JP2015094650A - Method for evaluating salt content permeation amount in concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリートにおける塩分浸透量の推定方法に関し、さらに詳しくは、コンクリートにシラン系やけい酸塩系をはじめとする表面含浸材を塗布した場合にも塩分浸透量を精度よく推定できる高い汎用性を有し、簡便な推定方法に関するものである。 The present invention relates to a method for estimating the amount of salt penetration in concrete. More specifically, the present invention is capable of accurately estimating the amount of salt penetration even when a surface impregnating material such as silane or silicate is applied to concrete. The present invention relates to a simple and easy estimation method.
塩害を受けるコンクリート構造物では、その対策として、種々の表面被覆工法が施工されている。この工法では、表面被覆材として主に有機系材料や無機系材料が使用されているが、近年、安価かつ施工性に優れ、塩化物イオンの浸透を抑制できる材料として表面含浸材が注目されている。表面含浸材は、シラン系(撥水系)とけい酸塩系(非撥水系)とに大別される。シラン系の表面含浸材を塗布したコンクリートにおける塩分浸透量については、表面含浸材が表面に塗布され、塩分が浸透したコンクリートサンプルを用いて、電子線マイクロアナライザ(以下、EPMAという)により測定した塩分濃度分布に対する回帰分析で、シラン系表面含浸材が含浸している部分と含浸していない部分のコンクリートの拡散係数を求め、これらを用いて塩分浸透量を推定する方法が提案されている(非特許文献1参照)。 In concrete structures subject to salt damage, various surface coating methods are applied as countermeasures. In this method, organic materials and inorganic materials are mainly used as surface coating materials, but in recent years, surface impregnated materials have attracted attention as materials that are inexpensive and have excellent workability and can suppress the penetration of chloride ions. Yes. Surface impregnating materials are roughly classified into silane-based (water-repellent) and silicate-based (non-water-repellent). Regarding the amount of salt penetration in concrete coated with a silane-based surface impregnated material, the salt content measured by an electron beam microanalyzer (hereinafter referred to as EPMA) using a concrete sample coated with the surface impregnated material and infiltrated with salt. In the regression analysis for the concentration distribution, a method has been proposed in which the diffusion coefficient of the concrete impregnated with the silane-based surface impregnated material and the non-impregnated part are obtained, and the salinity permeation amount is estimated using these. Patent Document 1).
この提案の推定方法では、シラン系の表面含浸材が含浸した表層の含浸部と、表面含浸材が含浸していない内部の未含浸部とにおけるコンクリートの塩化物イオンの拡散係数を、EPMAにより測定した塩分濃度分布に対する回帰分析で求め、別途、表面含浸材の含浸深さを把握し、これらを用いて塩分浸透量を推定する。したがって、この推定方法では、必ず表面含浸材の含浸深さCsを求めなければならないという問題があった。ここで、シラン系の表面含浸材が含浸した部分は撥水層として目視により確認できるので、含浸深さを把握することは比較的容易にできる。しかしながら、けい酸塩系の表面含浸材を用いた場合には、表面含浸材がコンクリート中の水酸化カルシウムと反応して固化し、或いは、表面含浸材自身が固化する特性を有しているので、表面含浸材の含浸深さを単純に把握することできない。また、この方法では、表面含浸材が含浸していないコンクリートにまで塩分が浸透していないコンクリートサンプルに対しては、未含浸部のコンクリートの拡散係数を求めることができないため、適用できないという問題があった。 In this proposed estimation method, the diffusion coefficient of concrete chloride ions in the surface impregnated portion impregnated with the silane-based surface impregnated material and the internal unimpregnated portion not impregnated with the surface impregnated material is measured by EPMA. Obtained by regression analysis for the salinity concentration distribution, separately grasp the impregnation depth of the surface impregnated material, and estimate the salt permeation amount using these. Therefore, this estimation method has a problem that the impregnation depth Cs of the surface impregnation material must be obtained. Here, since the portion impregnated with the silane-based surface impregnating material can be visually confirmed as a water-repellent layer, it is relatively easy to grasp the impregnation depth. However, when a silicate-based surface impregnating material is used, the surface impregnating material reacts with calcium hydroxide in the concrete and solidifies, or the surface impregnating material itself solidifies. The impregnation depth of the surface impregnating material cannot be simply grasped. In addition, this method cannot be applied to a concrete sample in which the salt content has not penetrated into the concrete not impregnated with the surface impregnating material because the diffusion coefficient of the concrete in the unimpregnated portion cannot be obtained. there were.
