海洋環境に20年間暴露されたコンクリートの耐久性 に関する研究
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(2) 土 木 学 会 論 文 集No.. 442/V‑16,. pp. 43〜52,. 1992. 2. 海 洋 環 境 に20年 間暴 露 され た コン クリー トの 耐 久 性 に関 す る研 究. 福 手. 勤*・. 濱 田 秀 則**・. 山 本 邦 夫***. 海 水 の 作 用 を長 時 間 受 け る コ ン ク リー トに お い て, セ メ ン トや練 りま ぜ 水 の 種類 の違 い が コ ン ク リー トの 強 度 特性, 化 学 組 成, 鉄 筋 の腐 食 特 性 な ど に及 ぼ す影 響 に つ い て調 べ る こ と を 目的 と して, 各種 の コ ン ク リー ト供 試 体 を製 作 し, わ が 国 の 一 般 的 な 海 洋環 境 と考 え られ る久里 浜 湾 にお いて20年 間 の暴 露 試験 を実 施 し た. 本 研 究 は, 暴 露 試 験 の 結 果 に, 物 理 的, 化 学 的, 電 気化 学 的 な考 察 を加 え て と り ま とめ た もの で あ る.. Keywords:. concrete, durability, marine environment, corrosion of rebars, mixing water こ れ らは いず れ も数 十 年 か ら百年 の オ ー ダ ー の長 期 間 に. 1.. ま え が き. 半 永久 的 な耐 久 性 を持 つ と信 じ られ て き た コ ン ク リー ト構 造 物 が, 意外 と早 く劣化 した と い う例 が しば し ば報 告 され, 大 き な社 会 問題 とな っ て き て い る. コ ン ク リー. わ た り地 道 に維 持 管 理 され て きた もの で, 今 日 の コ ン ク リー トの耐 久 性 の 研 究 分 野 にお い て大 変 貴 重 な知 見 を提 供 して い る. 一 方, 従 来 の 長 期 的 な 暴 露 試験 に お い て は, コ ン ク リー. トの 早 期 劣 化 の お もな原 因 と して, 洗 浄 が不 十 分 な 海 砂. トの耐 久 性 に及 ぼす 内 在, 外 来 塩化 物 イ オ ン の影 響 や,. の 使 用, 塩 分 を多 く含 む 混和 剤 の使 用, ア ル カ リ骨 材 反. 鉄 筋 の電 気 化 学 的 特 性 な ど に関 して は, 手 法 が十 分 確 立. 応, 管 理 が不 十 分 な施 工 な ど が挙 げ られ てお り, これ ら. して い なか っ た こ と もあ っ て, 未 検 討 の部 分 も多 い.. に対 処 す る た め土 木 学 会, 日本 建 築 学 会, JISな どで は, 厳 しい規 格 を も うけ て い る.. こ の よ う な 背 景 か ら, 運 輸 省 港 湾 技 術 研 究 所 で は 1970年 に わ が 国 の平 均 的 な気 象 条 件 と思 わ れ る久 里 浜. ま た港 湾 構 造物 や海 洋 構 造 物 な ど, 外 部 環 境 か ら塩分. 湾(神 奈 川 県)に お い て, 各種 の コ ン ク リー ト供 試 体 の. が 供 給 され る よ うな環 境 に お か れ た コ ン ク リー ト構 造 物. 暴 露 試 験 を開 始 し, これ ま で セ メ ン トや練 りまぜ 水 の 種. に おい て は, コ ンク リー ト中 の鉄 筋 の腐 食 に対 して, 一. 類 が長 期 的 な コ ン ク リー トの強 度 特 性, 化 学 組 成, 鉄 筋. 般 的 な 陸 上 構 造 物 以 上 の 配 慮 が 必 要 とな る1),2). さらに,. の 腐 食 特 性 な ど に及 ぼす 影 響 に関 す る 調 査 を 継 続 して. 海 水 中 に含 ま れ る硫 酸 塩 に よる コ ンク リー ト自身 の 劣化. 行 っ て き た. 残 存 す る供 試体 の暴 露 試 験 は引 き続 き継続. も考 慮 の対 象 と しな け れ ば な らな い. そ して これ ら腐食. す る予 定 で あ る が, 本 研 究 は試 験 開 始 後20年. や 劣 化 現象 は 時 間 と と も に徐 々 に進 行 す るた め, そ の現. に, 物 理 的, 化 学 的, 電 気化 学 的 な考 察 を加 え て と りま. 象 の 解 明 や 対策 法 の有 効 性 を確 認 す る た め に は, 長 時 間. と め た もの で あ る. な お材 令5年. に わ た る継 続 的 な調 査 が必 要 不 可 欠 と な る.. は文 献7)に. 海 洋 環 境 下 に お ける コ ンク リー トの耐 久 性 に関 す る長. まで の 試 験 結 果 の一 部. 報 告 され て い る. 2.. 期 的 か つ 系 統 的 な 試 験 の例 に は, 1936年 に 開始 され た. 間 の結 果. 供 試体 の 暴露 環 境 条 件. ノル ウ ェ イの トロ ンハ イ ム湾 に お け る ノル ウ ェイ工 科 大. 暴 露 環 境 と して は, コ ンク リー トの 劣 化 に対 して海 中. 学 に よ る も の3), 米 国 メ イ ン州 トリー ト島 にお け る陸 軍. 部 よ りも厳 し い条 件 とな る干 満 帯 を選 んだ. 実 際 の暴 露. 工 兵 隊 に よ る も の4)な ど が 有 名 で あ る. ま た わ が 国 で は. は, 管 理 が 容 易 で, 自然 の潮 汐 作 用 を シ ミュ レー トす る. 北 海 道 小 樽 港 の 防 波 堤 の 建 設 に合 わ せ て, 1896年 に故. こ と の で き る当 研 究所 内 の海 水 循 環 水 槽 を用 い た. この. 廣 井 勇博 士 が 大量 の モ ル タ ル供 試 体 の 作 成 を 開始 し, 室. 循 環 水 槽 は, 1日2回,. 内 で海 水 中, 淡 水 中, 空 気 中 に 保 存 し, これ ま で90余. mの 潮 位 差 で 自然 の 潮 汐 作 用 を シ ミュ レー トす る も の. 年 にわ た っ て 強 度 変 化 を調 べ て き て い る も のが あ る5),6).. で あ る. 水 槽 内 の 海水 は, 東 京 湾 に隣 接 す る久 里 浜 湾 か. *正会員 工博 運 輸省港 湾技術研究所 構造部 材料研究室 室長 (〒239 横須賀市 長瀬3+1) **正 会 員 工修 運輸 省港湾技術 研究所 構造 部 材 料研究 室 研究官 ***正 会員 運輸省第三港湾建設局境港工事事務所. ポ ン プ で 海 水 を給 排 水 し, 1.5. ら汲 み 上 げ て い る も の で, 海 水 の 平 均 温 度 は夏 期 で 約 24℃,. 冬 期 で約8℃で. あ る.. 供 試 体 はL. W. L±0〜+1.3mの. 範 囲 に設 置 し た.. ま た本 水 槽 内 で は, 供 試 体 は海 水 の飛 沫 を受 け る こ と は な い.. 43.
