JP5137270B2 - 鉄筋コンクリート構造物の腐食劣化進行予測方法 - Google Patents
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特に、外部塩害についてのコンクリート構造物の腐食劣化進行予測は、海岸部に存在する火力発電所、原子力発電所のコンクリート構造物の劣化程度を予測する観点から重要である。
dr/dt=(10-3/C1/2)・(7.70Cl-+0.503(W/C)−40.6)
ここで、Cl-は塩化物イオン濃度、(W/C)は水セメント比を表している。ここで、水セメント比は、コンクリートそのものの品質を表す項である。
前記コンクリート供試体の塩化物イオン濃度Cのデータと温度Tのデータとを用いて階層構造のニューラルネットワーク解析を行って温度Tに関する腐食速度式の演算項と塩化物イオン濃度に関する演算項とを求めるステップと、
前記ステップにより求められた前記鉄筋のかぶり位置での塩化物イオン濃度C及び温度Tの演算項を温度に関する演算項と塩化物イオン濃度に関する演算項とについて場合分けを行って求めた腐食速度推定値と腐食速度実測値との相関関係を示す相関式を求めるステップと、
前記コンクリート供試体の経過年時点における塩化物イオンの見かけの拡散係数の換算値と実際の評価対象としてのコンクリート構造物から得られた塩化物イオンの見かけの拡散係数Dtを経過年時点に換算して実際の評価対象としての鉄筋コンクリート構造物の品質を評価する見かけの拡散係数の演算項CD(D)を得るステップとを行って、外部塩害を受ける鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食速度を推定することを特徴とする。
その図3において、符号10A、10Bは鉄筋コンクリート供試体を示している。
気温(鉄筋コンクリート供試体10A、10Bの内部の温度)は、温度測定用熱電対を用いて30分毎に測定した。
図7はそのコンクリートコア13A、13Bにより求めた塩化物イオン濃度の分布曲線を示している。その図7において、○印はコンクリート供試体10A(NO1)の塩化物イオンの濃度値、△印はコンクリート供試体10B(NO2)の塩化物イオンの濃度値を示している。
∂C/∂t=Dc・∂2C/∂2X
ここで、Cはコンクリートコア中の塩化物イオン濃度、tは時間、Xはコンクリート表面10a、10bからの深さ(距離)、Dcは塩化物イオンの拡散係数である。
C(X,t)=C’+(C0−C’)・{1−erf(X/2Dt 1/2)}
ここに、C(X,t)は深さXcm、時間t秒における塩化物イオン濃度(Kg/m3)、C’は初期混入塩化物イオン濃度(Kg/m3)、C0はコンクリート表面の塩化物イオン濃度(Kg/m3)、Dは塩化物イオンの見かけの拡散係数(cm2/秒)、erfは誤差関数である。ここでは、C’=0として解を得ている。
この図7から、コンクリート供試体10Aの塩化物イオン濃度がコンクリート供試体10Bの塩化物イオン濃度よりも小さいことが見てとれるが、その理由は、コンクリート供試体10Aを約190日間水道水に浸漬することによって、コンクリート供試体10Aの組織の緻密化が図られたからであると考えられる。
コンクリート供試体10Aのかぶり位置4cmにおける塩化物イオン濃度は他のものに較べてはるかに小さく、1000日経過時点でもほぼ「0」とみなすことができる。コンクリート供試体10Aのかぶり位置4cmにおける塩化物イオン濃度は、500日経過時点から徐々に増加している。
その図9において、符号Q7が発錆限界イオンの濃度を示していると考えられる。
R(T,C,D)=R(T,C)・CD(D) …(1)
CT(T)={1/(1+e-0.21T+4.35)}+0.28 …(2)
ここで、C≦11.2のときCc(C)=1.6とする。
C=1.2(Kg/m3)のとき、Cc(C)=0としたのは、鉄筋のかぶり位置での塩化物イオンの濃度が1.2(Kg/m3)に達したときに、腐食が発生すると仮定したからである。また、C=11.2(Kg/m3)以上のとき、Cc(C)=1.6としたのは、塩化物イオン濃度が高くなるに伴って、腐食速度が一定値に近づくと考えられたからである。
一般的に、腐食速度は温度に関する演算項CT(T)と塩化物イオンの濃度に関する演算項CC(C)の積で表現されると考えられるが、腐食速度が大きくなると、腐食速度を単なる積で表現することにすると、実際の測定値に対する推定値のばらつきが大きくなると考えられたからである。
