JP2015007588A - エアゾール型コンクリート中性化測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートの品質診断用に使用されるコンクリートの中性化測定液の品質が、安定であり、内容物の揮発及び品質劣化が少なく、塗布作業においても作業性が優れたエアゾール型の中性化測定器を提供する。【解決手段】中性化測定器は、エアゾール型の缶の中に、コンクリートの中性化測定液と、窒素ガス又は液化石油ガスを充填し、ボタン操作で前記ガスの圧力を利用して、前記中性化測定液を霧状に噴出させる。これにより、劣化して中性化したコンクリートにおいては、中性化測定液の噴霧で、変色しないので、劣化を検知することができる。缶は、アルミニウム又はアルミニウム合金製、前記アルミニウム又はアルミニウム合金製の缶の内面が樹脂コーティングされているもの、又は、ブリキ缶の内面が樹脂コーティングされたものである。【選択図】なし

Description

本発明は、道路、橋、壁、上下水道等のインフラ構造物、ビル、及び家屋等のコンクリートを使用した構造物において、コンクリートの経年劣化を診断するための中性化測定液を、噴霧するエアゾール型コンクリート中性化測定器に関する。

従来、道路及び橋梁等のコンクリート構造物において、コンクリートの劣化度を判定する方法の一つとして、コンクリート内部の中性化の深さを指標とする判定方法がある。このコンクリートの中性化の深さを指標とする劣化判定方法は、本来、強アルカリ性であるコンクリートが劣化の進行に伴って中性化し、コンクリート表面から徐々に強アルカリ性から中性へと変化していく現象に着目したものである。この中性化したコンクリートの深さ（厚さ）の大小に基づいて、コンクリートの劣化度を判定する。この方法は、コンクリート構造物の劣化度を判定するための一般的な方法である。

このコンクリート中性化測定液として、「ＪＩＳ Ａ １１５２：２０１１コンクリートの中性化深さの測定方法」より、中性化深さを測定するときに使用する試薬が、「ＪＩＳ Ｋ ８００１のＪＡ．４（指示薬）」に規定されており、この規定にはフェノールフタレイン溶液又はこれと同等の性能をもつ試薬を用いることが記載されている。「ＪＩＳ Ｋ ８００１のＪＡ．４（指示薬）」に規定するフェノールフタレイン溶液は、９５％エタノール溶液９０ｍＬにフェノールフタレインの粉末１ｇを溶かし、水を加えて１００ｍＬとしたものである。又は、共試験体が乾燥している場合には、９５％エタノール溶液の量を７０ｍＬ程度にして、加える水の量を相対的に多くして１００ｍＬとすることもできる。

健全なコンクリートは、本来、上述のように、強アルカリ性（ｐＨ１２程度）を示すものであり、この強アルカリ性により鉄筋鋼材の腐食が防止されているが、大気中の炭酸ガス（以下、ＣＯ_２）等によるコンクリートの炭酸化と、コンクリート中からのアルカリ成分の溶出等が原因で、コンクリート表面から徐々に且つ経時的にアルカリ度が低下していく。そうすると、コンクリート内の防食雰囲気が破壊されて、鉄筋鋼材を腐食させてしまう。このため、コンクリート構造物の健全状態の確認には、定期的にコンクリート内部の中性化が生じている領域の深さ（中性化深さ）を測定することで、コンクリートの中性化の進行状況を把握しておくことが必要である。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、従来の中性化深さの測定方法が記載されているが、この従来方法は、コンクリート構造物から測定用の試料であるコンクリートコアを採取し、コンクリートコアの切断面にフェノールフタレイン溶液を噴霧し、このコンクリートコアの切断面におけるアルカリ性部分（赤色変化部分）と中性化部分（無変色部分）との境界を可視化し、その境界位置からコンクリートコアの表面までの距離を物差し等を用いて測定し、その測定値を当該測定地点におけるコンクリート中性化深さとするものである。

