[技術士] 専門知識のネタ⑥ コンクリートの中性化 について

　試験日（8/4）までラスト1週間です。今日は引き続き、昨年度、技術士受験に向けて、事前にヤマを張って用意した小論文を紹介いたします。これまで紹介したものは下記の7つです。

[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
[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] 専門知識のネタ② エココンクリートについて
[技術士] 専門知識のネタ③ 塩害について
[技術士] 専門知識のネタ④ 非破壊試験について
[技術士] 専門知識のネタ⑤ 繊維補強コンクリート について

　ラスト一週間ではありますが、第８弾として「中性化」についてご紹介したいとおもいます。なお、今回の用意ネタは全文形ではなく「パーツ」として用意していたものですので文字数が少なくなっています。「塩害」とあわせて眺めてください



【劣化の機構】
　コンクリート中の鉄筋は、厚さ3nmの不動態皮膜に覆われており、これにより発錆が抑えられている。不動態皮膜が破壊される原因は、
　①コンクリート中の塩分が増加
　②コンクリートの細孔溶液のpHが低下
の二つであり、中性化（炭酸化）は②に該当する。中性化はコンクリートに二酸化炭素が侵入し炭酸化反応を起こすことによるものである。炭酸化反応は、

　・H2O + CO2 → H2CO3
　・Ca(OH)2 + HsCO3 → CaCO3 + 2H2O

と表すことができる。炭酸化反応によるpHが13→11以下に低下することで不動態皮膜が破れ、これに酸素と水分が加わることで発錆する。発錆により鉄筋の体積が2～4倍となり、この膨張圧でひび割れが発錆したり、かぶりコンクリートが剥落する。また中性化により、細孔構造の変化、水和物の変質によりコンクリートそのものの強度が低下する。
　中性化しやすいコンクリートの条件は、
　・表面が緻密でない
　（ポーラスな骨材の使用、W/Cが大きい、ジャンカやひび割れが存在する）
　・乾燥している
　（過度に湿潤していると二酸化炭素が入りにくい）
が挙げられる。

【調査方法】
　中性化（炭酸化）の状況を判断する方法としてフェノールフタレインの1%エタノール溶液を使用する。コンクリート面を斫り取った面やコアに噴霧し、赤紫色になったところは中性化に至っていないと判断する。注意点としてフェノールフタレイン法ではpH10以上では着色するが、鉄筋の発錆はpH11以下で開始するので、pH10～11の領域を見落とさないことが上げられる。

【対策】
　中性化に対する対策には次のものが挙げられる。
①鉄筋のかぶりを大きく取る
　中性化速度は、時間の平方根に比例するのでかぶりが大きいほど、発錆リスクを抑えられる。また所定のかぶりを確保、ジャンカ発錆の防止のため施工監理を行う。
②表面のコーティング
　中性化は、二酸化炭素と水、酸素が無ければ発生しない。コンクリートや鉄筋の表面をコーティングしたり、ひび割れ補修を行うことで劣化を抑えることができる。
③再アルカリ化
　中性化したコンクリートに対し、アルカリ溶液を表面から浸透させる。注意点としては塩害を併発しているときは、先に脱塩してから行うことである。
④劣化部の打ち換え
　中性化したコンクリートは、強度低下を引き起こしているので構造体として支障がでると判断されるときには劣化部をすべて斫りだし、コンクリートを打ちかえる必要がある。

【まとめ】
　中性化深さが鉄筋位置まで到達し、発生することでひび割れが生じるが、ここから塩分や水分が供給されることで塩害や凍害を併発し劣化が加速度的に進むことが考えられる。貴重なコンクリート構造物の社会ストックを延命させて長期で使用していくためにも、維持管理を適切に行っていく必要がある。



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