓病、皮膚の炎症などの問題を引き起こす可能性があります。米国の国立労働安全衛生研究所は、この粉塵の拡散を制御するために、電動コンクリートグラインダーに局所排気換気シュラウドを取り付けることを推奨しています。さらに、労働安全衛生局（OSHA）は、労働者がシリカ粉塵に定期的に接触する企業に対して、より厳しい規制を課しました。OSHAが建設会社に対して2017年9月23日に施行した更新されたシリカ規則では、労働者が合法的に接触できる呼吸可能な結晶性シリカの量が、8時間労働あたり空気1立方メートルあたり50マイクログラムに制限されました。同じ規則は、一般産業、水圧破砕、海事に対して2018年6月23日に施行されました。この期限は、水圧破砕業界のエンジニアリング制御については2021年6月23日まで延長されました。強化された安全規制を満たさない企業は、金銭的負担や多額の罰金を課せられる可能性があります。コンクリートには、有用な添加物や不要な添加物など、毒性や放射能による健康被害を引き起こす物質が含まれています。生コンクリート（硬化が完了する前）はアルカリ性が高いため、適切な保護具を使用して取り扱わなければなりません。

コンクリートの主成分はセメントで、主にコンクリート中の砂と粗い骨材を結合させるために使用される微粉末である。セメントには様々な種類があるが、最も一般的なのは「ポートランドセメント」であり、これはクリンカーに少量の石膏や粉砕石灰石などの他の添加剤を混ぜて作られる。セメントの主成分であるクリンカーの生産は、エネルギー強度とプロセス排出量の両方を含め、セメント部門の温室効果ガス排出量の大部分を占めている。^[120]

セメント産業は、主要な温室効果ガスである二酸化炭素の3大排出源の1つで、他の2つはエネルギー生産と運輸産業である。平均して、セメント1トン生産されるごとに、大気中に1トンのCO2が排出される_。先駆的なセメント製造業者は、セメント1トン生産あたり590kgのCO2当量という、より低い炭素強度を達成したと主張している_。^[121]排出は燃焼と焼成のプロセスによるもので、^{[122]それぞれ温室効果ガスのおよそ40%と60%を占める。セメントはコンクリートの構成要素のほんの一部に過ぎないことを考慮すると、コンクリート1トンあたり約100～200kgの}_CO2が排出されると推定される。^{[123] [124]}毎年、世界中で100億トン以上のコンクリートが使用されている。^[124]今後数年間は大量のコンクリートが使用され続けるため、コンクリート部​​門からのCO2排出量の削減は_さらに重要になるだろう。

コンクリートは、表面流出を促進する硬い表面を作るのに使われ、ひどい土壌浸食、水質汚染、洪水を引き起こす可能性があるが、逆に洪水を迂回、堰き止め、制御するために使うこともできる。建物の解体や自然災害によって放出されるコンクリートの粉塵は、危険な大気汚染の主たる発生源となる可能性がある。コンクリートは、アスファルトほどではないが、都市のヒートアイランド現象の原因となっている。

セメントクリンカー含有量を減らすことは、コンクリートの環境ライフサイクルアセスメントにプラスの影響を与える可能性があります。コンクリート中のセメントクリンカー含有量を減らすための研究はすでにいくつか行われています。しかし、さまざまな研究戦略があります。従来のコンクリート技術に基づいて、大量のスラグやフライアッシュでクリンカーの一部を置き換えることがよく検討されました。これは、スラグやフライアッシュなどの希少な原材料の無駄につながる可能性があります。他の研究活動の目的は、修正された配合設計アプローチに基づいて、コンクリート中のセメントやスラグやフライアッシュなどの反応性材料を効率的に使用することです。^[125]

一般的な鉄筋コンクリート外装材の代わりに、ここで紹介した繊維強化高性能コンクリートを使用すると、プレキャストコンクリートファサードに含まれる炭素量を50％削減できます。^[126]

低炭素コンクリートの実用化に関する研究が行われてきた。低炭素コンクリートのライフサイクルアセスメント（LCA）は、高炉スラグ粉砕物（GGBS）とフライアッシュ（FA）の置換率に応じて調査された。鉱物混和剤の置換率が10％増加すると、GGBSの地球温暖化係数（GWP）は1.1 kg CO ₂ eq/m ³減少し、FAは17.3 kg CO ₂ eq/m ³減少した。この研究では、置換率に応じて2成分混合低炭素コンクリートの圧縮強度特性も比較し、適用可能な混合比率の範囲を導出した。^[127]

