JP4777937B2 - Concrete deterioration judgment method - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリートの劣化判定方法に関するものであり、詳しくは、セメント系材料を使用したコンクリートに対する化学的劣化の影響を評価する方法に関する。 The present invention relates to a method for determining deterioration of concrete, and more particularly, to a method for evaluating the influence of chemical deterioration on concrete using a cement-based material.
コンクリートは、砂や砂利からなる骨材、混和材料、水などをセメント系材料で練り混ぜたものであり、強度と価格の面から、また施工の安易さから、現在最も優れている建築資材の一つである。その用途は、建築物、道路、ダム、高架橋、トンネル、港湾設備など幅広く用いられているが、このような実構造物に用いられた硬化コンクリートは、環境など様々な要因によって経年劣化が生じる。 Concrete is a mixture of sand and gravel aggregates, admixtures, water, etc., mixed with cementitious materials. From the viewpoint of strength and price, and ease of construction, it is the most excellent building material at present. One. Its use is widely used in buildings, roads, dams, viaducts, tunnels, harbor facilities, etc., but hardened concrete used in such actual structures is subject to deterioration over time due to various factors such as the environment.
経年劣化の要因として、例えば海水などに含まれる硫酸塩（硫酸ナトリウム：Ｎａ２ＳＯ４、硫酸カルシウム(セッコウ)：ＣａＳＯ４、硫酸マグネシウム：ＭｇＳＯ４など各種）が挙げられ、セメント系材料を使用したコンクリート（およびモルタル、以下略）を化学的に劣化させる可能性があることが知られている。
その劣化機構は、コンクリート中のセメントに含まれるＣ３Ａ（シースリーエー：３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）と呼ばれるカルシウムアミネート系水和物が、硫酸塩と反応して膨張性物質（エトリンガイド：３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）を生成するためであり、Ｃ３Ａの含有量が多いほどこの膨張性物質の生成量が多くなり、コンクリートの劣化が激しくなると言われている。（非特許文献１参照）
そのため、Ｃ３Ａの含有量を少なくして、化学的な抵抗性を向上させた耐硫酸塩セメントなどが開発されている。
The deterioration mechanism is that a calcium aminate-based hydrate called C 3 A (Sheath A: 3CaO · Al 2 O 3 ) contained in cement in concrete reacts with sulfate and expands (etrin guide). : 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O), it is said that the greater the content of C 3 A, the greater the amount of this expandable material produced and the more severe the deterioration of the concrete. ing. (See Non-Patent Document 1)
Therefore, sulfate-resistant cements and the like have been developed in which the content of C 3 A is reduced to improve chemical resistance.
しかしながら、実構造物に用いられた硬化コンクリートに対して、経年劣化における硫酸塩の影響を評価する試験方法がいまだ確立されていない。そのため、海底トンネルの覆工コンクリートなど硫酸塩が供給される環境下にあるコンクリートは、経年劣化における硫酸塩の影響が不明であり、維持管理上の課題となっている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セメントの化学組成や種類が不明な硬化後のコンクリートに対して、化学的劣化抵抗性を評価することができるコンクリート劣化判定方法を提供することを目的とする。
However, a test method for evaluating the influence of sulfate on aged deterioration has not yet been established for the hardened concrete used in actual structures. For this reason, concrete under the environment where sulfate is supplied, such as lining concrete for submarine tunnels, has an unclear influence on sulfate over time, and is a problem in maintenance.
This invention is made | formed in view of the said situation, and provides the concrete deterioration determination method which can evaluate chemical deterioration resistance with respect to the concrete after hardening which the chemical composition and kind of cement are unknown. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明者は、コンクリートと硫酸塩との反応により生成する膨張性物質にはアルミニウムが含まれることに着目し、コンクリート中のアルミニウム含有率とそのコンクリートの膨張性に相関があることを見出した。すなわち、アルミニウム含有率の高いコンクリートは、海水など硫酸塩の多い環境で膨張性が高いのである。
そして、得られた知見を基に、硬化後のコンクリートに対してアルミニウム含有率を測定する測定方法を考案し、その測定値から特性値を算出して分析する評価指標を定め、この特性値によってコンクリートの硫酸塩抵抗性を評価できることを見出した。
更に、この方法を応用することで、アルカリ骨材反応など、他の化学的劣化反応においても劣化因子となる化学成分を抽出して、その含有率を推定することができることと、その劣化機構に対する抵抗性を評価できることを見出し、本発明を完成させた。
In order to solve the above problems, the present inventor paid attention to the fact that aluminum is contained in the expansive substance produced by the reaction between concrete and sulfate, and correlated with the aluminum content in the concrete and the expansibility of the concrete. Found that there is. That is, concrete with a high aluminum content is highly expansible in an environment rich in sulfates such as seawater.
And based on the obtained knowledge, we devised a measurement method for measuring the aluminum content of the concrete after hardening, and determined an evaluation index to calculate and analyze the characteristic value from the measured value, and by this characteristic value It was found that the sulfate resistance of concrete can be evaluated.
