【論 文】 日 本建築 学会 構造系論 文 報告集 第 435 号
・
1992 年 5 月 Jonrnal of Struct．
Constr，
Engng，
A星J，
．
No．
435，
May，
1992塩 化 物
を
含
ん だ
コン
ク
リ
ー
ト
中
の
鉄 筋 腐食 速 度
に
関
す
る
実験
EXPERIMENTAL
STUDY
ON
THE
RATE
OF
CORROSION
OF
REINFORCING
BAR
IN
CONCRETE
CONTAINING
CHLORIDE
ION
桝
田佳 寛
＊ ，花 栄
Yoshihiro
』
MASUDA
，浩
＊ ＊，松 林 裕
二 ＊＊ ＊ ，原
謙 治
＊ ＊ ＊＊ ，安
田正 雪
＊＊＊ ＊ ＊Hiroshi
HAIVIAE
，
Yuji
MA
TSUBA
YASHI
，
， 偸顧
HARA
and 、
Masablufei
YASUDA
This
paper
reports the．
results of accelerated tesL on the rate of corrosion of reinforcingbar
in concrete which contalns chloride ion．
Experimenta ！factors
are sodium chloride content （O〜
1．
0％／sand ）， water
−
cement ratio （50− 65
％）， and thickness of concrete cover （15− 40
mm ）．
It is cgncluded that the rate of corrosion decreases ln inverse proportion to the sqしLare roet of thickness of concrete cover
，
andincreases
in
proportion to wate 卜cement ratio and sodium chlor−
ide content．
；
The
following
estmatlon equation of the rate of corrosionis
ρroposed，
q＝ （1／C
）°
．
s［0．
030
〔NaCl 十〇．
233）（w／c− 15．
3
）− O．
247
］where q ：rate of corrosion （％／month ）
C
：しhickness
of concrete cover （mm ）NaCl
：sodium．
chloride con しent （wt ％／sand ） w／c ：water−
cement ratio （％）Keyworcts ；concrete
，
reinforcing ba厂，
corrosion，
chloride，
water・
cement ratio，
concrete cover コンク リー
ト， 鉄 筋， 腐食， 塩化物， 水セ メン ト比， か ぶ り厚さ1
．
序 鉄 筋コ ンク リー
トの耐 久 性にとっ て，
コ ン ク リー
ト中 に含ま れ る塩 化物は，
中性化と並んで重要な影 響 因子の一
つ で ある。
コ ンク リー
ト中に塩 化物が含ま れると鉄筋 は非 常に腐 食し や す く な り，
鉄 筋が 腐 食 す る と か ぶ りコ ン ク リー
トに ひび割れ や は く落を生じ さ せ， 建築 物を劣 化さ せ．
る原 因とな る。
その ため，
鉄 筋コ ン ク リー
ト造 建 築 物の耐 久 性を評 価するうえ で，
塩 化 物が含ま れ たコ ン ク リー
ト中の鉄 筋の腐 食 速 度 を 定 量 的に把 握する こと は 非 常に重 要であ る。 コ ン ク リー
ト中の 塩 化物量 が鉄 筋腐食速度に及ぼす影 響につ いてはこれ まで多くの調査，
実 験が行わ れ，
か な り 明 ら かに さ れ て きて い る1）”
q ｝ 。 し か し，
鉄筋 腐 食量の 経 時 変 化や腐食速 度に つ い て は ま だ十 分定量化さ れ て い るとは い え な いと考え られ る。
この ような ことか ら， 本 実 験で は塩 化 物 量およ び水セ メ ン ト比 を変 化させ たコ ン クリー
ト中に か ぶ り厚さを変 え て鉄 筋を埋め込み，
高温 湿 潤の条件下で腐食 促 進試験 を行い，
コ ン ク リー
トの品 質や コ ン ク リー
ト中に含まれ る塩 化 物 量が鉄 筋の腐 食 速 度に及ぼす影 響につ い て定 量 的に評 価する こと とし た。 なお，
腐 食促 進試験 と併 せて屋外 曝露 試 験 を行っ てい る が，
この結果につ い ては別途報告 することと する。
2．
実 験 方 法’
2．1
実 験 計 画 （ユ） 鉄 筋 腐 食 要 因 塩化物を含んだ コ ン ク リー
ト中の 鉄 筋腐 食速度に影 響 ＊ 建設省建 築 研究所 無機 材 料研 究室 室長・
