スペーサー コンクリート構造物の耐久性向上と施工技術

スペーサー コンクリートの基本知識と役割

スペーサー コンクリートの基本的な定義と目的

スペーサー コンクリートとは、鉄筋コンクリート構造物の建設において、鉄筋を所定の位置に固定し、適切なかぶり厚さを確保するための重要な建設材料です。建設工事において鉄筋コンクリートを打設する際、鉄筋が動かないように固定させるとともに、必要なかぶりを保つために用いられます。
参考）https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%9A%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%83%BC_(%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%88%E5%B7%A5%E4%BA%8B%E7%94%A8)

 

スペーサーの役割は大きく分けて以下の2つです：
参考）https://doboku-koji.com/rebar-spacer/

 

• 鉄筋を所要の位置に配置する
• 適切なかぶりを確保する

鉄筋コンクリート構造物にとって、鉄筋は構造物の耐力を左右する重要な要素であり、そのため鉄筋の組立作業はコンクリート構造物にとって重要な工程となります。スペーサーはかぶりを確保するために大切なので、しっかり確認する必要があります。

スペーサー コンクリートの歴史的発展と技術革新

コンクリートの歴史は、1889年（明治22年）に日本初の近代港湾として横浜港の築港工事が開始されたときから始まりました。その防波堤用の材料として、セメントという粉に石と砂と水を混ぜて作製するコンクリートという近代材料が使用され、日本におけるコンクリートの歴史が幕を開けました。
参考）https://note.com/cncrt/n/ndad778523be0

 

現存する国内最古の鉄筋コンクリート構造物は1903年（明治36年）につくられた琵琶湖第一疎水路上の橋といわれており、それ以降、鉄筋コンクリート技術の発展とともにスペーサー技術も進歩してきました。
鉄筋のかぶり厚を守るためのスペーサーなどの小道具も、時代とともに改良が重ねられ、現在では様々な材質や形状のスペーサーが開発されています。技術の進歩により、より精密で効率的なスペーサーが製造されるようになりました。
参考）http://bn.shinko-web.jp/recall/000218.html

 

スペーサー コンクリートの材質別特徴と選択基準

スペーサーには以下の主な材質があります：
参考）https://tsukunobi.com/keywords/spacer

 

プラスチック製スペーサー

• メリット: 軽量で扱いやすく、比較的安価
• デメリット: 強度が弱いため、主に側面のスペーサーとして使用
• 用途: 壁やスラブなどの垂直面での使用が中心

コンクリート製・モルタル製スペーサー

• 特徴: 本体のコンクリートと同等以上の品質を有する
• 用途: 土木工事では一般的に使用され、梁、柱、壁の側面や橋梁の上部工でも使用
• 強度: コンクリート母体との一体性に優れる

鋼製スペーサー

• 特徴: 剛性、強度が高く、コンクリート打設時も問題ない
• デメリット: 重いという欠点がある

  参考）http://kentiku-kouzou.jp/tekkinkonkurito-supesa.html

   

• 形状: 「逆V字」などの特徴的な形状をしている

土木学会コンクリート標準示方書では、「型枠に接するスペーサーは、モルタル製あるいはコンクリート製を使用することを原則とする」と定められています。

スペーサー コンクリートの施工における品質管理手法

スペーサーの品質管理において重要なのは、適切な間隔での設置です。スペーサーは、鉄筋のかぶり厚を確保するものですが、配筋やコンクリート打設時の作業による配筋の乱れを防止するためにも、適切な間隔で設置することが重要です。
参考）https://note.com/henamamearch/n/nd72e603e18d8

 

品質管理のポイント。

1. 圧縮強度の確保: 最もベーシックなコンクリート製スペーサーでは、圧縮強度試験がJIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に基づいて実施されます。

   参考）https://www.monotaro.com/k/store/%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%88%E3%82%B9%E3%83%9A%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%83%BC/

    

2. 設置間隔の管理: スペーサーブロックを配置する際には、人が乗っても問題がない割合で配置します。

   参考）https://renovefudosan.com/articles/howto/6260/

    

3. 形状とサイズの選択: 用途に応じて適切な形状とサイズを選択する必要があります。例えば、V型は脱型後、仕上げの景観を損なわない点接点となります。
4. 温度変化への対応: ガラス繊維補強GRCを採用したスペーサーでは、80N/mm²以上を実現し、荷重による変形・割れ・温度変化による品質の変化はほとんどありません。

スペーサー コンクリート技術の医療応用と最新動向

医療分野においても、スペーサー技術は重要な役割を果たしています。特に整形外科領域では、人工関節感染症の治療において「セメントスペーサー」という特殊な技術が活用されています。

 

医療用セメントスペーサーの特徴。

• 人工膝関節全置換術後感染症に対する二期的再置換術で使用

  参考）https://webview.isho.jp/journal/detail/abs/10.15106/J00764.2007308732

   

• 抗生物質入りセメントスペーサーとして機能
• ポリメチルメタクリレート（PMMA）骨セメントで製作

医療用セメントスペーサーの作製方法は、まず抜去したインプラントを用いてPMMA骨セメントで鋳型を作り、その中に粘土状の抗生物質入りPMMA骨セメントを入れます。次に鋳型と抗生物質入りセメントの複合体を関節面に押し当て、骨欠損に適合した形状に型取りします。
最新の研究では、抗生物質を充填したセメントスペーサー（ALCS）が、人工関節周囲感染（PJI）の治療において機械的支持と局所抗生物質送達の両方を提供する重要な役割を果たしていることが報告されています。
参考）https://www.mdpi.com/2079-6382/13/8/772

 

建設分野での最新動向。
近年では、超高強度・高性能モルタル製キャッチコンスペーサーが開発され、スプリングキャッチャーが鉄筋とスペーサーを確実に固定し、接地面が3点のため安定性に優れています。また、圧縮強度80N/㎟という高性能を実現しています。
参考）https://www.kagoshima-it.jp/pdf/shirasu/shirasu22.pdf

 

これらの技術革新により、医療施設の建設においても、より高品質で耐久性に優れた鉄筋コンクリート構造物の構築が可能となっています。特に病院などの医療施設では、長期間の安全性と信頼性が要求されるため、適切なスペーサー技術の選択と施工管理が重要になります。

 

スペーサー コンクリート技術は、建設分野から医療分野まで幅広く応用され、それぞれの分野での特殊なニーズに対応した技術開発が続けられています。今後も材料科学の進歩とともに、より高性能で環境に配慮したスペーサー技術の開発が期待されます。