仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法
【課題】仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法を提供する。
【解決手段】仕上塗材に対する測定から得られる当該仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfを用い、下記式（２）により仕上塗材の中性化抵抗値Ｒを求めて、中性化深さｘを予測する。
Ａ：コンクリートの中性化速度係数（既知）ｔ：材齢
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数（既知）
【解決手段】仕上塗材に対する測定から得られる当該仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfを用い、下記式（２）により仕上塗材の中性化抵抗値Ｒを求めて、中性化深さｘを予測する。
Ａ：コンクリートの中性化速度係数（既知）ｔ：材齢
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数（既知）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に実施することが可能な仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法として、特許文献１が知られている。特許文献１は、仕上塗材の全塗厚に仕上塗材中に含まれる樹脂成分の割合を乗じたものである樹脂塗膜厚さの異なる各種仕上塗材を施した各コンクリート試験体を用意し、この各試験体に各仕上塗材の材齢に相当する劣化を与えた後、この劣化を与えた各試験体に対し各材齢に相当する中性化促進試験を行って各材齢及び各樹脂塗膜厚さでの中性化深さを測定する工程と、測定した中性化深さに基づき、下記の式（Ａ）により各材齢及び各樹脂塗膜厚さでの中性化抵抗を求出する工程と、求出した中性化抵抗に基づき、単位樹脂塗膜厚さ当たりの中性化抵抗と材齢の関係を直線近似式で表しておく工程と、中性化深さを予測すべきコンクリート構造物の仕上塗材の樹脂塗膜厚と材齢を測定する工程と、測定された仕上塗材の樹脂塗膜厚と材齢とから上記直線近似式に基づいて中性化抵抗を求める工程と、求められた中性化抵抗を基に下記式（Ａ）によりコンクリート構造物の中性化深さを予測するコンクリート構造物の中性化深さの予測方法である。
【０００３】
【数３】
【０００４】
上記式（Ａ）において、Ｃ：中性化深さ（ｍｍ）、ｔ：材齢、Ａ0：仕上げなしの場合のコンクリート構造物の中性化速度係数、Ｒ：中性化抵抗である。
【０００５】
特許文献１では少なくとも、（イ）各種仕上塗材を施した各コンクリート試験体を用意する、（ロ）各試験体に各仕上塗材の材齢ｔに相当する劣化を与える、（ハ）劣化を与えた各試験体に対し各材齢ｔに相当する中性化促進試験を行う、（ニ）中性化促進試験を行った各試験体に対し、各材齢ｔ及び各樹脂塗膜厚さでの中性化深さＣを測定する、（ホ）測定した中性化深さＣに基づき、式（Ａ）により各材齢ｔ及び各樹脂塗膜厚さでの中性化抵抗Ｒを求出する、ようにしていた。
【特許文献１】特許第４０３９９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１にあっては、中性化抵抗Ｒを求めるにあたり、試験体に対し中性化促進試験を実施し、実際に試験体の中性化深さＣを測定し、これを式（Ａ）に算入するようにしていた。このため、仕上塗材を施したコンクリートの試験体を用意する必要があった。またこの試験体を扱って、劣化処理を行う必要があった。さらに、これら試験体に対し、大掛かりな中性化促進試験を行う必要があった。さらに、その後、中性化深さＣを実測する作業も必要であった。以上のことから、中性化抵抗Ｒを求める作業が極めて煩雑なものであった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に実施することが可能な仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法は、下記式（１）により、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さｘを予測する方法において、上記仕上塗材に対する測定から得られる当該仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfを用い、下記式（２）により仕上塗材の中性化抵抗値Ｒを求めて、上記中性化深さｘを予測することを特徴とする仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【０００９】
【数４】
Ａ：コンクリートの中性化速度係数（既知）
ｔ：材齢
【００１０】
【数５】
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数（既知）
【００１１】
前記仕上塗材の前記厚さｄが、樹脂塗膜厚さであることを特徴とする。
【００１２】
前記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、前記材齢ｔに相当する劣化を与えたときの値であることを特徴とする。
【００１３】
所定厚さの前記仕上塗材の試験体を作成し、該試験体に前記材齢ｔに相当する劣化を与え、その後、濃度の異なるＣＯ2雰囲気の間に上記試験体を設置し、ＣＯ2が時間経過に伴って該試験体を透過することによるＣＯ2雰囲気の濃度変化を測定し、これら濃度変化と経過時間から上記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法にあっては、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
[１] 理論的検討による、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測式の導出について
【００１７】
二酸化炭素は、仕上塗材および中性化したコンクリート中を、フィックの第一法則に従って拡散していくと仮定して、以下の検討を行った。図１には、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化進行のモデル図が示されている。材齢ｔにコンクリートの表面から深さｘの位置まで中性化が進行した定常状態において、深さ方向に直角な面を面積Ｓとすると、Δｔ時間当たりに仕上塗材を拡散してコンクリート表層部に達する二酸化炭素の量ΔＣＯ2は、下記式（３）で、また、Δｔ時間当たりに中性化したコンクリート中を拡散して深さｘに達する二酸化炭素の量ΔＣＯ2は、下記式（４）で表される。そして、中性化領域を拡散してきた二酸化炭素が、厚さΔｘの境界領域に存在するＣａ（ＯＨ）2と瞬時に反応してＣａＣＯ3になるときに消費される二酸化炭素の量ΔＣＯ2は、下記式（５）で表される。
【００１８】
【数６】
ここに、
Ｃo：仕上塗材表面のＣＯ2濃度
Ｃ’：コンクリート表面のＣＯ2濃度
Ｄf：仕上塗材のＣＯ2拡散係数
