JP3837563B2 - コンクリートの塩化物イオン拡散試験方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート中に塩化物イオンを拡散及び浸透させ、コンクリート中の状態変化等を把握するためのコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法に関するものである。
海洋や海岸に構築されるコンクリート構造物においては、「塩害」と呼ばれる劣化が発生する場合がある。塩害は、海水の中に溶け込んでいる塩（塩化ナトリウム：ＮａＣｌ）が電離してできるイオンのうち、塩素の１価の陰イオン（Ｃｌ-：以下、「塩化物イオン」という。）が、コンクリートの表面から内部に浸透して拡散し、コンクリート内部の鉄筋と化学反応を生じ、強度の低下や腐食を引き起こすことにより発生する。塩害は、多雪地帯においても、道路等の凍結防止剤として塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を多量に散布するため、散布した箇所の周辺のコンクリート構造物に発生する場合がある。なお、塩素のイオンとしては、陽イオンＣｌ+も存在するため、塩素の１価の陰イオン（Ｃｌ-）の正式な化学用語は、最近では、「塩化物イオン」となっている。
上記したコンクリート構造物の塩害の劣化の進行の度合いは、コンクリート中に含まれる塩化物イオン（Ｃｌ-）の濃度に支配されると考えられている。このことから、コンクリートの塩害の劣化の進展を予測するためには、コンクリート中における塩化物イオンの拡散係数を適切に評価することが重要となる。
従来、コンクリートの塩化物イオン拡散試験方法の一つとして、直流電流を付与して電気泳動によって塩化物イオンをコンクリート中に強制的に移動させる方法が知られている（特許文献１を参照）。
また、他のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法として、塩分濃度を高めた塩水中に、対象となるコンクリート部材を浸漬する方法も知られている。
しかしながら、前者の試験方法は、電気を利用して強制的に移動させるため、自然状態で塩化物イオンがコンクリート中に浸透・拡散していく場合と、塩化物イオンの移動のメカニズムが異なるため、厳密には適切な方法とはいいにくい。また、後者の試験方法では、自然状態とほぼ同様なメカニズムによる塩化物イオンの浸透・拡散ということはできるが、試験期間が長期にわたる、という問題点があった。
特開平０６−３１７５６０号公報
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、自然状態とほぼ同様なメカニズムにより、短期間で結果を得ることができるコンクリートの塩化物イオンの拡散試験方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法は、コンクリートからなるコンクリート試験体の表面の一部である第１コンクリート表面を被覆するように第１容器を取り付け、前記第１容器の中に塩化物イオンを含む水溶液からなる第１液体を収容し、前記第１コンクリート表面が前記第１液体の液体表面の一つである第１液面に接触するようにし、回転部材の回転中心位置から第１距離となる第１設置位置に前記コンクリート試験体を設置し、前記第１容器が前記コンクリート試験体よりも前記回転中心位置に近い位置となるようにし、かつ前記第１コンクリート表面又は前記第１コンクリート表面が延長された面が、前記回転中心位置と前記第１設置位置とを結ぶ直線と略垂直に交わるようにし、前記回転部材上で前記回転中心位置に関して前記コンクリート試験体とは反対側となり前記回転中心位置から第２距離となる前記回転部材の第２設置位置に前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体の総和重量と釣り合う重量の釣合重錘を設置し、前記回転部材の回転中心位置に回転軸を取り付け、前記回転軸を回転駆動手段に取り付け、前記回転駆動手段により前記回転軸を回転駆動することにより前記回転部材を回転させ、この回転により作用する遠心力により前記第１液体を前記第１コンクリート表面から前記コンクリート試験体の内部へ浸透させ拡散させることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係るコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法は、
請求項１記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記第１設置位置に関して前記第１コンクリート表面とは反対側となる前記コンクリート試験体の表面である第２コンクリート表面を被覆するように第２容器を取り付け、前記第２容器の中に第２液体を収容し、前記第２液体の塩化物イオンの濃度を前記第１液体の塩化物イオン濃度である第１濃度よりも低い第２濃度に設定し、前記第２コンクリート表面が前記第２液体の液体表面の一つである第２液面に接触するようにし、前記釣合重錘の重量を前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体と前記第２容器と前記第２液体の総和重量と釣り合う値に設定し、前記回転の後に前記第２液体中の塩化物イオン濃度である第３濃度を測定し、測定された第３濃度が前記第２濃度よりも高い場合には前記第１容器から前記コンクリート試験体の中を浸透した第１液体が前記第２液体に到達したと判別することを特徴とする。
