PowerPoint プレゼンテーション

化学的侵食
コンクリート工学研究室
岩城 一郎
化学的侵食とは
劣化要因:酸,硫酸塩等
 劣化現象:酸や硫酸塩などの侵食物質によるコンクリート中の
セメント水和物の分解,侵食物質がセメント組成物質や鋼材と
反応し体積膨張することによるひび割れやかぶりのはく離,さら
には鋼材腐食を引き起こす劣化現象
 劣化指標:劣化因子の浸透深さ,中性化深さ
 劣化機構:水和物の分解,膨張性化合物の生成に大別される.
(他に水和物の溶脱)
・ 水和物の分解:コンクリート中のセメント水和物と化学反応を起
こし,水に溶けにくいセメント水和物を可溶性物質に変化させる
ことにより,コンクリート組織が多孔質化したり分解したりするも
の.代表例:酸による侵食
・ 膨張性化合物の生成:コンクリート中のセメント水和物と反応し
て新たに膨張性化合物を生成し,生成時の膨張圧によりコンク
リートを劣化させるもの.代表例:硫酸塩(例えばNa2SO4)によ
る侵食

化学的侵食を受ける構造物
酸,各種塩類を使用する工業施設
 温泉地帯
 下水道施設
 海洋構造物
 硫酸塩を含む土壌

下水道施設における劣化






細菌による硫酸の生成+硫酸による化学的侵食
1.硫化水素の生成→2.硫化水素の蒸発→3.硫化
水素の吸収と酸化→4.管壁の侵食
1.下水中あるいは下水汚泥中に含まれる硫酸イオン
が嫌気性環境(酸素の存在しない環境)において,硫
酸塩還元細菌の作用で硫化水素に変化
生成した硫化水素が流れの乱れる箇所で大気中にガ
スとして放散
気相部コンクリート表面の結露水に溶解した硫化水素
が,好気性環境(酸素の存在する環境)において,硫
黄酸化細菌によって硫酸に変化し,コンクリートを侵食
H2SO4+Ca(OH)2→CaSO4・2H2O(二水石膏)
硫酸による劣化の特徴
劣化指標:侵食深さ,中性化深さ,(強度低下域)
 劣化に影響を及ぼす要因(侵食作用と浸透作用のバ
ランスで説明可能)
 硫酸濃度:硫酸濃度が高いほど,侵食 大→劣化深さ
大
 水セメント比:硫酸濃度が高い場合,低水セメント比の
コンクリートほど侵食 大→劣化深さ 大,硫酸濃度が
低い場合,侵食は顕在化しない.高水セメント比のコン
クリートほど中性化(浸透)深さ 大→劣化深さ 大
注)硫酸による劣化は水セメント比が低いほど(組織が緻
密なほど)劣化しやすくなるという他の劣化現象とは異
なる傾向を示す場合がある.

下水道施設における硫酸劣化
③
硫黄酸化反応
H2S+O2→H2SO4
資料提供:八戸工業大学 阿波稔先生
①
硫酸塩還元反応
SO42-+2C+2H2O→2HCO3-+H2S
④
硫
酸
に
よ
る
腐
食
実構造物の劣化メカニズム
嫌気性
硫化水素の発生
好気性
硫酸へと変化
供用14年の実構造物
圧送管直後のマンホール付近で激しく劣化
検討対象となる実構造物とコアの採取位置
実構造物の内部強度分布
推定圧縮強度(MPa)
40
針貫入試験
による実測値
フェノールフタレイン
呈色域
30
強度分布曲線
実際の劣化深さ
20
強度低下域
通常の劣化深さ
中性化深さ
侵食深さ
10
0
0
25
50
75
100
125
150
初期浸漬面からの距離(mm)
初期浸漬面からの距離(mm)
東北大学建設材料学研究室での
実験結果より
硫酸による劣化対策?
化学的侵食作用が非常に厳しい場合(例えば,
下水道構造物や温泉近くに建設される構造物)
には,一般に,化学的侵食を抑制するためのコ
ンクリート表面被覆や腐食防止処置を施した補
強材の使用などの対策を行うのが良い.
 「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及
び防食技術指針」および「同マニュアル」平成14
年12月発刊(日本下水道事業団)での考え方:
基本的にコンクリート被覆工法(塗布型ライニン
グ工法とシートライニング工法)により対応する
ことが前提.かぶりコンクリートによる抑制効果
はあまり期待していない.