工博 ＊ ＊ セ メダ イン （株 ）開発 部 研 究 員 串 林 （株）小 野 田 開 発 研 究 所 研 究 員 ＊ ＊ ＊ ＊ （株 ｝小野 田 開 発 研 究 所 研 究 員 t桝 ＊ ＊ 建 設 省 建 築 研 究 所 無 機 材 料 研 究 室 研 究 員Head of Inorgaロic Materials Divis｛on
，
Building Research Insti恤te，
Ministry of Construction，
D【．
Eng．
Researc卜 E皿gineer
，
Research and DevelQpment Divisiori，
Cemedine Co．
1凵
td．
Researc卜 Engin6自r
，
Research and Development Laboratory，
Onoda CQrporationReseafch Engineer
，
Research and Development Laboratory，
Onoda CorporationResearch Engineer
，
lnorganic Materlais Division，
Bpllding Research Institute，
Minisしry of Consけucdonを及ぽ す要 因 と して
，
水セ メン ト比 やスランプ等の コ ン ク リー
トの品 質，
か ぶ り厚さ， 鉄 筋の品 質や径， 中性化 の有 無，
塩 化 物 量などの内 的 要 因およびコ ン クリー
ト中 へ の塩 化 物の侵入経 路，
温 湿 度 等の環 境 条 件な どの外 的 要 因が考え ら れ る。
本 実 験は，
この う ち塩 化 物 量，
水セ メ ン ト比お よ び かぶ り厚さの内 的 要 因を取り上 げ，
高 温 湿 潤 条 件で腐食 促 進 試 験を行い，
これ らの要因の影 響を 調べ るこ と と し た。
ま た一
般の 建築 物 にお け るコ ン ク リー
トの中性化 進行の状況 を シミュ レー
トす る た め，
試 験体の表 面か ら深さ約 15mm まで あ らか じ め促進試 験 によっ て中性 化さ せ た。
た だ し水セ メ ン ト比 50％ の試 験体につ い て は実 際の状 況 を考 慮し， かつ 促 進 試 験 時 間 の関係も あっ て約10mm
ま で と し た。
鉄 筋腐 食要 因の水 準 を表一
1に，
塩化 物 量，
水セ メ ン ト比お よ び腐食促 進 試験 期間の 組み合わ せ を表一
2に示 す。
表一
1，
表一
2にお け る塩 化物量 0％ は，
セ メ ン ト・
水・
混和 剤か ら導入 さ れ る 塩化 物 以 外の塩 化物は含ま な い もの であり， 全く無 塩 とい う わ け で は ないが，C1一
イ ォン で 0．
05kg ／mZ 未 満であ り，
鉄 筋 腐 食に対し て塩 化 物の影 響は無 視で きる と考え られるもの である。
塩 化物 量 0．
3％は，
塩 化 物 量 0％の もの に水 洗い をして いな い海 砂を用いた場 合に細 骨 材か らコ ンク リー
トに導入 さ れ る 塩化 物量 （0．
3％NaCl ／砂 換 算 ）を 加 えた もの で あ る。 塩 化 物量1．
0
％ は，
実 態 調 査 1にお け る 塩 化 物 量の ほ ぼ最大値をNaCl
／砂換算で表し た も のであ る。
ま た，
表一
1，
表一
2にお け る水セ メ ン ト比の 範 囲は，
通 常の 建 築 物に用い ら れ るコン ク リー
トの水セ メ ン ト比の範 囲 を対象と し た も のであ る。
（2） 実 験 手 順 実 験の手 順を図一
1に示す。 試験体は材令 2日で脱 型 し，
材 令3
週 まで湿布 散 水 養 生し， 材 令 4週 まで恒 温 恒 湿 室に放置 し，
その間に試 験 体の上下端 面 をエ ポキシ樹 脂で シー
ル した。 そ の 後 温 度 30℃，
湿 度60％RH ，
CO
，濃 度5％の条 件で中 性 化 促 進を行っ た。
中 性 化の進 行 状 況は，
同じ水セ メ ン ト比の モニ ター
用 の試 験 体を順 次 切 断 して調べ た。
水 セメ ン ト比 が55
％−
65％の 試 験 体に つ い て は，
モニ ター
用 試験体の中性 化深 さが 15mm に達し た時 点で中性化促進 試験槽か ら 試 験 体 を 取り出し， 腐 食 促 進の開 始まで温度 20℃，
湿 度60
％RH
の恒 温 恒 湿 室に保 存 し た。 ま た水セメ ン ト 比が 50％ の試 験 体につ い て は，
時 間の関 係も あっ て水 セ メ ン ト比55％ の試 験 体と ほ ぽ同 時 期に取り出し た。 水セメ ン ト比 50％ の試 験 体の 中 性f
匕深さは 10mm 程 度であっ た。
中 性 化 促 進 試 験の期 間は約 6ヵ月 間であ る が， 途中試験 機の故障で中 断 し た 期 間があ り， 腐 食 促進 試 験の開 始は材 令 約9 ヵ月であっ た。
腐食促進試 験は，
材令約 9 ヵ月か らス テン レス製の容 器 中に試験 体を 入 れ，
それ に接しない程 度に水 をは り，
一 20 一
表一1
