(57)【要約】【課題】コンクリート中のセメント部における塩素の濃度をより正確に測定できるようにする。【解決手段】ステップＳ１０１で、コンクリート中のカルシウムの濃度を測定して第１カルシウム濃度値を得る。また、ステップＳ１０２で、コンクリート中の塩素の濃度を測定して塩素濃度値を得る。一方、ステップＳ１０３で、上述した測定対象のコンクリートの原料として用いたセメント中のカルシウムの濃度を測定して第２カルシウム濃度値を得る。これらの各濃度値を得た後、ステップＳ１０４で、第１カルシウム濃度値と第２カルシウム濃度値との比で塩素濃度値を補正し、測定対象のコンクリート中のセメント部における塩素濃度とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート中のカルシウムの濃度を測定して第１カルシウム濃度値を得る第１カルシウム濃度測定ステップと、
前記コンクリート中の塩素の濃度を測定して塩素濃度値を得る塩素濃度測定ステップと、
前記コンクリートの原料のセメント中のカルシウムの濃度を測定して第２カルシウム濃度値を得る第２カルシウム濃度測定ステップと、
前記第１カルシウム濃度値と前記第２カルシウム濃度値との比で前記塩素濃度値を補正して前記コンクリート中のセメント部における塩素濃度とする塩素濃度補正ステップと
を備えることを特徴とするコンクリート中の塩素濃度測定方法。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート中の塩素濃度測定方法において、
蛍光Ｘ線分析法により、カルシウムの濃度および塩素の濃度を測定することを特徴とするコンクリート中の塩素濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート中のセメント部の塩素の濃度を測定するコンクリート中の塩素濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの多くは、鉄筋との複合材料である鉄筋コンクリートに用いられている。特に、コンクリートと鉄筋の熱膨張率がほぼ等しいこと、圧縮に耐えるコンクリートと引っ張りに耐える鉄筋との組み合わせが力学特性上有利なこと、ともに原材料が廉価であることなどの理由から、鉄筋コンクリートは建設材料や土木材料として広く用いられている。また、自然環境下では錆びやすい鉄筋を、アルカリ性のコンクリートで防護して錆を防ぐことも、コンクリートの役割の１つとなっている。
【０００３】
しかしながら、鉄筋コンクリートも恒久的に機能を持続する材料ではない。例えば、長年の間に二酸化炭素などの酸性ガスなどによってコンクリートの中性化が進むと、コンクリート中の鉄筋は錆びる恐れがある。また、コンクリート中に、海から飛来する海塩粒子や融雪剤を起源とする塩素（塩化物イオン）が侵入すると、鉄筋の表面に形成されている不動態皮膜を破壊し、結果として、鉄筋は更に錆びやすくなる。古くは、海砂をコンクリートの原料に用いたことで鉄筋の錆を引き起こした事例もあったように、塩素は少量であっても鉄筋の腐食を加速する。
【０００４】
コンクリートの原料は、セメント，水，骨材である。骨材は，更に砕石などの粗骨材と、砂などの細骨材とに分類される。いずれの原料についても、塩素の含有量を極めて低濃度に制限している。「JIS R 5210」に規定の普通ポルトランドセメント中の塩化物イオン濃度の許容値は、０．０３５％（重量分率）であり、「JIS A 5308」の品質規定および土木学会の品質基準（JSCE-B 101）に定める練混ぜ水の塩化物イオン濃度は、２００ｐｐｍ以下（重量分率）である。
【０００５】
現在、構造物として供されている鉄筋コンクリートは、長いもので建設から３０年以上経過している。このような長期にわたって用いられている鉄筋コンクリート中に、上述した原料に含まれる塩素濃度の許容値から算出される濃度以上の塩素が含まれる場合、この塩素は周囲の環境に由来するものである。例えば、海から飛来する海塩粒子や融雪剤に含まれる塩素が長い間にコンクリート中に侵入した結果として含まれるものである。
【０００６】
従って、構造物に影響しない範囲で一部コンクリートを採取して試料とし、また、構造物と同じ条件で曝露したコンクリートを試料とし、得られたコンクリート試料中の塩素を測定することは構造物の維持管理にとって重要である。
