高分子仕上塗材がコンクリートの中性化進行に及ぼす影響の定量的評価 : 鉄筋コシクリート造建築物外壁の耐久性予測法に関する研究(その2)

(1)

NII-Electronic Library Service

【

論

　

文

】

　　日本廷築学会構造系論文報告集第 434 号

・

亅

992年

4

月

JournaL

　of　

Struct

．

Constr

．

Engng

，

AIJ

，

No

、

434 ，

Apr

．

，

］

gg2

高

分

子仕

上

塗

材

がコ

ン

ク

リ

ー

ト

の

_中性

_{化進}

_行

に

_及

ぼ

す

影響

の

　　　　　　　定

量

的

評価

鉄

筋

コン

ク

リ

ー

ト

造建築物外

壁

の

_{耐久性予測法}

に

関

す

る

研究

（

そ

の

2 _＞

gUANTATIVE

EVALUATrON

OF

THE

INFLUENCE

OF

POLYMERIC

　　　

SURFACE

FINISHING

MATERIALS

ON

THE

PROGRESS

　　　　　　　　　

OF

NEUTRALIZATION

OF

CONCRETE

・

　　　

Prediction

of

service

正

ives

of

external

vertical

walls

of

Ieinforced

　　　　　　

concrete

buildings

（

Part

2 ）

　　　

福島敏夫

＊

，

福

士

　　

勲

＊＊

Toshio

FUKUS

_”

JMA

_and

Isao

FUKUSHI

S

。

pP

，essive 　eff，c・，。

f

p

。

1 レ

m ，，

i

。， u，

f

、c，　

fi

。

i

、

hi

。

g

　m 。

t

，，

i

。

1

，。。　

th

。　

p

，。

9

，ess 。

f

。，ul，ali、a、

i

。。。

f

concrete 　are　

botll

theoretically

　and 　experimentally 　exarnined

．

　 Parabo

且

ic

taw

involving

　constant 　

term

theoretically

derived

from

　unsteady 　state　

dynamic

　analy

−

sis　well 　exp 且alns 　

the

prQgress

　of　neutralization 　of　concrete 　with 　

polymeric

　surface 　

finisihing

　mate

．

rials　which 　was 　successfully 　affirmed 　

by

　accelerated 　

carbonation

ヒ

esting

　and 　

field

　research 　results

for

concrete

　specimens 　

treated

　wlth 　many 　

kinds

　of　surface 　

finishes

．

　Retardative

　effects 　of　

polymeric

surface

finishes

　are　closely 　cQnnected 　with 　

the

diffusion

　coeffi

．

cients 　of　carbon 　

dioxide

in

the

finishes

　and 　

their

thicknesses

．

They

determin

the

induction

periods

before

the

progress

of

neutralization

　starts

．

_（

ユ

00

　words

_）

’

　

Key

ω

Oizls

：neutratiuati ・n

_，

　 suPPressive 　

effect

，

ρ

o

吻

飢 o　surface 　

finiShing

規o 纏 α

4

　c・nstant 　

term

．

　　　　　　

Paraboli

‘

taw，

diffusion

　coefficient

　　　　　　

中性化

，

』

抑制効果

，

高分

子

仕上塗材

，

定数項

，

放物線則

，

拡散定数

1 ．

はじめに

　

コンクリ

ー

トの

中性

化は_，

内

部

鉄筋の

_腐食

と

，

．

一

般大気環境下

での

鉄筋

コンク

リ

ー

ト

造建築物

の

物理的

寿

命

の

設定

の

基礎

となっている

。

コンクリ

ー

トの

中性化

の進行を確実に

_中

断

・

遅延

・

、

抑制

する

有効

な

方法

があれば_，

一

般大気

環

境

下

での鉄

筋

コンクリ

ー

ト

造建築物

の

物

理的寿命

の

延命化を目的と

する

耐久設計

や

維持

・

補修方

法

の

設定

に

役立

たせることができる

。

　

コンク

リ

ー

ト

の

中性化進行を有効

に遅延または

抑

制

するた

め

に

，

コンク

リ

ー

ト自体

の

品質向上

とともに

，

各種

の

塗料

や

仕上材

の

中性化抑制機能

を

積極的

に

_利

周する

方

法が考

えられ_，

_有機

_{高分子}

_系

仕上塗

材

もその

機能

を

期待

し

得

る

。

しかし，それらは屋

外暴露状態

で

徐

々に

劣

化

するため

，

中性化抑制機能

がどの程度長期的に持続するのかは

明ら

かではない。

高分子仕上塗材

の

中性化抑制機能

およびその

劣化

の

影響

のメカニ _ズムの

解明

が_，これまで必

ず

しも十

分

ではないために

，

これ

ら

の

高分子仕上塗材

の

中性化抑制効

果を

定

量

的

に

見積

った

鉄筋

コンクリ

ー

ト

造建築

物

の

合

理的な耐久設

計

を

行

うこ

1

とができないのが

現状

である

。

　