鉄 筋腐 食 要 因の水 準 要 因 水 準 塩化物量 注） 0，
0．
1，
0．
3，0．
5，
LO 冤 水セメン ト比50，55，60，65
％ か ぶり厚さ15
，20，30，40
試験 条件60
℃飽和水蒸気 中 注 ）haCl
対砂重量比 表一
2 塩 化物量・
水セメン ト比お よび腐 食促 進 試 験 期 間の組 合 せ 塩 化物 量（紛 ”／C
（紛00
．
10 ．
3
α5LO
50一
工 1 皿 皿55
一
11
皿 皿6011
∬ 皿一
6511
皿 皿一
注）腐 食 促進 試験期間1
：3，
6，
13，
18，
24
ヵ月 ∬ ：1
，3
，6，13，
18
ヵ月 皿 ：0．
5，
1，
3，
6，
13
ヵ月 試 前 恒 上 腐 養 温 下 験 生 恒 湿 端 中性 化 食 （ 面 体 湿 室 エホ’
促 進 促 製 布 散 内 放 キシ 樹 試 験 恒 温畿
水 置 脂 恒 験 作 ） シ 湿1
保室 ル 存 内一
約9
ケ月 図一
1 実験の手 順 コ ンク リー
ト打 込み方向旦
吻
广
嚠 腐 食 量 計 測EgSW
￥
．．
。嚠脇 茄
ト ・ ボキ嚠号
〆 鉄筋 厂齒
…一
尸劉
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一
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多：；．
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一
．
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．
．
一
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．
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．
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一．
一
一
一
一
＝一
ニニ．
：「1．
1』
’
：： 」 12za2411＝
1− 12 図一
2 試験体の形状・
寸法裏に ゴム を貼 っ た 蓋 を 万 力で締 めつ けて密 閉 し
，
容器ご と 温度60
℃ の炉 に 入 れ，
容器の中が水 蒸 気で充 満す る よ う な条件をつ くっ て行っ た。 腐食促 進 試 験の条件の位 置付 けにつ いては別途 行っ てい る 屋 外 曝 露 試 験の結 果 と を併せて検討す ること と す る。 （3 ） 試 験体の形状’
・
寸 法 言鵡 剣本の形状・
寸法 を図一
2に示す。
2．
2
使 用 材 料お よ びコ ンク リー
トの性質 （1） 鉄 筋・
．
鉄 筋 は，JIS
G 3n2 （鉄 筋 コ ンク リー
ト用棒鋼 ）のSR24
（実験 当時）の規 格品で，
φ13mm
の丸鋼を用い た。
鉄 筋は酸 化 被 膜 （黒皮 ）付であ り，
コ ン クリー
ト打 ち 込み前に ア セ トン で脱 脂して用い た。
「
（2
） コ ン ク リー
トの材 料 コ ン ク リー
トの材 料は以 下のとおり である。 セ メ ン トー
普 通ボル トラン ド セ メ ン ト 細 骨 材一
川 砂 （産地 ：大 井 川，
糸色乾比重 2．
58，
吸 水 率 1．
42，
粗米立率2．
72｝ 粗 骨 材一
砕 石 ｛産地 ：胃 梅 産，
絶 乾比重2，
64，
吸 水 率 0．
73，
粗 粒 率6．7
（i
） 練 混ぜ水一
水 道 水 混 和 剤一
AE 剤 塩 化 物 量 調 整 試 薬一
NaCl
（一
級試 薬 ） （3） コ ン クリー
トの調 合お よ び性質 コ ンク リー
トの調 合 と 性 質は表一
3 に示 すとおり であ る。 2，
3 評価項目 （1） 鉄 筋の発 錆 面積 率．
トレー
シン グペー
パー
に錆の状 況 を 複写 し， 錆の部分 をすべ て黒 く塗りつ ぶ して，
面 積 自動 測 定 装 置 を用い て 発錆 面 積 を 測 定し，
発 錆 面 積 率 s を算 出した。
〔2
） 鉄 筋の質量減少率 クエ ン酸 2ア ン モ ニ ウム水 溶 液に よ り鉄 筋の 錆 落し を して鉄 筋質量W
を測 定し，
最 初の 質量W
。か らの減少 表一3
コ ンク リー
トの調 合と性 質 水セメ ント比 （沿 塩化 物量 （沿 儲 材率 佛） 単位、
セメント量 （ ／m3） 単位・
水量 （ ん3） スラ ンプ （cm＞ 籤 量 （沿 麟 σ 20 （kgf／ り500
．
．
30
10
．
51
．
04437018517
．
Ol7
．
Ol6
．
516
．
0
4．
84
．
64
．
64
．
1
414416412421
55040
．
30
．
51
．
04533618518
，
51 ＆017
．
517
．
5
4．
54．
84
．
54
．
2
353353352362
6D00．
10．
30
．
5463G818519
．
018
，
518．
017
．
5
4．
74
，
54
，
