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「コンクリートの長寿命化･塩害とは」

（琉球大学 山田義智）

2010年1月28日

宮古島市中央公民館 にて

なぜコンクリートの耐久性が重要なのか？

経済的な問題

地球規模の環境問題

資源の問題

*スクラップアンドビルド型の生産体制は終り

を告げようとしている。

*長期優良化住宅（平成21年6月4日施行）

長期優良住宅の目的

長期にわたり良好な状態で使用するための措

置が講じられた住宅（長期優良住宅）の普及を

促進することで，

環境負荷の低減を図りつつ，

良質な住宅ストックを将来世代に継承すること

で，より豊かでやさしい暮らしへの転換を図る。

国土交通省ホームページより 環境基本法 廃棄物処理法（改正） 資源有効利用促進法 循環型社会形成推進基本法 （2000.10月施行） （1993.11月施行） （2001.4月施行） （1997.4月施行） 家電リ サ イ ク ル 法 容器包装リ サ イ ク ル 法 建設資材再資源化法 食品リ サ イ ク ル 法 グ リ ーン 購入促進法 （2001.4月施行） （2002.5月施行予定） （2001.5月施行） ︵ 建 設 リ サ イ ク ル 法 ︶ （2001.4月施行） （2000.6月施行） 環境関連の 法体系

循環型社会形成推進基本法による「循環型社会」とは、次の原則 を徹底して、資源の有効利用および環境負荷の低減が可能な限り 図られている社会。 1 製品の省資源化、

長寿命化

等による廃棄物の発生抑制 （リデュース） 2 使用済み製品の 製品・部品としての再利用 （リユース） 3 原材料としての再利用 （マテリアルリサイクル） 4 熱回収 （サーマルリサイクル） 5 適正処理 （1∼4により資源の有効利用を推進し、利用できない不要物につ いては、環境に負荷を与えないよう、適正に処理する。） （注）「処理の優先順位は上記の順である」

建設廃棄物の品目別の排出量

建設廃棄物総量約８，５００万トン（平成12年度） 35% 42% 6% 9% 6% 2% ｱｽﾌｧﾙﾄｺﾝｸﾘｰﾄ ｺﾝｸﾘｰﾄ 建設廃材 建設汚泥 混合廃棄物 その他 どうもコンクリートは迷惑をおかけしているらしい・・・。

コンクリートの耐久性を低下させるもの

（敵は誰だ！！）

1. 中性化

2.

塩害

3. アルカリ骨材反応

4. 凍害

5. 硫酸土壌

鉄筋の腐食

塩害はなぜ起こるのか？

（塩化物イオンが悪玉）

1. 海砂等を十分に除塩しなかったため。（内在型） *1986年に塩化物総量規制で，コンクリート中の塩化物 イオン量が0.3kg/m3以下と定められた。 2. 海水滴や飛来塩分によるもの。（外来型）

カソード アノード カソード 不働態皮膜 鉄筋 海塩粒子，海水 コンクリート さび Fe(OH) ２ Fe2＋ Fe e− _e− OH- OH -H2O Cl- _Cl -Cl- _O2 H2O H2O H2O O2 O2 O2

コンクリート中の鉄筋腐食の発生・進展機構

Clイオンが不動態皮膜を破壊 不動態皮膜

沖縄の気候

-5 0 5 10 15 20 25 30 40 60 80 100 相対湿度 (%) 気温 (℃ ) 札幌 東京 那覇 1 4 10 7 1 410 7 1 4 10 7

クライモグラフ

内在塩害の被害事例

（除塩されていない海砂使用による）

写真1 柱部の内部塩害例 写真2 軒下の内部塩害例

外来塩害の事例

（飛来塩分・飛沫による）

写真３ 柱・梁の外来塩害 写真４ 橋梁の外来塩害 大城武 琉大名誉教授撮影

鉄筋腐食 量 ひび割れ発生 腐食量 内在塩害の場合 外来塩害の場合 内在塩害： 外来塩害： 進展期 潜伏期 進展期 加速・劣化期 加速・劣化期 経過時間 鉄筋腐食 量 ひび割れ発生 腐食量 内在塩害の場合 外来塩害の場合 内在塩害： 外来塩害： 進展期 潜伏期 進展期 加速・劣化期 加速・劣化期 経過時間 塩害による構造物劣化過程

