JP6068305B2 - コンクリートコアの劣化評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートコアの劣化評価方法に関し、特にコンクリート構造物から採取したコンクリートコアの劣化程度を水の浸透を利用して評価するコンクリートコアの劣化評価方法に関する。

コンクリート構造物が劣化した場合、目視や打音による点検等の他に、必要に応じてコンクリートコアを採取して、劣化の程度や原因究明を行うのが一般的である。採取したコンクリートコアの試験項目としては、例えば、中性化深さ、外観検査、ひび割れ深さ、錆等の目視、圧縮強度、引張強度、弾性係数、配合分析、塩化物イオン含有量、アルカリ量分析、骨材の反応性、膨張量試験、細孔径分布、気泡分布、透気性、及び透水性試験等の多岐に亘る（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−１７０６４９号公報 特開２００８−１２８８４６号公報

しかしながら、コンクリートコアの劣化の程度を定量的に評価するためには、圧縮強度や引張強度、動弾性係数などの力学的特性が挙げられるが、いずれも破壊を伴う試験であり、コアを他の試験に用いるのに支障が生じる場合がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、コンクリート構造物から採取したコンクリートコアの劣化程度を水の浸透を利用して簡易に評価することができ、コンクリートコアの破壊を伴うことなく劣化評価方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、劣化したコンクリート構造物から採取したコンクリートコアの劣化程度を簡易的に評価するには、水の浸透の影響を直接的に評価することが好ましいことを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、以下の［１］〜［５］を提供するものである。
［１］コンクリート構造物からコンクリートコアを採取する工程と、
前記コンクリートコアが恒量になるまで乾燥させ、前記コンクリートコアの煮沸前質量を測定する工程と、
乾燥させた前記コンクリートコアを沸騰水中で煮沸した後、水中において２０℃に戻し、前記コンクリートコアの煮沸後質量を測定する工程と、
前記煮沸前質量と前記煮沸後質量との質量差を算出し、該質量差を前記煮沸前質量で除した値を質量変化率として算出する工程と、
健全部の質量変化率に対する算出した前記質量変化率を劣化指標値として算出し、前記劣化指標値が１．２１未満である場合に前記コンクリートコアに劣化が生じていないと判断する工程とを含むコンクリートコアの劣化評価方法。
［２］前記コンクリートコアの寸法及び形状は、φ５０ｍｍ×１００ｍｍ〜φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱状である［１］に記載のコンクリートコアの劣化評価方法。
［３］前記コンクリートコアを乾燥させる温度は、５０〜７０℃である［１］又は［２］に記載のコンクリートコアの劣化評価方法。
［４］前記コンクリートコアを乾燥させる日数は、１０日以上である［１］〜［３］のいずれかに記載のコンクリートコアの劣化評価方法。
［５］前記コンクリートコアの煮沸時間は、１時間以上である［１］〜［４］のいずれかに記載のコンクリートコアの劣化評価方法。

本発明によれば、コンクリート構造物から採取したコンクリートコアの劣化程度を水の浸透を利用して簡易に評価することができ、コンクリートコアの破壊を伴うことなく劣化評価方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るコンクリートコアの劣化評価方法を示すフローチャートである。 実施例における質量変化率と圧縮強度の関係を示すグラフである。 実施例における健全部に対する質量変化率比及び圧縮強度比の関係を示すグラフである。

本発明の実施の形態に係るコンクリートコアの劣化評価方法は、図１に示すように、コア採取工程Ｓ１０と、煮沸前質量測定工程Ｓ１１と、煮沸後質量測定工程Ｓ１２と、質量変化率算出工程Ｓ１３と、劣化判断工程Ｓ１４とを含む。

コア採取工程Ｓ１０において、コンクリート構造物からコンクリートコアを採取する。コンクリートコアの採取には、コンクリート用コアドリルを用いる。
コンクリート構造物から採取するコンクリートコアの寸法及び形状は、煮沸によって内部の微細なひび割れ及び空洞等まで水を浸透させるという観点から、φ５０ｍｍ×１００ｍｍ〜φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱状であることが好ましく、φ５０ｍｍ×１００ｍｍ〜φ７５ｍｍ×１５０ｍｍの円柱状であることが更に好ましい。

