JP7271388B2 - Method for removing salt from concrete structure - Google Patents
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Description
本発明は、塩害を受けたコンクリート構造物において、塩害による損傷(鋼材の腐食等)が顕在化する前に、躯体内の塩化物イオン濃度を低減させる方法(塩分除去方法)に関し、特に、省労力かつ省エネルギーで実施することができるコンクリート構造物の塩分除去方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for reducing the concentration of chloride ions (salt removal method) in a concrete structure that has been subjected to salt damage before damage due to salt damage (corrosion of steel materials, etc.) becomes apparent. The present invention relates to a method for removing salt from concrete structures that can be carried out with less labor and energy.
塩害等によってコンクリート構造物の躯体内に塩化物イオン(Cl-)が一定量以上侵入してしまった場合、鋼材(内部に埋設されている鉄筋、PC鋼材等)の表面に形成されている緻密な不動態被膜が破壊されて、鋼材が腐食してしまう危険性が高くなる。躯体内において鋼材が腐食すると、鋼材の体積が腐食部で数倍に膨張し、鋼材に沿ったコンクリートのひび割れを引き起こすおそれがある。ひび割れが生じると、酸素と水の供給が容易となり、腐食が加速度的に進行し、その結果、コンクリートが剥落したり、鋼材断面積の減少による部材耐力の低下に至る場合がある。 If more than a certain amount of chloride ions (Cl - ) enter the frame of a concrete structure due to salt damage, etc., the dense structure formed on the surface of steel materials (reinforcing bars embedded inside, PC steel materials, etc.) There is a high risk that the passive film will be destroyed and the steel will corrode. When the steel corrodes in the frame, the volume of the steel expands several times at the corroded portion, which may cause cracks in the concrete along the steel. When cracks occur, the supply of oxygen and water becomes easier, and corrosion progresses at an accelerated rate.
塩害等によってコンクリート構造物の躯体内に塩化物イオンが侵入してしまった場合の対応策の一つとして、躯体内の塩化物イオン濃度を低減させる方法(コンクリート構造物の塩分除去方法)が実施されている。コンクリート構造物の塩分除去方法としては、種々の方法が提案されており、例えば、コンクリート構造物の外側表面に電解質溶液を保持させるとともに、電極(陽極)を設置し、躯体内の鋼材を陰極として直流電流を通電し、電気泳動の原理によってコンクリート中に侵入した塩化物イオンを、コンクリートの外部(電解質溶液側)へ移動させるという方法(電気泳動を利用した電気化学的脱塩方法)等が知られている。 As one of the countermeasures against the intrusion of chloride ions into the frame of a concrete structure due to salt damage, etc., a method of reducing the concentration of chloride ions in the frame (a method of removing salt from concrete structures) is being implemented. It is Various methods have been proposed as methods for removing salt from concrete structures. There is known a method (electrochemical desalination method using electrophoresis) in which a direct current is applied to move the chloride ions that have penetrated into the concrete to the outside of the concrete (electrolyte solution side) by the principle of electrophoresis. It is
しかしながら、電気泳動を利用した電気化学的脱塩方法は、設備が大掛かりとなるため、準備作業及び撤収作業において相当の労力と時間を要するほか、大量の電気エネルギーを消費することになり、施工コストも高額となってしまうという問題がある。また、陰極として使用する内部の鋼材へアクセスするための削孔作業等が必要となり、コンクリート構造物に負担を与えてしまう可能性がある。 However, the electrochemical desalination method using electrophoresis requires a large-scale facility, requiring considerable labor and time for preparation and removal work, as well as consuming a large amount of electrical energy, resulting in construction costs. There is also the problem that the cost is too high. In addition, drilling work or the like is required to access the internal steel material used as the cathode, which may impose a burden on the concrete structure.
本発明は、上記のような従来技術における課題を解決しようとするものであって、簡易に施工でき、省労力、省エネルギー、かつ、低コストで実施することができ、十分な塩分除去効果を期待することができるコンクリート構造物の塩分除去方法の提供を目的とする。 The present invention is intended to solve the problems in the conventional technology as described above, and can be easily constructed, labor-saving, energy-saving, and low-cost, and is expected to have a sufficient salt removal effect. An object of the present invention is to provide a method for removing salt from concrete structures.
本発明に係るコンクリート構造物の塩分除去方法は、対象となるコンクリートの内部を湿度98%以上の湿潤状態とし、平衡相対湿度が95%以下である吸湿性を有する水溶液を、コンクリートの表面に接触させて静置し、コンクリート内部の塩化物イオンをコンクリートの外部へ移動させることを特徴としている。 In the method for removing salt from a concrete structure according to the present invention, the inside of the target concrete is brought into a wet state with a humidity of 98% or more, and a hygroscopic aqueous solution with an equilibrium relative humidity of 95% or less is brought into contact with the surface of the concrete. It is characterized by moving the chloride ions inside the concrete to the outside of the concrete.
