(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリートの材料の評価を高精度に行うことができる、鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、次の４つの必須項目を用いてその寿命を計算させるプログラムである。このプログラムは、コンピュータに、４つの必須項目の全てが入力されていることを確認する必須項目確認ステップと、鉄筋の体積減少率があらかじめ定められた限界値に達した場合を寿命の終点として寿命を計算する計算ステップと、を実行させる。４つの必須項目には、鉄筋コンクリート構造物の置かれた個別の環境や、個別の構造に対する項目は含まれていないので、コンクリートを構成する材料の評価を高精度に行うことができる。また、４つの必須項目が入力されていることを確認するステップがあるので、必須項目への入力が確実に行われていることを把握できる。【選択図】図１
2019200113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに、次の必須項目（１）〜（４）：
（１）鉄筋コンクリート構造物を浸透する塩化物イオンの見かけの拡散係数、
（２）前記鉄筋コンクリート構造物内部の鉄筋の腐食の発生が開始する、腐食発生限界塩化物イオン濃度、
（３）前記腐食の発生が開始した後の、前記鉄筋の腐食速度、
（４）前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの表面に腐食ひび割れが発生した時の前記鉄筋の腐食量、
を用いて鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算させるプログラムであって、
前記必須項目の全てが入力されていることを確認する必須項目確認ステップと、
前記鉄筋の体積減少率があらかじめ定められた限界値に達した場合を前記鉄筋コンクリート構造物の寿命の終点として前記鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算する計算ステップと、
を実行させる、
ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラム。
【請求項２】
前記必須項目確認ステップを実行する前に、
前記鉄筋コンクリート構造物が、既設であるか否かの入力を確認する事前項目確認ステップが実行され、
前記鉄筋コンクリート構造物が既設である場合には、前記鉄筋コンクリート構造物の竣工年月日からの時間を用いて前記計算ステップが実行される、
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラム。
【請求項３】
腐食ひび割れが発生した後の前記腐食速度は、腐食ひび割れが発生する前の前記腐食速度に基づいて定められている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラム。
【請求項４】
前記見かけの拡散係数は、
前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの材料により製造された供試体から、コンクリートコアを採取して導出され、
前記計算ステップにおいて、
前記供試体の材齢が用いられる、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラム。
【請求項５】
前記鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算するステップにおいて、
前記鉄筋コンクリート構造物の内在塩分量を用いる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のプログラムを、コンピュータで読み取り可能に格納した、
ことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムおよびこのプログラムを格納した記録媒体に関する。さらに詳しくは、複数のパラメータを用いて鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算する鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムおよびこのプログラムを格納した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物の品質の検査は、様々な観点から行われている。例えば、採取されたコアに対して、圧縮強度試験を実施することで、設計強度と比較して要求性能を具備しているかどうかを判断したり、密度試験を実施することで、鉄筋コンクリート構造物の空隙の量が適切かどうかを判断したりする。このような試験は、それぞれの試験において、試験の対象となった鉄筋コンクリート構造物自体が所定の耐久性を充足するか否かを判断するものである。換言すれば、同じ材料や鉄筋量の鉄筋コンクリート構造物であっても、環境など他の要件が異なる、別の鉄筋コンクリート構造物に同じ結果が当てはまるとは限らない。すなわち、ここで判断される耐久性は、鉄筋コンクリートの材料、鉄筋コンクリート構造物が置かれた環境など様々な要因の組合せに依存するものである。