また、表面含浸材が含浸した部分の塩化物イオンの拡散係数は、EPMAによる高度な分析結果などから推定されているのが現状である。それ故、塩分浸透量を推定するには多大なコストおよび手間を要するという問題がある。また、既に塩分が浸透した既設コンクリートに対しては、EPMAより測定した塩分濃度分布に対する回帰分析では、既に浸透している塩分量と表面含浸材を塗布した後に浸透した塩分量を区別できないため、表面含浸材が含浸した部分の塩化物イオン拡散係数を求めることができないという問題があった。 In addition, the diffusion coefficient of chloride ions in the portion impregnated with the surface impregnating material is currently estimated from advanced analysis results by EPMA. Therefore, there is a problem that it takes a great deal of cost and labor to estimate the amount of salt penetration. In addition, for existing concrete already infiltrated with salt, the regression analysis on the salt concentration distribution measured by EPMA cannot distinguish the amount of salt already infiltrated from the amount of salt infiltrated after applying the surface impregnating material. There was a problem that the chloride ion diffusion coefficient of the portion impregnated with the surface impregnating material could not be obtained.
本発明の目的は、コンクリートにシラン系やけい酸塩系をはじめとする表面含浸材を塗布した場合にも塩分浸透量を精度よく推定することができる高い汎用性を有し、簡便な塩分浸透量の推定方法を提供することにある。 The purpose of the present invention is to have a high versatility that can accurately estimate the amount of salt infiltration even when a surface impregnation material such as silane or silicate is applied to concrete, and simple salt infiltration. It is to provide a method for estimating quantity.
上記目的を達成するため本発明のコンクリートにおける塩分浸透量の推定方法は、表面含浸材を表面に塗布したコンクリートから、前記表面含浸材が含浸した部分と含浸していない部分とを含んだ表層部サンプルと、前記表面含浸材が含浸していない部分のみからなる深層部サンプルとを採取して、前記表層部サンプルの塩化物イオンの拡散係数D’および前記深層部サンプルの塩化物イオンの拡散係数Dcを電気泳動法または拡散セル法により算出し、前記表層部サンプルについて、(1)式のフィックの拡散方程式の解に対して前記表面含浸材による等価かぶりを考慮して(2)式を導出し、(2)式および(3)式から導出した(4)式により見掛けのかぶり増加量Sを算出し、(1)式のDに前記拡散係数Dcを代入した曲線を、算出した見掛けのかぶり増加量Sだけx座標でマイナス方向に移動させた曲線により、前記コンクリートにおける表面から任意の深さ位置の任意の時刻での塩分浸透量を推定することを特徴とする。
D:コンクリートの塩化物イオンの拡散係数(mm2/年)
C0:コンクリート表面における塩化物イオン濃度(kg/m3)
C’:表層部サンプルの厚さ(mm)
Cc:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸していない部分の厚さ(mm)
Cs:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の厚さ(mm)
Ds:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の拡散係数(mm2/年)
erf:誤差関数
In order to achieve the above object, the method for estimating the amount of salt penetration in concrete according to the present invention comprises a surface layer portion including a portion impregnated with a surface impregnated material and a portion not impregnated from the concrete coated with a surface impregnated material. A sample and a deep layer sample consisting only of a portion not impregnated with the surface impregnating material are collected, and a diffusion coefficient D ′ of chloride ions of the surface layer sample and a diffusion coefficient of chloride ions of the deep layer sample are collected. Dc is calculated by electrophoresis or diffusion cell method, and formula (2) is derived for the surface layer sample by taking into account the equivalent fogging by the surface impregnating material for the solution of Fick's diffusion equation of formula (1). Then, an apparent fog increase S is calculated from the equation (4) derived from the equations (2) and (3), and a curve is calculated by substituting the diffusion coefficient Dc for D in the equation (1). The curve is moved in the negative direction only by the x-coordinate fog increase S apparent has, and estimates the salt penetration amount at any time in any depth position from the surface of the concrete.
