(57)【要約】【課題】コンクリートの中性化に関わる劣化診断の検査に際し、検査対象となる構造物へのダメージを低減し、また特殊な検査装置の類や習熟した技術を要すことなく、構造物が設置又は構築されたその場で検査実施並びに結果把握が容易にでき、検査効率が良く信頼性の高い中性化診断を行なうためのコンクリート劣化検知剤及びこれを用いた簡易なコンクリートの劣化検知方法の提供を課題とする。【解決手段】Ｓ２−を無定形硫黄換算で０．１〜２重量％含む非アルカリ性の潜在水硬性粉末又はポゾラン反応性粉末からなるコンクリート劣化検知剤。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓ２−を無定形硫黄換算で０．１〜２重量％含む非アルカリ性の潜在水硬性又はポゾラン反応性粉末からなるコンクリート劣化検知剤。
【請求項２】
潜在水硬性又はポゾラン反応性粉末がブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ以上である請求項１記載のコンクリート劣化検知剤。
【請求項３】
潜在水硬性粉末が高炉スラグである請求項１又は２記載のコンクリート劣化検知剤。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか記載のコンクリート劣化検知剤１００重量部と水２０〜１００重量部を混合してなるペーストをコンクリート表面に塗布することを特徴とするコンクリートの劣化検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの劣化、とりわけ中性化による劣化を診断するための劣化検知剤およびこの劣化検知剤を使用したコンクリートの劣化検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
一般に、コンクリートの劣化診断は、様々な性状ごとの検査結果から総合的に判断される。コンクリート構造物では鉄筋を内包するものが殆どであり、コンクリートの主要構成成分である水酸化カルシウムは、セメントの水和反応で生成する強アルカリ（ｐＨ＞約１２）性物質であるが、空気中の二酸化炭素等の影響でコンクリート表面から徐々に炭酸カルシウム（ｐＨ＝約７）に変化し、最終的にはコンクリート内包の鉄筋表面のｐＨが７程度になると酸化保護層が破壊され、鉄筋腐食が生じてコンクリート構造物の劣化が起こる。従ってコンクリートが中性化しているか否かを知ることは、構造物としての劣化を予測・診断する上で重要である。コンクリート中性化に関する代表的な検査方法は、はつりによる方法とコンクリートから切出したコアを調べる方法が挙げられる。（例えば、非特許文献１参照）。前者は、電動ピックやエアーピック等を用い、内包鉄筋が露呈する部分までコンクリートをはつりし、はつり面にフェノールフタレインを噴霧して赤紫色に呈した部分の深さを測定するか、深さに方向に一定間隔で採取されたコンクリート粉末を示差熱重量分析や粉末Ｘ線回折等によって炭酸カルシウム転換率を定量分析する。後者は、コンクリート中の粗骨材最大直径の３倍以上の直径のコアを採取し、これを割裂し、割裂面にフェノールフタレインを噴霧して赤紫色に呈した部分の長さを測定する。何れの方法も多大な手間と時間がかかる他、コンクリート構造物に対し検査時に多大な負荷を与えたり比較的規模の大きい損傷を残すため、構造物によっては適応が困難であったり、検査位置が限定されたり、更には診断後に検査箇所を補修する必要すらあった。
【０００３】
このため、規模をできるだけ小さくした損傷とすべく、且つ労力を軽減できる中性化診断方法が検討されてきた。ドリル法と称される方法は、直径１０ｍｍの小削孔を携帯型電動ドリルで検査対象のコンクリート表面から空け、削孔時に排出される削粉末をフェノールフタレイン等を予め塗布含浸させた湿性の検査紙上に深さ毎に採取落下させ、落下粉末の呈色変化の有無から中性化深さを調べる簡易で破壊規模が少ない中性化診断方法である。（例えば、非特許文献２参照）また、ドリル削孔機に前記検査紙を貼付けた回転板を搭載させ、削孔時に排出される削粉末を回転板に受けながら中性化を判定する改良方法も提案されている。（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法では破壊後の削り粉を一旦採取して採取物を中性化の反応検査に処するため、採取状況に大きく左右され、厳密な中性化領域の確認は容易でない。また、削孔後に検査を行って初めて中性化の有無が判断されるので、中性化のバラツキが多いコンクリートでは、削孔箇所によって中性化検査結果に顕著な差が生じ易く、削孔箇所を増やさないと信頼性の高い劣化診断が行えない。削孔箇所を増やすと、構造物に及ぼすトータルダメージは増大し、また診断作業に要する時間や労力も増える。このように従来の中性化診断方法では、的確な削孔箇所を事前予測し、できるだけ少ない削孔によって信頼性の高い診断を行なうことは困難であった。
