JP5775759B2

JP5775759B2 - コンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法

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Publication number: JP5775759B2
Application number: JP2011169989A
Authority: JP
Inventors: 貴士羽渕; 貴彦網野; 秀周田中
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: JP2013033007A

Description

本発明は、コンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法に関し、さらに詳しくは、海洋コンクリートから製造される細骨材について、迅速に精度よく、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得される塩化物の含有率を推定できるコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法に関するものである。

コンクリート廃材から骨材を再生する方法は、従来、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。ところで、近年、コンクリート用再生細骨材のＪＩＳ規格の制定、砕石および砕砂に含まれる微粒分量の規制値緩和など、建設副産物として発生するコンクリート塊の再利用や、天然骨材の枯渇対策が具体化してきている。コンクリート用骨材として規格化されている骨材（例えば、ＪＩＳＡ５３０２「レディーミクストコンクリート」、ＪＩＳＡ５０２１「コンクリート用再生骨材Ｈ」、ＪＩＳＡ５０２２「再生骨材Ｍを用いたコンクリート」、ＪＩＳＡ５０２３「再生骨材Ｌを用いたコンクリート」）では、いずれも骨材中の塩化物含有率の上限値が設定されていて（ＮａＣｌ換算で０．０４重量％以下）、塩化物含有率が上限値を超える骨材の使用は原則認められていない。一方で、海洋港湾施設の老朽化等によって、撤去または解体される、もしくは補修によって発生する海洋コンクリート殻が増加しており、海洋コンクリート殻を有効に利用することが望まれている。

海洋コンクリート殻をコンクリート用骨材として利用するには、海洋コンクリート殻から製造した骨材中の塩化物含有率を精度よく測定できることが重要となる。また、海洋コンクリート殻は撤去前に置かれていた環境によって、含んでいる塩化物の量が相当に異なるため、コンクリート用骨材としたときの塩化物含有率のばらつきが大きいことが予想される。海洋コンクリート殻から製造された骨材に含まれる塩化物のほとんどは、細骨材に含まれることがわかっている。そのため、海洋コンクリート殻から製造した再生骨材を用いたコンクリート製造においては、細骨材の塩化物含有率の測定頻度を他の骨材の場合よりも多くするなどして、細骨材の塩化物含有率のばらつきを把握し、そのばらつきをコンクリート製造に適切にフィードバックさせることが重要となる。

一方、現状のＪＩＳ（例えば、ＪＩＳＡ５３０２、ＪＩＳＡ５０２１、ＪＩＳＡ５０２２、ＪＩＳＡ５０２３）では、ＪＩＳＡ５００２に規定する試験方法によって骨材中の塩化物含有率を測定することを定めている。しかしながら、ＪＩＳＡ５００２に規定する試験方法では、測定が完了するまで２日程度要するため、測定頻度を多くする必要のある海洋コンクリート殻から製造した再生骨材を用いたコンクリート製造においては、従来の方法より、骨材中の塩化物含有率を迅速かつ精度よく把握できる手法が必要となった。

特開平１０−３３８５５８号公報

本発明の目的は、海洋コンクリートから製造されるコンクリート用細骨材について、迅速に精度よく、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得される可溶性塩化物含有率を推定できるコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法は、海洋コンクリートから製造したコンクリート用細骨材について、エネルギー分散型蛍光Ｘ線装置によりＸ線を照射した際に細骨材から放射される蛍光Ｘ線の強度と、ＪＣＩ規準集に規定された全塩分定量方法に基づいて取得した細骨材の全塩化物含有率との関係を予め把握しておくとともに、前記全塩化物含有率と、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した細骨材の可溶性塩化物含有率との関係を予め把握しておき、海洋コンクリートから新たに製造した細骨材について前記Ｘ線強度を測定し、このＸ線強度の測定値と、前記予め把握しているＸ線強度と全塩化物含有率との関係と、前記予め把握している全塩化物含有率と可溶性塩化物含有率との関係と、に基づいて、前記新たに製造した細骨材について、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて得られる細骨材の可溶性塩化物含有率を推定することを特徴とする。