Furthermore, by applying this method, it is possible to extract chemical components that become degradation factors in other chemical degradation reactions such as alkali-aggregate reaction, and to estimate the content ratio, and to the degradation mechanism. The present inventors have found that the resistance can be evaluated and completed the present invention.
すなわち、本発明のコンクリート劣化判定方法は、分析対象のコンクリートを粉砕し、粉末にして乾燥後、前記粉末を純水または反応溶液を溶媒として各成分を溶出させた溶出量を測定することを第１の測定とし、前記粉末の各成分をＸ線分析により測定することを第２の測定とし、前記粉末を酸溶解させた後に残る各成分を測定することを第３の測定とし、少なくとも第１〜３の測定の測定値から化学的劣化抵抗性を評価する工程において、前記第１〜３の測定の測定値から算出した前記コンクリートの特性値を評価することを特徴とする。 That is, the concrete deterioration judging method of the present invention is to measure the amount of elution of each component by pulverizing and drying the concrete to be analyzed, and then eluting each component with pure water or a reaction solution as a solvent. 1 measurement, the measurement of each component of the powder by X-ray analysis is the second measurement, the measurement of each component remaining after the powder is acid-dissolved is the third measurement, at least the first In the step of evaluating chemical deterioration resistance from the measured values of the three measurements, the characteristic value of the concrete calculated from the measured values of the first to third measurements is evaluated .
また、本発明のコンクリートの劣化判定方法は、前記第１〜３の測定において、少なくともＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳＯ３、Ｃｌのいずれかの含有率を測定することとした。
また、前記酸溶解は、少なくとも塩酸を含む酸に溶解させることとした。
また、前記第１の測定に用いる前記反応溶液は、ｐＨ１１．８〜ｐＨ１２．２の範囲からなるアルカリ溶液であることとした。
また、前記第１〜３の測定に先立って、前記粉末を７５〜５００μｍの範囲で粒度調整し、その粒度の大きさに応じた試料を作製して、前記溶出量の測定を行うこととした。
また、前記第１の測定における溶出後、ろ過した残渣の各成分濃度を測定することを第４の測定として有することとした。
また、前記第２〜４の測定は、蛍光Ｘ線分析によって各成分濃度を測定することとした。
Further, the deterioration determination method of the concrete of the present invention, in the measurement of the first to third, at least SiO 2, CaO, Al 2 O 3, Fe 2
The acid dissolution was made to dissolve in an acid containing at least hydrochloric acid.
The reaction solution used for the first measurement is an alkaline solution having a pH range of 11.8 to pH 12.2.
Prior to the first to third measurements, the powder was adjusted to a particle size in the range of 75 to 500 μm, a sample corresponding to the size of the particle size was prepared, and the elution amount was measured. .
Further, after the elution in the first measurement, the fourth measurement is to measure the concentration of each component of the filtered residue.
In the second to fourth measurements, each component concentration was measured by fluorescent X-ray analysis.
本発明のコンクリート劣化判定方法によれば、分析対象のコンクリートを粉砕し、粉末にして乾燥した後、前記粉末を純水または反応溶液を溶媒として各成分を溶出させた溶出量を測定することを第１の測定とし、前記粉末の各成分をＸ線分析により測定することを第２の測定とし、前記粉末を酸溶解させた後に残る各成分を測定することを第３の測定とし、少なくとも第１〜３の測定のいずれかによる測定値から前記コンクリートの特性値を算出して、化学的劣化抵抗性を評価することで、前記コンクリートに含まれる各成分の水溶性、酸溶解性などの性質や含有率がわかり、骨材やセメントの種類、劣化因子の特定とその混入量の推定（各種劣化成分の浸透量、混和材の混入量推定など）が可能となるため、実構造物などすでに硬化したコンクリートについても、化学的劣化に対する抵抗性や今後の健全性を評価することができる。また、このような評価指標と測定方法に基づいて、硬化コンクリートを用いた実建造物の維持管理を行なうことができる。
According to the concrete deterioration judging method of the present invention, the concrete to be analyzed is pulverized and dried as a powder, and then the elution amount of each component eluted using pure water or a reaction solution as a solvent is measured. The first measurement, the measurement of each component of the powder by X-ray analysis is the second measurement, the measurement of each component remaining after acid dissolution of the powder is the third measurement, at least the first By calculating the characteristic value of the concrete from the measured value of any one of the
本発明は、化学的劣化機構に対する抵抗性を評価するものであり、化学的劣化機構の具体例としては、図１に示すように、コンクリートに海水成分が浸透すると、そのコンクリートはアルミニウムを含む膨張性物質を生成するため、膨張してひび割れなどの経年劣化を起こす現象などが挙げられる。
本発明は、以下に示す試験結果から判明したデータに基づき、コンクリート中のセメントに含まれる酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の量が多いほど海水の影響により膨張するという特性などを利用している。
第１の試験では、Ａｌ含有率が４．７、５．２、１４．１％であるコンクリートの供試体に対し、それぞれ海水に浸漬した供試体と標準的な水（上水道水）に浸漬した供試体の膨張率を測定した。その結果を図２に示す。
なお、Ａｌ含有率は、セメントの品質表示に記載されているが、不明の供試体は蛍光Ｘ線分析により測定した。
図２に示されるように、Ａｌ含有率が１４．１％で海水に浸漬した供試体のみ膨張率が高く、６５週間で０．０５％膨張した。
Ａｌ含有率が高くなると海水中における膨張性が高くなり、すなわち硫酸塩抵抗性が低下することが明らかとなった。
The present invention evaluates resistance to a chemical degradation mechanism. As a specific example of the chemical degradation mechanism, as shown in FIG. 1, when a seawater component penetrates into concrete, the concrete expands with aluminum. In order to produce a chemical substance, there is a phenomenon that it expands and causes aged deterioration such as a crack.