(3) 海 洋 環 境 に20年. 間 暴 露 され た コ ン ク リー トの 耐 久 性 に 関 す る研 究/福. Table. Table 2. Physical properties B0, B2). 1. Chemical. 手 ・濱 田 ・山本. component. of cement (NO, N2, HO, MO,. Table 3. Table. 3. (1)使. 供試体の製作. 早 強 ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト(HO),. MO,. 中庸熱 ボル. BOは,. は, AE剤. used for concrete. も使用 した.. BOに. 量 で2%増. (2)供. 試体の製作. 度 試 験 用, 鉄 筋 腐 食 試験 用, 自然 電 位 測 定 用 の 円柱 供 試 体(φ15×30cm)を. 製 作 した.. 鉄 筋 腐 食 試 験 用 お よ び 自然 電 位 測 定 用 供 試 体 に は,. りん酸 副 生 石 膏 を三 酸 化. 量 し た も の で あ る8). ALは. 学 成 分 お よ び物 理 試 験 結 果 を示 す. N2,. Fig. 1に 爪 す よ う に, か ぶ りが2,. 4, 7cmの. 深 さ に鉄. 筋 を3本 埋 め込 ん だ. 自然 電 位 測 定 用 供 試 体 の鉄 筋 に は. B 2のSO3量. 電位 測 定 用 の リー ド線 をハ ン ダ付 け した. コ ンク リー トの 練 りま ぜ に は容 量200リ. 5211の 品 質規 格 を上 回 っ た もの と な っ. て い る.. ッ トル の 強 制. 練 り ミキ サ ー を用 い, 練 りまぜ お よび打 込 み は20℃の 恒 温 室 内 で行 った. 型 わ くへ の コ ンク リー トの打 込 み は. 本 研 究 で は, 海 水 練 りコ ン ク リー トの耐 久 性 の 評 価 も 目的 の一 つ と して い る ため, コ ンク リー トの練 りまぜ 水 と して, 水 道 水(記. 号W)お. よ び 海 水(記. 号S)を. 用. 2層 に分 け, 各層 をバ イブ レー タ ー に よ り締 め 固 め た. (3). 供試体の養生. 製 作 した コ ン ク リー ト供 試 体 は恒 温 室 内 に静置 して翌. いた. 海 水 の 化 学 成 分 をTable 4に 示 す. 以 下, 本 研 究. 日 脱型 し, 標 準 養 生 水 槽(水 温21C)に. で は コ ン ク リー トの種 類 を, セ メ ン トと練 りまぜ 水 の組. 養 生(HOの. み 合 わ せ に よっ て, 例 えば(AL,. 槽 に移 設 し暴 露 試 験 を 開始 した. た だ し, (AL,. W)の. よ う に略 記 す る.. 粗 骨 材 に は神 奈 川 県 相 模 川 産 の 川 砂 利(最 mm)を. 大 寸 法25. 用 い, 細 骨 材 と して 同産 の川 砂 を用 いた.. す べ て の コ ン ク リ ー トに は 混 和 剤 と し て減 水 剤 を用. 44. 丸鋼. 類 を用 い た.. 市 販 品 を 用 い た. Table 1〜3に こ れ ら の セ メ ン トの 化. は, JISR5210,. W)に. of sew water. Table 5に 示 す 配 合 の コ ン ク リー トを用 い て, 圧 縮 強. セ メ ン トの種 類 別 に そ れ ぞ れ. そ れ ぞ れNO,. 硫 黄(SO3)重. component. B. 市販 の3銘 柄 を等 量 で 混 合 した もの で あ る. ま たN2, B2は,. Chemical mixing. を用 い, 黒 皮 を除 去 して光 沢状 態 と した も の を用 い た.. 高炉 セ メ ン トB種(BO,. 2), お よ び ア ル ミナ セ メ ン ト(AL)の7種 HO,. Physical properties of cement (AL). 鉄 筋 は, JIS G 3112に 定 め られ て い る φ9mmの. トラ ン ドセ メ ン ト(MO),. NO,. 4. い, ま た(AL,. 用材料. セ メ ン トは, 普 通 ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト(記 号NO, N2),. of cement. 移 して6日 間. 場 合 に は3日 間)を 行 っ た後, 海 水 循 環 水 S)は. 材 令4日 で 脱型 し, そ の ま ま海 水 循 環 水槽 に移 設 した. ま た(AL, に移 設 した.. W)は,. 材 令1日. で脱 型 し て海 水 循 環 水 槽.
(4) 土 木 学 会 論 文 集No.. 442/V‑16,. pp. 43〜52,. 1992.. 2. Table 5 Specifiedmix proportionof concrete. Fig.1. Dimension of specimen. よっ て発 錆 面 積 を測 定 した. 測定 結 果 か ら鉄 筋 の表 面 積 に対 す る発 錆 面 積 率 を求 め た. e) *Slump. and Air content are measured values.. コ ン ク リ ー ト中 の 鉄 筋 の 自然 電 位. 鉄 筋 の 自然 電 位 の 測 定 は, 暴 露 試 験 開 始 か ら材 令20 年 ま で毎 年1,. 4, 7, 10月 に お い て 同一 の供 試 体 を用 い. て定 期 的 に行 っ た. なお 測 定 は, 供 試 体 が完 全 に海 水 中 4.. 試 験方 法. に浸 漬 した状 態 で 行 っ た.. 本 研 究 で 実 施 した 試 験 の うち, 主 な試 験 項 目の 試 験 方 法 を以 下 に示 す. a)コ. 基 準 電 極 に は, 海 水 塩化 銀電 極 を用 い た. f)コ. ン ク リー トの 圧縮 強 度. 試 験 は, 初 期 材 令, 1年, に お い て, JIS A1108に. ン ク リー ト中 の鉄 筋 の ア ノ ー ド分 極. 鉄 筋 の ア ノー ド分極 は, 材 令10年,. 5年,. 10年,. お よ び20年. 15年,. お よ び20. 年 に お いて, 各 配 合, 各 か ぶ りご と に行 っ た.. 準 拠 し て実 施 し た. こ こ で い. 供 試 体 上 面 の コ ン ク リー トを割 裂 して 除 去 し, 露 出 さ. う初 期 材 令 は, 原 則 的 に は28日 で あ るが, 例 外 と して. せ た鉄 筋 に リー ド線 をつ な ぎ, エ ポキ シ樹 脂 で 被 覆 した. 以 下 の もの が あ る. す な わ ち, (AL,. W)で. 状 態 で, 供 試 体 を海水 中 に浸 漬 させ て 測 定 し た. 基 準 電. (AL,. S)で. 使 用 し た も の は材. 令7日. と した.. b)粉. は材 令4日,. 末X線. 材 令20年. ま たHOを. は材 令1日,. 極 に は飽 和 甘 こ う電極, 対 極 に はス テ ン レス 鋼 を用 い た. ア ノ ー ド分 極分 極 曲線 の形 状 か ら, 鉄 筋 の 不 動 態 の状 態 を グ レ イ ド0(不. 回折. に お いて, コ ン ク リー ト中 の 結 晶 鉱 物 を確. 認 す る た め, 各 配 合 で 粉 末X線. 回折 を行 っ た.. 9). 試 料 は, コ ン ク リー ト供 試体 の高 さ方 向 の 中 央 位置 で, 表 面 か らの 距 離1cmお. よ び7.5cmの2箇. 所 か らモ ル. 動 態 が皆 無)か. コ ン ク リー ト中 の塩 分 量. コ ン ク リー ト中 の塩 分 量 の 測 定 は, 材 令10年, お よ び20年 に お い て行 っ た. 供 試 体 の各 鉄 筋(深. タル 分 を 採 取 し, 微 粉 砕 した も の を用 い た. X線 回 折. 4, 7cm)近. に は, 回 転 対 陰 極 形 装 置 を使用 した.. 粗 骨 材 を取 り除 いて105μふる. c). 5年, 10年, お よ び20年 に お い て,. に お いて, か ぶ り厚 さ毎 に3〜5本. い を全 通 す る程 度 に微 粉. イ オ ン量 を測 定 し た. 抽 出 は20Cの. 蒸 留 水 中 で24時. 度 法10)によ っ た.. コ ン ク リ ー ト中 鉄 筋 の発 錆 面 積 率. 鉄 筋 の 発 錆 面 積 率 の 測 定 は, 材 令5年, び20年. さ2,. 度 採 取 し,. 間 抽 出 す る方 法9)で 行 い, 定 量 は, ク ロム 酸 銀‑吸 光 光. 各配 合 ご と に フ ェ ノー ル フ タ レイ ン法 で 行 った. d). 傍 の コ ン ク リー トを5〜10g程. 15年,. 砕 した モ ル タ ル分 を試 料 と して, 試 料 中 の水 溶 性 塩 化 物. コ ン ク リー トの 中性 化 深 さ. 測 定 は, 材 令1年,. ら グ レイ ド5(良 好. な不 動 態)に 分 類 した9).. 10年,. およ. の鉄 筋 につ い. て実 施 した. コ ン ク リー ト供 試 体 か ら取 り出 した鉄 筋 に つ い て, 肉 眼 で 確 認 で き る 錆 を ト レー ス して, プ ラ ニ メー タ ー に. h). コ ン ク リー トの酸 素 の拡 散 係 数. コ ン ク リー トの酸 素 の拡 散係 数 の 測 定 は, (社)日 本 コ ンク リー ト工 学 協会 の 「 酸 素 の拡 散係 数試 験 方 法(案)」11) に基 づ いて, 材 令20年. に お い て各 配 合 ご と に行 っ た.. 試 験 体 に は, コ ン ク リー ト供 試 体 の上 下 の端 部 か ら3〜. 45.