【０００３】
コンクリートの材料であるセメントは、水や液剤などにより水和や重合し硬化する粉体であり、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメントの３つに大別されている。さらに日本工業規格で混合セメントは、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントに分類されている。鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリート材料は、このように多種多様であるものの、これらのコンクリート材料に焦点を当てて、鉄筋コンクリート構造物の耐久性について評価されることはほとんどなかった。
【０００４】
特許文献１では、塩害による鉄筋コンクリートの劣化のメカニズムは、塩化物イオンの挙動によるものであるとし、複数の評価パラメータ（鉄筋の腐食開始時期、腐食発生後の腐食速度、ひび割れ発生時の腐食量）に基づいて、鉄筋コンクリート構造物の耐久性である鉄筋コンクリートの寿命を評価する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている鉄筋コンクリートの寿命評価方法は、個々具体的な鉄筋コンクリート構造物に対して鉄筋コンクリートの寿命を導出しており、その寿命の終期を、鉄筋コンクリートの腐食ひび割れ発生時期としている。しかるに、現実の鉄筋コンクリート構造物は、腐食ひび割れが発生した後も十分な強度を保つため、腐食ひび割れ発生後の評価が加わっていない点で問題がある。特に、鉄筋コンクリートの材料の評価を高精度に行おうとした場合、腐食ひび割れ発生後に変化する可能性があるため、鉄筋コンクリートの材料の評価として不十分である。
また、腐食ひび割れ発生前後での、鉄筋腐食速度のパラメータの取扱いが変わることが考慮されていないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、鉄筋コンクリートの材料の評価を高精度に行うことができる、鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムおよびこのプログラムを格納した記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、コンピュータに、次の必須項目（１）〜（４）：（１）鉄筋コンクリート構造物を浸透する塩化物イオンの見かけの拡散係数、（２）前記鉄筋コンクリート構造物内部の鉄筋の腐食の発生が開始する、腐食発生限界塩化物イオン濃度、（３）前記腐食の発生が開始した後の、前記鉄筋の腐食速度、（４）前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの表面に腐食ひび割れが発生した時の前記鉄筋の腐食量、を用いて鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算させるプログラムであって、前記必須項目の全てが入力されていることを確認する必須項目確認ステップと、前記鉄筋の体積減少率があらかじめ定められた限界値に達した場合を前記鉄筋コンクリート構造物の寿命の終点として前記鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算する計算ステップと、を実行させることを特徴とする。
第２発明の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、第１発明において、前記必須項目確認ステップを実行する前に、前記鉄筋コンクリート構造物が、既設であるか否かの入力を確認する事前項目確認ステップが実行され、前記鉄筋コンクリート構造物が既設である場合には、前記鉄筋コンクリート構造物の竣工年月日からの時間を用いて前記計算ステップが実行されることを特徴とする。