請求項１記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記第１設置位置に関して前記第１コンクリート表面とは反対側となる前記コンクリート試験体の表面である第２コンクリート表面を被覆するように第２容器を取り付け、前記第２容器の中に第２液体を収容し、前記第２液体の塩化物イオンの濃度を前記第１液体の塩化物イオン濃度である第１濃度よりも低い第２濃度に設定し、前記第２コンクリート表面が前記第２液体の液体表面の一つである第２液面に接触するようにし、前記釣合重錘の重量を前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体と前記第２容器と前記第２液体の総和重量と釣り合う値に設定し、前記回転の後に前記第２液体中の塩化物イオン濃度である第３濃度を測定し、測定された第３濃度が前記第２濃度よりも高い場合には前記第１容器から前記コンクリート試験体の中を浸透した第１液体が前記第２液体に到達したと判別することを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係るコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法は、
請求項１記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体からなる試験部材をさらに一個又は複数個作成し、前記試験部材を前記釣合重錘のかわりに前記回転部材の第２設置位置又は前記回転部材の他の位置に設置することを特徴とする。
請求項１記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体からなる試験部材をさらに一個又は複数個作成し、前記試験部材を前記釣合重錘のかわりに前記回転部材の第２設置位置又は前記回転部材の他の位置に設置することを特徴とする。
また、本発明の請求項４に係るコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法は、
請求項２記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体と前記第２容器と前記第２液体からなる試験部材をさらに一個又は複数個作成し、前記試験部材を前記釣合重錘のかわりに前記回転部材の第２設置位置又は前記回転部材の他の位置に設置することを特徴とする。
請求項２記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体と前記第２容器と前記第２液体からなる試験部材をさらに一個又は複数個作成し、前記試験部材を前記釣合重錘のかわりに前記回転部材の第２設置位置又は前記回転部材の他の位置に設置することを特徴とする。
また、本発明の請求項５に係るコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法は、
請求項２記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記第２液体は、塩化物イオン濃度が１ミリグラム／リットルよりも低い水であることを特徴とする。
請求項２記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記第２液体は、塩化物イオン濃度が１ミリグラム／リットルよりも低い水であることを特徴とする。
本発明に係るコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法は、コンクリートからなるコンクリート試験体の表面の一部である第１コンクリート表面を被覆するように第１容器を取り付け、前記第１容器の中に塩化物イオンを含む水溶液からなる第１液体を収容し、前記第１コンクリート表面が前記第１液体の液体表面の一つである第１液面に接触するようにし、回転部材の回転中心位置から第１距離となる第１設置位置に前記コンクリート試験体を設置し、前記第１容器が前記コンクリート試験体よりも前記回転中心位置に近い位置となるようにし、かつ前記第１コンクリート表面又は前記第１コンクリート表面が延長された面が、前記回転中心位置と前記第１設置位置とを結ぶ直線と略垂直に交わるようにし、前記回転部材上で前記回転中心位置に関して前記コンクリート試験体とは反対側となり前記回転中心位置から第２距離となる前記回転部材の第２設置位置に前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体の総和重量と釣り合う重量の釣合重錘を設置し、前記回転部材の回転中心位置に回転軸を取り付け、前記回転軸を回転駆動手段に取り付け、前記回転駆動手段により前記回転軸を回転駆動することにより前記回転部材を回転させ、この回転で生じる遠心力により前記第１液体を前記第１コンクリート表面から前記コンクリート試験体の内部へ浸透させ拡散させるものであり、電気泳動などを利用せず、力学的メカニズムを利用するため、自然状態での浸透・拡散に近いメカニズムによりコンクリート中の塩化物イオンを移動させることができ、かつ短期間で試験結果を得ることができる、という利点を有している。
