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表面被覆材および浸透性吸水防止材による鉄筋コンクリートの塩害劣化抑制効果に関する実験

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(1)

【論  文】

UDC :691

.

714 :620

.

193

    日本 建築 学 会構 造 系 論 文 報 告 集 第 433 号

・

1992 年3月

Journal of Struct

.

 Constr

.

 Engng

,

 AIJ

,

 No

.

433

,

 Mar

.

,

1gg2

」

表 面 被

覆

材

お よ

び 浸

透

性

吸 水

防

止

材

に

よ

る

鉄 筋

コ

ン

ク

リ

ー

ト

の

      

塩 害 劣

化

抑 制効 果

に

関

す

る

実

験

EXPERIMENT

 

ON

 

CORROSION

 

PROTECTION

 

OF

 

REINFORCING

 

BAR

   

IN

 

SALT

 

CONTAINING

 

CONCRETE

 

BY

 

SURFACE

 

COATING

           

MATERIALS

 

AND

 

BARRIER

 

PENETRANTS

桝

田

佳 寛

* ,

原

 

謙 治

* * ,

松

林

裕

二 * * * , 田

中

 

斉

**** ,

本

橋

健 司

* ** * * ,

       小 俣

一

夫

* * * * * *

,友 沢 史 紀

* * * ** * *

 

Yoshihiro

 

MASUI

)

A

,

1

軌

ゴ

ゴ

ffARA

, 

y

ゆ

MA

 

TSUB

・

4

 

YASHI

,

 

Hitoshi

 

TANAKA

,

     

踰

顔

MOTOIIASff1

,

 

Kazuo

 

OMA

 

TA

 and  

Fuminori

 

TOMOSAWA

 

This

 paper reports  tbe accelerated  test results  on  the protective effects  on corrosion  of reinforc

.

ing

 

bar

 

in

 salt containing  concrete  

by

 surface  coating  materials  and  

barrier

 penetrants

.

 

Three

kinds

 of surface  coating  material  

for

 thick textured  

finishes

,

 one  

kind

 Qf surface  coating  material

for

 thin textured finishes

,

 two kinds of paint

,

 three 

kinds

 of 

barrier

 penetrant and  three 

kinds

 of

polymer

 cement  mortar  were  examined

.

 All

 materials  used  in this experiment

,

 especially  two kinds of 

barrier

 penetrant

,

 

have

 the pro

.

tective

 effect  on  corrosion  when  the concrete  cover  

is

 

15

 mm  and 出e sa【t content  is O

.

3%/sand

.

 

Keg ωortts :C・ncrete

,

 relnforcing  bar

,

 corresion

,

 chl・痒礁 surface cogting  material, 

barrier

 

pmetrant

        コ ンクリ

ー

ト

,

鉄 筋

,

腐 食

,

塩 化 物

,

表 面 被覆材

,

浸透 性 吸 水防止材

1.

序  近 年

,

塩 害に よ

’

る鉄 筋コ ン ク リ

ー

ト造の早期劣化 現象 が顕 在 化し

,

大き な社 会問題と なっ た

。

塩害によ る鉄 筋 コ ン クリ

ー

ト造の劣 化 現 象と して は, 鉄筋 腐食に よ るコ ンク リ

ー

トの ひび割れ

,

浮き

,

剥 落 等が挙 げら れ る

。

コ ンク リ

ー

トにこれら の被 害がみ ら れ る場 合は鉄 筋をはつ り出し, 錆を除去して防錆材を塗布し

,

ポリマ

ー

セメ ン トモ ル タル等で埋 戻しを行う

。

 ところで

,

実 際の鉄 筋コ ンク リ

ー

ト造では すべ ての 鉄 筋に沿っ て ひ び割れ等の被 害が生 じ ている わ けでは な く

,

外 観 上は被 害が ない箇 所 もある

。

しか し, そ れ らの 箇 所に おい て も有 害 量の塩 化 物 を含ん でいた り

,

鉄 筋の 位 置まで中 性 化が進 行し て い る とい う よ うに, 鉄 筋腐食 にか か わ る劣 化 要 因 を 内 在し ていることが 考え ら れ る

。

その よ う な箇 所は

,

現 在は被 害が表 面に現れ てい ない も の の

,

今 後 被 害が顕 在 化する こ と が予想され る

。

そのた

.

め, これ らの部分について は劣化 速 度を抑 制し

,

構 造 物 と しての延 命 化を 図 ること が重 要である。  劣化速度を抑 制す る方法の

一

つ と して

,

表 面 被 覆 材 等 に よ る外部か ら の水分

,

あ るい は酸素の遮 断が考え ら れ る

。

表 面 被覆材の鉄 筋腐食 抑制効 果に つ いて の 研

fi1

)は 非 常に 多いが

,

そ の 多く は外 部 塩 害を 対象と し た も の2 }

・

3 )

・

4) や 土 木 構 造 物 を対 象 とし たもの5j

・

6) であり, 建 築 物を対 象に海砂 等の使 用に よる内 部に劣 化 要 因 を内 在し た場 合の劣化抑 制

効

果につ い て の実験は少な い。   本 実 験は

,

こ うし た状 況を踏ま え

,

鉄 筋コ ンク リ

ー

ト 造の内部塩害に対す る各種表面被覆材お よ び浸透性 吸 水 防止材の劣化 抑制効 果に関して促進試 験を行っ た結 果を とりま と め た もの であ る。ま た,ば く ろ試 験も併せて行っ て いる が

,

これ につ いて は現在継続中で あ り

,

別途報告 する。  本 研 究は

,

建 設 省 総 合 技 術 開 発 プロジェ ク ト 「コ ンク   ’建 設 省 建 築 研 究 所   **建 設 省建 築 研 究 所 部 外 研 究 員  # i 建 設省建築 研 究 所 部 外 研 究 員 1# * 飛 島 建 設 〔株 )技 術 本 部 t“ i* 建 設 省 建 築研究 所 主 任研究 員

・

農 博 無 機 材 料 研 究室 畏

・

工 博 * * * * * * 日本建築 仕上材工業 会 * * * *i* * 東 京 大 学   教 授

・

工博

Building Research Inst且tute

,

 Ministry olCenst [uctLon

,

 Dr

.

 Eng

.

Building Research Institute

,

 Ministry ef Ceロstruction

Building

 Research Institute

,

 Ministry of Construction

Engineer Department Tobishima Corperation

Senior Research Englneering

.

 Buitding Rese謦rch  Institute

,

 Ministry of

Construction

,

 Dr

.

 Agr

.

japan

 Building Coating Materials AssociatiQn Prof

.

,

 University of Tokyo

,

 Dr

.

 Eng

.、

(2)

リ

ー

トの耐 久 性 向 上 技 術の開 発 」 (昭 和 60年

〜62

年 度 ) の

一

貫 とし て建 設 省 建 築 研 究 所と日本建 築 仕上材工業会 (略 称 :NSK )に設置さ れた 「コ ン ク リ

ー

ト耐 久 性 向 上 研 究 会 」との 共同研 究と し て行われた もの であ る。

2.

実 験 方 法

2、

1 実 験計画 (

1

) 劣化要因   劣化 要 因と し て コ ン クリ

ー

トのかぶ り厚さ不足部 分の 中性 化と塩 化 物 量と を取り上 げ た。 実 験の要因 と水 準の 組み合わ せを表

一

1に示 す。 (2) 実 験の対 象と した劣 化 抑 制材 料  本実験の対 象とし た劣 化 抑 制 材 料は, 表

一

2に示す仕 上 塗 材4種 類

,

塗 料2種 類

,

ポ リマ

ー

セ メ ン トモ ル タル 2種 類

,

浸透 性吸水防止 材

3

種 類

,

およ びポリマ

ー

セメ ン トモ ルタル と仕 上 塗材と を組み合わ せ たもの 1種 類の 計 12種 類で ある。 な お比 較の ために, エ ポ キシ樹 脂に よっ て密 閉し たもの お よび無 処理の もの も対 象とし た

。

 表 面 被 覆 材の湿 気 や酸 素の透 過性あ るい は伸び 能 力に つ いて は, 膜状に成 形し た場 合とコ ン クリ

ー

トに 塗布し た場 合とで評 価 が 異な る と考え られ, ま たコ ンク リ

ー

ト に塗 布し た状 態で の表面被 覆 材の性 能はコ ン ク リ

ー

トの 含 水率の変 化 等によっ て評 価さ れ ると考え ら れ るので, 本 実験で は膜 状に成 形し た表 面 被 覆 材の試 験は特に行わ な か っ た

。

(3) 実 験 手 順   実 験の手 順は図

一

1に示 す とお りである

。

2.