第３発明の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、第１発明または第２発明において、腐食ひび割れが発生した後の前記腐食速度は、腐食ひび割れが発生する前の前記腐食速度に基づいて定められていることを特徴とする。
第４発明の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、前記見かけの拡散係数は、前記鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの材料により製造された供試体から、コンクリートコアを採取して導出され、前記計算ステップにおいて、前記供試体の材齢が用いられることを特徴とする。
第５発明の鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、第１発明から第４発明のいずれかにおいて  前記鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算するステップにおいて、
前記鉄筋コンクリート構造物の内在塩分量を用いることを特徴とする。
第６発明の記録媒体は、第１発明から第６発明のいずれかの鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムを、コンピュータで読み取り可能に格納したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明によれば、４つの必須項目を用いるプログラムにより、鉄筋コンクリート構造物の寿命という、総合的で客観的なパラメータが導出され、かつ、体積減少率という現実に沿った限界値を基準にして、鉄筋コンクリート構造物の寿命の終点を定めている。４つの必須項目には、鉄筋コンクリート構造物の置かれた個別の環境や、個別の構造に対する項目は含まれていないので、鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算する計算ステップにおいて、これらに影響されずに、鉄筋コンクリート構造物に客観的に当て嵌まる評価を総合的に計算して、コンクリートを構成する材料および配合の評価を高精度に行うことができる。また、４つの必須項目が入力されていることを確認するステップがあることにより、必須項目への入力が確実に行われていることを把握できる。
第２発明によれば、必須項目確認ステップを実行する前に、鉄筋コンクリート構造物が、既設であるか否かの入力を確認する事前項目確認ステップが、実行されることにより、鉄筋コンクリート構造物が既設である場合に、その構造物の竣工年を考慮した全体の寿命を把握することができる。
第３発明によれば、腐食ひび割れが発生した後の腐食速度が、腐食ひび割れが発生する前の腐食速度に基づいて定められていることにより、腐食ひび割れ前後での腐食速度の相違を鉄筋コンクリート構造物の寿命の計算負荷が軽減される。
第４発明によれば、見かけの拡散係数がコンクリートコアを採取して導出されることにより、現実の環境を模擬した環境で試験された結果で見かけの拡散係数が導出されるので、この点で、鉄筋コンクリート構造物の寿命の算出をより高精度に行うことができる。また、供試体の材齢を用いることで、さらにその評価の精度を上げることができる。
第５発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の内在塩分量を用いることで、鉄筋コンクリート構造物の寿命の算出をさらに高精度に行うことができる。
第６発明によれば、記録媒体が第１発明から第５発明のプログラムを、コンピュータで読み取り可能に格納していることにより、プログラムの流通状況を発明者が把握することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプログラムを実施する際のフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施形態に係るプログラムで採用されている寿命計算方法の説明図である。
【図３】塩化物イオンの見かけの拡散係数を求める際の試験体の位置の説明図である。
【図４】腐食発生限界塩化物イオン濃度の測定方法の説明図である。
