JP6618212B2 - コンクリートの脱塩処理システム、再アルカリ化処理システム、並びにこれらに用いる塩分センサ及びpHセンサ - Google Patents
コンクリートの脱塩処理システム、再アルカリ化処理システム、並びにこれらに用いる塩分センサ及びpHセンサ Download PDFInfo
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Description
また、本発明は大気中の炭酸ガスに長期間暴露しているために生じるコンクリート構造体の中性化対策に用いて好適なコンクリートの再アルカリ化処理システムに関し、特にコンクリート内部のpHを定量的に測定して再アルカリ化する再アルカリ化処理システムに関する。
さらに、本発明は上記のコンクリートの脱塩処理システム又は再アルカリ化処理システムに用いて好適な塩分センサ及びpHセンサに関する。
この破壊メカニズムは次のように説明されている。即ち、鉄筋コンクリート構造物において、施工当初においてはセメントから供給される多量の水酸化カルシウムにより、鉄筋はpH12以上という高いアルカリ状態に保たれている。これにより鉄筋は不動態被膜という薄い酸化化合物の被膜で覆われ、錆びることが防止されている。しかし、塩化物イオンがコンクリート中に存在すると、この被膜が破壊され、鉄筋が錆び始める。鉄筋コンクリートは、圧縮強度に関してはコンクリートが負担し、引張強度に関しては鉄筋が負担しているところ、鉄筋が腐食により損壊されると、さびの膨張によりコンクリートも損壊して、コンクリート構造物全体としての強度も失われる。
また、脱塩処理では標準施工期間を設けて、コンクリート中の塩分量の測定を行わないことも考えられるが、コンクリート中の塩分量は海水のかぶり方や融雪剤の散布状況によって大幅に変動するため、標準施工期間では安全率をみて工期が長めになり、施工価格が高止まりするという課題があった。
また本発明は、上記のコンクリート構造物の脱塩処理システム及び再アルカリ化処理システムに用いて好適な、塩分センサ及びpHセンサを提供することを目的とする。
これによりコンクリートの脱塩処理において不必要な電流を使用しないために、大幅な節電となると共に、陽極をコンクリート構造物の表面に仮設して用いる場合には、一ヶ所で使用する仮設用陽極の設置期間が最適化されるため、仮設用陽極を繰り返して使用してコンクリート構造物の表面全体を脱塩処理する場合の工事期間が短縮できると共に、工事費用が最適化される。
さらに、本発明のコンクリートの脱塩処理法によれば、過剰な電流による鉄筋とコンクリート界面の剥離、また、コンクリートの著しいpH低下等を防ぐことができ、安全性および確実性も格段に向上する。
図4は、本発明のコンクリート構造物の脱塩処理法の全体を説明する流れ図である。図において、最初に被検査対象のコンクリート構造物10の表面に形成されたセンサ挿入穴62に塩分検出電極ワイヤ60を挿入する(S100)。次に、コンクリート構造物10の脱塩処理を行う(S102)。この脱塩処理の詳細は、図5を用いて後で詳細に説明する。続いて、塩分検出電極ワイヤ60で検出されたコンクリート構造物10の塩分検出値と脱塩処理完了閾値とを比較する(S104)。この比較工程で塩分検出値が脱塩処理完了閾値よりも高いと判断された場合は脱塩処理を続行すると判断してS102に戻り、低いと判断された場合は脱塩処理を完了と判断する(S106)。そして、脱塩処理が完了と判断された後に、コンクリート構造物10の表面を保護処理して(S108)、外来塩分による再汚染から防止する。
(試験材の作成)
コンクリート構造物10としてのコンクリート試験材は、普通ポルトランドセメントおよび山砂を用い、水/セメント比を0.5として作成した。各成分を良く混合して金型に流し込み、図8のような試験材を作成した。併せて極細(0.5mm径)の竹ひごをコンクリート試験材に埋め込み、硬化後に抜き取ることで塩分センサ及びpHセンサ挿入用細孔62、72を作成した。水中養生を1か月行った後、サイド部をシールして試験に供した。鉄筋の位置は、試験面からのかぶり厚(モルタルの厚さ)が、40mmとなるようにし、同様に、塩分センサ及びpHセンサ挿入用細孔62、72の深さは、5、10、20、30mmとした。鉄筋には、普通炭素鋼(SM:0.15C−0.2Si−1.5Mn−Fe)を用いた。
塩分検出電極ワイヤ60とpH検出電極ワイヤ70については、環境測定用マイクロ電極を用いている。塩分検出電極ワイヤ60は、塩化物イオン測定にAg/AgClマイクロ電極を独自に作成したもので、0.3mm径のAgワイヤを用い、0.1M−HCl溶液中で500mV、2時間で作成した。また、pH検出電極ワイヤ70では、W/WOxマイクロ電極を独自に作成したもので、0.3mm径のWワイヤを用い、10%−HNO3溶液中で18時間で作成した。腐食試験溶液は、NaCl溶液およびHCl溶液を用い、0.5M/lのClイオン溶液を調整し、室温(25℃)において用いた。
実測定は、3%NaCl溶液にコンクリート試験材を浸漬し、塩分の増加を確認し、その後、脱塩処理を行い、マイクロ電極によるClイオンおよびpHの経時測定を行った。また、塩分センサ及びpHセンサ挿入用細孔62、72の上部入口は通常はシールしておき、測定時のみ開放した。鉄筋板の試料面積は、16cm2として、他の部分は、シールを行い、計測のために電量値を一定とした。
