京都大学博士 ( 工学 ) 氏名宮口克一 論文題目 塩素固定化材を用いた断面修復材と犠牲陽極材を併用した断面修復工法の鉄筋防食性能に関する研究 ( 論文内容の要旨 ) 本論文は, 塩害を受けたコンクリート構造物の対策として一般的な対策のひとつである, 断面修復工法を検討の対象とし, その耐久性をより

Title

塩素固定化材を用いた断面修復材と犠牲陽極材を併用し

た断面修復工法の鉄筋防食性能に関する研究( Abstract_要

旨 )

Author(s)

宮口, 克一

Citation

Kyoto University (京都大学)

Issue Date

2015-01-23

URL

https://doi.org/10.14989/doctor.k18691

Right

Type

Thesis or Dissertation

Textversion

ETD

京都大学 博士（工学） 氏名 宮口 克一 論文題目 塩素固定化材を用いた断面修復材と犠牲陽極材を併用した断面修復工法の鉄筋防食性 能に関する研究 （ 論 文 内 容 の 要 旨 ） 本 論 文 は ， 塩 害 を 受 け た コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 対 策 と し て 一 般 的 な 対 策 の ひ と つ で あ る ， 断 面 修 復 工 法 を 検 討 の 対 象 と し ， そ の 耐 久 性 を よ り 高 め る 方 法 に つ い て 検 討 を 行 い ， 効 果 的 か つ 経 済 的 な 断 面 修 復 工 法 の 仕 様 を 提 案 す る こ と を 本 研 究 の 目 的 と し て 取 り 組 ん だ ， 一 連 の 研 究 成 果 を ま と め た も の で あ り ， 全 ５ 章 に よ り 構 成 さ れ て い る . 第 １ 章 は 序 論 で あ り 本 研 究 の 背 景 と 目 的 を 示 し て い る ． 第 ２ 章 で は ， 塩 害 を 受 け る コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 断 面 修 復 工 法 ， 塩 害 に 対 す る コ ン ク リ ー ト 混 和 材 の 効 果 お よ び 電 気 化 学 的 鉄 筋 防 食 工 法 に 関 わ る 既 往 の 研 究 を 整 理 し ， 本 論 文 で 取 り 組 む 課 題 を 示 し て い る ． 第 ３ 章 で は ， カ ル シ ウ ム ア ル ミ ネ ー ト を 主 成 分 と す る 塩 素 固 定 化 材 に つ い て ， 混 和 す る セ メ ン ト の 種 類 を 普 通 ポ ル ト ラ ン ド セ メ ン ト 以 外 の 早 強 お よ び 低 熱 ポ ル ト ラ ン ド セ メ ン ト と し た 場 合 で も 塩 素 固 定 化 能 力 を 発 揮 す る こ と を 確 認 し て い る ． ま た ， 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 す る こ と に よ り ， モ ル タ ル の フ ロ ー ダ ウ ン と 乾 燥 収 縮 の 増 加 が 認 め ら れ た が ， 塩 素 固 定 化 材 の 粒 度 の う ち ， 10μ m 以 下 の 微 粒 分 を カ ッ ト す る こ と に よ り ， 塩 素 固 定 化 能 力 は 変 わ ら ず ， こ れ ら の 特 性 が あ る 程 度 緩 和 す る こ と を 確 認 し て い る ． 