これに対し、特許文献１及び特許文献３に記載された中性化深さ測定方法は、コンクリート構造物のコンクリート表面にコンクリートドリルにより数ミリ〜十数ミリの穴をコンクリート深部へ向けて削孔した後、その穴内にフェノールフタレイン溶液を噴霧又は塗布し、その穴の内部表面におけるアルカリ性部分（赤色変化部分）と中性化部分（無変色部分）との境界位置を可視化し、その穴内部に専用の光学式測定機器を挿入して、コンクリート表面からその境界位置までの距離を測定し、この測定値を当該測定地点におけるコンクリート中性化深さとするものである。

また、特許文献２に記載されたコンクリートの劣化検査方法は、コンクリート構造物のコンクリート表面に、ビットにより、１０ｍｍ以下（５〜６ｍｍ程度）の穴を形成し、この穿孔をコンクリート深部へ向けて進行しながら、その穴内に検査試薬であるフェノールフタレイン溶液を噴霧する方法である。穿孔により、粉塵が出てくるが、検査試薬を吸着した粉塵の色が、中性の無色から、アルカリ性を示す赤色に変化した場合に、その穿孔を中止し、この中止時の穿孔深さを物差し等で測定して、この測定値を当該測定地点におけるコンクリート中性化深さとする。

このように、フェノールフタレインを使用した中性化測定液は、コンクリートの診断液として広く普及している技術である。

而して、従来のコンクリートの中性化測定器は、中性化測定液を簡易スプレーを使用して噴霧していた。この簡易スプレーとは、空気中で容器の中に消毒液等を収納し、蓋をし、この蓋に設けた霧吹き原理のノズル部を押下することにより、内部の消毒液等をノズル部から噴出させるものである。蓋を外して、容器の内部に消毒液等を補充すれば、内容物を容易に詰め替えることができる。従来のコンクリートの中性化測定器は、この簡易スプレーを使用して、容器内に空気中で中性化測定液を収納したものである。

特許第３３４２３０８号公報 特公平７−１０４３３９号公報 特開２００５−２３３８１９号公報

従来から、中性化測定液を保存する容器は、前述の如く、簡易スプレー容器であり、完全密閉できないため、持ち運んでいる最中に収容液がこぼれて、周囲を汚染したり、火災事故の原因となったりする場合があった。また、中性化測定液が空気に触れることにより、エタノール溶液（アルコール成分）の分解によって発生する酸により、中性化測定液のｐＨが変動したり、空気中のＣＯ_２によるｐＨ変動により、中性化測定液の品質が劣化する等の虞があった。また、長期間保存していると、中性化測定液が蒸発してしまうという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、コンクリートの品質診断用に使用されるコンクリートの中性化測定液の品質が、安定であり、内容物の揮発及び品質劣化が少なく、塗布作業においても作業性が優れたエアゾール型の中性化測定器を提供することを目的とする。

本発明に係るエアゾール型の中性化測定器は、
エアゾール型の缶の中に、コンクリートの中性化測定液と、窒素ガス又は液化石油ガスを充填し、ボタン操作で前記ガスの圧力を利用して、前記中性化測定液を霧状に噴出させることを特徴とする。

このエアゾール型の中性化測定器において、例えば、
前記缶は、アルミニウム又はアルミニウム合金製であり、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金製の缶の内面が樹脂コーティングされていることが好ましい。又は、前記缶は、内面が樹脂コーティングされたブリキ缶であってもよい。

本発明によれば、充填ガスに窒素ガス又は液化石油ガスを使用していることにより、検査用の中性化測定液の劣化を防止でき、また、冬場でも噴射した際、均一な噴射が得られる。また、本発明は、中性化測定液が、エアゾール型の容器に封入されているので、管内の密閉性が保たれ、従って、検査液の安定性が確保されると共に、持ち運びが容易であり、安定した検査を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、説明する。本発明の実施形態に係るエアゾール型の中性化測定器は、液体及び気体を封入可能のエアゾール型の缶の中に、コンクリートの劣化に伴うコンクリートの中性化を測定する中性化測定液と、この液の噴霧用のガスとを、封入することができる。