34
．
4
290291294286
650040
．
30
．
54828518519
．
018
．
518
．
517
，
5
4．
74
，
64
．
85
．
0
252242240258
量を求め ジ式 （1）を 用い て質量減 少 率を 算 出 した。
鉄 筋の質 量の測 定は電 子 天 秤 を用いてO、
Ol g まで測 定し た。 隅一
w 100−
s・
・
t…
（】） Aw＝
×100一
ω sX100
こ こ で4
ω ：質量減少 率 （％）．
Wo
：最初の靺筋の 質量 （9）W
：腐食 促 進 試 験 後に錆落し を し た鉄 筋の質 量 （9） ws ：黒皮 （酸化被 膜 ）の質量 百 分率 （％） s ：発 錆 面 積 率 （％ ） 式 （1）に おいて黒 皮の質 量 百 分 率 ω。
は，
別途 測 定 し て求めた 0．
52 ％ を 用’
い た。 ま た式 （1）に お い て AtV が負の値に な る場 合は，
質 量 減 少 率は 0 とした。
3．
実 験 結 果 3．
1 発 錆 面 積 率促
進 試験期間と 発錆面積率
の 関 係を図一
3に示す。
図 の中で，
半 分 黒く 塗りつ ぶ した 点 は鉄 筋に沿っ て最 大 幅 0．
04mm 以 上0．
1mm 未 満の連 続し たひ び割れ が発 生し た ものを 示し，
ま た黒く塗 りつ ぶ し た点は幅O．
1mm 以 上の ひび割れ が発 生 じた もの を示 し て い る。
発 錆 面 積 率は，
全 体 的に試 験 期 間が長く な るにつ れ て 増大す る傾 向に あ る が，
塩 化 物量 によっ て そ の傾 向は異 な っ てい る。
塩 化 物 量 が 0 ％〜
e．
3 ％ の場 合 は，
塩化 物 量 が多いほ ど，
水セ メン ト比 が大きいほ ど，
発 錆 面 積 率 も大き く なっ てお り，
従 来の常 識と は外れていない。
し か し塩化 物 量が 0．
5％〜
ユ．
0％ の場 合は， 全 体 と しては 塩 化 物 量が多い ほど， 水セメ ン ト比が大きい ほ ど，
発 錆 面 積 率 も大き く なっ てい るが，
個々 の例 を比 較す る と，
必ず しも塩 化 物 鍛の 多い ほ う が発 錆 面 積 率が大きい とは 限 ら ず， また水セ メ ン ト比の大 きい ほ うが発 錆 面 積 率が 大き いとは隈 らな い場 合が認 めら れ る。
こ の理 由は今の ところ明らか で はないが， 塩 化 物 量が多い場 合に高 温で 腐 食 促 進 試 験 を行うと常 温で腐 食 試 験 を行う場 合 とは異 な っ た腐 食 生 成 物がで き た り，
錆の形 態が違っ て く る た め に，
発錆 面 積 率に逆転 現 象が 生 ずる こと も考えら れ る。
次に，
水セ メ ン ト比が60〜
65％の場 合は，
発錆 面 積 率 70 ％程 度か らひび割れ が 発生し 始 め る が，
一
方，
発 錆 面 積 率 が80
％ 以 上に なっ て もひ び 割れ が発生してい ない もの も多い。
これに対 して水セメン ト比が 50−
55 ％の場 合は，
発 錆 面 積 率 50％ 程 度か らひ び割れ が発 生 し始め，
発 錆 面 積 率が80 ％以 上になる と ほ とん どの場 合ひ び割れ が発 生し てい る。
こ の理 由と して，
水セ メ ン ト比が大きい場 合は小さい場 合に此べ て鉄 筋 周 囲の コ ン ク リー
トの組 織が疎と な り，
腐 食 生 成 物がコ ン ク リー
ト の組織の 中に染み込み や す く，
腐食生成 物に よ る膨 張圧 が高く な らず，
その た め発錆面積率が大き く なっ て もひ一 21 −一
び割れの発 生 が少な かっ たものと考え られ る
。
ところで，
塩 化 物 量が少な い場 合に は，
発 錆 面 積 率が 40〜
60 ％程 度に な る と， そ れ以上は あ まり増 加し な く なって しま うが， 塩 化 物 量 が 多い場 合は，
比 較 的 短 期 間 に発 錆 面 積 率が 80〜
100 ％に達し て しま う。
そ の ため，
鉄 筋の腐食がそれ以 上 進行すると， 発 錆 面積率で は評価 しに く く な り， その後は質 量 減 少 率 を 指 標 として評 価す る ことが必 要になっ て くる と考え られ る。
3．
2 質 量 減 少 率 促 進 試 験 期 間と鉄 筋の質 量 減 少 率との関 係 を 図一
4にoo
80
60
40
00
〕1
80
60
40
20
100
80
60
40
20
000
発 錆 面 積 率80
60
1
％40
20
0
示す。
ま た図 中の記 号は図一3
と同 様に，
ひび割れの有 無 お よ び その最 大 幅に よっ て分けて い る。 鉄 筋の質量減 少 率 も，
全 体 的に促 進 試 験 期 間が長く な る につ れ て増大す る傾 向に あ る。 塩化物量 がO
％− o．3
％ の場 合は，
塩化 物量 が多い方，