従来

，

ここで

取

り

扱

う

高分

子

仕上塗材

は

_，

主

として

美

観

や

防水

・

防露性

などの

機能

の

評価

に

関

する研

究

に力

点

が

置

かれ

，

鉄筋

コンクリ

ー

ト

構造躯体

の

性能

・

機能

とは

無関係

かつ

_{独立的}

に

研究

が

進めら

れて

き

た。しかし

，

これらの

高分子仕

上

塗材

は

非構造材料

であり

，

鉄筋

コンクリ

ー

ト

構造躯体

のよ

う

に

直接的

には

構造耐力を担

わないが

，

接着部

を

介し

て

構造躯体と

一

体と

なっている

場合

には

，

構造躯体

に

対

して

諸

々の

劣化外力

に

対

する

躯体

保

護

機能

を

担

い

，

外

壁

・

屋

根

などの

建築部位

．

としての

性能

・

機

能

の

発揮

に

相補的

な

役割

を

果

たしている。しかし

，

こ＊ _{建設省建築} 研究所　先端技術研究宮

・

工博＊＊ _{住宅}

・

_{都市整備} 公団東京支社特定再開発工事事務所　所長

Bullding

Research

Institute

，

Ministry

　of　

Construction

，

Dr

．

Eng

、．

Tokyo

Branch

　of 　

Housing

　and 　

Urban

Development

Corporation

1

(2)

れまでにおいて

，

鉄筋コンクリ

ー

ト構造躯体に対する劣

化外力（

二

酸化炭

素

，

水

，

酸

素

，

塩

分

等）

の

遮断

による

高分子

仕

上塗

材

の

躯

体

保護機能と

いう

積極的

な

役割

にっいては

，

定性的

な理

解

はあった

も

のの 1）

一

：〕

，

定量的

な

取

り扱いについては

、

2

_，

3

の

例

団 1_を

除

いては

，

それほど研

究

は

多

くはない

。

鉄筋

コンク

リ

ー

ト造建築物外壁

の

耐

久性を総合的

に

判断

するためには

，

鉄筋コンクリ

ー

ト

構

造躯体と高分子仕

上

塗材

の

_{機能}

・

_性

能の関

連性

を

配慮

した

新

しい

観点

からのア

ブ

ロ

ー

チが

必要

で

あ

る

。

　

本研究

では

，

二酸化炭

素

，

硫黄酸化物

，

窒素酸化物

，

水

，

塩分等

の

_各種

の

_劣化外

力

に

対

する

高分子仕

上

塗材

の

鉄筋

コンクリ

ー

ト

構

造

躯体

に

対

する

保護機能

の

うち

，

特

にコンクリ

ー

トの

中性

化に対する抑

制機能を取

り

上

げ

，

高分子仕上塗材

で

表面

処理したコンクリ

ー

トの

中性化進

行

に

関す

る

理論

的

予

測

，

実

験的研究

およ

び実体調査

の

結

果

に

基

づいて

，

高

分

子

仕上塗材の

中性

化

抑制効

果のメカニズムおよびその

_劣

化が及ぼす

影響

の

合理的

な

定

量

的評

価

法

を

提案

し

，

さらに

_，

高分子仕上塗材

が

鉄筋

コンクリ

ー

ト

造建築物外壁

の

新設

・

補修時

にコンクリ

ー

ト

表面

に

処

理される

場合

のコンクリ

ー

トの中性化進行

状

況をモデル

化

し

，

も

って

，

鉄筋

コンクリ

ー

ト

造建築物外壁

の

耐久性

予測法

の

_{確立}

に

_資

すること

を目的とす

る。

2．

研究方

法

およ

び

研

究結果

　

