[技術士] 専門知識のネタ① アルカリシリカについて

[技術士] 建設一般のネタ① 安全・安心の社会づくり
[技術士] 建設一般のネタ② 地球環境について
に引き続き第三弾としてアルカリシリカ反応について用意した小論文を掲載します。参考にしてください。

１．はじめに
　コンクリートはメンテナンスフリーの材料として広く使用されてきたが、昭和50年代に北陸、中国、近畿エリアにおいてアルカリシリカ反応による損傷が発見された。アルカリ骨材反応には、アルカリシリカ反応、アルカリシリケート反応、アルカリ炭酸塩反応があるが、日本では主にアルカリシリカ反応が多く報告されている。

２．劣化の機構
　セメントに含まれるアルカリ分（Na2SO4やK2SO4）はセメントの水和反応中にコンクリートの空隙内にある細孔溶液に溶け出して、ｐH13程度の強アルカリを呈する水酸化アルカリ（NaOH、KOH）となる。アルカリ反応性がある骨材がこれらの水酸化アルカリと反応することで、骨材の周辺にアルカリシリカゲルが生成される。アルカリシリカ反応性がある骨材は安山岩系、火山岩系、変成岩系などがあげられる。反応の程度は骨材の粒系や産地、混合率（ペシマム量）などにより異なってくる。
　アルカリシリカゲルが生成されるとアルカリシリカゲルは吸水膨張を起こす。この膨張により骨材周辺に微小なひび割れが生じる。このひび割れが進行すると擁壁などの拘束力の小さい無筋コンクリートでは表面にマップ状（亀甲状）のひび割れが発生する。拘束力のあるPCやRC構造物では軸方向にひび割れが発生する。更に進展すると鉄筋が膨張力により破断したり、アルカリシリカゲルがひび割れ部から滲出したりする。

３．調査と対策
　アルカリシリカ反応は、ゲルの生成～吸水膨張まで数年かかる。そのために定期的なモニタリングを行い反応を早期に発見することが重要である。アルカリシリカ反応の調査には次の方法がある。
①挙動調査：アルカリシリカ反応は温度依存性がある。年間を通してモニタリングすることで判断する。
②目視調査：ゲルの滲出状況を調査する。



③残存膨張量調査：コアを抜き取り、促進養生試験を行い膨張可能性を調査する。
　アルカリシリカ反応への対策は、事前対策と事後対策に分けられる。建設時における事前対策は、
・アルカリ反応性に対し、無害と判定される骨材を使用する
・アルカリ分の少ない低アルカリセメント、高炉セメントB種C種、フライアッシュセメントB種C種を使用する。
・コンクリート中のアルカリ総量をNa2O換算で3.0kg/m3以下に抑える。
が挙げられる。また調査によりアルカリシリカ反応が認められた場合の事後対策には、
・水分が供給されることにより更に進行するのでエポキシ樹脂などをひび割れに注入し、水みちを断つ
・膨張力に抵抗するために鋼鈑やプレストレスなどで拘束する
・アルカリシリカ反応を抑制する亜硝酸リチウムを注入する
・アルカリシリカ反応により劣化下部分を全て斫りとってコンクリートで断面修復する

４．まとめ
　アルカリシリカ反応により発生するひび割れから塩害や中性化、凍害などを併発し劣化が加速度的に進行することが懸念される。事前対策を行うことはもちろんのこと継続的なモニタリングを行い症状が出た段階で適切に事後対策を行うことが重要であると考える。

以上

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