R0(T,C)<10mg/cm2/yearの時、即ち、腐食速度R(T,C)が20mg/cm2/year未満の時は、
R(T,C)=2R0(T,C) …(4)、
R0(T,C)≧10mg/cm2/yearの時、即ち、腐食速度R(T,C)が20mg/cm2/year以上の時は、
R(T,C)=R0(T,C)+9.6 …(5)
とした。
ここで、R0(T,C)は、腐食速度R(T,C)が20mg/cm2/year未満の時、20mg/cm2/year以上の時にも用いる関数である。
このグラフでは、コンクリート供試体10Bのかぶり位置2cmにおける腐食速度とかぶり位置4cmにおける腐食速度とについて、推定値と実測値との相関関係を示している。
Y1=X1 …(6)
図15も(2)式〜(5)式を用いて求めた腐食速度推定値と分極抵抗により求めた腐食速度測定値(実測値)との相関関係を示すグラフである。
このグラフから実際の腐食速度Y2と推定により得られた腐食速度X2との間に下記の相関式が得られる。
コンクリート供試体10Bの相関式の比例係数が「1」、コンクリート供試体10Aの相関式の比例係数が「0.1134」であるので、コンクリート供試体10Bの腐食速度は、コンクリート供試体10Aの腐食速度の約8.8倍であると考えられる。
このコンクリート供試体10Aの鉄筋の腐食速度とコンクリート供試体10Bの鉄筋の腐食速度との差は、コンクリート品質の影響によるものと考えられる。
そこで、この発明では、実際のコンクリート構造物から採取した見かけの拡散係数Dでコンクリート品質を評価することにした。
D5=1.75×10-8×(5-0.54/5.81-0.54)
の式を用いて求めた。
CD(D)=0.1273×108(Dt・0.4193/t-0.54)−0.128 …(8)
この(8)式は以下に説明するようにして求められる。
a=0.1273×108
b=−0.1281
よって、CD(D)=0.1273×108×D5−0.1281…(9)
ここで、D5は実際の評価対象としての鉄筋コンクリート構造物の品質を評価する塩化物イオンの見かけの拡散係数であるので、実際の評価対象としてのコンクリート構造物から得られた塩化物イオンの見かけの拡散係数Dtを経過年数5年時点に換算すると、
D5=Dt×(5-0.54/t-0.54)
=(0.4193×Dt)/t-0.54 …(10)
この(10)式の値を(9)式に代入すると、(8)式が得られる。
図17は(5)式を用いて求めたひび割れ後の腐食速度推定値と分極抵抗により求めた腐食速度測定値(実測値)との相関関係を示すグラフである。
すなわち、ひび割れ発生後の腐食速度は、腐食速度推定値の約3.7倍ほど大きくなっている。
外部塩害を受ける海岸部に存在する実際の鉄筋コンクリート構造物は、既述したように、腐食の過程は、潜伏期、進展期、加速期、劣化期に分類される。
C(X,t)=C’+W・[2・(t/πD)1/2・exp(−X2/4Dt)
−X/D・{1−erf(X/(2Dt 1/2))}] …(11)
ここで、C(X,t)は深さX(cm)、時刻t(秒)における塩化物イオン濃度(Kg/m3)、C’は初期混入塩化物イオンの濃度(Kg/m3)、Wは実際の鉄筋コンクリート構造物の表面に付着している塩分の量(コンクリートの表面に付着して内部に拡散浸透する塩化物イオンの量(Kg/cm2/秒))、Dは塩化物イオンの見かけの拡散係数(cm2/秒)である。なお、塩化物イオンの量Wは一定とする。
なお、鉄筋のかぶり位置での塩化物イオンの濃度Cが、1.2Kg/m3のときに、鉄筋の腐食が開始すると仮定した。
図19はその建造後19年5ヶ月後の桟橋上部工梁部材のかぶり量7.1cm(調査による最小値)とかぶり量9.1cm(設計値)の間のかぶり量8cmに存在する鉄筋D19(鉄筋間隔c.t.c100mm)について、(1)式〜(8)式を適用して1ヶ月刻みで腐食速度を計算し、このようにして得られた腐食速度の時間積分値としての腐食量の経時変化を示している。
見かけの拡散係数D=2.97×10-8(cm2/秒)、
初期混入塩化物イオンの濃度C’=1.00(Kg/m3)、
塩化物イオンの量W=2.78×10-13(Kg/cm2/秒)、
及び、桟橋上部工梁部材の近くに存在する気象台のアメダス観測点の温度(気温)Tを用いた。
10a、10b…表面
11a、11b、12a、12b…鉄筋
Claims (1)