尚、吸湿性を有する水溶液として、濃度16%以上の亜硝酸リチウム水溶液を使用することが好ましい。また、水溶液をコンクリートの表面に接触させるために、水溶液を含ませた保水性材料をコンクリートの表面に付着させること、又は、コンクリートの表面に付着させた保水性材料に水溶液を含ませることが好ましく、保水性材料としては、水溶液を1000g/m2以上保水できるものを使用することが好ましい。 As the hygroscopic aqueous solution, it is preferable to use an aqueous solution of lithium nitrite having a concentration of 16% or more. In order to bring the aqueous solution into contact with the concrete surface, it is preferable to attach a water-retentive material containing the aqueous solution to the surface of the concrete, or to include the aqueous solution in the water-retentive material attached to the surface of the concrete. As the water-retaining material, it is preferable to use a material capable of retaining an aqueous solution of 1000 g/m 2 or more.
更に、保水性材料としては、保水性を有する繊維状物質(例えば、パルプ、布、又は、不織布等)をシート状に成形したもの、又は、保水性を有する多孔質材料(例えば、ゼオライト、シラスバルーン、又は、発泡ビーズ等)をボード状(板状)に成形したもの、又は、保水性を有する有機高分子材料(例えば、ポリアクリル酸系の吸水性高分子材料)を、通水性を有する袋内に収容してシート状に成形したものを使用することが好ましい。 Furthermore, as the water-retaining material, a fibrous substance having water-retaining properties (e.g., pulp, cloth, non-woven fabric, etc.) is formed into a sheet, or a porous material having water-retaining properties (e.g., zeolite, shirasu Balloons, foam beads, etc.) are molded into a board shape (plate shape), or an organic polymer material having water retentivity (for example, a polyacrylic acid-based water-absorbing polymer material) having water permeability It is preferable to use a sheet that is housed in a bag and molded into a sheet.
また、保水性材料として、保水性を有する多孔質材料(例えば、ゼオライト、シラスバルーン、又は、発泡ビーズ等)、又は、保水性を有する有機高分子材料(例えば、ポリアクリル酸系の吸水性高分子材料等)を使用し、それらをコンクリートの表面に吹き付けて付着させ、保水層を形成するようにしてもよい。更に、保水性材料として、亜硝酸リチウム水溶液を使用した場合において保水性能が低下しないものを使用することが好ましい。 In addition, as a water-retaining material, a porous material having water-retaining properties (e.g., zeolite, shirasu balloon, or foamed beads), or an organic polymer material having water-retaining properties (e.g., polyacrylic acid-based water-absorbing molecular materials, etc.) may be used and they may be sprayed onto the surface of the concrete to adhere and form a water-retaining layer. Furthermore, it is preferable to use, as the water-retaining material, one whose water-retaining performance does not deteriorate when an aqueous solution of lithium nitrite is used.
また、水溶液をコンクリートの表面に接触させるために、コンクリートの表面を覆うように貯水槽を設置し、その中に水溶液を貯水することによって、コンクリートの表面に水溶液を接触させることもできる。尚、コンクリート表面に付着させた保水性材料、又は、貯水槽内に貯水した水溶液は、定期的に交換することが好ましい。また、保水性材料又は貯水槽の外側を覆うように、フィルム又はカバー(乾燥防止手段)を取り付けることが好ましい。 Also, in order to bring the aqueous solution into contact with the surface of concrete, a water tank may be installed so as to cover the surface of concrete, and the aqueous solution may be stored in the water tank to bring the aqueous solution into contact with the surface of concrete. Incidentally, it is preferable to periodically replace the water-retaining material adhered to the concrete surface or the aqueous solution stored in the water tank. Moreover, it is preferable to attach a film or a cover (drying prevention means) so as to cover the outside of the water retaining material or the water tank.
また、上記のような塩分除去方法を実施した後、コンクリートの表面に対して塗装を施した場合には、塩分の再侵入による劣化のリスクを好適に回避することができる。 In addition, when the surface of the concrete is painted after the salt removing method as described above is performed, the risk of deterioration due to re-infiltration of salt can be suitably avoided.
本発明に係るコンクリート構造物の塩分除去方法は、極めて簡易に施工でき、省労力、省エネルギー、かつ、低コストで実施することができるにも拘わらず、十分な塩分除去効果を期待することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The method for removing salt from a concrete structure according to the present invention can be implemented very easily, saves labor, saves energy, and can be carried out at low cost. .
