(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単にセメント硬化体の劣化状態を分析することができるセメント硬化体の劣化状態分析方法を提供する。【解決手段】セメント硬化体に湿潤状態になるまで水を供給する給水工程と、湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥させたセメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する測定工程と、測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較することでセメント硬化体の劣化状態を判定する判定工程とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント硬化体に湿潤状態になるまで水を供給する給水工程と、
湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させる乾燥工程と、
乾燥させたセメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する測定工程と、
測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較することでセメント硬化体の劣化状態を判定する判定工程とを備えたセメント硬化体の劣化状態分析方法。
【請求項２】
前記乾燥工程における前記所定時間が０．１時間以上２６時間以下である請求項１に記載のセメント硬化体の劣化状態分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント硬化体の劣化状態を分析する分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物などのセメント硬化体は、例えば、施工後長期間経過すると、内部に細かいひび割れなどが生じて劣化することがある。かかるセメント硬化体内部の劣化状態は、例えば、セメント硬化体の一部を試験片として切り取り、かかる試験片の圧縮強度等の物理的性状を測定することで、劣化状態を分析することが行なわれている。
【０００３】
例えば、非特許文献１および２には、直径２０ｍｍ〜２５ｍｍ程度の比較的小さい円柱形の試験片（小径コア）をセメント硬化体から採取し、かかるコアの圧縮強度を測定し、セメント硬化体の劣化状態を分析することが記載されている。かかる小径コアによる分析方法では、例えば、直径１００ｍｍ以上の比較的大きいコアを使用する場合に比してセメント硬化体に与える損傷が少なくて済み、採取後にセメント硬化体の修復作業が容易に行なえる。
しかしながら、かかる圧縮強度から劣化状態を分析する方法では、試験片を切り取った後、試験室等において試験片の圧縮強度を測定する必要があり、分析に時間と手間がかかる。
【０００４】
あるいは、セメント硬化体を非破壊で分析する方法として、反発硬度法、サーモグラフィによる表面温度を測定する方法、超音波、衝撃弾性波、打音などの弾性波を用いた方法、アコースティックエミッション（ＡＥ）法等が考えられる。
しかし、これらの非破壊で劣化状態を分析する方法はいずれも特殊な装置を用いて熟練した技術者が測定や分析を行なう必要があり、簡単に劣化状態を分析することは困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「小径コアによるコンクリート構造物の圧縮強度推定」  佐藤文則他  平成15年9月  土木学会  第58回年次学術講演会  予稿集
【非特許文献２】「ドリル削孔試験によるコンクリート構造物の圧縮強度推定に関する基礎的研究」  近藤智佳子他  日本地震工学会論文集  第8巻  第1号  2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、簡単にセメント硬化体の劣化状態を分析することができるセメント硬化体の劣化状態分析方法を提供すること課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセメント硬化体の劣化状態分析方法は、
セメント硬化体に湿潤状態になるまで水を供給する給水工程と、
湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させる乾燥工程と、
乾燥させたセメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する測定工程と、
測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較することでセメント硬化体の劣化状態を判定する判定工程とを備えている。
【０００８】