次 に ， 一 般 的 な 断 面 修 復 材 と し て 用 い ら れ る ポ リ マ ー セ メ ン ト モ ル タ ル に 混 和 し た 場 合 の 物 性 に つ い て 検 討 を 行 い ， モ ル タ ル 硬 化 体 中 で カ ル シ ウ ム ア ル ミ ネ ー ト か ら 生 成 し た ハ イ ド ロ カ ル マ イ ト が 可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン を 固 定 化 す る た め ， 塩 化 物 イ オ ン の 浸 透 が 大 幅 に 抑 制 さ れ る こ と を 確 認 し て い る ． ま た ， 塩 害 を 受 け た コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 断 面 修 復 工 法 を 模 擬 し ， 塩 化 物 イ オ ン を 含 ん だ コ ン ク リ ー ト と 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 し た 断 面 修 復 材 と を 打 ち 継 い だ 供 試 体 を 作 製 し ， 打 継 界 面 に お け る 塩 化 物 イ オ ン の 拡 散 挙 動 に つ い て ， 実 験 的 な 検 討 を 行 っ て い る ． そ の 結 果 ， 打 継 界 面 付 近 の 可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン は ， コ ン ク リ ー ト か ら モ ル タ ル 側 に ， 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 し な い モ ル タ ル を 打 継 い だ 場 合 よ り も 多 く 移 動 し ， 界 面 付 近 の コ ン ク リ ー ト 側 の 可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン は 大 き く 減 少 し ， 界 面 付 近 の モ ル タ ル 側 の 固 定 化 塩 化 物 イ オ ン が 卓 越 し て 増 加 す る こ と を 確 認 し て い る ． ま た ， こ の 塩 化 物 イ オ ン の 拡 散 挙 動 は ，可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン が Fick の 法 則 に よ る 拡 散 に 従 い ，塩 化 物 イ オ ン の 固 定 化 の 割 合 お よ び 固 定 化 の 上 限 値 を 導 入 す る こ と で 数 値 解 析 的 に 再 現 す る こ と が 可 能 で あ る こ と を 示 し て い る ． さ ら に こ の 解 析 モ デ ル を 用 い て ， 断 面 修 復 工 法 を 実 施 す る 場 合 の ラ イ フ サ イ ク ル コ ス ト を 試 算 し た 結 果 ， 想 定 す る 供 用 年 数 に よ り 最 適 な 断 面 修 復 深 さ が あ る こ と を 示 し て い る ． ま た ， 長 期 の 耐 久 性 を 考 慮 す る 場 合 ， 断 面 修 復 材 に 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 す る こ と で ， 断 面 修 復 工 法 に お け る ラ イ フ サ イ ク ル コ ス ト を 小 さ く 抑 え る こ と を 提 示 し て い る ． 第 ４ 章 で は ， 塩 害 を 受 け た コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 断 面 修 復 工 法 を 模 擬 し た 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 供 試 体 を 作 製 し ， 断 面 修 復 工 法 と 併 用 す る 犠 牲 陽 極 材 の 鉄 筋 腐 食 抑 制 性 能 に つ い て ， 躯 体 コ ン ク リ ー ト 強 度 ， 躯 体 コ ン ク リ ー ト 中 の 塩 化 物 イ オ ン 量 ， 暴 露 環 境 温 度 ，犠 牲 陽 極 材 の 設 置 位 置 等 に よ り ど の よ う な 影 響 を 受 け る か 実 験 的 に 検 討 し て い る ． そ の 結 果 ， 犠 牲 陽 極 材 を 断 面 修 復 材 内 部 に 設 置 す る 供 試 体 は ， 躯 体 コ ン ク リ ー ト 強