(5) 海 洋環 境 に20年. Fig. 2. 間暴 露 さ れ た コ ンク リー トの耐 久 性 に 関 す る研 究/福. Strength. of concrete. mixed. 手 ・積 田 ・山 本. Fig. 4 Compressivestrength ratio fc/fco (mixed with tap water). with sea water. Fig. 3 Compressive strength ratio fc/fco (mixed with sea water) Fig. 5. Compressive strength ratio (mixed with sea water v. s. tap water). 5cmの. 間 の 厚 さ2cmの. 試験 体 の 飽 水 率 が0,. 部 分 を切 り出 した も の を用 い, 60お よ び80%の. 時 の拡 散 係 数 を. 初 期 強 度 比 と い う)の 変 化 を 示 した もの で あ る. ま た, Fig.4は 水 道 水練 りの コ ン ク リー トの初 期 強度 比 の 変 化. 測定 した. 5.. を示 して い る. 材令 と強度 と の関 係 は, ほ とん どの 供 試 試 験 結 果 お よ び考 察 体 で材 令5年 程 度 ま で は強 度 は増 進 す る もの の, 材 令5 へ. (1)コ. ン ク リー トの 強 度 特 性. a). コ ンク リー トの表 面 性 状. 材 令5年,. 10年,. お よ び20年. 年 以 降 は徐 々に低 下 す る傾 向 に あ り, 材 令20年. におい. て は初期 強 度 を下 回 る と い う結 果 で あ った. 海水 中 に暴 に お い て, コ ン ク リー. ト供 試体 の表 面 性 状 の観 察 を行 っ た. 5年,. 10年 で は表. 面 に しみ や は だ 荒 れ が 認 め られ る程 度 で あ っ た が, 20. 露 され た コ ンク リー トの 強 度 の この よ うな傾 向 は, こ れ ま で しば しば報 告 され て きて い る3),12),13).. 年 で は用 い た セ メ ン トに よ って は表 面 に ひ び わ れ や剥 離. 材 令20年 に お け る初 期 強 度比 は, ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 で は0.76〜0.94, 高 炉 セ メ ン ト系 で は0.98〜. の認 め られ る供 試 体 が あ っ た. す な わ ち, 普 通, 早 強,. 1.01, ア ル ミナ セ メ ン トで は0.79で. 中庸 熱 と い っ た ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 を使 用 した ほ と. 比 の値 が 比較 的大 き か っ た セ メ ン トは高炉 セ メ ン ト系 で. あ っ た. 初 期 強 度. ん ど の供 試 体 の表 面 に は多 くの 微 小 の ひ び わ れや 剥 離 が. あ り,他 の セ メ ン トに比 べ て強 度 低 下 が小 さい と い え る.. 認 め られ た が, 高 炉 セ メ ン ト, アル ミナ セ メ ン トを使 用. Fig. 5は,. した も の に は それ ほ ど ひ びわ れ や剥 離 は認 め られ なか っ. 水 を使 用 した もの の 圧 縮 強 度 比(以 下, 海 水 淡 水 強 度 比. た. ひ び わ れ や剥 離 の発 生 の 理 由 は, 主 に膨 張 性 生 成 物. とい う)の 経 時 変 化 を示 した もの で あ る. 海 水 を使 用 す. 練 り まぜ 水 と して 海水 を使 用 した もの と水 道. で あ る エ トリン ガ イ トの 生 成 に よ る も の と 考 え られ る. ると水 道 水 の 場 合 に比 べ て若 干 早 強 性 が で るた め, 初 期. が, 詳 細 はc)強. 材 令 に お い て は ほ と ん ど の 供 試 体 で こ の 値 が1.0を. 度 低 下 の 原 因 で述 べ る.. ま た, 練 りまぜ 水 の 違 いに よる ひ び われ や剥 離 の発 生 の違 い は認 め られ なか っ た. b). コ ン ク リー トの 圧縮 強度. Fig.2は,. 海 水 練 り コ ン ク リー トの 圧縮 強 度fcの 経 時. 変 化 を 示 し, Fig. 3は,. 各 時 点 で の強 度 を そ れ ぞ れ の配. 合 の初 期 強 度 危 で 除 し て無 次 元 化 した 強 度 比(以 下,. 46. 上. 回 っ て いた. しか しな が ら, その 後 強度 比 は1.0に 近 づ き, 材 令20年. に は0.92〜1.03と. な っ た. こ の よ う に,. ボル トラ ン ドセ メ ン ト系, お よび 高炉 セ メ ン ト系 にお い て は, 海 水 淡 水 強 度 比 が, 長 期 材令 に お い て は ほ ぼ1.0 とな った こ とか ら, 練 り まぜ水 と しての 海 水 の使 用 が コ ンク リー トの 長 期 材 令 の圧 縮 強 度 に及 ぼす 影 響 は ほ と ん.