本発明によれば、海洋コンクリートから新たに製造した細骨材について測定した前記Ｘ線強度の測定値と、予め把握している前記Ｘ線強度と前記全塩化物含有率との関係とに基づいて、新たに製造した細骨材の全塩化物含有率を把握することができる。そして、この把握した全塩化物含有率と、予め把握している前記全塩化物含有率とＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した細骨材の可溶性塩化物含有率との関係とに基づいて、新たに製造した細骨材について、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて得られる可溶性塩化物含有率を把握することができる。即ち、前記エネルギー分散型蛍光Ｘ線装置によりＸ線を照射した際に、海洋コンクリートから新たに製造した細骨材から放射される蛍光Ｘ線の強度を測定すれば、その細骨材について、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて得られる可溶性塩化物含有率を、迅速に精度よく推定することが可能になる。

エネルギー分散型蛍光Ｘ線装置によって、細骨材から放射される蛍光Ｘ線のＸ線強度を測定する工程を例示する説明図である。Ｘ線強度の測定値のばらつきを例示するグラフ図である。Ｘ線強度と、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した細骨材の可溶性塩化物含有率との関係を示すグラフ図である。Ｘ線強度と、ＪＣＩ規準集に規定された全塩分定量方法に基づいて取得した細骨材の全塩化分含有率との関係との関係を示すグラフ図である。ＪＣＩ規準集に規定された全塩化物定量方法に基づいて取得した細骨材の全塩化物含有率と、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した細骨材の可溶性塩化物含有率との関係を示すグラフ図である。

本発明のコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明は、海洋に設置、埋設されていたコンクリート構造物、コンクリート塊等の海洋コンクリートに含まれる細骨材を取り出して再生した細骨材について、その塩化物の含有率を推定、把握するものである。詳しくは、再生した細骨材について、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得される塩化物の含有率（コンクリート製造の際に練混ぜ水中に容易に溶け出す塩化物の質量と細骨材の質量に対する百分率）を推定する。

本発明では、図１に例示するエネルギー分散型蛍光Ｘ線装置１（以下、Ｘ線装置１という）を使用する。Ｘ線装置１は、Ｘ線管球２と内部を低真空にしたケーシング３を有し、ケーシング３内にはキャピラリー４とＳＤＤ（Silicon Drift Detector）検出器５を備えている。また、ＳＤＤ検出器５の検出データが入力されるパーソナルコンピュータ等の演算装置６を備えている。

そのＸ線装置１では、Ｘ線管球２より発生した１次Ｘ線Ｒ１がキャピラリー４を通って、試料である細骨材Ｓに照射され、試料から放射された蛍光Ｘ線Ｒ２がＳＤＤ検出器５によって検出され、そのＸ線強度が演算装置６によって測定、記憶される。

そこで、まず、海洋コンクリートから再生した種々の細骨材Ｓについて、Ｘ線装置１を用いて、それぞれのＸ線強度を測定する。Ｘ線強度の測定は３〜９回程度の範囲で測定し、その平均値を測定値とする。１回の細骨材ＳについてＸ線強度を測定するのに要する時間は２分程度である。Ｘ線強度の測定の際には、細骨材Ｓの粒度は特別調整しなくてもよい。

図２に同一の海洋コンクリートから採取して再生した９つの細骨材Ｓのサンプル（表乾密度２．３５ｇ／ｃｍ³、絶乾密度２．１３ｇ／ｃｍ³、吸水率１０．１６％、微粒分量６．３０重量％、塩化物含有率０．１１３重量％）について、絶乾状態でＸ線強度を測定した結果を例示する。これらサンプルは粉砕やふるい分け等の粒度調整を行なっていない。