中性化測定液は、ＪＩＳで定められており、それに沿って、現状では、例えば、フェノールフタレイン１重量部に対して、９５％エタノール：４０乃至９５重量部及び水：５〜６０重量部を合計で１００重量部含有するものである。現在、この中性化測定液は、「ＪＩＳ Ａ １１５２：２０１１コンクリートの中性化深さの測定方法」及び「ＪＩＳ Ｋ ８００１のＪＡ．４（指示薬）」に定められている。よって、この「ＪＩＳ Ｋ ８００１のＪＡ．４（指示薬）」に規定されるフェノールフタレイン溶液又はこれと同等の性能をもつ試薬を用いる。「ＪＩＳ Ｋ ８００１のＪＡ．４（指示薬）」に規定するフェノールフタレイン溶液は、９５％エタノール９０ｍＬにフェノールフタレインの粉末１ｇを溶かし、水を加えて１００ｍＬとしたものであるが、共試験体が乾燥している場合には、９５％エタノール溶液の量を７０ｍＬ程度にするなどして、加える水の量を相対的に多くすることもできると規定されている。本実施形態では、このような中性化測定液として、フェノールフタレイン１重量部に対して、９５％エタノール４０〜９５重量部、水５〜６０重量部含む中性化測定液を充填したものを使用する。しかし、この中性化測定液が、ＪＩＳにおいて変更になった場合には、それを使用することは勿論である。

このエアゾール型の缶の中に、中性化測定液噴霧用のガスを封入する。このガスは、窒素ガス又は液化石油ガスである。コンクリートの中性化及びアルカリ骨材反応等によりコンクリートの劣化を検査する際に、重要なことは、劣化深さを容易に検査でき、かつ高精度に行うことであるが、本願発明者は、実験を繰り返した結果、中性化及びアルカリ骨材反応の観察に必要とされる薬剤（中性化測定液）の散布を、窒素ガス又は液化石油ガスで充填したエアゾール缶を使用することが有効であることを見出した。即ち、本発明の目的は、コンクリート構造物の検査用測定液の充填容器であるエアゾール缶を、窒素ガス又は液化石油ガスで充填することにより、達成できる。

窒素ガスは、中性化測定液に対して、ｐH変動を生じさせることがなく、特に、低温5℃（冬場を想定）においても、均一な噴射パターンが得られる。また、中性化診断作業時に、作業者によっては、エアゾールを激しく振ったりすることが想定される。この場合、缶内の収容物は、窒素ガスと中性化測定液との混合液となるが、窒素ガス量は中性化測定液の比率に対して僅かであり、中性化測定液が圧倒的に多いため、安定した噴射パターンが得られる。缶内の中性化測定液と窒素ガスとの割合は、最適には、例えば、重量比で、（中性化測定液）：（ガス）＝９９：１であり、ガス充填量は、例えば、２５℃で０．８ＭＰａである。このように調整することで、中性化測定液を最後まで、均一に噴射することができる。但し、缶内の中性化測定液と窒素ガスとの割合は、例えば、重量比で、（中性化測定液）：（ガス）＝５０〜９９．５：５０〜０．５の範囲にすることにより、同様に、均一な中性化測定液の噴射が可能である。充填ガスが相対的に少なければ、中性化測定液を最後まで噴射できなかったり、均一な噴射が得られず、逆に充填ガスが相対的に多ければ、中性化測定液中のフェノールフタレインの析出が生じ、中性化測定液とガスとの分離が顕著になる。

