JP6663271B2 - コンクリートの中性化環境評価用組成物、当該組成物を用いたセンサ、およびコンクリートの中性化状況評価方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、コンクリートを穿孔する際に排出されるコンクリート粉のアルカリ性を検知してコンクリートの中性化深さを測定する方法が提案されている。また、特許文献2には、鉄筋が埋設されたコンクリート中にセンサを設置し、任意の間隔でモニタリングを行い収集した情報を用いて、鉄筋の腐食を予測する方法が提案されている。
特許文献3および特許文献4の方法では、センサであるモルタルの中性化が生じたか否かの測定であり、中性化の進行過程や度合いを数値的に評価できない。また、モルタルで製造されるので、センサが大きくなり設置場所の確保が必要となる。
[1]Li2MSiO4(式中、MはFe、Ni、Co又はMnから選ばれる1種又は2種以上を示す)で表されるオリビン型シリケート化合物、導電助剤、及び成型剤からなるコンクリートの中性化環境評価用組成物。
[2]前記[1]に記載のコンクリートの中性化環境評価用組成物からなる固形状の検知部と、
前記検知部の端部に接続された第1の通電部と、
前記検知部の端部と対向するもう一方の端部に接続された第2の通電部と、を備えることを特徴とするコンクリートの中性化環境評価用センサ。
[3]前記[2]に記載のセンサを評価の対象となる場所に設置し、センサの曝露開始から前記中性化検知部材が中性化を検知するまでの期間を求め、該期間を比較してコンクリートの中性化環境の評価を行う、コンクリートの中性化環境評価方法。
[4]前記[2]に記載のセンサをコンクリート構造物中に設置し、前記センサの検知部の電気特性値の変化に基づいて、コンクリートの中性化状況の評価を行う、コンクリートの中性化状況評価方法。
1.中性化環境評価用組成物
珪酸金属リチウムは、低温噴霧熱分解法、水熱合成法など、公知の方法で製造できる。
粒度は、材料の合成、ペーストの成形性の点から、1〜20μm、好ましくは3〜15μmとする。
導電助剤は、珪酸金属リチウム100質量部に対し、導電性を確保する点から、珪酸金属リチウム100質量部に対し、炭素原子換算量で0.1〜20質量部が好ましく、さらに1〜10質量部が好ましい。
成型剤は、珪酸金属リチウムや導電助剤との接着性の観点から、珪酸金属リチウムと導電助剤の合計量100質量部に対し、0.1〜20質量部、好ましくは1〜15質量部とする。
本発明の中性化環境評価用センサは、前記の珪酸金属リチウムと導電助剤、さらに必要に応じて成型剤を、板状またはブロック状に成形してなる固形物を検知部とし、該検知部の少なくとも1面は大気、またはコンクリートなど炭酸ガスなど酸性ガスに曝露される曝露面であり、一方の端部と、その端部と対向するもう一方の端部に通電部が設けられ、珪酸金属リチウムが酸性ガスと反応して検知部の電気特性が変化することを利用して中性化環境を評価する。
以下に、(1)センサの形態、および(2)センサの製造方法に分けて詳細に説明する。
センサ10は、図1に示すように前記中性化環境評価用組成物からなる検知部11と、検知部の中性化により変化する電気特性を計測器で測定するための2本のリード線12からなる。また、図2に示すように検知部11の保護のためや酸性ガスとの暴露面を限定するために、必要に応じて任意の部材として検知部11の少なくとも1面を除く面を覆う外装部13を含む。
センサ10の形状は問わないが、成形の容易性から、好ましくは、円柱状、板状またはブロック状である。
検知部11の形状は問わないが、コンクリート中で使用され場合は、検出部11のコンクリートへの曝露面を骨材の最大寸法より大きいものとする。
外装部13は、フィルム、シート、塗膜、モルタル、セラミックス、樹脂等からなる。コンクリート中に埋設して使用する場合は、打設時の衝撃による破損を防止するために、またコンクリート構造物の強度面における弱点とならないように、コンクリートと同等かそれ以上の強度を有する材料を用いる。検知部11の保護が必要なく、炭酸ガスの曝露面を限定したい場合は、外装材13は、フィルム、シート、塗膜、および板等を貼り付けてもよい。
リード線12は、検知部11に電気的に接続されるように2本埋め込まれ、検知部の電気抵抗、電位の変化、電流密度などの電気特性をテスター等の計測器で測定できるようにする。
本発明のセンサの製造方法の1例を、下記(A)〜(F)に示す。