図２の結果では、Ｘ線強度は、平均値μに対して±２σ（σ＝標準偏差）の範囲に分布している。これにより、細骨材Ｓは粒度調整を行なわずにＸ線強度を測定しても、測定値のばらつきが大きくないことが分かる。尚、Ｘ線強度を測定する際に、細骨材Ｓの平均粒度を０．３ｍｍ以下に調整しておくと、測定値のばらつきを一段と小さくするには有利である。

また、Ｘ線強度を測定する際に、細骨材Ｓを絶乾状態にしておくと、含水分による影響を排除してより高精度でＸ線強度を測定できるので好ましい。例えば、細骨材Ｓを１００℃以上（１０５℃程度）の乾燥炉の中に所定時間入れて絶乾状態にする。

ところで、再生したそれぞれの細骨材Ｓについて、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて可溶性塩化物含有率を測定し、この測定値と、Ｘ線強度の測定値との関係を示すと図３に例示するように、可溶性塩化物含有率がある範囲に偏在する。なお、図３に示すプロット１点は、１試料につき９サンプルの平均値である。海洋コンクリートから再生した細骨材には、水と接触すると容易に水に溶け出す塩分と、細骨材Ｓに吸着または固定され水には容易には溶け出さない塩分の２つの形態がある。ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法では、試料となる細骨材Ｓを、精製水の中に２４時間静置して塩化物を溶出させて含有率を測定するため、細骨材Ｓ中に浸透または吸着した塩化物までは溶出させ難く、骨材の種類ごとに精製水の中に２４時間静置して溶出する塩化物の量は異なる。したがって、単純に、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した溶性の塩化物含有率と、Ｘ線強度との関係を導き出すのは難しい。

そこで、本発明では、Ｘ線強度を測定した細骨材Ｓについて、ＪＣＩ規準集に規定された全塩分定量方法に基づいて全塩化分含有率（コンクリート製造の際に練混ぜ水中に容易に溶け出す塩化物と溶け出さない塩化物の総和の細骨材の質量に対する百分率）を測定する。この全塩分定量方法は、社団法人日本コンクリート工学協会（ＪＣＩ）によって２００４年４月に制定された規準集において、「硬化コンクリート中に含まれる塩分の分析方法」の中で規定されている。この方法はコンクリートを対象物としているので、本発明では対象物を細骨材Ｓとして、この方法に準拠して測定を行なう。

具体的には、全塩分定量方法として、塩化物イオン選択性電極を用いた電位差滴定法、クロム酸銀−吸光光度法、硝酸銀滴定法の三種類の方法が規定されている。これら三種類のいずれの方法を用いても良いが、電位差滴定法は、操作が簡単な上、測定者のスキルによらず信頼性の高いデータが得易いので好適である。

全塩分定量方法では、細骨材Ｓを０．１５ｍｍ以下（標準ふるいの１４９μｍを全通）の粉末状にして、粉末中の塩化物を硝酸溶液に溶出させるので、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に比して、細骨材Ｓ中に浸透または吸着した塩化物まで溶出させ易くなる。

そして、上記の測定したＸ線強度と、ＪＣＩ規準集に規定された全塩分定量方法に基づいて取得した細骨材の全塩化物含有率との関係Ｌ１を予め把握しておく。両者の関係Ｌ１は、図４に例示したように比例関係として把握される。この両者の関係Ｌ１は演算装置６に記憶させておく。

図４のグラフ図において、四角マーカは、海洋コンクリートから再生した細骨材Ｓのデータである。丸形のマーカは山砂、三角形のマーカは砕砂、ひし形のマーカは通常の再生細骨材について、意図的に適宜ＮａＣｌ水溶液を噴霧した場合のデータである。このように図４に示した直線Ｌ１の関係は、様々な種類の細骨材Ｓについて成立する。