以下に説明する実施例は、コンクリート試験体の回転中心位置に近い側に塩化物イオンを含む水溶液の容器を取り付け、これらを回転運動させる際に発生する遠心力を利用して、塩化物イオンを強制的に移動させ、コンクリート試験体の内部に浸透・拡散させるようにしたものであり、比較的簡単な設備と、短期間で試験結果を得ることができ、本発明を実現するための構成として最良の形態である。
以下、本発明の第１実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施例であるコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法を説明する図である。図１において、図１（Ａ）は、塩化物イオン拡散試験装置１０１の側面図を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の塩化物イオン拡散試験装置１０１を上方から見た平面図を示している。
図１に示すように、この塩化物イオン拡散試験装置１０１は、固定床８０に固定された電動モータ１と、回転部材３を備えている。電動モータ１には、図示しない導線と電源と切替スイッチ等が接続されている。このような構成により、切替スイッチ（図示せず）を一方（ＯＮ側）にすることにより、電動モータ１を作動（回転）させることができ、切替スイッチ（図示せず）を他方（ＯＦＦ側）にすることにより、電動モータ１を停止させることができるようになっている。この電動モータ１は、特許請求の範囲における回転駆動手段に相当している。
回転部材３は、梁状の部材であり、図１（Ａ）に示すように、中央部付近の下部に、軸取付部１０が形成されている。軸取付部１０は、下方に突出した柱状となっている。軸取付部１０には、下方から上方に向かう凹部状（盲孔状）のホゾ穴１０ａが形成されている。ホゾ穴１０ａには、電動モータ１の回転軸２の上端部が挿入し嵌合できるようになっている。また、軸取付部１０の側方には、外部からホゾ穴１０ａまで貫通するネジ穴が形成されており、軸取付部１０の側方から固定用ボルト１１をねじ込んで、固定用ボルト１１の先端により、回転軸２を軸取付部１０に固定できるようになっている。
この場合、図１（Ｂ）に示すように、ホゾ穴１０ａの断面形状と、回転軸２の上端部の断面形状を、四角形状にしておくことにより、電動モータ１を回転させたときに、回転軸２とホゾ穴１０ａとの間で滑りが生じることを防止することができる。ホゾ穴１０ａの断面形状と、回転軸２の上端部の断面形状は、他の多角形状としてもよい。
図１（Ｂ）に示すように、回転部材３の上面の中央部付近において、回転軸２の中心点に対応する位置Ｐ３は、回転中心位置となっている。回転中心位置Ｐ３は、回転部材３の上面の長手方向中心線の上に位置するようになっている。また、回転中心位置Ｐ３を鉛直下方に延長すると、回転軸２の中心点と合致するようになっている。回転部材３は、このような状態で回転軸２に取り付けられている。また、回転部材３の一方の端部（図１における左端部）には、回転部材３の上面から上方に突出する壁状に形成された試験体取付部１２が設けられている。また、試験体取付部１２よりも回転中心位置Ｐ３に近い位置にも、回転部材３の上面から上方に突出する壁状に形成された試験体取付部１３が設けられている。これらの試験体取付部１２及び１３が形成する凹部である試験体収容凹部には、コンクリート試験体５０の下端部が収容できるようになっている。
また、試験体取付部１２の側方には、外部から試験体収容凹部まで貫通するネジ穴が形成されている。また、試験体取付部１３の側方にも、外部から試験体収容凹部まで貫通するネジ穴が形成されている。このため、試験体取付部１２の側方から固定用ボルト１４をねじ込むとともに、試験体取付部１３の側方から固定用ボルト１５をねじ込むことにより、固定用ボルト１４と固定用ボルト１５の各先端により、コンクリート試験体５０の下端部を試験体収容凹部に固定し、これにより、コンクリート試験体５０を回転部材３の一方の端部（図１における左端部）に固定できるようになっている。この場合、コンクリート試験体５０の底面（四角形）の中心位置Ｐ１は、回転部材３の上面の長手方向中心線の上に位置するようになっている。位置Ｐ１を、以下、「第１設置位置」という。第１設置位置Ｐ１は、回転中心位置Ｐ３から第１距離Ｌ１の距離の位置となっている。
コンクリート試験体５０は、無筋コンクリート、又は鉄筋コンクリートなどからなり、直方体状に形成された部材である。このコンクリート試験体５０の表面のうち、２つの互いに平行な表面Ｓ１と表面Ｓ２を鉛直下方に延長した各面は、図１に示すように、回転中心位置Ｐ３と第１設置位置Ｐ１とを結ぶ直線と略垂直に交わるようになっている。また、この場合、コンクリート試験体５０の表面Ｓ１（以下、「第１コンクリート表面」という。）は、他の表面Ｓ２（以下、「第２コンクリート表面」という。）よりも、回転中心位置Ｐ３に近い位置となっている。