本発明に係る「コンクリート構造物の塩分除去方法」は、コンクリート構造物の躯体内の塩化物イオン濃度を低減させる方法であって、コンクリートの表面から水を与えてコンクリート内部を湿潤状態(湿度98%以上)とし、平衡相対湿度が95%以下である吸湿性を有する水溶液を、コンクリートの表面に接触させて静置し、コンクリート内部の塩化物イオンをコンクリートの外部へ移動させることを特徴とするものである。 The "method for removing salt from a concrete structure" according to the present invention is a method for reducing the concentration of chloride ions in the skeleton of a concrete structure. % or more), and a hygroscopic aqueous solution with an equilibrium relative humidity of 95% or less is left in contact with the surface of the concrete to move the chloride ions inside the concrete to the outside of the concrete. It is.
水溶液をコンクリートの表面に接触させる具体的な方法としては、保水性材料を使用する方法や、貯水槽を使用する方法等を採用することができる。保水性材料を使用する場合、例えば、保水性を有する繊維状物質(パルプ、布、又は、不織布等)をシート状に成形したもの(保水性シート)、或いは、保水性を有する有機高分子材料(ポリアクリル酸系の吸水性高分子材料)を、通水性を有する袋内に収容してシート状に成形したもの(保水性シート)に水溶液を含浸させ、これをコンクリートの表面に貼り付けてもよいし、保水性を有する多孔質材料(ゼオライト、シラスバルーン、又は、発泡ビーズ等)をボード状(板状)に成形したもの(保水性ボード)に水溶液を含浸させ、これをコンクリートの表面に密着させるようにしてもよい。また、保水性を有する多孔質材料、又は、保水性を有する有機高分子材料を、コンクリートの表面に吹き付けて付着させ、保水性材料による保水層を形成し、この保水層に水溶液を含ませるようにしてもよい。 As a specific method for bringing the aqueous solution into contact with the concrete surface, a method using a water-retentive material, a method using a water tank, or the like can be employed. When a water-retaining material is used, for example, a fibrous material having water-retaining properties (pulp, cloth, non-woven fabric, etc.) is formed into a sheet (water-retaining sheet), or an organic polymer material having water-retaining properties. (Polyacrylic acid-based water-absorbing polymer material) is placed in a water-permeable bag and formed into a sheet (water-retaining sheet), impregnated with an aqueous solution, and attached to the surface of concrete. Alternatively, a porous material (zeolite, shirasu balloon, foam beads, etc.) having water retentivity is formed into a board shape (plate shape) (water retentive board), impregnated with an aqueous solution, and placed on the surface of concrete. You may make it contact|adhere to. Alternatively, a water-retaining porous material or a water-retaining organic polymer material is sprayed onto the concrete surface to form a water-retaining layer of the water-retaining material, and the water-retaining layer is made to contain the aqueous solution. can be
尚、保水性材料としては、なるべく保水性が高いもの(水溶液を1000g/m2以上保水できるもの)を使用することが好ましい。例えば、厚さ6mm、吸水量5000g/m2程度のものを2枚重ねた状態で使用した場合、十分な保水性を得ることができる。 As the water-retaining material, it is preferable to use a material having as high a water-retaining property as possible (a material capable of retaining an aqueous solution of 1000 g/m 2 or more). For example, when two sheets having a thickness of 6 mm and a water absorption amount of about 5,000 g/m 2 are stacked and used, sufficient water retention can be obtained.
一方、貯水槽を使用する場合、例えば図6に示すように、コンクリート構造物11の表面を覆うように貯水槽12を設置し、水溶液3を貯水槽12内に貯留することによって、コンクリートの表面に接触させる。 On the other hand, when using a water tank, for example, as shown in FIG. come into contact with
また、保水性材料及び貯水槽に対しては、乾燥対策を行うことが好ましい。例えば、コンクリートの表面に貼り付けた保水性シート、或いは、保水性ボード、又は、コンクリートの表面に吹き付けて形成した保水層、又は、貯水槽の外側を覆うように、気密性が高い(透気度が低い)プラスチック製のフィルムや、金属製又は合成樹脂製のカバー等(乾燥防止手段)を取り付ける。尚、乾燥防止手段は、貼り付けた保水性シート等の周囲のコンクリートの表面に対して密着できるように構成することが必要である。 Moreover, it is preferable to take measures against dryness for the water-retaining material and the water tank. For example, a water-retaining sheet attached to the surface of concrete, a water-retaining board, a water-retaining layer formed by spraying on the surface of concrete, or a high airtightness (air permeability) so as to cover the outside of the water storage tank Install a film made of plastic (low temperature) or a cover made of metal or synthetic resin (dry prevention means). It should be noted that the drying prevention means must be configured so that the adhered water-retentive sheet or the like can adhere to the surface of the surrounding concrete.