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数
ｄ ：仕上塗材の厚さ
ｘ ：中性化深さ
ｔ ：材齢
Ｓ ：面積
Ｈ ：コンクリートの単位体積あたりのＣａ（ＯＨ）2量
Δｘ：境界領域の厚さ
Δｔ：微小時間
【００１９】
式（３）〜式（５）より、Ｃ’，Ｓを消去して整理すると、下記式（６）が得られる。
【００２０】
【数７】
【００２１】
Δｔ→０とすれば、下記の微分方程式（式（７））が得られる。
【００２２】
【数８】
【００２３】
式（７）の両辺を積分して整理すると、下記式（８）が得られる。
【００２４】
【数９】
ここで、
【００２５】
【数１０】
【００２６】
とすると、中性化深さｘの予測式は、下記式（１）によって表される。
【００２７】
【数１１】
ここに、Ａはコンクリートの中性化速度係数、Ｒは中性化抵抗値である。
【００２８】
図１のモデルから検討した上記式（１）より、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さｘは、理論的にも中性化期間（材齢：ｔ）との間に√ｔ則が成り立ち、拡散理論からも仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さｘは式（１）で表すことが可能であることが分かった。この式（１）は、背景技術で述べた式（Ａ）と合致する。従って、図１のモデルおよびこれより式（１）を導いた理論的検討は、妥当である。
【００２９】
[２] [１]の理論的検討に基づく、仕上塗材の中性化抵抗値Ｒの算出式の導出について
【００３０】
式（１）の中性化抵抗値Ｒは、上記[１]で当該式（１）を導出する際の中間式である、式（９）および式（１０）より、ＣＯ，Ｈを消去して整理することで、下記式（２）で表される。
【００３１】
【数１２】
【００３２】
すなわち、中性化抵抗値Ｒは、コンクリートの中性化速度係数ＡとＣＯ2拡散係数Ｄc、および仕上塗材の厚さｄおよびＣＯ2拡散係数Ｄfから求めることができる。
【００３３】
[３] [２]の仕上塗材の中性化抵抗値Ｒの算出式の検証について
【００３４】
仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfを測定し、測定対象の仕上塗材の厚さｄ、コンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄc（コンクリート種別ごとに既知：別途実測してもよい）、並びにコンクリートの中性化速度係数Ａ（コンクリート種別ごとに既知：別途実測してもよい）を用いて、[２]で得た上記式（２）より中性化抵抗の理論値Ｒを求め、既往の促進中性化試験から得られている中性化抵抗の実験値との比較検討を行い、[１]の拡散理論による中性化進行モデルの理論的検討、並びにそれより得られた[２]の式（２）が妥当であることが、以下の検証により判明した。
【００３５】
[３−１] 検証のための測定方法
[Ａ] ＣＯ2拡散係数測定装置
今回、仕上塗材の二酸化炭素の拡散係数Ｄfを測定するための装置を新たに考案し、製作した。装置の概要を図２に示す。装置の仕様、測定条件を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
測定装置１は、一定濃度の二酸化炭素養生槽（外装チャンバ）２内に、測定対象の試験体（基板）３を取り付けて密閉したチャンバ（測定チャンバ）４を設置し、その測定チャンバ４内の二酸化炭素濃度の時間変化を測定するものである。外装チャンバ２の二酸化炭素濃度は、使用するＣＯ2ガスボンベ５の濃度（Ｎ2ベースでＣＯ2３０００ｐｐｍ）と外装チャンバ２の容量から一定濃度が維持できる２３００ｐｐｍに設定した。ガスボンベ５からは外装チャンバ２へ、ガスを一定（１００ｍｌ／ｍｉｎ）供給する。外装チャンバ２内には、内部濃度の管理用として、ＣＯ2濃度計６を設ける。
【００３８】
測定チャンバ４内の二酸化炭素の濃度は、屋外と同程度の濃度範囲である５００ｐｐｍから６００ｐｐｍまでを対象とした。測定チャンバ４内のガスを循環させる経路７を設け、この経路７の途中に、測定チャンバ４内の濃度測定用としてＣＯ2濃度計８を設ける。これにより、濃度の異なるＣＯ2雰囲気の間に設置された試験体３を、ＣＯ2が時間経過に伴って透過することによるＣＯ2雰囲気の濃度変化が測定される。
【００３９】
仕上塗材を施す下地は、仕上塗材からＣＯ2拡散係数Ｄfを直接得るため、透気性が仕上塗材より極めて大きく、仕上塗材の施工に不具合がなく、かつ、仕上塗材の促進劣化環境下において不具合が生じないことが必要条件となる。そこで、図３に示すように、仕上塗材９の下地には透気性の大きいメッキシート１０を用いた。メッキシート１０単体では剛性が乏しいため、開口部１１を設けたアクリル板１２にメッキシート１０を貼り付けて仕上塗材９を施し、それを試験体（基板）３とした。
【００４０】
上記測定の適否を検証するため、コンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄcも測定した。コンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄcについては、これまで実施されてきた実験で、コンクリート表層部をモルタル板で模擬しているため、この測定でも、コンクリート表層部を模擬したモルタル板で行った。コンクリートＣＯ2拡散係数Ｄcの測定も、モルタル板を測定チャンバに直接取り付けて行った。
【００４１】
測定チャンバ内の気密性については、開口部を設けていないアクリル板を測定チャンバに取り付けて事前確認を行った。
【００４２】
[Ｂ] 試験体
[ａ] 仕上塗材
仕上塗材の種類と仕上塗材に与える化学的劣化の水準を表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
仕上塗材は、これまで実施されてきた実験で使用されたことのあるものと同じとし、複層塗材（ＡＴ）、防水形外装薄塗材（ＳＥ）、防水形複層塗材（ＥＴ）の３種類とした。仕上塗材には、中性化の抑制効果に対して大きく影響を及ぼす化学的劣化を与えることとし、仕上塗材を施して、７日間２０℃気中養生した後、キセノンウェザーメータを用いて劣化を行った。キセノンアーク照射時間は１５００時間と３０００時間とし、同一条件の試験体数は各２体とした。なお、これまで実施されてきた実験では、化学的劣化にサンシャインウェザーメータが使用されているが、ＪＩＳ Ａ ６９０９の改定により耐候性試験に用いる試験装置がサンシャインウェザーメータからキセノンウェザーメータ（ＪＩＳ Ａ ６９０９：２００３）に変更されたため、本測定では、キセノンウェザーメータを使用した。
【００４５】
仕上塗材の平均塗膜厚さと、塗膜のうち仕上塗材に含まれる樹脂質量分に相当する塗膜厚さ（以下、樹脂塗膜厚さという）を表３に示す。各仕上塗材の塗膜厚さｄについては、これまで実施されてきた実験の場合と同様に、標準塗りの１／２とし、複層塗材（ＡＴ）の主材も省略した。
【００４６】
【表３】
【００４７】
[ｂ] モルタル板
モルタル板の形状は７０×１５０ｍｍ、厚さは５ｍｍとした。モルタル板は厚さが薄くブリージングの影響を大きく受けてモルタル板全体の平均の水セメント比が小さくなるため、水セメント比６０％のコンクリートの圧縮強度、細孔径分布とほぼ同等となるよう、モルタル板の水セメント比は６８％とした。