- 鉄筋のかぶり量が異なる鉄筋コンクリート供試体の屋外曝露試験の結果から外部塩害を受ける鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食速度を、鉄筋のかぶり位置での塩化物イオン濃度C及び温度Tの演算項と、コンクリート品質を意味する塩化物イオンの内部拡散係数Dとに分解して腐食速度評価式を構築するステップと、
前記コンクリート供試体の塩化物イオン濃度Cのデータと温度Tのデータとを用いて階層構造のニューラルネットワーク解析を行って温度Tに関する腐食速度式の演算項と塩化物イオン濃度に関する演算項とを求めるステップと、
前記ステップにより求められた鉄筋のかぶり位置での塩化物イオン濃度C及び温度Tの演算項を温度に関する演算項と塩化物イオン濃度に関する演算項とについて場合分けを行って求めた腐食速度推定値と腐食速度実測値との相関関係を示す相関式を求めるステップと、
前記コンクリート供試体の経過年時点における塩化物イオンの見かけの拡散係数の換算値と実際の評価対象としてのコンクリート構造物から得られた塩化物イオンの見かけの拡散係数Dtを経過年時点に換算して実際の評価対象としての鉄筋コンクリート構造物の品質を評価する見かけの拡散係数の演算項CD(D)を得るステップとを行って、外部塩害を受ける鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食速度を推定する方法。
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Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6289216B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-03-07 | 太平洋セメント株式会社 | 腐食検知センサおよびコンクリート中の鋼材の腐食環境の評価方法 |
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CN115096759B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-04-21 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种混凝土氯离子扩散系数模型及其应用 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1021211A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Taisei Corp | ニューラルネットワークおよびコンクリート構造物中の鉄筋腐食の評価方法および予測方法 |
JP3811392B2 (ja) * | 2001-11-27 | 2006-08-16 | 鹿島建設株式会社 | 気象環境を考慮したコンクリート構造物の劣化評価システム及びライフサイクルコスト評価システム、劣化評価方法及びライフサイクルコスト評価方法、プログラム、記録媒体 |
JP4028824B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2007-12-26 | 大成建設株式会社 | 鉄筋コンクリート構造物の劣化予測方法 |
JP4312124B2 (ja) * | 2004-08-10 | 2009-08-12 | 鹿島建設株式会社 | 鋼材腐食の予測方法 |
JP2006349535A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Taiheiyo Cement Corp | 複合センサモジュールおよびセンサデバイス |
JP4754998B2 (ja) * | 2006-03-13 | 2011-08-24 | 鹿島建設株式会社 | 鉄筋腐食の予測方法 |
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CN103439243A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-11 | 中国核电工程有限公司 | 针对海洋氯化物环境下表面防护钢筋混凝土结构使用年限的预测方法 |
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