また、保水性材料に含ませ、或いは、貯水槽内に貯留する水溶液としては、濃度16%(或いは16%以上)の亜硝酸リチウム水溶液(濃度16%:平衡相対湿度90%)を用いることができる。尚、亜硝酸リチウム水溶液を保水性材料に含ませる場合、当然のことながら、保水性材料としては、亜硝酸リチウム水溶液と接触することによって変質せず、保水性能が低下しないものを使用する。 In addition, as the aqueous solution contained in the water-retaining material or stored in the water tank, a lithium nitrite aqueous solution with a concentration of 16% (or 16% or more) (concentration 16%: equilibrium relative humidity 90%) can be used. can. When the aqueous lithium nitrite solution is included in the water-retaining material, the water-retaining material should, of course, be one that does not change in quality upon contact with the aqueous lithium nitrite solution and does not lower its water-retaining performance.
水溶液をコンクリートの表面に接触させる期間は、対象となるコンクリート構造物における塩害の程度(侵入した塩化物イオンの多寡)に応じて適宜決定することができる。更に、保水性材料、及び、水溶液は、定期的に(例えば、4週間毎に)新しいものと交換することが好ましい。 The period during which the aqueous solution is brought into contact with the concrete surface can be appropriately determined according to the degree of salt damage (the amount of chloride ions that have entered) in the target concrete structure. Furthermore, it is preferable to replace the water-retaining material and the aqueous solution with new ones periodically (for example, every four weeks).
具体的には、水溶液をコンクリートの表面に接触させる保水性材料として、保水性シート、又は、保水性ボードを使用した(コンクリート表面に貼り付けた)場合には、それらをコンクリート表面から剥がして除去し、水溶液を新たに含浸させた新しい保水性シート、又は、保水性ボードと交換する。また、多孔質材料等の保水性材料を吹き付けることによって、コンクリート表面に保水層を形成した場合には、この保水層を剥がして除去し、保水性材料の吹きつけを再度行って保水層を新たに形成し、水溶液を新たに含ませる。また、貯水槽を使用した場合には、内部に貯留した水溶液3(図6参照)を、新しいものと交換する。 Specifically, when a water-retaining sheet or a water-retaining board is used (attached to the concrete surface) as a water-retaining material that allows the aqueous solution to come into contact with the concrete surface, it is removed by peeling it off from the concrete surface. and replace it with a new water-retaining sheet or water-retaining board newly impregnated with the aqueous solution. In addition, when a water-retaining layer is formed on the surface of concrete by spraying a water-retaining material such as a porous material, the water-retaining layer is peeled off and removed, and the water-retaining material is sprayed again to form a new water-retaining layer. , and newly contains the aqueous solution. Also, when the water tank is used, the aqueous solution 3 (see FIG. 6) stored therein is replaced with a new one.
また、上述の塩分除去処理が終了した後、コンクリートの表面に対して塗装を施すことが好ましく、この場合、塩分の再侵入による劣化を好適に回避することができる。 Moreover, it is preferable to paint the surface of the concrete after the above-described salt removal treatment is completed, and in this case, deterioration due to re-intrusion of salt can be preferably avoided.
以下、本発明に係る方法の効果等に関し、発明者らが行った各種の実験の結果を、実施例1~4として説明する。 The results of various experiments conducted by the inventors regarding the effects of the method according to the present invention will be described below as Examples 1 to 4.
亜硝酸リチウム水溶液等の塩分除去効果を確認するための実験を行った。この実験では、塩化物イオンを一定量含有させた試験体(モルタル塊)を製作し、それらの試験体を亜硝酸リチウム水溶液、及び、その他の水溶液の中に一定期間浸漬し、その後、各試験体の内部の塩化物イオン濃度を測定し、分析を行った。また、同一条件で製作した試験体に対して電気化学的脱塩処理を行い、効果を比較した。 An experiment was conducted to confirm the salt removal effect of lithium nitrite aqueous solution. In this experiment, specimens (mortar masses) containing a certain amount of chloride ions were prepared, and the specimens were immersed in an aqueous solution of lithium nitrite and other aqueous solutions for a certain period of time. Chloride ion concentration inside the body was measured and analyzed. In addition, electrochemical desalting treatment was performed on test specimens manufactured under the same conditions, and the effects were compared.
試験体は、水セメント比(w/c)40%の1:2モルタルに、塩化ナトリウムを練り混ぜて、直径50mm、高さ100mmの円柱状に成型して製作した。そして、外側表面から水を与えて各試験体を湿潤状態(湿度98%以上)とし、図1に示すように、水溶液3を満たした容器1の中に試験体2を収容して浸漬し、容器1の上部を密封して、直射日光が当たらない室内にて26週間静置した。 A test body was prepared by kneading sodium chloride into 1:2 mortar with a water-cement ratio (w/c) of 40% and molding it into a cylindrical shape with a diameter of 50 mm and a height of 100 mm. Then, water is applied from the outer surface to make each specimen wet (humidity of 98% or more), and as shown in FIG. The top of the container 1 was sealed and allowed to stand in a room away from direct sunlight for 26 weeks.
