凍結融解作用を受けるコンクリートの物質透過性と鉄筋腐食に関する研究

寒冷地におけるコンクリート構造物はその気候的な条件(凍結融解作用)により、コンクリート組織の膨張、緩みあるいはそれに伴うひび割れの発生や崩壊として特徴づけられる、特有の凍害劣化を受けやすい環境にある。一方で、近年、凍結防止剤などの塩化物が存在する環境下では凍結融解との複合作用により劣化が促進され、表層2cm程度までがフレーク(薄片)状に剥げ落ちるスケーリング劣化(表層はく離)が顕在化してきている。さらに劣化が進行した段階では骨材が露出し、著しい場合には、表層数cm程度のコンクリート組織の剥落を招く。そして、外部劣化因子からの保護層としてのかぶり(表層部)コンクリートの機能が完全に低下し、内部の鉄筋が腐食するケースも多数報告されている。そこで本研究は、凍結融解作用を受けたコンクリートの物質透過性を明らかにするとともに、鉄筋腐食との関わりについて検討することを目的としたものである。本年度は、コンクリートの物質透過性の観点から、凍害の劣化の進行と、鉄筋腐食の形態や速度などとの関連性について実験的に検討した。さらに、コンクリート中への塩化物の供給条件が鉄筋腐食に及ぼす影響についても考察を加えた。得られた結果の概要を以下に述べる。1.スケーリング等の凍結融解作用による劣化が顕在化していない初期の時点においても、コンクリート表層部では塩化物イオン等の鉄筋腐食に関わる物質が拡散しやすく、その結果、鉄筋表面の不導体被膜を破壊する可能性があることを明らかにした。このような凍害劣化の進行の場合、鉄筋の腐食形態は、ミクロセル腐食が卓越するものと考えられる。2.自然電位測定により得られた電位値は、鉄筋腐食の状態をある確率で予測するものであり、腐食の進行速度や腐食面積率を精度よく推測することは困難であることが確認された。3.コンクリート中へ断続的に塩化物が供給される場合、コンクリート表面は著しい乾湿の繰り返しを受けることになり、その影響によりコンクリート組織が脆弱化し、塩化物イオン等の浸透を促進させることが確認された。

寒冷地におけるコンクリート構造物はその気候的な条件(凍結融解作用)により、コンクリート組織の膨張、緩みあるいはそれに伴うひび割れの発生や崩壊として特徴づけられる、特有の凍害劣化を受けやすい環境にある。一方で、近年、凍結防止剤などの塩化物が存在する環境下では凍結融解との複合作用により劣化が促進され、表層2cm程度までがフレーク(薄片)状に剥げ落ちるスケーリング劣化(表層はく離)が顕在化してきている。さらに劣化が進行した段階では骨材が露出し、著しい場合には、表層数cm程度のコンクリート組織の剥落を招く。そして、外部劣化因子からの保護層としてのかぶり(表層部)コンクリートの機能が完全に低下し、内部の鉄筋が腐食するケースも多数報告されている。そこで本研究は、凍結融解作用を受けたコンクリートの物質透過性を明らかにするとともに、鉄筋腐食との関わりについて検討することを目的としたものである。本年度は、コンクリートの物質透過性の観点から、凍害の劣化の進行と、鉄筋腐食の形態や速度などとの関連性について実験的に検討した。さらに、コンクリート中への塩化物の供給条件が鉄筋腐食に及ぼす影響についても考察を加えた。得られた結果の概要を以下に述べる。1.スケーリング等の凍結融解作用による劣化が顕在化していない初期の時点においても、コンクリート表層部では塩化物イオン等の鉄筋腐食に関わる物質が拡散しやすく、その結果、鉄筋表面の不導体被膜を破壊する可能性があることを明らかにした。このような凍害劣化の進行の場合、鉄筋の腐食形態は、ミクロセル腐食が卓越するものと考えられる。2.自然電位測定により得られた電位値は、鉄筋腐食の状態をある確率で予測するものであり、腐食の進行速度や腐食面積率を精度よく推測することは困難であることが確認された。3.コンクリート中へ断続的に塩化物が供給される場合、コンクリート表面は著しい乾湿の繰り返しを受けることになり、その影響によりコンクリート組織が脆弱化し、塩化物イオン等の浸透を促進させることが確認された。