煮沸前質量測定工程Ｓ１１において、コンクリートコアが恒量になるまで乾燥させ、コンクリートコアの煮沸前質量を測定する。
コンクリートコアを乾燥させる温度は、コンクリートコア内部の水分を乾燥可能で、結合水、特にエトリンガイト等からの結合水が著しく逸散させることを防止するという観点から、５０〜７０℃であることが好ましく、乾燥に要する期間を勘案すると６０〜７０℃であることが更に好ましい。
コンクリートコアを乾燥させる日数は、コンクリートコア内部の水分を乾燥させて、コンクリートコアを恒量にするという観点から、１０日以上であることが好ましく、２０日以上であることが更に好ましい。

煮沸後質量測定工程Ｓ１２において、乾燥させたコンクリートコアを沸騰水中で煮沸した後、水中において２０℃（常温）に戻し、コンクリートコアの煮沸後質量を測定する。
コンクリートコアの煮沸時間は、内部の微細なひび割れ及び空洞等まで水を浸透させるという観点から、１時間以上であることが好ましく、より好ましくは１〜２時間であり、３時間以上煮沸しても煮沸後質量の増加は少ない。
煮沸後質量の測定は、コンクリートコアを水中から取り出した後、コア表面に付着した水分を拭い取り、コア内部のひび割れおよび空隙が水分に満たされた状態、すなわちＪＩＳ Ａ ０２０３ コンクリート用語で定義されている（骨材の）表面乾燥飽水状態で行う。

質量変化率算出工程Ｓ１３において、煮沸前質量と煮沸後質量との質量差を算出し、質量差を煮沸前質量で除した値を質量変化率として算出する。

劣化判断工程Ｓ１４において、健全部の質量変化率に対する質量変化率算出工程Ｓ１３で算出した質量変化率を劣化指標値として算出する。そして、劣化指標値が１．２１未満である場合にコンクリートコアに劣化が生じていないと判断する。
ここで、「健全部」とは、測定対象と同一水結合材比であって、しかも凍害、アルカリシリカ反応、化学的腐食、疲労、風化、老化、火災等の各種劣化を受けていないコンクリートのコアをいう。

劣化指標値の判断基準を１．２１とする根拠を以下に述べる。
コンクリートコアの質量変化率と圧縮強度の関係を図２に示す。図２のグラフより、質量変化率と圧縮強度とには相関があり、質量変化率が増えると圧縮強度が低下していく関係が成り立つ。つまり、コンクリートコアの劣化を示唆する圧縮強度の低下は、質量変化率の増加から検知できることを示す。
健全部におけるコンクリートコアの質量変化率と圧縮強度に対する劣化を呈するコンクリートコアの質量変化率と圧縮強度の比をとり、その関係を図３に示す。
コンクリート構造物のコア強度が設計基準強度以上であれば、一般に劣化はしていないと考えられる。そこで、健全部の最も高いコア強度に対する設計基準強度の比以上であれば劣化しておらず、その比を下回れば少なからず劣化が生じていると判断できる。図３のグラフに示す質量変化率と圧縮強度の近似線より、健全部に対する質量変化率の比（劣化指標値）は、１．２１以上である場合、健全部強度に対する設計基準強度の比を下回る。したがって、劣化指標値が１．２１以上である場合、コア強度が設計基準強度以下となってしまい好ましくないので、劣化指標値の判断基準を１．２１とする。

本発明の実施の形態に係るコンクリートコアの劣化評価方法によれば、コンクリート構造物から採取したコンクリートコアの劣化程度を水の浸透を利用して質量変化率を求め、質量変化率から劣化指標値を求めることにより簡易に評価することができる。

以下、本発明を具体的に説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。

＜コンクリートコアの採取＞
表１に示す配合のコンクリートを使用した７５０×７５０×２００ｍｍの試験体を３体作製した。健全部とする配合１以外には膨張材を標準量（２０ｋｇ／ｍ³）より多く混合し（３０ｋｇ／ｍ³、４０ｋｇ／ｍ³）、コンクリート内部に微細なひび割れを人工的に多数発生させた。コアの採取は配合２、３の膨張材の混合量によって劣化の程度を変えた２試験体から（劣化部１，２）と、膨張材を含まない配合１の試験体から（健全部）である。
コンクリートコアの寸法及び形状は、φ５０ｍｍ×１００ｍｍ、φ７５ｍｍ×１５０ｍｍ、φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱状である。