尚、試験体2を浸漬する水溶液3として、濃度16%の亜硝酸リチウム水溶液(溶媒:石灰水(水酸化カルシウム飽和水溶液、pH12以上))を使用した。また、比較例として、石灰水と、石灰水に対して十分な量(試験体中に含まれる塩化物イオンの全量を吸着できる量)の陰イオン交換樹脂(強塩基性OH-型)を添加した水溶液とを用意し、同一の条件で試験体の浸漬処理を行った。
As the
更に、上記浸漬処理と並行して、電気化学的脱塩処理を行った。具体的には、中心位置に直径5mmの空洞部を有する円筒状の試験体2’(配合及び塩化物イオン濃度等の条件は、図1の試験体2と同一)を製作し、図2に示すように、空洞部に直径5mmの炭素棒4を挿入して、容器1内に収容するとともに、チタン製のメッシュ材5を、試験体2’の周囲を取り囲むように配置し、容器1内に電解質溶液3’を投入して、試験体2’及びメッシュ材5を浸漬させた。そして、炭素棒4とメッシュ材5をそれぞれ電源部6に接続し、炭素棒4を陰極、メッシュ材5を陽極として、電源部6から直流電流1A/m2を印加して、8週間にわたって継続的に通電し、電気泳動の原理を利用して脱塩処理を行った。尚、電解質溶液3’としては、石灰水(pH12以上)を使用した。
Furthermore, in parallel with the immersion treatment, an electrochemical desalting treatment was performed. Specifically, a cylindrical specimen 2' (conditions such as formulation and chloride ion concentration are the same as those of the
次に、浸漬実験を行った試験体2(図1参照)を容器1から取り出し、図3に示すように、上端から25mm下方の位置、及び、下端から25mm上方の位置(図3において破線で示す位置)で水平方向に切断し、上部2a及び下部2cを取り除いて中間部2bを抽出し、更に、中間部2bを、外側部2d(外周面から中心に向かって7mmの深さまでの部分)と、内側部2e(図3において斜線で示す部分)とに分離して、試料を採取した。また、電気化学的脱塩処理を行った試験体2’(図2参照)についても、同じ方法で外側部と内側部とに分離し、試料を採取した。そして、それらの試料を個別に微粉砕し、JIS A 1154「硬化コンクリート中に含まれる塩化物イオンの試験方法」に準拠して、各試料の塩化物イオン濃度を測定した。それらの結果を図4に示す。
Next, the specimen 2 (see FIG. 1) subjected to the immersion experiment was taken out from the container 1, and as shown in FIG. position shown), remove the
図4のグラフにおいて、「IA」は、石灰水に浸漬した試験体、「IB」は、陰イオン交換樹脂を添加した水溶液に浸漬した試験体、「IC16」は、16%亜硝酸リチウム水溶液に浸漬した試験体、「ID」は、電気化学的脱塩処理を行った試験体、「R」は、浸漬等を行うことなく、製作後そのままの状態で保管した試験体である。また、図4に示す破線(Clim)は、鋼材の腐食が発生する塩化物イオン濃度をモルタル換算(骨材を除く容積0.6m3/m3と仮定)した値(2.86kg/m3)である。 In the graph of FIG. 4, "IA" is a specimen immersed in lime water, "IB" is a specimen immersed in an aqueous solution containing an anion exchange resin, and "IC16" is a 16% lithium nitrite aqueous solution. Immersed specimens, "ID" are specimens subjected to electrochemical desalting treatment, and "R" are specimens that were stored as they were after fabrication without immersion or the like. The dashed line (C lim ) shown in FIG. 4 is the value ( 2.86 kg/m 3 ).