The present invention utilizes the characteristic that the larger the amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) contained in the cement in the concrete, the greater the expansion due to the influence of seawater, based on the data found from the test results shown below. .
In the first test, concrete specimens having an Al content of 4.7, 5.2, and 14.1% were immersed in sea water and standard water (tap water), respectively. The expansion coefficient of the specimen was measured. The result is shown in FIG.
In addition, although Al content rate is described in the quality display of cement, the unknown specimen was measured by the fluorescent X ray analysis.
As shown in FIG. 2, only the specimen immersed in seawater with an Al content of 14.1% had a high expansion coefficient, and expanded by 0.05% in 65 weeks.
It became clear that when Al content rate became high, the expansibility in seawater became high, ie, sulfate resistance fell.
第１の試験結果から、硫酸塩抵抗性を評価するには、Ａｌ含有率すなわちセメントのＣ３Ａに含まれる酸化アルミニウムの含有率を測定すればよいことがわかったが、Ｃ３Ａ量と酸化アルミニウム量のどちらについても、硬化してしまった後のコンクリートにおいては、正確にその量を測定することは従来できなかったため、それらの値によるコンクリートの耐硫酸塩抵抗性の評価は、コンクリートの作製前、材料選定の段階などにおいて実施されていた。
そこで、本発明では、セメントの化学組成やセメントの種類が不明な硬化後のコンクリートに対して、海水などに含まれる硫酸塩に対する抵抗性を評価する指標ならびにその測定方法を考案した。
From the first test results, to evaluate the sulfate resistance, but it was found that may be measured content of the aluminum oxide contained in the C 3 A of Al content i.e. the cement, and the
Therefore, in the present invention, an index for evaluating resistance to sulfate contained in seawater and the like and a measuring method thereof have been devised for hardened concrete whose chemical composition and type of cement are unknown.
第２の試験では、第１の試験で膨張率０．０１％、０．０５％であったコンクリートの粉末を供試体として、純水に４８時間溶出させ、アルミニウムの溶出量を測定した。その結果は図３に示す。
膨張率０．０１％の供試体はアルミニウムの溶出量が５ｐｐｍであり、膨張率０．０５％の供試体は４０ｐｐｍ、実構造物の供試体は１０ｐｐｍであった。
この結果から、膨張の大きいコンクリート（アルミニウム含有量の高いセメントを使用したコンクリート）ほど、アルミニウムの溶出量が大きくなることが明らかとなった。
実際に、実構造物のコンクリートを粉砕して粉末にし、同じ条件でアルミニウムを溶出させると、溶出量は１０ｐｐｍであった。溶出量が小さいため、この供試体は過大な膨張を生じるコンクリートではないと評価される。
そして、これらの測定値から特性値を算出すると、図４に示すように、特性値（ｘ）とセメント中のＡｌ含有率（％）（ｙ）は、以下の数式（１）で示される関係となり、相関があることが明らかとなった。
ｙ＝０．２５ｘ＋４．２ ・・・（１）
In the second test, the concrete powder that had an expansion rate of 0.01% and 0.05% in the first test was used as a specimen, and was eluted in pure water for 48 hours, and the amount of aluminum eluted was measured. The result is shown in FIG.
The specimen having an expansion rate of 0.01% had an aluminum elution amount of 5 ppm, the specimen having an expansion coefficient of 0.05% was 40 ppm, and the specimen having an actual structure was 10 ppm.
From this result, it became clear that the amount of aluminum elution becomes larger as the concrete with higher expansion (concrete using cement with high aluminum content).
Actually, when the concrete of the actual structure was pulverized into powder and aluminum was eluted under the same conditions, the elution amount was 10 ppm. Since the amount of elution is small, this specimen is evaluated as not concrete which causes excessive expansion.