(6) 土 木 学 会 論 文 集No.. 442/V‑16,. pp. 43〜52,. 1992. 2. +CPS. (Counts per Second) is less than 500 ++CPS (Counts per Second) is ranged from 500 to 2000. Fig.7 X‑rayanalysis(AL) さ れ た が, 高 炉 セ メ ン ト系 を使 用 して 水 道 水 で練 りま ぜ た コ ン ク リー トの 中 心 部 で は検 出 され な か っ た. これ は こ の配 合 の コ ン ク リー トで は, 他 の配 合 に比 べ て塩 化 物 イ オ ンの 浸 透 速 度 が 遅 い こ と を示 唆 し て い る17)もの と い え る. (3)水 酸 化 カル シ ウム は, い ず れ の配 合 も供 試 体 表 面 で は検 出 され ず, な か で もボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 で水 +CPS ++CPS. (Counts per Second) is less than 500 (Counts per Second) is ranged Prom 500 to 2000. 道 水 練 りの コ ン ク リー トで は, 供 試 体 中心 部 に お い て も 検 出 され な か った. 一 方 高 炉 セ メ ン ト系 を用 い た もの や,. Fig.6 X‑ray analysis(NO, N2, HO, MO, BO, B2). 海 水 練 りの コ ン ク リー トで は, 供 試 体 の 中心 部 付 近 で水 酸 化 カル シ ウム が残 存 して い る こ とが わか る.. ど な い と考 え ら れ る. こ の こ と はGjorv3)に よ っ て も報 告 さ れ て い る. ア ル ミナ セ メ ン トは, ボル トラ ン ドセ メ ン ト系, 高 炉 セ メ ン ト系 と比 較 して特 異 な傾 向 を 示 して い る. (AL, S)の. これ らの こ とは, コ ンク リー ト表 面 か らの 水 酸 化 カル シ ウム の 溶 出 は, 高炉 セ メ ン ト系 を用 い た り海 水 練 り と す る こ とで, 幾 分 低 減 す る こ と が で き る も の の, 20年 間 の 海 洋環 境 下 で は, 避 け られ な い こ と を示 して い る.. 強 度 の発 現 が遅 れ たが, これ は塩 化 ア ル ミネ ー ト. (4)水 酸 化 カ ル シ ウ ム と二 酸 化 炭 素 とが 反応 して生 成. の形 成 が原 因 と推 察 され, これ は以 前 か ら知 られ て い る. され る炭 酸 カ ル シウ ム は, す べ て の 試 料 で 存在 が 認 め ら. 現 象 で あ る14),15). また, 海水淡水強度比が材令20年で. れ た.. 1.0を 大 き く上 回 っ た理 由 はd)で. 考 察 す る.. 以 上 の結 果 よ り, 海 洋 環 境 下 に お ける ボ ル トラ ン ドセ. セ メ ン トへ の石 膏 の 増 量 は, コ ン ク リー ト強度 に大 き な 影響 を及 ぼ さ な い よ う で あ る. c)ボ. メ ン ト系 お よ び高 炉 セ メ ン ト系 を使 用 した コ ンク リー ト の強 度 低 下 はエ トリン ガ イ トの生 成 に よる膨 張 に起 因 し. ル トラ ン ドセ メ ン ト系 お よ び 高 炉 セ メ ン トを 使 用 した コン ク リー トの強 度 低 下 の 原 因. て い る も の と考 え られ る. ま た そ のX線. 果 か らは, 強 度 試 験 の 結 果 と同 じ く,海 水 練 りコ ン ク リー. ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 お よ び高 炉 セ メ ン ト系 に お い て は, 海 水 の作 用 を受 け る こ と に よ る強 度 低 下 は, 比 較 的 初 期 の材 令 で は, コ ン ク リー ト中 に侵 入 し た塩 化物 イ オ ンが ゴン ク リー ト中 の水 酸 化 カル シ ウム と反応 し, コ ン ク リー トを 多孔 化 さ せ る こ と に起 因 す る と いわ れ て い. トが水 道 水 練 りの もの よ り も耐 久 性 が劣 る兆 候 は見 られ な い. d)ア. ル ミナ セ メ ン トを使 用 した コ ン ク リー トの 強 度特性. ア ル ミナ セ メ ン トで は, 主 成 分 で あ るCAが. る16). これ に対 し, 後 期 の 材 令 で は, コ ン ク リー ト中 の. 応 し, CAH10の. C3Aと 海 水 中 の 硫 酸 イ オ ン と が 反 応 して エ トリ ン ガ イ. 終 的 に は安 定 なC3AH6と2AH3に. トを生成 し, コ ンク リー トの表 層 か ら膨 張破 壊 を生 じさ せ る こ とに よ り強 度 を低 下 させ る と いわ れ て い る. 材 令20年. 転 移 す る. こ の転 移. に 際 して, 水 和 硬 化 体 の組 織 の多 孔 化 が 起 こ る と と もに,. 回. 招 くと いわ れ て い る. Fig.7は,. ア ル ミナ セ メ ン トを使 用 し た試 料 に お い て. 折 の結 果 をFig. 6に 示 す. Fig. 6か ら以 下 の こ と が い え. X線 回折 で 確 認 され た生 成 鉱 物 をc)の. る.. した もの で, コ ンク リー ト中 に はC3AH6と2AH3の. (1)エ. 水 と反. よ う な準 安 定 な中 間 化 合 物 を経 て, 最. 結 晶 水 の 放 出 に よ る空 隙 の増 加 が 起 こ り, 強 度 の低 下 を. に お い て, ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 お よ び. 高 炉 セ メ ン ト系 を 使 用 した コ ン ク リー トの 粉 末X線. 回折試 験の結. 場 合 と 同様 に示 存. トリ ン ガ イ トは, す べ て の試 料 で その存 在 が確. 在 が 認 め られ た. この こ とか ら, ア ル ミナ セ メ ン トを使. 認 され, セ メ ン トの 種類, 練 りま ぜ水 に よ る違 い はほ と. 用 した コ ン ク リー トの強 度 の 低 下 は, 水 和 反 応 物 で あ る. ん ど み られ な か っ た.. CAH10がC3AH6と2AH3へ. (2)フ. リー デル 氏 塩 は, ほ と ん ど の試 料 で 存 在 が確 認. 転移 した こ と に起 因 す る こ. とが 確 認 され た.. 47.
(7) 海 洋環 境 に20年. 間暴 露 され た コ ン ク リー トの 耐久 性 に 関 す る研 究/福. 手 ・濱 田 ・山本. [Syears] Corroded area. [10years] [20years] Corroded area Corroded area (%). Red □:. Fig.8 Depth of carbonation. Fig.9. 一 方, コ ン ク リー トの表 層 部 と中 心 部 と を比 較 す る と, CAH10の. 残 存 量 は水 道 水 練 り コ ン ク リー トの 中 心 部 で. 少 な か っ た. これ に対 し, C3AH6は,. 表 層 部 で は全 く. 鉄 筋3〜5本. black. coloured. rust. coloured. rust. Corroded area of steelbars. の 測 定 値 を平 均 した もの で あ る. 発 錆 面 積. 率 の 測 定 の 際 に は, 錆 の色 の違 い に よ り黒 錆 と赤 錆 と に 分 け て 測 定 し た. 黒 錆 はFe304の. 成 分 の 多 い錆 と考 え. 認 め られ ず, 水道 水練 りの 中心 部 に多 く の存 在 が 認 め ら. ら れ, 赤 錆 はFeOOHの. れ た. 2AH3も. 錆 の 色 の 違 い と腐食 の深 さ と の相 関 性 は認 め られ なか っ. 同様 に表 層 部 で 少 な か った の に 対 して 中. 成分 の 多 い 錆 と考 え られ るが,. 心 部 で は多 か った. つ ま り, 相 対 的 に海 水 の 影 響 が 大 き. た. ま た, 材 令20年. い 供 試 体 表 面 部,. 皮 膜 が み られ た. 目視 観 察 で は これ が錆 か ど うか の 判 定. CAH10が. ま た 海 水 練 り コ ン ク リー トの 方 に. 