前

報

の

「

コンクリ

ー

トの

中性化進行

の

理論的予測法

と

数値解析

一

鉄

筋

コンクリ

ー

ト

造建築物外壁

の

耐久性予測

法

に

関

する

研究

（

その

1 _）

_」

では_，コンク

リ

ー

ト内部

から逆

拡

散

する

_水

酸

化

カルシウム

と

の

瞬間接触不可逆

の

炭

酸化反応

を

伴

う二

酸

化

炭素

の

非定常拡散

に

基

づく

非定常

速

度論解析

を基

にして，

仕上材

で

表面処理

したコンクリ

ー

トの

中性化進行

は

，

定数項

を

含

む

時間

に

関

する

一

般

的

な

放物線則

に

従

って進

行

し

，

仕上材

のコンク

リ

ー

ト

の

中性化進行

に

_対

する

抑

制

効果

は_，この

法則

を

表

す

時間

の

平方根

にかかる

係数

およ

び定数項

の

2

っの

定数

に

反映

されることを理

論的

に

示

した7ト

_。

　本

研

究

では_，この理

論的予測結果

を

発展

させて

，

高

分

子

仕

上塗材が劣化す

る

場合も含め

て

，

高分子仕

上

塗

材

がコンクリ

ー

トの

中性化進行

に

及

ぼす

影響

についての理

論

的

予測法

と

結

果について

述

べる

。

ついで

，

促進中性

化

試

験

による

高分

子

仕上塗材等

の

仕上材

のコンクリ

ー

トの

_中

性化

抑

制

効果

に

関

する

実験結果

を

述

べ

，

また

，

既存

鉄

筋

コンクリ

ー

ト

造建

築物

における

高分子仕

一

ヒ

塗材

を上塗

材

としモルタルを下

塗材と

する

複合仕

上

材

の

全厚

がコンク

リ

ー

ト

の

中性化深

さとど

う

い

う関係

があるかについて

実

態調査結果

を述べる

。

最

後に

，

これらの理

論的

予

測結果

，

実験

お

よ

び

実態調

査

結果

が

相

互に

良

く

対応

することから

，

高

分子仕上塗材を有

するコンク

リ

ー

ト

の

中性化進

行

は

，

定

数項を

含

む

一

般的

な

放物線則

で

表

せ

，

高分子仕上

塗材のコンクリ

ー

トの

中性化進行抑制

機

能

は

，

その

2

つのパラメ

ー

タ

ー

で

評価

できること

，

また

，

中性化

進

行

の

誘導期

は

_，

高分子仕上塗材在中

の二

酸化炭素

の

拡散

係

数

およびその

厚

さと

密接

に

結論的

に

述

べることにし

，

高

分

子

仕上塗材が鉄筋コンクリ

ー

ト

造外壁

の

新設

・

補修時

にコンクリ

ー

ト

表面

に

処理

される

各種

の

状

況

でのコンクリ

ー

トの

中性化進行

のモデル

を提案

する

。

2 ．

1

高分子仕

上塗材

で

表面処

理したコンクリ

ー

トの

中

　　性

化進行

についての

理論的考察

2．

L

ユ

高

秀

子仕上塗材

の

劣化

を

無視

する

場合

　大気中

の二

酸化炭素濃度

を

一

定

として

，

水酸化

カルシウムとの

瞬間接触

2 次不可逆反応を伴う

二

酸化炭素

のコンクリ

ー

ト中

の

非定常拡散を考

え

，

仕上材中

の二

酸化炭

素

の

拡散

に

対

する

総括物質移動抵抗

を

考慮

する

場合

には

，

前

報

に

示

したように_，

非定常速度論解析

により，

高

分

子仕上塗材

で

表面処理

したコンクリ

ー

ト

の

中性化進行

は

，

つの

式

で

表

される

定数項

を

伴う

一

般的

な

放物

線則

に

従

うこ

と

が

導

かれる7］

−

D｝。

　　　crlR

＝heV

「

_『

− 1

_置o…≡

（

Uhe

_）

！_≦

t………・

『

（

1 _）

　　　

δXR

＝

0 　　0

≦

t

≦

t

。・

…・

・

……・

・

…・

一

…・

・

…・

tt

（

2 ）

3 ー

四

C

りoC2

［

砿

牌

　

・

砦

一

籍

D

・

争

・

……・

・

一・

・

…

）

ここで，

下添字付き文字

は

次

の

意味を示す

。 δ，，　：

仕上材

で

表面処理

したコンクリ

ー

トの

中性化深

さ

　　　［

mm

_］

　

t

：

ge

過時間

［

month

_］

　

ice

：

_中

性化進行速度係数

［

mm

／

monthlt2

］

　

‘：

中性化

遅

延深

さに

対応

するパラメ

ー

タ

ー

［

mm

_］

　

tD

：

言

秀導其

月　［

month

_］

　

m ：

仕上材

表

面

における二

酸化炭素

の

_{平衡定数}

D

．：コンクリ

ー

ト中での二酸化炭

素

の有効正拡散係数

　　　［

mmZ

_／

month

_］

Db

，：コンクリ

ー

ト

中

の

水酸化

カルシ

ウ

ムの

有効逆拡散

　　　係数　［

mm2

／

month

_］

C

．：

大気中

の二

酸化炭素濃度

［

mol

／

mmU

］

Cb

。：コンク

リ

ー

ト

中

における

水酸化

カルシウムの

初濃

　　　

度

［

mo

レ

mm ：’

j

D

。1 ：

大気中

での二

酸化炭素

の

拡散係数

［

mm2

／

month

］

κ

徳

：

仕上材中

における二

酸化炭素

の

総括物質移動係数

　　　［

mm

／

month

］

h

．：

打放

しコンクリ

ー

_ト

_{表面}

_あ_{るいは}

_，

_仕

_上

_{材表面}

_に

　　　

おける二

酸化炭素

の

表面物質移動係数

［

mm

_／

　　　

month

_］

　

D

：

_仕

上

材中

における二酸化炭

素

の有効拡散係

数

　　　［

mm2

_／

m 。nth

_］

L

。；

劣

化

のない

場合

の

仕上材

の

厚

さ

〔

mm

］

(3)

NII-Electronic Library Service

　