【００４８】
モルタル板の試験体数は２体とし、打ち込み後材齢４週まで標準水中養生し、その後温度２０±２℃、相対湿度６０±５％で養生した。ＣＯ2拡散係数測定前に、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％、ＣＯ2濃度５±０．２％の条件下で２６週間促進中性化を行い、全断面を中性化させた。
【００４９】
[Ｃ] 化学的劣化方法について
キセノンウェザーメータの仕様等を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
キセノンアーク照射による仕上塗材の劣化程度を確認するため、仕上塗材の色差と光沢を照射２５０時間毎に測定した。色差は測色色差計を用いて、Ｌａｂ法により、Ｌ*ａ*ｂ*表色系からΔＥ*ａｂを求めた。測定は３点行い、３点の平均値から色差を求めた。光沢は光沢計を用いて６０°鏡面光沢度を５点測定し平均値から光沢を求めた。
【００５２】
[３−２] 測定結果
[Ａ] 仕上塗材の化学的劣化
化学的劣化における仕上塗材の色差の推移と、光沢保持率の推移を図４および図５に示す。色差は照射時間が長くなるとともに増加し、光沢保持率においては複層塗材（ＡＴ、ＥＴ）では照射１５００時間以降の変化は緩慢となったが、いずれの仕上塗材においてもキセノンアーク照射により減少する傾向がみられ、仕上塗材が劣化していることがうかがえた。
【００５３】
[Ｂ] 測定結果に基づくＣＯ2拡散係数の算出
材齢ｔに相当する劣化を与えた試験体である仕上塗材およびモルタル板のＣＯ2拡散係数Ｄf，Ｄcは、下記式（１１）により算出することができる。すなわち、濃度変化と経過時間から試験体のＣＯ2拡散係数Ｄ（Ｄf、Ｄc）が算出される。
【００５４】
【数１３】
ここに、
Ｄ：試験体のＣＯ2拡散係数（ｍｍ2／ｓ）
ΔＣＯ2：経過時間（材齢）ｔに測定チャンバ内に流入したＣＯ2の量（ｇ）
Ｃout：外装チャンバ内のＣＯ2濃度（ｇ／ｍｍ3）
Ｃin：測定チャンバ内のＣＯ2濃度（ｇ／ｍｍ3）
ｈ：試験体の厚さ（ｍｍ）
Ａ：試験体の面積（ｍｍ2）
ｔ：経過時間（材齢）（ｓ）
【００５５】
[ａ] 仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄf
各仕上塗材毎のキセノンアーク照射時間と測定チャンバ内の濃度５００ｐｐｍから６００ｐｐｍまでの変化時間の関係を図６に示す。いずれの仕上塗材も照射時間が長いほど濃度変化に要する時間は短くなった。仕上塗材の種類の比較では、劣化なしにおいては防水形外装薄塗材（ＳＥ）が最も長く、次いで防水形複層塗材（ＥＴ）、複層塗材（ＡＴ）の順であった。照射３０００時間では防水形外装薄塗材（ＳＥ）と防水形複層塗材（ＥＴ）はほぼ同等で、これらよりも複層塗材（ＡＴ）は濃度変化に要する時間は短かった。これは、複層塗材（ＡＴ）は総塗膜厚さが最も薄いことによると考えられる。
【００５６】
上記式（１１）を用いたＣＯ2拡散係数Ｄfの算出結果として、キセノンアーク照射時間と総塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfとの関係を図７に、樹脂塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfとの関係を図８に示す。複層塗材（ＡＴ）、伸長形複層塗材主材仕上形（防水形外装薄塗材（ＳＥ）に相当）および伸長形複層塗材（防水形複層塗材（ＥＴ）に相当）のＣＯ2拡散係数Ｄfについては、１．０〜６０×１０-7ｃｍ2／ｓとの報告がなされている。総塗膜厚さから求めた本測定に基づく算出結果の範囲は、劣化させた試験体を含め、２．１〜３３．７×１０-7ｃｍ2／ｓであり、報告されている範囲と同程度の範囲にあることが認められた。
【００５７】
ＣＯ2拡散係数Ｄfは照射時間が長いほど概ね大きくなる傾向がみられた。すなわち、仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、仕上塗材の劣化が進むほど大きくなる。樹脂塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfは、総塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfよりも各仕上塗材の差は小さくなる傾向であった。ＣＯ2拡散係数Ｄfについて、仕上塗材の種類にかかわらず、樹脂塗膜厚さで一様に評価できると考えられる。
【００５８】
[ｂ] モルタル板のＣＯ2拡散係数Ｄc
測定チャンバ内の濃度５００ｐｐｍから６００ｐｐｍまでの変化時間およびＣＯ2拡散係数Ｄcの算出結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
モルタルのＣＯ2拡散係数Ｄcについては、１．５×１０-4ｃｍ2／ｓとの報告がなされている。本測定に基づく算出結果は、ほぼ同等であることが認められた。
【００６１】
[ｃ] 測定結果に基づく中性化抵抗値Ｒの評価
上記測定による測定結果から算出された仕上塗材およびモルタル板のＣＯ2拡散係数Ｄf、Ｄcの算出結果を用いて、式（２）から、中性化抵抗値Ｒを算出した。当該中性化抵抗値Ｒと、既往の促進中性化試験から得られている中性化抵抗の実験値との比較を図９に示す。図９において、式（２）によるものを「中性化抵抗理論値」といい、促進中性化試験によるものを「中性化抵抗実験値」という。これら値が一致する傾き「１」の一次関数に隣接してプロットできていることが分かる。
【００６２】
中性化抵抗理論値の計算には、樹脂塗膜厚さｄを用い、コンクリートの中性化速度係数Ａには、促進中性化試験より得られた既知の値を用いた。中性化抵抗実験値は、サンシャインウェザーメータにより劣化させた仕上塗材で覆ったコンクリートの促進中性化試験の結果から、式（１）を用いて、逆算したものである。なお、促進中性化試験において中性化深さｘが極めて小さいものは除外した。
【００６３】
図９から、中性化抵抗値は、１０〜１５√週以下の範囲において、理論値が実験値と一致する傾向にあることを検証できた。一方、１５√週を超える中性化抵抗値が大きい範囲においては、理論値と実験値に差がみられる。
【００６４】
ここで、中性化抵抗値と中性化深さの関係を図１０に示す。中性化抵抗値は、中性化率が小さいほど、数値変化が大きくなる特性を有している。中性化率とは、「仕上塗材の無いコンクリートの中性化深さに対する、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの比」をいう。中性化抵抗値が大きい、すなわち、仕上塗材が施されていないコンクリートの中性化に比べて、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さが小さい場合、このとき実験値から中性化抵抗値を算出すると、中性化抵抗値は、仕上塗材が施されたコンクリートの僅かな中性化の変動で、大きく数値が変動する。中性化抵抗の実験値は、中性化抵抗の大きい範囲において変動が生じやすく、そのため、理論値との差が生じたと考えられる。