D: Diffusion coefficient of chloride ion in concrete (mm 2 / year)
C 0 : chloride ion concentration on the concrete surface (kg / m 3 )
C ′: Surface layer sample thickness (mm)
Cc: Thickness (mm) of the surface impregnated portion of the surface layer sample not impregnated
Cs: Thickness (mm) of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer sample
Ds: Diffusion coefficient of the portion impregnated with the surface impregnating material in the surface layer sample (mm 2 / year)
erf: error function
また、本発明のコンクリートにおける塩分浸透量の別の推定方法は、表面含浸材を表面に塗布したコンクリートから、前記表面含浸材が含浸した部分と含浸していない部分とを含んだ表層部サンプルと、前記表面含浸材が含浸していない部分のみからなる深層部サンプルとを採取して、前記表層部サンプルの塩化物イオンの拡散係数D’および前記深層部サンプルの塩化物イオンの拡散係数Dcを電気泳動法または拡散セル法により算出し、前記表層部サンプルについて、(1)式のフィックの拡散方程式の解に対して前記表面含浸材による等価かぶりを考慮して(2)式を導出し、(2)式および(3)式から導出した(4)式により見掛けのかぶり増加量Sを算出し、前記表層部での表面含浸材が含浸した部分の厚さCsを、前記表面含浸材が撥水効果を有する材料の場合は前記表層部サンプルでの撥水層の厚さを測定することにより把握し、前記表面含浸材が撥水効果を有していない材料の場合は前記表層部サンプルでの硬度測定の結果に基づいて把握し、この把握した厚さCsを(4)式に代入することにより、表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の塩化物イオンの拡散係数Dsを算出し、(1)式を表面含浸材が含浸したコンクリートと含浸していないコンクリートの2層モデルに適用させた(5)式または(6)式により、前記コンクリートにおける表面から任意の深さ位置の任意の時刻での塩分浸透量を推定することを特徴とする。
D:コンクリートの塩化物イオンの拡散係数(mm2/年)
C0:コンクリート表面における塩化物イオン濃度(kg/m3)
C’:表層部サンプルの厚さ(mm)
Cc:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸していない部分の厚さ(mm)
Cs:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の厚さ(mm)
Ds:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の拡散係数(mm2/年)
erf:誤差関数
Another method for estimating the amount of salt penetration in the concrete of the present invention is a surface layer sample containing a portion impregnated with the surface impregnated material and a portion not impregnated from the concrete coated with the surface impregnated material. A deep layer sample consisting only of a portion not impregnated with the surface impregnating material, and a diffusion coefficient D ′ of chloride ions of the surface layer sample and a diffusion coefficient Dc of chloride ions of the deep layer sample are obtained. Calculated by electrophoresis or diffusion cell method, and for the surface layer sample, formula (2) is derived in consideration of the equivalent fogging by the surface impregnating material for the solution of Fick's diffusion equation of formula (1), The apparent fog increase amount S is calculated by the equation (4) derived from the equations (2) and (3), and the thickness Cs of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer portion is calculated as the surface impregnation. When the material is a material having a water repellent effect, it is grasped by measuring the thickness of the water repellent layer in the surface layer sample, and when the surface impregnated material is a material having no water repellent effect, the surface layer Based on the results of hardness measurement in the surface sample, and substituting the grasped thickness Cs into the equation (4), the diffusion coefficient of chloride ions in the portion impregnated with the surface impregnated material in the surface layer sample Ds is calculated, and the equation (1) is applied to the two-layer model of the concrete impregnated with the surface impregnating material and the concrete not impregnated with the equation (5) or (6). The salinity permeation amount at an arbitrary time of the position is estimated.
D: Diffusion coefficient of chloride ion in concrete (mm 2 / year)
C 0 : chloride ion concentration on the concrete surface (kg / m 3 )
C ′: Surface layer sample thickness (mm)
Cc: Thickness (mm) of the surface impregnated portion of the surface layer sample not impregnated
Cs: Thickness (mm) of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer sample
Ds: Diffusion coefficient of the portion impregnated with the surface impregnating material in the surface layer sample (mm 2 / year)
erf: error function
本発明の前者の塩分浸透量の推定方法によれば、表面含浸材を表面に塗布したコンクリートから採取した表層部サンプルおよび深層部サンプルについて、電気泳動法または拡散セル法の試験結果に基づき、前記表層部サンプルの塩化物イオンの見かけの拡散係数D’および前記深層部サンプルの塩化物イオンの見かけの拡散係数Dcを算出し、これら拡散係数D’、Dcおよび既知のデータである表層部サンプルの厚さC'と(1)式、(2)式、(3)式、(4)式に基づいて、表面含浸材を塗布したコンクリートにおける表面から任意の深さ位置の任意の時刻での塩分浸透量を推定することができる。この推定方法では、表層部サンプルにおける表面含浸材が含浸した部分の厚さCs(即ち、含浸深さCs)を測定する必要がない。それ故、シラン系表面含浸材のような撥水効果を有する材料だけでなく、含浸深さCsを容易には把握し難いけい酸塩系をはじめとする撥水効果をもたない材料の表面含浸材を塗布した場合であっても、容易に精度よく塩分浸透量を推定でき、高い汎用性を有している。EPMAによる高度な塩分分析を行なう必要もないので、簡便に低コストで塩分浸透量を推定することができる。 According to the former method for estimating the amount of salt infiltration of the present invention, the surface layer sample and the deep layer sample collected from the concrete coated with the surface impregnating material, based on the test result of the electrophoresis method or the diffusion cell method, The apparent diffusion coefficient D ′ of the chloride ions of the surface layer sample and the apparent diffusion coefficient Dc of the chloride ions of the deep layer sample are calculated, and these diffusion coefficients D ′, Dc and the known sample data of the surface layer sample are calculated. Based on the thickness C ′ and the equations (1), (2), (3), and (4), the salinity at an arbitrary time at an arbitrary depth position from the surface of the concrete coated with the surface impregnating material. The amount of penetration can be estimated. In this estimation method, it is not necessary to measure the thickness Cs (that is, the impregnation depth Cs) of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer sample. Therefore, not only a material having a water repellent effect such as a silane surface impregnating material, but also a surface of a material having no water repellent effect such as an acid salt system in which the impregnation depth Cs is difficult to grasp easily. Even when the impregnating material is applied, the amount of salt permeation can be estimated easily and with high versatility. Since it is not necessary to perform advanced salt analysis by EPMA, the amount of salt infiltration can be estimated easily and at low cost.