上記した第１コンクリート表面Ｓ１には、その一部を被覆するように第１容器５１が取り付けられている。第１容器５１は、直方体状の容器であり、金属、プラスチック等から形成されている。また、第１容器５１は、直方体のうちの一つの側面が除去された形状となっており、除去された部分が、第１コンクリート表面Ｓ１によって閉塞されるようになっている。第１容器５１が第１コンクリート表面Ｓ１に接触している部分は、接着剤等によって第１コンクリート表面Ｓ１に固定され、第１容器５１内の液体が外部に漏出しないように構成されている。第１容器５１の上端には、開口５３が設けられ、開口５３により、第１容器５１に液体を注入したり、液体を取り出すことができるようになっている。また、開口５３には蓋５５が着脱可能となっており、開口５４を開放又は閉塞可能となっている。なお、第１容器５１が第１コンクリート表面Ｓ１に接触している部分の外部には、接着剤等を充填したり、他のシーリング材を接着するなどして水の漏出防止を入念に行うことが好ましい。
第１容器５１の内部には、開口５３の位置まで第１液体６１が収容されている。これにより、第１コンクリート表面Ｓ１は、第１液体６１の液体表面の一つである第１液面Ｓ３に接触するようになっている。この第１液体６１は、塩化物イオン（Ｃｌ-）を含む水溶液からなっている。第１液体としては、例えば、塩化物水溶液などが用いられる。塩化物水溶液は、水に塩化物を溶かした水溶液である。塩化物は、塩素（Ｃｌ）よりも電気陰性度の低い元素と塩素（Ｃｌ）との化合物であり、塩酸（ＨＣｌ）の塩（えん）が含まれる。塩化物としては、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）、塩化鉄（ＩＩＩ）又は塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、塩化銅（Ｉ）又は塩化第一銅（ＣｕＣｌ）、塩化銅（ＩＩ）又は塩化第二銅（ＣｕＣｌ2）などがあげられる。その他、上記以外のものであっても、金属と塩酸を反応させてできる塩（えん）のうち、水溶性のものは、上記の塩化物として利用可能である。
また、第２コンクリート表面Ｓ２には、その一部を被覆するように第２容器５２が取り付けられている。第２容器５２は、直方体状の容器であり、金属、プラスチック等から形成されている。また、第２容器５２は、直方体のうちの一つの側面が除去された形状となっており、除去された部分が、第２コンクリート表面Ｓ２によって閉塞されるようになっている。第２容器５２が第２コンクリート表面Ｓ２に接触している部分は、接着剤等によって第２コンクリート表面Ｓ２に固定され、第２容器５２内の液体が外部に漏出しないように構成されている。第２容器５２の上端には、開口５４が設けられ、開口５４により、第２容器５２に液体を注入したり、液体を取り出すことができるようになっている。また、開口５４には蓋５６が着脱可能となっており、開口５４を開放又は閉塞可能となっている。なお、第２容器５２が第２コンクリート表面Ｓ２に接触している部分の外部には、接着剤等を充填したり、他のシーリング材を接着するなどして水の漏出防止を入念に行うことが好ましい。
第２容器５２の内部には、開口５４の位置まで第２液体６２が収容されている。これにより、第２コンクリート表面Ｓ２は、第２液体６２の液体表面の一つである第２液面Ｓ４に接触するようになっている。この第２液体６２の塩化物イオンの濃度（以下、「第２濃度」という。）は、第１液体６１の塩化物イオン濃度（以下、「第１濃度」という。）よりも低い値に設定されている。第２液体６２としては、例えば、蒸留水などが用いられる。この蒸留水の塩化物イオン濃度（第２濃度）は、例えば１ミリグラム／リットルよりも低い値となっている。
上記のような構成により、第１容器５１は、コンクリート試験体５０よりも回転中心位置Ｐ３に近い位置となるように設置されている。また、第２容器５２は、第１設置位置Ｐ１に関して第１容器５１とは反対側となる位置（コンクリート試験体５０よりも回転中心位置Ｐ３から遠い位置）となるように設置されている。
また、回転部材３の他方の端部（図１における右端部）には、回転部材３の上面から上方に突出する壁状に形成された重錘取付部１７が設けられている。また、重錘取付部１７よりも回転中心位置Ｐ３に近い位置にも、回転部材３の上面から上方に突出する壁状に形成された重錘取付部１６が設けられている。これらの重錘取付部１６及び１７が形成する凹部である重錘収容凹部には、釣合重錘３０１の下端部が収容できるようになっている。
また、重錘取付部１６の側方には、外部から重錘収容凹部まで貫通するネジ穴が形成されている。また、重錘取付部１７の側方にも、外部から重錘収容凹部まで貫通するネジ穴が形成されている。このため、重錘取付部１６の側方から固定用ボルト１８をねじ込むとともに、重錘取付部１７の側方から固定用ボルト１９をねじ込むことにより、固定用ボルト１８と固定用ボルト１９の各先端により、釣合重錘３０１の下端部を重錘収容凹部に固定し、これにより、釣合重錘３０１を回転部材３の他方の端部（図１における右端部）に固定できるようになっている。この場合、釣合重錘３０１の底面（四角形）の中心位置Ｐ２は、回転部材３の上面の長手方向中心線の上に位置するようになっている。位置Ｐ２を、以下、「第２設置位置」という。第２設置位置Ｐ２は、回転部材３上で回転中心位置Ｐ３に関して第１設置位置Ｐ１とは反対側の位置となっており、回転中心位置Ｐ３から第２距離Ｌ２の距離の位置となっている。