【０００４】
【非特許文献１】「コンクリート診断技術’０１−基礎編−」社団法人日本コンクリート工学協会、平成１３年３月、ｐ．１４６−１４８
【非特許文献２】笠井、松井、湯浅「簡易な試験による構造体コンクリートの品質評価の試み」社団法人セメント協会、平成５年９月、第５５９号、ｐ．２０−２８
【特許文献１】特開２００１−１４５９１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コンクリートの中性化に関わる劣化診断の検査に際し、検査対象となる構造物へのダメージを低減し、また特殊な検査装置の類や習熟した技術を要すことなく、構造物が設置又は構築されたその場で検査実施並びに結果把握が容易にでき、検査効率が良く信頼性の高い中性化診断を行なうためのコンクリート劣化検知剤及びこれを用いた簡易なコンクリートの劣化検知方法の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題の解決策を得るべく鋭意検討した結果、一般にコンクリートの中性化は表面から起ること、コンクリートには微細な開口気孔が多数存在し、該気孔はコンクリート内部で互いに連通する可能性が高いこと等を鑑み、予め中性化を検知するための化学反応的な処置を特定の薬剤で非破壊的に行ない、中性化が起っている箇所を外観的に感知した上で、該当箇所をできるだけ小径孔となるよう穿孔や削孔することで特別な装置や技術等無くして中性化深さも正確に検出でき、コンクリートの劣化診断を極めて容易に行えたことから本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は次の（１）〜（３）で表されるコンクリート劣化検知剤及び（４）で表されるコンクリートの劣化検知方法である。（１）Ｓ２−を無定形硫黄換算で０．１〜２重量％含む非アルカリ性の潜在水硬性又はポゾラン反応性粉末からなるコンクリート劣化検知剤。（２）潜在水硬性又はポゾラン反応性粉末がブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ以上である前記（１）のコンクリート劣化検知剤。（３）潜在水硬性粉末が高炉スラグである前記（１）又は（２）のコンクリート劣化検知剤。（４）前記（１）〜（３）の何れかのコンクリート劣化検知剤１００重量部と水２０〜１００重量部を混合してなるペーストをコンクリート表面に塗布することを特徴とするコンクリートの劣化検知方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のコンクリート劣化検知剤は、Ｓ２−を無定形硫黄換算で０．１〜２重量％含む非アルカリ性の潜在水硬性又はポゾラン反応性粉末からなる。本発明のコンクリート劣化検知剤（以下、本検知剤と称す。）によるコンクリート劣化検知の機構は、コンクリートの中性化に対しては、本検知剤は非アルカリ性の潜在水硬性又はポゾラン反応性の粉末からなるため、本検知剤を水性ペーストとして診断対象のコンクリート表面に塗布すると、中性化が進み、既にアルカリ性を喪失しているコンクリートの場合は、ペーストは表面からの開口空隙を通じてコンクリート深部にまで浸透する。一方、診断対象のコンクリートが、ｐＨ１２程度のアルカリ性を十分保っている場合は、本検知剤の水性ペーストをコンクリート表面に塗布しても、本検知剤の潜在的水硬作用がコンクリートのアルカリ成分であるＣａ（ＯＨ）２の刺激によって顕在化し、又はＣａ（ＯＨ）２とのポゾラン反応が進行し、コンクリート表面乃至表面極近傍の空隙内で急速に硬化し、コンクリート内部にまでは浸透しない。以上の中性化検知機構を確実に発現させるために、本検知剤は非アルカリ性粉末とし、少量であってもアルカリ成分を含まないことが望ましい。アルカリ成分が含まれると、水を加えると水和硬化し、水性ペースト化が困難となったり、中性化したコンクリートに浸透しない等、コンクリートの中性化を正確に把握できないので好ましくない。尚、本発明のコンクリート劣化検知剤は潜在水硬性粉末とポゾラン反応性粉末の併用を排除するものでは無い。
【０００９】