多 く残 存 し, C3AH6や2AH3へ. の転 移 量 が 少. な い傾 向が あ る こ とが うか が え る.. に お い て は, 断 面 欠 損 の な い黒 い. が で き な か っ た が, 図 中 の材 令20年. で の 黒 錆 の面 積 率. に はそ の 面積 も含 ま れ て い る.. この よ うな こ とか ら, 練 りま ぜ水 と しての 海 水 は アル. 図 に示 され る よう に, セ メ ン トの 種 類 にか か わ らず材. ミナ セ メ ン トの硬 化 や凝 結 の遅 延 を招 く もの の, 長 期 的. 令5年 お よび10年. に は転 移 を少 な く して長 期強 度 の低 下 を抑 え る こ とに寄. 材 令20年. 与 し, 結 果 的 にFig. 5の よ う な傾 向 を示 す こ と にな った. ル ミナ セ メ ン トで は小 さか った の に 反 し, ボ ル トラ ン ド. も の と思 われ る.. 系 の セ メ ン トで は大 きか っ た. これ に は上 記 の 断 面減 少. (2). の な い黒 い皮 膜 の 面積 が含 ま れ て い る こ と に起 因 す る.. コ ン ク リー トの 中性 化 速 度. Fig. 8は,. コ ン ク リー ト供 試 体 の 横 断 面 お よ び縦 断面. で の発 錆 面 積 率 は非 常 に小 さか った.. 材 令20年. で の 発 錆 面積 率 は, 高 炉 セ メ ン ト系 お よ び ア. の ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 の 赤 錆 に お い て. に お け る最 大 中性 化 深 さの 平 均 値xと 材 令tと の 関係,. わ ずか に海 水 練 りの 方 が 多 い と い う結 果 を示 して い る他. ま たx=at近. は, 練 りまぜ 水 の 影 響 は ほ と ん ど認 め られ なか っ た. こ. 似 式 の 係 数aの 値 を示 した もの で あ る.. セ メ ン トの種 類 の 違 い に よる 中性 化 深 さの 差 は若 干 み ら れ る も の の, 練 りま ぜ 水 の影 響 は ほ とん ど認 め ら れ な か っ た. 陸上 大 気 中 で の 中性 化 速 度 の セ メ ン トの 種類 間 の比 は, 普 通 ボル トラ ン ドセ メ ン トの場 合 を1と す る と, 早 強 ボ ル トラ ン ドセ メ ン トで0.79, で1.41で. 高 炉 セ メ ン トB種. あ る18)とい わ れ て い る. 本 研 究 に お い て も 陸. 上 大 気 中 の場 合 と同 様 の 傾 向 が認 め られ た.. トの方 が 水 道 水練 りに比 較 して鉄 筋 腐 食 に及 ぼす 影 響 が 大 き い と い う こ とは な い よ うで あ る. 一 方, セ メ ン トの種 類 の違 い に よ る影 響 は大 き く, 特 に材 令20年. に お い て は, そ の 影 響 は 明 瞭 で, ボ ル トラ. ン ドセ メ ン ト系 を使 用 した コ ン ク リ ー ト中 の 鉄 筋 の腐 食 面 積 率 は, 赤 錆, 黒 錆 と も大 き い こ とが 認 め られ る. こ. ま た, Fig. 8中 に は, 陸 上 大 気 中 で の 中性 化 速 度 式 と して 一 般 的 に用 い られ て い る岸 谷 式19)に よ る 計 算 曲 線 (中 性 化 比 率Rは1.0と. の こ とか ら, 少 な くと も干 満 帯 で は海 水 練 りコ ン ク リー. し, 水 セ メ ン ト比 は52.7%. れ に対 し高 炉 セ メ ン トは, 鉄 筋 を腐 食 か ら守 る効 果 がす ぐれ て い る こと が確 認 され, ま たア ル カ リ性 が弱 く, 鉄 筋 腐 食 に 対 す る 危 惧 が大 き い と い わ れ る20)アル ミナ セ. と した)も 示 して い る. 本試 験 で得 られ た感 潮 部 に お け. メ ン トにお い て もほ と ん ど錆 は 認 め られ な か っ た. ま た. る 中性 化 速 度 は, 陸 上 大 気 中 の場 合 と比 較 す る と極 め て. セ メ ン トへ の石 膏 の増 量 は, 鉄 筋 腐 食 に大 き な影 響 を及. 小 さ く, 近 似 式 に よれ ば陸 上 大 気 中 の約40%に. ぼ さな い よ うで あ る.. る. ち な み に, 近 似 式 に よ り材 令50年 深 さを 求 め る と, 約0.7cmで (3) a)発. 相当 す. での最大中性化. あ る.. コ ン ク リー ト中 の 鉄筋 の腐 食 状 況 錆面積率. 鉄 筋 の発 錆 面 積 率 をFig. 9に 示 す. 各値 は, 同条 件 の. 48. か ぶ り厚 さ の違 い の 影 響 を み る と, 材 令20年. におい. て, ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 を使 用 した も の に は わず か にそ の影 響 が み られ る. しか しなが ら, セ メ ン トの 種 類 の 違 い に よる影 響 に比 べ る と小 さい. 以上 の結 果 を整 理 す る と, コ ンク リー ト中 の 鉄 筋 の 発.
(8) 土 木 学 会 論 文 集No.. Table. 6. Grade. 442/V‑16,. pp. 43‑52,. 1992.. 2. of passivity. Fig. 10. 錆 面 積 率 を測 定 した結 果, 材 令20年. Change. of mix potential. 程度 になるとボル. トラ ン ドセ メ ン ト系 を使 用 した コ ンク リー ト中 の 鉄 筋 に はか ぶ り厚 さ7cmの. も の に お いて も発 錆 が あ る こ と,. 高 炉 セ メ ン ト系 や ア ル ミナ セ メ ン トは, ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 に 比較 して, 鉄 筋 の 腐食 に対 す る抵 抗 性 が 大 き い こ と, セ メ ン トの種 類 の違 い が発 錆 面積 率 に及 ぼす 影 響 は大 き い こ と, 練 りま ぜ 水 と して の海 水 の使 用 が 発 錆 面 積 率 に 及 ぼ す 影 響 は小 さ い こと, 7cm以. 下 のかぶ り. 厚 さ の違 いが 発 錆 面積 率 に及 ぼ す影 響 は セ メ ン トの 種 類. Fig. 11. Assumed. polarization. curves of steel bars. の違 い に よ る影 響 に 比較 して 小 さい こと が確 認 され た. b)不. に移 行 す る傾 向 を示 した.. 動 態 の グ レイ ドの 判 定. ア ノ ー ド分 極 曲 線 か ら判 定 し た鉄 筋 の不 動 態 の グ レイ ドの結 果 をTable. 6に 示 す. こ の表 よ り, 発 錆 面積 率 の. セ メ ン トの 種 類 に よっ て 自然 電 位 の 経 年 変 化 の 傾 向 が 異 な る の は, 主 に 鉄筋 位 置 の酸 素 量 の 違 い に よ る もの と. 傾 向 と 同様 に, 練 り まぜ 水 また はか ぶ りの影 響 よ り もセ. 考 え られ る. 鉄 筋 の 腐食 反 応 は, 式(1),. メ ン トの種 類 の 影 響 が 大 き い こ とが 認 め られ る. す な わ. れ る ア ノ ー ド反 応 と カソ ー ド反 応 とが 等 量 で 進 行 す る こ. (2)で. 表さ. ち, 高 炉 セ メ ン ト系 お よ び アル ミナ セ メ ン トを用 い た コ. と に よ る.. ン ク リー ト中 の鉄 筋 の 不 動 態 の グ レ イ ドの方 が, ボル ト. Fe-+e2++2e. (1). ラ ン ドセ メ ン ト系 の もの よ り明 らか に 良 い値 を示 し, 高. 1/202+1120+2e-20H-. (2). 炉 セ メ ン ト系 お よ び アル ミナ セ メ ン トを使 用 した コ ン ク. 自然 電 位 は電 気 化学 的 に, ア ノ ー ド分 極 曲 線 とカ ソー. リー ト中 の 発 錆 面 積 率 が 小 さ い こ と と よ く対 応 して い. ド分 極 曲 線 の 交 点 の 電位 と解 釈 され る. カ ソ ー ド反応 は 式(2)に. る. c). 自然 電 位 の経 年 変 化 の代 表 的 な もの をFig. 10に 示 す. 各年 の値 は, 測 定 時 期1,. 示 す よ うに酸 素 に律 則 す る反 応 で ある こ とか. ら, カ ソ ー ド分極 曲線 は, 鉄 筋 位 置 の 酸 素 量 に よっ て変. 自然 電 位 の経 年 変 化. 4, 7, 10月 に お け る3本 の 供. 