JP5080725B2 - コンクリート構造物の電気化学的脱塩方法 - Google Patents
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Description
前記解析は、前記コンクリート構造物の脱塩対象断面を、互いに接する複数のブロックに分割した場合に下記式で求められる各ブロックの通電前の抵抗Rが、通電時間Δt中は一定であると仮定し、
前記抵抗Rと、前記脱塩対象断面に流れる電流の総和と、から各ブロックに流れる電流値Iを求め、
前記電流値Iと前記通電時間Δtから求められる積算電流量と、前記模擬脱塩から求められた前記コンクリートサンプルの塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係から、各ブロックの塩化物イオン減少量を求めることにより行われることを特徴とする。
[Cl-]:通電前の各ブロックの塩化物イオン量
S:各ブロックの断面積(m2)
L:隣接するブロック間の距離(m)
また、前記解析結果に基づく通電条件の設定は、少なくとも積算電流量を設定するものであることを特徴とする。
また、前記解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行い、この脱塩中に、前記コンクリート構造物から抜き出された塩化物イオンの計測を行い、この計測結果に基づいて通電条件の補正を行うことを特徴とする。
(1)コンクリートサンプルを採取する工程
(2)コンクリートサンプルを模擬脱塩することにより、対象コンクリート構造物の通電条件と脱塩の効果との関係を解析する工程
(3)模擬脱塩による解析結果から、コンクリート構造物の内部における通電時の塩化物濃度分布の経時変化の設計を行い、実施工時の通電条件を設定する工程
以下、上記の各工程について詳細に説明する。
コンクリートサンプルは、脱塩対象のコンクリート構造物から採取する。通常、コンクリートのサンプルは該コンクリート構造物から切り取ったコンクリートコアを用いる。コンクリートコアの径には特に制約はないが、十分なデータを得るためには、直径は50mm以上であることが望ましい。なお、コンクリートサンプルは必ずしもコンクリートコアである必要はなく、他の方法で切り取ったものでもよい。サンプルの採取深さはコンクリート表面から該コンクリート構造物内部の鉄筋に相当する深さ以上であることが好ましい。
一つのコンクリートサンプルは、深さごとに適切な間隔で切断し、その切断されたサンプル毎に塩化物イオンの量を測定しておく。塩化物イオンの量は、通常、深さごとのサンプルを粉状に砕き、硝酸などで溶かした後、電位差滴定法などにより測定された塩化物濃度から、コンクリートの単位体積あたりの塩化物イオン量に換算した値を用いる。塩化物濃度の測定方法は硝酸で溶かされた溶液中の正確な塩化物濃度が測定できれば、必ずしも電位差滴定法による必要はなく、X線や他の分析手法によって測定が可能であれば、そのような方法によってもよい。
模擬脱塩による解析結果から、脱塩対象のコンクリート構造物の内部における通電時の塩化物濃度分布の経時変化の設計を行うことにより、実施工時の通電条件を設定する。具体的には、脱塩対象のコンクリート構造物の脱塩対象断面を、適切な方法で塩化物イオンの移動量評価が可能な電気回路としてモデル化する。そのモデルにコンクリートサンプルに対する模擬脱塩から求められた特性値を代入して解析を行い、検討断面のある特定の位置における塩化物イオン量がある値となる積算電流量を求めることにより、該コンクリート構造物の電気化学的脱塩に必要な電流と通電期間が求められる。
脱塩対象のコンクリート構造物からφ50mm×100mm程度(対象構造物に悪影響のない範囲で大きい方が望ましい。)のコンクリートサンプル3本(供試体A,B,Cとする)を採取する。具体的には、図1に示すように、コアサンプルドリル12を用いて対象構造物11から採取する。
供試体B,Cは模擬脱塩に使用する。模擬脱塩は相対する2面に電流を流し、コンクリートサンプル中の電流量、通電時間と塩化物イオン濃度の変化性状を把握するものである。1本しか採取できない場合は、サンプルを分割し複数のサンプルを作成する。図3に2分割する例を示す。
YBN=(AN−BN)/AB
YCN=(BN−CN)/AC
ここで、ABは供試体Bの積算電流量、ACは供試体Cの積算電流量から供試体Bの積算電流量を引いたものである。
電気化学的脱塩の目的は、コンクリート中の鋼材腐食の原因となる塩化物イオンをコンクリートの外に排出させることであるから、現在コンクリート中に存在する塩化物イオンが、どの程度の電流密度や通電期間でどれだけ排出されるかを推定する必要がある。一方、上記の関係式が得られれば、対象構造物の内部における塩化物濃度分布の経時変化などの具体的な設計を行なうことができ、あらかじめ実施工における通電条件(電流密度や通電期間、通電方法)を設定して、脱塩量の推移に関する施工管理が可能である。その一具体例を以下に説明する。
ΔCl-(x)=0.0011×[Cl-]2.988×I×Δt
で示される。ここで、ΔCl-(x)はΔt時間の間に減少する塩化物イオン量を示す。[Cl-]はΔt時間の通電を行う前の塩化物イオン量を示す。
Cl-(x)=[Cl-](x)+ΔCl-(y)−ΔCl-(x)
となる。ここで、
Cl-(x):着目する要素の塩化物イオン量
ΔCl-(y):隣接した要素から流入する塩化物イオン量
ΔCl-(x):隣接した要素に流出する塩化物イオン量
12:コアサンプルドリル
41:陽極
42:電解質溶液
43:容器
44:陰極
45:供試体
46:スペーサー
Claims (3)
- コンクリート構造物の電気化学的脱塩を行なうにあたり、該コンクリート構造物より採取したコンクリートサンプルを模擬脱塩することにより、あらかじめ通電条件と脱塩の効果との関係を解析し、この解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行う電気化学的脱塩工法であって、
前記解析は、前記コンクリート構造物の脱塩対象断面を、互いに接する複数のブロックに分割した場合に下記式で求められる各ブロックの通電前の抵抗Rが、通電時間Δt中は一定であると仮定し、
前記抵抗Rと、前記脱塩対象断面に流れる電流の総和と、から各ブロックに流れる電流値Iを求め、
前記電流値Iと前記通電時間Δtから求められる積算電流量と、前記模擬脱塩から求められた前記コンクリートサンプルの塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係から、各ブロックの塩化物イオン減少量を求めることにより行われることを特徴とする電気化学的脱塩工法。
[Cl-]:通電前の各ブロックの塩化物イオン量
S:各ブロックの断面積(m2)
L:隣接するブロック間の距離(m) - 前記解析結果に基づく通電条件の設定は、少なくとも積算電流量を設定するものであることを特徴とする請求項1に記載の電気化学的脱塩工法。
- 前記解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行い、この脱塩中に、前記コンクリート構造物から抜き出された塩化物イオンの計測を行い、この計測結果に基づいて通電条件の補正を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の電気化学的脱塩工法。
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