【００６５】
中性化抵抗値が小さいほど、中性化進行への影響が大きくなるため、仕上塗材を施したコンクリートの中性化進行を予測する上では、中性化抵抗値が小さい範囲での予測精度が重要である。
【００６６】
データの変動が小さい、すなわち、データの信頼性が大きいと考えられる中性化抵抗値が小さい範囲の１０〜１５√週以下において、上記図１のモデルの検討より、上記測定に基づいて算出した仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfの値から上記式（２）より得た中性化抵抗値Ｒは、従来の促進中性化試験で得られた中性化抵抗値と一致するので、仮定した上記の中性化進行モデルが立証された。また、上記測定により求めた仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfから、仕上塗材を施したコンクリートの中性化進行を予測することができる。
【００６７】
本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法は、仕上塗材の二酸化炭素の拡散性に着目し、本願発明者が提示した拡散理論に基づく仕上塗材を施したコンクリートの中性化進行モデルと、当該モデルに基づく理論式の導出過程で得られた仕上塗材の拡散係数と中性化抵抗値との関係式（式（２））に基づくものである。
【００６８】
二酸化炭素の拡散が定常状態の場合、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さｘは、中性化期間との間に√ｔ則が成立するとの前提で、既知のコンクリートの中性化速度係数Ａ、既知のコンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄc、仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfおよび仕上塗材の塗膜厚さｄとから求めることができる中性化抵抗値Ｒにより、予測することができる。
【００６９】
仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、上記測定方法に基づいて、式（１１）から求めることができ、これにより、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さを予測することができる。
【００７０】
以上説明したように、本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法にあっては、設定される仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfのみを測定し、これを式（２）に算入して中性化抵抗値Ｒを求めることができるので、中性化深さｘを簡単に予測することができる。すなわち、中性化進行の理論モデルから式（２）を特定したことで、仕上塗材単独の劣化試験を行って、主としてそのＣＯ2拡散係数Ｄfを測定すればよく、予測作業を容易化することができる。従って、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さを予測することができる。
【００７１】
本発明によれば、新設のコンクリート構造物の経年による中性化深さを予測して長期での補修計画を立てたり、既存のコンクリート構造物の中性化の状態を予測して補修を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における仕上塗材が施されたコンクリートの中性化進行のモデル図である。
【図２】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法に使用される拡散係数測定装置の一例を示す概略図である。
【図３】図２の測定装置に適用される試験体を示す概略平面図である。
【図４】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法で適用される化学的劣化の一例における仕上塗材の色差の推移を示すグラフ図である。
【図５】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法で適用される化学的劣化の一例における仕上塗材の光沢保持率の推移を示すグラフ図である。
【図６】図２の測定装置で行った仕上塗材における照射時間と濃度変化時間の関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における式（１１）により、照射時間と仕上塗材の総塗膜厚さから求めたＣＯ２拡散係数との関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における式（１１）により、照射時間と仕上塗材の樹脂塗膜厚さから求めたＣＯ２拡散係数との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における式（２）から求めた中性化抵抗理論値と既往の促進中性化試験で得られている中性化抵抗実験値との比較を示すグラフ図である。
【図１０】中性化抵抗値と中性化深さ（中性化率）との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ＣＯ2拡散係数測定装置
２ 二酸化炭素養生槽（外装チャンバ）
３ 試験体（基板）
４ チャンバ（測定チャンバ）
５ ガスボンベ
６ ＣＯ2濃度計
７ 経路
８ ＣＯ2濃度計
９ 仕上塗材
１０ メッキシート
１１ 開口部
１２ アクリル板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に実施することが可能な仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法として、特許文献１が知られている。特許文献１は、仕上塗材の全塗厚に仕上塗材中に含まれる樹脂成分の割合を乗じたものである樹脂塗膜厚さの異なる各種仕上塗材を施した各コンクリート試験体を用意し、この各試験体に各仕上塗材の材齢に相当する劣化を与えた後、この劣化を与えた各試験体に対し各材齢に相当する中性化促進試験を行って各材齢及び各樹脂塗膜厚さでの中性化深さを測定する工程と、測定した中性化深さに基づき、下記の式（Ａ）により各材齢及び各樹脂塗膜厚さでの中性化抵抗を求出する工程と、求出した中性化抵抗に基づき、単位樹脂塗膜厚さ当たりの中性化抵抗と材齢の関係を直線近似式で表しておく工程と、中性化深さを予測すべきコンクリート構造物の仕上塗材の樹脂塗膜厚と材齢を測定する工程と、測定された仕上塗材の樹脂塗膜厚と材齢とから上記直線近似式に基づいて中性化抵抗を求める工程と、求められた中性化抵抗を基に下記式（Ａ）によりコンクリート構造物の中性化深さを予測するコンクリート構造物の中性化深さの予測方法である。
【０００３】
【数３】
【０００４】
上記式（Ａ）において、Ｃ：中性化深さ（ｍｍ）、ｔ：材齢、Ａ0：仕上げなしの場合のコンクリート構造物の中性化速度係数、Ｒ：中性化抵抗である。
【０００５】