また、液化石油ガスも、中性化測定液に対して、ｐH変動を生じさせることはなく、常温の２０℃付近では、中性化測定液と液化石油ガスとは、分離することなく溶解液となり、放置しても均一な溶液であるので、安定した噴射パターンを得ることができる。

しかし、液化石油ガスの場合は、５℃の低温においては、中性化測定液と充填された液化石油ガスとの混合液は、放置すると、直ちに、缶上層部に液化石油ガスの液体の層が形成され、缶下層部に中性化測定液の層が形成されて、液体２層に分かれてしまう。混合液の分離が早いと、噴射される中性化測定液と液化石油ガスとの混合比率が急速に変化してしまうため、噴射直後の噴射パターンと、継続して噴射したときの噴射パターンが異なってしまう。このため、安定した噴射パターンが得られない。また、下層部の中性化測定液層が全て噴射されると、上層部の液体の液化石油ガスのみが噴射されることになるため、中性化診断作業時に、中性化測定液を噴射しようとしても、液化石油ガスのみが噴射され、中性化測定液が噴射されていない現象が発生する。この場合は、診断工程が成立しないという問題点がある。

なお、中性化測定液の成分であるエチルアルコールは、空気中に長期間放置すると、空気中の酸素と反応して酸化し、酸を発生させ、測定液のｐHを変動させてしまう。この中性化測定液の酸化を防ぐため、中性化測定液の缶内充填時には、不活性ガスの窒素ガス、又は酸化物を発生させない液化石油ガスに、缶内雰囲気を置換しておくことが好ましい。これにより、中性化測定液と窒素ガス又は液化石油ガスとを封入した検査液の保管環境として、望ましい環境となる。

このエアゾール缶の材質は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金性の缶であるか、又はブリキ缶である。中性化測定液自身のｐHは、中性であるため、ブリキ缶に直接充填すると腐食が発生し、そこから液漏れを生じる虞がある。このため、ブリキ缶を使用する場合は、缶の内面に樹脂をコーティングしたものを使用することが好ましい。ブリキ缶への樹脂コーティングは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、エポキシユリア、又はエポキシフェノールの薄膜と、これらの薄膜を複数層積層した積層膜がある。

アルミニウム又はアルミニウム合金製の缶の場合は、それ自体で耐食性が高いため、中性化測定液に接触する管内面にコーティングする必要性は低い。しかし、より厳しい耐食性を必要とする場合は、アルミニウム缶又はアルミニウム合金缶の内面に、樹脂コーティグした缶を使用することが望ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金缶への樹脂コーティングは、エポキシユリア、エポキシフェノール、又はポリアミドイミド樹脂の薄膜と、これらの薄膜を複数層積層した積層膜がある。樹脂コーティング膜の膜厚は、例えば、４〜８μｍである。

以下、本発明の実施例を、本発明の範囲から外れる比較例と対比して、本発明の効果について説明する。下記表１は、本発明の実施例と比較例の試験結果を示す。

表１において、左欄は、中性化測定液と共に、缶内に充填したガスの種類を示す。充填圧力は０．５ＭＰａである。なお、簡易スプレー容器とは、従来のコンクリート検査において使用されている中性化測定液の噴霧器である。この実施例及び比較例について、安定性、中性化診断の感度、作業性、噴射パターンの良否、缶の密閉性を評価した。充填ガスのＤＭＥとは、塗料用の充填ガスとして多用されているジメチルエーテルである。缶の材質（簡易スプレー容器以外）は、アルミニウム製缶の内面に樹脂をコーティングしたものである。