水セ メ ン ト比 が大き い方が質 量 減 少 率は大 きく なっ て いる。 しかし壊 化 物 量 が0．
5％の 場 合は，
必ず しも 水セ メ ン ト比の 大きい方 が質量減 少 率が 大 きく は なっ て い な い こと が認め ら れ る。 この理由も今の とこ ろ明ら かでは ない が，
発 錆 面 積 率の ところ で述べ た よ う に，
塩化 物量 が多い場 合に高 温0612
蓋824
．
か ぷ り厚 さ （田 四》 り し し し讎
飜
韆
韃
v’
1
」 び JJ び JJ び 」4
）00
ひ 00 ひ00
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脚 伽伽
伽 ） Φ 口 凹 コ ム ム ▲ ▽ ▽ ▽
O
O
6
12
18
24
0
6
12
18
24
0
6
置
2
18
24
0
6
量
2
量
8
24
促 進 試 験 期 間 （月 ） 図一
3 促 進 試 験 期 間と鉄 筋の発 錆 面 積 率一
22
一
で腐 食 促 進 試 験 を行 うと常 温で腐 食す る場 合とは異なっ た腐 食 生 成 物が出 来た り
，
錆の形態 が 違っ て く るこ と が 考え ら れ る。
次に，
ひび割れの発生状況に つ い てみる と，
水セメ ン ト比 が60〜65
％の場合は，
質量減少率2
％ 程 度か ら ひ び 割れ が 発 生 し 始 め る が，
一
方、
質 量 減 少 率が 3％ 以 上に なっ て も ひび割れ が発 生して い ない もの も ある。
こ れに対 し て水セメン ト比 が50〜
55％の場 合は，
質 量 減 少 率1．
5％程 度か ら ひ び割れ が発 生し始め，
質 量 減 少5
4
3
ココ
ユ む ら質
量
減
少
率
％
4
3
2
正5
4
3
2
1
05
4
nj質
量
減
少
率
％
2
1
0
率が 2．
5％ 以 上に な る と ほ と ん ど ひび割れが 発 生 する よ うにな る。
こ の理 由も，
発 錆 面 積 率の ところ で述べ た よ うに，
水セ メン ト．
比が大きい場合は小さい場合に比べ て鉄 筋 周 囲の コ ン クリー
トの組 織が疎な ため， 腐食生成 物が コンク リー
トの組 織の中に浸 透し や す く， 腐 食 生 成 物による膨張 圧が高く な ら ないためと考え ら れ る。
と こ ろ で， 質 量 減 少 率は，
発 錆 面 積 率の よ うにある値 に達 する とそ れ以 上 増 大し な く な る とい うこ とはな．
く，．
と く に塩 化 物 量が大き い場 合は促 進 試 験 期 間に対する質8
7
6
5
4
3
1
0
0
6
12
18
24
0
0
6
：2
18
24
0
6
12
18
24
0
6
且2
18
24
0
6
12
18
24
か
ぶり厚 さ （
mm）
促
進 試 験 期 間 （月 ）
図一
4 促 進 試 験 期 間と鉄 筋の質 量減 少 率の関 係一
一
23
一
量 減 少率の増 加は止 まら ない こと が 認め ら れ る
。
塩化物 量が少な い場 合は錆が主と し て鉄 筋の表 面 方 向に広がっ て進 行し，
ある程 度の とこ ろで平 衡 状 態になっ て進 行が 非 常に緩 慢にな るの に対し，
塩 化 物 量が多い 場 合に は錆 は表面 方向だ けでな く 深 さ方 向に も進 行し，
いつ ま で も 平 衡 状態に達 し ない で進 行が続 くもの と考えられる。
4，
考 察 4，
1
ひ び割れ と腐食速度一
般に，
コ ン ク リー
ト中に あ る鉄 筋の腐 食 速 度は コ ン ク リー
トに ひび割れ が 発 生 す る前と後とで変 化し， ひび 割れ が発 生す る と腐 食 速 度は大き くな り，
ひび割れ幅が 大き く な る と腐食速度も著し く大き く な るこ と が指 摘さ れてい る1）。
ひ び 割れ が 発 生 し た時点 が分かれ ば，
ひび 割れ 発生後の腐食速 度を求め るこ と がで き る。 し か し，
本 実 験では鉄 筋 腐 食 度の測 定のた め に試 験体を取り出し た とき に ひび割れ の観 察 を行っ てい るた め，
ひ び 割 れ が い つ 発生し た か，
また ひび割れ幅が どの よ うに変化し た か を特定す ること は困難で あっ た。 ま た，
鉄 筋 腐 食 度の 測定にあ たっ て試験体を破壊し て い る ため，一
つ の試験 体で ひび割れ発生前 後の腐 食速度が どの よう に変化す る か を測 定す ること は不 可 能で あ る。 そ こ で，
本 論 文で は 腐食速 度に大きな影 響を及ぼ さ な い と考え られ る ひび 割 れ幅に な る以 前の腐 食 速 度につ い て評 価す るこ と と し た。 その場 合，
どの程 度の ひび割れ幅の もの ま でを対象 と す る の か が 問 題と な る。
図一
4に よれ ば，
鉄 筋の質 量 減 少 率に は かなり大き な ばらつ きが あ り， ひび割れ幅が0，