【０００７】
従来、コンクリート中の微量の塩素を測定する方法としては、主に化学分析による方法や蛍光Ｘ線分析による方法がある。これらのうち、化学分析による塩素測定方法では、コンクリート試料を十分に溶解し、得られた溶液中の塩化物イオン量をイオンクロマトグラフィなどで測定し、もとのコンクリート試料の採取重量や溶媒である水の量などから、もとの塩素濃度を算出している。また、蛍光Ｘ線分析による塩素測定方法では、採取したコンクリート試料を粉末にしてこれにＸ線を照射し、塩素の蛍光Ｘ線強度を得て、蛍光Ｘ線強度より塩素濃度を算出している。
【０００８】
コンクリートは、セメント部と、セメント部以外の粗骨材および細骨材との混合物である。これらを分離することなく、そのまま分析した場合、得られる塩素の濃度は、これら混合物中の重量分率となる。環境中から空気または水分を介してコンクリートへ侵入した塩化物イオンは、粗骨材および細骨材には浸透しないため、セメント部に蓄積される。
【０００９】
ここで、実際に問題となるのは、鉄筋などの鋼材表面における塩素の濃度となる。前述したように、塩化物はコンクリート中のセメント部に蓄積されるので、鋼材に接触するセメント部に含まれる塩素の濃度を把握することが重要となる。従って、コンクリートが用いられている構造物の維持管理にとっては、コンクリート試料のうちのセメント部に含まれる塩素の濃度を知ることが非常に重要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】公益社団法人  日本コンクリート工学会  編著、「コンクリート技術の要点'１１」、公益社団法人  日本コンクリート工学会、７６頁、２０１１年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、例えば、日本建築学会ＪＡＳＳ５においてコンクリート中の塩化物イオンの総量の制限値として０．０３ｋｇ／ｍ3という値が定められているように、コンクリート中の塩素濃度の評価はコンクリート全体における平均値をもって行われるのが通常である（非特許文献１参照）。このように、従来では、コンクリート中のセメント部に含まれる塩素の濃度が測定されていないという問題があった。
【００１２】
また、コンクリート中の粗骨材および細骨材の重量分率が何らかの方法で与えられる場合であっても、コンクリート内部の粗骨材および細骨材の分布は打設や製造条件によってむらがある場合がある。特に、遠心締め固め法により製造されるコンクリートポールやコンクリートパイルなどでは、骨材の分布は中心から遠方に偏って密となり、中心に近い部分で疎となる。
【００１３】
このため、コンクリート試料としてコンクリートの一部を対象とする場合、平均値としての粗骨材および細骨材の重量分率によって、混合物中の塩素の濃度を補正しても、コンクリートポールやコンクリートパイルなどの例では、コンクリートの個々の部分におけるセメント部に含まれる塩素の正確な濃度を得ることはできない。例えば、上述の場合、コンクリートの鉄筋付近の部分におけるセメント部に含まれる塩素の正確な濃度を得ることはできない。
【００１４】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、コンクリート中のセメント部における塩素の濃度をより正確に測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るコンクリート中の塩素濃度測定方法は、コンクリート中のカルシウムの濃度を測定して第１カルシウム濃度値を得る第１カルシウム濃度測定ステップと、コンクリート中の塩素の濃度を測定して塩素濃度値を得る塩素濃度測定ステップと、コンクリートの原料のセメント中のカルシウムの濃度を測定して第２カルシウム濃度値を得る第２カルシウム濃度測定ステップと、第１カルシウム濃度値と第２カルシウム濃度値との比で塩素濃度値を補正してコンクリート中のセメント部における塩素濃度とする塩素濃度補正ステップとを備える。
【００１６】
