コンクリート用酸化鉄顔料の添加量：生コン・プレキャスト製品メーカー向け（kg/m³）ガイド

着色コンクリートが失敗する原因は、間違った顔料を発注したためではなく、ほとんどが配合に対する添加量が不適切だったり、実験室のバケツで確認できた添加量が実際に製造現場のミキサーに正しく反映されなかったりすることに起因します。引き渡し時に淡く色あせたように見える舗装、承認済みの色見本と比較して色ムラで不合格となったプレキャスト部材、連続する2日の生産で目視で明らかに異なる赤色が出てしまったブロック塁の注文——こうした事例の多くでは、顔料そのものは仕様通りに機能しています。問題は、添加量の設定にあります。

最初の1立方メートルのコンクリートを打設する前に、2つの事項を明確にする必要があります。1つ目は、製造所が実際に計量できる単位で表される配合比率です。2つ目は、その配合比率が指定された配合で所定の色を確実に再現することを証明するための試験手順です。本ガイドでは、これら2点に加え、仕様書主導型プロジェクトにおいて調達担当チームが求められる文書についても解説します。

コンクリート用酸化鉄系顔料の一般的な配合量

コンクリート用酸化鉄系顔料の配合量は、2通りの方法で表されますが、この2つの表記法を混同することが、設計者と製造所の間で最もよく見られる意見の相違の原因の一つです。

セメント質量に対する割合 一体着色コンクリートの仕様書では、酸化鉄顔料の添加量を通常、配合中のセメント量に対する重量比（％）で表します。業界標準では、セメント重量に対して約2～5％が一般的であり、建築用・舗装用・プレキャスト用の多くは2～3％の範囲に収まります。この範囲の下限値では、控えめなサンドカラー系やパステル調のトーン（ベージュ、淡いオーカー、柔らかなテラコッタなど）が得られます。一方、上限値では、表面の特徴的な視覚的要素として機能する、濃く鮮やかな発色が得られます。

コンクリート全体に対する重量比です。 製品工場では、自動計量装置が1立方メートル（m³）あたりのキログラム（kg）単位で顔料を供給するため、通常、kg/m³単位で管理しています。セメント量に対する割合からkg/m³への換算は単純な算術計算ですが、配合中のセメント量が変更されるたびに再計算が必要です。

これらの数値は、試験の出発点としての参考値であり、試験そのものに代わるものではありません。通常密度のコンクリート混合物、中程度の着色力を持つ顔料、および灰色セメントを前提としています。これらのいずれかが変更されると、数値も変動します。

仕様書に明記すべき重要な違いがあります。 一体着色と表面塗布型ドライシェイク硬化剤では、添加量の単位がまったく異なります。 一体着色では、顔料をコンクリート全体の深さにわたって均一に分散させるため、添加量は1立方メートルあたりで表されます。一方、ドライシェイク硬化剤は、打設直後のコンクリート表面に散布するため、添加量は1平方メートルあたりの表面積で表され、単位材料当たりの添加率ははるかに高くなります。このように異なる単位を混在させた仕様書を作成すると、結果として色調が極端に薄いスラブになったり、あるいは実際の作業量と無関係な硬化剤の予算が組まれることになります。

添加量を変化させる要因

ある植物で所定の赤色を呈した添加量でも、隣接する植物では、同一ロットの同一顔料を用いても異なる赤色が得られる場合があります。この差異の大部分は、6つの要因によって説明されます。

1．セメントの含有量およびセメントの色 これは最も大きな単一要因です。セメントは顔料が着色する淡色のマトリックスであり、セメント量が多いほど、同じ色調の濃さを得るためにより多くの顔料が必要になります。また、セメントのベースカラーも同様に重要です。例えば、酸化鉄系赤顔料を灰色セメントと白色セメントのそれぞれに同一量添加しても、明確に異なる色調が得られます。したがって、セメントの種類を一方から他方に変更する配合設計では、新たに試験を行う必要があります。

