凍害による劣化および劣化過程 凍害による劣化および劣化過程

„„ コンクリートの凍害では、わが国では主として冬に、ココンクリートの凍害では、わが国では主として冬に、コ ンクリート内の水分が夜に凍り、日中に融けることで、

ンクリート内の水分が夜に凍り、日中に融けることで、

凍結融解を繰り返す。この際に、コンクリートにひび割 凍結融解を繰り返す。この際に、コンクリートにひび割 れが発生したりし、表層に近い部分から破壊し劣化が れが発生したりし、表層に近い部分から破壊し劣化が

進行していく。

進行していく。

„„ 水は、凍結するときに、水は、凍結するときに、拘束がなければ９％の体積拘束がなければ９％の体積 膨張膨張を生じる。また、コンクリート中の水は、温度が低を生じる。また、コンクリート中の水は、温度が低

くなるにつれて、大きな空隙中の水が凍結し、徐々に くなるにつれて、大きな空隙中の水が凍結し、徐々に

小さな空隙の水が凍結してゆく、この過程で、９％の 小さな空隙の水が凍結してゆく、この過程で、９％の 体積膨張があるので、余った水はどんどん小さな空 体積膨張があるので、余った水はどんどん小さな空

隙に追いやられていく。さらに温度が低くなり、それ以 隙に追いやられていく。さらに温度が低くなり、それ以 下の空隙がない状態まですべて凍結し、エントレイン 下の空隙がない状態まですべて凍結し、エントレイン ドエアードエアー(AE(AE剤による微小な気泡剤による微小な気泡))がないと、がないと、どこにもどこにも

行き場のない水により大きな圧力

行き場のない水により大きな圧力が生じ、コンクリートが生じ、コンクリート に引張応力が働きひび割れなどが生じる。

に引張応力が働きひび割れなどが生じる。

続 続

„„

その後、一旦、氷が融けまた凍るとこの作用 その後、一旦、氷が融けまた凍るとこの作用 を繰り返すことになる。これにより、コンクリー を繰り返すことになる。これにより、コンクリー

ト表面の破壊あるいは剥落が生じ、コンク ト表面の破壊あるいは剥落が生じ、コンク

リート断面が小さくなっていく。

リート断面が小さくなっていく。

„„

さらに、鉄筋コンクリートであると、鉄筋が露 さらに、鉄筋コンクリートであると、鉄筋が露 出し、鉄筋腐食も発生し、劣化が加速される。

出し、鉄筋腐食も発生し、劣化が加速される。

„„

以下に凍害の劣化過程をコンクリート標準 以下に凍害の劣化過程をコンクリート標準

示方書 示方書 [ [ 維持管理編 維持管理編 ] ] に沿って述べる。 に沿って述べる。

続 続

„„ これによると劣化過程を、中性化の劣化過程とおこれによると劣化過程を、中性化の劣化過程とお なじように４つの期に区分する。すなわち、

なじように４つの期に区分する。すなわち、凍害によ凍害によ るスケーリング等が発生するまでの潜伏期

るスケーリング等が発生するまでの潜伏期、凍害は、凍害は 進行するが鋼材腐食にまでは至らない進展期、

進行するが鋼材腐食にまでは至らない進展期、凍凍 害深さ害深さ((凍害によるコンクリートの劣化進行深さ凍害によるコンクリートの劣化進行深さ))が鋼が鋼

材位置に達して鋼材腐食が進む加速期

材位置に達して鋼材腐食が進む加速期、凍害深さ、凍害深さ が鋼材位置より大きくなり耐荷力に影響を及ぼす劣 が鋼材位置より大きくなり耐荷力に影響を及ぼす劣 化期に区分される。凍害による凍害深さの増大と構 化期に区分される。凍害による凍害深さの増大と構

造物の性能低下の関係の概念は、図

造物の性能低下の関係の概念は、図9.39.3に示すように示すよう にモデル化することができる。また、各劣化過程と にモデル化することができる。また、各劣化過程と

期間を決定する要因は表

期間を決定する要因は表9.69.6のように考えられる。のように考えられる。

図9.3 凍害劣化過程の概念図

表 表 9.6 9.6 各劣化過程の定義 各劣化過程の定義 ( ( 凍害 凍害 ) )

劣化過程 定義 期間を決定する要因

潜伏期 凍結融解作用は受けるが劣化が顕在化しない期間 凍害発生の可能性の有無、

凍結融解回数

進展期 コンクリート表面の劣化は進行するが、鋼材腐食がない期間 凍害深さ（凍結融解回数、凍結 水量）

加速期 コンクリートの劣化が大きくなり、鋼材腐食が増大する期間 凍害深さ、鋼材の腐食速度 劣化期 コンクリートの劣化がかぶり以上になり、耐荷力の低下が顕著

になる期間

鋼材の腐食速度

9.4.3