JP2018169290A

JP2018169290A - セメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法

Info

Publication number: JP2018169290A
Application number: JP2017066887A
Authority: JP
Inventors: 昂雄落合; Takao Ochiai; 愛吉田; Ai Yoshida; 早野　博幸; Hiroyuki Hayano; 博幸早野; 玲江里口; Rei Eriguchi
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-11-01
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: JP6829133B2

Abstract

【課題】本発明は、セメント質硬化体中に埋設した繊維、鉄筋および被覆材料等の耐久性を簡易に評価する方法を提供する。【解決手段】本発明のセメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法は、（Ａ）評価対象物を芯材に接触させる工程、（Ｂ）評価対象物が接触した芯材を型枠に配置した後、セメント組成物を打設して脱型し、供試体を作製する工程、および（Ｃ）作製した供試体を所定期間養生した後、該供試体を割裂して、芯材に接触した評価対象物を取り出し、評価対象物の耐久性を評価する工程を、少なくとも含む方法である。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリートおよびモルタル（以下、フレッシュな状態のコンクリートおよびモルタルを「セメント組成物」といい、硬化した状態のコンクリートおよびモルタルを「セメント質硬化体」ということがある。）中に埋設した繊維、鉄筋および被覆材料等の耐久性（特に、耐アルカリ性）を簡易に評価する方法に関する。

近年、コンクリート構造物の維持管理やモニタリングに使うための各種センサが開発され、例えば、コンクリート構造物中へ光ファイバーセンサを埋設して、鋼材の腐食を早期かつ正確に検出する方法が提案されている（特許文献１、非特許文献１）。
また、コンクリート構造物のひび割れの低減やコンクリートの剥落防止のため、施工時に構造物中にガラス繊維を埋設したり、構造物の表面に炭素繊維等を接着する工法が検討されている。

ところで、前記センサ等をコンクリート構造物中に埋設する場合、前記センサ等には高アルカリ環境下での耐久性が求められる。そこで、センサ等の評価対象物の耐アルカリ性を簡易に評価する方法の一つに、コンクリート中のアルカリ環境を模擬した飽和水酸化カルシウム溶液中に浸漬する方法がある。しかし、コンクリート中の空隙水は、水酸化カルシウム（CH）単相ではなく、Na^＋やK^＋等のアルカリ金属イオンをはじめ複数の化学成分を含むため、水酸化カルシウムだけに起因するアルカリ環境は、現実のアルカリ環境と乖離した状態であり、実際のセメント質硬化体中において、耐アルカリ性を評価するのが好ましい。

そこで、実際のセメント質硬化体中で耐アルカリ性を評価する方法の一つとして、図１に示すように、セメント質硬化体の供試体の中心線上に評価対象物を所定の期間配置した後、供試体を割裂する方法が考えられる。しかし、対象物を中心線上に配置することは容易ではない。また、供試体の割裂時に中心線に沿って供試体が割れない場合もあり、当該状態にある評価対象物を損傷させずに取り出すことは難しい。

特開２０１６−１８０７４０号公報

早野博幸ほか：光ファイバセンサを用いたコンクリート中の電食下における鉄筋の腐食膨張挙動，土木学会第71回年次学術講演会講演概要集，pp.765-766，2016.09

そこで、本発明は、セメント質硬化体中に埋設される繊維、鉄筋および被覆材料等の耐久性を簡易に評価する方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記目的を達成するため種々検討したところ、評価対象物を芯材に接触させて、セメント質硬化体中に埋設すれは、評価対象物の耐久性を簡易に評価できることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成を有するセメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法である。

［１］（Ａ）評価対象物を芯材に接触させる工程、（Ｂ）評価対象物が接触した芯材を型枠に配置した後、セメント組成物を打設して脱型し、供試体を作製する工程、および（Ｃ）作製した供試体を所定期間養生した後、該供試体を割裂して、芯材に接触した評価対象物を取り出し、評価対象物の耐久性を評価する工程を、少なくとも含む、セメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法。
［２］前記芯材が、鋼材、プラスチック、ガラス、またはセラミックスである、前記［１］に記載のセメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法。
［３］前記型枠が、供試体の割裂が容易になる溝を付与するためのスペーサーを、対向した状態で１組以上、型枠の内側の側面に設置してなる型枠である、前記［１］または［２］に記載の、セメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法。

