JP6851605B2 - pH検出電極ワイヤのキャリブレーション方法 - Google Patents
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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 (1)
- pH検出電極ワイヤをNa2SO4溶液に接触させ、前記溶液にHCl及びNaOHからなる群より選択される少なくとも1種を加えてpHを変化させて、pHに対する起電力で表されるキャリブレーション曲線を作成することを含み、
前記pH検出電極ワイヤが、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たものであって、直径0.1mm以上、3mm以下であり、既設のコンクリート構造物のコンクリート内部のpHを測定するために用いられ、前記コンクリート中のpHは、前記既設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、直接挿入されて測定される、pH検出電極ワイヤである、
pH検出電極ワイヤのキャリブレーション方法。
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