釣合重錘３０１は、金属、コンクリートなどからなり、直方体状に形成された部材である。この釣合重錘３０１の重量は、コンクリート試験体５０と第１容器５１と第１液体６１と第２容器５２と第２液体６２（以下、これらの組み合わせを「試験部材」という。）の総和重量（以下、「試験部材総和重量」という。）と釣り合う重量（以下、「釣合重量」という。）に設定されている。例えば、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２が等しい場合には、釣合重量を、試験部材総和重量と等しい値とすればよい。このようにすれば、回転部材３が停止している状態において、試験部材と釣合重錘３０１が釣り合った状態となり、後述するように、回転部材３を回転させる場合に、重量の平衡がとれた状態で回転させることができ、安全である。なお、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２が等しくない場合には、回転軸中心線Ａから物体の重心位置までの距離Ｌに、物体の重量Ｇを乗算した釣合モーメント（Ｌ×Ｇ）が、回転軸中心線Ａの一方の側（例えばＰ１の側）と他方の側（例えばＰ２の側）とも等しくなるように、釣合重錘３０１の位置と重量を決定すればよい。
次に、上記のように構成した装置や試験体等を用いてコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法を行う手順、内容等について説明を行う。
図１に示す構成において、第１容器５１内には開口５３の位置まで第１液体６１を充満させ、第２容器５２内には開口５４の位置まで第２液体６２を充満させる。次に、この状態で、電動モータ１の切替スイッチ（（図示せず）をＯＮ側に切り替えることにより、電動モータ１を作動（回転）させる。これにより、電動モータ１の回転軸２が回転し、例えば、図１（Ｂ）に示す回転方向Ｄ１の方向に動く。これにより、回転軸２に固定された回転部材３が回転し、例えば、図１（Ｂ）に示す回転方向Ｄ２の方向に動く。この回転により、コンクリート試験体５０と第１容器５１と第１液体６１と第２容器５２と第２液体６２からなる試験部材には、遠心力が作用する。
この遠心力の力の向きは、回転中心位置Ｐ３から第１設置位置Ｐ１に向かう方向である。また、遠心力の大きさは、図１（Ａ）における回転軸中心線Ａからの距離がＲ（メートル）の位置で、その位置での回転速度がＶ（メートル／秒）であり、その物体の質量がＭ（キログラム）の場合、遠心力の値Ｆ（ニュートン）は、下式（１）によって表される。
Ｆ＝Ｍ×Ｒ×（Ｖ／Ｒ）2
＝Ｍ×Ｖ2／Ｒ ………（１）
Ｆ＝Ｍ×Ｒ×（Ｖ／Ｒ）2
＝Ｍ×Ｖ2／Ｒ ………（１）
遠心力は、第１容器５１内の第１液体６１に含まれる塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）、及び水中の他の溶解成分に作用する。このため、第１容器５１内の第１液体６１に含まれる塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）等は、第１コンクリート表面Ｓ１に強く押し付けられる。これにより、塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）等は、第１コンクリート表面Ｓ１に存在するセメント水和物の中間の隙間などからコンクリート試験体５０の内部へ押し込まれる。コンクリート試験体５０の内部へ押し込まれた塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）等には、つねに方向Ｄ３へ向かう遠心力が作用し続けるため、コンクリート試験体５０の内部へ押し込まれた塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）等は、コンクリート中の隙間等を通って、方向Ｄ３へ強制的に移動させられる。これにより、塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）等は、コンクリート試験体５０の内部に浸透し、コンクリートの各所に拡散していく。その後、塩化物イオン（Ｃｌ-）及び水（例えば、水分子又は水クラスター）等は、反対側のコンクリート表面である第２コンクリート表面Ｓ２に到達し、第２容器５２の中へ押し出され、第２液体６２の中へ混入することになる。上記した塩化物イオン（Ｃｌ-）が第１コンクリート表面Ｓ１から第２コンクリート表面Ｓ２へ到達するまでの時間は、回転部材３の回転に伴う遠心力に比例すると考えられる。上式（１）より、回転軸中心線Ａからの距離Ｒが小さいほど、遠心力Ｆの値は大きくなり、また、試験部材（コンクリート試験体５０と第１容器５１と第１液体６１と第２容器５２と第２液体６２）の位置での回転速度Ｖが大きいほど、遠心力Ｆの値は大きくなることがわかる。このため、遠心力Ｆの値を適宜に設定することにより、塩化物イオン（Ｃｌ-）のコンクリート試験体５０の中への拡散（浸透）速度を調整することができる、と考えられる。