化 し, ア ノー ド分 極 曲線 が一 定 の 場 合 に は, 自然 電 位 も 変 化 す る. Fig. 11は,. 試体 の測 定 値 を平 均 した もの で あ る. 短期 材 令 に お い て は, 海 水 練 り と水道 水 練 りの 値 に若. NO,. BO,. ALを. 使 用 した も のの ア ノ ー ド. お よ び カ ソ ー ド分極 曲線 を仮 想 的 に表 した もの で あ る.. 干差 が み られ る も の の, 長 期 材 令 にな る と ほ ぼ同 等 の 値. ア ノー ド分 極 曲線 は, 初 期 材 令 に おい て は, 鉄筋 が良 好. とな る こと が認 め られ る.. な不 動 態 を有 す る こ と か ら, 図 中 のA0の. 自然 電 位 の 経 年 変 化 は, NO,. BO,. ALに. よっ て傾 向. るが, 材令10年,. よ う に表 さ れ. 20年 と進 む に つ れ て塩 分 の影 響 に よ っ. が 異 な って い た. NOを. 使 用 し た供 試 体 中 の 鉄 筋 の 自然. てA1, A2の よ う に変 化 す る と考 え られ る. ま た, b)で. 電 極 電 位 は, 材 令10年. ま で は電 位 が卑 に移 行 し, そ の. 鉄 筋 の不 動 態 の グ レ イ ドが異 な って い る こ とを示 した よ. 後 貴 に移 行 す る傾 向 を示 した. BOを 材 令20年. 使 用 し た も の は,. ま で電 位 が徐 々 に貴 に移 行 す る傾 向 を示 し た.. ま た, ALを. 使 用 した も の は, 材 令20年. まで電位 が卑. う に, セ メ ン トの種 類 に よ っ て ア ノ ー ド分 極 曲 線 は異 な っ て い る. 一 方, カ ソ ー ド分 極 曲線 は, 初 期 材 令 に お い て はC0で あ る が, 材 令 の 経 過 と共 に酸 素 量 が 多 く な. 49.
(9) 海 洋 環 境 に20年. 間 暴 露 され た コ ン ク リ ー トの 耐 久 性 に 関 す る研 究/福. [10years]. [l5years]. Water-soluble. chloride. 手 ・濱 田 ・山本. [20years] content. Fig. 13. Relationship corroded. between. chloride. content. in concrete. and. area of steel bars. われ て いる が17), 本 研 究 にお いて も それ が 確 認 され た. Fig. 12. Water. soluble. chloride. content. in concrete. 練 り まぜ 水 と して海 水 を使 用 した こ と がモ ル タル 中 の 塩 化 物 イオ ン量 に及 ぼす 影 響 を み る と, NOに. おいて は. り, C1, C2の よ う に変 化 す る 仁 考 え られ る. そ して, セ. そ の影 響 は認 め ら れ な か っ た が, BO,. お いては. メ ン トの種 類 に よっ て 鉄 筋 位 置 の 酸 素 量 が 異 な り, AL. 海 水 中 か ら侵 入 して く る塩 分 量 が 少 なか っ た ため, そ の. の 酸 素 拡 散 が 最 も 大 き く, 次 い でNO,. な る と仮. 影 響 が 若干 認 め られ た. しか し なが ら, その 影 響 は セ メ. 定 す れ ば, カ ソ ー ド分 極 曲 線 も セ メ ン トの 種 類 に よっ て. ン トの種 類 の違 い に よ る影 響 に比 べ て 小 さい もの で あ っ. 図 に 示 す よ うに違 う も の と な る. したが って, 材 令 の経. た.. BOと. 過 と共 に 変 化 す る 自然 電 極 電 位E0, E1, E2も セ メ ン トの. か ぶ りの 違 い が塩 化 物 イオ ン量 に及 ぼ す 影 響 を み る. 種 類 に よ っ て異 な っ て く る もの と考 え られ る. な お酸 素. と, 練 りま ぜ 水 の 場 合 と同 様 に, NOで. 拡 散 の実 験 結 果 は(4)c)に. め られ な か っ た. これ に対 し, BO,. (4)コ a). 示 す.. ALに. は その 影 響 は認 ALに. お い て はか. ぶ りの影 響 が顕 著 に認 め られ, か ぶ り を十分 確 保 す る こ. ン ク リー ト中 の 塩 化 物 イオ ン お よ び酸 素. とに よっ て, 鉄 筋 位 置 ま で の 塩 分 の 到 達 時 間 を十 分 長 く. コ ン ク リー ト中 の塩 化 物 イ オ ン含 有 量. Fig. 12は 可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン 量 を モ ル タル に対 す る 重 量 百 分 率 で示 し た もの で あ る.. す る こと が で き る. これ らの結 果 か ら, コ ン ク リー トが長 期 間 に わ た って. 今 回 の配 合 条 件 で は, 海 水 で練 りま ぜ た も の は, フ レ ッ. 海 水 の作 用 を受 け る場 合, ボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 の も. シュ コ ン ク リー トの 状 態 で モ ル タ ル 重 量 の0.22〜. の で は高 炉 セ メ ン ト系 や ア ル ミナ セ メ ン トに比 較 して 外. 0.24%(コ. こ. 来 塩 分 の侵 入 に対 す る 抵抗 性 が小 さ く, 多量 の塩 分 が 侵. れ ま で フ レッ シ ュ コ ン ク リー トの許 容 値 と いわ れ て き た. ン ク リー トm3あ た り2.59〜2.76kgで,. 入 す る こ と, ま たモ ル タル 中 の塩 化 物 イ オ ン量 へ の練 り. 0.6kg/m3の4倍. ま ぜ水 と しての 海 水 の影 響 は非 常 に小 さ い こ と な どが わ. 以 上 の値 で あ る)の 塩 化 物 イオ ンが 含. ま れ て い た こ と に な る. これ に対 して, Fig. 12で,. 普. か っ た.. 通 ボ ル トラ ン ドセ メ ン トを 使 用 した も の に つ い て み る. b)塩. と, 材 令10年. Fig. 13は,. で平 均2.0%の. で 平 均1.4%,. 15年 で平 均1.75%,. 20年. 塩 化 物 イオ ン量 が測 定 さ れ た. これ はフ. レ ッシ ュ コ ン ク リー トの状 態 に比 較 して, そ れ ぞ れ6.1 倍, 7.6倍,. 8.7倍 の 値 と な っ て い る. ま た, NOに. い て は, 材 令10か. 化 物 イオ ン量 と発 錆 面積 率 との 関 係 材 令10年,. 20年 にお け る測 定 結 果 よ り,. 鉄 筋 周 辺 の可 溶 性塩 化 物 イ オ ン量 と発 錆 面 積 率 との 関係 を示 した もの で あ る. 腐 食 反 応 は, 塩 化 物 イオ ン量 の ほ. お. か に酸 素 供 給 量, 水 分 量 等 の因 子 が 複 雑 に関 わ っ て進 行. ら20年 に か け て の塩 化 物 イオ ン量 の. す る も ので あ る こと か ら, 塩 化 物 イ オ ン量 と発 錆 面 積 率. 増 加 が 小 さ い こ とか ら, モ ル タ ル中 の 塩 化 物 イオ ンは材. と の 関 係 は一 義 的 に は 定 ま らな い が, Fig. 13で は, 可. 令10年. 溶 性 塩 化 物 イオ ン量 が モ ル タル 重 量 の1.5%以. あ た りで飽 和 状 態 に近 くな っ て い た もの と考 え. られ る. 一 方, BOお. 上 となる. と, 発 錆 面積 率 が増 大 す る明 瞭 な 傾 向 が 認 め られ た. よ びALに. お け る塩 化 物 イ オ ン量 は, N. Oに 比 較 して極 め て 小 さ い 傾 向 に あ っ た. 特 に 材 令20. c)酸. 素 の拡 散 係 数. カ ソー ド反 応 を律 測 す る酸 素 の 拡 散 係 数 の代 表 的 な測. 年 に な る とそ の傾 向 は顕 著 に現 れ, 平均 的 にNOの30%. 定 結 果 をFig. 14に 示 す. それ ぞ れ の 値 は供 試 体 の 上 部. 程 度 と な っ て い た. 一 般 に, BOは. お よ び 下 部 よ り切 り 出 した2つ. 組織 が 緻 密 で あ る こ. と等 か ら塩化 物 イオ ンの侵 入 に対 す る抵 抗 が大 き い とい. 50. る.. の試 験 体 の 平 均 値 で あ.
