報告部分断面修復が補修後の再劣化に及ぼす影響渡部正

(1)

報告部分断面修復が補修後の再劣化に及ぼす影響

渡部正^*1・松林裕二^*2・槙島修^*3・魚本健人^*4

要旨：本研究は，塩害で劣化したコンクリート構造物を補修した後に生ずる再劣化の原因とその対策を明らかにすることを目的として実施しているものである。今回報告する補修方法は，各種材料を使用した部分断面修復であり，内陸条件および海洋条件にて暴露し，内部に配置した鉄筋の腐食状況を調査した。暴露 1 年と 3 年における鉄筋腐食状況を定量的に測定した結果，使用する断面修復材の種類や暴露環境条件によって腐食形態が異なることが明らかになった。特に，断面修復材と母材コンクリートとの境界部の腐食速度が他の部位より速いことを定量的に示すことができた。

キーワード：塩害，断面修復，マクロセル腐食，劣化，暴露試験

1.

はじめに

本報告は，塩害によって劣化したコンクリート構造物を補修した後に生ずる再劣化のメカニズムを明らかにし，合理的補修設計法を提案することを目的に実施している暴露試験結果の一部についてとりまとめたものである。

著者らのグループは，道路橋の鉄筋コンクリート床版を対象として，コンクリート中の塩化物イオン量，補修の広さ，補修材の種類，補修の深さおよび表面被覆材の有無等を要因とした鉄筋コンクリート試験体を作製して，海洋環境下と内陸環境下に長期間暴露し，外観観察，電気化学的測定，内在塩分の塩化物イオンの拡散性状および鉄筋腐食状況の観察等を実施している1),2),3),4)。

ここでは，これら暴露試験体のうち，断面修復材，表面被覆材が異なる

10

種類について暴露

1

年と3年の試験体から取り出した鉄筋の腐食状況について調査した結果について報告する。対象とした補修は，部分断面修復であるため，マクロセル腐食や補修境界部の腐食速度についての考察を行った。

2.

実験概要

2.1

試験体の形状・寸法

試験体の形状・寸法および補修条件は，図－

１，表－１に示したとおりであり，寸法は 15×

15×53cm，かぶり

3cm

として鉄筋を

2

本配置し，

断面修復の範囲，深さおよび表面被覆材での補修範囲等を試験要因とした。

コンクリートの配合およびその使用材料は表

－２に示すとおりとした。コンクリートには練混ぜ時に塩化物イオンを

0, 2.4, 4.8kg/m

³それぞれ混入している。鉄筋は，SD345，D19 であり，

両端の折り曲げ部分はエポキシ樹脂で塗装を行った。

2.2 補修方法および補修材料

コンクリート試験体は，断面修復部に予め発泡スチロールを配置しておき，その状態でコンクリートを打ち込んで作製した。模擬したはつり部分は，ワイヤーブラシや圧搾空気を用いて表面のレイタンスや汚れを除去した。その後，

プライマーの塗布，鉄筋の防錆処理を行い，次に，断面修復，表面被覆を行った。

補修材料は表－３に示すとおりであり，試験

*1

前田建設工業(株) 技術研究所博士(工学)

(正会員)

*2

太平洋マテリアル(株) 開発研究所博士(工学)

(正会員)

*3

飛島建設(株) 土木設計部

(正会員)

*4

東京大学生産技術研究所都市基盤安全工学国際研究センター教授工博

(正会員)

コンクリート工学年次論文集，Vol.29，No.1，2007

(2)

体Ａ～Ｅについては補修材

No.0

とした。また，

試験体Ｂについては，補修材

No.0～9

の

10

種類とし，補修作業はそれぞれのメーカに依頼して行った。

60

150

エポキシ塗装 D19 [A]

60

[B] 150

40

[C] 断面修復

40

[D] 150

[E]

50

530 350 150

35 [F]

60

150

60

150

60

[B] 150¹⁵⁰

[B]

40

[C] 断面修復

40

[C] 断面修復

40

[D] 150

40

[D] 150

[E]

50

530 350 150

35 [F]

50

530 350 150

35 [F]

図－１試験体の形状寸法と種類(単位:mm)