2

  試 験 体の 製 作  試 験 体は

,

図

一2

に示す よ う なコ ン ク リ

ー

ト供 試 体に か ぶり厚さ15mm お よび40皿m で鉄 筋 を各 2本

,

計4 表

一

1 実 験の要因 と水 準の組み合わ せ 要   因 水  準 塩 化 物 量 O

.

3,0

.

6瓢 (閥aC [/吻 か ぶ り 厚 さ 15

,

40  申 性 化 深 さ ゐ m 表

一

2 実 験の対 象と し た劣 化抑制材 料 試 甦 上 下及 び 中 補 促 腐 験 両端面の 性 修 進 食 体 櫛 エポキ シ 化 工 試 計 製 鮴 餬 旨 促 法 験 測 作 後

,

シ

ー

ル 進 の 競 実 施 図

一

1 実 験の手順 呂

【

墨

O

ρ

っ

  

U

コ ンク ・

一

・・込 ・

刈

  150      244 15

 

・・

    「

ρ

〔 :

1

B

瀕

ζ

仁

騫

ヰ

亘

霧 ユ ・・

\

蒲

櫛 \繝 脳  図

一

2 試 験 体の形状

・

寸 法 表

一

3 コ ンク リ

ー

トの使用材料 種 類 材    料 セ メ ント 普通ボルトランドセメント(り闘 ヨ挫 製) 細 骨材 大井 川瀏II砂 (絶乾比重2

。

64

、

.

吸水率1

.

42%

,

粗粒 率2

.

72) 粗骨材 青梅産砕石 (絶 乾比 重 2

,

64

,

吸 水率0

.

73臨 粗粒率5

.

76) 鋤 水 道 水 混和剤 AE剤 (ヴィ”の 随CI

一

級試 薬 (塩化物量調整用) 衷

一

4 コ ン ク リ

ー

トの調 合お よ び性 質 単位凰 (  加リ      スラ 塩 化 鰓  Ω 水セメ ン枇

oo

網 材率 (紛 セメント 水 網 材D 粗骨材P 飾剤     ンプ 幅Cl   (  ) 牧 量  ゆ 0

.

3 438a551ao4

.

3 0

.

66548 郷 185850 脚 4395

.

101a2 ↓4 注)1 );絶乾 重量

.

!) :標準養生 本 埋 込ん だもの で あ る。 コ ンク リ

ー

トの使用 材料を表

一

3に

,

コン ク リ

ー

トの調 合お よび性質 を表

一

4に示す

。

ま た鉄 筋は

,

JIS

 

G

 

3112

(鉄筋コ ン ク リ

ー

ト用 棒 鋼 )の

SR

 

24

(実 験 当 時の呼 び名 }に適 合 する酸 化 被 膜 (黒 皮 } 付き φ13mm の丸 鋼 を 用いた

。

 試 験体は材令 2週ま で湿 布 散 水 養生 し

,

4週 まで恒 温

     

室内に放 置 し た後, 上 下 面と両 端 面と をエ ポ 区分 枇 齣 齣

靉

 

層

せ

繦

齢 燃 鵬 ABCDEFGHIJKLSN 材   料

ww

複層 仕上塗材

一

般形 簿付け仕 上塗材 アク リルエナメ ル塗 料 ア ク リルウレタン斟 跡

曾

キシ飛 曼透性吸水防止材 アクリ瞬 縵 透性吸水防 止 材 励 系漫透性 吸 水防止材 アクリ緜毒

’

リマ

ー

セメントモルタル SBR 系ガ 卯

一

セメントモルタル S跚 稗   +複層仕 上塗材

一

般形 エポ キ シ樹脂による密 閉 無 処 理 備  考 」【SA6910(匡右フk飼彡)1日称イ申長∈ヲヒ3褄り冒仕」二埀魯ヰオ トップコ

ー

トの作用をす る成 分が主材の中に 含まれて いる 旧称陣長形単層仕上塗材 JISA6910(

一

嬲 彡)

JISA69D9

通黼 脂リシン 複 層仕 上塗 材

一

tR

形 の上塗材 (3回塗り) 複層仕上塗材防水形の上塗 材(2回塗 り) 表面に塗膜を形成す る タ イプ 翻 翻 塗 り厚;5 

.

繊維入り 塗り厚;5mm 繊維な し ホ

噸

四唖メント緲 ルの塗 り厚:5an キ シ樹脂で シ

ー

ル した

。

その後

,

材令

6

週 か ら 約 3

.

5ヵ 月間, 温 度 30℃

,

湿 度

60

%

RH

.

, 

CO

,濃 度5

−

10%の条 件でか ぶ り厚 さの 小さい鉄 筋の 裏 側 (約

25

皿m )ま で促 進中性 化

さ

せ, 含 水 率の調 整を行っ て表 面 被 覆材 等の 塗布を行っ た

。

含 水 率の調 整は

,

7 日間 水中に浸 漬し

,

3日間 室 内に放 置して塗 布 時の含 水 率が 3

.

5%

−

4% 程 度となる よ う に し た。 な お

,

無 処 理の 試 験体は促進中性 化 後, 気 乾 状 態の ま ま室 内に放 置し た た め含 水 率は約2

.

5% で あっ た

。

 表 面 被 覆 材 等の塗布にあたっ て は, 試 験 面

2

(3)

に不 陵 等が ある場合は必要 に応 じて研 磨し

,

セメ ン ト ペ

ー

ス トの擦 込み等の下 地処理 を行っ た

。

塗 布は試 験 面 が地 面と垂 直にな る よ うに して行っ た

。

各 材 料の塗 布の 要 領は以 下の とお りで あ る。  

A .

複 層 仕 上 塗 材 防 水形 :下 塗 材 ユ回 塗 (塗 布 量 0

.

10 

kg

/m2)

,

主 材 2回 塗 (塗 布 量 1

.

80 kg/m2 ) , 上塗 材 2回 塗 (塗 布 量o

.

 34 

kg

/m2 )。  

B .

単 層 仕上塗 材 防 水形 :下 塗 材 1回 塗 (塗 布 量 0

.

10kg/m2 )

,

主 材

2

回 塗 (塗布量 ユ

.

15kg /m2 )

。

 

C .

複層仕 上塗材

一

般 形 :下 塗 材1 回 塗 (塗 布 量 0

,

072kg /m2 )

,

主 材

1

回塗 (塗 布量

1.

53

 

kg

/m2 >

,

上塗 材 2回 塗 (塗 布量 0

.

26kg/m2 )

。

  D

.

薄 付け 仕上塗 材 ;主材 吹 付け (吹 付け 量

0.

77

kg

/m り。

I

  E

.

ア ク リル エ ナメ ル 塗 料 1塗 料3回塗 (塗布量 0

.

30kg/m2 )

。

  F

.

ア クリル ウ レ タン塗 料 :塗 料 2 回塗 (塗布量

0.

18 

kg

/m ! )。  

G .

エ ポキ シ系浸透性吸水 防止材 :調 合 (主 剤:硬 化 剤

=1

:ユ)

,

吸 水 防 止 材

2

回 塗 (塗 布 量 0

.

2

・

1 

kg

/mZ 》

。

 

H

.

ア ク リル 系 浸 透性吸 水 防 止 材 :吸水 防 止材 塗布 (塗 布量 0

.

32kg /m2 )

。

  L  

シ ラン系浸透性吸水防 止 材 こ吸 水 防 止 材 塗布 (塗 布 量0

.

35kg/m2 )

。

 

J

.

ア ク リ ル系ポ リマ

ー

セメ

.

ン トモ ル タ ル :調合 (粉 体 :液 体

=

1:6)

,

粉 体 (普通ボル トラン ドセ メ ン ト: 骨材

=30

:70

,

繊 維 入り), 液体 (アク リル樹 脂 系エ マ ル ショ ン)

。

 

J

.

SBR

系ポ リマ

ー

セ メ ン トモル タル :調 合 (粉 体 ;液体

=100

:

18

)

,

粉 体 (普 通 ボル トラン ドセ メ ン ト: 骨 材= 30:70 )

,

液体 (

SBR

ラ テ ックス )

。

2

.

3 促 進 試験

 

促 進 試 験は 温度

60

°

C

,

湿 度 95%

R .H .