京都大学 博士（工学） 氏名 宮口 克一 度 が 21N/mm2_{か つ ， 塩 化 物 イ オ ン 量 が 10kg/m}3_{で 環 境 温 度 が 35℃ の 厳 し い 腐 食 環 境 下} に お け る 暴 露 条 件 で は ， 6 か 月 ほ ど で 鉄 筋 の 腐 食 が 発 生 し ， 鉄 筋 防 食 効 果 の 持 続 性 に 課 題 が 残 る こ と を 確 認 し た ． 一 方 ， 犠 牲 陽 極 材 を 打 継 界 面 付 近 の 躯 体 コ ン ク リ ー ト の 外 部 に 設 置 す る 供 試 体 は ， 同 じ 条 件 で も 鉄 筋 の 腐 食 を 抑 制 す る 防 食 効 果 が 持 続 し て い る こ と を 確 認 し た ． ま た ， こ の 犠 牲 陽 極 材 を 外 側 に 設 置 し た 供 試 体 は ， 内 部 に 設 置 し た 供 試 体 に 比 べ て 躯 体 コ ン ク リ ー ト 側 の 鉄 筋 の 防 食 範 囲 が 広 く な り ， 特 に 犠 牲 陽 極 材 を 設 置 し た 直 下 に あ る 鉄 筋 の 腐 食 抑 制 効 果 が 高 く ， 効 果 的 に 鉄 筋 を 防 食 で き る 方 法 で あ る こ と を 提 示 し て い る ． さ ら に ， こ の 犠 牲 陽 極 材 を 打 継 界 面 付 近 の 躯 体 コ ン ク リ ー ト の 外 側 に 設 置 す る 供 試 体 の 犠 牲 陽 極 材 設 置 部 に 有 機 -無 機 複 合 型 塗 膜 養 生 材 を 塗 布 し た も の は ， 躯 体 コ ン ク リ ー ト 側 の 鉄 筋 防 食 効 果 が 向 上 す る こ と を 確 認 し て い る ． ま た ， 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 し た ポ リ マ ー セ メ ン ト モ ル タ ル を 断 面 修 復 材 に 用 い る と ， 断 面 修 復 材 側 の 鉄 筋 防 食 効 果 が 向 上 す る こ と を 確 認 し て い る ． 断 面 修 復 工 法 を 適 用 す る 際 に こ れ ら を 用 い る こ と で ， さ ら に 鉄 筋 防 食 性 能 が 向 上 す る こ と を 示 し て い る ． ま た ， 犠 牲 陽 極 材 の 鉄 筋 腐 食 抑 制 性 能 に つ い て ， 鉄 筋 の 復 極 量 ， 防 食 電 流 密 度 ， 分 極 抵 抗 お よ び 鉄 筋 腐 食 電 流 密 度 を 防 食 効 果 の 評 価 パ ラ メ ー タ と し て 検 討 し ， ど の パ ラ メ ー タ も 評 価 項 目 と し て 妥 当 な 閾 値 を も っ た も の で あ る こ と を 確 認 し て い る ．そ こ で ， 鉄 筋 の 防 食 効 果 を 鉄 筋 防 食 率 で 評 価 し ， そ の 評 価 指 標 と し て 防 食 電 流 密 度 お よ び 復 極 量 を 検 討 し ， そ の 結 果 ， 各 々 鉄 筋 防 食 率 の 評 価 指 標 と し て 妥 当 な 基 準 値 を も つ こ と を 確 認 し て い る ． 断 面 修 復 工 法 に 犠 牲 陽 極 材 を 併 用 す る 防 食 工 法 は ， 暴 露 環 境 や 躯 体 コ ン ク リ ー ト 中 の 塩 化 物 イ オ ン 量 に も よ る が ，断 面 修 復 界 面 か ら 200mm～ 800mm 程 度 の 位 置 に あ る 鉄 筋 に も 防 食 抑 制 効 果 を 発 揮 す る 工 法 で あ る こ と を 確 認 し て い る ． さ ら に ， 犠 牲 陽 極 材 を 設 置 し た 場 合 の 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 内 の 電 位 お よ び 電 流 分 布 に つ い て ， ラ プ ラ ス の 式 に 基 づ い た 境 界 要 素 法 に よ る 数 値 解 析 を 実 施 し ， そ の 手 法 は お お む ね 有 効 で あ る こ と を 確 認 し て い る ． そ の 結 果 に 基 づ き ， 犠 牲 陽 極 材 を 用 い た 防 食 工 法 の ラ イ フ サ イ ク ル コ ス ト を 試 算 し た 結 果 ， 想 定 す る 供 用 年 数 に よ り ， 最 適 な 犠 牲 陽 極 材 の 設 置 条 件 が 異 な る こ と を 示 し て い る ．特 に 50 年 以 上 の 長 期 耐 久 性 を 想 定 す る 場 合 ， 犠 牲 陽 極 材 は 外 部 設 置 と し た 方 が ラ イ フ サ イ ク ル コ ス ト を 抑 え る こ と が で き る こ と を 示 し て い る ． 第 ５ 章 は 結 論 で あ り ， 本 論 文 で 得 ら れ た 成 果 に つ い て 要 約 す る と と も に ， 上 記 の 成 果 を 取 り ま と め ， 想 定 す る 環 境 や 耐 用 年 数 に お い て ， 効 果 的 か つ 経 済 的 な 断 面 修 復 工 法 の 工 法 選 定 の フ ロ ー を 提 案 し ， 今 後 の 課 題 に つ い て 述 べ て い る ．