＜コンクリートコアの乾燥＞
乾燥時におけるコンクリートコアの煮沸前質量を測定した。乾燥時におけるコンクリートコア（劣化部２）の質量変化を表２に示す。

表２より、最も径の大きいφ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱状であっても乾燥１０日後以降の質量変化がみられず、恒量になっていることがわかる。このことより、コンクリートコアを乾燥させる日数は、１０日以上が好ましい。

＜コンクリートコアの煮沸＞
採取位置が劣化部２のφ７５ｍｍ×１５０ｍｍのコンクリートコアについて、煮沸時間を０．５、１．０、２．０、３．０時間と変化させて、煮沸後質量を測定した。煮沸後におけるコンクリートコアの質量変化を表３に示す。

表３より、煮沸時間が１．０時間以上においては、ほとんど質量変化がみられず、煮沸時間が３．０時間では質量変化がなかった。このことより、煮沸時間は１から２時間が好ましい。

＜質量変化率及び劣化指標値＞
１０日乾燥させた劣化した配合２、３及び健全部な配合１のコンクリート試験体から採取したコンクリートコアを沸騰水中で１．０時間煮沸した後、水中において２０℃に戻し、コンクリートコアを水中から取り出した後、コア表面に付着した水分を拭い取り、コア内部のひび割れおよび空隙が水分に満たされた状態（表面乾燥飽水状態）のコンクリートコアの煮沸後質量を測定した。
次に、煮沸前質量と煮沸後質量との質量差を算出し、質量差を煮沸前質量で除した値を質量変化率として算出した。算出した質量変化率を表４に示す。
次に、健全部の質量変化率に対する算出した質量変化率を劣化指標値として算出した。算出した劣化指標値を表４に示す。

表４より、劣化部１，２の劣化指標値は、１．２１以上であるので、劣化部１，２のコンクリートコアに劣化が生じていることが認定された。

＜動弾性係数及び圧縮強度＞
ＪＩＳ Ａ １１２７：２０１０「共鳴振動によるコンクリートの動弾性係数、動せん断弾性係数及び動ポアソン比試験方法」に準拠して、劣化した配合２，３及び健全な配合１の試験体からφ１００ｍｍ×２００ｍｍコアを採取し、動弾性係数を測定した。動弾性係数の測定結果を表５に示す。
ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して、劣化した配合２、３及び健全な配合１におけるφ１００ｍｍ×２００ｍｍのコンクリートコアの圧縮強度を測定した。圧縮強度の測定結果を表５に示す。

表５より、劣化が生じていると認定された配合２、３のコンクリートコアの動弾性係数および圧縮強度は、健全な配合１と比較して、明らかに低下していた。

Claims (5)

1. コンクリート構造物からコンクリートコアを採取する工程と、
   前記コンクリートコアが恒量になるまで乾燥させ、前記コンクリートコアの煮沸前質量を測定する工程と、
   乾燥させた前記コンクリートコアを沸騰水中で煮沸した後、水中において２０℃に戻し、前記コンクリートコアの煮沸後質量を測定する工程と、
   前記煮沸前質量と前記煮沸後質量との質量差を算出し、該質量差を前記煮沸前質量で除した値を質量変化率として算出する工程と、
   健全部の質量変化率に対する算出した前記質量変化率を劣化指標値として算出し、前記劣化指標値が１．２１未満である場合に前記コンクリートコアに劣化が生じていないと判断する工程
   とを含むコンクリートコアの劣化評価方法。
2. 前記コンクリートコアの寸法及び形状は、φ５０ｍｍ×１００ｍｍ〜φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱状である請求項１に記載のコンクリートコアの劣化評価方法。
3. 前記コンクリートコアを乾燥させる温度は、５０〜７０℃である請求項１又は２に記載のコンクリートコアの劣化評価方法。
4. 前記コンクリートコアを乾燥させる日数は、１０日以上である請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリートコアの劣化評価方法。
5. 前記コンクリートコアの煮沸時間は、１時間以上である請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリートコアの劣化評価方法。