【図５】腐食ひび割れ発生前後の腐食速度の比較図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るプログラムを実行するコンピュータのブロック構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプログラムの入力画面の説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るプログラムでの評価結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。まず、鉄筋コンクリート構造物の劣化過程は、土木学会コンクリート標準示方書[維持管理編]で示されているように、その鉄筋コンクリート構造物が製造されてから一定の期間ごとに異なるので、その期間について説明を行い、その後に、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムについて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムを例示するものであって、鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムを以下のものに限定するものではない。
【００１２】
（各期間の説明）
図２には、本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物の寿命評価方法の説明図を示す。鉄筋コンクリート構造物の製造に瑕疵がない場合、鉄筋コンクリート構造物の劣化のほとんどは塩害によるものであり、その劣化の経過は、表面より侵入した塩化物イオンが鉄筋表面に到達し、鉄筋腐食が発生した後、コンクリートの表面にひび割れが発生し、その後鉄筋が所定の割合に腐食して構造物の寿命に達するというものである。この場合、図２に示すように、鉄筋コンクリート構造物が寿命に達するまでに、この劣化の期間は、鉄筋腐食開始までの「潜伏期」、鉄筋腐食開始直後から腐食ひび割れ発生までの「進展期」、腐食ひび割れ発生後、腐食速度が増大する「加速期」、腐食量の増加により耐力の低下が顕著な「劣化期」に分けられる。
【００１３】
潜伏期の始期は鉄筋コンクリート構造物が製造された時であり、終期は鉄筋コンクリート構造物内部の鉄筋の腐食が始まる時である。コンクリートの成分に含まれるセメントは高アルカリ性であるため、鉄筋は不動態化している。潜伏期は、鉄筋が不動態化している状態を保持している期間であり、その終期は、鉄筋位置での塩化物イオン濃度が増加することで、腐食が始まる時となる。この潜伏期の期間を導出するのに用いる主なパラメータは、鉄筋コンクリート構造物を浸透する「塩化物イオンの見かけの拡散係数」と、鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋の腐食の発生が開始する「腐食発生限界塩化物イオン濃度」である。
【００１４】
具体的には、まず鉄筋コンクリート構造物の外側表面の塩化物イオン濃度を特定する。この外側表面の塩化物イオン濃度は、「塩化物イオンの見かけの拡散係数」を導出した際の値が用いられる。そして「塩化物イオンの見かけの拡散係数」により塩化物イオンが内部の鉄筋に向けてどの程度の速度で進むかを特定し、「腐食発生限界塩化物イオン濃度」により鉄筋近傍のコンクリートが到達する期間を特定する。これにより潜伏期の期間が導出される。
【００１５】
なお、鉄筋コンクリート構造物中の初期塩化物イオン濃度は、コンクリート材料に依存し、初期塩化物イオン濃度が高いときは、鉄筋コンクリート構造物の潜伏期の期間の導出に用いられる。
【００１６】
進展期の始期は鉄筋コンクリート構造物内部の鉄筋の腐食が始まる時であり、終期は鉄筋の腐食によるコンクリートのひび割れが、その鉄筋コンクリート構造物の表面に達した時である。コンクリート内部の鉄筋の腐食が始まると、鉄筋は錆により膨張する。コンクリート内部に位置している鉄筋が膨張するため、コンクリートのひび割れが内部より始まり、このひび割れが進行すると、ひび割れは鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの表面に達する。進展期の終期は、内部のひび割れがコンクリートの表面に達する時である。この進展期の期間を導出するのに用いる主なパラメータは、鉄筋の腐食速度と、コンクリートの表面に腐食ひび割れが発生した時の、鉄筋の腐食量である。
【００１７】
具体的には、コンクリートの表面に腐食ひび割れが発生した時の鉄筋の腐食量を特定し、腐食速度を用いてその腐食量に達する期間が導出される。
【００１８】