以 上の雰 囲 気 に

2

日間

,

促進 試 験 槽を開

放

して気 乾 放 置の 状 態に 2日 間 置く とい う繰 返しの条 件で行っ た。促 進試験の温 度は

,

促 進の意味か ら高い方がよいと も考え ら れ る が

,一

方 あ まり温 度 が 高い と腐食形態が実 際と大き く異 なっ たり

,

仕上塗 材等に著しし〜劣化が生じる こと が 考え ら れ る。 そ こ で促 進 試 験の温 度につ い て は

,

日射に よっ て建 物の外 壁の温度が到 達する と考え られる 60℃ を 上限と し た

。

ま た作 業工程や装 置の性 能 を 考 慮して

,

そ れ ぞ れの条 件 を

2

日ずつ と し た 。 これ らの促 進 試 験 条 件 が実 際の 環境 でどの よ う な位 置 付けになる か は

,

別 途 行っ てい る屋外 ばくろ試験の結果との 比 較に よっ て検 証される

。

な お途 中, 装 置の故障な ど も あ り

,

全 期 間にわたつて こ の条 件 が完 全に守ら れ た わ けでは ないが

,

高 温 高 湿の期間 2日 間につ い て は ほ ぼ守ら れ た。

 

腐食促 進槽の 大き さ は 5m (幅 )×3m (奥 行}×

2.1m

(高さ)であ り

,

温 度 分 布は ±3℃

,

湿度分 布 は± 5% R

.

H

.

以 内で制 御されてい る

。

腐 食 促 進 槽の中では試 験 体は任 意に配 置し

,

腐 食 計 測のサ イクル 時お よびその途 中の点 検 時に任意に並 びか え

,

試 験 を再開した

。

 促進 試験 材 令は 7

,

25

,

50 および100 サ イク ル で あ り, 試 験体は各劣化 抑制 材料お よ び各材 令につ いて 2

〜

5体 とし た

。

表

一

5に 塩 化 物量 ご との促 進 試 験 材 令と各 材 料 ご と の試 験 体 数を示す

。

2

,

4 試 験 体の外 観 観 察お よび 鉄 筋腐 食度の測 定 方 法  腐 食 促 進 槽か ら取り だ し た試 験 体は

,

仕 上 塗材やポリ マ

ー

セ メ ン トモ ル タ ル等の表 面 被覆材に鉄筋に沿っ て発 生した亀 裂の有 無と その幅, 浸 透 性吸水防止材を施工 し たコ ン クリ

ー

ト面 や 無 処 理の コ ンク リ

ー

ト面に鉄 筋に 沿っ て発 生し た ひび割れ の有無と その幅と を測定し た。 表 面 被 覆 材 を施 し た試 験 体につ いて は, 表面 被 覆 材を取 り除い て コ ン ク リ

ー

ト表 面の 観 察を試み た が

,

コ ンク リ

ー

トと表 面 被 覆 材の界 面を乱さずに表面被覆材を除 去 すること がで き

.

なか っ た た め, コ ンク リ

ー

ト表面の観 察 は行わ な かっ た

。

な お

,

以 下 表 面 被 覆 材に発 生し た亀 裂 もひび割れ と呼んで区 別し な い こと と する

。

 試験体の外観を観 察し た後

,

鉄 筋 を取り出 し

,

トレ

ー

シン グペ

ー

パ

ー

に錆の状 況を複 写し

,

錆 部分をすべ て黒 く塗りつ ぶ して面 積の 自 動 測 定 装置を用い て発 錆 面 積を 測 定し, 発 錆 面積率を算 出し た。  次にクエ ン酸

2

アンモニ ウム水 溶液に よ り錆 落し を し て鉄 筋質量

W

を 測定 し

,

最 初の質量 既 か らの減 少 量 を求め, 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

0.

Olg

まで測 定し た

。

      既

一

w       lOO

−

s        

・

・

………

(1)      

Aw =

      XlOO

−

Ws ×       100 こ こで

Aw

:質量減 少 率 (%)      既 :最初の鉄筋の質量 (g >        W :腐 食促 進試験 後に錆 落 し し た 鉄 筋 の質 量         (

9

) 表

一

5 塩 化 物量別の促 進材令と材 料ご との試 験 体数 促 進試 験 材令 比  較 表 面 被 覆 材

・

浸 透 性 吸 水 防 止 材 塩 化物量 SNABCDEFGH1JKL 0

,

3% 25サ イ クル 50サイ クル 100サ イ ク ル O

.

6 % 7サ イ ク ル 25サイ ク ル 50サ イ ク ル 各 3 各5 各3 各3 各

3

各2 各 2 各 2 各 2 各2 各2 各

3

各

5

各

3

3

(4)

    

w。:黒皮の質 量 百 分 率 (%)         s :発 錆 面 積 率 (% )

 

式 (

1

)におい て黒 皮の質量百 分率は, 別 途 測 定し て 求め た

0.

55 %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 率を

0

と し た

。

 

鉄 筋腐食 度の測 定 時に

,

鉄 筋腐 食要因と して コ ン ク リ

ー

トの 中 性 化 深さ と含 水率の測定を 行っ た

。

コ ン ク リ

ー

トの中性化深 さは

,

鉄 筋の位 置で試験体を割 裂 し

,

フ ェ ノ

ー

ルフ タレ ン溶 液を散布し

,

試 験 体の表 面か ら赤 く発色した部 分まで の深さを各鉄 筋 位 置ご とに 3か所 ず つ , 計 12か所 測 定し

,

その平 均 値を求め た。 また

,

コ ンクリ

ー

トの含水率は試 験 体 中 心 部か らコンク リ

ー

ト片 を採 取し

,

105℃ で絶 乾に して求め た。 2

.

5  劣 化 抑制効 果の評 価 方 法

 

表面被 覆材や浸 透 性 吸 水 防 止 材の 劣化 抑制効 果は, 表 面被覆材に ひ び割れ が発 生し た り

,

無 処 理お よび浸 透 性 吸水 防止材を塗 布し たコ ン ク リ

ー

ト面に ひ び割れが発 生 す る ま での期間 お よびそれ まで の鉄 筋腐食速 度に よ っ て 評価す るこ ととする

。

3,

実験結果 3

.

1 試 験 体の上端筋 と 下端 筋 との腐 食 状 況  試 験 体は鉄 筋を水 平に し て コ ン クリ

ー

ト を 打 ち 込ん で い る ため

,

上 端 筋と下端筋とで腐 食 状 況に差が あ る か ど うかを 調べ てお く必要がある

。

図

一

3は か ぶ り厚さ別に 各 試 験 体にお け る上下の鉄 筋の質 量減少率の 関 係 をみ た もの であ る が, ひび割れがな い場 合は 全体と して ほ と ん ど差が み ら れ ない。 また

,

上下ど ち ら かの鉄 筋に ひび割 れ が 発生して い る場 合や両 方の鉄 筋と ひ び割れ が発 生し て い る場 合は, 個々 の試 験 体で は上下の鉄 筋の腐食 度に   8

 

…

li

難

 

i

   O12345678      下端鉄 筋の質量 減 少率  %   図

一

3 上 端 筋と下 端 筋の腐 食 状況 ■ ! ●   l  I ぷ 15叫m

1

  φ ●

1

  9 ム

1

願 £ ● tt △

1o

.

。ひび われ無 ■上端ひびわれ有 ▲下端ひび われ有 ・両方 ひびわ れ有 ぷ 40m …

4 一

表

一6

 上 下鉄筋の ひび割れ発 生 数 か ぶ り厚 さ ひ び割れの 有無 15  40皿 上 下 筋と もな し 115160 上 筋 な し下 筋 あ り 173 上 筋 あ り下 筋な し 137 上 下 筋 と もあ り 294 差が み ら れ るもの もあ る が

,

全体と し て は上 下の差 は 認 め ら れ ない

。

さら に

,

上 下の鉄筋でひび 割れの発 生して い る鉄 筋の本 数を示す と 表

一6

の よ うであ り

,

ひび割れ の発 生 状 況 も上 下の鉄 筋で大 差は ない

。

したがっ て以 後 上下の鉄 筋の区別は し ないで扱うこととする。 3

.

2 質 量減少率の経 時 変 化

 

各 劣 化 抑 制材料, 塩 化 物 量お よ びか ぶ り厚さ別の各促 進 試 験サ イクル に おける鉄 筋の質 量 減 少率の経時変化 を 図

一

4に示 す

。

図中の x印は コ ン ク リ

ー

ト表 面 また は表 面被 覆材に鉄 筋に沿っ た幅 0

.

