細孔構造との比較によるコンクリート表層性状の評価方法の検証奧村 龍人
1. はじめに

2.2 試験体

コンクリート表層性状は RC 構造物の耐久性に大きな影響

本研究においては先に述べた目的のため,後述する調合条を及ぼす。建築においては RC 造の寿命は鉄筋の腐食,すな件のもとで,試験体として図 2.1 に示すような,幅１m×奥わち鉄筋位置までの中性化によって評価される。よって,鉄行き１m×高さ１m の模擬柱部材を作成した。柱試験体の上筋コンクリートのかぶり厚さ分の表層性状が重要であると下面には厚さ 20cm の発泡スチロール製断熱材を取り付け,いえる。中性化は大気中の炭酸ガスがコンクリート内部に打ち込みからせき板取り外し時期（5 日）までは側面がせき浸透することで進行する。炭酸ガスの浸透にはコンクリー板（化粧合板）と接している状態とした。また,この柱試験

ト表層の緻密性が影響しており,コンクリート表層が緻密で体からコア抜きを行い,各試験における試験体の作成も行なあるほど中性化の進行は遅くなる。そこで,コンクリート表った。

層の緻密性を測定し中性化を評価する方法として,コンクリ

2.2 検討項目

ート内部の物質移動性を測定する透気試験および吸水試験

材齢 13 週および材齢 1 年において,図 2.2 に示した試験を用いることが試みられている。透気試験では炭酸ガスと体側面の測定位置６箇所においてダブルチャンパー法によ同じく気体である空気の浸透,吸水試験では水の浸透を測定

る表面透気試験を行い,表層透気係数を測定した。同様に表することでコンクリート内部の物質移動性を測っている。

面吸水試験を行い,吸水速度係数を測定した。各係数は６箇

これらの試験方法は,非破壊においてコンクリートの表層性所から得られた値の平均値として求めた。

状を評価することができるため非常に便利な方法である。

材齢 1 年において,図 2.2 に示した試験体側面のコア抜き

一方で,それぞれに試験の特性が異なるため、中性化との相位置から水平にコア抜きを行い,得られた 75φ×250mm のコ関について議論がなされている段階である。そこで,今回はアの表面側から 15±5mm をコンクリートカットした。これ

コンクリートの緻密さの指標である細孔構造と比較して,中を破砕して 2.5 mm〜5.0mm の粒度のモルタルを採取し,アセ性化の評価に透気試験および吸水試験を用いる妥当性につトン処理および真空チャンバーによる処理を行い,ポロシテいて検証した。さらに,透気試験および吸水試験のどちらがィ測定用の試料を作成した。この試料を用いて水銀圧入法

より中性化を評価できるかについても検証した。

によるポロシティの測定を行った。

2. 実験概要

また,同様にコア抜きを行い,コアの表面側から 6cm をコ2.1 使用材料および調合ンクリートカットし中性化試験用の試験体を作成した。こ

使用材料は表 2.2 に示すように,いずれも福岡地域で一般れを JIS A 1153 コンクリートの促進中性化試験方法に従っ的に用いられる範囲のものである。コンクリートの調合はて,温度 20℃,相対湿度 60%,CO2 濃度 5%の環境下で促進中性

表 2.1 に示したとおりであり,水セメント比を 57％〜32％の化試験を行い,促進材齢 1 週,4 週および 8 週に中性化深さを範囲で 5％おきに設定した。

測定した。

表 2.1 調合ｽﾗﾝﾌﾟ/ｽﾗﾝﾌﾟﾌﾛｰ(cm)W/C①18±2.557.0

24②18±2.552.0③21±2.0④記号(%)

呼び
強度単位量(kg/m³)

s/a (%)

混和剤 Ad1～Ad3

WC

SG1/G2

46.6

182

320

804

487/483

3.84(Ad1)

2745.2

182

350

768

495/489

4.20(Ad1)

