塩害コンクリート工学研究室岩城一郎塩害とは？  劣化要因：塩化物イオン  劣化現象：コンクリート中の鋼材の腐食が塩化物イオンにより促進され，コンクリートのひび割れやはく離，鋼材の断面減少を引き起こす劣化現象  劣化指標：鋼材位置における塩化物イオン濃度塩害劣化のメカニズム海洋構造物の劣化融雪剤による道路構造物の劣化（上図）酒田河川国道工事事務所HP （下図）三浦尚，融雪剤による鉄筋コンクリート構造物の劣化，コンクリート工学，Vol.38，No.6， 2000 部材の性能低下塩害による劣化塩害による劣化進行過程腐食ひび割れの発生腐食の開始（鋼材位置における塩化物イオン濃度 ≧鋼材腐食発生限界濃度）使用期間（供用年数）潜伏期塩化物イオンの拡散初期含有塩化物イオン濃度進展期鋼材の腐食速度（ひび割れなし）加速期劣化期鋼材の腐食速度（ひび割れあり）塩害の影響を受ける構造物海洋構造物 - 海中：塩化物イオンの供給は多い，酸素の供給は十分でない． - 海上大気中：酸素の供給は多い，塩化物イオンの供給は十分でない． - 飛沫帯（Splash Zone）：乾湿繰返し作用があり，塩化物イオンおよび酸素の両者の供給が十分  飛来塩分の影響を受ける構造物コンクリート表面における塩化物イオン濃度は海岸からの距離に依存．汀線（海と陸が交わる線）から最低1kmまでは考慮する必要あり．  融雪剤（NaCl）の影響を受ける構造物 1991年4月スパイクタイヤの使用禁止による融雪剤散布量の急増→ 海洋構造物より厳しい場合あり．今後，劣化事例が増える恐れあり．  海砂を用いた構造物 - 山陽新幹線での報道 - 細骨材の塩化物含有量の限度の標準：0.04%（細骨材の絶乾質量に対する百分率，NaCl換算した値）→この値以下であれば，不動態被膜を破壊することはないとの実績より． - 瀬戸内海沿岸各県では環境保護の目的で海砂の採取禁止の方向  塩害による劣化の事例図-2.2.7 健全度 1.0 の状況（ブロック 0102，左：山側面，右は拡大写真）海洋構造物の損傷事例海砂の影響を受けた構造物の損傷事例（Friday, 2006.2.10）融雪剤の影響を受けた構造物の損傷事例 KEN-Platz HPより各要因と塩害との関係セメントの種類混和材（特に高炉スラグ微粉末）の使用は，塩化物イオンの侵入に対して非常に効果がある．フリーデル氏塩の固定化 ※フリーデル氏塩として固定化された塩化物イオンは，鉄筋の腐食には関与しない．スラグは塩化物をフリーデル氏塩として固定化する能力が格段に高い．  水セメント比水セメント比が小さいほど，拡散係数が低減されるため，塩分の侵入に対して効果的である．  ひび割れの存在ひび割れにより，塩化物イオンの侵入が促進することは自明  腐食形態と腐食速度（金沢工業大学宮里准教授作成）欠陥腐食形態特長腐食速度従来の研究対象現在の研究対象なしミクロセルアノードは全面的遅いありマクロセルアノードが局所化速い Cl－概念図 Cl－コンクリートコンクリートカアカアカアﾐｸﾛｾﾙﾐｸﾛｾﾙﾐｸﾛｾﾙカアノードマクロセルカカ塩化物イオンの侵入に対する予測拡散理論を適用（Fickの第2法則） C  2C D 2 t x ここで，C：液相の塩化物イオン濃度，ｔ：時間，ｘ：コンクリート表面からの距離，D：塩化物イオンの拡散係数上式を初期条件C(x,0)=0，および境界条件C(0,t)=C0，C0:一定のもとに解くと次式を得る．   x C ( x, t )  C0 1  erf ( )  2 Dt   ここで，C(x,t)：深さx(cm)，時間t（年）における塩化物イオン濃度（kg/m3），C0：表面における塩化物イオン濃度（kg/m3），D：塩化物イオンの見かけの拡散係数（cm2/年），（C(x,t)は，コンクリート中の液相における実際の塩化物イオン濃度のことではなく，コンクリート単位容積当たりの全塩化物量を指しており，コンクリート中の塩素が塩化物イオンの形態で移動するメカニズムを正確に表したものではない．） erf：誤差関数 2 z u 2 erf ( z )   e 0 du C0は海岸からの距離によって異なり，Dは水セメント比とセメントの種類による関数で与えられる．海岸からの距離と構造物表面の塩化物イオン濃度との関係（示方書〔施工編〕） 14 飛沫帯 C 0（kg/m3） 12 10 8 6 4 2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 海岸からの距離（km ）・さらに構造物の高さ方向の影響を考慮 1 W /C 水セメント比と塩化物イオン拡散係数の関係 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 塩化物イオン拡散係数 D (cm 2/year) 1.E+02 1.E+01 1.E+00 1.E-01 1.E-02 ● 普通ポルトランドセメントコンクリート ▲ 早強ポルトランドセメントコンクリート ■ 混和材料(BS, SF)を用いたコンクリート 1.E-03 普通ポルトランドセメントの場合： log D = - 3.9(W/C)2 + 7.2(W/C) - 2.5 混和材料（BS，SF）の場合： log D = - 3.0(W/C)2 + 5.4(W/C) - 2.2 2002年版コンクリート標準示方書改定資料注）一桁程度軽くばらつく！！腐食性環境による影響（OPC，W/C=0.5）飛沫帯，OPC，W/C＝0.5 14 12 塩分濃度（kg/m3） 10 8 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 0 1.6 1.4 1.2 1 塩分濃度（kg/m3） 16 0.8 海岸より1km，OPC，W/C＝0.5 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm） 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm）水セメント比による影響（飛沫帯，OPC）飛沫帯，OPC，W/C＝0.5 14 12 塩分濃度（kg/m3） 10 8 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 0 16 14 12 10 塩分濃度（kg/m3） 16 8 飛沫帯，OPC，W/C＝0.3 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm） 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm）セメントの種類による影響（飛沫帯，W/C=0.5）飛沫帯，OPC，W/C＝0.5 14 12 塩分濃度（kg/m3） 10 8 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 0 16 14 12 10 塩分濃度（kg/m3） 16 8 飛沫帯，BS，W/C＝0.5 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm） 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm）セメントの種類による影響（飛沫帯，W/C=0.3） 14 12 塩分濃度（kg/m3） 10 8 飛沫帯，OPC，W/C＝0.3 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 16 14 12 10 塩分濃度（kg/m3） 16 8 飛沫帯，BS，W/C＝0.3 供用年数 0.1 1 3 5 10 50 100 6 4 2 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm） 0 10 20 30 40 50 60 70 コンクリート表面からの距離（mm）塩害に対する対策  コンクリートに含まれる塩化物イオンの量をできるだけ少なくする．  水セメント比の低いコンクリートを用いる．  混合セメントを使用する．  かぶりを十分にとる．  ひび割れ幅を制御する（小さくする）． →それでもだめなとき（飛沫帯等），樹脂塗装鉄筋の使用，電気化学的防食工法の採用（補修・補強で講義）