産業や生活の基盤となるインフラ施設には、どのような材料が使われているかご存じでしょうか。
本記事では、インフラ施設に使用されている主な材料についてご紹介します。
材料ごとの主な用途・製品・構造物などを知りたい方も必見の内容です。
インフラを作る主な材料
トンネルや橋梁、水道や下水道などの土木インフラを作る主な材料は、以下の3種類です。
- 金属材料：炭素を含まない化合物、無機非金属質物質を主性分として形成されるもの
- 無機材料：炭素を含む化合物、主に炭素・水素・酵素で形成されるもの
- 有機材料：金属元素の単体やその合金で形成されるもの
材料別の詳細については、次項で解説します。
また、金属材料は人口材料のみで、無機材料や有機材料の中には天然材料と人口材料が存在します。
例えば、鉄鋼は金属材料の人口材料で砂は無機材料の天然素材、プラスチックは有機材料の人口材料の1つです。
材料①：金属材料
土木インフラを作る主な材料1つ目は金属材料で、鉄鋼材料と非鉄金属の2種類あります。
以下は、それぞれに含まれる製品や構造物となります。
- 鉄鋼材料：厚板、山形鋼、鉄筋など
- 非鉄金属：アルミニウムやステンレス、チタン
鉄鋼材料の主な用途は、橋や塔、鉄筋コンクリートや杭などです。
また、形鋼・形状・強度レベルなどにより、製品が細かく分類されます。
非鉄金属材料の主な用途は、耐食性を要する排水管や海中鉄構等です。
ちなみに金属材料は、引張力を受けた際、大きなそせい変形に耐える性質を備えています。
そせい変形とは、材料が力を受けて変形し、その後で力を取り去っても残る変形のことです。
材料②：無機材料
インフラを作る主な材料2つ目は無機材料で、以下の4種類あります。
各材料に含まれる、製品と構造物も併せて確認しましょう。
- セメント：モルタル、コンクリート
- 石材：砂利、砕石、栗石など
- 粘土、下水汚泥：レンガ、陶官など
- 土：埋立て、盛土など
続いて、材料別の主な用途をご紹介します。
- セメント：コンクリート構造物、舗装など
- 石材：骨材、捨石、路盤材、根固めなど
- 粘土、下水汚泥：舗装ブロック
- 土：堤防、土堰堤など
インフラ施設の補強材として近年使用が増えているカーボンファイバー（炭素繊維）も無機材料の1つです。
材料③：有機材料
インフラを作る主な材料の3つ目は、有機材料です。
有機材料は以下3種類で、種類別の主な製品や構造物等も併せてご紹介します。
- 木材：丸太、間伐材、板
- 瀝青材（れきせいざい）：アスファルト
- 高分子材料：プラスチック、ゴム、塩化ビニール管、合成樹脂など
以下は材料別の主な用途です。
- 木材：まくら木、制水工、杭、山留材、他自然護岸など
- 瀝青材（れきせいざい）：道路舗装など
- 高分子材料：構造材、橋梁支承、排水管、埋設管、防舷材など
強化プラスチックなど、有機材料を繊維材料で補強した複合材料なども存在します。
インフラを作る主な材料の特徴を知ろう
インフラを作る主な材料は、金属材料・無機材料・有機材料の3種類です。
金属材料には鉄鋼材料と非鉄金属の2種類あり、鉄筋コンクリートや耐食性を要する排水管などに使用されます。
無機材料にはセメント・石材・粘土・土の4種類あり、最も知られている用途はコンクリートでしょう。
有機材料には木材・瀝青材・高分子材の3種類あり、
杭や道路舗装、排水管など幅広い用途で使われることを覚えておきましょう。