本検知剤はコンクリート内部に浸透した水性ペーストの浸透範囲を明確かつ簡単に識別する上で、Ｓ２−を無定形硫黄換算で０．１〜２重量％含むものとする。Ｓ２−は、本検知剤を構成する潜在水硬性成分又はポゾラン反応性成分が水和反応を起こすと、恐らくは硫化物の重合体を生成する事由から、色彩が白色乃至灰白色から緑色に変化する。本検知剤によるコンクリート中性化検査は、この緑色化した部分のコンクリート表面からの深さを把握する。Ｓ２−を無定形硫黄換算で０．１重量％未満の含有率では、目視確認できるほど十分緑色化しないため好ましくなく、また２重量％を超える含有率では膨張によってコンクリート構造物に過剰なストレスを及ぼすことがあるため好ましくない。尚、本検知剤に使用されるＳ２−は、硬化性状に影響を及ぼさず、且つ呈色一定時間経過後は酸化されてほぼ無色化するため構築物にその痕跡を殆ど残さず、また構築物に残存しても劣化を進行させたり、生体有害成分を溶出することはない。
【００１０】
また、本検知剤はブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ以上からなる粉末であることが好ましい。ブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ未満の粉末では、通常のコンクリートで見られる開口空隙を浸透するには粒子が粗過ぎるため浸透性が低下するので好ましくない。
【００１１】
また、本検知剤の潜在水硬性粉末又はポゾラン反応性粉末は、非アルカリ性のものであれば特に限定されず、例えば潜在水硬性粉末としては各種スラグ微粉末、またポゾラン反応性粉末としてはシリカフューム、フライアッシュやメタカオリン等の微粉末を挙げることができる。この中でも特に、潜在水硬性粉末の高炉スラグ微粉末が製造源由来のＳ２−を適度に含有しているため、改めて添加配合する必要がないこと、更にアルカリ反応促進作用が他の粉末よりも著しく高いので好ましい。従来、高炉スラグは、コンクリートの細孔溶液中では移動が極めて困難と考えられてきたが、本発明者は、低アルカリ環境下で且つ空隙量が比較的多い場合、コンクリート中を数センチメートル単位で十分移動できることを見出し、中性化が進行したコンクリートに使用するには特段問題ないことから前記利点を考慮し、本発明では使用を推奨するものとした。
【００１２】
本検知剤を用いたコンクリートの劣化検知方法は、本検知剤１００重量部に水２０〜１００重量部を加え、任意の方法で混練し、水性ペーストにしたものを診断検査対象とするコンクリートの表面に塗布し、コンクリート内部への浸透状況を確認する。水の配合量が２０重量部未満ではペースト状になり難く、また塗布しても浸透性が低下するので好ましくなく、１００重量部を超えると液垂れを起し易いので好ましくない。該ペーストのコンクリート表面に塗布方法は刷毛又は鏝等によって行い、塗布面積は特に限定されないが検査箇所一カ所に付、通常は概ね２０〜２００ｃｍ２程度で良い。塗り厚は１ｍｍ以上とし、１ｍｍ未満ではコンクリート内部に十分浸透可能なペースト量を確保し難く、また浸透が殆ど進まないうちに乾燥することがあるので好ましくない。本ペーストは中性化が進んだコンクリートに塗布しても、内部に浸透するには、コンクリート表面から連通する開口空隙の状況に多分に作用されるため、概して緻密度が高いコンクリートほどペーストが浸透するには時間を要す。このため、塗布後は塗布表面を非透明のビニール等で覆い、ペーストの急速な乾燥を防ぐことが望ましい。
【００１３】
本検知剤水性ペーストによるコンクリート表層部中性化の確認は、該ペースト塗布から少なくとも２４時間後、好ましくは１週間後に塗布表面が緑色になったか否かを目視で確認する。目視確認に際しては、表面塗布硬化物を約０．１ｍｍ程度薄く削って内部色で確認することが推奨される。中性化が殆ど進んでいないコンクリートでは緑色を呈さず概ね灰色となる。一方、中性化が進んだコンクリートは緑色なる。このような目視観測で少なくともコンクリート表層部の中性化の有無は判定できる。より正確に中性化の程度を把握するにはコンクリート表面からのペーストの浸透深さを測定する。即ち、コンクリート内部における緑色化領域の先端点とコンクリート表面との距離を測り、この距離が長いものほど中性化が進んだものと判断する。浸透深さの測定には塗布表面が緑色化した部分からコンクリートをコアドリル等で穿孔し、採取したコアの緑色部の長さを測定するのが正確さの点から好適であるが、他の方法、例えば携帯型振動ドリル等で削孔し、緑色の削孔粉が排出されなくなった時点でのドリル刃の削孔深さから求めたものであっても良い。