図4に示すように、電気化学的脱塩処理を行った試験体IDでは、外側部及び内側部のいずれにおいても、塩化物イオン濃度が大幅に低下した。一方、浸漬処理を行った試験体IA,IB,IC16では、外側部2dについては塩化物イオン濃度の低下が確認されたが、内側部2eについては、顕著な濃度低下は認められなかった。
As shown in FIG. 4, the chloride ion concentration was significantly reduced both in the outer portion and the inner portion of the specimen ID subjected to the electrochemical desalting treatment. On the other hand, in the specimens IA, IB, and IC16 subjected to immersion treatment, a decrease in chloride ion concentration was confirmed in the
また、この実験結果から、亜硝酸リチウム水溶液等を用いて浸漬処理を行うことによって期待できる塩分除去効果(塩化物イオン濃度の低減効果)は、試験体の外側表面から少なくとも7mm程度の深さまで有効であることが判明した。更に、外側部(外側表面から7mmの深さまでの部分)に限定して考察すると、浸漬処理を行った試験体IA,IB,IC16の中で塩化物イオン濃度が最も低くなったのは、試験体IC16(16%亜硝酸リチウム水溶液に浸漬した試験体)であり(より詳細には、IC16<IB<IA)、従って、16%亜硝酸リチウム水溶液を使用した場合、石灰水、及び、陰イオン交換樹脂を添加した水溶液を使用する場合よりも、高い塩分除去効果を期待できることが確認された。 In addition, from this experimental result, the salt removal effect (chloride ion concentration reduction effect) that can be expected by performing immersion treatment using an aqueous lithium nitrite solution is effective up to a depth of at least about 7 mm from the outer surface of the specimen. turned out to be. Furthermore, when considering only the outer part (the part from the outer surface to a depth of 7 mm), the lowest chloride ion concentration among the immersion treated specimens IA, IB, and IC16 was the test body IC16 (specimen immersed in 16% lithium nitrite aqueous solution) (more specifically, IC16<IB<IA), therefore, when using 16% lithium nitrite aqueous solution, lime water and anion It was confirmed that a higher salt removal effect can be expected than when using an aqueous solution containing an exchange resin.
次に、亜硝酸リチウム水溶液を含浸させた保水性シート(保水性材料)を貼り付けた場合の塩分除去効果を確認するための実験を行った。この実験では、上記浸漬実験(実施例1)で使用した試験体と同一の試験体を使用した。 Next, an experiment was conducted to confirm the salt removal effect when a water-retaining sheet (water-retaining material) impregnated with an aqueous solution of lithium nitrite was adhered. In this experiment, the same specimen as that used in the immersion experiment (Example 1) was used.
まず、外側表面から水を与えて各試験体を湿潤状態(湿度98%以上)とし、それらの外側表面に、亜硝酸リチウム水溶液を含浸させた保水性シートを貼り付け、容器内に収容して密封し、直射日光が当たらない室内にて26週間静置し、その後、各試験体の内部の塩化物イオン濃度を測定した。 First, water is applied from the outer surface of each specimen to make it wet (humidity of 98% or more). It was sealed and allowed to stand in a room without direct sunlight for 26 weeks, after which the chloride ion concentration inside each specimen was measured.
保水性シートとしては、厚さ6mm、吸水量5000g/m2のものを2枚重ねた状態で使用した。また、保水性シートに含浸させる水溶液として、濃度16%の亜硝酸リチウム水溶液(溶媒:石灰水(pH12以上))を使用した。
As the water-retaining sheet, two sheets having a thickness of 6 mm and a water absorption amount of 5000 g/m 2 were stacked and used. As the aqueous solution with which the water-retentive sheet is impregnated, a 16% concentration lithium nitrite aqueous solution (solvent: lime water (
また、試験体のうち、一つのグループ(試験体S)に対しては、亜硝酸リチウム水溶液を含浸させた保水性シートを、4週間毎に新しいもの(亜硝酸リチウム水溶液を新たに含浸させた新しい保水性シート)と交換しながら実施し、他のグループ(試験体N)に対しては、保水性シートの交換を行わずに実施した。 In addition, for one group (specimen S) of the test specimens, a new water-retaining sheet impregnated with the lithium nitrite aqueous solution was provided every four weeks (newly impregnated with the lithium nitrite aqueous solution). A new water-retaining sheet) was replaced with a new water-retaining sheet), and the other group (specimen N) was performed without replacing the water-retaining sheet.
各試験体S,Nを容器から取り出して、実施例1と同じ要領で、試験体の中間部2bを外側部2dと内側部2e(図3参照)とに分離して試料を採取し、塩化物イオン濃度の測定を行った。保水性シートの交換を行った試験体Sの外側部2dの塩化物イオン濃度の値は、実施例1の試験体IC16(16%亜硝酸リチウム水溶液に浸漬した試験体)の外側部2dの値(2.77kg/m3、図4参照)よりも低くなった(S<IC16)。一方、保水性シートの交換を行わなかった試験体Nの外側部2dの塩化物イオン濃度の値は、実施例1の試験体IC16の外側部2dの値よりも高くなった(S<IC16<N)。
Each test body S, N was taken out from the container, and in the same manner as in Example 1, the
従って、16%亜硝酸リチウム水溶液を含浸した保水性シートを試験体の外側表面に貼り付けるとともに、保水性シートを定期的に交換した場合、16%亜硝酸リチウム水溶液に試験体を浸漬する場合よりも、高い塩分除去効果を期待できることが確認された。 Therefore, when a water-retaining sheet impregnated with a 16% lithium nitrite aqueous solution is attached to the outer surface of the specimen, and the water-retaining sheet is periodically replaced, the test specimen is immersed in the 16% lithium nitrite aqueous solution. It was also confirmed that a high salt removal effect can be expected.