また、それぞれの細骨材Ｓについて、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて可溶性塩化物含有率を測定する。そして、ＪＣＩ規準集に規定された全塩塩化物定量方法に基づいて取得した細骨材Ｓの全塩化物含有率と、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した細骨材Ｓの可溶性塩化物含有率との関係Ｌ２を予め把握しておく。両者の関係Ｌ２は、図５に例示したように比例関係として把握される。この両者の関係Ｌ２も演算装置６に記憶させておく。両者の関係Ｌ２の傾きが１よりも小さくなっている主な要因は、海洋コンクリートから再生した細骨材Ｓでは、付着したモルタル分に吸着または固定化した塩化物が容易に溶け出さないためであると考えられる。

海洋コンクリートから新たに再生した細骨材Ｓについて、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得される可溶性塩化物含有率を把握しようとする場合は、この細骨材Ｓについて上述したＸ線強度を測定する。演算装置６では、このＸ線強度の測定値と、予め把握しているＸ線強度と全塩化物含有率との関係Ｌ１とに基づいて、新たに再生した細骨材Ｓの全塩化物含有率を把握することができる。

次いで、この把握した全塩化物含有率と、予め把握している全塩化物含有率とＪＩＳＡ５００２の規定に基づく可溶性塩化物含有率との関係Ｌ２とに基づいて、新たに製造した細骨材Ｓについて、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて得られる可溶性塩化物含有率を把握することができる。

即ち、本発明では、新たに再生した細骨材Ｓについて、Ｘ線装置１によりＸ線強度を測定すれば、その細骨材Ｓについて、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて得られる可溶性塩化物含有率を、迅速に精度よく推定することが可能になる。

そして、推定した可溶性塩化物含有率に応じて、コンクリート構造物の要求性能を満足するコンクリート配合に適宜修正し、全量の海洋コンクリート殻をコンクリート用再生細骨材として利用する。例えば、鉄筋コンクリート構造に適用する場合には、コンクリート中鉄筋が腐食しない濃度（例えば、２．０ｋｇ／ｍ³以下）となるように、コンクリート配合を調整するなどして利用する。本発明を適用することにより、再生した細骨材ＳのＸ線強度を測定すればよく、この測定は短時間で完了させることができる。そのため、再生した細骨材Ｓを一時保管することなく、連続的に供給（出荷）することが可能になる。

１Ｘ線装置
２Ｘ線管球
３ケーシング
４キャピラリー
５ＳＤＤ検出器
６演算装置
Ｒ１１次Ｘ線
Ｒ２蛍光Ｘ線
Ｓ細骨材

Claims

海洋コンクリートから製造したコンクリート用細骨材について、
エネルギー分散型蛍光Ｘ線装置によりＸ線を照射した際に細骨材から放射される蛍光Ｘ線の強度と、ＪＣＩ規準集に規定された全塩分定量方法に基づいて取得した細骨材の全塩化物含有率との関係を予め把握しておくとともに、
前記全塩化物含有率と、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて取得した細骨材の可溶性塩化物含有率との関係を予め把握しておき、
海洋コンクリートから新たに製造した細骨材について前記Ｘ線強度を測定し、このＸ線強度の測定値と、前記予め把握しているＸ線強度と全塩化物含有率との関係と、前記予め把握している全塩化物含有率と可溶性塩化物含有率との関係と、に基づいて、前記新たに製造した細骨材について、ＪＩＳＡ５００２に規定された試験方法に基づいて得られる細骨材の可溶性塩化物含有率を推定することを特徴とするコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法。
前記ＪＣＩ規準集に規定された細骨材の全塩化物定量方法が、塩化物イオン選択性電極を用いた電位差滴定法である請求項１に記載のコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法。
前記Ｘ線を、粒度の調整をしていない細骨材に照射する請求項１または２に記載のコンクリート用再生細骨材の塩化物含有率の推定方法。
前記Ｘ線を、絶乾状態にした細骨材に照射する請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート用細骨材の塩化物含有率の推定方法。