(10) 土 木 学 会 論 文 集No.. Diffusion coefficient of oxygen (x10-cm2/S). り, 材 令20年. 442/V‑16,. pp. 43〜52,. 1992. 2. 程 度 に な る と ボ ル トラ ン ド系 の セ メ ン ト. を使 用 した コ ンク リー ト中 の鉄 筋 の 腐食 が 進 む こと が わ か っ た. セ メ ン トの種 類 の違 い が腐 食 に及 ぼ す影 響 は大 き く, 高炉 セ メ ン ト系 や ア ル ミナ セ メ ン トを使 用 した も の はボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 を用 い た も の に比 較 して腐 食 が 少 な い こと が確 認 さ れ た. 練 りま ぜ水 の違 い は鉄 筋 の 腐 食 に はほ と ん ど影 響 を及 ぼ さ な い こ と が わ か っ た. (4)高. 炉 セ メ ン ト系, ア ル ミナ セ メ ン トを用 い た も. の はボ ル トラ ン ドセ メ ン ト系 を用 い た も の に比 較 して, Fig. 14. Diffusion. coefficient. of oxygen. of concrete. 塩 分 の侵 入 を 防止 す る効 果 が極 め て大 き い こ と が わか っ た. 練 りま ぜ水 の 違 い が材 令20年. の コ ン ク リー ト中 の. 図 に示 す よ うに, 練 りま ぜ水 の違 い が酸 素 の 拡 散 係 数. 塩 化 物 イオ ン量 に及 ぼ す影 響 は, 高 炉 セ メ ン トB種 お. に及 ぼ す影 響 は認 め られ な か っ た も の の, セ メ ン トの 種. よび アル ミナ セ メ ン トを使 用 した コ ン ク リー トに は若 干. 類 が 拡 散 係 数 に 及 ぼ す 影 響 は認 め ら れ た. 飽 水 率0%. 認 め られ た もの の, ボ ル トラ ン ドセ メ ン トを使 用 し た コ. の場 合 の セ メ ン トの種 類 別 の平 均 拡 散 係 数 は, ボ ル トラ. ン ク リー トに は ま っ た く認 め られ なか っ た.. ン ド系 セ メ ン トで は9.35〜10.57×10‑4cm2/Sで. あった. の に対 して, 高 炉 セ メ ン トの もの で は6.99〜9.06×10‑4 cm2/Sと. 若 干 小 さ く, ア ル ミナ セ メ ン トの も の で は. 26.80×10‑4cm2/Sと. 大 きか っ た. こ れ は ア ル ミナ セ メ. ン トの 水 和 硬 化 体 の 多 孔 化 に起 因 す る も の と考 え ら れ る. ま た, 飽 水 率60%の. (5)練. トの 種類 の影 響 は若 干 認 め られ, 拡 散 係 数 が 最 も小 さい もの は高炉 セ メ ン ト系 で あ り, 大 き い もの は アル ミナ セ メ ン トで あ っ た.. 場 合 に お い て も, 拡 散 係 数 の. 値 その もの は小 さ く な るが, セ メ ン トの種 類 の違 い に よ. りま ぜ水 の違 いが コ ン ク リー ト中の 酸 素 の 拡. 散 係 数 に 及 ぼ す影 響 は認 め られ なか っ た. 一 方, セ メ ン. (6)今. 回 の試 験 の範 囲 に お いて は, 普 通 ボ ル トラ ン. ドセ メ ン ト, 高 炉 セ メ ン トB種. に りん酸 副生 石 膏 を. る影 響 に関 して は同 様 の 傾 向 が 認 め られ た. この こと は,. SO3重 量 で2%増. (3)c)で. ど に及 ぼ す影 響 は認 め られ なか っ た.. 行 っ た カ ソ ー ド分 極 曲線 に関 す る考 察 を裏. (7)現. 付 け る も の と な っ て い る. ア ル ミナ セ メ ン トに お い て は, 塩 化 物 イオ ンの侵 入 量. 量 して も, コ ン ク リ ー トの 耐 久 性 な. 在 で は ア ル ミナ セ メ ン トが 構 造 部 材 に 用 い ら. れ る こ と は希 で あ るが, 今 回 の20年. 試 験 の 結 果 か ら,. は少 な か っ た に も関 わ らず, 酸 素 の 拡 散 係数 は 大 き か っ. 高 炉 セ メ ン トや アル ミナ セ メ ン トを用 い た コ ン ク リー ト. た. この こ と は, イ オ ンの 見 掛 け の 拡 散 係 数 は半 径20. の 耐 海水 性 お よ び鉄 筋 を保 護 す る性 能 は 極 め て す ぐれ て. む. A以 下 の 細 孔 量 との 相 関 性 が 強 い21)の に対 し, 酸 素 の. い る こと が確 認 され た. また, コ ン ク リー トの練 りま ぜ. 拡散 は半 径1μ以 上 の細 孔 に支 配 され る22)とい わ れ る よ. 水 は, コ ンク リー ト標 準 示 方 書 の 規 定 を満 足 す る もの を. う に, 両 者 で 透過 しや す い細 孔 半 径 が異 な る こ とに よる. 使 用 す べ き で あ る もの の, 今 回 の 長期 暴 露 試験 よ り, 海. もの で あ る と思 わ れ る.. 水 中 や干 満 帯 の コ ン ク リ ー トの よ うに 内在 塩分 よ りも外. 6.. 結. 海 洋 環 境 下(干 満 帯)で. 来 塩分 の方 が大 き く卓 越 す る場 合 で, しか も現 場 の制 約 論 の20年. な どで淡 水 よ りも海 水 の 使 用 の 方 が著 し く経 済 的 で あ る. 間 の 暴 露 試 験 の結 果. が うか が え た.. 得 られ た成 果 を列 記 す る と以下 の通 りで あ る. (1)普. 場 合 に は, 次 善 の策 と して 海 水 を使 用 す る こと の可 能 性. 通, 早 強, 中 庸 熱 とい っ た ボ ル トラ ン ド系 セ. 謝. 辞: 本 研 究 は20年. の長 期 に わ た り測 定 され た 結 果. メ ン トを使 用 した コ ン ク リ ー トの表 面 に は, 材 令20年. に基 づ い て い る の と と も に, (社)セ. で微 小 な ひ び われ お よ び剥 離 が 多数 認 め られ た. 一 方,. 同 研 究 の一 部 で あ る. これ ま で に実 験 を担 当 さ れ, 供 試. 高 炉 セ メ ン トB種 お よ び ア ル ミナ セ メ ン トを使 用 し た. 体 の 管理 を行 っ て こ られ た関係 各位 お よ び酸 素 の拡 散 係. コン ク リー トに は ひ び われ お よび剥 離 は認 め られ た もの. 数 の 評価 に関 して有 益 な 示 唆 をい た だ い た前 田建 設 工 業. の少 数 で あ っ た.. (株)出 頭 圭 三 博 士 に厚 く御礼 申 し上 げ る次 第 で あ る.. (2). コ ンク リー トの圧 縮 強 度 は, 材 令5年 程 度 まで. は増 加 す る が, そ の 後 徐 々 に減 少 し, 材 令20年. にお い. て は ほ と ん ど の もの で 初 期 強 化 を 下 回 る傾 向 が み られ. 参 1). ‑改. (3)鉄. 筋 の 発 錆面 積 率, 不 動 態 の グ レ イ ドの判 定 よ. 訂 版‑,. 2)(社)日. た. 練 りま ぜ水 の違 い に よ る長 期 材 令 に お ける圧 縮 強 度 の 差 は認 め られ な か っ た.. 日 本 港 湾 協 会:. 考. Gj orv, seawater,. 献. 港 湾 の 施 設 の 技 術 上 の 基 準 ・同 解 説,. 1989年6月.. 本 コ ン ク リ ー ト工 学 協 会:. 物 の 防 食 指 針(案)‑改 3). 文. メ ン ト協 会 との 共. O. E.: ACI. 訂 版‑,. Long‑time Journal,. 海 洋 コ ン ク リ ー ト構 造. 1990年3月. durability. Vol. 68,. of. pp. 60‑67,. concrete in 1971. 1.. 51.