lmm
未 満の場 合は，
ひ び割れの影 響はば らつ きの な かにか く れて し まっ て い る とい え る。 また，
ひび割れ幅 が 0．
1mm 以 上に な る と鉄 筋の 質量 減 少 率 が非 常に大き く なっ て いるものが 多い こと が認め ら れ る。
そこ で，
幅 0。
1mm 以 上の ひび割れ が発 生してい る場 合は除外し，
そ の他の鉄 筋につ い て，
そ の平 均 的な腐 食 速 度を 求 めて 評 価 すること とし た。
4．
2
ひび割れ発 生 前の腐 食 速 度 図一
4か ら鉄 筋の質 量 減 少率は大き な ば らつ き は あ る もの の，
促 進 試 験 期 間に対して ほぼ直線的に変化し てい る こと が認められる。
そ こ で，
鉄 筋の 腐 食 速 度は促進試 験 期 間と質 量 減 少 率との関 係 を 直線で 近似し，
その傾き を 臠 食 速 度 とする こととし た。
とこ ろで，
促 進試験 開 始 以前の前 養 生 期間 や促 進 中性 化期間にも 既 に腐食が進行し てい る こ と が考え ら れ る。
そこ で，
まず促 進 試 験 開 始 時の質 量 減 少 率 を 求める こと とし，
鉄 筋の質 量 減 少 率△ω （％）と促 進 試 験 期 間t（月 ） との関 係を 式 （2
）で近似し，
切 片 w。を求め た。
Azv＝
q’
t十ω o”……・
……・
………・
…………
（2） こ こ で Aw ：質量減 少 率 （％）一
24
一
q’
：腐 食 速 度に相 当す る速さ （％／月 ） t；促 進 試 験 期 間 （月 〉 ω。：促 進 試 験 開 始 時の質量減 少 率 （％） その結果 w。の 値は負の 値を と るこ と も あっ て ばらつ き が非常に大 き く，
ま た促進試験中の腐食 速 度との相関 性も見い だせ な かっ た。
そこで， 促 進 試 験 開 始 以 前の前 養 生 期 間や促 進 中 性 化 試 験 期 間に何らか の係 数 をか けて 促 進 試 験期間に換算する こ と と し た。
こ の よ うに す れば， 促 進 試 験 期 間 中の腐 食 速 度と前 養 生 期 間 中に進 行し た腐 食 量とが関連付け ら れて評価で き る。
前 養 生 期 間や促 進 中性 化試験 期 間を促 進 試 験期間に換 算す る た めに， 式 （2
）に おい てAw ＝0
と な る t＝
t。 を 求め た。
t。
は，
前 養 生 期 間，
促 進 中 性 化 期 間お よび 恒温恒湿室に保存し た期間が促進 試験期間の何ヵ月に相 当す る かを見る もの で あ る。t
。も非 常に大き な ば らつ き をもち，−
165か ら 3．
62の範 囲に あっ たが，
促 進 試 験 期 間まで の材 令が 9 ヵ月で ある こ とか ら一
9≦t。＜0 の 範 囲に 入 るもの だけが意 味をもつ とい え よう。 tD＜− 9
あ るいはt
。≧0
と な るの は塩化物量 が少ない場合に 多 く，
これ ら は質量 減少率 も 小 さい た めにその ご く わず か の誤 差に よっ てto
〈−
9やto
≧0
と なっ た もの と考え ら れ る。−
9
≦to
〈0
の範囲 に 入 る もの は64
の デー
タの う ち 42で あ る が，
その 中央 値 は 全 64 デー
タで は2．
0，
42 デー
タで は2．
Zと ほ ぼ同 じで あっ た。 そこ で，
促 進 試 験開始前の期間を促進試験期間に換 算す る の に，
この 中央値の 2ヵ月を とり，
図一
5に示す よ うに，
これ を促 進 試 験 期 間に加え， 実 際の促 進試験 期 聞＋2
ヵ月を等 価 な促 進 試 験 期間 と し て，
以 降これ を 用い て解 析 を進め る こと と し た。
上記の検 討を踏ま え て，
質 量 減 少 率 △ω と こ の等 価 な促 進 試 験 期 間 tとの関 係を式 （3）で近 似し，
そ の 傾き を腐食速 度 q （％／月 ）とした。Aw
＝ qt………・
…・
…・
・
………・
・
………・
…・
・
（3
） こ こで，
q ：腐 食 速 度 （％／月）t
：等価な促 進 試 験 期間 （月 ） 欟贓
（ 間 期 験 試 進 促 な 価 等 → 図3
。
2 0 0 腐 食 速 度 10 1 0 α ％ ／ 月 靄 且・
0コ
ー
l
1
9
0
量 物凹
ー 1 ： ー コ 聖 8圃
璽 ー1
蓼牽
ヒ ー ｛．
魎，
°
1°
1°
1°
1
°
1°
1°
幽
φ
1」
幽
」
階
050 ロ fi5 △ 60 × 6fi 以〕 30 4010 以〕 30 4010 20 30 4010 20 30 4010 20 30 40 か ぶ り厚さ （mm ） 図一
6 か ぶ り厚さ と腐 食 速 度の関 係，
（腐 食 促 進 試 験 期 間＋2 ヵ月 ） 4．
3
腐食 速 度に及 ぼ す かぶ り厚さの影 響 か ぶ り厚さ と腐食 速 度の関係を 図一
6に示す。
こ の 図 か ら，