最近の沖縄の塩害事例

写真 外廊下崩落現場 内在塩害 *平成21年9月4日の午前5時頃 崩落 *昭和50年頃に建設 写真 野甫大橋の塩害状況 外来塩害 *水セメント比38％，かぶり35mm *供用開始21年後（平成11年）に架替

鋼橋の塩害による落橋

*辺野喜橋(無塗装仕様の耐候性鋼道路橋)は全長35m，全幅6.5mで，昭和56 年に供用を開始し，約28年後の平成21年7月15日に腐食劣化が原因で崩落し ている(平成16年より全面通行止め) *著しい腐食の原因は，無塗装仕様の耐候性橋梁の適用可能地域の目安であ る0.05mddをはるかに超える飛来塩分量によるものとされている *下里哲弘，村越潤，玉城喜章，高橋実：腐食により崩落に至った鋼橋の変状モニタリ ングの概要と崩落過程-崩落から見える地方の橋梁維持管理の実態-，橋梁と基礎， 2009年11月号ｐｐ.55-60． より引用 写真-8 鋼橋の塩害による落橋の連続写真*

細骨材(海砂）の塩分含有量

*(財)沖縄県建設技術センター：試験年報，第5号，p.134,1986

海岸からの距離と飛来塩分量

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 汀線からの距離[km] 飛来塩分量[m g / d m ²/ d ay] JASS5 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年 昭和製紙 中部生コン 田原コンクリート 琉球大学 辺野喜 防風林のため海は見えない ＊各地点から汀線までの最短  距離の方角の塩分量を使用

海岸付近の飛来塩分量

辺野喜 北 0 1 2 3 4 5 6 ' 02年 3 月 ' 02年 6 月 ' 02年 9 月 '0 2年 12 月 ' 03年 3 月 ' 03年 6 月 ' 03年 9 月 '0 3年 12 月 ' 04年 3 月 ' 04年 6 月 ' 04年 9 月 '0 4年 12 月 ' 05年 3 月 ' 05年 6 月 ' 05年 9 月 '0 5年 12 月 ' 06年 3 月 ' 06年 6 月 ' 06年 9 月 '0 6年 12 月 ' 07年 3 月 ' 07年 6 月 ' 07年 9 月 '0 7年 12 月 ' 08年 3 月 ' 08年 6 月 ' 08年 9 月 '0 8年 12 月 飛 来 塩 分 量 [mg /dm²/ day] 飛来塩分 7.1 16.7 7.8 18.4 22.6 19.1 _7.5 *台風襲来 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 図6 測定期間毎の飛来塩分量 （辺野喜 北）

： 移流拡散方程式

u

∂

c

∂

x = w

∂

c

∂

y +

∂

∂

y ky

∂

c

∂

y ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ − Q ①高さｙにおける水平方向の 平均風速 ②沈降速度 ③乱流拡散係数 ④障害物による遮蔽項

k

_y

=

κ

u

_*

y

海 陸上 風により運ばれる粒子 沈降粒子 海塩粒子 遮蔽粒子 風速場は 対数則

観測地点について

海岸形状 : 消波ブロックと海岸の混合 (b)うるま市３地点 高さ：25m 高さ：10m A地点 B地点 C地点 高さ：70m

飛来塩分捕集器（土研式）

クリック

昭和製紙南東 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 方位考慮 全方位 田原コン北東 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 解析 値( m g/ dm 2 /mo n ) 方位考慮 全方位 田原コン南東 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 方位考慮 全方位 中部生コン北東 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 実測値(mg/dm2_/mon) 解析値( m g/ dm 2 /mon) 方位考慮 全方位 中部生コン南東 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 実測値(mg/dm2/mon) 方位考慮 全方位 昭和製紙北東 （遮蔽考慮） 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 解析値( mg/d m 2 /m o n ) 方位考慮 全方位 A地点NE A地点SE B地点NE B地点SE C地点NE C地点SE 飛来塩分測定値と解析値の比較