本発明の後者の塩分浸透量の推定方法によれば、表面含浸材を表面に塗布したコンクリートから採取した表層部サンプルおよび深層部サンプルについて、電気泳動法または拡散セル法の試験結果に基づき、前記表層部サンプルの塩化物イオンの見かけの拡散係数D’および前記深層部サンプルの塩化物イオンの見かけの拡散係数Dcを算出し、これら拡散係数D’、Dcと表層部サンプルを用いて把握した表面含浸材が含浸した厚さCs(即ち、含浸深さCs)とその他既知のデータである表層部サンプルの厚さC'と(1)式、(2)式、(3)式、(4)式、(5)式、(6)式に基づいて、表面含浸材を塗布したコンクリートにおける表面から任意の深さ位置の任意の時刻での塩分浸透量を推定することができる。この推定方法では、表面含浸材が浸透した部分の厚さCs(即ち、含浸深さCs)を表層部サンプルから実測により把握するので、含浸深さCsをより高精度で把握できる。これにより、塩分浸透量の推定精度の向上が期待でき、また、シラン系、けい酸塩系をはじめとするいずれの表面含浸材であっても適用できる高い汎用性を有している。EPMAによる高度な塩分分析を行なう必要もないので、簡便に低コストで塩分浸透量を推定することができる。 According to the latter method for estimating the amount of salt infiltration of the present invention, the surface layer sample and the deep layer sample collected from the concrete coated with the surface impregnating material, based on the test result of the electrophoresis method or the diffusion cell method, The apparent diffusion coefficient D ′ of chloride ions of the surface layer sample and the apparent diffusion coefficient Dc of chloride ions of the deep layer sample were calculated, and the surface obtained by using these diffusion coefficients D ′ and Dc and the surface layer sample Thickness Cs impregnated by the impregnating material (that is, impregnation depth Cs) and other known data thickness C ′ of the surface layer sample, and equations (1), (2), (3), (4) Based on the equations (5) and (6), the amount of salt infiltration at an arbitrary time at an arbitrary depth position can be estimated from the surface of the concrete coated with the surface impregnating material. In this estimation method, the thickness Cs (that is, the impregnation depth Cs) of the portion into which the surface impregnation material has permeated is grasped by actual measurement from the surface layer sample, so that the impregnation depth Cs can be grasped with higher accuracy. Thereby, improvement of the estimation accuracy of the amount of salt permeation can be expected, and it has high versatility applicable to any surface-impregnated material including silane-based and silicate-based materials. Since it is not necessary to perform advanced salt analysis by EPMA, the amount of salt infiltration can be estimated easily and at low cost.
本発明のコンクリートにおける塩分浸透量の推定方法は、例えば、沿岸部のコンクリート構造物や凍結防止剤が散布される地域のコンクリート構造物など、塩分の影響を受ける状況下にあるコンクリートの表面に表面含浸材を塗布した場合、そのコンクリートにおける表面から任意の深さ位置xで任意の時刻tでの塩化物イオン濃度C(位置および時間の関数となる)を推定する。任意の時刻tとは、例えば、表面含浸材を塗布してからの経過時間である。 The method for estimating the amount of salt infiltration in the concrete of the present invention is based on the surface of concrete under the influence of salt, such as a concrete structure in a coastal area or a concrete structure in an area where an antifreezing agent is applied. When the impregnating material is applied, the chloride ion concentration C (which is a function of position and time) at an arbitrary time position t at an arbitrary depth position x is estimated from the surface of the concrete. The arbitrary time t is, for example, an elapsed time after applying the surface impregnating material.
以下、本発明の塩分浸透量の推定方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。例えば、未だ塩分が浸透していない新設コンクリートの表面に表面含浸材を塗布した場合は、図1に例示する手順によって塩分浸透量の推定を行なう。 Hereinafter, the method for estimating the amount of salt penetration of the present invention will be described based on the embodiment shown in the drawings. For example, when a surface impregnating material is applied to the surface of new concrete that has not yet permeated salt, the amount of salt permeation is estimated by the procedure illustrated in FIG.