高

分子

仕上塗

材

の

特性

を

表

す

物性定数

は m および

D

であり

、

厚

さ

L

。とともに

，

高分子仕

上

塗材

で

表面処

ー

トの

中性化進行を表すも

ので

あ

る。 m はコンクリ

ー

トの

_{中性化進行速度係数}

h。

に影響を与え

，D

と

L 。

は

，

中性化遅延深さに

影響

を

与

える

。

したがって，

．

高

分

子

仕

上

塗材

のコンクリ

ー

ト

の

中性化進行

に

対

する

抑制機能

は

，

定数項を伴

う

一

般的

な

2

つのパ _ラメ

ー

タ

ー

に

反映

されることになる

。

仕

上

材

が

2

っ

以

上の

材料

の

組

み

合

わせによる

多層構造

を

取

うている

場合

には

，

総括物質移動係

数

の

_{逆数}

である

総

括

物

質

移動

抵

抗

は

，

・

各構成

材料

の

_{物質移}

動抵抗の

_{相加則}

で

，

次

のように

表

せる。

　　　 1／

κ

葱

二

1 ／

1eag

_{十 Σ}_s

（

Lo

_／

1

_）

_｝

_i

・

…

　

_（

5 _）

他方

，

仕

上

材

の

厚

さが

極端

に

小

さい

場合

には

，

L

。

＝

0

と

設定

することにより

，

総括物質移動係数

は

，

事実上

，

表

面物

質

移動係数

と

一

致

し

，

仕

上

材中

の二

酸化炭素

の

有効

拡

散係数

に

依存

しないこと

に

なる

1 。

さらに

，

表面

で

平衡

条件

が

満

たされる

場合

には

，

表面物質移動抵抗

は

無視

でき

，

表面

物

質移動定数

は

無限大

となり

，

定

数項

は

，

事

実

上零

となるために

，

薄い仕上材を持つコンクリ

ー

トの中

性化進行

は，

定数項を伴

わない

放物線則

で

表

せることになる。

ま

た義

例

えば

，

厚

いモルタルに

薄

い

リ

シン

仕上塗

材

’

で

表面処理

した

複合仕

上げの

場合

には

，

式

・

（

5 ）

において

，

薄

いリシン

仕

上

塗材

は

，

表面物質移動定数

にのみ

関

与

し

，

厚

いモルタルは

，

拡散係数

と

そ

の

厚さ

で

決ま

る

物

質

移動

抵

抗

にのみ

関与

する

形

になる

。

この

場合

，

高分

子仕

上

塗材

の

劣化

は

考慮

しないで

，

m

_，

D

お

よ

び

L

。は

，

一

つの

高分子仕

上

塗材

においては

，

経過時閘

にかかわら

ず常

に

一

定

になること

を仮定

している

。

　

高分

子

仕上塗材

に

よ

る

表面処理

のない

打放

しコンクリ

ー

トでは

，

表面物質移動抵抗

h

。g が

無視

し

得

るとすれ

ば　　　

、

　　　　

，

　　　

δ

灸

R＝

（

_ん e

／

m

）

v

厂

匿

一

・

…

　

7・

・

…

　

『

・

…

　

『

・

…

　（

6 _）

となり，

原点を通

る

ff

法則倣

物

線貝

ID

に

従

って，コンクリ

ー

トの

中性化

が

進行す

ることになる

。

　

δ

無

：

打放

しコンクリ

ー

トの

中性化深

さ

［

mm

_］

　高分子仕上塗材

で

表面処理を

していない

_{打放}

しのかぶりコンクリ

ー

トの

厚

さを

Yo

と

す

れば

，

かぶリコンクリ

ー

トが

鉄筋表面

まで

完全

に

中性化

するまでに

要

する

時

間

ti

は

，

次式

で

表

せる。

　　　 t

匸

＝

（

】

ηz

／

ke

）

2

・

…

　

7r・

∴

r…

r・

r…

r・

・

7r・

・

7r・

…

7…

r

_（

₇

_）

　

他方

，

高分子仕

上

塗材

で

表面処理

したかぶリコンクリ

ー

ト

が

鉄筋表面

まで

完全

に

中性化す

るのに

要す

る

時間

t

：は

，

次式

で

表

せる

。

　　　 t

！

＝

亅

（

yo

十の／

kel2

・

…

　

P・

・

…

　

一・

P7

・

…

　

pr・

・

…

　

（

8 ｝

したがって

，

高分子

仕上塗

材

で

表面

処理をすることにより

，

かぶリコンクリ

ー

トが

完全

に

中性化

するに

要

する

炭

酸化寿命

は

，

　　　 t2

−

ti

；

1 （

Yo

十

1

｝2

−

（

Yom

）2

｝

／左

畧

・

…

　

《

9 ）

だけ

延

びることになる

。

　

従来

，

コンクリ

ー

トの

_{中性化進行}

に

及

ぼす

仕

上

材

の

影

響

については

，、

中性

化進行

速

度係数へのかけ

算

への

組

み入れによって

評価

する

方法

10〕

・

川や；

中性化

遅

延深

さのみを

考慮

して

評価

する

考

え

方

ltL］＃1_が

_{提案}

_{されて} いるが

，

ここで

得

られる

理

論的解析

の

結論

としては

，

両

方

を

考

慮する必

要

があり_，

片方

だけでは_，

中性

化

抑

制

効果

を正しく

評価

できないとい

う

ことになる

、

このことは

，

理

論的

な

推論

からのみ

導

かれる

結論

である

。

従来

t

仕上材

の

影響

を

含

めて

，

コンクリ

ー

トの

中性化進行

に

及

ぼす

種

々の

外

的

・

内的要因

の

影響

を

実験的

に

求

め

よう

と

す

る

研究

は

膨

大

な

数

に

昇

っているが

，

パラメ

ー

タ

ー

が

必

ずし

・

も

独立的

でないのに

独立

のパラメ

ー

タ

ー

とし

’