尚、コアドリル使用の際の穿孔径は特に限定されないが、コンクリート基体へのダメージ軽減等を考慮して小径であるほど良い。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［非中性化試験体（Ａ）の作製］  普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製、以下同様。）、細骨材としてＪＩＳ標準砂（ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１規定、以下同様。）及び水道水を用い、水重量／セメント重量＝０．７及び細骨材重量／セメント重量＝３．０の条件となるよう配合したものをホバートミキサーで混練した。該混練物を内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒型枠に流し込み、２８日間養生させた円柱状の非中性化試験体Ａを作製した。
【００１５】
［中性化試験体（Ｂ〜Ｄ）の作製］  普通ポルトランドセメントを水槽中で２０倍重量の水と共に２４時間撹拌し、アルカリ成分を水中に溶出させた。水槽中の懸濁化した液をフィルタープレス機を使用し、アルカリ成分が溶出した水分を絞り出し、固型残分を恒量となるまで１０５℃で乾燥した。得られた乾燥セメント、細骨材としてＪＩＳ標準砂及び水道水を用い、水重量／乾燥セメント重量＝０．６及び細骨材重量／セメント重量＝３．０の条件となるよう配合したものをホバートミキサーで混練した。該混練物を内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒型枠に流し込み、２８日間養生させて円柱状の中性化試験体Ｂを作製した。また、同様に調整した乾燥セメントを用い、水重量／乾燥セメント重量＝０．７及び細骨材重量／セメント重量＝３．０の条件となるよう配合した混練物から前記と同じ方法で円柱状の中性化試験体Ｃを作製した。更に、同様に調整した乾燥セメントを用い、水重量／乾燥セメント重量＝０．８及び細骨材重量／セメント重量＝３．０の条件となるよう配合した混練物から前記と同じ方法で円柱状の中性化試験体Ｄも作製した。
【００１６】
［水性ペーストの作製］  Ｓ２−を０．８％含むブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末（商品名「セラメント」、第一セメント株式会社製）１Ｋｇに水４００ｇを加え、ホバートミキサーで混練し、水性ペーストを作製した。
【００１７】
［試験体の中性化診断検査］  非中性化試験体Ａ及び中性化試験体Ｂ〜Ｄを何れも一方の円形面が底面となるようそれぞれ縦置きし、各試験体の上面全部に前記水性ペーストを塗厚約１０ｍｍ±５ｍｍとなるように鏝塗りした。水性ペースト塗布直後の各試験体は黒色ビニール袋で密封し、約２０℃の環境下に１週間放置した。１週間経過後、ビニール袋から各試験体を取り出し、上面から縦割りした。次いで、試験体塗布面から試験体内部の緑色に発色した領域の先端部までの長さを測定した。
【００１８】
［中性化診断検査の測定結果］  前記方法によって測定した各試験体の塗布表面から試験体内部の緑色に発色した領域の先端部までの長さは、非中性化試験体Ａでは緑色に呈した部分が見られず、またコンクリート表面に塗布された塗装物表面を約０．１ｍｍ削った塗装物自体の緑色化も見られなかった。これに対し、中性化試験体Ｂでは、コンクリート表面の塗装面が緑色化し、また表面から試験体内部の緑色に発色した領域の先端部までの長さは１５ｍｍであった。同様に中性化試験体Ｃでは２０ｍｍ、中性化試験体Ｄでは２５ｍｍの長さが確認され、何れもコンクリート表面での塗装面の緑色化も見られた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によるコンクリート劣化検知剤及びこれを用いたコンクリート劣化検知方法は、コンクリート表層部の中性化検査に対しては、コンクリートに全く損傷を与えることなく、また検査装置類を必要とせずにその場で極めて簡単に行なうことができる。また、コンクリート深部の中性化検査や中性化の進行度合の把握も、特別な装置や習熟した検査技術等を必要とせずに比較的簡単にかつ高精度に行なうことができ、この場合、検査箇所もコンクリート表層部の検査で変色した箇所から的確に選定できるため、穿孔や削孔箇所を少なくしても精度の高い中性化診断を行なうことができ、コンクリートに及ぼす検査負荷や損傷等並びに診断労力は従来の中性化検査方法と比べると格段に軽減される。