1mm 以上の ひ び割れ ま た は 亀裂が発 生してい るものを示し, ○印は そ う で ない も のを 示 して い る

。

 

図

一

4に よ れば, 同じ劣 化 抑 制 材料

,

塩化物量お よ び か ぶ り厚さであっ ても, 同

一

促 進 試 験サイク ル に お け る 鉄 筋の質量 減少 率に は非 常に大き なばらつ き があ るこ と が認め ら れ る

。

ひ び割れ の発 生し ている もの と 発生して いない もの とで は

,

質 量 減少率の値は全体とし て ひび割 れ が 発生し て い る ものの ほ う が大き く, ば らつ きも全 体 と し て ひ び割れが発 生してい る方が大きい傾 向にある。 しか し ひび割れ の 発生し ていない もの どうしを比 較し た 場 合で も

,

質量減 少 率の値に は非 常に大き なばらつ き が あり

,

質 量 減 少率の値の範 囲 (最 大 値

一

最小 値 )が 1

〜

3%程度あ り, 質 量 減 少 率の比 率では数倍か ら十数 倍の 開きにな るもの もみ られ る

。

ま た ひび割れの発 生し てい るものでは質量 減少率の値の範囲 が

4− 5

% 程度ある も の もみ ら れ る

。

 

塩 化 物量の

0.

3%の場 合と0

.

6% の場 合と を比較す ると

,

同

一

促進試 験 サ イク ル における鉄 筋の質量 減少率 は全 般 的にみ て

O.

6

% の 場 合の ほ うが大きい。 ま た か ぶ り厚さ

15

 mm の 鉄 筋と40 mm の 鉄 筋と を 比較す る と

,

同

一

促 進試

験

サイク ル で は 15mm の ほ う が 大 き く

,

か ぶ り厚さ

15mm

の鉄 筋は40 mm の鉄 筋に比べ て小さ い質 量 減 少 率で促進試験サ イ クル の比 較 的 早い時 期に ひ び割れ が発生 す るのが 認 め られ る

。

3

.

3 コ ンク リ

ー

トの 中性 化 深さ と含 水 率  鉄 筋 腐 食 度の測 定 時に おける試 験 体ご との 中

「

生化 深さ は最 大35mm

,

最小 20 mm で あ り

,

平均 値 26 mm

,

標 準 偏 差 3mm であ り, いずれ の試 験 体におい ても か ぶ り 厚さ

15mm

の鉄 筋はおおむね中性 化 域に

,

か ぶ り厚さ 40mm の鉄 筋は すべ て未 中性 化 域にあっ た。

 

また, 鉄 筋 腐 食 度の測定時に お ける コ ン クリ

ー

トの含 水 率の測 定 結 果は表

一7

に示す と お り である

。

エ ポキシ

(5)

      塩{ヒ鱸 ;o

,

脳 8 塩 化 物量;0

.

儲 64208641206 一 『蒔 2   05   4

薈

  質 量 減 少 率

一

i

二

m

p

4il

  

I

 コ

ー

eT

  目 :

四

醐

% 208

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;

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+

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r

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th

.

mT”

/

n   アクリ ルエ ナメ ル

闥

曙

屬

6

匡

口 阻

透性吸 水防止材 (G) 420

ハ

Q

一

曲

一

42 源 ン 浸 透性吸水    中  90 02550

ぼ

止

醐

i

瞳

i

酬

闘 50 褓

羈

  4

一

図      塩 化物量;O

,

餾 8642086420

戸

0 06 塩化物量:a ex

一

「

面

      「

一

「

一

一

「

一一

一

「 [

一

]一 エポ キシ樹 脂による密閉 (

S

)

 

1

」

_

『

〔

 

18

諦

国

防 水形単層 仕 上塗材 「T

−

一    1            (B

「

L

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II 〒

1

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.

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O

.

1

昌

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1 了

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ll

薄付け仕上 塗材 (D        

一

T

…

。

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rtLt  ア クリル ウレタン塗 料

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7

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11

ー

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.

.

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ロ

アタリ孫 ポ リマ

ー

セメントモ島タル (

濔

L

0

]

帽

齟

…

蕋嚇醐

      促 進 試験 期間サ伽  

,

劣化 抑制材料別の質 型 減少率の経 時変化 表

一

7 コ ン ク リ

ー

トの含 水 率の変化 (単 位 % ) 比  較 表  面  被  覆  材  

・

 浸 透 性  吸  水  防  止 材 サイクル NSABCDEFGH1JKL 725501002

.

52

.

33

.

02

.

4

3.

13

.

3

三

33

.

32

.

82

.

92

.

2 3

.

42

.

42

.

82

.

4 3

.

62

.

9

翆

2

.

82

.

6

三

83

,

02

.

13

.

02

,

0 3

.

02

.

6

三

゜ 3

.

02

.

3

三

82

.

92

,

0

聖

2

.

92

.

2

三

32

.

62

.

了

三

23

,

42

.

8

三

゜ a63

.

2

生

1 (注1)N以 外 は 全 て ひ び 割 れ 幅の合 計 が O

.

3m未 満の試 験 体の平 均 値 を 示 す

.

(注2)

一

はすべ て の試 験体におい て合 計 O

.

 3mm以上のひ び割れ が 発生し たことを 示す

.

1

樹脂で密 閉し た 試 験 体 や 表 面 被覆 材を 塗布 しだ試 験体 等 では

,

大き な ひ び割れ が発 生す る とコ セクリ

ー

トの吸 湿 特性が変化す る と考え ら れ る。 そこ で

,

表

一

7ではひび 割れ幅の合 計が

0.

3mm 以上になっ た試 験 体は除い た平 均 値を示すこと と し た

。

 無 処 理の試 験 体では所定の促進 試 験サイクル にお ける 乾燥 過 程終了後の含 水率は

2.

3〜3.

0

%で あり, 促 進 試 験 開 始 前の気乾 状態の値か ら あ ま り変化 し てい ない

。

ま

一 5

(6)

た

,

エ ポキシ樹 脂で密閉 した試 験 体で は 3

.

1

〜

3

.

3% で あり

,

エ ポ キ シ樹 脂 を塗 布す る前の含 水 率で あ る約

3.5

% か ら は減 少して い る が

,

促 進 試 験 サ イクル の間は ほ と ん ど変 化し て い な い。 こ れ ら に対し, 表 面 被覆材を塗 布し た試 験 体 や浸 透性 吸 水 防止 材G を塗 布 し たもの は,

7

サイクル時に は お およそ3

−

3

.

5%で

,

25サ イクル以 降は 2

.

5

−

3% 程 度で あり, 無 処 理の試験体よ り も や や 高い含 水 率で平 衡 状 態になっ てい る

。

ま た, 浸透性吸水 防 止 材

H ,1

を塗 布した もの は 25サ イクル以 降に は無 処 理の試 験 体よ りも低い含 水 率に なっ て い る ことが わか る。

4.

ひび割れ 発 生 前の鉄 筋 腐 食 速 度 4

.

1 促進試験開始時の質量減少率  本実験で は あ ら か じ め約

25mm

の深さ まで促 進 中 性 化 を 行っ てい る た め, か ぶ り 厚 さ15mm の鉄 筋 は腐 食 促 進 試 験 開 始 前の中 性 化 促 進 期間中に既に腐食が進 行し て い るこ とが考え ら れ る

。

そこ でま ずか ぶ り厚さ

15

mm の鉄 筋につ い て促 進 試 験開始 時の 質量 減 少率の評 価 を行 う

。

 無 処 理の試 験 体にお け る か ぶ り厚さ

15mm

の鉄 筋は

,

塩 化 物 量

0.

3%

,

0

,

6

% と も に質量減少 率が

1.

0

% を 超え た頃か ら ひび割れ が発 生し始 め, 1

.

O

〜

2

、

5% の間 で は ひび割れの あるものとない もの と が混 在し

,

2

.

5

% を超え る とほと ん ど すべ て の鉄 筋に ひび割れが 発生する よ うにな る。 こ の う ち塩 化 物 量0

.

3% の試 験 体をみ る と,

25

サ イ クル か ら

50

サイク ル までは促 進 試 験 サ イク ルの増 加に と も なっ て質量減少率も増 加し

,

50サ イク ル で ひび割れが発 生す る質量減少率で あ る ユ

.

O − 2.

5% に達し た後,

100

サ イク ル で は, ひび割れ が発 生 してい る鉄 筋は非 常に大 きな質 量 減 少 率 を示し

,

一

方ひび割れ が ない鉄 筋は 50サイクル か らの 質量減少率の 増 加は少 な く, 横 ばい状態になっ て い る。 鉄筋の腐食速度は大き く ばらつ き

,100

サ イクル で ひび割れて いないものは

,

元々 の腐 食 速度の小 さい鉄 筋 が 残っ た もの で あると考え ら れ る

。

塩化物量

0.