て

取

り

扱

って_，

諸

因

子

の

影響を係数

への

掛け算

に

よ

・

る

組

み

入

れの

み

で

考

えることが

多

かったが

，

この

理論的結論

は

，

このような

実

験

的

にのみ

仕

上

材等

のコンクリ

ー

トの

中性化進行

に及ぼす

影響を決定す

る

方法

には

限界

があること

を示

している

。

また

，

中性化

遅

延深

さのみでは

，

高分子仕

上

塗材

の

種類

によって平衡定数

m

が変化することにより

，

中性

化

進

行

速

度

係数

が

変

わってくるこ

．

とに

基

づく

中

性化抑制効果

が

無視

されるこ

と

になり

，

含理的

な

説明

ができないことになるla ）

。

したがって

，

中性化進行速度係

数と

中

性化遅

延深

さの

両方を考

えれば

，

コンク

リ

ー

トの

中性化

に

対

する

高分子仕上塗材

の

，

中性化抑制

・

遅延効果をを容易

に

説明

できることになる

。

　

他方

，

高分子仕上材

による

表面処理を

したコンクリ

ー

ト

の

中性化

が

進行

する

場合

には

一

定

の

潜伏期間と呼

ぶべき

誘導期

t

。が

存在

する

。

この

誘導期

は

，

高

分子

仕上

塗

材中

における二

酸化炭素

の

有効拡散係数

D

と密接

に

_関

係

しており

，

表面物質移動係数

hag

が

無限大

で

表面物質

移

動抵抗が無

視

できる場合には

，

次

の

関係

が成り

立

っことがわかる。　　　　

Da2L

D

＝

　　　　　而

η π

D

。、／

D

。、

−

1 （

C

．／

2C

、。

）

−

D

、、／

D

。、　

L

　　　　

……・

………・

…・

…

（

ユ

0 ）

次節

に

述

べる

よう

に

，

この

関係式を利用

すると，

高

分子

仕

上

塗材

に

よ

り

表面処理

したコ _ンク

リ

ー

ト

の

中性化進

行

に

関

する

誘導期

の

実測値

t

。から，

高分

子

仕上塗

材

中

の二

酸化炭素

の

有効拡散定数

D

を算出

，

高分子仕上塗材

の

中性化遅延効果の比較

ができることになる

。

　

ま

た

，

あ

る

一

定期間を経過

した

時点（

T1

）

における

中

性化深さ

と

仕上材厚さ

との

関係

は

次

の

形

で

導

くことができる

。

　

・

．

・R− ・・

π

＋

帳

π

譱

｝

一

与

・・

3

N工工

一

Eleotronio _Library

(4)

　　　　

D

．

　　　　

＝x

一

万

L

。

’

”tt’

’

”

ttt

’

… ’

… … ’

…

（

11 ）

ただし

XL

：

_{時間}

丁1 における

仕

上

げ

のない

場合

のコンクリ

ー

トの

中性化

深さである

。

　他

方

，

打

放

しコンクリ

ー

トが

一

定期

間（

T

。

）経過

して

，

次

の

_原

_点

を

通

る

放物線則

　　　

Xo＝

〔

ke

／

m

_）

_VT

_『

噛

……・

・

…・

・

……・

…………P

_（

12 ）

に

従

って

，

X

。

ま

で

中性化

していた

時点

で

，

中性化抑

制

・

遅延

を

目的

として

高分

子

仕上塗

材

による

_表

_{面処}

理をする

場合

には

，

その

後

の

_{中性化進行}

は

，

原

点

を

（

T

。

，

X

。

）

に

ず

らした形で

，

高

分

子仕上塗

材

による

表

面処

ー

トの

中性化

進

行

を

表

す

定数項

を

伴

う

一

般的

な

放物線

則

に

従う

ことになる。すなわち

　　　

δXR

− Xo

＝

heV

厂

τ

＝

了

1 − 1 …………・…・…r…

（

13 ）

このことは_，

_高

_{分子}

_仕

上塗

材

で

_{表面処}

理をする

_前

の

打

放

しコンク

リ

ー

トの

中性化進行

にかかわら

ず

，

表面処理後

のコンク

リ

ー

ト

の

中性化進行

は

，

中性化進行速度係数

麁

と

中性化遅延深

さ

1

で

表

されることを

意味

する。

　

この

_{場合}

，

_{高分子仕}

上

塗材

による

表面

処理をしない

_時

には

，

かぶりコンクリ

ー

ト

（

その

厚

さを

Y

，とする

）

が完全に中性化するまでには

，

この後

　

ti− T

・一

［

Y

，

m

んε

］

2

−

［

響

］

2

［

瓮］

2

（

・・

− Xll

　　　　