高性能な建築材料は、洪水防御や重要なインフラ保護など、レジリエンスを高めるために特に重要になります。異常気象によるインフラや都市へのリスクは、洪水やハリケーンの被害を受ける場所だけでなく、住民が夏の異常な気温から保護される必要がある場所にとって特に深刻です。従来のコンクリートは、湿気や大気中のCO2濃度の上昇にさらされると負担がかかります_。コンクリートは環境が厳しい用途では引き続き重要になると思われますが、斬新でスマートで適応性の高い材料も必要です。^{[124] [128]}

単一プロジェクトにおけるコンクリートの注入量世界記録は、中国湖北省の三峡ダムで三峡集団が建設したものだ。ダム建設に使用されたコンクリートの量は、17年間で1600万立方メートルと推定されている。これまでの記録は、ブラジルのイタイプ水力発電所が保持していた1230万立方メートルだった。 ^{[133] [134] [135]}

コンクリートポンプの世界記録は、2009年8月7日にインドのヒマーチャル・プラデーシュ州スインド村近くのパルバティ水力発電プロジェクトの建設中に、コンクリートミックスが垂直の高さ715メートル（2,346フィート）までポンプで送り込まれたときに樹立されました。^{[136] [137]}

2019年1月6日、アーンドラプラデーシュ州のポラヴァラムダム工事では、24時間で32,100立方メートルのコンクリートを注入し、ギネス世界記録に登録されました。 ^[138]連続的に注入された最大のコンクリートラフトの世界記録は、2007年8月にアブダビで請負業者アルハブトゥール-CCCジョイントベンチャーによって達成され、コンクリートサプライヤーはユニベトンレディミックスです。^{[139] [140]}この注入（アブダビランドマークタワーの基礎の一部）は、2日間で注入された16,000立方メートルのコンクリートでした。^[141]これまでの記録は、1992年にマレーシアのクアラルンプールにあるペトロナスツインタワーの建設で、日本と韓国の合弁企業である株式会社ハザマとサムスン物産株式会社が達成した、熱帯暴風雨のため作業続行のために現場を防水シートで覆う必要があったにもかかわらず、54時間で13,200立方メートルのコンクリートを注入したというものである。^[142]

連続的に流し込まれたコンクリート床の世界最大の記録は、1997年11月8日にケンタッキー州ルイビルで設計施工会社エクセル・プロジェクト・マネジメントによって達成された。このモノリシックな配置は、30時間かけて225,000平方フィート（20,900 m ²）のコンクリートを流し込んだもので、平坦度許容差F _F 54.60、水平度許容差F _L 43.83に仕上げられた。これは、総体積で50％、総面積で7.5％、以前の記録を上回った。^{[143] [144]}

水中コンクリート連続打設の最大記録は、2010年10月18日にルイジアナ州ニューオーリンズで、オハイオ州グローブシティの請負業者CJ Mahan Construction Company, LLCによって達成された。打設は、2台のコンクリートポンプと2台の専用コンクリートバッチプラントを使用して、58.5時間で10,251立方ヤードのコンクリートを打設したものだった。この打設により、硬化後、50,180平方フィート（4,662 m ²）のコッファーダムを海面下約26フィート（7.9 m）まで排水することができ、インナーハーバー航行運河シル＆モノリスプロジェクトの建設を乾いた状態で完了することができる。^[145]

• コンクリートの水平出し – 基礎部分を水平出ししてコンクリートを水平にするプロセス
• コンクリートミキサー – セメント、骨材、水を混ぜてコンクリートを作る装置
• コンクリートブロック – 建設に使用される標準サイズのブロックPages displaying short descriptions of redirect targets
• コンクリートプラント – さまざまな材料を組み合わせてコンクリートを形成する装置
• 重金属 – 金属的性質を示す元素の緩く定義されたサブセットPages displaying short descriptions of redirect targets
• ヘンプクリート – 建築や断熱材に使用されるバイオ複合材料
• 微粒子 – 地球の大気中に浮遊する微小な固体または液体物質
• シンクリート – コンクリートの合成形態

• 「世界で最も破壊的な物質であるコンクリートがもたらす、世界で拡大する問題」（ビデオ）。BBCリール。2023年3月6日。

• コンクリートの利点と欠点
• ダニング、ブライアン（2022年1月4日）。「Skeptoid #813：コンクリートを気にする必要がある理由」。Skeptoid 。 2022年5月14日閲覧。
• コンクリートに埋もれてYouTubeで仕組みを説明
• 3つのシミュレーション建築プロセスからの超微粒子の放出
• コンクリート：より環境に優しい代替品の探求