尚、保水性シートに含浸させる水溶液として、濃度16%の亜硝酸リチウム水溶液のほかに、濃度4%、及び、濃度8%の亜硝酸リチウム水溶液を使用して、同じ実験を行ったところ、亜硝酸リチウムの濃度が高いほど、高い塩分除去効果を期待できることが確認された。 The same experiment was conducted using lithium nitrite aqueous solutions with a concentration of 4% and 8% in addition to the aqueous solution of lithium nitrite with a concentration of 16% as the aqueous solution to be impregnated in the water-retaining sheet. It was confirmed that the higher the concentration of lithium nitrate, the higher the salt removal effect can be expected.
亜硝酸リチウムの塩分除去メカニズムを検証するために、亜硝酸リチウム水溶液の平衡相対湿度を測定し、また、予防保全対策としての有効性を確認するために、実施例1の試験体IC中に浸透した亜硝酸イオンの分析を行った。 In order to verify the salt removal mechanism of lithium nitrite, the equilibrium relative humidity of the lithium nitrite aqueous solution was measured, and in order to confirm the effectiveness as a preventive maintenance measure, Nitrite ions were analyzed.
本発明の発明者らは、コンクリートの内部と外部との湿度差によって塩分除去が促進される(湿度が高いコンクリートの内部から、湿度が低い外部へ、塩化物イオンが移動する)と仮定して、上記実験(実施例1及び実施例2)を行ったところ、一定の塩分除去効果が得られることを確認することができた。そして、表1に示す通り、実験に使用した濃度16%の亜硝酸リチウム水溶液の平衡相対湿度が、温度20℃の環境において、90%であることが確認された。この事実は、上記仮定と符合する。但し、平衡相対湿度と塩分除去率の間には他の影響も確認された。 The inventors of the present invention hypothesize that the difference in humidity between the interior and exterior of the concrete facilitates desalinization (migration of chloride ions from the interior of the concrete with high humidity to the exterior with low humidity). As a result of the above experiments (Examples 1 and 2), it was confirmed that a certain salt removal effect was obtained. Then, as shown in Table 1, it was confirmed that the equilibrium relative humidity of the 16% concentration lithium nitrite aqueous solution used in the experiment was 90% in an environment at a temperature of 20°C. This fact agrees with the above assumption. However, other effects were also identified between equilibrium relative humidity and salinity removal rate.
図5は、実施例1と実施例2の試験体(ただし、試験体IBと試験体IDを除く)の外側部2dと内側部2eの塩化物イオン濃度の相関を示すグラフである。このグラフに示されるように、両者の塩化物イオン濃度は、負の相関性を示した。つまり、外側部2dの塩化物イオン濃度が低下するほど、内側部2eの塩化物イオン濃度は、初期(図4の試験体R参照)の塩化物イオン濃度から増加する傾向があることが判明した。
FIG. 5 is a graph showing the correlation between the chloride ion concentrations in the
試験体に接触させる水溶液中の亜硝酸イオンが、試験体の内部(外側部2d及び内側部2e)に浸透する段階で、試験体の外側部2dに存在していた塩化物イオンの一部が、試験体の外部へ移動した一方で、他の一部が、試験体の内側部2eへ移動した可能性があると考えられる。つまり、亜硝酸イオンと塩化物イオンの共存が塩化物イオンの移動速度に影響を与えた要因は、「平衡論」と「速度論」の両者が関与したものと推察される。
At the stage when the nitrite ions in the aqueous solution brought into contact with the specimen permeate the interior of the specimen (the
実施例1の試験体IC中の亜硝酸イオンの分析結果は、上表の通りである。試験体IC中のNO2
-/Cl-モル比は、外側部2dで2.39、内側部2eで0.50であった。亜硝酸イオンは、塩化物イオンによって破壊された鋼材の不動態被膜を修復して、腐食反応を抑制する効果がある。既往研究によると、コンクリート内部にある塩化物イオンに対し、亜硝酸イオンのモル比が0.6以上であれば腐食抑制効果が高いと報告されている。
The analysis results of nitrite ions in the specimen IC of Example 1 are shown in the table above. The NO 2 - /Cl - molar ratio in the specimen IC was 2.39 in the
直径50mmの試験体IC16において、内側部2eまで亜硝酸イオンが浸透していることが確認されたため、亜硝酸リチウム水溶液を用いて本発明に係る塩分除去方法を実施した場合、コンクリートの外側表面から概ね25mmの深さの範囲において、亜硝酸イオンによる腐食抑制効果を期待することができると考えられ、従って、予防保全対策として有効となり得ることが確認された。
In the specimen IC16 with a diameter of 50 mm, it was confirmed that nitrite ions penetrated to the
外側表面から水を与えてコンクリートの内部を湿潤状態とさせる方法について実験を行って確認した。この実験では、試験体として、塩害を受けて撤去されたコンクリート部材(長さ3.7m、高さ1.7m)を用意し、ひび割れ等の損傷がなく、健全な外側表面(試験対象面、面積:30×30cm)を4箇所選定し、各試験対象面に対し、以下の4方法を個別に(1つの試験対象面に対し1つの方法を)実施して水(水道水)を与え、乾燥防止のためにラップを被せた状態で1日間静置した。