20 陰極(鉄筋又は鉄骨)
30 陽極
34 電解質溶液保持材
36 脱塩処理用アルカリ性溶液(水酸化カルシウム飽和水溶液など)
38 再アルカリ化処理用アルカリ性溶液(炭酸ナトリウム)
40 直流電源装置
60 塩分検出電極ワイヤ(塩分センサ)
62 塩分センサ挿入穴
64 脱塩処理制御装置
70 pH検出電極ワイヤ(pHセンサ)
72 pHセンサ挿入穴
74 再アルカリ化処理制御装置
Claims (6)
- コンクリート構造物の表面に設置された陽極と、
前記コンクリート構造物の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極として、前記陽極と当該陰極との間で直流電圧を印加する電圧印加手段と、
水酸化カルシウム飽和水溶液又はほう酸リチウム水溶液を主成分とするアルカリ性溶液を前記陽極の近傍に配置するアルカリ性溶液配置手段と、
塩分検出電極ワイヤと、前記コンクリート構造物の表面に設けられたセンサ挿入穴に挿入された前記塩分検出電極ワイヤの検知信号を入力して、前記コンクリート構造物の塩分が減少して鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断し、前記鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、前記電圧印加手段による給電と前記アルカリ性溶液配置手段によって前記陰極となる鉄筋又は鉄骨の近傍から陽極側への塩素イオンの電気泳動を継続する脱塩処理制御手段と
を備え、
前記塩分検出電極ワイヤは、銀、銅、鉛、水銀からなる群から選ばれた少なくとも一つの金属からなる線材を塩化物処理してなり、直径0.1mm以上、3mm以下であって、前記センサ挿入穴に直接挿入して用いられる、
コンクリート構造物の脱塩処理システム。 - さらに、タングステンからなる線材を用いて、前記線材を酸化物処理してなり、直径0.1mm以上、3mm以下であって、前記センサ挿入穴に直接挿入して用いられるpH検出電極ワイヤを有し、
前記脱塩処理制御手段は、前記コンクリート構造物の表面に形成されたセンサ挿入穴に挿入された前記pH検出電極ワイヤの検知信号を入力して、前記コンクリート構造物の塩分が減少すると共に、検知されたpHのアルカリ性から、鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断することを特徴とする請求項1に記載されたコンクリート構造物の脱塩処理システム。 - コンクリート構造物の表面に設置された陽極と、
前記コンクリート構造物の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極として、前記陽極と前記陰極との間で直流電圧を印加する電圧印加手段と、
炭酸ナトリウムを主成分とするアルカリ性溶液を前記陽極の近傍に配置するアルカリ性溶液配置手段と、
タングステンからなる線材を用いて、当該線材を酸化物処理してなる、直径0.1mm以上、3mm以下のpH検出電極ワイヤであって、前記コンクリート構造物の表面に形成されたセンサ挿入穴に直接挿入して用いられるpH検出電極ワイヤと、
前記センサ挿入穴に挿入された前記pH検出電極ワイヤの検知信号を入力して、前記コンクリート構造物のpHが10.7以上となって鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断し、前記鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、前記電圧印加手段による給電と前記アルカリ性溶液配置手段によって前記陰極となる鉄筋又は鉄骨近傍への電気浸透を継続する再アルカリ化処理制御手段と
を備えるコンクリート構造物の再アルカリ化処理システム。 - さらに、銀、銅、鉛、水銀からなる群から選ばれた少なくとも一つの金属からなる線材を用いて、当該線材を塩化物処理してなる、直径0.1mm以上、3mm以下の塩分検出電極ワイヤであって、前記センサ挿入穴に直接挿入して用いられる、塩分検出電極ワイヤを有し、
前記再アルカリ化処理制御手段は、被検査対象のコンクリート構造物の表面に形成されたセンサ挿入穴に挿入された前記塩分検出電極ワイヤの検知信号を入力して、前記コンクリート構造物の塩分検知値と、検知されたpHのアルカリ性から、鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断することを特徴とする請求項3に記載されたコンクリート構造物の再アルカリ化処理システム。 - 前記塩分検出電極ワイヤの検知信号を遠隔送信する送信手段を備え、
前記脱塩処理制御手段は、前記送信手段からの前記塩分検出電極ワイヤの検知信号を受信することを特徴とする請求項1又は2に記載のコンクリート構造物の脱塩処理システム。 - 前記pH検出電極ワイヤの検知信号を遠隔送信する送信手段を備え、
前記再アルカリ化処理制御手段は、前記送信手段からの前記pH検出電極ワイヤの検知信号を受信することを特徴とする請求項3又は4に記載のコンクリート構造物の再アルカリ化処理システム。
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