上記コンクリート中の塩素濃度測定方法において、蛍光Ｘ線分析法により、カルシウムの濃度および塩素の濃度を測定すればよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したことにより、本発明によれば、コンクリート中のセメント部における塩素の濃度がより正確に測定できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるコンクリート中の塩素濃度測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施の形態におけるコンクリート中の塩素濃度測定方法を説明するための説明図である。
【図３】図３は、製造直後の新品のコンクリートポールよりサンプリングした新品試料、数十年使用したコンクリートポールの廃棄品よりサンプリングした試料１，試料２について、従来の考え方にもとづき、骨材を含む試料全体に対して塩素濃度の測定を行った結果を示す特性図である。
【図４】図４は、製造直後の新品のコンクリートポールよりサンプリングした新品試料、数十年使用したコンクリートポールの廃棄品よりサンプリングした試料１，試料２について、本発明の実施の形態により塩素濃度の測定を行った結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるコンクリート中の塩素濃度測定方法を説明するためのフローチャートである。この測定方法は、まず、ステップＳ１０１で、コンクリート中のカルシウムの濃度を測定して第１カルシウム濃度値を得る（第１カルシウム濃度測定ステップ）。また、ステップＳ１０２で、コンクリート中の塩素の濃度を測定して塩素濃度値を得る（塩素濃度測定ステップ）。
【００２０】
一方、ステップＳ１０３で、上述した測定対象のコンクリートの原料として用いたセメント中のカルシウムの濃度を測定して第２カルシウム濃度値を得る（第２カルシウム濃度測定ステップ）。これらの各濃度値を得た後、ステップＳ１０４で、第１カルシウム濃度値と第２カルシウム濃度値との比で塩素濃度値を補正し、測定対象のコンクリート中のセメント部における塩素濃度とする（塩素濃度補正ステップ）。
【００２１】
コンクリートを構成する骨材部は、主に、シリカ分，アルミナ分で構成され、カルシウム（Ｃａ）が含まれていない。また、コンクリートの原料として用いているセメントにおいては、当然ながら多くのカルシウムを含んでいるが、このカルシウム濃度に比較して塩素（塩化物）の濃度は小さい。加えて、前述したように、骨材部には、塩化物イオンが浸透せず、塩素が蓄積されにくい。
【００２２】
これらのことより、まず、原料として用いたセメント中のカルシウム濃度とコンクリート中のカルシウム濃度とを比較することで、コンクリート中のセメント部の割合を求めることができる。また、測定されるコンクリート中の塩素の濃度は、コンクリートのセメント部における塩素の濃度とすることができる。従って、コンクリート中の第１カルシウム濃度値と、原料セメント中の第２カルシウム濃度値との比で、コンクリート中の塩素濃度値を補正すれば、コンクリート中のセメント部における塩素濃度を得ることができる。
【００２３】
次に、図２の説明図を用いてより詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態におけるコンクリート中の塩素濃度測定方法を説明するための説明図である。まず、対象とするコンクリート構造体２０１の所定の部分からコンクリート部分２０２を切り出す。コンクリート構造体２０１は、例えば、コンクリートポールである。
【００２４】
また、コンクリート部分２０２は、コンクリート構造体２０１より大まかに切り出し、切り出したコンクリート部分２０２より、更に目的の部分を切り出すことで、コンクリート試料２０２ａとしてもよい。コンクリートポールでは、切り出す部位によってセメント部と骨材部の構成比が異なる場合があるため、目的とする部分を測定の対象とするために切り出して用いる。また、コンクリート試料２０２ａは、例えば、鉄筋付近の部位とする。
【００２５】
上述したように切り出したコンクリート部分２０２（コンクリート試料２０２ａ）のセメント部：骨材部の構成比を重量百分率で表し、ｘ：（１００−ｘ）とする。なお、複数のコンクリート試料２０２ａをサンプリングし、詳細な分析を行うようにしてもよい。
【００２６】