特許文献１では少なくとも、（イ）各種仕上塗材を施した各コンクリート試験体を用意する、（ロ）各試験体に各仕上塗材の材齢ｔに相当する劣化を与える、（ハ）劣化を与えた各試験体に対し各材齢ｔに相当する中性化促進試験を行う、（ニ）中性化促進試験を行った各試験体に対し、各材齢ｔ及び各樹脂塗膜厚さでの中性化深さＣを測定する、（ホ）測定した中性化深さＣに基づき、式（Ａ）により各材齢ｔ及び各樹脂塗膜厚さでの中性化抵抗Ｒを求出する、ようにしていた。
【特許文献１】特許第４０３９９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１にあっては、中性化抵抗Ｒを求めるにあたり、試験体に対し中性化促進試験を実施し、実際に試験体の中性化深さＣを測定し、これを式（Ａ）に算入するようにしていた。このため、仕上塗材を施したコンクリートの試験体を用意する必要があった。またこの試験体を扱って、劣化処理を行う必要があった。さらに、これら試験体に対し、大掛かりな中性化促進試験を行う必要があった。さらに、その後、中性化深さＣを実測する作業も必要であった。以上のことから、中性化抵抗Ｒを求める作業が極めて煩雑なものであった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に実施することが可能な仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法は、下記式（１）により、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さｘを予測する方法において、上記仕上塗材に対する測定から得られる当該仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfを用い、下記式（２）により仕上塗材の中性化抵抗値Ｒを求めて、上記中性化深さｘを予測することを特徴とする仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【０００９】
【数４】
Ａ：コンクリートの中性化速度係数（既知）
ｔ：材齢
【００１０】
【数５】
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数（既知）
【００１１】
前記仕上塗材の前記厚さｄが、樹脂塗膜厚さであることを特徴とする。
【００１２】
前記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、前記材齢ｔに相当する劣化を与えたときの値であることを特徴とする。
【００１３】
所定厚さの前記仕上塗材の試験体を作成し、該試験体に前記材齢ｔに相当する劣化を与え、その後、濃度の異なるＣＯ2雰囲気の間に上記試験体を設置し、ＣＯ2が時間経過に伴って該試験体を透過することによるＣＯ2雰囲気の濃度変化を測定し、これら濃度変化と経過時間から上記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法にあっては、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
[１] 理論的検討による、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測式の導出について
【００１７】
二酸化炭素は、仕上塗材および中性化したコンクリート中を、フィックの第一法則に従って拡散していくと仮定して、以下の検討を行った。図１には、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化進行のモデル図が示されている。材齢ｔにコンクリートの表面から深さｘの位置まで中性化が進行した定常状態において、深さ方向に直角な面を面積Ｓとすると、Δｔ時間当たりに仕上塗材を拡散してコンクリート表層部に達する二酸化炭素の量ΔＣＯ2は、下記式（３）で、また、Δｔ時間当たりに中性化したコンクリート中を拡散して深さｘに達する二酸化炭素の量ΔＣＯ2は、下記式（４）で表される。そして、中性化領域を拡散してきた二酸化炭素が、厚さΔｘの境界領域に存在するＣａ（ＯＨ）2と瞬時に反応してＣａＣＯ3になるときに消費される二酸化炭素の量ΔＣＯ2は、下記式（５）で表される。
【００１８】
【数６】
ここに、
Ｃo：仕上塗材表面のＣＯ2濃度
Ｃ’：コンクリート表面のＣＯ2濃度
Ｄf：仕上塗材のＣＯ2拡散係数
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数
ｄ ：仕上塗材の厚さ
ｘ ：中性化深さ
ｔ ：材齢
Ｓ ：面積
Ｈ ：コンクリートの単位体積あたりのＣａ（ＯＨ）2量
Δｘ：境界領域の厚さ
Δｔ：微小時間
【００１９】
式（３）〜式（５）より、Ｃ’，Ｓを消去して整理すると、下記式（６）が得られる。
【００２０】
【数７】
【００２１】
Δｔ→０とすれば、下記の微分方程式（式（７））が得られる。
【００２２】
【数８】
【００２３】
式（７）の両辺を積分して整理すると、下記式（８）が得られる。
【００２４】
【数９】
ここで、
【００２５】
【数１０】
【００２６】
とすると、中性化深さｘの予測式は、下記式（１）によって表される。
【００２７】
【数１１】
ここに、Ａはコンクリートの中性化速度係数、Ｒは中性化抵抗値である。
【００２８】
図１のモデルから検討した上記式（１）より、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さｘは、理論的にも中性化期間（材齢：ｔ）との間に√ｔ則が成り立ち、拡散理論からも仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さｘは式（１）で表すことが可能であることが分かった。この式（１）は、背景技術で述べた式（Ａ）と合致する。従って、図１のモデルおよびこれより式（１）を導いた理論的検討は、妥当である。
【００２９】
[２] [１]の理論的検討に基づく、仕上塗材の中性化抵抗値Ｒの算出式の導出について
【００３０】
式（１）の中性化抵抗値Ｒは、上記[１]で当該式（１）を導出する際の中間式である、式（９）および式（１０）より、ＣＯ，Ｈを消去して整理することで、下記式（２）で表される。
【００３１】
【数１２】
【００３２】
すなわち、中性化抵抗値Ｒは、コンクリートの中性化速度係数ＡとＣＯ2拡散係数Ｄc、および仕上塗材の厚さｄおよびＣＯ2拡散係数Ｄfから求めることができる。
【００３３】
[３] [２]の仕上塗材の中性化抵抗値Ｒの算出式の検証について
【００３４】
仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfを測定し、測定対象の仕上塗材の厚さｄ、コンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄc（コンクリート種別ごとに既知：別途実測してもよい）、並びにコンクリートの中性化速度係数Ａ（コンクリート種別ごとに既知：別途実測してもよい）を用いて、[２]で得た上記式（２）より中性化抵抗の理論値Ｒを求め、既往の促進中性化試験から得られている中性化抵抗の実験値との比較検討を行い、[１]の拡散理論による中性化進行モデルの理論的検討、並びにそれより得られた[２]の式（２）が妥当であることが、以下の検証により判明した。