表－１試験体の補修条件

150 2-B-有

全面被覆 530 60

2-A-有

150 40 2-D-有

530 2-C-有

4.8 530

3-A-有

50 530

2-F-有

530 3-C-有

150 60 3-B-有

150 40 3-D-有

150 1-B-無

0 上面無し 530 60

1-A-無

全面被覆 1-E-有補修無し

1-E-無補修無し

150 2-B-無

上面無し

2.4 530 60

2-A-無

150

2-D-無 530 40

2-C-無

表面被覆範囲 Cl-量

(kg/m³) 断面修復

深さ(mm) 断面修復

長さ(mm) 記号

150 2-B-有

全面被覆 530 60

2-A-有

150 40 2-D-有

530 2-C-有

4.8 530

3-A-有

50 530

2-F-有

530 3-C-有

150 60 3-B-有

150 40 3-D-有

150 1-B-無

0 上面無し 530 60

1-A-無

全面被覆 1-E-有補修無し

1-E-無補修無し

150 2-B-無

上面無し

2.4 530 60

2-A-無

150

2-D-無 530 40

2-C-無

表面被覆範囲 Cl-量

(kg/m³) 断面修復

深さ(mm) 断面修復

長さ(mm) 記号

表－２コンクリートの配合，使用材料

AE減水剤、AE剤混和剤

青梅産硬質砂岩系砕石密度2.64g/cm³ 粗骨材

0 , 2.4 , 4.8 kg/m³ 塩化物イオン量

4.5±1.5％

空気量

12±2.5cm スランプ

普通ポルトランドセメント密度3.16g/cm³ セメント

34.3N/mm² 圧縮強度

大井川産陸砂密度2.58g/cm³ 細骨材

65％

水セメント比

20mm 粗骨材最大寸法

AE減水剤、AE剤混和剤

青梅産硬質砂岩系砕石密度2.64g/cm³ 粗骨材

0 , 2.4 , 4.8 kg/m³ 塩化物イオン量

4.5±1.5％

空気量

12±2.5cm スランプ

普通ポルトランドセメント密度3.16g/cm³ セメント

34.3N/mm² 圧縮強度

大井川産陸砂密度2.58g/cm³ 細骨材

65％

水セメント比

20mm 粗骨材最大寸法

表－３補修材料の仕様

柔軟型PCM PCM(Acr)

浸透性固化剤 7

柔軟型PCM PCM(SBR、防錆剤)

ｴﾏﾙｼﾞｮﾝ(Acr) 6

柔軟型ｱｸﾘﾙｳﾚﾀﾝ PCM(Veo)

PCP(Acr、防錆剤) 9

ｸﾛﾛﾌﾟﾚﾝｺﾞﾑ PCM(SBR)

PCP(SBR) 8

柔軟型ｴﾎﾟｷｼ樹脂 PCM(SBR)

水性ｴﾎﾟｷｼ樹脂 4

ウレタン樹脂 PCM(Veo)

PCP(Veo) 3

ｱﾙｶﾘ付与剤、防錆剤 2

柔軟型ｴﾎﾟｷｼ樹脂ｴﾎﾟｷｼ樹脂ﾓﾙﾀﾙ

ｴﾎﾟｷｼ樹脂 5

ｱｸﾘﾙ樹脂 PCM(SBR)

ｴﾏﾙｼﾞｮﾝ(EVA) 1

柔軟型ｴﾎﾟｷｼ樹脂 PCM(Veo)

PCP(Veo) 0

表面被覆材断面修復材

プライマー No.

PCP(SBR) 8

PCP(Veo) 3

PCP(Veo) 0

プライマー No.

PCP:ポリマーセメントペースト PCM:ポリマーセメントモルタル

Acr:アクリル系, SBR:スチレンブタジエンゴム系 Veo:ベオバ系, EVA:エチレン酢酸ビニル系

PCP(SBR) 8

PCP(Veo) 3

PCP(Veo) 0

プライマー No.

PCP(SBR) 8

PCP(Veo) 3

PCP(Veo) 0

プライマー No.

PCP:ポリマーセメントペースト PCM:ポリマーセメントモルタル

Acr:アクリル系, SBR:スチレンブタジエンゴム系 Veo:ベオバ系, EVA:エチレン酢酸ビニル系

2.3 試験体の暴露条件

コンクリート試験体は海洋環境下と内陸環境下に暴露した。海洋暴露場は，静岡県伊豆半島東海岸の波打ち際であり，常時海水飛沫を受ける厳しい腐食環境下である。内陸暴露場は，千葉県千葉市稲毛市の東京大学西千葉実験場内であり，海岸より

3km

内陸に位置し，飛来塩分の影響を受けない環境下である。

2.4 鉄筋の腐食度の測定方法

鉄筋の腐食面積率の測定は，暴露

1

年および

3

年経過した後に行った。試験体の外観観察後，

試験体を割裂して鉄筋を取り出し，透明フィルムを巻きつけて発錆部分を写し取って

2

値化した。その画像を専用の処理ソフトを用いることで腐食面積率を計測した。

(3)

腐食減量の測定は，鉄筋をコンクリートに埋め込む前に予め質量を測定し，試験体を割裂して鉄筋を取り出した鉄筋の質量減少から求めた。

鉄筋の錆の除去は，60℃のクエン酸アンモニウ

ム

10％水溶液に 24

時間浸漬した後，ワイヤーブ

ラシにて行った。このような測定は，試験体に埋め込まないで保管しておいた鉄筋についても同時に行い，黒皮分の補正量とした。

3.

鉄筋腐食面積率の分布

腐食面積率は，鉄筋の中央

350mm

の区間で測定した。図－２は，部分断面修復を行った試験体Ｂ(補修材仕様

No.0)に埋め込んだ 2

本の鉄筋において，鉄筋の中央から左右対称としてそれぞれの部位の腐食面積率を平均して図示したものである。横軸の

0mm

は鉄筋折り曲げ側のエポキシ塗装との境界，

0～100mm

はコンクリート部，

100mm

は断面修復材とコンクリートとの境界，

100～175mm

は断面修復部，175mm は鉄筋中央

を表している。

これらの図より，断面修復材とコンクリートとの境界部分における腐食が，他の部分より著しく大きいことが分かる。そして，腐食面積率が著しく大きくなる範囲は，境界面からそれぞれ

10mm

程度であり，部分補修を行った場合には境界部の±10mm 付近の鉄筋に着目する必要があることを示している。また，コンクリート部と断面修復部においては，コンクリート側が先行して腐食する試験体や，その逆に，断面修復部側が先行して腐食する試験体が認められた。

断面修復境界部の±10mm 付近を詳細に観察すると，境界面を挟んだコンクリート部分と断面修復材部分の両方で腐食が進行している。そこで，部分断面修復の試験体Ｂ(補修材仕様

No.0

～9)において，暴露

3

年における断面修復境界部のコンクリート側

10mm

と断面修復側

10mm

における腐食面積率の関係を図－３に示す。プライマーの種類として，亜硝酸系，樹脂系およびポリマーセメント系他の