上述したようにコンクリート部分２０２（コンクリート試料２０２ａ）をサンプリングしたら、分析システム２１０により、コンクリート部分２０２（コンクリート試料２０２ａ）におけるカルシウム濃度Ａおよび塩素濃度ｂの定量分析を行う。分析システム２１０は、定量分析部２１１と演算部２１２とを備える。定量分析部２１１では、塩素およびコンクリートの成分を定量分析可能な工業規格に定める滴定などの公定の化学分析法により定量分析を行う。
【００２７】
また、上述したような公定の分析法に匹敵する分析法を実現する自動の分析装置から、定量分析部２１１を構成してもよい。例えば、ＩＣＰ発光分析装置、蛍光Ｘ線分析装置などから定量分析部２１１を構成することができる。一般に、塩素の濃度は、全塩素量または塩化物イオン量として表されるが、コンクリート試料では両者に大きな差はないことから、ともに塩素量とする。
【００２８】
一方、コンクリート構造体２０１の作製に用いた原料セメント２０３よりサンプリングしたセメント試料２０４のカルシウム濃度Ａ０を、上述同様に分析システム２１０により測定する。
【００２９】
以上のようにして、コンクリート部分２０２（コンクリート試料２０２ａ）のカルシウム濃度Ａ，塩素濃度ｂ、およびセメント試料２０４のカルシウム濃度Ａ０を測定したら、演算部２１２により、まず、Ａ／Ａ０の値を算出する。次に、算出したＡ／Ａ０の値が、ｘ／１００に等しいので、塩素濃度ｂを算出されたＡ／Ａ０で除することにより、コンクリート部分２０２（コンクリート試料２０２ａ）における補正された塩素濃度ｃを得る。
【００３０】
次に、実際に測定を行った結果について説明する。まず、測定対象として、製造直後の新品のコンクリートポールよりサンプリングした新品試料、数十年使用したコンクリートポールの廃棄品よりサンプリングした試料１，試料２を作製した。図３は、上述した各試料について、従来の考え方にもとづき、骨材を含む試料全体に対して塩素濃度の測定を行った結果を示す特性図である。図３において、縦軸の塩化物イオン濃度にコンクリートの平均的な密度を乗ずることで、体積あたりの塩素（塩化物イオン）の量が算出できる。
【００３１】
測定では、新品試料で塩化物イオン濃度が最も低く、試料１と試料２はともに新品試料より塩化物イオン濃度が高くなることが予想された。しかしながら、図３に示すように、骨材を含む試料全体に対して測定を行うと、試料２の塩化物イオン濃度が、新品試料の塩化物イオン濃度よりも低い結果となった。
【００３２】
図４は、上述した各試料について、本発明の実施の形態により塩素濃度の測定を行った結果を示す特性図である。図４において、縦軸の塩化物イオン濃度にコンクリートの平均的な密度を乗ずることで、体積あたりの塩素（塩化物イオン）の量が算出できる。実施の形態による測定では、新品試料で塩化物イオン濃度が最も低く、試料１と試料２はともに新品試料より塩化物イオン濃度が高くなる予想と一致した結果を得られる。これは、実施の形態によれば、骨材の影響を除いてセメント部に含まれる塩素の濃度を得ることができたことによる。
【００３３】
上述したように、本発明によれば、コンクリート中の第１カルシウム濃度値と、原料セメント中の第２カルシウム濃度値との比で、コンクリート中の塩素濃度値を補正するようにしたので、コンクリート中の骨材の影響を除いてセメント部における塩素濃度を正確に得ることができる。また、対象とするコンクリート構造体より、所望とする部分を試料として用いることで、骨材の分布に偏りがある場合であっても、鉄筋付近の部分といった所定の部分のセメント部に含まれる塩分の濃度を正確に得ることができる。本発明によれば、本発明による測定結果に加えて一般的な腐食予測技術などを組み合わせることで、コンクリート構造物の適切な維持管理を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００３５】
２０１…コンクリート構造体、２０２…コンクリート部分、２０２ａ…コンクリート試料、２０３…原料セメント、２０４…セメント試料、２１０…分析システム、２１１…定量分析部、２１２…演算部。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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