・

…

　（

14 ）

の

_{時間}

がかかることになる。

ti

が

期待寿命

T

に比して

予想以

上に

短

いために

，

高分子仕

上

塗材

による

表面処理

に

よ

り

，

寿命

T

まで

延

ばそ

う

と

す

る

時

，

次

の

式

が

成

り

立

つことから

　　　1＝keV

「

ラ

画

一

（

YL− Xo

）

・

…

一・

・

…

tt・

（

15 ）

必要

となる

高分子仕

上

塗

材

の

_厚

さ

L

，は，

次

の

式

で

与

え

・

られることになる

。

　

膽

翻

・

厠

一

（

・，

−

x

・

−

k

’

1 −

_（

_{16 ）}

　以上

のことから

高分

子

仕上塗材

のコンクリ

ー

トの

中性

化進行

に

及

ぼ

す影響

は

，

仕上塗材

の

物性

定数

肌

，D

および

厚

さ

L

。に

支配

されながら

，

定数項

を

伴

う

一

般

的

な

放物線則

に

従

うことが理

論的考察

の

結

果とし

_て

結

論できる

。

　　　／

2 ．

1 ．

2 高分子仕上塗材

の

劣化

を

考慮

する

場

合

　

この

場

合

には_，

高分子仕

上

塗材

の

物性定数

m

，D ，

L

が

時間

変

化

することになる

。

しかし

，

高分子仕上塗材

の

劣

化

機

構の理

論的解析

15）

・

16）_からわかるように

，

高分子仕

上塗材

の屋

外

暴

露状態

では_，

劣化層

が

表面部分

に

形成

されて

，

経時時

間の

平方根

に

従

って

，

劣化層

の

厚

さが

増大

する

（

実際

の

屋外暴露実験

では

，

べき

乗

則

に

従

う

）

。

したがって

，

高分子仕

上

塗材

の

劣化

は

m

および

D

は

一

定

として

，

厚

さ

L

が

次

の

式

に

従

って

減

少

するという

形

で

取

り入れることができる

。

4

巨1co

認

萋

・・

藻

z

−

40 eikvt

．

t Cl）の（s，（5 ｝

Cd

， 5　　　　

10

　　　　15　　　20　　　25　　　墨O C

_曜

層

2

・

27 × 1び QQ

_．

m・Umm

’

CL

。

呷

1

．

IO　X　IO℃ at（M｝moVnmtt D

_．

₁

呷

3

・

S3　X 】O

：

んtOttth De

−

3

・

呂9Du

匿

O』3

ワinonth し 9

■

3mmK 　

．

→＋

◎P

「

【1レm

−

L（of「

・

r

。

r 鵬 ca

胛巳

1E 》に） m

■

O

，

8_β

・

OD

−

O

．

S　 rnm

±

i

enth 卩）　m

−

e

．

5β00 D

−

0

．

_5mm2thnonth 　m

−

0

．

！ β

皀

O　D

匿

O

、

3m

π

し

ttmonth

〔5，　mrO

．

3員

日

O

．

I　D

圏

O

．

3

　

mm

：

！

hnonth

Tvnc 朔 m

α

・

血圏n

》

Fig

．

1 Theoretica

旦prediction　of　the　prQgress 　oI 　neutralization

　　　

of 　concre ヒe 　with 　and 　without 　

_p

。

lymeric

f

童nis 卜

ing

　　　

L

（

t

）

＝

L

。

（

1 一

β

ff

）

・

…・

………

（

17 ）

したがって

，

先

に

示

した

（

4 ）式

に

（

7 ）式

を

代

入

す

るとかなり

粗

い

近似

で

　　　　　　　　　

L

。

（

1 一

β

／

T

）

D

．

　　　　　　　　　　　　　　

・

…・

・

……・

…・

・

（

18 ）

　　　

〜

＝

耳

＋

D

・・

　

_D

（

18 ）式を

1 ）節

の

式（

1 ）

に

代入

する

と

　

・・XR

一康

一

袰

蠶

一

・。

恥（

’

ヂ

π

）

…・

・

…

_・

_{19 ・}

　

喉

・

罕

｝

ff

−

［

鴛

＋

D

劉

一

（

・・

）

となり

，

n

にかかる

中性

化進

行速度係

数が_，　

he

から

h

。＋

D

認

β／

D

に

修正

されるために

，

劣化が

ない

場合

に

比

し

，

ややコ _ンクリ

ー

トの

中性化進行

は

．

早

くなるが

，

結

果

的

には_，やはり_，

定数項

を

伴

う

一

般的

な

放物線則

に

従

うことになる。これは

，

高分子仕

上

材

の

劣化

の

影響

の

非常

に

単純化

された

考

えであり

，

実

際

には

，

拡散

係数

D

や

表面物質移

動

係

数

h

．や表面

平

衡定数

m

も

時間変化

すると

考

えられ

，

その効

果

を

考

慮

する必

要

もあるが

，

現状

では

，

それらの

_劣

化

状

況

のすべてを

組

み入れた

解析

は

困

難

である

。

高分子仕

上

塗材

の

厚

さの

変化

のみを

考慮

するこ

と

によって

，

その

劣化

の

影響を考

えるのは

，一・

つのステッ

プ

として

非常

に

有効

であり

，

この

考

えで

も

，

高分

子

仕上塗材

の

劣化

がコンクリ

ー

トの

中性化進行

に

及

ぼす

影

響を容易

に

説明

できる。

　

