JP2006233569A - 鉄筋コンクリート構造物の防食方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鉄筋コンクリート構造物の表面を特定のセメント系押出成形体で被覆して被覆層1a〜1dを形成する。表面に被覆層1a〜1dを有し、内部に鉄筋3、鉄筋周囲にコンクリート2を打設したコンクリート構造物を示す。
【選択図】図1
Description
また本発明の防食方法によれば、鉄筋コンクリート構造物表面に形成される被覆層は曲げ載荷に際して多重亀裂性能を有するため、鉄筋コンクリート構造物の補強効果も合わせて得ることができる。
「多重亀裂」とは次のことを意味する。曲げ応力が印加されると、通常のセメント成形体(硬化体)は最初の亀裂が入った段階で、その亀裂部に応力が集中して、そのまま破断に至る。すなわち応力−歪曲線が直線となる弾性変形の段階で破断に至る。そのためエネルギー吸収能が低く、脆性破壊を呈する。これに対して本発明で使用されるようなセメント系押出成形体は、最初の亀裂が入ったのちも、直ちに成形体(硬化体)全体の破断には至らず、最初の亀裂に続いて複数の亀裂が発生する。そのような複数の亀裂が発生する現象を多重亀裂という。多重亀裂が発生すると、応力が分散されるため、最初の亀裂発生後も増加する荷重に耐えて大きな歪に至るまで破壊せず、高いエネルギー吸収能と高い靭性を示す。
載荷条件(曲げ試験)は、JISA1414:1994の6.10項(単純曲げ試験)に記載される2線荷重試験に準じて行う。なお、試験体寸法は、幅80mm、厚さ15mm、長さ250mmの単純曲げ試験用の試験体とする。載荷点間距離は60mm、支点間距離は180mm、クロスヘッド速度は0.5mm/minで行う。
水の配合量は一般に水硬性セメント100重量部に対して30〜80重量部が好適である。
実施例1
普通ポルトランドセメント100重量部に、長さ6mm、繊維径40μm(アスペクト比150)のPVA繊維(クラレ社製、商品名「クラロンK−II」)、5.3重量部、珪石粉(比表面積4000cm2/g)60重量部、パルプ(広葉樹系パルプ)1重量部、鉱物繊維5重量部およびメチルセルロース(信越化学工業社製)6重量部を加えて、ミキサーにより粉体混合した。粉体混合を続けながらこれに水48重量部を混合したのちニーダーに移して混練してセメントペーストを練り上げた。
得られたセメントペーストをスクリュー式真空押出成形機から金型を通して押出成形した。金型の吐出口寸法は幅250mm、高さ15mmの長方形のものを用いた。金型から吐出された押出物はトレーに受けた。押出成形体は恒温恒湿器中で蒸気養生し、硬化させた。
得られた繊維補強セメント系押出成形体(硬化体)の曲げ特性(最大曲げ応力、ピーク時撓み、亀裂数)および比重を評価し、結果を表1に記載した。表1に示すようにセメント系押出成形体は曲げ試験において多重亀裂を起し、高い物性値を示現した。また硬化体中のPVA繊維の体積混入率は4.0%であった。硬化体の最大曲げ応力、亀裂数およびピーク時撓みは次のようにして評価した。
図2に示すように、幅80mm、厚さ15mm、長さ250mmの2線荷重の単純曲げ試験用の試験体(11)を切り出した。載荷点(13)間距離は60mm、支点(12)間距離は180mm、クロスヘッド速度は0.5mm/minで行った。測定した荷重Pをもとに、下記式(i)により曲げ応力σbを評価した。
σb=PL/bt2 (i)
(式中、bは試験体の幅、tは試験体の厚さ、Lは支点間距離を表す)。
式(i)により、曲げ応力−変位(撓み)曲線を作成し、曲げ応力の最大値を最大曲げ応力とする。
曲げ試験により発生した亀裂の数は、破断後の試験体について目視により計数した。亀裂数は3個の試験体の平均値で表した。
曲げ試験における最大曲げ応力時の、試験体の撓み量(mm)である。
配合および比率を表1に示すように変更したこと以外、実施例1と同様の方法により、セメント系押出成形体を製造し、その特性を評価した。
PE繊維としては長さ6mm、繊維径12μm(アスペクト比=500)のPE繊維を用いた。
腐食評価は宮里心一が開発した腐食速度測定方法に基づいて行った(宮里心一:鉄筋コンクリートの欠陥部に生じる塩害および中性化によるマクロセル腐食に関する研究、東京工業大学博士論文、第2章、2001年4月)(宮里心一:分割鉄筋を用いたマクロセル電流測定方法の実験的・理論的検討、コンクリート工学年次論文集、Vol.23、No.2、2001)。
ひび割れ導入条件:JISA1106:1999の付属書(参考)に記載される中央点載荷方法に準じて行う。幅100mm×厚み100mm×長さ400mmの中央点(線)載荷の曲げ試験用の試験体に対し、支点は試験体端面より70mm、支点間距離は260mm、試験体にひび割れを生じさせる。なお、中央載荷点(線)Lから両支点までの距離は、それぞれ130mmである。