6

% の場 合は

,

7サイクル で ひび割 れ が発 生して い る 鉄筋は 1本し か ないが

,

25サ

・

f

ク ル で は 1本の鉄 筋を 除い てすべ て ひ び 割 れ が 発 生 し

,50

サイク ル で は すべて の鉄 筋で ひび割れが発生し ている

。

し か し

25

サイクル で ひび割れて い る鉄 筋の質 量 減 少 率 は,

.

すべ てがひび割れの ない もの よ り も大きいわけ では ない こ と が 認 め られ る

。

 劣 化 抑 制 材 料 を施し た塩 化物量

0.

3

% の試験体の か ぶ り厚 さ15mm の鉄 筋の 質 量 減少率は

,

い ずれ も お お むね 50サ イク ル ま で直線 的に増 加し, 100 サイクル で 質量 減少率の大きいひび割れ が発生し てい る鉄 筋と質 量 減少率が小さい ひび割れ が発生して いない鉄 筋とに分か れることが認 め られ る。 ま た

0.

6%の場 合はいずれも

一

6

一

お お む ね25サ イク ルまで 質 量 減 少 率が直 線 的に増加 し てお り

,50

サイクル で質 量 減 少 率の 大きい ひび割れが 発 生してい る鉄 筋と

,

質量減少率の小さ い ひび割れ が発 生してい ない鉄 筋とに分か れ るこ と が認 めら れる

。

 以 上のこ と か ら, 塩 化 物 量

0.

3

%の場 合は 50サ イク ルまで

,

0

.

6%の 場合は25サ

・

f

ク ル ま で が偏 り の ない デ

ー

タで ある と考えられ るの で

,

か ぶ り厚さ

15mm

の 鉄 筋の促 進 試 験 開 始 時の質 量 減 少 率 を算 定す る た めに

,

塩 化物量 0

.

3% の場 合は 50サ イク ル まで の ひび割 れ が 発 生 して いない鉄 筋 を 対 象に

,

また塩 化 物 量0

.

6

%の 場合は

25

サイクルまで の ひび割れ が発 生して い ない鉄 筋 を対 象に

,

促 進 期 間 t (サ イ クル)と質 量 減 少 率Aw (%〉の関係を直線回帰し

,

t= 0に お ける Aw を 求め ること とし た

。

その結 果は表

一8

の よ うで あ り

,

各 劣 化 抑 制 材 料に よっ て差はあるが, 塩 化 物 量

0.

3% の場合 は平 均で 0

.

26%, 塩 化 物 量0

,

6% の場合は 0

.

59

% と なっ た。 こ の こ と か ら塩 化 物 量0

.

3%の場 合は 黒皮の 質量の約

1

/

2,

塩化 物 量

0.

6%の場 合はお お むね 黒 皮の 質量 分 だ け腐 食が 進行し て い た とし て よいと考え ら れ る。   次にか ぶ り厚さ40mm の場 合は

,

無 処 理の試 験 体も 劣 化 抑 制 材 料 を施し た試 験体もひび割れ が発 生し始め る 質 量 減 少 率は約4

.

0% を超え た頃で あ ること が認め ら れ る。 し か し塩 化 物 量が O

.

3% の場 合100サ イクル ま で

,

ま たO

.

6%の場 合50サ イク ル まで ひ び割れ の発生 は非常に少な く

,

促 進 試 験 サ イク ル の増 加に と もなっ て 質 量 減少率も直線 的に増加して いる。 そこ でかぶ り厚さ 40mm の場合は ひ び割れ の発生 して い ない鉄筋 全 部を 対 象に促 進 期 間t (サ イクル)と質量減少率 ムω (%) の 関係 を直 線 回帰 した

。

その結 果は表

一9

の よ うであ り

,

t

=

Oに お け る Aw は各 劣 化 抑 制 材 料に よっ て差は あ る もの の負の値を とる もの も 多く, こ の こと か ら腐 食 促 進 試 験 開 始 時の質 量 減 少 率はほとんどない と考え ら れ る

。

こ の理 由と してかぶ り厚さ

40mm

の場 合は

,

15 mm の 場 合と違っ て鉄 筋の位置まであ ら か じめ中 性 化 させ てい 表

一

8 か ぶ り厚さ15m 皿 の場 合の促 進サイクルと質 量 減 少 率      の回 帰 式Azv 

=

・

 at +bにお け る係 数 α

,

 bの値 塩 化物 量 0

.

3% 塩化物量 O

.

6% 記 号 a b a b N0

.

029D

.

130

.

0990

.

06 S0

.

OUO

.

580

.

0400

.

68 A0

,

0200

.

270

.

0470

,

63 B0

.

Ol90

.

40O

.

04

了 O

,

59 CD

,

031

一

〇

.

工6O

.

0380

.

54 D0

.

022O

.

14O

.

0290

.

66 E0

.

0150

.

240

,

0340

.

70 F0

,

018o

,

470

.

0240

,

了7 G0

,

0190

.

26O

.

0400

,

72 H01008D

.

29

一

『

1O

.

OO80

.

23

一

一

JO

.

Ol40

.

200

,

033o

.

54 K0

.

0140

,

28o

.

034O

,

58 LO

.

0180

,

270

.

032O

,

61 平 均

一

O

.

26

一

O

,

59

(7)

表

一

9 か ぶ り厚 さ40

』

mm の 場合の 促 進 サ イク ルと質 量 減 少 率      の回帰 式AtV

=

at +bにお け る係数 α

,

 bの値 塩化物量 o

.

3% 塩化物 量 0

.

6% 記 号 a b a b N0

,

032

一

〇

,

340

,

076

一

〇

.

15 S0

,

025

一

〇

.

三40

.

052O

.

14 A0

.

Ol50

.

100

、

075

一

〇

.

19

B0

,

0180

,

08O

.

067

一

〇

.

14 C0

.

029

一

〇

.

290

.

053O

.

22 D0

,

024

一

〇

.

140

.

066

一

〇

.

D6 E0

,

013

,

o

.

210

,

079

一

〇

.

13 F0

.

0240

.

160

.

055O

.

23 G0

,

026

一

D

.

17

.

0

.

080

一

〇

.

13 H0

,

0130

.

090

,

0610

.

10 10

.

OO80

.

240

.

0510

.

38

JO

.

Ol9o

.

140

.

064

一

〇

.

05 KO

,

027

一

〇

,

120

.

0660

.

07 LG

.

028

一

〇

.

230

.

066

一

〇

.

13 平 均

一

一

〇

.

03

 

0

.

01 ない こと が考え ら れ る

。

4

.

2 ひび割れ 発生 前の腐 食 速 度  か ぶ り厚さ15mm の場 合の 各鉄 筋の 腐 食速度は

,

各 鉄 筋の質量 減少率か ら腐食促 進 試 験開始時の質量 減少率 を差 引き

,

促 進 試 験 サ イクル 数で割っ た値で定 義し た

。

ま た か ぶ り厚さ 40mm の場 合は, 各 鉄 筋の質量減少率 を促 進 試 験 サ イク ル数で割った値で定 義し た

。

  各 劣 化 抑 制 材 料

,

塩 化 物 量お よ びか ぶ り厚さ別の腐 食 速度は

,

上記の定 義による各 鉄筋の 腐 食速度を劣 化 抑 制 材 料 別

,

塩化 物量別

,

か ぶり厚さ別お よ び各 促 進 試 験サ

       

L イクル別に平 均し

,

さ ら に各促 進 試験サ イクル時の腐食 速 度を平 均して算 出し た。 ま た 腐 食 速 度のば らつ きは

,

各 劣 化 抑 制 材 料

,

塩 化 物 量お よ び か ぶ り厚さ別の腐食速 度と各 鉄 筋の腐食速度の差の

絶

対値の平均 値で表すこと とし た

。

図

一

5はかぶ り厚さ ユ

5mm

の 場合の劣化 抑制 材 料 別の腐 食 速 度 を表し たもの であ り

,

図

一

6は か ぶ り 厚さ40mm の場 合を表二 し たもの で あ る。 ま た 図中の範 囲は上 記の ように計 算し たばらつ きの範囲 を 示 し た もの である が

,

非 常に大き なばらつ き を有して い る こと がわ か る

。

この理由と し て

,

使 用してい る鉄 筋 自身の腐 食 傾 向に大き なばらつ きがあるた めで あ る と考え ら れる。 4

.

3

かぶ り厚さ15 mm の鉄 筋の腐食 速 度   無処 理の試 験体の か ぶ り厚さ15mm

.

の鉄 筋 腐 食 速 度 は, 塩 化物量 o

.

3%

・

の場合0

.

025 (%/サイク ル)

,

塩 化 物

es

 

O.

6

%の場合は O

.