本発明のセメント硬化体の劣化状態分析方法では、セメント硬化体に湿潤状態になるまで水を供給する給水工程を実施することで、セメント硬化体の内部にひび割れが発生している箇所があった場合には、ひび割れ内に水を保持させることができる。次に、湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させる乾燥工程を実施することで、セメント硬化体を乾燥させ、ひび割れ付近とそれ以外の箇所のセメント硬化体の水分量に差を生じさせることができる。
さらに、前記乾燥させたセメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する測定工程を実施し、さらに測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較することで、セメント硬化体内部の水分量の相違から、水分量の多い箇所は少ない箇所よりもひび割れが進んでいる箇所である、すなわち劣化が進んでいる箇所であると、セメント硬化体の劣化状態を分析することができる。
【０００９】
本発明において、前記乾燥工程における前記所定時間が０．１時間以上２６時間以下であってもよい。
【００１０】
前記所定時間乾燥させることで、より精度よく劣化状態を分析することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単にセメント硬化体の劣化状態を分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】水分量の違いを示すグラフ。
【図２】水分量の違いを示すグラフ。
【図３】水分量の違いを示すグラフ。
【図４】健全部の水分量に対する比と圧縮強度の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明にかかるセメント硬化体の劣化状態の分析方法の一例について説明する。
本実施形態の分析方法は、セメント硬化体に湿潤状態になるまで水を供給する給水工程と、湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥させたセメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する測定工程と、測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較することでセメント硬化体の劣化状態を判定する判定工程とを備えている。
【００１４】
（セメント硬化体）
本実施形態で分析する対象のセメント硬化体としては、コンクリート、モルタル等のセメント硬化体であれば特に限定されるものではない。例えば、道路、橋、トンネル、ビル等のコンクリート部分やモルタル部分等が挙げられる。
特に、道路や橋のコンクリート床版は、車両走行による疲労損傷に加えてアルカリシリカ反応、凍結、塩害等によって、内部にひびが入るなどして劣化しているおそれがあるが、かかる劣化を分析する際に長期間使用を停止すると交通に支障が生じる。よって、簡単に且つ短時間の使用停止で劣化状態が分析できる本実施形態の分析方法が適している。
【００１５】
（給水工程）
本実施形態の分析方法は、セメント硬化体に湿潤状態になるまで水を供給する給水工程を備えている。
本実施形態において「湿潤状態」とは、目視によってセメント硬化体の表面が変色したことがわかる程度にセメント硬化体が水分を含んでいることをいう。
例えば、セメント硬化体がコンクリートの場合には、セメント硬化体の面積１ｍ2あたり１〜３リットル程度の水を供給することで前記湿潤状態にすることができる。
【００１６】
（乾燥工程）
本実施形態の分析方法は、湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させる乾燥工程を備えている。
【００１７】
乾燥工程では、前記湿潤状態になったセメント硬化体を所定時間乾燥させることで、セメント硬化体の内部において水分量を変化させることができる。
すなわち、セメント硬化体内部のひび割れ付近では、充分に水が供給された場合、ひび割れ内に水が保持され、その後、乾燥工程を実施することで、セメント硬化体中の水分は減少していくが、ひび割れ内には他の部分に比べて多くの水が存在しているため、完全になくなるまでに時間がかかる。
従って、一旦、ひび割れ内に十分な量の水を存在させてからある程度乾燥させた状態では、ひび割れの周囲のセメント硬化体中にはひび割れ内から長時間水が供給されることになり、ひび割れの発生していない箇所に比べて水分量が多くなる。
【００１８】
本実施形態の乾燥工程において、セメント硬化体を乾燥させる所定時間とは、ひび割れ内の水が完全に乾燥しない程度にセメント硬化体を乾燥させうる時間をいう。
前記所定時間としては、例えば、０．１時間以上２６時間以下、好ましくは、１時間
以上２５時間以下、より好ましくは２３時間以上２５時間以下程度である。
前記所定時間セメント硬化体を乾燥させることで、セメント硬化体のひび割れ付近の箇所とそれ以外の箇所とで水分量を変化させることが確実にでき、精度よく劣化状態の分析ができる。
【００１９】