加速期は、腐食ひび割れ発生により腐食速度が増大する期間であり、鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの表面に腐食ひび割れが発生した後、錆汁や部分的な剥離が見られ、鉄筋腐食が広範囲となる期間である。また、劣化期は腐食量の増加により耐力の低下が顕著となる期間であり、鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの表面に腐食ひび割れが多数発生し、錆汁や剥離・鉄筋の露出が見られ、鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋の断面の有意な減少が見られる期間である。なお、本願の鉄筋コンクリート構造物の寿命評価では、加速期および劣化期の寿命の算出は、ほぼ同じパラメータに基づいて行われている。このため加速期と劣化期は、本明細書では「加速期・劣化期」と言う表現で一括りとして取扱い、この加速期・劣化期の始期は、特許請求の範囲に記載の「コンクリート表面に腐食ひび割れが発生した時」に相当し、その終期は、特許請求の範囲に記載の「鉄筋の体積減少率があらかじめ定められた限界値に達した場合」に相当する。
【００１９】
現実の鉄筋コンクリート構造物は、腐食ひび割れが発生した後も十分な強度を保つ。例えば国土交通省国土技術政策研究所の第５２３号資料「道路橋の計画的管理に関する調査研究−橋梁マネジメントシステム（ＢＭＳ）−」のコンクリートの塩害の劣化予測によれば、鋼材の体積減少率が２０％に達した時点を耐久性の限界点とみなしている。本願では、先に述べたように、鉄筋の体積減少率が、あらかじめ定められた限界値に達した場合を、加速期・劣化期の終期とし、鉄筋コンクリート構造物の寿命の終点としている。
【００２０】
具体的には、鉄筋の体積減少率について、耐久性の限界点としてあらかじめ数値を定め、この数値に達するまでの期間を、鉄筋の腐食速度により導出する。この場合、この加速期・劣化期で用いられる腐食速度、すなわち腐食ひび割れが発生した後の腐食速度は、腐食ひび割れが発生する前の腐食速度に基づいて定められていることが好ましい。
【００２１】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムを実施する際のフローチャートを、図６には、このプログラムを実行するためのコンピュータのブロック構成図を示す。
【００２２】
図６に示すように、本実施形態のプログラムを実行するコンピュータ３０は、内部に制御装置３１を備えている。そして制御装置３１は、キーボードやマウスなどの入力装置３２、またはＵＳＢメモリやＤＶＤドライバなどの読取装置３３からの入力信号に基づいて、本実施形態のプログラムを実行して鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算する。そして、制御装置３１は、液晶画面などの表示装置３４、またはプリンタ等の出力装置３５に寿命の計算結果を出力する。
【００２３】
＜ステップ０１、ステップ０２＞
本実施形態のプログラムが実行されると、まず、ステップ０１（以下Ｓ０１のように記載する）として、制御装置３１は、寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物が既設のものであるか、または既設のものでないか、すなわち新設のものかの入力結果を判断する。このＳ０１が、特許請求の範囲に記載されている事前項目確認ステップである。鉄筋コンクリート構造物が既設のものか否かの入力は、コンピュータ３０の使用者が、コンピュータ３０の入力装置３２から行う。そして、制御装置３１が、入力が既設とされていると判断した場合は、制御装置３１は、表示装置３４を用いてコンピュータ３０の使用者に、対象となる鉄筋コンクリート構造物の竣工年月日を入力装置３２により入力するよう指示する。これに対応し、Ｓ０２でコンピュータ３０の使用者は、寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物の竣工年月日を入力する。この鉄筋コンクリート構造物の竣工年月日から、制御装置３１は、竣工年月日からどの程度の年月、すなわち時間が経過しているかを計算し、後述する計算ステップで用いるために記憶する。
【００２４】
制御装置３１が、使用者からの入力が新設であると判断した場合は、制御装置３１はフローをＳ０３へ移動させる。なお、本発明に係るプログラムでは、ステップ０１は省略される場合がある。
【００２５】
後述する必須項目確認ステップを実行する前に、鉄筋コンクリート構造物が、既設であるか否かの入力を確認する事前項目確認ステップが、実行されることにより、鉄筋コンクリート構造物が既設である場合に、その構造物の竣工年を考慮した全体の寿命を把握することができる。
【００２６】
＜ステップ０３＞