ステップ1では、図2に例示するように、表面含浸材Aを塗布したコンクリート構造物のコンクリート1からコンクリートコア2を取り出す。コンクリートコア2は、表面含浸材Aが含浸した部分(厚さCs)と含浸していない部分(厚さCc)とを含んだ表層部3と、表面含浸材Aが含浸していない部分のみからなる深層部4とを有する厚さで取り出す。次いで、コンクリートコア2から、表層部3からなる表層部サンプル3S(厚さC’=Cs+Cc)と、深層部4からなる深層部サンプル4Sとを採取する。 In step 1, the concrete core 2 is taken out from the concrete 1 of the concrete structure to which the surface impregnating material A is applied, as illustrated in FIG. The concrete core 2 includes only a surface layer portion 3 including a portion impregnated with the surface impregnating material A (thickness Cs) and a portion not impregnated (thickness Cc), and a portion not impregnated with the surface impregnating material A. It is taken out with a thickness having the deep layer portion 4 to be formed. Next, a surface layer sample 3 </ b> S (thickness C ′ = Cs + Cc) composed of the surface layer portion 3 and a deep layer sample 4 </ b> S composed of the deep layer portion 4 are collected from the concrete core 2.
ステップ2では、採取したそれぞれのサンプル3S、4Sを用いて、表層部サンプル3Sの塩化物イオンの見かけの拡散係数D’、深層部サンプル4Sの塩化物イオンの見かけの拡散係数Dcを算出する。各々のサンプルにおける見かけの拡散係数D’、Dcは、電気泳動法または拡散セル法により求めた表層部サンプル3Sの実効拡散係数De'および深層部サンプル4Sの実効拡散係数Decに、補正係数k1・k2を乗じて算出する。即ち、D’=De'×k1・k2、Dc=Dec×k1・k2となる。補正係数k1・k2は、コンクリート表面における塩化物イオンのつり合い、およびセメント水和物中への塩化物イオン固定化現象に関する係数であり、電気泳動法または拡散セル法から求めた実効拡散係数を見かけの拡散係数に補正する係数である。
In step 2, the apparent diffusion coefficient D ′ of chloride ions in the
電気泳動法は、2010年制定 コンクリート標準示方書「規準編」土木学会規準および関連規準(土木学会編)に記載されている方法である。拡散セル法は、「コンクリートの塩化物イオン拡散係数試験方法の制定と規準化が望まれる試験方法の動向」(土木学会編2003年9月9日発行)に記載されている方法である。拡散セル法は、電気泳動法と同様のセルを用いて、電場を負荷することなく、濃度勾配のみを駆動力として拡散係数を得る試験方法である。 The electrophoresis method is a method described in the 2010 Standard Specification for Concrete “Standards”, Japan Society of Civil Engineers, and related standards (Japan Society of Civil Engineers). The diffusion cell method is a method described in “Trends in Test Methods for Establishment and Standardization of Chloride Ion Diffusion Coefficient Test Methods for Concrete” (published September 9, 2003, edited by the Japan Society of Civil Engineers). The diffusion cell method is a test method using a cell similar to the electrophoresis method to obtain a diffusion coefficient using only a concentration gradient as a driving force without applying an electric field.
ステップ3では、表面含浸材Aが含浸した部分のコンクリートの塩化物イオンの浸透低減効果を表面含浸材が含浸していない部分のコンクリートのかぶり増加とみなして見かけのかぶり増加量Sを算出する。ここで、コンクリート中における塩分浸透量を推定するフィックの拡散方程式の解として上記(1)式が知られている。そこで、表層部サンプル3Sのデータを(1)式に代入すると上記(2)式の左辺となる。一方、表面含浸材Aが含浸した部分のコンクリートにおけるによる塩化物イオンの浸透低減効果をコンクリート1のかぶり増加とみなし、等価かぶりを考慮して表層部サンプル3Sを、表面含浸材Aが含浸した部分(厚さCs)と含浸していない部分(厚さCc)との2層に分けたモデルとして考えることができる。そして、それぞれの層に対応するデータを(1)式に代入すると(2)式の右辺になり、左辺と右辺が等しいとして(2)式が成立する。
In Step 3, the apparent fog increase amount S is calculated by regarding the effect of reducing the chloride ion penetration of the concrete impregnated with the surface impregnated material A as the increase in the fog of the concrete not impregnated with the surface impregnated material. Here, the above equation (1) is known as a solution to Fick's diffusion equation for estimating the amount of salt permeation in concrete. Therefore, when the data of the
(2)式および(3)式を整理すると上記(4)式が導出される。(4)式は表面含浸材Aが含浸した部分のコンクリートにおける塩化物イオンの浸透低減効果をコンクリート1のかぶり増加とみなして算出した見掛けのかぶり増加量Sを示している。この場合、等価かぶりCiは、Ci=Cs×(√Dc/√Ds)であり、Ci=S+Csである。 By arranging the equations (2) and (3), the above equation (4) is derived. Equation (4) represents an apparent fog increase S calculated by regarding the effect of reducing the penetration of chloride ions in the concrete impregnated with the surface impregnating material A as the fog increase of the concrete 1. In this case, the equivalent fogging Ci is Ci = Cs × (√Dc / √Ds), and Ci = S + Cs.