コンクリート

内部への塩

化物イオン

の浸透状況

（EPMAによる分析）

∂ ∂ ∂ ∂ C t D C x = 2 ₂ 拡散方程式

一般的な塩化物イオン浸透量の予測

（拡散方程式）

境界条件 C = C₀, x = 0, t > 0, 初期条件 C = 0, x > 0, t = 0.

C

C

erf

x

Dt

=

−

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⎧

⎨

⎩

⎫

⎬

⎭

0

1

2

拡散方程式解析解

塩害の防止方法

（１）除塩した骨材を用いる。塩化物イオンを多量に含

む混和剤を用いない。

（２）水セメント比を低くするなどして，コンクリートを密

実にする。

（３）

高炉セメントやフライアッシュセメントを使用する。

（４）かぶりを厚くする。

（５）

コンクリート表面を塗膜やタイルで覆うなどする。

（６）混和剤（防錆剤）および混和材（フライアッシュ等）

の使用。

（７）防錆鉄筋の使用

フライアッシュのコンクリートへの

有効利用

フライアッシュ ＋ コンクリート = 長寿命

マティリアルリサイクル

海砂の使用抑制

リデュース

フライアッシュによる塩害抑制

       種類       項目 南屯産 二酸化ケイ素 （％） 45.4 湿分 （％） 0.00 強熱減量（％） 2.10 比重 2.19 粉末 度 45 μm ふるい残分 （％） 比表面積（ブレーン方法）（cm2_／g） 18.9 3560 フロー値比 ％ 97 pH 値 * 12.7 表 2. フライアッシュの品質 フライアッシュ(南屯)の拡大写真

水槽（左）および乾燥機（右）

乾湿繰り返し塩分浸透の促進試験

EPMAによる塩化物イオン分析 (a)65-B (b)65-F50 (c)65-F100 (外割調合コンクリート：50サイクル終了時，打設面側) 75m m 表面 内部 約50mm 約30mm

5０

kg/m3

10０

_kg/m3

０

kg/m3 FA混和量

FAコンクリートの拡散係数

2009年度土木学会全国大会梗概 フライアッシュを用いたコンクリートの塩化物イ オン浸透抑制性能について 四国電力(株) 正会員 ○井口 敬一郎 四国電力(株) 正会員 武知 隆男 (株)四国総合研究所 正会員 石井 光裕 (株)四国総合研究所 正会員 横田 優 北海道大学工学部 正会員 杉山 隆文 より引用 RC構造物の暴露試験状況（本部町備瀬）

アクリルゴム系塗膜の遮塩性効果

塩化物イオン浸透状況 塩化物 イ オ ン 量 無塗装であった半年 の間に入った塩分量 （左図参照）

25節 海水の作用を受けるコンクリート

• 21.1 総則

• 21.2 施工計画

• 21.3 品質

• 21.4 材料

• 21.5 調合

• 21.6 設計かぶり厚さ

• 21.7 施工

• 21.8 品質管理・検査

JASS5 25節 海水の作用を受けるコンクリート改定の要点

• 総 則

：適用範囲と作用区分の変更

• 施工計画 ：新JASS5の追加項目

• 品質

：最小かぶり厚さと耐久設計基準強度

：

重塩害環境下などでの対応

• 材料

：（大きな変更点なし）

• 調合

：W/Cの最大値にBBを別途規定

• 設計かぶり厚さ ：最小かぶり厚さ＋１５mm

• 施工

：旧JASS5の「打込み」

• 品質管理・検査 ：新JASS5の追加項目

25.1 総則

新JASS5:

a. 本節は，海岸地域に建設する建築物の海水に接する

部分に使用するコンクリート，直接波しぶきを受ける部

分に使用するコンクリートおよび

飛来塩分の影響を受

ける部分に使用するコンクリート

に適用する．適用箇

所は特記による．

旧JASS5:

a. 本節は，海水に接するコンクリートおよび海岸地域で

波しぶきを受けるコンクリートに適用する．適用箇所お

よびその海水作用の区分は，特記による．

P.594

25.1 総則

建築物が遮蔽物で囲まれて海に面していない場合は， ①重塩害環境 ⇒ 塩害環境 ②塩害環境 ⇒ 準塩害環境 ③準塩害環境 ⇒ 対象外 と考えてよい 4mdd以上 13mdd以下 例：同70∼150m程度 常時海中にある部分 準塩害環境 13mddを超え 25mdd以下 例：同20∼70m程度 ―― 塩害環境 25mddを超える 例：日本海側で汀線から20m程度 潮の干満を受ける部分 波しぶきを受ける部分 重塩害環境 飛来塩分の影響を受ける部分 海水に接する部分 塩害環境の区分

塩害環境の区分

（ （mddmdd：：mg/dmmg/dm22_{/day/day））} 重塩害環境

沖縄の海岸付近の飛来塩分量例

1.2 41.7 3.2 3.1 5.2 13.0 南東側 北西側 西側 南側 東側 北側 国頭村辺土名 本部町備瀬 単位: NaCl (mdd) 重塩害環境 塩害環境 準塩害環境

海岸の様子

25.1 総則

c．構造体の計画供用期間の級：

◇塩害環境：短期

◇準塩害環境：短期，標準，長期

d．長期，超長期の構造体を用いる建築物において，海水

および飛来塩分の作用を受ける部分は，建築物の供

用期間中に

著しい劣化がない

か，または容易に

維持管

理

ができる構造になっているものとする．

P.594

25.3 品質

表25.2 最小かぶり厚さと耐久設計基準強度 33 30* 36 33* 50 60* 長期 33 30 24* 36 33 30* 40 50 60* 標準 24 21* 30 24* 40 50* 短期 準塩害環境 33 30 36 33 50 60 短期 塩害環境 高炉セメント B種 普通ポルトランド セメント 耐久設計基準強度（N/mm2_） 最小かぶ り厚さ （mm） 計画供 用期間 の級 塩害環境 の区分 注）＊海中にある部分に適用する． 図 準塩害環境下でのコンクリート中の塩化物イオン量分布 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 かぶり (cm) Cl 濃 度 ( kg/ m3 ) 30年 65年 100年 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 かぶり (cm) Cl 濃 度 ( kg/ m3 ) 30年 65年 100年 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 かぶり (cm) Cl 濃 度 ( kg/ m3 ) 30年 65年 100年 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 かぶり (cm) Cl 濃 度 ( kg/ m3 ) 30年 65年 100年 W/C=40% W/C=45% 腐 食 発 生 限 界 塩 化 物 イ オ ン 量 腐食発生限界塩化物 イオン量 W/C=50% W/C=55% 腐 食 発 生 限 界 塩 化 物 イ オ ン 量 腐 食 発 生 限 界 塩 化 物 イ オ ン 量

25.3 品質

c．重塩害環境に位置する場合および塩害環境に位置し，

標準・長期・超長期とする場合の

塩害対策

は，次の

（1）∼（3） にいずれか，または その組合せによるもの

とし，特記による．

（1） コンクリート表面に塩化物イオンの透過性が小さい

表面被覆材

を施し，コンクリート中への塩化物イオン

の侵入を抑制する．

（2） 鉄筋を

防せい（錆）処理

する，または

耐食鉄筋

を使

用する．

（3） その他特殊な鉄筋腐食抑制方法を採用する．

P.599

表面被覆材による外来塩害の防止例

写真 万座ビーチホテルの外観

新たな表面被覆材となりえるか

塩ビサイディングによる遮塩実験（2009年度よりスタート）