本実施形態の乾燥工程において、セメント硬化体を乾燥させる条件としては、通常の外気の温度、例えば、１５℃〜３０℃、及び通常の外気の湿度、例えば、相対湿度４０％〜７０％程度で乾燥させることが好ましい。尚、セメント硬化体が道路や橋などの屋外構造物である場合には、雨水が直接測定する箇所にかからないような状態で乾燥させることが好ましい。
【００２０】
（測定工程）
本実施形態の分析方法は、乾燥させたセメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する測定工程を備えている。
【００２１】
本実施形態において、セメント硬化体内部の複数箇所における水分量を測定する方法としては、例えば、前記乾燥させたセメント硬化体表面の複数箇所に孔を形成し、該孔においてセメント硬化体の水分量を測定する方法等が挙げられる。
前記孔の径は、孔の内部におけるセメント硬化体内部の水分量を測定できる程度の径の孔であれば特に限定されるものではない。例えば、後述するような電気抵抗式水分計等でセメント硬化中の水分量を測定する場合には、これらの装置のセンサー部分等が挿入できる程度の径、例えば、直径６ミリ程度の径の孔を形成することが好ましい。
【００２２】
前記孔の深さは、例えば、セメント硬化体の表面から当該セメント硬化体の厚みの０．３５以上程度の深さ（セメント硬化体の厚みが２００ｍｍの場合、表面から７０ｍｍ以上の深さ）、好ましくは０．４５以上程度の深さ（セメント硬化体の厚みが２００ｍｍの場合、表面から９０ｍｍ以上の深さ）であることが好ましい。
かかる深さの孔を形成し、該深さの位置のセメント硬化体内部の水分量を測定することで、ひび割れの有無、ひび割れの程度が精度よく分析できる。
【００２３】
孔を形成する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ドリル、市販の電動コンクリートドリル等公知の孔開け手段を用いることができる。
【００２４】
孔を形成する箇所は、２箇所以上の複数箇所であれば、特に限定されるものではなく、測定対象の部材面積、および目視による劣化程度の確認状況に合わせて適宜設定しうるが、例えば、セメント硬化体の表面１０ｍ２当たり１箇所以上に孔を形成する箇所が設定されることが好ましい。
前記程度の箇所に孔を形成して、該孔においてセメント硬化体の水分量を測定することでひび割れの有無、程度が精度よく分析できる。
【００２５】
尚、後述する測定工程において、電気抵抗式水分計を用いて水分量を測定する場合には、二極間の電気抵抗を測定するために、一箇所の測定につき２個の孔を３０ｍｍ間隔程度で形成する必要がある。よって、この場合の孔の個数は、測定箇所の２倍の個数となる。
【００２６】
孔を形成する位置として、セメント硬化体の任意の箇所が選択されうる。例えば、セメント硬化体の表面に均等間隔を有した位置であってもよく、セメント硬化体の設置状態等から劣化の度合いが相違すると予め予想される箇所に孔を形成してもよい。
この場合、例えば、明らかに劣化していないと予測される箇所と、それ以外の箇所とを選択することが好ましい。
明らかに劣化していない箇所の水分量を基準に、かかる基準と複数箇所の水分量とを比較することで、より劣化の程度が精度よく分析できる。
【００２７】
次に、前記孔の深さにおけるセメント硬化体内部の水分量が測定される。
セメント硬化体の水分量を測定する方法としては、特に限定されるものではなく、公知のセメント硬化体の水分量の測定方法が採用されうる。例えば、電気抵抗式水分計等のように、セメント硬化体の孔の内壁や底面にセンサーを接触させることで、接触箇所付近のセメント硬化体の水分量を測定できる装置を用いる方法等が挙げられる。
このようにセンサー等を接触させることで水分を測定できる装置を用いて水分量を測定した場合には、特殊な装置や熟練を必要とせずに簡単に測定できるため好ましい。また、前記センサーとして、針センサー、ブラシセンサー等を用いた場合には、孔の径をセンサーが挿入できる程度の径にすることができ、セメント硬化体を大きく切削する必要がないため好ましい。
【００２８】
尚、セメント硬化体内部の水分量を測定する際に、孔をある深さまで形成し、その深さにおいてセメント硬化体の水分量を測定した後に、該孔の深さをさらに深くして、その深さのセメント硬化体の水分量を測定してもよい。この場合には同じ孔において、異なる深さの位置のセメント硬化体内部の水分量が測定される。
かかる場合には、後述するような判定工程において、各深さの位置におけるセメント硬化体の水分量を比較することができるため、より精度よく劣化状態が分析できる。
【００２９】
また、前記乾燥工程において乾燥させたセメント硬化体表面の複数箇所の水分量を測定する際に、各箇所の水分量の測定はできるだけ同時期に行なわれることが好ましい。
各箇所の水分量を測定する時期がばらつくと、乾燥工程が終了した後にもセメント硬化体の水分量は変化するため、精度よく水分量が測定できないおそれがある。従って、できるだけ乾燥工程の終了時から短時間の間に複数箇所を測定することが好ましい。
【００３０】
（判定工程）