図3は(2)式を概念的に示している。即ち、表層部サンプル3Sとしては、塩化物浸透量の推定式は破線で示した拡散係数D’に支配される曲線になるが、表面含浸材Aが含浸した部分では実線で示した拡散係数Dsに支配される曲線、表面含浸材Aが含浸していない部分では実線で示した拡散係数Dcに支配される曲線になるとみなすことができる。ここで、拡散係数Dcは深層部サンプル4Sを用いて電気泳動法または拡散セル法によって、図4に例示するように把握されているので既知となる。また、拡散係数D’は表層部サンプル3Sを用いて電気泳動法または拡散セル法によって把握されていて既知となる。表層部サンプル3Sの厚さC’も既知である。したがって、これらデータを(4)式に代入することによって、表面含浸材Aによる見掛けのかぶり増加量Sを算出することができる。
FIG. 3 conceptually shows the equation (2). That is, for the
ステップ4では、(1)式によりコンクリート1における表面から任意の深さ位置xで任意の時刻tでの塩化物イオン濃度Cを推定する。ここで、表面含浸材Aによる塩化物イオンの浸透低減効果をコンクリート1のかぶりの増加とみなして考えると、コンクリート1の表面に表面含浸材Aを塗布した場合の塩化物イオン濃度Cは図5に実線で示した曲線C(x+S、t)で表せる。図5に破線で示した曲線C(x、t)は、表面含浸材Aを塗布していない場合のコンクリート1における塩化物イオン濃度を示す。即ち、曲線C(x+S、t)は、曲線C(x、t)を見掛けのかぶり増加量Sだけx座標でマイナス方向に移動したものとなる。そして、曲線(x、t)における拡散係数Dcは既知である。それ故、曲線(x、t)をx座標でマイナス方向に見掛けのかぶり増加量Sだけスライドさせた曲線(x+S、t)を用いて、コンクリート1における表面から任意の深さ位置xの任意の時刻tでの塩化物イオン濃度Cを推定することができる。 In step 4, the chloride ion concentration C at an arbitrary time t is estimated at an arbitrary depth position x from the surface of the concrete 1 by the equation (1). Here, if the effect of reducing the penetration of chloride ions by the surface impregnating material A is considered as an increase in fogging of the concrete 1, the chloride ion concentration C when the surface impregnating material A is applied to the surface of the concrete 1 is shown in FIG. Can be represented by a curve C (x + S, t) indicated by a solid line. A curve C (x, t) indicated by a broken line in FIG. 5 indicates a chloride ion concentration in the concrete 1 when the surface impregnating material A is not applied. That is, the curve C (x + S, t) is the curve C (x, t) moved in the negative direction by the apparent fog increase amount S by the x coordinate. The diffusion coefficient Dc in the curve (x, t) is already known. Therefore, by using the curve (x + S, t) obtained by sliding the curve (x, t) by the apparent fog increase S in the negative direction on the x coordinate, any arbitrary depth position x from the surface of the concrete 1 is used. The chloride ion concentration C at time t can be estimated.
この実施形態の推定方法では、表面含浸材Aが含浸した部分の厚さCsを表層部サンプル3Sを用いて実測して把握する必要がない。それ故、表面含浸材Aが含浸した部分の厚さCs(即ち、含浸深さCs)を把握し難いけい酸塩系の表面含浸材Aをコンクリート1の表面に塗布した場合であっても、容易に精度よく塩化物イオン濃度Cを推定できる。シラン系の表面含浸材Aをコンクリート1の表面に塗布した場合にも同様に、含浸深さCsを測定しなくても、塩化物イオン濃度Cを推定できるので高い汎用性を有している。また、EPMAによる高度な塩分分析を行なう必要もないので、簡便に低コストで塩化物イオン濃度Cを推定することができる。
In the estimation method of this embodiment, it is not necessary to actually measure and grasp the thickness Cs of the portion impregnated with the surface impregnating material A using the
次に、塩分浸透量の推定方法の別の実施形態を説明する。例えば、塩分が既に浸透している既設のコンクリート1の表面に表面含浸材Aを塗布した場合は、図6に例示する手順によって塩分浸透量の推定を行なう。 Next, another embodiment of the method for estimating the salt penetration amount will be described. For example, when the surface impregnating material A is applied to the surface of the existing concrete 1 in which salt has already permeated, the amount of salt infiltration is estimated by the procedure illustrated in FIG.