本発明によれば、セメント質硬化体中の埋設物の耐久性を、簡易に評価することができる。

セメント質硬化体の供試体の中心位置に、評価対象物を配置した一例を示す図である。芯材に光ファイバーを巻き付けた状態を示す図である。面木（スペーサー）を対向して側面の内側に設置してなる型枠の中心に、光ファイバーを巻き付けた芯材を設置して、セメント組成部物を打設した状態を示す図である。芯材に耐アルカリガラス繊維ネットを巻き付けた状態を示す図である。セメント質硬化体の供試体の形状の一例を示す図である。割裂した供試体の状態を示す図である。光ファイバーの表面の状態を示すマイクロスコープ写真であり、（Ａ）は割裂した供試体から回収した光ファイバーの写真、（Ｂ）は評価試験前の光ファイバー写真である。耐アルカリガラス繊維（ネット）の表面の状態を示すマイクロスコープの写真であり、（Ａ）は割裂した供試体から回収した耐アルカリガラス繊維の写真、（Ｂ）は評価試験前の耐アルカリガラス繊維の写真である。

本発明は、前記のとおり、（Ａ）評価対象物を芯材に接触させる工程、（Ｂ）評価対象物が接触した芯材を型枠に配置した後、セメント組成物を打設して脱型し、供試体を作製する工程、（Ｃ）作製した供試体を所定期間養生した後、該供試体を割裂して、芯材に接触した評価対象物を取り出して、評価対象物の耐久性を評価する工程を、少なくとも含む、セメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法である。以下、前記（Ａ）〜（Ｃ）工程に分けて説明する。

（Ａ）工程
該工程は、評価対象物を芯材に接触させる工程である。前記接触は、例えば、接着剤やテープ等を用いて評価対象物の一部または全部を芯材に固定することにより、評価対象物全体を芯材に沿わす、巻き付ける、貼付する、または被覆する等の態様が挙げられる。
該評価対象物は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、光ファイバー、鉄線、繊維シート、および塗料等から選ばれる１種以上が挙げられる。これらのうち、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、光ファイバー、鉄線、および繊維シートは芯材に巻き付けて評価に供し、また、塗料は芯材に被覆して評価に供する。なお、芯材に２種類以上の評価対象物を接触させれば、１度の試験で複数の種類の材料の耐久性を評価でき効率的である。
芯材の形状は円筒や角柱が挙げられ、角材では、それぞれの面に異なる評価対象物を貼り付けて、また、円筒では、複数の異なる繊維を周回させて、評価に供することができる。また、芯材の材質は、鋼材（鉄筋）、プラスチック、ガラス、またはセラミックスが挙げられる。

（Ｂ）工程
該工程は、評価対象物が接触した芯材を型枠に配置した後、セメント組成物を打設して脱型し、供試体を作製する工程である。該型枠は特に制限されず、円筒形、角柱形のいずれも使える。該供試体は、供試体の割裂を容易にするため、面木等のスペーサーを、型枠の内側の側面に対向した状態で１組以上設置して、供試体の高さ方向に切欠きを入れた供試体が好ましい。スペーサーの断面形状は特に制限されず、三角形や四角形等が挙げられる。また、面木の材質は特に制限されず、木材、樹脂等が挙げられ、例えば、コンクリート用目地材、カットした木材、またはスポンジを用いると、切欠きの形成が容易である。
供試体のかぶり厚さ（供試体の表面（側面）から芯材の表面までの距離）は、評価対象物および芯材の寸法に応じて任意に設定できるが、セメント質硬化体中での耐久性を正しく評価するためには、好ましくは５ｍｍ以上である。また、供試体の割裂を容易にすることと、セメント質硬化体中での耐久性を正しく評価することの兼ね合いから、スペーサーの厚みは、スペーサーを設置した箇所におけるかぶり厚さに対し、好ましくは２５〜７５％である。
また、芯材の両端面がセメント組成物中に埋設されるように、セメント組成物を打設することが好ましい。芯材の上下面にもかぶりを設けることにより、耐久性の評価に影響を与える炭酸ガス等の外的因子がセメント質硬化体中に浸透することを防止できる。また、セメント組成物は、評価対象物が実際に使用されるセメント組成物が好ましいが、評価対象物の評価目的に応じて調整するとよい。例えば、アルカリや塩分を添加して、これらの劣化因子が評価対象物に及ぼす影響を評価することができる。