【００３５】
[３−１] 検証のための測定方法
[Ａ] ＣＯ2拡散係数測定装置
今回、仕上塗材の二酸化炭素の拡散係数Ｄfを測定するための装置を新たに考案し、製作した。装置の概要を図２に示す。装置の仕様、測定条件を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
測定装置１は、一定濃度の二酸化炭素養生槽（外装チャンバ）２内に、測定対象の試験体（基板）３を取り付けて密閉したチャンバ（測定チャンバ）４を設置し、その測定チャンバ４内の二酸化炭素濃度の時間変化を測定するものである。外装チャンバ２の二酸化炭素濃度は、使用するＣＯ2ガスボンベ５の濃度（Ｎ2ベースでＣＯ2３０００ｐｐｍ）と外装チャンバ２の容量から一定濃度が維持できる２３００ｐｐｍに設定した。ガスボンベ５からは外装チャンバ２へ、ガスを一定（１００ｍｌ／ｍｉｎ）供給する。外装チャンバ２内には、内部濃度の管理用として、ＣＯ2濃度計６を設ける。
【００３８】
測定チャンバ４内の二酸化炭素の濃度は、屋外と同程度の濃度範囲である５００ｐｐｍから６００ｐｐｍまでを対象とした。測定チャンバ４内のガスを循環させる経路７を設け、この経路７の途中に、測定チャンバ４内の濃度測定用としてＣＯ2濃度計８を設ける。これにより、濃度の異なるＣＯ2雰囲気の間に設置された試験体３を、ＣＯ2が時間経過に伴って透過することによるＣＯ2雰囲気の濃度変化が測定される。
【００３９】
仕上塗材を施す下地は、仕上塗材からＣＯ2拡散係数Ｄfを直接得るため、透気性が仕上塗材より極めて大きく、仕上塗材の施工に不具合がなく、かつ、仕上塗材の促進劣化環境下において不具合が生じないことが必要条件となる。そこで、図３に示すように、仕上塗材９の下地には透気性の大きいメッキシート１０を用いた。メッキシート１０単体では剛性が乏しいため、開口部１１を設けたアクリル板１２にメッキシート１０を貼り付けて仕上塗材９を施し、それを試験体（基板）３とした。
【００４０】
上記測定の適否を検証するため、コンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄcも測定した。コンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄcについては、これまで実施されてきた実験で、コンクリート表層部をモルタル板で模擬しているため、この測定でも、コンクリート表層部を模擬したモルタル板で行った。コンクリートＣＯ2拡散係数Ｄcの測定も、モルタル板を測定チャンバに直接取り付けて行った。
【００４１】
測定チャンバ内の気密性については、開口部を設けていないアクリル板を測定チャンバに取り付けて事前確認を行った。
【００４２】
[Ｂ] 試験体
[ａ] 仕上塗材
仕上塗材の種類と仕上塗材に与える化学的劣化の水準を表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
仕上塗材は、これまで実施されてきた実験で使用されたことのあるものと同じとし、複層塗材（ＡＴ）、防水形外装薄塗材（ＳＥ）、防水形複層塗材（ＥＴ）の３種類とした。仕上塗材には、中性化の抑制効果に対して大きく影響を及ぼす化学的劣化を与えることとし、仕上塗材を施して、７日間２０℃気中養生した後、キセノンウェザーメータを用いて劣化を行った。キセノンアーク照射時間は１５００時間と３０００時間とし、同一条件の試験体数は各２体とした。なお、これまで実施されてきた実験では、化学的劣化にサンシャインウェザーメータが使用されているが、ＪＩＳ Ａ ６９０９の改定により耐候性試験に用いる試験装置がサンシャインウェザーメータからキセノンウェザーメータ（ＪＩＳ Ａ ６９０９：２００３）に変更されたため、本測定では、キセノンウェザーメータを使用した。
【００４５】
仕上塗材の平均塗膜厚さと、塗膜のうち仕上塗材に含まれる樹脂質量分に相当する塗膜厚さ（以下、樹脂塗膜厚さという）を表３に示す。各仕上塗材の塗膜厚さｄについては、これまで実施されてきた実験の場合と同様に、標準塗りの１／２とし、複層塗材（ＡＴ）の主材も省略した。
【００４６】
【表３】
【００４７】
[ｂ] モルタル板
モルタル板の形状は７０×１５０ｍｍ、厚さは５ｍｍとした。モルタル板は厚さが薄くブリージングの影響を大きく受けてモルタル板全体の平均の水セメント比が小さくなるため、水セメント比６０％のコンクリートの圧縮強度、細孔径分布とほぼ同等となるよう、モルタル板の水セメント比は６８％とした。
【００４８】
モルタル板の試験体数は２体とし、打ち込み後材齢４週まで標準水中養生し、その後温度２０±２℃、相対湿度６０±５％で養生した。ＣＯ2拡散係数測定前に、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％、ＣＯ2濃度５±０．２％の条件下で２６週間促進中性化を行い、全断面を中性化させた。
【００４９】
[Ｃ] 化学的劣化方法について
キセノンウェザーメータの仕様等を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
キセノンアーク照射による仕上塗材の劣化程度を確認するため、仕上塗材の色差と光沢を照射２５０時間毎に測定した。色差は測色色差計を用いて、Ｌａｂ法により、Ｌ*ａ*ｂ*表色系からΔＥ*ａｂを求めた。測定は３点行い、３点の平均値から色差を求めた。光沢は光沢計を用いて６０°鏡面光沢度を５点測定し平均値から光沢を求めた。
【００５２】
[３−２] 測定結果
[Ａ] 仕上塗材の化学的劣化
化学的劣化における仕上塗材の色差の推移と、光沢保持率の推移を図４および図５に示す。色差は照射時間が長くなるとともに増加し、光沢保持率においては複層塗材（ＡＴ、ＥＴ）では照射１５００時間以降の変化は緩慢となったが、いずれの仕上塗材においてもキセノンアーク照射により減少する傾向がみられ、仕上塗材が劣化していることがうかがえた。
【００５３】
[Ｂ] 測定結果に基づくＣＯ2拡散係数の算出
材齢ｔに相当する劣化を与えた試験体である仕上塗材およびモルタル板のＣＯ2拡散係数Ｄf，Ｄcは、下記式（１１）により算出することができる。すなわち、濃度変化と経過時間から試験体のＣＯ2拡散係数Ｄ（Ｄf、Ｄc）が算出される。
【００５４】
【数１３】
ここに、
Ｄ：試験体のＣＯ2拡散係数（ｍｍ2／ｓ）
ΔＣＯ2：経過時間（材齢）ｔに測定チャンバ内に流入したＣＯ2の量（ｇ）
Ｃout：外装チャンバ内のＣＯ2濃度（ｇ／ｍｍ3）
Ｃin：測定チャンバ内のＣＯ2濃度（ｇ／ｍｍ3）
ｈ：試験体の厚さ（ｍｍ）
Ａ：試験体の面積（ｍｍ2）
ｔ：経過時間（材齢）（ｓ）
【００５５】
[ａ] 仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄf
各仕上塗材毎のキセノンアーク照射時間と測定チャンバ内の濃度５００ｐｐｍから６００ｐｐｍまでの変化時間の関係を図６に示す。いずれの仕上塗材も照射時間が長いほど濃度変化に要する時間は短くなった。仕上塗材の種類の比較では、劣化なしにおいては防水形外装薄塗材（ＳＥ）が最も長く、次いで防水形複層塗材（ＥＴ）、複層塗材（ＡＴ）の順であった。照射３０００時間では防水形外装薄塗材（ＳＥ）と防水形複層塗材（ＥＴ）はほぼ同等で、これらよりも複層塗材（ＡＴ）は濃度変化に要する時間は短かった。これは、複層塗材（ＡＴ）は総塗膜厚さが最も薄いことによると考えられる。