Ｓ０３で、制御装置３１は、本実施形態のプログラムの基礎項目の入力があるか否かを判断し、基礎項目の入力があると判断するとフローをＳ０４へ移動させる。基礎項目の入力は、コンピュータ３０の使用者が、コンピュータ３０の入力装置３２から行う。制御装置３１は、基礎項目の入力がないと判断すると、基礎項目の入力があるのをＳ０３で待つ。ここで基礎項目とは、たとえば、寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物の具体的な構造のパラメータである「最小かぶり」、および「鉄筋径」である。加えて基礎項目には、コンクリートの成分である「セメントの種類」、「水結合材比」、「フライアッシュ置換率」が含まれている。なお、これらの基礎項目については、全てが入力されている必要はない。たとえば、フライアッシュによる置換が行われていない場合は、入力はなしになる。この場合、フライアッシュ以外の項目が入力されていれば、制御装置３１はフローをＳ０４へ移動させる。また、基礎項目は上記の項目に限定されず、他の項目を含めることもできる。
【００２７】
＜ステップ０４＞
Ｓ０４で、制御装置３１は、本実施形態のプログラムの必須項目の入力があるか否かを判断し、必須項目の入力があると判断するとフローをＳ０５へ移動させる。このＳ０４が特許請求の範囲に記載されている必須項目確認ステップである。必須項目の入力は、コンピュータ３０の使用者が、コンピュータ３０の入力装置３２から行う。制御装置３１は必須項目の入力がないと判断すると、必須項目の入力があるのをＳ０４で待つ。ここで必須項目とは、（１）寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物を浸透する塩化物イオンの見かけの拡散係数、（２）寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物内部の鉄筋の腐食の発生が開始する、腐食発生限界塩化物イオン濃度、（３）腐食の発生が開始した後の、鉄筋の腐食速度、（４）寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートの表面に腐食ひび割れが発生した時の鉄筋の腐食量である。以下各必須項目について説明する。
【００２８】
＜塩化物イオンの見かけの拡散係数の導出＞
塩化物イオンの見かけの拡散係数とは、塩化物イオンが鉄筋コンクリート構造物内の細孔溶液中で固定化を伴いながら濃度勾配を駆動力として移動すると見なした場合、全ての塩化物イオンを対象として拡散の速さを規定する係数である。
【００２９】
この塩化物イオンの見かけの拡散係数は、複数の方法により導出することが可能である。例えば、電気泳動により塩化物イオンの実効拡散係数を求め、それを塩化物イオンの見かけの拡散係数に変換する方法がある。本実施形態では、以下の方法により直接塩化物イオンの見かけの拡散係数を求める。
【００３０】
塩化物イオンの見かけの拡散係数は、屋外暴露試験により得られた塩化物イオンの数値から拡散方程式を用いて求められる。図３は、塩化物イオンの見かけの拡散係数を求める際の試験体１１の位置の説明図である。図３は、円柱形状のコンクリートコア１０（φ１０ｃｍ×５０ｃｍ）の軸心を紙面上横方向にした断面図であり、紙面上の左端が、浸透面である表面である。屋外暴露試験では、実構造物を模擬した供試体（１５０ｃｍ×１００ｃｍ×５０ｃｍ）が用いられる。この供試体は、各コンクリート材料で製造され、製造された供試体が海域の干満帯に設置される。この供試体が、所定の材齢に達した時点で、この供試体から直径１０ｃｍ（φ１０ｃｍ×５０ｃｍ）のコンクリートコア１０を採取する。そして、このコンクリートコア１０から、扁平な円柱形状で、高さが５ｍｍの試験体１１が複数取得される。試験体１１同士の間は３ｍｍである。採取した試験体１１は微粉砕され、コンクリートの単位質量当たりの全塩化物イオン量が測定される（ＪＩＳ  Ａ  １１５４）。
【００３１】
次に、数１で表されるＦｉｃｋの拡散方程式の解の式を用いて、供試体ごとに各深さ位置で測定された塩化物イオン濃度の値を回帰分析することで、塩化物イオンの見かけの拡散係数が導出される。
【００３２】
【数１】
2019200113.tif 000003
Ｄｃ：見かけの拡散係数（ｃｍ２／年）
Ｃ０：表面塩化物イオン濃度（ｋｇ／ｍ３）
Ｃ’：初期塩化物イオン濃度（ｋｇ／ｍ３）
Ｘ：かぶり（ｃｍ）
ｔ：供用期間（年）
ｅｒｆ（ｘ）：誤差関数
【００３３】
なお、見かけの拡散係数は、供用期間に依存する数値である。このため、本実施形態では、見かけの拡散係数と合わせて供試体の材齢を用いて寿命を評価することが好ましい。
【００３４】
見かけの拡散係数がコンクリートコアを採取して導出されることにより、現実の環境を模擬した環境で試験された結果で見かけの拡散係数が導出されるので、この点で、コンクリートを構成する材料の評価をより高精度に行うことができる。また、供試体の材齢を用いることで、さらにその評価の精度を上げることができる。