上記した回転部材３の回転を適宜の時間継続した後、電動モータ１の切替スイッチ（（図示せず）をＯＦＦ側に切り替えることにより、電動モータ１を停止させ、回転部材３を停止させる。この状態で、第２容器５２の蓋５６を開け、中の第２液体６２をを少量、例えば１ミリリットル程度取り出す。次に、採取した第２液体６２の塩化物イオン濃度を測定する。この塩化物イオン濃度測定には、公知の各種の方法が利用可能である。
塩化物イオン濃度測定方法としては、例えば、対象となる液体に、フルオレセインナトリウム水溶液の数滴を加えて黄褐色の溶液とし、０．１規定度の硝酸銀水溶液を滴下し、黄橙色へ変色するまでの硝酸銀水溶液の滴数に応じて、塩化物イオン濃度を決定する滴定法がある。ここに、規定度とは、濃度単位の一つであり、溶液１リットル中に当該物質が何グラム当量含まれているかを示した濃度である。グラム当量とは、元素や化合物の化学当量にグラムの単位をつけた量である。
他の塩化物イオン濃度測定方法としては、対象となる液体に、５％クロム酸カリウム水溶液の数滴を加える。次に、濃度が既知の硝酸銀水溶液を滴下し、対象液体が黄褐色となり、その色が消えなくなる時点までに要した硝酸銀水溶液の滴数に応じて、塩化物イオン濃度を計算する滴定法がある。
上記のようにして、採取した第２液体６２の塩化物イオン濃度が測定される。この濃度を、以下、「第３濃度」という。回転部材３の回転を開始する前の最初の時点の第２液体６２の塩化物イオン濃度（第２濃度）は、既知であり、例えば１ミリグラム／リットルよりも低い値となっていた。このため、回転部材３の回転後の第２液体６２の塩化物イオン濃度（第３濃度）が、最初の第２濃度よりも高い場合には、回転部材３の回転に伴う遠心力の作用により、「第１容器５１内の第１液体６１中の塩化物イオン（Ｃｌ-）がコンクリート試験体５０の中を浸透した後に第２液体６２に到達した」と判別することができる。
この場合、最初の第２液体６２の塩化物イオン濃度（第２濃度）を、できるだけ低く設定しておけば、上記の判別の精度を高めることができる。したがって、最初の第２液体６２は、純度の高い、いわゆる「純水」を用いるとよい。純水は、例えば、水の蒸留を複数回、繰り返すことなどによって得ることができる。
上記のようにして、「第１液体６１中の塩化物イオン（Ｃｌ-）が第２液体６２に到達した」と判別された場合には、塩化物イオン（Ｃｌ-）は、コンクリート試験体５０の内部、特に、第１容器５１と第２容器５２によって挟まれた領域の内部に浸透した状態となっている。したがって、その後、各種の試験等を行うことができる。
例えば、上記した浸透判別の後、一定期間、例えば、１ヶ月、３ヶ月、６ヶ月等の期間、塩水中などに浸漬しておき、浸漬期間経過後に取り出し、コンクリート試験体５０を、コンクリートカッター等によって切断し、内部のセメント水和物と塩化物イオン（Ｃｌ-）との反応の状態などを各種試薬で検証する試験、上記のコンクリート切断片の表面の顕微鏡等による観察などがあげられる。また、浸漬期間経過後に取り出したコンクリート試験体５０の圧縮試験を行い、破壊強度を測定し、塩化物イオン（Ｃｌ-）がコンクリート中に浸透した後の経過期間と強度劣化の関係を調査してもよい。また、コンクリート試験体５０を作成する際に、あらかじめ鉄筋などを埋設しておき、塩化物イオン（Ｃｌ-）がコンクリート中に浸透した後の経過期間と鉄筋腐食の関係を調査することもできる。
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではない。上記した実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記の第１実施例における第２容器５２と内部の第２液体６２は、本発明の必須の構成要素ではない。本発明の他の実施例（以下、「第２実施例」という。）は、図示はしていないが、図１に示す構成から、第２容器５２と内部の第２液体６２を取り除いた構成で回転部材３を回転させることによっても実現可能である。この場合には、釣合重錘３０１の重量は、コンクリート試験体５０と第１容器５１と第１液体５２の総和重量と釣り合う重量に設定すればよい。この第２実施例の場合には、回転部材３の回転後、コンクリート試験体５０の第２コンクリート表面Ｓ２、特に、回転中心位置Ｐ３に関して第１容器５１の反対側となるコンクリート表面が、濡れてきたり、その部分から液体が外方へ飛散するようになった場合には、「第１容器５１内の第１液体６１がコンクリート試験体５０の中を浸透した後に第２コンクリート表面Ｓ２に到達した」と判別することができる。あるいは、さらに、第２コンクリート表面Ｓ２に滲出した液体について、上記した塩化物イオン濃度測定を実施、この滲出液体中に塩化物イオン（Ｃｌ-）が存在し、その濃度が、第２液体６２の第２濃度と大きな相違がないことを確認すれば、なお好ましい。