 051 (%/サ イク ル)であり

,

塩 化 物 量 が

2

倍に な ると腐 食 速 度 も おお む ね2倍になっ て い る

。

エ ポキ シ樹 脂で密閉 し た試 験 体の鉄 筋 腐 食 速 度は

,

塩化 物 量 0

.

3%の場合 0

.

021 (%/サイク ル), 塩 化 物 量

o.

6

% の場 合

o.

042

(%/サイク ル}であり

,

塩 化 物 量 が2倍に な る と腐 食 速度も お お むね

2

倍に なっ てい る

。

ま たエポキ シ樹脂で密閉し た場 合は無 処 理の場 合の約

O.

 

83

倍と なっ てい る

。

 仕 上 塗 材の グル

ー

プ である A

〜

D

.

につ い て み ると

,

最 も劣 化 抑 制 効 果が優れて い ると考えて選 択 し た 防 水 形   0

,

〔巧

雌

1

曲

li

羅

V   O

,

05

il

   O (力這ミり厚さ15曲 ) NS ρLBCDEFGHIJKL 旨 旨 塩化 物量

0 .6

%

i

… 1

』 『

11

1 ヨ

2

一一

凵

齒一

1 弸

 

−

 

弸

 

嚠

一一 一 一

 

一

1

喜

.

.

凵

罰

2

.

01

.

5LO0

.

5ON2

’

°

鋳

  す

 箆

L5 率 1

.

o 0

.

5        

’

O      NSABCD £ FGHlJKL       劣 化 抑 制 材 料 図

一

5  劣化 抑 制 材 料 別の鉄 筋 腐 食 速 度  o

,

〔6  0

,

04  

0.

03  0

.

〔1Z  O

.

0旦

諮

・

霧

・

・

且3 食0

,

IZ

^

0

・

・

ll (か ぶ り厚 さ4Cinmi) NSABCDEFGHIJKL 塩{匕物 量0

.

 6%       }

}

2

,

0L51

,

0  0

.

且0  0

.

D9

》

0

,

〔B  O

、

〔ワ  0

,

06  0

,

伍  0

.

04  0

,

03  0

,

αZ  O

.

01   0

0,

5

運 度 % ノ

芸

ル 0N に 対 す

毳

  51 LO  0

.

5 「 図

一

6       O NSABCDBFGHIJKL    劣 化 抑 制 材 料 劣 化抑 制 材 料 別の鉄 筋腐食速度 複層 仕 上 塗 材のA を施した場 合の腐 食 速度は 無処理 の も のに比べ て

O.

 

81−

O

.

 99倍で

,

平 均 し て O

.

90倍で あ る。 ま た防 水 形 複 層 仕上塗 材の トッ プコ

ー

トの成 分 を主材の 中に含んで い る単 層 仕 上 塗 材の

B

の場合は

0.

92〜O.

 94 倍で

,

平 均し て 0

.

93 倍と なっ て いる

。

これ らに対して

一

般形複 層仕 上 塗 材 の

C

や樹 脂 リシ ンの D は平 均で

7

(8)

O

.

70

− O.

 71倍で あり

,

ひび割れ が発生す る ま での腐食 速 度を抑 制す る効 果はA や B よりも大き く

,

さ らにエ ポ キ シ樹脂で密閉 し たもの よりも効 果が大きい とい う結果 が得られ た

。

ただし

,

これ ら4 種類の仕 上 塗 材について の ば らつ き の範囲 をみ ると

,

互い に重なり合っ て お り

,

有 意 差は小さい と考え ら れ る。  塗 料の グル

ー

プで あ る

E ,F

にっ い て み ると

,一

般の 塗 料で あ る

E

が 無 処 理に比べ て O

.

59

〜

O

.

86倍で平均し て

0.

73 倍で ある の に対 し, グレ

ー

ドの高い 塗料と して 選択し た

F

が

0,

81

〜

1

.

00倍で平均して O

.

 

90

倍であ り , 劣 化 抑制 効果は逆 転し て い る

。

こ の理由と して実 際の工 事に お ける 標 準 仕 様で は両 者 と も

2

回塗 り で 0

.

30

kg

/m2 塗ることになっ て いる が

,

試 験 体に対し て は

E

の 場 合 3回塗りで所 定 量である 0

,

30kg /m3 塗っ たの に対 し,

F

の場 合2回 塗り とい う条 件に従っ た ため

,

材 料と し ての グレ

ー

ドは

F

の ほ うが上にもか か わ らず, 試 験 結 果は

E

の ほうが抑 制 効 果が ある という結果に なっ た もの と考え られ る

。

 浸透 性 吸 水 防 止 材の グル

ー

プであ る

G 〜1

につ い て み る と

,G

と H

,

1とで大き な差 が ある

。

 

G

はコ ン ク リ

ー

ト内 部へ の浸透 も あ る が, 基 本 的に は表 面に塗 膜をつ く るタイ プであ り, エ ポキ シ樹 脂で密 閉 する

S

を薄め た も の と考え られ

,

劣 化 抑 制 効 果は O

.

78

− 1.03

倍で平 均し て O

.

 90倍と なっ てい る

。

こ れ に対し て

H ,1

は撥水 作 用 が あ り

,

水 滴は弾く がコ ン ク リ

ー

ト内 部の水 分の乾燥は 妨 げない とされ てい るもの であ る。

H

と

1

と は よ く似た 挙動 を示し, 塩 化 物 量0

.

3%の場 合は 0

.

36

〜

O

.

40 倍と 非 常に大き な腐食抑制効 果 を もつ こと が認 めら れ る。 し か し

,

塩 化 物量

0.

6

% の場 合は逆に 0

.

83

−

1

.

03

倍と な っ て腐 食 抑 制効 果はあ ま り大き く ない

。

塩 化 物を含ん で いるコ ンク リ

ー

ト中の鉄 筋 腐 食 を抑 制 する ために はコ ン クリ

ー

ト表 面か らの酸 素と水 分の供 給を妨げ るこ と が 必要であ る と され て い る

。

本実験では乾 燥と湿 潤の繰り 返 し を行っ て い るが

,

コ ンク リ

ー

ト表 面 を密閉し て湿 潤 時の水 分の供 給 を妨げ る だ け で は な く, 乾 燥 時に コ ンク 1丿

一

トか ら の水 分の 蒸発 を妨 げない こ とも重 要で あ る と 考え られる。 浸透性 吸 水 防 止 材H お よ び 1は

,

こ の作 用 を もつ と さ れて いる材料であり, コ ンク

・

リ

ー

トの含水 率 は

,

表

一

7に示し た よ うに 7サ イク ル時には他の材料と ほ ぼ同 程 度で あるの に対し, 25サイク ル か ら 50サ イク ル に かけて は他の材料と比較し て非 常に小 さな値と なっ てお り

,

促 進 試 験 期 間中に乾 燥してい く方 向にあること が わ か る

。

塩 化 物 量 0

.

3%の場合は

,

こ の ために大き な腐食 抑 制 効 果 を もっ たの であ る と考え ら れ る

。一

方

,

塩 化 物 量0

.

6%の 場合は, 腐 食の 進 行が速い た め

,

コ ンク リ

ー

トの含 水 率が他の材 料と同じ程 度であ る 7サ イ ク ル頃に腐食が進行し て しま うために

,

腐 食 抑 制 効 果が あ まり大き く なか っ た もの と考え ら れ る。 な お無 処理の

一

8

一

場 合は

,

乾 燥 終 了 時の含 水 率は乾 燥が良く進む た めに比 較 的 低い値と なっ てい るが

,一

方 湿 潤時に は水分 (湿 気 ) の供 給も多い こ とが考え ら れ る。

 

ポリマ

ー

セ メン トモ ル タル の グル

ー

プで あ る

J

〜L

で は

,

塩化物量0

.

3%の場 合は

0.

49

〜O.

 73倍 , 塩 化 物 量 0

.

6%の 場 合は 0

.

56

−

O

.

67 倍で いずれも腐 食 抑 制 効 果 が大きいことが認められ る。 仕 上 塗材やポリマ

ー

セ メ ン トモル タル は か ぶ り厚さ を増す効果 が あると考え ら れ る が

,

特にポ リマ

ー

セメ ン トモ ル タル は直 接 的に耐 久性上 の か ぶ り厚さ を増し てい る とい うこと がで き よ う

。

ま た

,

かぶ り厚さ を増すことの効 果は酸 素の拡 散を小さ く する 効 果であ る と考え られ る

。

 

以

一

ヒの こ とか ら, か ぶ り厚さ 15mm の鉄 筋 に対して は表 面 被 覆材や浸 透性 吸 水 防 止 材 を 施 すことによっ て, 無 処 理の場合に比べて ひび割れ が発 生す る前の鉄 筋腐食 速 度 を0

.