氏 名 宮口 克一 （ 論 文 審 査 の 結 果 の 要 旨 ） 本 論 文 は 、塩 害 を 受 け た コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 対 策 と し て 一 般 的 な 対 策 の ひ と つ で あ る ，断 面 修 復 工 法 を 検 討 の 対 象 と し ，そ の 耐 久 性 を よ り 高 め る 方 法 に つ い て 検 討 を 行 い ， 効 果 的 か つ 経 済 的 な 断 面 修 復 工 法 の 仕 様 を 提 案 す る こ と を 本 研 究 の 目 的 と し て 取 り 組 ん だ ，一 連 の 研 究 成 果 を ま と め た も の で あ り ， 得 ら れ た 主 な 成 果 は 次 の と お り で あ る ． １ ．塩 素 固 定 化 材 を 断 面 修 復 材 に 混 和 す る こ と で ，可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン が 固 定 化 さ れ ， 塩 化 物 イ オ ン の 浸 透 が 大 幅 に 抑 制 さ れ る こ と で ， 塩 害 を 受 け る コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 断 面 修 復 材 と し て 高 い 耐 久 性 を 示 す こ と を 明 ら か に し て い る ． ２ ． 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 し た 断 面 修 復 材 と 塩 化 物 イ オ ン を 混 和 し た コ ン ク リ ー ト の 打 継 界 面 付 近 で は ， モ ル タ ル 側 の 固 定 化 塩 化 物 イ オ ン が 卓 越 し て 増 加 し ， コ ン ク リ ー ト 側 の 可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン は 大 き く 減 少 す る こ と を 明 ら か に し て い る ． ３ ． 塩 素 固 定 化 材 を 混 和 し た 断 面 修 復 材 へ の 塩 化 物 イ オ ン の 拡 散 挙 動 は ， 可 溶 性 塩 化 物 イ オ ン が Fick の 法 則 に よ る 拡 散 に 従 い ，塩 化 物 イ オ ン の 固 定 化 の 割 合 お よ び 固 定 化 の 上 限 値 を 導 入 す る こ と で 数 値 解 析 的 に 再 現 す る こ と が 可 能 で あ る こ と を 示 し ， こ の 解 析 モ デ ル を 用 い て ， 断 面 修 復 工 法 を 実 施 す る 場 合 の ラ イ フ サ イ ク ル コ ス ト を 試 算 し た 結 果 ，想 定 す る 供 用 年 数 に よ り 最 適 な 断 面 修 復 深 さ が あ る こ と を 明 ら か に し て い る ． ４ ． 犠 牲 陽 極 材 を 外 側 に 設 置 し た も の は ， 内 部 に 設 置 し た も の に 比 べ て 躯 体 コ ン ク リ ー ト 側 の 鉄 筋 の 防 食 範 囲 が 広 く な り ， 特 に 犠 牲 陽 極 材 を 設 置 し た 直 下 に あ る 鉄 筋 の 腐 食 抑 制 効 果 が 高 い こ と を 明 ら か に し て い る ． ５ ． 断 面 修 復 工 法 と 犠 牲 陽 極 材 を 併 用 し た 鉄 筋 防 食 工 法 に お い て ， そ の 防 食 効 果 を 鉄 筋 防 食 率 で 評 価 し ， そ の 評 価 指 標 と し て 鉄 筋 に 流 れ る 防 食 電 流 密 度 お よ び 復 極 量 が 妥 当 な 基 準 値 を も つ こ と を 明 ら か に し て い る ． ６ ． 得 ら れ た 知 見 を も と に ， 想 定 す る 環 境 や 耐 用 年 数 に お い て ， 効 果 的 か つ 経 済 的 な 断 面 修 復 工 法 の 工 法 選 定 の フ ロ ー を 構 築 ・ 提 案 し て い る ． 以 上 要 す る に ，本 論 文 は 塩 素 固 定 化 材 を 用 い た 断 面 修 復 材 と 犠 牲 陽 極 材 を 併 用 し た 断 面 修 復 工 法 に お け る 鉄 筋 防 食 性 能 に 関 す る 研 究 で あ っ て ，断 面 修 復 工 法 に 塩 素 固 定 化 材 お よ び 犠 牲 陽 極 材 を 用 い る こ と で ，想 定 す る 耐 用 年 数 に 応 じ た 最 適 な 工 法 設 計 を 容 易 に す る こ と で ，塩 害 を 受 け る コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 断 面 修 復 工 法 の 耐 久 性 の 向 上 に 多 大 に 貢 献 す る 研 究 で あ り ，学 術 上 ，実 際 上 寄 与 す る と こ ろ が 少 な く な い ．よ っ て ，本 論 文 は 博 士 （ 工 学 ） の 学 位 論 文 と し て 価 値 あ る も の と 認 め る ． ま た ， 平 成 26 年 12 月 17 日 ， 論 文 内 容 と そ れ に 関 連 し た 事 項 に つ い て 試 問 を 行 っ て ，申 請 者 が 博 士 後 期 課 程 学 位 取 得 基 準 を 満 た し て い る こ と を 確 認 し ， 合 格 と 認 め た ．