方法ア 散水(水量500g/m2をスプレーで散布)
方法イ 保水性シート(厚さ2mm、水量1500g/m2)の貼り付け
方法ウ 保水性シート(厚さ4mm、水量3000g/m2)の貼り付け
方法エ 保水性シート(厚さ6mm、水量5000g/m2)の貼り付け
Experiments were carried out to confirm the method of moistening the inside of concrete by supplying water from the outer surface. In this experiment, a concrete member (3.7 m in length and 1.7 m in height) that had been removed due to salt damage was prepared as a test piece. Area: 30 × 30 cm) are selected at four locations, and the following four methods are individually applied to each test surface (one method for one test surface) to give water (tap water), It was allowed to stand still for one day while covered with plastic wrap to prevent drying.
Method a Sprinkling (500 g/m 2 of water is sprayed)
Method B Attaching a water-retentive sheet (
その後(1日経過後)、ラップ(方法イ~エにおいては、ラップ及び保水性シート)を撤去した。そして、各試験対象面から内部に向かって削孔を行い、約20mmの深さの位置に湿度センサを固定し、削孔を密封した状態で内部の湿度を測定した。尚、実験は室内で実施し、測定時の気温は24℃、湿度は65%であった。 After that (after 1 day), the wrap (the wrap and the water-retentive sheet in methods a to e) was removed. A hole was drilled inward from each test surface, a humidity sensor was fixed at a depth of about 20 mm, and the internal humidity was measured with the drilled hole sealed. The experiment was carried out indoors, and the temperature at the time of measurement was 24° C. and the humidity was 65%.
測定の結果、方法アを実施した試験対象面内部の湿度は88%、方法イ~エを実施した試験対象面内部の湿度はいずれも98%以上となった。この実験結果により、水1500g/m2以上を1日以上保水できる手段を用いることにより、コンクリートの内部を湿潤状態(湿度98%以上)とできることが確認された。 As a result of the measurement, the humidity inside the test surface subjected to method a was 88%, and the humidity inside the test surface subjected to methods b to e was all 98% or higher. From this experimental result, it was confirmed that the inside of concrete can be kept in a wet state (humidity of 98% or more) by using means capable of retaining water of 1500 g/m 2 or more for one day or more.
1:容器、
2、2’:試験体、
2a:上部、
2b:中間部、
2c:下部、
2d:外側部、
2e:内側部、
3:水溶液、
3’:電解質溶液、
4:炭素棒、
5:メッシュ材、
6:電源部、
11:コンクリート構造物、
12:貯水槽
1: container,
2, 2': test body,
2a: top,
2b: middle part,
2c: bottom,
2d: outer part,
2e: inner part,
3: aqueous solution,
3′: electrolyte solution,
4: carbon rod,
5: mesh material,
6: power supply unit,
11: Concrete structure,
12: water tank
Claims (13)
平衡相対湿度が95%以下である吸湿性を有する水溶液を前記コンクリートの表面に接触させて静置し、前記コンクリート内部の塩化物イオンを前記コンクリートの外部へ移動させることを特徴とし、
前記水溶液として、亜硝酸リチウム水溶液を使用することを特徴とする、コンクリート構造物の塩分除去方法。 Make the inside of the target concrete a wet state with a humidity of 98% or more,
A hygroscopic aqueous solution with an equilibrium relative humidity of 95% or less is brought into contact with the surface of the concrete and allowed to stand still to move chloride ions inside the concrete to the outside of the concrete,
A method for removing salt from a concrete structure, wherein an aqueous solution of lithium nitrite is used as the aqueous solution.
前記水溶液を、前記貯水槽内に貯留することにより、前記コンクリートの表面に接触させ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塩分除去方法。 Install a water tank so as to cover the surface of the concrete,
3. The method for removing salt from a concrete structure according to claim 1, wherein the aqueous solution is stored in the water tank so as to be brought into contact with the surface of the concrete.
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