PowerPoint プレゼンテーション

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．
• 凍結防止剤（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
水セメント比と塩化物イオン拡散係数の関係
W /C
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）

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