47.0

3350.2

175

373

853

449/446

3.66(Ad2)21±2.042.04049.1

175

417

817

449/446

4.30(Ad2)⑤50±7.5

37.0

5248.6

175

473

786

441/437

6.34(Ad3)⑥60±1032.0

6047.0175547732438/432

7.88(Ad3)55-1

表 2.2 使用材料
記号種類

ｾﾒﾝﾄ

C 普通ﾎﾟﾙﾄﾗﾝﾄﾞｾﾒﾝﾄ

水W 地下水3.2 吸水試験
図 3.2 に吸水試験の結果を示す。吸水速度係数も透気係

物 性 等数同様に水セメント比が小さいほど小さい値となった。ま

密度：3.15g/cm3

た,w/c52 を除き全ての調合において材齢 1 年の方が材齢 13細骨材

S 玄界灘産海砂週より小さい値となった。これは透気試験と正反対の結果
3

表乾密度：2.57 g/cm

福岡県古賀産砕石（角閃岩）

表乾密度：2.72g/cm3

福岡県田川産砕石
G2（石灰岩）表乾密度：2.70g/cm3

Ad1 AE 減水剤

遅延形Ⅰ種（高機能）G1
粗骨材－混和剤 Ad2 高性能 AE 減水剤
Ad3 高性能 AE 減水剤

であり,コンクリートの緻密さの観点から妥当な結果であると考えられる。
この結果は,吸水試験の測定深さが透気試験の測定深さと比べると浅いために,材齢 13 週において,すでに測定深さまでコンクリートが十分に乾燥していたためだと考えられる。

遅延形Ⅰ種
遅延形Ⅰ種（高強度用）

発泡スチロール

コア抜き位置

図 3.2 吸水速度係数
3.3 中性化試験
図 3.3 図 3.4 に中性化試験の結果を示す。 結果はそれぞ

透気試験,吸水試験

れ促進材齢 8 週について示した。中性化深さおよび中性化

測定位置

図 2.1 柱試験体

速度係数も上記同様に水セメント比が小さいほど小さい値

図 2.2 測定およびコア抜き位置となった。

3.結果および考察
3.1 透気試験
図 3.1 に透気試験の結果を示す。透気係数は材齢 13 週,材齢 1 年ともに水セメント比が小さいほど小さい値となり水セメント比が小さいほどコンクリートの表層が緻密であるといえる。しかし全ての調合において,材齢 1 年の方が材齢 13 週より大きい値となっているが,コンクリートは一般に材齢 1 年の方が材齢 13 週より緻密であるため,予想に反図 3.3 中性化深さする結果となった。これは,材齢 13 週において透気試験の測定深さまでコンクリートが十分に乾燥しておらず,材齢 1年においてはコンクリートが測定深さまで,十分に乾燥していたために,材齢 13 週より大きい値となったと考えられる。

図 3.4 中性化速度係数
3.4 各係数の関係
透気係数および吸水速度係数について,それぞれ中性化速度係数との相関を調べた結果をそれぞれ図 3.5 図 3.6 に示
図 3.1 透気係数す。透気係数および吸水速度係数ともに中性化速度係数と55-2の相関が見られるため,透気試験,吸水試験ともにコンクリれ,最終的に図 4.4 に示す 70-240nm の細孔径の範囲で最もートの中性化を評価する方法として妥当であると判断でき強い相関となった。

るが,吸水速度係数の方がより強い相関が見られるため,吸水試験の方がより正確に中性化を評価していると考えられる。

図 4.1 透気係数と 50nm 以上の細孔量および総細孔量
表 4.1 透気係数と 10nnm〜10n+1nm の細孔量の関係
図 3.5 透気係数と中性化速度係数
表 4.2 透気係数と細孔径範囲の細孔量の関係

4.2 吸水速度係数
吸水速度係数について同様の操作過程を以下に示す。図4.2 および表 4.3 については透気係数と同様の傾向が見られた。細孔径の範囲を狭めると,表 4.4 に示すように 20-120nm
図 3.6 吸水速度係数と中性化速度係数の細孔径の範囲において最も強い相関が見られ,最終的に図4.細孔構造との比較と考察