【００５６】
上記式（１１）を用いたＣＯ2拡散係数Ｄfの算出結果として、キセノンアーク照射時間と総塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfとの関係を図７に、樹脂塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfとの関係を図８に示す。複層塗材（ＡＴ）、伸長形複層塗材主材仕上形（防水形外装薄塗材（ＳＥ）に相当）および伸長形複層塗材（防水形複層塗材（ＥＴ）に相当）のＣＯ2拡散係数Ｄfについては、１．０〜６０×１０-7ｃｍ2／ｓとの報告がなされている。総塗膜厚さから求めた本測定に基づく算出結果の範囲は、劣化させた試験体を含め、２．１〜３３．７×１０-7ｃｍ2／ｓであり、報告されている範囲と同程度の範囲にあることが認められた。
【００５７】
ＣＯ2拡散係数Ｄfは照射時間が長いほど概ね大きくなる傾向がみられた。すなわち、仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、仕上塗材の劣化が進むほど大きくなる。樹脂塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfは、総塗膜厚さから求めたＣＯ2拡散係数Ｄfよりも各仕上塗材の差は小さくなる傾向であった。ＣＯ2拡散係数Ｄfについて、仕上塗材の種類にかかわらず、樹脂塗膜厚さで一様に評価できると考えられる。
【００５８】
[ｂ] モルタル板のＣＯ2拡散係数Ｄc
測定チャンバ内の濃度５００ｐｐｍから６００ｐｐｍまでの変化時間およびＣＯ2拡散係数Ｄcの算出結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
モルタルのＣＯ2拡散係数Ｄcについては、１．５×１０-4ｃｍ2／ｓとの報告がなされている。本測定に基づく算出結果は、ほぼ同等であることが認められた。
【００６１】
[ｃ] 測定結果に基づく中性化抵抗値Ｒの評価
上記測定による測定結果から算出された仕上塗材およびモルタル板のＣＯ2拡散係数Ｄf、Ｄcの算出結果を用いて、式（２）から、中性化抵抗値Ｒを算出した。当該中性化抵抗値Ｒと、既往の促進中性化試験から得られている中性化抵抗の実験値との比較を図９に示す。図９において、式（２）によるものを「中性化抵抗理論値」といい、促進中性化試験によるものを「中性化抵抗実験値」という。これら値が一致する傾き「１」の一次関数に隣接してプロットできていることが分かる。
【００６２】
中性化抵抗理論値の計算には、樹脂塗膜厚さｄを用い、コンクリートの中性化速度係数Ａには、促進中性化試験より得られた既知の値を用いた。中性化抵抗実験値は、サンシャインウェザーメータにより劣化させた仕上塗材で覆ったコンクリートの促進中性化試験の結果から、式（１）を用いて、逆算したものである。なお、促進中性化試験において中性化深さｘが極めて小さいものは除外した。
【００６３】
図９から、中性化抵抗値は、１０〜１５√週以下の範囲において、理論値が実験値と一致する傾向にあることを検証できた。一方、１５√週を超える中性化抵抗値が大きい範囲においては、理論値と実験値に差がみられる。
【００６４】
ここで、中性化抵抗値と中性化深さの関係を図１０に示す。中性化抵抗値は、中性化率が小さいほど、数値変化が大きくなる特性を有している。中性化率とは、「仕上塗材の無いコンクリートの中性化深さに対する、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの比」をいう。中性化抵抗値が大きい、すなわち、仕上塗材が施されていないコンクリートの中性化に比べて、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さが小さい場合、このとき実験値から中性化抵抗値を算出すると、中性化抵抗値は、仕上塗材が施されたコンクリートの僅かな中性化の変動で、大きく数値が変動する。中性化抵抗の実験値は、中性化抵抗の大きい範囲において変動が生じやすく、そのため、理論値との差が生じたと考えられる。
【００６５】
中性化抵抗値が小さいほど、中性化進行への影響が大きくなるため、仕上塗材を施したコンクリートの中性化進行を予測する上では、中性化抵抗値が小さい範囲での予測精度が重要である。
【００６６】
データの変動が小さい、すなわち、データの信頼性が大きいと考えられる中性化抵抗値が小さい範囲の１０〜１５√週以下において、上記図１のモデルの検討より、上記測定に基づいて算出した仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfの値から上記式（２）より得た中性化抵抗値Ｒは、従来の促進中性化試験で得られた中性化抵抗値と一致するので、仮定した上記の中性化進行モデルが立証された。また、上記測定により求めた仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfから、仕上塗材を施したコンクリートの中性化進行を予測することができる。
【００６７】
本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法は、仕上塗材の二酸化炭素の拡散性に着目し、本願発明者が提示した拡散理論に基づく仕上塗材を施したコンクリートの中性化進行モデルと、当該モデルに基づく理論式の導出過程で得られた仕上塗材の拡散係数と中性化抵抗値との関係式（式（２））に基づくものである。
【００６８】
二酸化炭素の拡散が定常状態の場合、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さｘは、中性化期間との間に√ｔ則が成立するとの前提で、既知のコンクリートの中性化速度係数Ａ、既知のコンクリートのＣＯ2拡散係数Ｄc、仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfおよび仕上塗材の塗膜厚さｄとから求めることができる中性化抵抗値Ｒにより、予測することができる。
【００６９】
仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、上記測定方法に基づいて、式（１１）から求めることができ、これにより、仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さを予測することができる。
【００７０】
以上説明したように、本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法にあっては、設定される仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfのみを測定し、これを式（２）に算入して中性化抵抗値Ｒを求めることができるので、中性化深さｘを簡単に予測することができる。すなわち、中性化進行の理論モデルから式（２）を特定したことで、仕上塗材単独の劣化試験を行って、主としてそのＣＯ2拡散係数Ｄfを測定すればよく、予測作業を容易化することができる。従って、背景技術のように、仕上塗材を施したコンクリート試験体を用意し、これを扱って劣化処理および中性化促進試験を施工し、さらに試験体の中性化深さを実測するという煩雑な作業を行うことなく、より簡便に仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さを予測することができる。