When the characteristic values are calculated from these measured values, as shown in FIG. 4, the characteristic value (x) and the Al content (%) (y) in the cement are represented by the following formula (1). It became clear that there was a correlation.
y = 0.25x + 4.2 (1)
以上の試験結果を基に、本発明のコンクリート劣化判定方法を発明し、その一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図５に示すように、まず（１）Ｓ１工程において、分析対象のコンクリートを粉砕し、（２）Ｓ２工程において、粉砕した粉末の粒度調整を行い、（３）Ｓ３工程において、粒度調整を行なった粉末試料を乾燥し、（４）Ｓ４工程において、乾燥した粉末試料を試験項目で分類し、（５）Ｓ５工程において、粉末試料を骨材種で分類し、（６）Ｓ６工程において、（４）で分類した粉末試料について溶液反応試験を行い（第１の測定）、（７）Ｓ７工程において、（５）で分類した粉末試料について酸溶解させ、これらの処理を行なった粉末試料について、（８）Ｓ８工程において、成分濃度を蛍光Ｘ線分析などにより測定する。
成分濃度の測定は、Ｓ８−１工程において、乾燥させたままの粉末試料の各成分濃度を測定し（第２の測定）、Ｓ８−２工程において、（５）の酸溶解後の粉末試料の各成分濃度を測定し（第３の測定）、Ｓ８−３工程において、（４）の混合溶液をろ過した残渣の各成分濃度を測定する（第４の測定）。
そして、第１〜４の測定によって得られた各分析値から、（９）セメント種で分類し、（１０）特性値を算出し、（１１）反応性評価、セメント種推定、劣化因子抽出を行なう。
Based on the above test results, the concrete deterioration judging method of the present invention is invented, and an embodiment thereof will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 5, first, concrete to be analyzed is pulverized in (1) step S1, (2) particle size adjustment of the pulverized powder is performed in step S2, and (3) particle size adjustment is performed in step S3. (4) In step S4, the dried powder sample is classified by test item, (5) in step S5, the powder sample is classified by aggregate type, and (6) in step S6, ( 4) Perform a solution reaction test on the powder sample classified in 4) (first measurement). (7) In step S7, the powder sample classified in (5) was dissolved in acid, and the powder sample subjected to these treatments was (8) In step S8, the component concentration is measured by fluorescent X-ray analysis or the like.
In the measurement of the component concentration, in step S8-1, the concentration of each component of the dried powder sample is measured (second measurement), and in step S8-2, the powder sample after acid dissolution in (5) is measured. Each component concentration is measured (third measurement), and in step S8-3, each component concentration of the residue obtained by filtering the mixed solution of (4) is measured (fourth measurement).
Then, from each analysis value obtained by the first to fourth measurements, (9) classify by cement type, (10) calculate characteristic values, (11) perform reactivity evaluation, cement type estimation, degradation factor extraction Do.
（１）Ｓ１工程では、分析対象のコンクリートおよびセメント系の硬化体などを、例えば５００グラム程度粉砕し、粉末試料を作製する。モルタルならば、２００グラム程度でよい。
（２）Ｓ２工程では、粉末試料を７５〜５００μｍの範囲で粒度調整を行なうことが好ましく、例えばメッシュ径で７５、１５０、２５０、３００、５００μｍの各ふるいでふるいわけるなど、段階的に行なうことがより好ましい。粒度の大きさの順に、粉末試料１、粉末試料２、粉末試料３、…、粉末試料ｎとする。
（３）Ｓ３工程では、各粉末試料の重量変化が認められなくなるまで真空乾燥し、簡易的には減圧デシケータ内で４８時間程度行なえばよい。ただし、加熱すると成分が変性してしまうため、加熱は避ける。
(1) In step S1, the concrete to be analyzed and the cement-based hardened body are pulverized, for example, by about 500 grams to prepare a powder sample. If it is mortar, it may be about 200 grams.
(2) In the step S2, it is preferable to adjust the particle size of the powder sample in the range of 75 to 500 μm. For example, the powder sample should be stepwise such as sieving with 75, 150, 250, 300, and 500 μm mesh diameters. Is more preferable.
(3) In step S3, vacuum drying is performed until no change in the weight of each powder sample is observed, and it can be simply performed in a vacuum desiccator for about 48 hours. However, heating will avoid components because they are denatured.