【００３５】
＜腐食発生限界塩化物イオン濃度の導出＞
腐食発生限界塩化物イオン濃度とは、不動態被膜の破壊により鋼材の自然電位の低下が開始する塩化物イオン濃度をいう。具体的には、鋼材を埋め込んだ供試体を塩化ナトリウム水溶液に浸漬させ、外部から塩化物イオンを供給したときに、不動態被膜の破壊により鋼材の自然電位の低下が開始する時点を腐食開始時点とする。この時点における鋼材位置での塩化物イオン濃度が腐食発生限界塩化物イオン濃度である。本実施形態で、腐食発生限界塩化物イオン濃度は、以下の方法により導出されている。
【００３６】
図４には、本実施形態における腐食発生限界塩化物イオン濃度の測定方法の説明図を示す。測定装置２０は、測定対象である角柱供試体２１を収めることが可能な容器２４と、この容器２４内に貯えられた塩化ナトリウム水溶液２２からの電位を検出する照合電極２５と、この照合電極２５からの電位を記録する記録装置２３とを含んで構成されている。
【００３７】
角柱供試体２１は、単鉄筋２６（Ｄ１３）を内部に備えた形で、コンクリート材料ごとに製作されている。角柱供試体２１は、材齢２８日まで封かん養生された後、その側面（図４の紙面において上下の面以外の面）の４面がエポキシ樹脂で被覆されている。
【００３８】
この測定装置で、自然電位が低下した時の鋼材（単鉄筋２６）位置での塩化物イオン濃度を求める。測定は、容器２４内に角柱供試体２１を設置し、１０％の塩化ナトリウム水溶液２２を角柱供試体２１の底面が浸漬するように注入する。単鉄筋２６と塩化ナトリウム水溶液２２間の自然電位を照合電極２５で検出し、その値を記録装置２３で記録する。
【００３９】
この自然電位が低下した時点が、鉄筋の腐食開始時点であるので、自然電位が低下した直後に角柱供試体２１を容器２４から取出し、角柱供試体２１を割裂して、鋼材（単鉄筋２６）に接触しているコンクリートの塩化物イオン濃度を測定する。なおこの際、単鉄筋２６の腐食を目視で確認するとともに、このときの鉄筋かぶり位置での塩化物イオン濃度を、Ｆｉｃｋの拡散方程式の解の式より導出する。
【００４０】
＜鉄筋の腐食速度の導出＞
本明細書で「鉄筋の腐食速度」とは、鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋の質量損失速度を言い、例えば単位はｍｇ／ｃｍ２／年と言う形で表される。例えば、「腐食発生限界塩化物イオン濃度の導出」において用いられているものと同じ角柱供試体２１をコンクリート材料ごとに製作し、その製作された角柱供試体２１に対して、分極抵抗法により腐食速度を測定する。
【００４１】
本実施形態で用いられる鉄筋の腐食速度は、腐食発生限界塩化物イオン濃度に達した後のものであり、進展期および加速期・劣化期で用いられるパラメータである。図５には、腐食ひび割れ発生前後の腐食速度の比較図を示す。この図において、腐食ひび割れ発生前は、進展期に該当し、この時の腐食速度がＸ軸で表されている。これに対し腐食ひび割れ発生後は加速期・劣化期に該当し、この時の腐食速度がＹ軸で表されている。このグラフから、腐食ひび割れ発生後の腐食速度は、腐食ひび割れ発生前の腐食速度の一次関数として表されていることが分かる。この結果より、腐食ひび割れ発生後の腐食速度は、腐食ひび割れ発生前の腐食速度に基づいて定めることも可能である。
【００４２】
腐食ひび割れが発生した後の腐食速度が、腐食ひび割れが発生する前の腐食速度に基づいて定められている場合は、腐食ひび割れ前後での腐食速度の相違を鉄筋コンクリート構造物の寿命評価方法に容易に反映できる。
【００４３】
なお、腐食速度は、コンクリート材料内の内在塩分量により異なるので、それぞれのコンクリート材料に対して、内在塩分量を変更したもので腐食速度を導出することが好ましい。例えば、内在塩分量を腐食発生限界塩化物イオン濃度以上となる３ｋｇ／ｍ３および５ｋｇ／ｍ３とした角柱供試体を製作し、腐食速度を導出することができる。
【００４４】
鉄筋コンクリート構造物の内在塩分量を用いることで、コンクリートを構成する材料の評価をさらに高精度に行うことができる。
【００４５】
＜鉄筋の腐食量＞
本明細書で「鉄筋の腐食量」とは、鉄筋コンクリート構造物を構成する鉄筋について、腐食前の質量から、腐食後の質量を差し引くことで求められた値であり、例えば単位はｍｇ／ｃｍ２と言う形で表される。その鉄筋の腐食前の体積に対する、腐食後の体積の減少の割合が、鉄筋の体積減少率である。例えば、「腐食発生限界塩化物イオン濃度の導出」において用いられているものと同じ角柱供試体２１をコンクリート材料ごとに製作し、その製作された角柱供試体２１に対して、促進腐食試験を行い、実際の鉄筋の腐食量が求められる。