本実施形態の分析方法は、測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較することでセメント硬化体の劣化状態を判定する判定工程を備えている。
前記測定工程で測定される水分量は、以下のような傾向を示す。
セメント硬化体の内部にひび割れがあると、充分な水分がセメント硬化体に供給された場合ひび割れ内に水が入り込む。通常、セメント硬化体に水が存在する場合には、セメント硬化体の細かい空隙部内に水が存在するが、ひび割れによる空隙はこれらの細かい空隙よりも容積が多く、すなわち、ひび割れ内には、多くの水がまとまって存在することになる。
このような状態でセメント硬化体を前記所定時間乾燥させると、セメント硬化体の表面から内部の水分は蒸発して、セメント硬化体中の水分量が減少していくが、ひび割れ内の水が完全に乾燥するまでの間、ひび割れの周囲のセメント硬化体にはひび割れ内から水が供給されるため、他の箇所よりも水分量が高い状態になる。
つまり、セメント硬化体に内部まで浸透するのに十分な量の水を供給し、その後、ある程度の時間で乾燥を止めると、ひび割れの付近の箇所のセメント硬化体の水分量は、それ以外の箇所に比べて多くなる。
【００３１】
また、ひび割れが入っている箇所でも、ひび割れが多く入っている箇所や、大きいひび割れがある箇所のように劣化が進んでいる箇所では、ひび割れ内に存在する水の量が多くなるため、比較的ひび割れの少ない箇所や、小さいひび割れがある箇所よりも乾燥工程後における水分量はより多くなり、且つ、長時間水分量が多い状態が維持される。
従って、乾燥工程後のセメント硬化体の水分量を比較することで、水分量の相違からひび割れの大きさや程度なども分析することができる。
【００３２】
本実施形態の分析方法において、判定工程を実施する場合に、予め、ひび割れの有無、数、大きさと、水分量との関係を測定しておき、かかる測定結果に基づいて判定を行なってもよい。
【００３３】
本実施形態の判定工程において、セメント硬化体の劣化の状態を判定する基準は、適宜設定することが可能であるが、例えば、以下のような基準で劣化状態を判定してもよい。
測定工程で測定された複数箇所におけるセメント硬化体内部の水分量を比較して、最も水分量の低い箇所の水分量に対して１３０％〜３２０％という基準値を定め、かかる基準値以上の水分量である箇所は、劣化していると判断してもよい。
前記基準値は、例えば、予めサンプル等を用いて精度よく劣化状態が測定できる基準値を設定しておいてもよい。
【００３４】
尚、本実施形態にかかるセメント硬化体の劣化状態分析方法は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例を示して、本発明にかかるセメント硬化体の劣化状態分析方法についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
表１に示す配合で作成したコンクリート床版（厚さ２００ｍｍ、縦９００ｍｍ、横９００ｍｍ）の表面に、スポンジマットを敷き、おおよそ２リットル程度まで水をかけて、さらにブルーシートで覆い湿潤状態にした。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
その後、コンクリート床版の上方に防水性シートで直射日光及び雨水を遮り、２４時間自然乾燥させた。
尚、乾燥時には、１時間ごとに気温及び相対湿度を測定した。平均気温は２５℃、平均相対湿度は６５％であった。
乾燥後、コンクリート床版の表面における１０箇所をランダムに選択した。
各箇所につき隣接する位置に２個の直径６ｍｍ、深さ１００ｍｍの孔を乾式削孔によって形成し、削り滓を掃除機で清掃後、直ちに前記電気抵抗式水分計を用いて，水分量を測定した。
水分量を測定した後に、各孔から５０ｍｍ離れた位置において、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍ程度の円柱状のコアを採取し、該コアを用いてＪＩＳ  Ａ  １１２７に従って圧縮強度を測定した。
結果を、表２に示す。
【００３９】
【表２】
2015055574.tif 000004
【００４０】
表２に示すように部位１〜８に比べて、部位９及び１０は、どの深さの水分量もかなり少ないことがわかる。すなわち、部位９および１０は、他の部位よりもひび割れの少ないあるいは存在しない、健全な部位（健全部）であると判断でき、相対的に他の部位は、健全部よりもひび割れが多く存在する劣化した部位（劣化部）であると判断できる。
【００４１】
水分量による分析結果を裏付けるべく、各部位の圧縮強度の値と水分量とを対比すると、部位９及び１０は、部位１〜８に比べて、圧縮強度が高いことが明らかである。
すなわち、水分量の比較によって、精度よくコンクリートの劣化状態が分析できることが明らかである。
【００４２】
前述の方法で分析した、健全部と劣化部の水分量の関係を図１乃至３に示す。
図１乃至３に示すように、どの深さにおいても、健全部の水分量は、劣化部の水分量に対して、顕著に少ないことがわかる。
【００４３】