（４）Ｓ４工程では、粉末試料１〜ｎについて、例えば硫酸塩劣化抵抗性、アルカリ骨材反応性などの試験項目で分類する。
（６）Ｓ６工程では、粉末試料と、（４）で分類した純水もしくは反応性調査の目的に応じた溶液をビーカー内にて、例えば重量比１：５０程度で混合して、混合溶液とする。このとき、評価する劣化状態に応じて、ｐＨなどの調整を行なう。例えば、アルミニウムはｐＨによって溶解度が異なるため、硫酸塩劣化抵抗性を評価する場合は、ｐＨ１１．８〜ｐＨ１２．２の範囲からなるアルカリ溶液であることが好ましい。ただし、その他の劣化状態を評価する場合は、この限りではない。
そして、混合溶液の入った容器を密封し、軽く攪拌した後、評価する劣化状態に応じた環境（通常は、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％）で、例えば４８時間ほど静かに放置する。
その後、混合溶液をろ過してろ液と残渣に分離し、ろ液中の各成分濃度を水の各種分析手法により測定する。
例えば、陽イオンＮａ＋、Ｋ＋、Ｓｉ４＋、Ｃａ２＋、Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、Ｍｇ２＋などは、原子吸光光度法により、陰イオンＣｌ−、ＳＯ４ ２−、ＨＣＯ３−などはイオンクロマトグラフィーにより、それぞれ濃度（ｍｇ／ｌ、ｐｐｍなど）を測定する。
測定対象の具体的な成分としては、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ＳＯ４、Ｃｌなどが挙げられる。
(4) In step S4, the
(6) In step S6, the powder sample and the pure water classified in (4) or a solution according to the purpose of the reactivity investigation are mixed in a beaker, for example, at a weight ratio of about 1:50, To do. At this time, adjustment of pH etc. is performed according to the degradation state to be evaluated. For example, since solubility of aluminum varies depending on pH, when evaluating resistance to sulfate deterioration, an alkaline solution having a pH in the range of 11.8 to 12.2 is preferable. However, this does not apply when other deterioration states are evaluated.
Then, after sealing the container containing the mixed solution and agitating lightly, in an environment (usually
Thereafter, the mixed solution is filtered and separated into a filtrate and a residue, and the concentration of each component in the filtrate is measured by various analytical methods of water.
For example, cations Na + , K + , Si 4+ , Ca 2+ , Al 3+ , Fe 3+ , Mg 2+ and the like are analyzed by atomic absorption photometry, and anions Cl − , SO 4 2− , HCO 3− and the like are ion chromatographed. Each concentration (mg / l, ppm, etc.) is measured by graphy.
Specific components to be measured include Si, Ca, Al, Fe, Na, K, Mg, SO 4 , Cl, and the like.
（５）Ｓ５工程では、粉末試料１〜ｎについて、骨材種で分類する。例えば、骨材に用いられる岩石の種類のうち石灰石は酸に溶解するため、石灰石系骨材かどうかにより分類する。また、アルカリ骨材反応性を評価する場合は、岩石種を把握しておくのが望ましい。
（７）Ｓ７工程では、粉末試料を約３〜５グラムずつ、それぞれ（５）で分類した骨材種に応じた酸に溶解させる。粉末試料の重量は、０．００１グラム単位で測定する。
酸の具体例として、例えば、塩酸、硫酸、グルコン酸ナトリウム、フッ化水素酸が挙げられる。特に、石灰石系骨材の場合は、グルコン酸ナトリウムもしくはフッ化水素酸を用いることが好ましい。
酸溶解後、試料をろ過するとともに、純水で充分に洗浄し、重量変化が認められなくなるまで乾燥させたのち、重量を０．００１グラム単位で測定する。
(5) In step S5, the
(7) In step S7, about 3 to 5 grams of the powder sample is dissolved in an acid corresponding to the aggregate type classified in (5). The weight of the powder sample is measured in units of 0.001 grams.
Specific examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium gluconate, and hydrofluoric acid. In particular, in the case of a limestone aggregate, it is preferable to use sodium gluconate or hydrofluoric acid.
After acid dissolution, the sample is filtered, washed thoroughly with pure water, dried until no change in weight is observed, and the weight is measured in units of 0.001 grams.
（８）Ｓ８工程では、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳＯ３、Ｃｌなどの成分について、Ｓ８−１工程で乾燥させたままの粉末試料１〜ｎの各成分濃度を測定し、Ｓ８−２工程で（５）の酸溶解後の粉末試料１〜ｎの各成分濃度を測定し、Ｓ８−３工程で（４）の混合溶液をろ過した残渣の各成分濃度を測定する。
このように測定することで、コンクリートに含まれる各成分の水溶性、酸溶解性などの性質や含有率がわかり、骨材やセメントの種類、劣化因子の特定とその混入量の推定（各種劣化成分の浸透量、混和材の混入量推定など）が可能となる。
(8) in S8 process, for example SiO 2, Al 2 O 3, CaO, Fe 2
By measuring in this way, the nature and content of each component contained in concrete, such as water solubility and acid solubility, can be determined, the type of aggregate and cement, the identification of deterioration factors, and the estimation of the amount of contamination (various deterioration It is possible to estimate the amount of penetration of ingredients and the amount of admixtures.
