放射性炭素を用いたコンクリート劣化の定量的解析手法の構築に向けて

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本年度は、昨年度得られた昭和42年建造の実構造物コンクリートの^<14>C深度プロファイルの解釈、コア深部の^<14>C起源解明に重点を置いた。具体的には、1)新鮮なコンクリートと、その原料であるセメント・混和剤の^<14>Cならびに炭素・酸素同位体比の測定、2)コンクリート中性化領域の薄片観察・元素マッピング、を行った。1. 新鮮なコンクリート、セメント、混和剤の^<14>C濃度、炭素含有量、炭素・酸素同位体比の結果から、新鮮なコンクリートの炭酸塩中の^<14>Cは、原材料のセメントの炭素(dead^<14>C)とコンクリートを製造する際に混入した大気炭素(modern^<14>C)が約1:1で混合したものであることがわかった。このことから、実構造物コンクリート深部の^<14>C値は、コンクリート製造時の初生値であると考えられ、コンクリート表層1cm部分の中性化は2～4年という非常に短時間で進行していたことが明らかとなった。中性化微少領域の^<14>C測定に向けての、微少炭素量による14C測定法の開発も行なった。2. 実構造物コンクリートコアに対して、劣化断面に垂直に薄片を作成し、中性化に伴う組織劣化の際、どのような結晶構造変化並びに物質移動を起こしているかをEPMAによって詳細に観察した。コンクリートコアの切断にはレーザーを用い、薄片作成時の炭酸化を極力防いだ。その結果、中性化による組織劣化、物質移動の様相が鮮明に得られ、中性化が進行しているコア表面部、および骨材の周辺部においては二次鉱物が成長し、Caの他、Na、K等の元素が濃集していることが明らかになった。以上のことから、コンクリート中の^<14>C濃度および炭素・酸素同位体比は、建造物の中性化進行プロセスを空間的かっ時間的に解析できる有効な手段であることが明らかになり、今後、コンクリート建造物の中性化速度の定量的評価に広く応用可能と考えられる。