また、深さ７０ｍｍ及び９０ｍｍにおける各劣化部の水分量の健全部の水分量（２箇所の平均）に対する比率と、各劣化部の圧縮強度の健全部の圧縮強度（２箇所の平均）に対する比率との関係をグラフにして、図４に示す。
また、当該コンクリートの設計基準強度（２４Ｎ/ｍｍ２）を示す線をそれぞれ点線で示した。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、７０ｍｍの深さにおいては、健全部の水分量に対して１．４倍の水分量の劣化部では、圧縮強度が設計基準強度を下回っている。
また、図４（ｂ）に示すように、９０ｍｍの深さにおいては、健全部の水分量に対して１．２５倍の水分量の劣化部では、圧縮強度が設計基準強度を下回っている。
すなわち、健全部の水分量に対する水分量の比率は、圧縮強度に相関関係があることがわかる。
このことから、予め、分析しようとするコンクリートと同じ配合でコンクリート試験体を作成し、該コンクリート試験体で、圧縮強度と水分量との関係を得ておき、図４に示すようなグラフを深さ毎に作成しておけば、分析対象のコンクリートの健全な部分の水分量を測定し、コンクリートの各箇所における水分量を該健全部の水分量の比率を算出することで、コンクリートのどの箇所が、当該コンクリートの設計基準強度を下回る劣化部であるかを容易に分析することができる。
【００４５】
（実験２）
コンクリート内部の水分量の深さ方向の分布を二種類の水分量の測定方法で測定した。
表３に示す配合でコンクリート床版（厚さ２００ｍｍ、縦９００ｍｍ、横９００ｍｍ）を作製して、屋外に３年間曝露した。コンクリート床版の表面に、スポンジマットを敷き、おおよそ２リットル程度まで水をかけて、さらにブルーシートで覆い２４時間以上湿潤状態にした。その後、コンクリート床版の上方に防水性シートで直射日光及び雨水を遮り、２４時間自然乾燥させた。
【００４６】
【表３】
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【００４７】
《コアの重量による水分量の測定》
該コンクリート床版から、外径３２ｍｍ、内径２５．６ｍｍのコアビットを装着したコアマシンによって、長さ（コンクリートの深さ方向）１００ｍｍ程度の小径コアを採取した。該小径コアを長さ方向に２０ｍｍずつ乾式切断して、切断後すぐに重量を特定計量器である非自動はかり（秤量１００ｇ、目量０．０２ｇ）で測定して、湿潤重量とした。その後１０５℃の恒温乾燥機で一定重量になるまで乾燥させて、重量を測定し乾燥重量とした。湿潤重量から乾燥重量を引き、乾燥重量で除した値を、コアの重量による水分量とした。
【００４８】
《孔内部の水分量の測定》
前記コンクリート床版のコアを採取した箇所に隣接する表面に、直径６ｍｍの孔を市販の電動コンクリートドリルを用いて３０ｍｍ間隔で２個形成し、各孔の深さ１２.５ｍｍ〜１０ｍｍきざみで８箇所の深さの位置で水分量を測定した。水分計は電気抵抗式水分計（装置名ＨＩ−８００、株式会社  ケット科学研究所社製）を用い、２つの孔の中にそれぞれセンサーを挿入して、水分量を測定した。
結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
2015055574.tif 000006
【００５０】
表４に示すように、いずれの水分量の測定方法による測定でも、ほぼ一致する結果が得られた。但し、コアの重量による水分量は、最表面を含む０〜２０ｍｍの部分では、最表面は蒸発が進んでいて、コアにおける水分量が均一ではないと考えられるため、深さ１２．５ｍｍの位置における電気抵抗式水分計による結果と差が出たものと考えられる。
【００５１】
（実験３）
実験２で用いたコンクリート床版と同様のものを、３年半屋外で曝露した。コンクリート床版の表面に、スポンジマットを敷き、おおよそ２リットル程度まで水をかけて、さらにブルーシートで覆い２４時間以上湿潤状態にした。その後、コンクリート床版の上方に防水性シートで直射日光及び雨水を遮り、２４時間自然乾燥させた。
このような前処理を行い、コンクリート床版の表面の４箇所（中心点から縦横方向にそれぞれ３００ｍｍずつ離れた４点の位置）に、３０ｍｍ程度間隔を有して隣りあう直径６ｍｍ、深さ１００ｍｍの孔を２個ずつ形成し、前記実験１で用いた電気抵抗式水分計と同じものを用いて、表４に記載の各深さの位置で水分量を測定した。
４箇所の孔はそれぞれ、削孔直後、１時間後、３時間後、１７時間後に測定した。
尚、削孔直後に水分量を測定しないものは、コルク製の栓で孔を閉塞して、計測直前に栓を取り除いた。
結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
2015055574.tif 000007
【００５３】
表５に示すように、孔を形成してから時間が経過すると、栓をしていても水分量は変化することがわかる。
【図１】
2015055574.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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