(11) 海 洋 環 境 に20年. 4). 間 暴 露 され た コ ンク リー トの耐 久 性 に 関 す る研 究/福. Mather, K.: Concrete weathering at Treat Island, Maine, ACT SP-65, pp. 101-rill,. 5). 手 ・濱 田 ・山 本. 13). Hiroi, I.: On long-time tests of portland cement, hydraulic. 14). Tokyo Imperial University, pp. 155-172, 中 村 信 之 ・木 村 克 俊:. 7). 大 即 信 明 ・森. 1920. 6.. 15). 小 樽に 港 の 百 年 コ ン ク リ ー ト, セ メ. ン ト ・コ ン ク リー ト, No. 527, pp. 8〜17, 好 生 ・関. 博:. 8). (社)セ. pp. 107〜118, メ ン ト協 会:. 17). 18). pp. 26‑27,. 1969. 11.. 大 即 信 明:. コ ン ク リー ト中 鉄 筋 の 腐 食 に及 ぼ す 塩 素 の 影 第3号,. 日本 コ ン ク リー ト工 学 協 会:. コ ン ク リ ー ト構 造 物 の 腐. 19). 20)杉. コ ン ク リー トラ イ ブ ラ リー 第63号,. 1988年.. 和 泉 意 登 志 ほか:. コ ン ク リ ー ト構 造 物 の 耐 久 性 シ リ ー ズ,. 書, pp. 29〜36,. 21). 鹿島建設技術 研. ア ル ミナ セ メ ン トの 特 性 と用 い 方, コ ン ク リー. 後 藤 誠 史 ほか:. セ メ ン ト硬 化 体 の 細 孔径 分 布 と イ オ ンの. 拡 散, セ メ ン ト技 術 年 報, 36, pp. 49〜52, 22). 1989年6月.. 本 六 郎:. 小 林 一 輔 ・出頭 圭 三:. 森 茂 二 郎 ・河 村 繁 雄 ・国 広 悦 司: 各 種 セ メ ン トを 用 い た. 性 状 に関 す る研 究,. コ ン ク リー トの 材 令20年. 試 験 結 果 につ い て, 小 野 田 研 究. pp. 91‑106,. 報 告, 第26巻,. 第92号,. FOR. 1986年4月.. 岸 谷孝 一: 鉄 筋 コ ン ク リー トの耐 久 性,. トジ ャー ナ ル, Vol. 6, No. 12, pp. 9〜15, 1968. 12.. 日本 コ ン ク リー ト工 学 協 会: 耐 久 性 診 断 研 究 委 員 会 報 告. MENT. 1970年.. 高 炉 ス ラ グ微 粉 末 を用 い た コ ン ク リ ー トの 設. 中性 化, 技 報 堂 出 版, pp. 21‑22,. pp. 23〜. 58, 1987年4月.. A STUDY. 第3号,. 究所 出版 部, 1963.. 食 ・防 食 に 関 す る試 験 方 法 な らび に 基 準(案),. 12). 土 木 学 会:. PP. 92〜96,. 1985年9月.. 11). 第9巻,. 尾 野 幹 也 ほ か: セ メ ン ト硬 化 体 に 与 え る 海 水 の 化 学 的 侵. 計 施 工 指 針(案),. を異 に した 各 種 セ メ ン. 響 に関 す る研 究, 港 湾 技 術 研 究所 報 告, 第24巻, 10). ア ル ミナ セ メ ン トを. 1978年.. [コ ン ク リー トの 耐海 水 性 に関 す る. トを 対 象 と して 一, セ メ ン ト ・コ ン ク リ ー ト, No. 273,. 9). 博 ・小 野 寺 幸 夫:. 食 の メ カ ニ ズ ム, セ メ ン ト技 術 年 報, 32, pp. 100〜103,. 1983. 4.. 研 究 」 の 実 施 に あ た っ て‑SO3量. 青 木 義 典 ・関. 港 湾 技 術 研 究所 報告, 16). ク リー ト中 の塩 素 に 関 す る一 考 察, 土 木 学 会 論 文 報 告 集, 第332号,. 1989.. Property of concrete, 3rd Edition, Pitman. 使 用 した プ レパ ッ ク ドコ ンク リー トの諸 特 性 につ い て,. 1991. 1.. 海洋環境 にお けるコ ン. 究 報 告, No. 2, pp. 21〜36,. Neville, A. M.:. Publishing Limited, pp. 90, 1977.. lime, and volcanic ashes, J. of the College of Engineering, 6). 大 山久 雄: 各 種 セ メ ン トを用 い た コ ン ク リー トの 耐 海 水 性, MMCC研. 1980.. 第2冊,. ON THE. pp. 106〜116,. DURABILITY. コ ン ク リー ト工学, Vol. 24, No. 12,. 1986. 12. (199112. 5受. 1974.. OF CONCRETE. 1982年.. 各 種 セ メ ン ト系 材 料 の酸 素 の 拡 散. EXPOSED. IN MARINE. 付). ENVIRON-. 20 YEARS Tsutomu FUKUTE, Hidenori HAMADA and Kunio YAMAMOTO In this study, long term durability of concrete (plain concrete and reinforced concrete) is investigated. This study was started in 1970 at Port and Harbour Research Institute. Many specimenswith several different factors, such as cement type, mixing water (sea water and tap water) and cover thicknessof embedded steel bars, were fabricated and exposed under marine environment (tidal zone of Kurihama bay). During 20 years' exposure, properties of concrete and embedded steel bars have been tested both chemically and physically.From the test results, several important conclusions are derived. In this paper, the outline of this study and conclusionsare presented.. 52.
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