4.4 に示す 20-120nm の細孔径の範囲で最も強い相関となっ各試験で求めた透気係数,吸水速度係数および中性化速度た。

係数のそれぞれについて以下に示す操作を行いコンクリー
トの深さ 15mm におけるポロシティとの関係について検討
し,各係数と最も相関が強い細孔径の範囲を求めた。
初めに,試験体の総細孔量およびコンクリート構造体の強度に影響を及ぼす 50nm 以上の細孔径の細孔量との関係を求めた。
次に 10nnm 以上の細孔径,10nnm〜10n+1nm の範囲の細孔径の細孔量との関係を求めた。

図 4.2 吸水速度係数と 50nm 以上の細孔量および総細孔量
表 4.3 吸水速度係数と 10nnm〜10n+1nm の細孔量の関係

最後に細孔径の範囲を狭めて比較していき,最も相関が強い細孔径の範囲を求めた。
4.1 透気係数
透気係数について上記の操作過程を以下に示す。図 4.1

表 4.4 吸水速度係数と細孔径範囲の細孔量の関係に示したように,透気係数と 50nm 以上の細孔量および総細孔量には相関が見られる。また,50nm 以上の細孔量の方が総細孔量より相関が強いことから,透気係数には細孔量だけで4.3 中性化速度係数はなく,細孔径も影響していることが分かる。

中性化速度係数について同様の操作過程を以下に示す。

次に表 4.1 に示す細孔径の範囲で比較すると,細孔径が小23

図 4.3,表 4.5 および表 4.6 について吸水速度係数と同様のさいほど相関が強くなることが分かり,10 -10 nm から強い相傾向が見られ,最終的に図 4.6 に示す 40-120nm の細孔径の関が見られた。さらに表 4.2 に示すように細孔径の範囲を範囲で最も強い相関となり吸水速度係数と最も相関が強い

狭くすると,70-180nm の細孔径の範囲で最も強い相関が見ら細孔径の範囲と同じとなった。

55-3

作からさらに細孔径の範囲を狭めて比較し決定係数 R2 を求めた。その結果,吸水速度係数と中性化速度係数ではどの細孔径についてもほとんど同じ程度の相関が見られた。以上のことから,吸水試験は中性化に影響を与える細孔径について測定しており,中性化を評価する方法として相当に妥当であると考えられる。
図 4.3 中性化速度係数と 50nm 以上の細孔量および総細孔量
表 4.5 中性化速度係数と 10nnm〜10n+1nm の細孔量の関係

表 4.6 中性化速度係数と細孔径範囲の細孔量の関係
図 4.7 各係数と細孔径範囲

図 4.4 透気係数と 70-240nm の細孔量
図 4.8 細孔径と各係数の R25.まとめ
今回は透気試験および吸水試験について,細孔構造との比較を用いて,コンクリートの中性化を評価する方法としての妥当性を検証した。実験の結果から,どちらの試験方法も中性化の評価方法として妥当であると判断できた。さらに細図 4.5 吸水速度係数と 40-120nm の細孔量孔構造との比較から,吸水試験は中性化に影響を与える細孔径の細孔とおよそ同じ細孔について測定しており,中性化を評価する方法としてかなり有効な方法であると考えられる。
今後の課題として,今回の結果となった要因を,各試験の測定深さや,それぞれの試験に関係する,空気,水および炭酸ガスの物性の観点から考察したいと思う。
6.謝辞

図 4.6 中性化速度係数と 40-120nm の細孔量本研究を進めるにあたり株式会社麻生セメントの皆様に4.4 細孔構造との比較まとめは多大な協力を頂きました。深く感謝申し上げます。

透気係数,吸水速度係数および中性化速度係数と細孔構造との比較をまとめると,図 4.7 に示すような結果が見られ

参考文献
1)

白川敏夫，盧薇迪：高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートの 表面吸水試験による吸水機構のる。各係数について最も相関が強い細孔径の範囲は,透気係検討及び中性化の予測に関する研究，コンクリート工学年次論文集，Vol.41 No.1 pp.1733-

数が 70-240nm,吸水速度係数と中性化速度係数は 40-120nm

1738，2019.7と同じ範囲となった。また,図 4.8 に示すように,上記の操

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