ステップ1〜ステップ3は、上述した実施形態と同様である。ステップ1では、既に塩分が浸透している既設のコンクリート1から、表層部サンプル3Sおよび深層部サンプル4Sを採取することになる。ステップ4では、コンクリート1の表面に塗布した表面含浸材Aが、シラン系であるのか、けい酸塩系であるのかを選択する。 Steps 1 to 3 are the same as in the above-described embodiment. In step 1, the surface layer sample 3 </ b> S and the deep layer sample 4 </ b> S are collected from the existing concrete 1 in which the salt has already permeated. In step 4, it is selected whether the surface impregnating material A applied to the surface of the concrete 1 is silane or silicate.
シラン系の表面含浸材Aを塗布した場合は、ステップ5Aとして、表層部サンプル3Sの撥水層の厚さを測定し、その測定結果を含浸した部分の厚さCs(含浸深さCs)として把握する。シラン系の表面含浸材Aは撥水性を有するので、表層部サンプル3Sを縦割りにして水に浸漬させた後に、分割面の撥水している部分の厚さをメジャー等で測定することで含浸した部分の厚さCsを把握する。
When the silane-based surface impregnating material A is applied, as step 5A, the thickness of the water repellent layer of the
けい酸塩系の表面含浸材Aを塗布した場合は、ステップ5Bとして、表層部サンプル3Sについて硬度測定を行なって、その測定結果に基づいて含浸した部分の厚さCs(含浸深さCs)として把握する。けい酸塩系の表面含浸材Aが含浸した場合は表面組織が緻密化されるので、この性質を利用して、硬度が大きく変化した位置を、表面含浸材が含浸した部分と含浸していない部分との境界とみなすことができる。例えば、表層部サンプル3Sを縦割りにして表面側から順次深さ方向に測定位置を変化させてビッカース硬度試験を行ない、その結果から含浸した部分の厚さCsを把握する。硬度測定は、ビッカース硬度試験に限らず、その他の硬度測定方法を用いることもできる。
When the silicate-based surface impregnating material A is applied, as step 5B, the
ステップ6では、ステップ5Aまたはステップ5Bにて把握した含浸した部分の厚さCsを(4)式に代入することにより拡散係数Dsを算出する。(4)式では見掛けのかぶり増加量S、拡散係数D’とCcが既知なので、含浸した部分の厚さCsを代入することにより、拡散係数Dsを算出することができる。 In Step 6, the diffusion coefficient Ds is calculated by substituting the thickness Cs of the impregnated portion grasped in Step 5A or Step 5B into the equation (4). Since the apparent fog increase amount S and the diffusion coefficients D ′ and Cc are known in the equation (4), the diffusion coefficient Ds can be calculated by substituting the thickness Cs of the impregnated portion.
(1)式を、表面含浸材Aが含浸した部分(含浸深さCs)と含浸していない部分との2層モデルに適用させると(5)式および(6)式を導出することができる。図7は(5)式および(6)式を概念的に示している。コンクリート1の表面に表面含浸材Aを塗布した場合の塩化物イオン濃度Cは図7に実線で示した曲線C(x、t)で表せる。図7に破線で示した曲線は、表面含浸材Aを塗布していない場合のコンクリート1における塩化物イオン濃度Cを示す。曲線C(x、t)は、表面含浸材Aが含浸した部分(0≦x≦Cs)では拡散係数Dsに支配される曲線、即ち、(6)式を用いて、コンクリート1における表面から任意の深さ位置xの任意の時刻tでの塩化物イオン濃度Cを推定することができる。表面含浸材Aが含浸していない部分(Cs≦x)では拡散係数Dcに支配される曲線、即ち(5)式を用いて、コンクリート1における表面から任意の深さ位置xの任意の時刻tでの塩化物イオン濃度Cを推定することができる。 When equation (1) is applied to a two-layer model of a portion impregnated with surface impregnated material A (impregnation depth Cs) and a portion not impregnated, equations (5) and (6) can be derived. . FIG. 7 conceptually shows the equations (5) and (6). The chloride ion concentration C when the surface impregnating material A is applied to the surface of the concrete 1 can be expressed by a curve C (x, t) shown by a solid line in FIG. A curve indicated by a broken line in FIG. 7 indicates a chloride ion concentration C in the concrete 1 when the surface impregnating material A is not applied. The curve C (x, t) is a curve governed by the diffusion coefficient Ds in the portion impregnated with the surface impregnating material A (0 ≦ x ≦ Cs), that is, from the surface of the concrete 1 using the equation (6). The chloride ion concentration C at an arbitrary time t at the depth position x can be estimated. In a portion not impregnated with the surface impregnated material A (Cs ≦ x), a curve governed by the diffusion coefficient Dc, that is, an arbitrary time t at an arbitrary depth position x from the surface of the concrete 1 using the equation (5). The chloride ion concentration C can be estimated.