2．砂および骨材の色 コンクリートは体積比で約4分の3が骨材である。色が濃く、鉄分を多く含む砂や、地元で採掘された色調にばらつきのある砂を使用すると、他のすべての条件を一定に保っても、硬化後の色調が変化する。工事中に砂の供給元を変更した場合、色調の変化が生じることを想定し、連続性を前提とせず、再試験を行うよう計画すべきである。

3．顔料のグレードおよび着色力 酸化鉄系顔料は、グレードごとに互換性がない。同一の名称の色であっても、高強度グレードと標準グレードでは、同じ添加量でも色の濃さ（彩度）が異なる。グレードを変更する際に添加量を調整しない、あるいは再試験を行わないまま置き換えると、ロット間の色差トラブルの原因となることが多い。グレードの変更が必要な場合は、単なる同等品交換ではなく、配合設計の見直しとして対応すべきである。

4．水セメント比 水分量が多いと、硬化後の表面の色が薄くなり、表面に気孔が生じやすくなり、白華現象（エフロレッセンス）が発生しやすくなります。すでに白華現象や表面ブルームに悩まされている現場では、その原因の多くは水セメント比や養生方法にあり、顔料の添加量を増やすことではありません。

5．表面仕上げと養生 テロワール仕上げ、ブラシ引き仕上げ、洗い出し仕上げでは、同じコンクリートでも見た目が大きく異なります。また、養生方法や期間も、顔料を多く含む表面層がどの程度保たれるかに影響を与えます。配合設計と顔料添加量がまったく同じ二つの床版でも、一方がビニールシートで養生されたのに対し、他方が露出したまま放置された場合、単純にそれだけで色調の違いとして認識されることがあります。

6．色を判断する際の基準となる色 色に関する苦情の多くは、コンクリートそのものではなく、比較基準に起因しています。6か月間直射日光にさらされていたマスターサンプルボードは、有効な基準とはみなされません。保護された実物の基準サンプルを保管し、その保管方法について書面で合意したうえで、毎回の生産サンプルとともに一定の照明条件下で写真を撮って記録してください。

量産前に添加量を確認する方法

添加量は、実際に使用される材料で試験されるまでは単なる仮説にすぎません。検証は3段階で行われますが、第2段階を省略することが最も多く、また最も高コストな手抜きです。

第1段階——実験室での試験 実際の生産で使用するセメント、砂、骨材、混和材および配合比率を用いて、少量の試験練りを行います。少なくとも3段階（目標値、目標値より約20％低い値、目標値より約20％高い値）の添加量で試験し、それぞれから立方体または小型スラブを製作し、同一条件下で養生した後、並べて比較します。この3点試験の目的は、最適な添加量を選定することにとどまらず、配合に対する添加量誤差の感度を把握することにあります。この感度情報により、工場側がどの程度厳密な計量公差を確保すべきかが明確になります。

第2段階——工場試験。 選定された添加量を実際の生産規模で再現します。実験室用ミキサーと生産用ミキサーでは、撹拌効率、計量精度、撹拌時間および材料投入順序がいずれも異なり、そのいずれかが結果に影響を及ぼす可能性があります。排出開始時、中間時、終了時の3時点からサンプルを採取し、単一地点からのみ採取しないようにしてください。これは、排出の初めと終わりの部分では性状が異なる場合があるためです。この工程こそが、実験室での結果を実際の生産における添加量へと変換するものです。

ステージ3 — 硬化後の評価。 型枠脱却直後の色ではなく、養生7日目および28日目の色で判断します。コンクリートは乾燥・硬化に伴って色が変化し続け、型枠脱却直後の湿潤状態の色は、納品時の色とは異なります。納品時にクライアントが実際に目にする色と一致するのは28日目の評価であり、これが承認を終了させる基準となります。

試験と並行して、結果を再現可能とするための書類を確実に保管してください。具体的には、当該試験で使用した顔料のロット別分析証明書、試験実施時の配合設計改訂版、工場試験における添加量記録、および各打設ごとの参照用標準試料です。プロジェクト開始から3か月後に色に関する問い合わせが発生した場合、これらの記録があれば数分で対応できますが、なければ数週間を要することになります。