評価欄の「安定性」とは、５℃に３日間放置した場合のｐＨの変動及び析出物の発生を示すものであり、「○」は原液のｐＨの変動がなく、中性化測定液の中のフェノールフタレインの析出がない場合を示す。「×」は析出が生じたか、又はｐＨ変動が生じた場合を示す。「中性化診断の感度」欄において、「○」は中性化測定液を噴霧した場合に、健全なアルカリ性のコンクリートが紫色に変色して、反応した場合を示す。「作業性」欄において、「○」は噴射ガスで噴射するので作業が容易であったことを示し、「△」は簡易スプレー容器を使用したので、人力で噴射するため、作業性が悪かったことを示す。「噴射パターン」欄において、「○」は５℃（冬場を想定）において、噴射により均一に中性化測定液を塗布できた場合、「△」は噴射したときの噴射領域が不安定であった場合を示す。「密閉性」欄において、「○」は長期保存でも、内容物が揮発しにくかった場合、「△」は長期保存では内容物が揮発した場合を示す。なお、長期保存とは、１年程度の保存期間をいう。

なお、「−」は、安定性において、問題があったので、それ以上の評価項目については、評価を行わなかったことを示す。

その結果、表１に示すように、充填ガスがＤＭＥの場合は、水とアルコールとフェノールフタレインとの混合液である検査液中のフェノールフタレインの析出がみられた。充填ガスが炭酸ガス（CO_２）の場合は、CO_２による検査液中のｐＨの低下がみられた。充填ガスが亜酸化窒素ガス（Ｎ_２Ｏ）の場合は、Ｎ_２Ｏによる検査液中のｐＨの低下がみられた。充填ガスが液化石油ガス（ＬＰＧ）の場合は、時間の経過により、液体ＬＰＧの分離が僅かに生じ、その場合に、均一な霧状の噴射が得られにくかったが、中性化測定液の噴射は可能であった。充填ガスが窒素ガス（Ｎ_２）の場合は、経時的にＮ_２による検査液のｐＨの低下が認められず、長時間にわたり、均一な霧状の噴射を行うことができた。安定した噴射を得るためには、充填ガスが原液に溶解することが望ましいが、窒素ガス（Ｎ_２）及び液化石油ガス（ＬＰＧ）のように、原液に溶解しないガスでも噴射が可能である。

なお、上記試験は、内面を樹脂コーティングしたアルミニウム缶を使用して行ったが、樹脂コーティングしないアルミニウム又はアルミニウム合金缶と、樹脂コーティングしたブリキ缶でも、同様の評価結果を得ることができた。但し、中性化測定液を充填した結果、缶体に腐食が発生する虞があるが、これらの缶体を使用した場合でも、少なくとも、加速試験において、１年間の使用では、缶体に腐食が発生することはなかった。

本発明は中性化測定液を、樹脂コーティングしないアルミニウム若しくはアルミニウム合金缶又は樹脂コーティングしたブリキ缶若しくはアルミニウム若しくはアルミニウム合金缶に、窒素ガス又は液体石油ガスで、エアゾール充填して構成された中性化測定器であるので、エアゾール缶に充填しているため、密閉性がよく持ち運びが簡便にでき、充填ガスは中性化測定液を酸化させないため、中性化測定液自身の劣化を防止でき、均一な霧状の噴射が得られ、安定した検査が行えることが可能となる。このため、本発明は、コンクリートの劣化検査に多大の貢献をなす。

Claims (5)

1. 缶の中に、コンクリートの中性化測定液と、窒素ガス又は液化石油ガスを充填し、ボタン操作で前記ガスの圧力を利用して、前記中性化測定液を霧状に噴出させることを特徴とするエアゾール型の中性化測定器。
2. 前記缶は、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１に記載のエアゾール型の中性化測定器。
3. 前記アルミニウム又はアルミニウム合金製の缶の内面が樹脂コーティングされていることを特徴とする請求項２に記載のエアゾール型の中性化測定器。
4. 前記缶は、内面が樹脂コーティングされたブリキ缶であることを特徴とする請求項１に記載のエアゾール型の中性化測定器。
5. 前記中性化測定液は、フェノールフタレイン１重量部に対して、９５％エタノール：４０乃至９５重量部及び水：５〜６０重量部を合計で１００重量部含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアゾール型の中性化測定器。