この実施形態の推定方法では、表層部3での表面含浸材Aが含浸した部分の厚さCsを表層部サンプル3Sで実測して把握するので、厚さCs(即ち、含浸深さCs)をより高精度で把握でき、塩分浸透量の推定精度の向上も期待できる。また、シラン系、けい酸塩系のいずれの表面含浸材Eに対しても塩分浸透量を推定できるので高い汎用性を有している。既設のコンクリート1に限らず、新設のコンクリート1に対しても適用できる。EPMAによる高度な塩分分析を行なう必要もないので、簡便に低コストで塩分浸透量を推定することができる。
In the estimation method of this embodiment, since the thickness Cs of the portion impregnated with the surface impregnating material A in the surface layer portion 3 is measured and grasped by the surface
1 コンクリート
2 コンクリートコア
3 表層部
3S 表層部サンプル
4 深層部
4S 深層部サンプル
A 表面含浸材
1 Concrete 2 Concrete Core 3
Claims (4)
D:コンクリートの塩化物イオンの拡散係数(mm2/年)
C0:コンクリート表面における塩化物イオン濃度(kg/m3)
C’:表層部サンプルの厚さ(mm)
Cc:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸していない部分の厚さ(mm)
Cs:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の厚さ(mm)
Ds:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の拡散係数(mm2/年)
erf:誤差関数 A surface layer sample including a portion impregnated with the surface impregnated material and a portion not impregnated from concrete coated with a surface impregnated material, and a deep layer sample consisting only of a portion not impregnated with the surface impregnated material And the diffusion coefficient D ′ of chloride ions of the surface layer sample and the diffusion coefficient Dc of chloride ions of the deep layer sample are calculated by electrophoresis or diffusion cell method. The equation (2) is derived for the solution of Fick's diffusion equation of the equation (1) in consideration of the equivalent fogging by the surface impregnated material, and the equation (4) derived from the equations (2) and (3) An apparent fog increase S is calculated, and a curve obtained by substituting the diffusion coefficient Dc for D in the equation (1) is moved in the negative direction by the x coordinate by the calculated apparent fog increase S. Estimation method of salt permeation amount in concrete and estimates the salt penetration amount at any time in any depth position from the surface in the serial concrete.
D: Diffusion coefficient of chloride ion in concrete (mm 2 / year)
C 0 : chloride ion concentration on the concrete surface (kg / m 3 )
C ′: Surface layer sample thickness (mm)
Cc: Thickness (mm) of the surface impregnated portion of the surface layer sample not impregnated
Cs: Thickness (mm) of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer sample
Ds: Diffusion coefficient of the portion impregnated with the surface impregnating material in the surface layer sample (mm 2 / year)
erf: error function
D:コンクリートの塩化物イオンの拡散係数(mm2/年)
C0:コンクリート表面における塩化物イオン濃度(kg/m3)
C’:表層部サンプルの厚さ(mm)
Cc:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸していない部分の厚さ(mm)
Cs:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の厚さ(mm)
Ds:表層部サンプルでの表面含浸材が含浸した部分の拡散係数(mm2/年)
erf:誤差関数 A surface layer sample including a portion impregnated with the surface impregnated material and a portion not impregnated from concrete coated with a surface impregnated material, and a deep layer sample consisting only of a portion not impregnated with the surface impregnated material And the diffusion coefficient D ′ of chloride ions of the surface layer sample and the diffusion coefficient Dc of chloride ions of the deep layer sample are calculated by electrophoresis or diffusion cell method. The equation (2) is derived for the solution of Fick's diffusion equation of the equation (1) in consideration of the equivalent fogging by the surface impregnated material, and the equation (4) derived from the equations (2) and (3) The apparent fog increase S is calculated, and the thickness Cs of the surface impregnated material impregnated in the surface layer portion is determined. If the surface impregnated material is a material having a water repellent effect, the water repellent property of the surface layer sample is determined. Layered By measuring the thickness, if the surface impregnated material is a material that does not have a water repellent effect, the thickness Cs is determined based on the result of hardness measurement on the surface layer sample. By substituting into the equation (4), the diffusion coefficient Ds of the chloride ion of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer sample is calculated, and the equation (1) is impregnated with the concrete impregnated with the surface impregnation material. In the concrete characterized by estimating the amount of salt infiltration at an arbitrary time at an arbitrary depth position from the surface of the concrete according to the equation (5) or (6) applied to a two-layer model of non-concrete A method for estimating the amount of salt penetration.
D: Diffusion coefficient of chloride ion in concrete (mm 2 / year)
C 0 : chloride ion concentration on the concrete surface (kg / m 3 )
C ′: Surface layer sample thickness (mm)
Cc: Thickness (mm) of the surface impregnated portion of the surface layer sample not impregnated
Cs: Thickness (mm) of the portion impregnated with the surface impregnation material in the surface layer sample
Ds: Diffusion coefficient of the portion impregnated with the surface impregnating material in the surface layer sample (mm 2 / year)
erf: error function
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