また、本発明は、上記した第１、第２実施例とは異なる構成の実施例（以下、「第３実施例」という。）によっても実現可能である。この第３実施例は、図示はしていないが、図１に示す構成において、釣合重錘３０１のかわりに、図１に示した試験部材（コンクリート試験体５０と第１容器５１と第１液体６１と第２容器５２と第２液体６２）と全く同様の構成を有する試験部材を、第２設置位置Ｐ２に設置した後に、回転部材３を回転させることにより構成される。ただし、この第３実施例の場合には、第２設置位置Ｐ２に設置される試験部材（以下、「右側試験部材」という。）は、図１におけるコンクリート試験体の左側（回転中心位置Ｐ３に近い側）が第１容器となり、第１容器の中に第１液体（塩化物水溶液など）が充満され、図１におけるコンクリート試験体の右側（回転中心位置Ｐ３から遠い側）が第２容器となり、第２容器の中に第２液体（純水など）が充満されるように構成される。このように構成すれば、単なる重りである釣合重錘３０１は不要となり、一度に２つのコンクリート試験体について、塩化物イオン拡散試験を実施することができ、効率がよい。
また、上記の第２実施例の概念と、第３実施例の概念を組み合わせた実施例（以下、「第４実施例」という。）によっても、本発明は実現可能である。すなわち、この第４実施例は、図示はしていないが、図１に示す構成において、釣合重錘３０１のかわりに、上記の第２実施例における試験部材（コンクリート試験体５０と第１容器５１と第１液体６１）と全く同様の構成を有する試験部材を、第２設置位置Ｐ２に設置した後に、回転部材３を回転させることにより構成される。ただし、この第４実施例の場合には、第２設置位置Ｐ２に設置される試験部材（以下、「右側試験部材」という。）は、図１におけるコンクリート試験体の左側（回転中心位置Ｐ３に近い側）が第１容器となり、第１容器の中に第１液体（塩化物水溶液など）が充満されるように構成される。この第４実施例の場合は、図１の左側の試験部材についても、右側試験部材についても、回転部材３の回転後、コンクリート試験体５０の第２コンクリート表面Ｓ２、特に、回転中心位置Ｐ３に関して第１容器５１の反対側となるコンクリート表面が、濡れてきたり、その部分から液体が外方へ飛散するようになった場合には、「第１容器５１内の第１液体６１がコンクリート試験体５０の中を浸透した後に第２コンクリート表面Ｓ２に到達した」と判別することができる。あるいは、さらに、第２コンクリート表面Ｓ２に滲出した液体について、上記した塩化物イオン濃度測定を実施、この滲出液体中に塩化物イオン（Ｃｌ-）が存在し、その濃度が、第２液体６２の第２濃度と大きな相違がないことを確認すれば、なお好ましい。また、第４実施例のように構成すれば、第３実施例の場合とまったく同様に、単なる重りである釣合重錘３０１は不要となり、一度に２つのコンクリート試験体について、塩化物イオン拡散試験を実施することができ、効率がよい。
また、本発明における回転部材は、図１に示す第１実施例で説明した梁状の回転部材３以外の構成であってもよい。例えば、回転中心位置Ｐ３の付近が円盤状で、この中心円盤から、外方に向けて放射状に偶数の腕状の部分が突出するようにして回転部材を構成し、各腕状部分が、回転中心位置Ｐ３を対称の中心点とする点対称となるようにし、腕状部分の外側先端付近に試験部材又は釣合重錘を設置するようにして、回転部材の回転を行うようにしてもよい。また、回転部材は、円盤状の部材とし、外周付近に複数個の試験部材を設置し、各試験部材が回転中心位置Ｐ３を対称の中心点とする点対称となるように配置して、回転部材の回転を行うようにしてもよい。
例えば、上記した第１、第２実施例における固定床８０は、回転駆動手段である電動モータ１が回転する場合に、回転方向とは逆の方向に動くことを防止するための構成要素であり、回転駆動手段の逆回転を防止することができれば他の構成、例えば、床などの上に載置された重量の大きな部材等であってもよい。
また、本発明における回転駆動手段としては、上記した実施例で説明した電動モータのほか、油圧モータ、空気圧モータ、ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジン等の内燃機関、あるいは外燃機関などを用いてもよい。
上記した実施例における軸取付部１０は、下方に突出しない構成としてもよい。例えば、回転部材の中央下部にホゾ穴を形成し、このホゾ穴に、回転駆動手段の回転軸を嵌合させるようにしてもよい。
また、上記した実施例における第１容器（例えば図１における５１）、第２容器（例えば図１における５２）の形状は、直方体以外の形状であってもよい。また、コンクリート試験体５０（例えば図１における５０）の形状も、直方体以外の形状であってもよい。例えば、第２実施例の場合（第２容器と内部の第２液体を用いない場合）で、コンクリート試験体を円柱状に形成し、第１容器を、円柱状のコンクリート試験体の周囲全体を取り囲むような形状の容器としてもよい。
本発明は、コンクリートの試験や研究を行う企業、コンクリート構造物を構築する土木・建築業、海岸付近等でコンクリート構造物を施設として利用する海運業や港湾関連企業、多雪地帯の道路を保守する企業等で実施可能であり、これらの産業で利用可能である。また、試験部材を回転させる装置の部分は、機械、電気機器等の製造業において製造することができ、これらの産業で利用可能である。
１ 電動モータ（回転駆動手段）
２ 回転軸
３ 回転部材
１０ 軸取付部
１０ａ ホゾ穴
１１ 固定用ボルト
１２、１３ 試験体取付部
１４、１５ 固定用ボルト
１６、１７ 重錘取付部
１８、１９ 固定用ボルト
５０ コンクリート試験体
５１ 第１容器
５２ 第２容器
５３、５４ 開口
５５、５６ 蓋
６１ 第１液体