文書の整備

仕様駆動型プロジェクトにおいて、調達チームが作成する必要がある資料の量は、実際には半分でしかありません。残りの半分はコンプライアンス関連書類であり、色は完璧でも文書が添付されていない顔料は、引き渡し時に問題を引き起こします。

サプライヤーの資格審査前に請求すべき文書は以下のとおりです：

• ロット別分析成績書（CoA） 汎用的な製品データシートではなく、実際に納入されるグレードについてのもの（酸化鉄含有量、水分量、pH、水溶性塩類、篩残留分など）
• REACH規則適合宣言書 欧州向け出荷の場合には、建設製品に関する適用CEマーキング関連文書
• 安全データシート（SDS／MSDS） 輸入先市場で義務付けられた言語および形式によるもの
• 第三者機関による重金属試験報告書 認定を受けた試験機関が発行したもので、当該用途に関係する規制対象重金属を網羅しているもの
• 複数ロットにおける色調一貫性データ 少なくとも連続する3～5ロットの生産バッチにわたる色差（ΔE値）および相対着色強度で表される。これは最も頻繁に省略されがちであり、かつ次回のコンテナが前回と一致するかどうかを最も直接的に予測できる文書である。

書類そのものと同様に重要な運用上のポイントとして、サンプルでの性能と量産時の性能は自動的に一致するわけではない。サンプルは合格するが、量産ロットで色味がばらつくサプライヤーは、プロセス管理に問題があり、書類による対応だけでは解決できない。サンプル提出時の測定項目だけでなく、日常的な量産工程においてどのように色の一貫性を管理・測定しているかを確認すること。

ドージングは、習慣ではなく仕様決定事項である

コンクリート用酸化鉄顔料の添加量はわずかですが、着色コンクリート工事の受入可否に大きく影響します。この添加率は、製造現場で実際に計量可能な単位で示す必要があり、実際の配合設計におけるセメント含有量に基づいて定めるとともに、本番で使用する材料を用いた3段階の試験により確認しなければなりません。適切に実施すれば、この作業には数週間と数回の試験打設が必要です。一方、不十分な対応では、打ち直しやプレキャスト部材の納入拒否、あるいは引渡し時の色調に関する紛争といった問題を招くおそれがあります。

河北天匯寶科技有限公司では、コンクリートおよび産業用着色に使用される酸化鉄顔料を、26年にわたる製造実績に基づいて製造・供給しています。また、仕様書に基づくプロジェクトに求められる各種証明書類も併せて提供いたします。当社の製品は、REACH規制、RoHS指令、CEマーク、ISO規格への適合を確認済みであり、さらに、分類された顔料貨物の航空・海上輸送に対応するため、IATA危険物規則（DGR）および国際海上危険物規則（IMDGコード）にも準拠しています。そのため、出荷が急がれる場合でも、書類の準備がボトルネックとなることはありません。すべての出荷には、ロットごとの分析成績書（COA）、安全データシート（SDS／MSDS）、および第三者機関による試験報告書が添付されます。年間生産能力は5万トン、150カ国以上の顧客へ輸出実績があり、大量調達向けプログラムから評価用サンプルまで、幅広く対応可能です。

バルクグレードの最小注文数量（MOQ）は1メトリックトンです。標準化された25 kgの編み袋は在庫より出荷可能です。試験・評価用の少量サンプルは別途ご提供しており、MOQには含まれません。そのため、配合設計者やバッチプラントでは、量産導入前に自社の配合設計において色調の深さや分散性を確認できます。カラーマッチング、粒子径調整、包装仕様のカスタマイズは、ご要望に応じて対応可能です。当社の多くの顧客が長年にわたり継続的にご注文いただいております。

特定の配合設計についてご相談いただく場合、色調の一貫性データをご請求いただく場合、または赤・黄・黒・茶・緑・青の各種酸化鉄グレードの評価用サンプルをご注文になる場合は、当社技術チームまでお問い合わせください。また、全製品ラインナップはウェブサイトからご確認いただけます。