【００４６】
促進腐食試験は以下のように行われる。まず角柱供試体２１を材齢２８日まで封かん養生する。その後温度７０℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽内にこの角柱供試体２１を配置する。そして角柱供試体２１のコンクリート表面に腐食ひび割れが発生した時点で、角柱供試体２１を割裂し、取り出した鉄筋を１０％濃度のクエン酸二アンモニウム溶液に浸漬し腐食生成物を除去する。最後に腐食生成物を除去した後の鉄筋の質量を測定し、実験前の鉄筋の質量からその質量を差し引くことで、鉄筋の腐食量が求められる。
【００４７】
＜ステップ０５＞
図１に戻り、Ｓ０５について説明する。制御装置３１は、必須項目が入力されていると判断すると、フローをＳ０５に移動させる。そして制御装置３１は、鉄筋の体積減少率があらかじめ定められた限界値に達した場合を、寿命計算の対象となる鉄筋コンクリート構造物の寿命の終点として、その鉄筋コンクリート構造物の寿命を計算する計算ステップを実行する。計算された寿命は、制御装置３１が、表示装置３４に表示させたり、出力装置３５からプリントアウトしたりする。
【００４８】
なお、Ｓ０５の計算ステップにおいて、見かけの拡散係数を導出する際に用いた供試体の材齢や、腐食速度等を導出する際に用いたコンクリートの材料の内在塩分量を入力することも可能である。また、鉄筋コンクリート構造物が既設である場合は、この鉄筋コンクリート構造物の竣工年月日からの寿命を算出することができる。
【００４９】
上記したように、（１）見かけの拡散係数、（２）腐食発生限界塩化物イオン濃度、（３）腐食速度、（４）腐食ひび割れ発生時の鉄筋腐食量の４つの必須項目を用いて鉄筋コンクリート構造物の寿命が計算され、これらの導出に用いた必須項目には、鉄筋コンクリート構造物の置かれた個別の環境や、個別の構造に対するパラメータは含まれていないので、本発明の鉄筋コンクリート構造物の寿命評価方法は、これらに影響されずに、鉄筋コンクリート構造物に客観的に当て嵌まる評価を総合的に行い、コンクリートを構成する材料の評価を高精度に行うことができる。また、４つの必須項目が入力されていることを確認するステップがあることにより、必須項目への入力が確実に行われていることを把握できる。
【００５０】
（第２実施形態）
図７には、本発明の第２実施形態に係るプログラムのユーザー入力画面の一例を示す。図７（Ａ）は、「材齢と塩化物イオンの見かけの拡散係数」の入力画面の一例であり、図７（Ｂ）は「腐食開始後の腐食速度」の入力画面の一例である。第２実施形態のプログラムと第１実施形態のプログラムとの相違点は、必須項目について、本実施形態に係るプログラムのユーザーが独自に試験を行った結果を入力して必須項目に該当する係数を算出することができる点である。本実施形態に係るプログラムのユーザーは、必須項目の４つの係数のうち、少なくとも１つの係数を、独自の結果に基づいて入力することが可能である。
【００５１】
（記録媒体）
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなど、各種記録媒体に格納して頒布することができる。この場合、プログラムの不正使用を防止するためにハードキーによるプロテクトをかけることが好ましい。
【００５２】
（実施例）
図８には、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物の寿命計算プログラムで、複数のコンクリート材料ごとに寿命を計算した結果を示す。横軸は鉄筋コンクリート構造物の寿命であり、縦軸は異なる成分で構成されたコンクリート材料（材料１〜４）を示している。例えば材料１と２では、全体の寿命が異なっているが、潜伏期の期間の長さの影響が大きいことが分かった。また、材料１、２と材料３との間では、材料３が寿命の点では優れていることが分かるが、特に材料３では加速期・劣化期の期間の長さの影響が大きいことが分かった。
【符号の説明】
【００５３】
１０  コンクリートコア
１１  試験体
２０  測定装置
２１  角柱供試体
２２  塩化ナトリウム水溶液
２３  記録装置
２４  容器
２５  照合電極
２６  単鉄筋
３０  コンピュータ
３１  制御装置
３２  入力装置
３３  読取装置
３４  表示装置
３５  出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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