（９）Ｓ９工程では、粉末試料１〜ｎについて、セメント種で分類する。
セメントは、水と反応（水和）して硬化する性質を有した粉体であり、一般に建築用途にはポルトランドセメントが用いられ、このポルトランドセメントをベースに各種混合材を混合したものは混合セメントと呼ばれている。
ポルトランドセメントは、Ｃ３Ａの他、Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ４ＡＦなどの組成の違いにより、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、低熱ポルトランドセメントなどに分類される。
混合セメントとしては、溶鉱炉で副産される溶融高炉スラグを混合材とした高炉セメントや、石炭火力発電所から出るフライアッシュを混合剤としたフライアッシュセメントなどあり、それぞれに用いられている混合材よって様々な特性がある。
その他、ＪＩＳなどに規格化されていないアルミナセメント、白色セメント、急結セメントなどがある。これらを含め、各種のセメントはそれぞれ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳＯ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｌなどの成分の含有率が異なっている。
（１０）Ｓ１０工程では、（９）で分類したセメントの種類（未知の場合も含む）に応じて、表１〜３に示すような（５）〜（８）で得られる各分析値から特性値を算出する。
（５）、（７）で得られる値を表１に示す。
(9) In step S9,
Cement is a powder that has the property of reacting with water (hydrating) and hardening. Portland cement is generally used for architectural applications, and a mixture of various mixed materials based on this Portland cement is a mixed cement. is called.
Portland cement is classified into normal, early strength, ultra-early strength, moderate heat, sulfate-resistant, low heat Portland cement, etc., depending on the composition of C 3 A, C 3 S, C 2 S, C 4 AF, etc. Is done.
Examples of mixed cement include blast furnace cement that uses molten blast furnace slag produced as a by-product in the blast furnace, and fly ash cement that uses fly ash from coal-fired power plants as a mixture. Therefore, there are various characteristics.
In addition, there are alumina cement, white cement, quick setting cement and the like which are not standardized by JIS. Various cements including these have different contents of components such as SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 , MgO, SO 3 , Na 2 O, K 2 O, and Cl.
(10) In step S10, depending on the type of cement classified in (9) (including unknown cases), characteristics are obtained from the analysis values obtained in (5) to (8) as shown in Tables 1 to 3. Calculate the value.
The values obtained in (5) and (7) are shown in Table 1.
（ただし、ｍ＝１、２、…、ｎである。）
（６）で得られる値を表２に示す。
(However, m = 1, 2,..., N.)
Table 2 shows the values obtained in (6).
（ただし、ｍ＝１、２、…、ｎである。）
（８）で得られる値を表３に示す。
(However, m = 1, 2,..., N.)
Table 3 shows the values obtained in (8).
（ｍ＝１、２、…、ｎであり、ｉ＝１、２、３である。）
これらの値を基に、酸残留率αｍ、骨材率βｍ、セメント率γｍ、およびコンクリートの特性値Ｐについて、以下の数式（２）〜（５）により算出する。
αｍ＝Ｗｍ２／Ｗｍ１ ・・・（２）
βｍ＝（Ｇｍ１−Ｇ０）／（Ｇｍ２−Ｇ０） ・・・（３）
γｍ＝１−βｍ ・・・（４）
Ｐ＝Σ（Ｅｘｍ／γｍ）／４ ・・・（５）
ここで、ｍ＝１、２、…、ｎであり、Ｇ０：使用セメントのＳｉＯ２含有率（％）、Ｅｘｍ：粉末ｍの項目ｘの溶解量（ｐｐｍ＝ｍｇ／ｌ）（ｘ＝Ｇ、Ｃ、Ａ、Ｆ、Ｎ、Ｋ、Ｍ、Ｓ、Ｌ）である。
(M = 1, 2,..., N, i = 1, 2, 3)
Based on these values, the acid residual ratio αm, the aggregate ratio βm, the cement ratio γm, and the concrete characteristic value P are calculated by the following mathematical formulas (2) to (5).
αm = Wm2 / Wm1 (2)
βm = (Gm1-G0) / (Gm2-G0) (3)
γm = 1−βm (4)
P = Σ (Exm / γm) / 4 (5)
Here, m = 1, 2,..., N, G0: SiO 2 content (%) of cement used, Exm: amount of dissolved powder x in item x (ppm = mg / l) (x = G, C, A, F, N, K, M, S, L).
（１１）Ｓ１１工程では、以下のようにして、反応性の評価、セメント種の推定、劣化因子の抽出を行なう。 (11) In step S11, reactivity is evaluated, cement type is estimated, and deterioration factors are extracted as follows.
＜反応性の評価＞
特性値Ｐの相対評価により、反応性を相対的に評価することが可能である。また、各種コンクリートの特性値Ｐのデータをデータベースとして所有し、活用することで、絶対値としての評価ができる。
<Evaluation of reactivity>
By relative evaluation of the characteristic value P, it is possible to relatively evaluate the reactivity. In addition, it is possible to evaluate as an absolute value by owning and utilizing data of characteristic values P of various concretes as a database.
＜セメント種の推定＞
表９に示したように、各成分の含有率を算出し、その値からセメント種が推定可能である。これは、各種セメントが種類によって各含有率が異なるためである。なお、表９の補正値とは、Ｎａ２Ｏのようにマイナス値になった測定値を補正して、最低でも０．００として計算したものである。
<Estimation of cement type>
As shown in Table 9, the content rate of each component is calculated, and the cement type can be estimated from the value. This is because various cements have different contents depending on the types. The correction value in Table 9 is a value calculated by correcting a negative measurement value, such as Na 2 O, to at least 0.00.