腐食 速 度は か ぶ り厚さ が大き く な るに従っ て減 少 す る傾向にあ る とい え る。
ところで，
塩 化 物 を含むコ ン クリー
ト中の鉄筋腐 食速度が， 外部か らの酸素や水分の 供 給に左 右さ れ，
鉄 筋 表 面へ の酸 素や水分の供 給量 が式 （4 ）に 示 すFick
の法 則に従う拡 散によっ て定ま る と すれば，
鉄 筋の腐 食 速 度は か ぶ り厚さ に反 比 例す る こ と にな る。
・
Q
−
…8
・t・
…
：………・
………・
…
（・） こ こで，
’
dQ ：時 間 dt に深さ方 向に直 角な面 積 F の 面 を 通 し て深さ C に到 達す る酸 素また は水 分 量D
：拡 散 係 数F
：面 積C
：コ ン ク リー
トの か ぶ り厚さQ
：コ ン クリー
ト表 面に おける酸 素 ある い は水 分 量 しか し実 際の コ ン ク リー
ト で は，
多 孔 体で あ る セ メ ン トゲル の表 面に酸 素や水 分の一
部が吸 着さ れ る ことも考 え ら れ，
その場 合に は 必 ず し も Fick の法則に従わ ない た め，
鉄筋の腐食速 度も かぶ り厚 さに反 比例し ない こ と と な る。
そこで，
、
かぶ り厚さ と腐 食 速 度の関係につ い て 式 （5
）を 用い てべ き乗 近 似 を 行っ て み た。
q＝
α（1／C
）b−t…
一・
・
・
・
・
…
一・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（5） こ こで，
α，
δ：実験 定 数C
：か ぶ り厚さ （mm ） こ の結 果，
得 られ た 指 数b
の値を表一
4に示 す。
表一
4 によ る とb
の値は，
水セ メン ト比別にみ る と65
％ の 表一
4 係 数 bの値 塩化物量 （％） 水セメント 比G900
．
10 ．
30 ．
51
50
一
1．
5070．
313
α2740．
384
55一
1．
159α225α0210．
058
60
α5250．
4680．
Ol50．168 〒
65L60DL6610，
6330．
523 一
総平 均0．
596
時に最 も大き く，
次い で 50％の 時に』
大き く，
60％の 時に最 も小さ な値となっ て い る。
わの値が水セ メ ン ト比 に よっ て影 響さ れ るとす れC4’
，
水セ メ ン ト比が小さ く な れ ばb
は大、
水セ メ ン ト比が大き くなれ ば b は小 と 考 え る の が妥 当で ある。
なぜな らば水セ メ．
ン ト比が小さ く な る と酸 素や水 分が深い ところ まで到 達 し に くく な る た め，
腐 食 速 度の減 少はか ぶ り厚さの増 加に対し て急 激に な り，
逆に水セ メ ン ト比 が大きい場 合は，
酸 素や水 分が コ ンク リー
トの 深いとこ ろ まで到 達 し や す く なり，
かぶ り厚さ の増 加に対す る腐食速度の減少が緩慢に な る か ら で あ る。
し か し，
今 回の実 験 結 果で は こ の よ う な傾 向は 明瞭で な く，
水セ メ ン ト比の違い に対するb
の値を特 定す ることは困 難であっ た。
次に，
指 数b
に対する塩 化 物 量の 影 響 をみ る と，
塩 化物量が大きく な る に伴っ て b の値は小さくなる傾 向 が見受け ら れ る。
この 理由と して， 本 実 験で取り上げ た 範囲では，
塩化物量 が多い場 合に は か ぶ り厚さ が大き く なっ ても そ れに よ る 腐 食 抑 制 効 果 が 十 分に表 れ ないと考 え ら れ る。
し か し，
塩 化 物量 とb
の値につ いて も ば ら つ き が大き く、
その関 係 を明 確にす ることは困 難であっ た。
以一
ヒよ り，
こ こではb
の値と して全 体の平 均 値を 用 い る こ と と し，
・
計 算の簡 略 化の た め にb＝
0．
5と するこ とと し た。
こ れ に関し て，
さ らに検 討を加え る と， 腐 食 速 度に対．
する か ぶ り厚さの影 響につ い て，
森 永 氏は か ぶ り厚さの 2乗に反比例する と して いるv。
森 永 氏の実 験は曝 露 試 験であり，
本 実 験の よ うに促 進中性化 を行っ て お らず，
また，
か ぶ り厚きの範 囲と して 4−
37
mm と非 常に小さ い範 囲までを含んで いる。
腐 食 速 度がか ぶ り厚さの2
乗に反 比例す る か， 単に反 比例する か，
あ る い は平方 根に反比 例す るか のい ずれが 実 験 結 果に適合し や すいか は，
対 象と する か ぶ り厚さ の 範 囲に よっ て も異な る と考え ら れ る。
か ぶ り厚さが非 常 に小さ い部分 を含めて検 討する場 合は，
か ぶ り厚さ が大 き く な るこ とに よっ て急 激に腐 食 速 度は小さ く な り，
そ の場合は2
乗に反 比 例す るとしたほうが妥 当か も しれな い。