（Ｃ）工程
該工程は、作製した供試体を所定期間養生した後、該供試体を割裂して、芯材に接触した評価対象物を取り出して、評価対象物の耐久性を評価する工程である。ここで、養生方法は、特に制限されず、水中養生、封緘養生、湿空養生、促進養生等が挙げられ、評価対象物の実際の養生方法に準じて養生方法を選択するとよい。割裂の方法は、供試体の切り欠き部分に三角アングル等をあてがい、ハンマー等を用いて供試体を割裂して、評価対象物を回収する。なお、アングルに関しては必ずしも必要ではなく、ハンマーのみを使用して供試体を割裂することもできる。
また、前記評価対象物の耐久性を評価するとは、例えば、評価試験後の評価対象物の表面状態を、目視、マイクロスコープ等により観察する方法が挙げられ、評価対象物の評価項目に応じて各種分析・測定を行えばよい。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．供試体の作製
評価対象物を１周播き付けて、その両端を接着剤で固定した直径３０ｍｍ、高さ４０ｍｍのステンレス製鋼材（図２）を作製した。次に、断面の形状が正三角形で、高さが５ｍｍの２本の面木を対向して側面の内側に設置した、内径５０ｍｍ、高さ４０ｍｍの型枠の中に、表１に示す材料を用いて、表２に示す配合に従い混練して作製したモルタルを打設した（図３）。そして、打設して１日経過した後に脱型して、切欠きのある供試体を作製した（図５）。なお、評価対象物は、直径が１５０μｍの光ファイバーケーブル（図２、３）とネットの１区画の大きさが縦２５ｍｍ×横２５ｍｍの耐アルカリガラス繊維ネット（図４）を用いた。

２．耐久性の評価
前記作製した供試体は、５日間、４０℃の湿空環境下（相対湿度は９５％以上）で養生した後、長さ方向の切欠き部分に三角アングルを当てて、ハンマーでたたいて割裂し、評価対象物を巻き付けた鋼材を取り出した（図６）。さらに、鋼材から評価対象物を回収し、表面に付着した微細なモルタルをアセトンで除去した後、評価対象物の表面の様子をマイクロスコープを用いて観察した。その結果を図７、８に示す。

図６に示すように、芯材に巻いた評価対象物が容易に露出して、モルタルから剥離でき、評価対象物を損傷することなく回収できた。
また、図７、８に示す実施例では、モルタル中から回収した光ファイバー（図７の（Ａ)）、および耐アルカリガラス繊維ネット（図８の（Ａ））はともに、評価試験前の状態（それぞれ図７、８の（Ｂ））と比べ、損傷や外観の変化は認められなかったことから、本発明の耐久性評価方法において、いずれの評価対象物も耐アルカリ性は高いと評価した。

Claims

（Ａ）評価対象物を芯材に接触させる工程、（Ｂ）評価対象物が接触した芯材を型枠に配置した後、セメント組成物を打設して脱型し、供試体を作製する工程、および（Ｃ）作製した供試体を所定期間養生した後、該供試体を割裂して、芯材に接触した評価対象物を取り出し、評価対象物の耐久性を評価する工程を、少なくとも含む、セメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法。
前記芯材が、鋼材、プラスチック、ガラス、またはセラミックスである、請求項１に記載のセメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法。
前記型枠が、供試体の割裂が容易になる溝を付与するためのスペーサーを、対向した状態で１組以上、型枠の内側の側面に設置してなる型枠である、前記［１］または［２］に記載の、セメント質硬化体中の埋設物の耐久性評価方法。