7

〜O.9

倍 程度に小さ く す る こ と がで き

,

い ず れの材 料 も劣 化 抑制効果 がある こと が確 認で き た と考え ら れ る

。

4

.

4 か ぶ り厚さ40mm の鉄 筋の腐 食速度

 

無処 理の 試 験 体の か ぶ り厚さ40mm の 腐食速 度は, 塩 化 物 量o

.

3%の場 合o

.

023 (%/サイク ル)

,

塩 化 物 量

O.

6% の場 合 o

.

067 (%/サ イ クル )と なっ て お り

.

塩 化 物 量が2倍にな る と腐 食速度は約 3倍に な っ て い る

。

なお か ぶ り厚さ40mm の 腐食 速 度は か ぶ り厚さ15 mm に比べ て塩 化 物 量0

.

3% で は や や小さい値に な っ て い るが, 塩 化 物 量

0.

6%で は逆に大きな値になっ てい る

。

これ は腐 食 速 度の定 義と し て

,

腐食 が 開 始したと思わ れ る時点か らの質 量減少 率の増 加 を 促進 試 験サイク ル数で 割っ た値 として い る た めで

,

かぶ り厚 さ15mm と 40 mm とで計 算 方 法が異な り

,

見掛け上か ぶ り厚さ40 mm の ほうが 15mm よりも 大 き く なっ た もの と考え ら れ る。  エ ポ キシ樹 脂で密 閉し た試 験体や劣 化 抑 制 材 料を施し た試 験 体のか ぶ り厚さ

40mm

の 鉄 筋の 腐 食 速 度 を 無処 理の試験 体と 比べ て み る と

,

浸 透 性 吸 水 防止材を施し た

H

と

1

の 塩 化物量O

.

3% の場 合を除い て0

.

73

−・

L24

倍 の範囲にあ り, 全 体を平 均す る と約

O.95

倍と なっ てい る

。

こ の ことか らか ぶ り厚さ40mm の 場合は 15 mm の 場合に比べ て表 面 被 覆 材や 浸 透 性 吸水 防 止 材に よっ て腐 食 を抑 制 する効 果は小さい こと が わか る

。

こ れ は表 面 被 覆 材や浸 透 性 吸水防止 材に よ る劣 化 抑 制 効 果が か ぶり厚 さを増すことに よ る腐食の抑 制で あ り, か ぶ り厚さ が大 きい場合は

,

さ らにか ぶ り厚さ を増し て も, も う そ れ以 上 あ ま り腐 食 抑 制 効 果を大き く す るこ と ができ ない た め と考え ら れ る

。

5.

ひび 割れ発 生 までの期 間 5

.

1 ひ び割れ発生 時の質 量 減 少率  か ぶ り厚さ40mm の鉄 筋はコ ン クリ

ー

ト面 あるいは

(9)

表 面 被 覆 材の ひ び割れ が少な く

,

塩 化 物 量0

.

3% の場 合 100サ イク ル

,

塩 化 物 量 0

,

6%の場 合50サ イク ル に なっ て もひび割れ が みられ ない もの も多い。 し た がっ て ひ び割れ が発 生する まで の 期 間につ い て は か ぶ り厚さ 15mm の部 分に発 生 する幅0

.

1mm 以 上の ひび割れを 対 象とすることに した。  質 量 減 少 率とひび割れ発 生 状 況の関 係 をみ ると, 質 量 減 少 率がある値 (こ れを

Wc

。 とす る}以 下ではひび割 れ はほと ん どみ られず

,

またある値 (こ れ を WCRと する) 以上に な るとほと ん どの鉄 筋で ひび割れ がみ ら れ るよ う に な る。 そ して質 量 減 少 率が Wc。 と Wcnの間に ある場 合はひび割れて いる もの とひび割れて いない もの と が混 在 している

。

賑 と Wc

。

の差が非 常に小さい場合は

,

ひ び割れ発 生時の質量減少率と し て 監κ と

Wce

の いずれ をとっ て も大 差ないが, 既ηと

Wc

。の差が大きい場合は そ の間の質 量 減 少 率に よっ て ひ び割れ発 生確率が異な る

。

そ こ で, こ こ で は ひび割れ発 生 確 率が50% と な る 質量 減少率を ひび割れ発 生時の質量減少量 と す る。  ひび割れ発 生 確 率が

50

% と な る質量減少率は以 下の 手順で求め た

。

横軸に 質量減 少 率を と り

,

縦 軸にひび割 れ発 生 確率庖 と る と

,

質量減少率

Wc

。以 下で はひび割 れ発 生 確率は

0

%

,

質量 減少率 WCR以上で は ひび割れ 発 生確率は 100% と して よい と考え ら れ る。 次に

,

質 量減少率が

Wc

。 と

WCR

の間に あ る もの につ い て は質 量 減 少 率の 平 均 値 WCM とひび 割れ の 発 生 比 率 p % (ひび 割れが発 生 し て い る鉄 筋 数/全 鉄 筋数×100)を求め

,

(恥o

,

0)

,

(WCH

,

 p)お よ び (WCR,100) を結 び, ひび 割れ発 生 確 率が 50%の線と交わる質 量 減 少 率 を 求め る。 こ の よ うに し て求めた劣 化 抑 制 材 料ご との ひび割れ 発 生 確 率50% と な る質 量 減 少 率 を 図

一

7に示 す。  無 処理の試験 体の場 合の ひ び割れ発 生 確 率が 50% と な る質 量 減 少 率は1

.

66%で あり

,

エ ポキシ樹 脂で密 閉 し た試 験 体の場 合は 2

.

43 %である。 伸 び 性 能の高い防 水 形 複 層 仕上塗 材

A

の場 合は3

.

 71%であり

,一

般 形 複 層 仕上塗 材C の場 合は 2

.

08% で あ る

。

複 層 仕 上 塗 材の トップコ

ー

トであ る塗 料だけの場 合は E が1

.

65%, F が

1.

52

% で無 処理 の場 合と大 差が ない

。

ま た浸 透 性 吸 水防止

材

の う ち 表 面 に塗 膜 をつ く る タ イプであ る

G

は 2

.

74% で,エ ポキシ樹 脂で密閉 し た 場合に近い値と なっ ている

。

また撥 水 材の タイプである

’

H ,1

は

1.

03− 1.63

% で無 処 理の場 合と大 差が ない

。

ポリマ

ー

セ メ ン トモ ル タ ルを施 し た

J

−

L の場 合は 1

.

99

−

2

.

53 % で あ り,

一

般 形 複 層 仕上塗 材やエポ キ シ樹 脂で密 閉した場 合に近 い値となっ て い る。 5

.

2 ひ び割れ発生 ま

’

で の期 間  ひび割れ発 生まで の期 間は ひび割れ発生 確 率が50 % と なる質 量 減 少 率 を腐 食 速 度で割って求め ら れ る

。

劣化 抑 制 材 料 を施し た場 合の ひび割れ発 生まで の促 進 試験 期 100 50 000 50 oool 50 000   50   000 ひ び わ れ 発 生 の 確 率 % 50 ooo 50 ooo1 50 0 2

.

43 L66N

S

lL2

.

79 i3

.

71

ア

λ

一

一

酊

1B

0           0         0           0         0          

 

0 2

、

08 2

.

311

C

1Dl ヨ

層

L65

iL52

.

E

旨

F

2

,

74  

.

03i

ll

liG

H

1

.

53 多 2

.

夏6i

1

ヨ 1J L99

一

i

… 2

,

53 旨

 

K

「

L

0 1 2 3 4 5 60 1 23456 鉄 筋 の質量減 少率  % 図

一

ア ひび 割れ 発生 確 率が 50 %にな る質量減 少 率 表

一

10 ひび割れ発 生まで の促 進 試 験サ イ クルと 無処理 に対す       る比 率 塩化物 量0

.

3% 塩化物量 0

.

6% 記  号 サイ%数 Nに対 妬比 サ伽 数 Nに対% 比 N67 LO

33

1

.

o

SH8

L8 57 1

.

8 A1 呂528 74 2

.

3 Bll9 1

.

8 60 1

.

8 CU4 1

.

7 62 1

.

9 D126 1

.

9 66 ao E112 L7 3B 1

.

1 F610

.

9 37 1

.

1 G142a1 52 1

.

6 H116 1

,

7 24 o

.

7 12203

.

3 30 o

.

9

J17626

77 23 K13520

60

1

,

8 L13921 74 2

.