しか し本 実 験の よ うに極 端にか ぶ り厚さ が小さい部一 25 一
分 を 対 象か ら除 外し た場 合や
，
塩 化 物 量が多い場 合で は，
か ぶ り厚さの 2乗よ り も む し ろ小さい指数に反 比例さ せ た ほうが よ り よ く適 合す るのではないか と考え ら れ る。
ま た，
以 前，
建 設 省 建 築 研 究 所で行われた塩 害 建築 物の 実態調査に おい ても，
腐 食 速 度は か ぶ り厚さ の平 方根に ほ ほ仮 比 例す る とい う結 果が得 られて い る31e4．
4
腐食速度に及ぼ す水セメ ン ト比，
塩 化 物 量の影 響こ れ まで の検討に よっ て
，
腐食 速 度 をq
＝A／co’
5 と 表すこと と す る。 水セメン ト比 別お よ び塩 化物 量 別に こ のA
を最 小2
乗法を用い て求め る と，
表一5
お よ び図一
7〜8
の よ うに な る。
図一
8では 塩化 物量 が0．
5％ の 場合に水セメ ン ト比 60％ お よ び 65％の値が低い こと 表一
5 係 数A の値 塩 化物量 （％） 水セメント 比G900
，
10 ．
3
α51
50
一 o．
〔崩0．
2610．
5770．
920
55一
0．
127α4260．
632ユ．
372600 ，
0570．168q634
α520 一
650 ．
〔〃20．
210
α6300．
742一
1．
51．
2
AO ・
9
値0．
6
O，
3
0
0
e。
2
0．
4
0、
6
0，
8
1
塩化物量 ｛％） 図一
7 塩 化物 量とA 値の関 係L5
亅 水セメント比 儒） ×；50O ；55 口：60 △：651ー
5■
1闇
卩 … ； 亞 1 「・
1 ｝ 1鑒
酢1．
2
AO・
9
値O．
6
0．
3
一
26
一
0
50
55
60
65
水セ メ ン ト比 （％ ） 図一
8 水セメン ト比とA値の関 係 が認め られ るが，
全 体 的な傾 向とし て腐食速度を表す係 数A
は，
塩 化 物 量および水セ メ ン ト比に対 し，
共に直 線 関 係にあ ること がうか が え る。 また，
係 数 A につ い て塩 化 物量 と水セ メ ン ト比の 交 互 作 用の有 無を検 定す る た めに，
塩化物量 0．
1〜
O．
5％， 水セ メン ト比50− 65
％ の範囲に おいて分 散 分 析 を行っ た結果を表一6
に示す。
この表か ら塩 化 物 量お よび水セ メ ン ト比の 交互作用は危 険 率 1％ で有 意と な る こと が わ か る。
そこ で塩 化 物 量 （％ 〉 をX
， 水セ メ ン ト比 （％ ）をY
と しtX とy
とX ・
y との 3 変数 を 説 明 変 数とし， 係 数A
を 目的変数と し て重回帰分析 を 行っ た ところ 式 （6 ）お よび 表一
7を得た。
A
＝ ＝O．
03X ・y −
0．
3459X 十 〇．
007y −
O．
354
＝0．
03
（X
十 〇．
23）（y −
15．
3＞− Or247・・・・・・…
（6
） な お、
式 （6＞は 0≦X ≦0．
1，
50≦Y
≦65の範 囲で 適用で き る。
4．
5 腐 食 速 度 推 定 式および腐 食 速 度の試 算 以上の検 討によっ て腐 食 速 度は 式 （7
）の よ う に表す ことが できる。
q
・
・
ta
［・… （・・Cl
・… 3・）（・ノC −
・5・
・1
・
一
… 4・］…
77・
…
r・
7・
…
一・
・
…
r7・
・
P・
・
・
・
・
…
（7） こ こ で，
q ：腐食 速 度 （％／月）（質量減少率） NaCl ：塩 化 物量 （％）（NaCl
／砂換 算 ） WIC ：水セ メ ン ト比 （％ ｝C
；か ぶ り厚さ （mm ） こ の式をもとに腐食速度 q を試 算して実 験 値と比 較 し た もの が 図一9
で あ り，
こ の と きの標 準誤差は0．
e28 （％ ／月）と な り，
よく近似し てい るこ とが わ かる。
i −
6 分 散 分 析 表 要 因 平方和 自由度 不変分散 分散比 検定 脇 水セル ト比 D．
．
31030，
1039．
031 牌 a697 塩 化物 母 2，
1922LO9695．
912 綿 68．
522 水セメシト比X塩 化物 量 D，
25360．
042a585 牌 臥815 誤差E 0．
411360．
011 16．
966 合 計3，
16647 検定結果勒 ：1％有意空
配
覊
し 表一
7 重 回 帰 分 析の結果 説 明変数 偏回帰係数 標準回帰係数 t値X
一
α459
一
〇．
389
一
〇．
432Y
α007
G，1060
，
866
X
×Y
α030
1．
3691
．
572
目的変数 ： A 定数項 ：−0．354
残差平 方和 （SE
） ：0，140
眉重オ租昌嗣f
繖 （R） ： O．
965 ：0．
930
：0．
913
：0．
898
：12
．
000
腱 ζD垂票璋鞴冒差 ：0，108
0