高分子仕

上塗

材

の

_劣

_化

を無

視

できる場

合

と

考

慮

しなければならない

場合

の

両方

を

組

み

合

わせることにより

，

高

分子仕

上

塗材

がコンクリ

ー

トの

_{中性化}

進

行

に

及

ぼす

影響

について理

論

的

に予

測

した

結果を

図

一

1

に

示

す

。

(5)

NII-Electronic Library Service

2 ．

2 促進中性化試験

による

高分

子

仕上塗材

等

の

_中

_{性化}

　　抑制効果

の

評価

1TI

−

19 ）

　

コンクリ

ー

トの

中性化進行

に

対す

る

高分子仕上塗材

の

抑制効果

の

評価

の

_{判断資料}

を

得

るために

，

促進中性化試

験

を

行

った。

2，2．1　

実

験

フ

_す

法

　

現場打

ち

用

コンクリ

ー

ト

（

水

セメン

ト比

60

％，スラン

プ

18

　cm

，

_{標準養生）}

，

お

_よ

び

PC

_{板用}

コンク

リ

ー

ト

（

水

セメント

比

55

％

，

スラン

プ

8cm

，

標準

お

よ

び

蒸気養生

）

に

各種

の仕上

材

による

表面

処理を

行

った

試験体

を

促進

中

性化

させて

，

定期的

に

中性化深さ

の

測定を行

い

，

中性化

の

進行状況

を

調

べて

，

中性化抑制効果

の

確認を行

った

。

a

）試験体は_t ユ

OX

ユ

OXl3cm

のコンクリ

ー

トの

角柱

で

表面処

理は

2 側面

に

行

い，

他

の

2 端

面

と上

下面

は

，

エポ

キ

シ

樹脂被

覆

を行

った

。

コンクリ

ー

トの

使

用

材料

お

よ

び調

合

を

表

一

1

に

示

す

。

b

）試験体製作

および

養生条件

は図

一

2

に

示

すとおりで

あ

るQ

　　　　

°

c

_{）表面処理}

した

高分子仕

上

塗材等

の

仕上材

の

種類

は表

一

₂

_{に小す} _と_{おりで}_あ_る。

d

）中性化

の

進行

に

影響を及

ぼ

す

要

因と

しては

_，

二

酸化

炭

素

濃度

，

温湿度条件

が

考

えられるが_，

極端

な

条

件

設定

に

よ

り

中性化

のメカニズムの

変化

が

起

こる

_可能性

を

避

け

Table

l

Materials

　and 　

the

、

designed

　mix 　

_p

［oportion 　of　concrete

　　　　speCLmens

a

．

　凹a しerials

cemen ヒ　　　　　Nermal　portland 　ceロe眄し

sand　　　　≡　

River

　sand 　（

JnSS

51 CRADE

F

】

NE

MODULUS

＝

2 ．

8

　）

grauel 　　　

：

Cru

呂

hed　stone 　（

隣

B

区

i

団

u

噴

　size 　

：

20mm

）

c 卜emfcal 　admix ヒure 　

：

　Po20Lis 　潤o

，

　70

b

，

desianed

　ntik　proporし

ion

．

type

SL

砠mp

Air 　CQn し

．

　（　％，

囲ater

−

cement 　ratio

．

　（　％）

Sand

−

ag9「ega しe　ratio

．

　（　％）

URit

旧巳er　content （〆 _）

AbSO

匸U邑e　　　

Cement

vo且

，

｛　e／　 _）Fine　a 縁9

，

　　　　 Coarse　ag 区

．

Unit　　　　 Ce削ent Neight （kg／）　

Fine

　ag9

．

Coarse

　

ag9

．

　島mount 　o「　Ghe

ical

　　 admixture （GC／） concrete 　

for

precasting 　use 　　

B

4 ．

0

55

47 ．

9

165

95

335

365 30e

851

967

1 ，

aSO

nomal 　concrete　

for

「

ie

且

d

・

mLxed ロse184

．

06047

．

8185

　

−‘

「

．

一「

｝冖

．

一

．

97 −一一

一

1四

一一

324 L−

一

■

一

齟

354

308 −

．

一

．

一．

　　　呂

23 −．

L」一

一．

一

■

．

｝

938

1 ，

07

窩ながらも，

既

存

の

鉄筋

コンクリ

ー

ト

造建築物

に

対

して

予

想

される

_．

環境条件を考慮

して，

促進

が

十

分に

期待

し

得

る

条件を設定す

るこ

とと

した

。

本実験

では

，

促進試験条

件

を

、

温度

：

30 °

C ，

相対湿度

：

60

％，

CO2

濃度

：

5

％とした。

2 ，

2 ．

2 　実験結果

　