６２ 第２液体
８０ 固定床
１０１ 塩化物イオン拡散試験装置
２０１ 試験部材
３０１ 釣合重錘
Ａ 回転軸中心線
Ｄ１、Ｄ２ 回転方向
Ｄ３ 塩化物イオン移動方向
Ｌ１ 第１距離
Ｌ２ 第２距離
Ｐ１ 第１設置位置
Ｐ２ 第２設置位置
Ｐ３ 回転中心位置
Ｓ１ 第１コンクリート表面
Ｓ２ 第２コンクリート表面
Ｓ３ 第１液面
Ｓ４ 第２液面
２ 回転軸
３ 回転部材
１０ 軸取付部
１０ａ ホゾ穴
１１ 固定用ボルト
１２、１３ 試験体取付部
１４、１５ 固定用ボルト
１６、１７ 重錘取付部
１８、１９ 固定用ボルト
５０ コンクリート試験体
５１ 第１容器
５２ 第２容器
５３、５４ 開口
５５、５６ 蓋
６１ 第１液体
６２ 第２液体
８０ 固定床
１０１ 塩化物イオン拡散試験装置
２０１ 試験部材
３０１ 釣合重錘
Ａ 回転軸中心線
Ｄ１、Ｄ２ 回転方向
Ｄ３ 塩化物イオン移動方向
Ｌ１ 第１距離
Ｌ２ 第２距離
Ｐ１ 第１設置位置
Ｐ２ 第２設置位置
Ｐ３ 回転中心位置
Ｓ１ 第１コンクリート表面
Ｓ２ 第２コンクリート表面
Ｓ３ 第１液面
Ｓ４ 第２液面
Claims (5)
- コンクリートからなるコンクリート試験体の表面の一部である第１コンクリート表面を被覆するように第１容器を取り付け、前記第１容器の中に塩化物イオンを含む水溶液からなる第１液体を収容し、前記第１コンクリート表面が前記第１液体の液体表面の一つである第１液面に接触するようにし、回転部材の回転中心位置から第１距離となる第１設置位置に前記コンクリート試験体を設置し、前記第１容器が前記コンクリート試験体よりも前記回転中心位置に近い位置となるようにし、かつ前記第１コンクリート表面又は前記第１コンクリート表面が延長された面が、前記回転中心位置と前記第１設置位置とを結ぶ直線と略垂直に交わるようにし、前記回転部材上で前記回転中心位置に関して前記コンクリート試験体とは反対側となり前記回転中心位置から第２距離となる前記回転部材の第２設置位置に前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体の総和重量と釣り合う重量の釣合重錘を設置し、前記回転部材の回転中心位置に回転軸を取り付け、前記回転軸を回転駆動手段に取り付け、前記回転駆動手段により前記回転軸を回転駆動することにより前記回転部材を回転させ、この回転により作用する遠心力により前記第１液体を前記第１コンクリート表面から前記コンクリート試験体の内部へ浸透させ拡散させることを特徴とするコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法。
- 請求項１記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記第１設置位置に関して前記第１コンクリート表面とは反対側となる前記コンクリート試験体の表面である第２コンクリート表面を被覆するように第２容器を取り付け、前記第２容器の中に第２液体を収容し、前記第２液体の塩化物イオンの濃度を前記第１液体の塩化物イオン濃度である第１濃度よりも低い第２濃度に設定し、前記第２コンクリート表面が前記第２液体の液体表面の一つである第２液面に接触するようにし、前記釣合重錘の重量を前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体と前記第２容器と前記第２液体の総和重量と釣り合う値に設定し、前記回転の後に前記第２液体中の塩化物イオン濃度である第３濃度を測定し、測定された第３濃度が前記第２濃度よりも高い場合には前記第１容器から前記コンクリート試験体の中を浸透した第１液体が前記第２液体に到達したと判別することを特徴とするコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法。 - 請求項１記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体からなる試験部材をさらに一個又は複数個作成し、前記試験部材を前記釣合重錘のかわりに前記回転部材の第２設置位置又は前記回転部材の他の位置に設置することを特徴とするコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法。 - 請求項２記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記コンクリート試験体と前記第１容器と前記第１液体と前記第２容器と前記第２液体からなる試験部材をさらに一個又は複数個作成し、前記試験部材を前記釣合重錘のかわりに前記回転部材の第２設置位置又は前記回転部材の他の位置に設置することを特徴とするコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法。 - 請求項２記載のコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法において、
前記第２液体は、塩化物イオン濃度が１ミリグラム／リットルよりも低い水であることを特徴とするコンクリートの塩化物イオン拡散試験方法。
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