さらに、28日間の塩害促進暴露(塩素イオン濃度3%の塩水中への浸漬2日間および湿度60%乾燥気中での載置5日間を1サイクルとして、合計4サイクル)後、各鉄筋要素において、マクロセル腐食電流とミクロセル腐食電流を測定し、総腐食速度を評価した。なお、ひび割れ導入時の荷重を取り除いた場合、ひび割れ幅が狭くなってしまうため、上記暴露期間中は、曲げ載荷時のひび割れ幅を保持させるために、ひび割れ開口保持具(図示せず)を用い、ひび割れ幅が、ひび割れ導入時の測定幅と同等幅となるよう一定荷重を加えた。なお暴露試験は当該保持具ごと塩水中に浸積する方法を用いた。なお、図3および図4における浸透方向面以外の面に対しては、すべてエポキシ樹脂にて塩化物イオンの浸透防止処理を行う。すなわち、塩害暴露試験にて塩化物イオンが浸透しうるのは、ひび割れ導入面のみとする。
本出願では、鉄筋要素間を流れる電流をマクロセル腐食電流と定義し、図6に示す方法で測定した。すなわち、隣接する鉄筋要素間に無抵抗電流計を接続し、電流(マクロセル腐食電流)を求めた。次に、対象とする鉄筋要素の両端から流入する電流を合計した。この電流を鉄筋要素の表面積で除することにより、鉄筋要素表面でのマクロセル腐食電流密度を算定した。すなわち、鉄筋要素iのマクロセル腐食電流密度Imacroは式(1)で表せる。
そして、対象とする鉄筋要素がアノードの場合、腐食電流密度は正として表した。一方、対象とする鉄筋要素がカソードの場合、腐食電流密度は負として表した。
最後に、100μA/cm2のマクロセル腐食電流密度を1.16mm/年に換算し、マクロセル腐食速度を算定した。
単一の鉄筋要素内のみを流れる電流をミクロセル腐食電流と定義し、分極抵抗より算定した。そのため,先ず鉄筋要素間を接続するリード線を一度切断した。この時、異なる鉄筋要素間では電流の出入りがない。この状態で、図7に示すとおり各鉄筋要素毎に鉄筋表面の分極抵抗を周波数応答解析装置[FRA(Frequency Response Analyzer)]を用いた交流インピーダンス法により求めた。測定は、5kHzから5mHzの範囲において、振幅50mVの電圧を与えて行った。また分極抵抗は、ボード線図およびコールコールプロットを用いて算定した。さらに、ミクロセル腐食電流密度Imicroは式(2)より求めた。
最後に、100μA/cm2のミクロセル腐食電流密度を1.16mm/年に換算し、ミクロセル腐食速度算定した。
マクロセル腐食速度とミクロセル腐食速度の和を総腐食速度とした。
試験体に生じたひび割れのうち最大の開口幅を有するひび割れの開口幅を示した。
Claims (6)
- 鉄筋コンクリート構造物表面に、曲げ載荷に際して多重亀裂を生じ、かつ比重が1.2〜2.0のセメント系押出成形体からなる被覆層を形成することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
- 前記セメント系押出成形体の厚みが8mm〜50mmであることを特徴とする請求項1記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
- 前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント100重量部、シリカ質原料40〜100重量部、パルプ0.5〜50重量部および水溶性セルロース0.1〜10重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長3〜100mm、繊維径5〜200μm、アスペクト比100〜1000のポリビニルアルコール系繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
- 前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント100重量部、シリカ質原料40〜100重量部、パルプ0.5〜50重量部および水溶性セルロース0.1〜10重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長が3〜100mm、繊維径が5〜40μm、アスペクト比が150〜1000であるポリプロピレン繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
- 前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント100重量部、シリカ質原料40〜100重量部、パルプ0.5〜50重量部および水溶性セルロース0.1〜10重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長が3〜100mm、繊維径が5〜40μm、アスペクト比が150〜1000であるポリエチレン繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
- 前記補強繊維が、硬化後のセメント系押出成形体における体積混入率2〜8%となるように、繊維補強水硬性組成物中に配合されてなることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
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