促進中

性

化

させて

，

1 _，

2 _，

4 _，8

か

月経

過した

時点

でのコンクリ

ー

トの

_{中性化}

_深

さの

測

定結果

を

表

一3

に

示

す。

中性化深

さの

測定

は

，

JIS

K

8006−

1961

に

規定

されるユ％フェノ

ー

ルフタレインエタノ

ー

ル

溶液

の

噴霧

により

行

い，

赤変

しない

部分

のコンクリ

ー

ト

表面

からの

平均

深さを中性化深さと

した

。

これらの

中性深

さの

実測値を

縦軸

にし_，

経過時間

の

平方根

を

横軸

にしてプロットした

も

のが

図

一

3

で

あ

る

。

2．2．3

　実験結果

の

解析結果

　

各試

験体

の

_{中性化深}

さの

_経

過

進行度

を

経

過

時間

の

平方

根

に

_関

して

最小

二

_{乗法}

で

求

めた

式

を

表

一

4

に

_示

す。

最小

二

乗法

による

解析

は

，

指数則

，

直線則

，

羃

乗則

，

放

物線

則

等

に

基

づいて行ったが

，

相

関係数が基も

高

い値を示したのは_，

_定

数

項

を

伴

う

_{r 般的}

な

放物線則

であった。なお

，

この

促進中性化試験

では

，

紫外線

の照

射

もないし

，

温

・

湿

度

も

一

定

に設

定

されているために

，

高分子

仕上塗

材等

Table2

　

Type

　of 　surface 　

finish

　materials

s7mbo且sa

陀o 「inish

bmortar

G

Ψ

LnvL

”

aH 卩叩er

δ ulsion 　paint

esyn 巳卜臼tic　resin 　p［aster

fceme ロt　based　th孟n　spra ，ed　『丘n とsh 居 c ent　

b

岔sed　thic髭　sprayed 　Einish

h

凾cry且

based

　sprayed 　

finish

i

已翼卩o篤y幡ed　sprayed 　

fi

ロ

ish

jsur

『ace　

hardener

　（

Li

ヒ

hium

　siIicate）

（

2W

）（

2W

）

_SUiface 　

finishing

N

．

C

．

輔

　　　　　　　a elerated

bonation

　　厂

　　ノ

鼠C

．

・　　　

4W

lW

2W

（

3

°℃

．

60

％

RH

_．

CO

，；

5

％）

Steamcuri

● 80 ℃

＿

．

＿＿

＿一

20

℃ 1hr

3hr3

歴 lMir1hr ，．_皿_oml _curi_皿

₉

Fig

．

2 Conditions

　

for

　

preparation

　

and

currng

for

concrete 　　　 speCmens

．

5

(6)

Table

3 Results

　of　accele 田

ted

carbona ヒ

ion

testing

_〔

30

℃

，

　　　　

60

％

R

，

H

，

CO2

：

5

ヲ

6

）

types

　

ofconcrete

normal 　cencrete with　river　sand

for

field

−

mlxed

口

se concre しe 　ror 卩reじast丘ng　use types

　

ofspecimens

N

−

R

−

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1

）

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R

−

b　

D

N

−

R

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1

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N

−

R

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R

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−

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．

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N

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R

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R

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D

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−

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P

−

R

−

a 　2〕

・

accelerated 　cnrbonntion

隣ean　neutralizatio

ロ

　depth

　　　〔岡m〕

lmonth

＊

15 ．

7 D

．

D

O

．

D

8 ，

5

0 ．

D13

．

113 ．

o

l

．

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6 ，

11

．

712 ．

O

2m

σnth

3002626217

認 − ・比 Z 跪比訊匠駐

17 ．

517 ．

1

）　

：

　standard 　c閣ring　　　　　　

2）

：

　s しea

山

　curing a　

〜

i

：　Surfaee 　

finishin

呂　materL 日

ls

　shown 　

by

Table

．

2

35

30

25

20

15

　　 10

冖

巳巳

一

唱略曇

_α

省目 o 鴇廚調田蟹 5Z 5 th

073260D292

皿

33

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o

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：

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f

； ecmen 山ased 　lh 　 5prayedfinish 9；cementbascdthiek 　瓣 yed紅njsh △

高分子仕上塗材がコンクリートの中性化進行に及ぼす影響の定量的評価 : 鉄筋コシクリート造建築物外壁の耐久性予測法に関する研究(その2)

NII-Electronic Library Service

【

】

・

992年

4

JournaL

Struct

．

Constr

．

Engng

，

AIJ

，

No

、

434

，

Apr

．

，

gg2

高

分

子 仕

上

塗

材

が コ

ン

ク

リ

ー

ト

の

中性

化 進

行

に

及

ぼ

す

影 響

の

定

量

的

評 価

鉄

筋

ク

リ

ー

ト

造建築 物外

壁

耐久性 予測 法

に

関

す

る

研 究

（

そ

2

＞

gUANTATIVE

EVALUATrON

OF

THE

INFLUENCE

OF

POLYMERIC

SURFACE

FINISHING

MATERIALS

ON

THE

子仕

がコ

_中性

_{化進}

_行

_及

影響

　　　　　　　定

評価

造建築物外

_{耐久性予測法}

研究

_＞

福島敏夫

_”

_and

　 Parabo