(A)水酸化リチウム、および珪酸ナトリウムをグリセリン等の有機溶媒を含む水に混合する。この溶液に硫酸鉄等の硫酸金属塩を添加し、混合する。当該混合液をオートクレーブに投入し、120〜200℃で水熱反応を行い、反応液はろ過後、乾燥する。当該乾燥物にグルコース等の有機溶媒と水を加え、還元雰囲気下で500〜800℃で焼成することで珪酸金属リチウムが得られる。
(B)次いで、得られた珪酸金属リチウムに、導電助剤、成型剤を混合し、これに有機溶媒を加える。当該有機溶媒の量は、スラリー中における珪酸金属リチウムおよび導電助剤の含有量(スラリー濃度)として、30〜60質量%が好ましく、さらに45〜55質量%が好ましい。
混合手段は、プラネタリーミキサー、二軸押出機、一軸押出機、遠心ディスクミキサー、双腕式練合機、ボールミル、遊星ミル、ヘンシェルミキサーにより行うことができるが、プラネタリーミキサーがより好ましい。
なお、(B)(C)(D)に代えて、(A)で得られた珪酸金属リチウムを加圧して成型し、検知部とすることもできる。
コンクリートの中性化環境評価方法は、本発明のセンサを評価の対象となる場所に一定の期間設置し、その電気特性を計測する。対象となる場所に設置したセンサの電気特性値を比較することでコンクリートの中性化環境を評価する。1箇所に設置するセンサの個数は、評価精度の観点から、好ましくは3個以上とする。
評価の対象となる場所は、コンクリートの設置を予定している場所、または評価の対象であるコンクリートと同一の中性化環境を有する範囲に設置することをいい、可能な限りコンクリートの近くに設置するのが好ましい。
また、中性化環境の標準地点を定め、その中性化環境を標準環境として設定し、電気特性値の推移を求めておけば、次回以降の評価において、評価対象場所の評価を標準環境の電気特性の推移との比較で行うことができる。たとえば、標準環境としてコンクリートの一般的な乾燥環境である20℃、相対湿度60%を設定してもよい。
コンクリートの中性化状況評価方法は、本発明のセンサをコンクリート中に埋設し、炭酸ガスなど酸性ガスの浸透深さと酸性ガスの浸透による中性化の進行度を測定する。コンクリート構造物は、横方向や縦方向に鉄筋を備えており。これら鉄筋よりも表面に近い位置にセンサを埋設する。コンクリート中の中性化の領域は、鉄筋よりも先にセンサに到達するので、中性化が鉄筋に到達するのよりも先にセンサが中性化を早期に検知し、必要に応じて対策を講じることができる。さらに、センサは、酸性ガスが到達した後も酸性ガスと反応し続けて電気特性が変化するので、コンクリートの中性化の進行度も評価することができる。
また、コンクリートの表面から異なる深さに複数のセンサを設置することで、コンクリート中への酸性ガスの到達深さやコンクリートの中性化進行度を評価することができる。このときセンサ自身が酸性ガスの浸透を阻害しないよう、それぞれのセンサはコンクリート表面に対して重なることのないように設置する。
次いで、得られた珪酸鉄マンガンリチウムに、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカ社製)、成型剤としてポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、KF9305)を質量比98:1:1の配合割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練し、中性化環境評価用組成物を含むペーストを得た。
製造したセンサを、炭酸ガス濃度5%、温度20℃、湿度60%下に曝露し、製造直後から一定の期間テスターで電気抵抗を測定した。
11 検知部
12 リード線
13 外装部
14 被服部
Claims (4)
- Li2MSiO4(式中、MはFe、Ni、Co又はMnから選ばれる1種又は2種以上を示す)で表されるオリビン型シリケート化合物、導電助剤、及び成型剤からなるコンクリートの中性化環境評価用組成物。
- 請求項1に記載のコンクリートの中性化環境評価用組成物からなる固形状の検知部と、
前記検知部の端部に接続された第1の通電部と、
前記検知部の端部と対向するもう一方の端部に接続された第2の通電部と、を備えることを特徴とするコンクリートの中性化環境評価用センサ。 - 請求項2に記載のセンサを評価の対象となる場所に設置し、センサの曝露開始から前記センサが中性化を検知するまでの期間を求め、該期間を比較してコンクリートの中性化環境の評価を行う、コンクリートの中性化環境評価方法。
- 請求項2に記載のセンサをコンクリート構造物中に設置し、前記センサの検知部の電気特性値の変化に基づいて、コンクリートの中性化状況の評価を行う、コンクリートの中性化状況評価方法。
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