【００７１】
本発明によれば、新設のコンクリート構造物の経年による中性化深さを予測して長期での補修計画を立てたり、既存のコンクリート構造物の中性化の状態を予測して補修を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における仕上塗材が施されたコンクリートの中性化進行のモデル図である。
【図２】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法に使用される拡散係数測定装置の一例を示す概略図である。
【図３】図２の測定装置に適用される試験体を示す概略平面図である。
【図４】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法で適用される化学的劣化の一例における仕上塗材の色差の推移を示すグラフ図である。
【図５】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法で適用される化学的劣化の一例における仕上塗材の光沢保持率の推移を示すグラフ図である。
【図６】図２の測定装置で行った仕上塗材における照射時間と濃度変化時間の関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における式（１１）により、照射時間と仕上塗材の総塗膜厚さから求めたＣＯ２拡散係数との関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における式（１１）により、照射時間と仕上塗材の樹脂塗膜厚さから求めたＣＯ２拡散係数との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明にかかる仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法の好適な一実施形態における式（２）から求めた中性化抵抗理論値と既往の促進中性化試験で得られている中性化抵抗実験値との比較を示すグラフ図である。
【図１０】中性化抵抗値と中性化深さ（中性化率）との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ＣＯ2拡散係数測定装置
２ 二酸化炭素養生槽（外装チャンバ）
３ 試験体（基板）
４ チャンバ（測定チャンバ）
５ ガスボンベ
６ ＣＯ2濃度計
７ 経路
８ ＣＯ2濃度計
９ 仕上塗材
１０ メッキシート
１１ 開口部
１２ アクリル板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）により、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さｘを予測する方法において、
上記仕上塗材に対する測定から得られる当該仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfを用い、下記式（２）により仕上塗材の中性化抵抗値Ｒを求めて、上記中性化深さｘを予測することを特徴とする仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【数１】
Ａ：コンクリートの中性化速度係数（既知）
ｔ：材齢
【数２】
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数（既知）
【請求項２】
前記仕上塗材の前記厚さｄが、樹脂塗膜厚さであることを特徴とする請求項１に記載の仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【請求項３】
前記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、前記材齢ｔに相当する劣化を与えたときの値であることを特徴とする請求項１または２に記載の仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【請求項４】
所定厚さの前記仕上塗材の試験体を作成し、該試験体に前記材齢ｔに相当する劣化を与え、その後、濃度の異なるＣＯ2雰囲気の間に上記試験体を設置し、ＣＯ2が時間経過に伴って該試験体を透過することによるＣＯ2雰囲気の濃度変化を測定し、これら濃度変化と経過時間から上記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfを算出することを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【請求項１】
下記式（１）により、仕上塗材が施されたコンクリートの中性化深さｘを予測する方法において、
上記仕上塗材に対する測定から得られる当該仕上塗材の厚さｄとＣＯ2拡散係数Ｄfを用い、下記式（２）により仕上塗材の中性化抵抗値Ｒを求めて、上記中性化深さｘを予測することを特徴とする仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【数１】
Ａ：コンクリートの中性化速度係数（既知）
ｔ：材齢
【数２】
Ｄc：コンクリートのＣＯ2拡散係数（既知）
【請求項２】
前記仕上塗材の前記厚さｄが、樹脂塗膜厚さであることを特徴とする請求項１に記載の仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【請求項３】
前記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfは、前記材齢ｔに相当する劣化を与えたときの値であることを特徴とする請求項１または２に記載の仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【請求項４】
所定厚さの前記仕上塗材の試験体を作成し、該試験体に前記材齢ｔに相当する劣化を与え、その後、濃度の異なるＣＯ2雰囲気の間に上記試験体を設置し、ＣＯ2が時間経過に伴って該試験体を透過することによるＣＯ2雰囲気の濃度変化を測定し、これら濃度変化と経過時間から上記仕上塗材のＣＯ2拡散係数Ｄfを算出することを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の仕上塗材を施したコンクリートの中性化深さの予測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−３２３６２（Ｐ２０１０−３２３６２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４８３５（Ｐ２００８−１９４８３５）
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]