＜劣化因子の抽出＞
前述のセメント種の推定で、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｌ、ＳＯ３については、各種セメントにほとんど含まれておらず、特にコンクリートの劣化因子になる成分なので、これらの含有率が大きくなっている場合に劣化因子として抽出できる。
<Extraction of degradation factors>
According to the estimation of the cement type described above, Na 2 O, K 2 O, Cl, and SO 3 are hardly contained in various cements, and are particularly components that deteriorate concrete. Can be extracted as a deterioration factor.
この方法では、硬化後のコンクリートに使用されたセメントと骨材について、アルミニウム含有率だけでなく各化学成分の含有率をそれぞれ推定しているため、セメントと骨材の化学成分組成が推定でき、セメントの種類を推定することが可能である。
また、セメントと骨材以外の由来分が推定できるため、劣化因子などの特定と混入量の推定（各種劣化成分の浸透量、混和材の混入量推定など）が可能となる。
さらに、この方法を利用し、溶出させる溶液を変更することで、アルカリ骨材反応など、他の化学的反応によるコンクリートの劣化に対しても、抵抗性を評価することが可能である。
以上説明したように、実構造物などすでに硬化したコンクリートについても、化学的劣化に対する抵抗性や今後の健全性を評価することができ、このような評価指標と測定方法に基づいて、硬化コンクリートを用いた実建造物の維持管理を行なうことができる。
In this method, for the cement and aggregate used in the concrete after hardening, not only the aluminum content but also the content of each chemical component is estimated, so the chemical composition of the cement and aggregate can be estimated, It is possible to estimate the type of cement.
In addition, since the origin other than cement and aggregate can be estimated, it is possible to specify deterioration factors and estimate the amount of contamination (such as the amount of penetration of various deterioration components and the amount of admixture of admixture).
Furthermore, by using this method and changing the solution to be eluted, it is possible to evaluate the resistance against deterioration of concrete due to other chemical reactions such as alkali aggregate reaction.
As explained above, it is possible to evaluate the resistance against chemical degradation and the soundness of the future of concrete that has already hardened, such as actual structures, and based on these evaluation indicators and measurement methods, Maintenance of the actual building used can be performed.
図５に示されるようなコンクリートの劣化判定方法により、コンクリートの劣化判定を行なった。
（１）Ｓ１工程において、分析対象のコンクリートとして、モルタル２００グラムを用い粉砕した。
（２）Ｓ２工程において、粒度調整のため、メッシュ径で７５、１５０、２５０、３００、５００μｍの各ふるいでふるいわけ、粒度の大きさの順に、７５μｍのふるいに残ったものを粉末試料１とし、以下同様に、１５０μｍを粉末試料２、２５０μｍを粉末試料３、３００μｍを粉末試料４、５００μｍを粉末試料５とした。
粉末試料１〜５のそれぞれの重量（グラム）を表４に示す。
Concrete deterioration was determined by a concrete deterioration determination method as shown in FIG.
(1) In step S1, 200 g of mortar was pulverized as the concrete to be analyzed.
(2) In step S2, in order to adjust the particle size, the sieves are sieved with 75, 150, 250, 300, and 500 μm mesh diameters. Similarly, 150 μm was designated as powder sample 2, 250 μm as
Table 4 shows the weight (grams) of each of the
（３）Ｓ３工程において、粉末試料１〜４を重量変化が認められなくなるまで真空乾燥させた。
（４）Ｓ４工程において、粉末試料１について、試験項目は硫酸塩抵抗性の試験とし、溶液は純水を用いた。
（５）Ｓ５工程において、粉末試料１〜３について、骨材種は石灰石系の有無で分類した。
（６）Ｓ６工程において、粉末試料１と純水をビーカー内にて、重量比１：５０程度で混合して混合溶液とし、Ａｌ溶出量を評価するためｐＨ１２．０に調整した。
そして、混合溶液の入った容器を密封し、軽く攪拌した後、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％で静かに放置した。
４８時間後、混合溶液をろ過してろ液と残渣に分離し、ろ液中のＡｌ量を原子吸光光度法により測定した。
測定値（ＥＡ１）は、１．４９（ｐｐｍ＝ｍｇ／ｌ）であった。
（７）Ｓ７工程において、（５）で分類した粉末試料１〜３を約３〜５グラムずつ、それぞれ塩酸に溶解させた。粉末試料の重量は、０．００１グラム単位で測定した。
酸溶解後、試料をろ過するとともに、純水で充分に洗浄し、重量変化が認められなくなるまで乾燥させたのち、重量を０．００１グラム単位で測定した。
酸溶解前後における重量測定の結果を表５に示す。
(3) In the step S3, the
(4) In step S4, for
(5) In step S5, for
(6) In step S6,
The container containing the mixed solution was sealed, stirred gently, and then gently left at a temperature of 20 ± 2 ° C. and a relative humidity of 60 ± 5%.