3 間 (サイク ル)お よ び無 処 理の場 合に比べ てどの程 度 延 長で き る か をみ たもの が表

一

10であ る。 これに よ る と

,

エポ キシ樹 脂で密 閉した場 合は無 処 理の場 合に比べ て ひ び割れ 発生ま での期 間 をL8 倍に延 長で き

,

伸び性 能の 高い防水形複層仕 上 塗 材A の場 合は 2

.

3

〜

2

.

8倍に延 長

‘

一

9

一

(10)

        図

一

8 促 進 試 験に おけ る劣 化抑 制 材 料 別の劣 化 進 行の模式図 で き る こ とがわ か る

。

また

,一

般 形 複 層 仕上塗 材Cの場 合はL7

〜

1

.

9倍に

,

複 層 仕 上 塗 材の トップコ

ー

トで あ る塗 料だけ の場 合は 0

.

9

−

1

.

7倍 程 度に し か延 長で き な い。 浸 透 性 吸 水 防止材は塩 化 物量 O

.

3% の時 1

.

7

−

3

.

3 倍と効果は非 常に大きいが

,

塩化物量

0,

6

%の時

0.

7

〜

1

.

6 倍と あ まり効果が ない。 ポリマ

ー

モ ル タルは1

.

8

〜

2

.

6倍とな り

,

劣 化抑制効果が大きい こ と が わか る。  ひび割れ発 生 前の腐 食状況お よ びひび割れ発 生 後の腐 食状況 を

,

これ まで の解析結果に基づい て模式 的に示 す と図

一

8の よ うに な る。 な おこ の図で はひび割れ発 生 後 の腐 食 速 度を無 処理の場 合の ひ び割れ発 生 前の腐 食 速 度 の 2倍とし て示してい る

。

6.

結  論   鉄 筋 腐 食 要 因と して塩 化 物 を含んで い た り

,

鉄 筋の位 置 まで中 性 化が進 行し て い るコ ン クリ

ー

ト中に鉄 筋を埋 込 んだ状 況 を 再 現し た試験 体に

,

表 面 被 覆 材や浸 透 性 吸 水 防 止 材の 劣化 抑 制 材 料 を 施し

,

腐 食 促進試 験を行っ て 鉄 筋の腐 食 状 況を調べ

,

表面被覆材や浸 透 性 吸 水 防 止 材 の劣 化 抑 制 効 果 を評 価 した。 その結 果は本実験の 範 囲で は以 下の ように ま とめられる。 (1) 無処理の試 験 体お よ びエ ポキシ樹 脂で密 閉し た試 験 体に おいて は

,

鉄 筋の腐食度はコ ンクリ

ー

ト中の塩 化 物 量の 影 響 を 受け

,

塩 化 物 量 が0

.

3%か ら0

.

6% にな る と質 量 減 少 率は 2

〜

3倍に なっ た。 (2) 鉄 筋の腐 食 度は か ぶ り厚さの影 響を受け

,

質量 減 少 率は か ぶ り厚さ

15mm

の ほ う が

40

 mm よ り も大きい 値を示 し た

。

か ぶ り厚さ

15mm

の場 合は腐 食 促 進 試 験 の前に行っ た中性化 促 進期間中に腐 食が進 行 し て い た が

,

か ぶ り厚さ40mm の場 合は中 性 化 促 進 期 間 中の腐 食の進 行は み られ な かっ た。 (3) ひび割れ が発 生するまでの 腐 食速度は表 面 被 覆材 や浸 透 性 吸 水 防止材を施す ことによっ て無 処理 の 場合よ りも小さ くする こと がで き

,

そ れ らの材料の劣 化 抑 制 効 果が認 め られ た。 その効 果は か ぶ り厚さ

15mm

の場 合 の ほうが40 mm の場 合 よりも大きい。 (4) ア クリル系お よ びシ ラ ン系 浸透 性 吸水 防止 材 は

,

塩 化 物 量 0

.

3%の場 合に

,

か ぶ り厚さ15mrn の鉄筋に 対し て非 常に大き な腐食抑制効 果が あっ た

。

(5) ひび 割れ が 発生す る まで の腐 食 速 度を 抑制する た めにはコ ン ク リ

ー

トの表 面を密閉 し, 水 分の供 給 を 妨 げ るだけ で な く

,

コ ンクリ

ー

ト内 部の水 分 を蒸 発 させ る ほ うが効果がある場 合が ある

。

(6) 伸び性 能が ある防 水 形 複 層 仕上塗 材お よ び ポ リ マ

ー

セ メ ン トモ ル タル は

,

表 面に ひび割れ が発 生 する ま で の期 間が長い

。

文   献 1) 森 永 繁

,

成田

一

徳

,

野萱 勝久 :コ ンク リ

ー

トの中性 化    および鉄 筋の発錆に関す る研究 (そ の 11)仕上 げ材に よ    る内 部 鉄 筋の防 錆 効 果 とそ の判 定 試 験 方 法

,

日本 建 築 学    会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 (中 国 )

,

,

pp

.

443

−

444

,

昭 和 52    年10月 2)  谷 川  伸

,

永 井 健 太 郎

,

宮 沢  {建: アク リル ゴム系 塗 膜    材被 覆に よ るコ ンク リ

ー

トの塩 害 防 止 効 果, コ ンクリ

ー

   ト工学年 次 論 文 報 告 集9

−

1

,

pp

.

411

−

416

,

昭 和62 年6     月 3) 大 城  武

,

谷川   伸 :塗 膜に よるRC 構 造 物の保 護につ    い て

,

コ ン ク リ

ー

ト工学 年 次 論文報告集12

−

1

,

1)p

.

483

〜

   488

,

平 成2年6月 4}星野富夫, 小 林

一

輔: コ ン ク リ

ー

ト用 浸 透 剤の 塩 化 物 遮   蔽効 果, コ ンク リ

ー

ト工学 年 次論 文 報告集12

−

1

、

pp

.

507    

−

51e

,

平 成2年6月 5> 牛 島 栄

,

鳥取 誠

一

;断 面 修復を施し た塗 装RC 梁 の塩    水噴霧試 験によ る防 食 効 果に関 す る 研 究

、

コ ンクリ

ー

ト    工学年 次論 文 報告 集IO

−

2

,

 pp

、

535

〜

540

,

昭 和63年6月 6) 片 脇 清

,

西 崎 到

,

小 野 寺幹夫

,

小原 務 :

.

塩害を受    け たコ ン クリ

ー

トの補 修 材 料に関する暴 露 実 験

,

鉄 筋 腐     食にょる損 傷を受けた コ ンク リ

ー

ト構造物の 補 修 技 術に    関 す る シンポ ジ ウム論 文 集

,

pp

.

21

−

28

,

平 成 元 年1月 (199工年7月 8日原稿受理, 1992年 1月 20日採用決定 )

一

10

一

図

表 一 9   か ぶ り厚 さ 40 』mm の 場 合 の 促 進 サ イ ク ル と 質 量 減 少 率       の 回 帰 式 AtV = at + b に お け る 係 数 α ,  b の 値 塩化物 量 o .3 % 塩 化物 量 0 .6 % 記 号 a b a b N0 , 032 一〇 , 340 , 076 一〇 . 15 S0 , 025 一〇 . 三 40 . 052O . 14 A0 . Ol50 . 100 、 075 一〇 . 19 B0 , 0180 , 08O .
表 面 被 覆 材 の ひ び 割 れ が 少 な く , 塩 化 物 量 0 . 3 % の 場 合 100 サ イ ク ル , 塩 化 物 量 0 ,6 % の 場 合 50 サ イ ク ル に な っ て も ひ び 割 れ が み ら れ な い も の も多 い 。 し た が っ て ひ び 割 れ が 発 生 す る ま で の 期 間 に つ い て は か ぶ り 厚 さ 15mm の 部 分 に 発 生 す る 幅 0 . 1mm 以 上 の ひ び 割 れ を 対 象 と す る こ

参照

関連したドキュメント

図一1 に示す ような,縦 お よび横 補剛材 で補 剛 された 板要素か らなる断面部材 の全 体剛性 行列 お よび安定係数 行列は局所 座標 系で求 め られた横補 剛材

筋障害が問題となる.常温下での冠状動脈遮断に

レッドゾーン 災害危険区域(出水等) と 浸水ハザードエリア※等を除外。 地すべり防止区域

※ 硬化時 間につ いては 使用材 料によ って異 なるの で使用 材料の 特性を 十分熟 知する こと

(2)

過去に発生した災害および被害の実情,河床上昇等を加味した水位予想に,

1.水害対策 (1)水力発電設備

防災 “災害を未然に防⽌し、災害が発⽣した場合における 被害の拡⼤を防ぎ、及び災害の復旧を図ることをい う”