After 48 hours, the mixed solution was filtered to separate into a filtrate and a residue, and the amount of Al in the filtrate was measured by atomic absorption spectrophotometry.
The measured value (EA1) was 1.49 (ppm = mg / l).
(7) In step S7, about 3 to 5 grams of
After dissolving the acid, the sample was filtered, washed thoroughly with pure water, dried until no change in weight was observed, and the weight was measured in units of 0.001 grams.
Table 5 shows the results of weight measurement before and after acid dissolution.
（８）Ｓ８工程において、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳＯ３、Ｃｌの各成分濃度について、蛍光Ｘ線分析装置により測定した。
Ｓ８−１工程では、乾燥させたままの粉末試料１〜３の各成分濃度を測定した結果を表６に示す。
(8) In step S8, each component concentration of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 , Na 2 O, K 2 O, MgO, SO 3 , and Cl was measured by a fluorescent X-ray analyzer. .
In step S8-1, Table 6 shows the results of measuring the concentration of each component of
Ｓ８−２工程では、（５）の酸溶解後の粉末試料１〜３の各成分濃度を測定した結果を表７に示す。
In step S8-2, Table 7 shows the results of measuring the concentration of each component of
（９）Ｓ９工程において、セメント種は既知の例であり、普通ポルトランドセメントである。
（１０）Ｓ１０工程において、（９）で分類したセメントの種類（未知の場合も含む）に応じて、（５）〜（８）で得られた各分析値から、以下の数式（２）〜（４）により、酸残留率αｍ、骨材率βｍ、セメント率γｍを算出した。
αｍ＝Ｗｍ２／Ｗｍ１ ・・・（２）
βｍ＝（Ｇｍ１−Ｇ０）／（Ｇｍ２−Ｇ０） ・・・（３）
γｍ＝１−βｍ ・・・（４）
ここで、ｍ＝１、２、３であり、Ｇ０：使用セメントのＳｉＯ２含有率（％）である。
さらに、数式（６）により、Ａｌ量についてのみ特性値を算出した。
Ｐ＝Σ（ＥＡ１／γ１）／４ ・・・（６）
結果を表８に示す。
(9) In step S9, the cement type is a known example and is ordinary Portland cement.
(10) In step S10, depending on the type of cement (including unknown cases) classified in (9), from the analysis values obtained in (5) to (8), the following mathematical formulas (2) to (2) From (4), the acid residual rate αm, the aggregate rate βm, and the cement rate γm were calculated.
αm = Wm2 / Wm1 (2)
βm = (Gm1-G0) / (Gm2-G0) (3)
γm = 1−βm (4)
Here, m = 1, 2, and 3, and G0: SiO 2 content (%) of the cement used.
Furthermore, the characteristic value was calculated only for the amount of Al by Expression (6).
P = Σ (EA1 / γ1) / 4 (6)
The results are shown in Table 8.
（１１）Ｓ１１工程において、これらの分析値から、粉末試料１〜３について、セメント種は未知と仮定し、劣化因子が抽出されなかった例として、セメント組成の推定を行なった。
結果を表９に示す。
(11) In step S11, from these analysis values, it was assumed that the cement type was unknown for the
The results are shown in Table 9.
以上の結果から、すでに硬化したコンクリート（モルタル）について、セメントと骨材の化学成分組成が高精度に推定でき、セメントの種類を推定できた。
また、第２、第３の測定では、Ａｌ含有率だけでなく各化学成分の含有率をそれぞれ推定しているため、第１の測定でもそれらの溶出量を測定することで、その他の試験項目についても評価を行なうことが可能である。
また、セメントと骨材以外の由来分が推定できるため、劣化因子などの特定と混入量の推定（各種劣化成分の浸透量、混和材の混入量推定など）が可能となる。
以上説明したように、実構造物などすでに硬化したコンクリートについても、化学的劣化に対する抵抗性や今後の健全性を評価することができ、このような評価指標と測定方法に基づいて、硬化コンクリートを用いた実建造物の維持管理を行なうことができる。
From the above results, it was possible to estimate the chemical composition of cement and aggregate with high accuracy for the already hardened concrete (mortar) and to estimate the type of cement.
In addition, in the second and third measurements, not only the Al content rate but also the content rate of each chemical component is estimated, so in the first measurement, the amount of elution is measured, so that other test items can be obtained. Can also be evaluated.
In addition, since the origin other than cement and aggregate can be estimated, it is possible to specify deterioration factors and estimate the amount of contamination (such as the amount of penetration of various deterioration components and the amount of admixture of admixture).
As explained above, it is possible to evaluate the resistance against chemical degradation and the soundness of the future of concrete that has already hardened, such as actual structures, and based on these evaluation indicators and measurement methods, Maintenance of the actual building used can be performed.
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