海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、コンクリート構造物の設計方法
【課題】海水及び海砂を用いた海水練りコンクリートを用いて、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築する。
【解決手段】
本発明のコンクリート構造物は、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とによって構築される。補強材は、炭素繊維、エポキシ塗装鉄筋、防錆材塗装鉄筋が選択される。耐用年数が１００年程度の構造物には補強材として炭素繊維が好適に用いられ、耐用年数が７０年程度の構造物には補強材としてエポキシ塗装鉄筋が好適に用いられ、耐用年数が３０年程度の構造物には補強材として防錆材塗装鉄筋が好適に用いられる。
【解決手段】
本発明のコンクリート構造物は、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とによって構築される。補強材は、炭素繊維、エポキシ塗装鉄筋、防錆材塗装鉄筋が選択される。耐用年数が１００年程度の構造物には補強材として炭素繊維が好適に用いられ、耐用年数が７０年程度の構造物には補強材としてエポキシ塗装鉄筋が好適に用いられ、耐用年数が３０年程度の構造物には補強材として防錆材塗装鉄筋が好適に用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材に海砂が用いられ、練混ぜ水に海水が用いられた海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、耐用年数に応じてコンクリート構造物の種類を選択するコンクリート構造物の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートを製造する際に、練り混ぜ水として海水を用いたコンクリートが知られている。例えば、特許文献１には、アルミナセメントと細骨材と粗骨材とを海水で練り混ぜた海水練りコンクリートが記載されている。
【０００３】
しかし、一般的には、コンクリートの製造に際して海水や海砂を使用する場合、種々の制限が課されている。例えば、海水の使用に関しては、土木学会のコンクリート標準示方書の施工編（２００７年制定）において、「一般に練混ぜ水として使用してはならない」と定められている。また、「用心鉄筋を用いない無筋コンクリートの場合には品質に影響がないことを確認した上で、使用しても良い」と定められている。一方、海砂についても上記の示方書では、除塩をした上で、塩化物イオン量を「ＮａＣｌ換算で細砂の絶乾重量対し０．０４％以下」とすることを規定している。さらに、これらの海水や海砂の他に、セメントや混和剤からも塩化物イオンが供給されるため、「練混ぜ時に供給される塩化物イオンの総量は、原則として０．３ｋｇ／ｍ３以下とする」と規定している。
【０００４】
ここで、海水を練混ぜ水とした場合、コンクリート中の塩素イオン量は約３．５ｋｇ／ｍ３になる。また、海砂の塩素イオン濃度はＮａＣｌ換算で０．３％であるため、コンクリートにおける海砂由来の塩素イオン量は、約１．５ｋｇ／ｍ３になる。前述の規定を考慮すると、無筋コンクリートを除いて、海水及び海砂をそのままコンクリートには使用できないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、国内外を問わず、離島や沿岸地域において、練混ぜ水に海水を、細骨材に海砂を用いざるを得ず、かつ、ＲＣ構造物と同等の耐久性を確保しなければならない場合がある。ここで、前述の規定を遵守する限り、練混ぜ水として海水しか調達できない場合には、海水を淡水化せざるを得ない。淡水化の程度は、含有成分が、上水道、土木学会の水質基準（ＪＳＣＥ−Ｂ１０１）、又は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ ５３０８付属書３）に適合するものとするが、淡水化設備が必要となり、設備費および運搬費の調達が必須となる上、淡水化設備の稼働には動力が必要であるため、多量のＣＯ２発生の原因となる。従って、淡水を潤沢に使用することは困難である。
【０００７】
真水を運搬することができる状況であっても、運搬費用が発生するほか、陸上運搬、海上運搬にかかわらず、真水の運搬が二酸化炭素の発生起源となる。このため、離島や沿岸地域で環境保全が条件となる地域においては、環境に少なからず影響を与えることになる。従って、このような場合でも、淡水を潤沢に使用することは困難である。
【０００８】
海砂を使用する場合には除塩が必要となる。ここで、除塩に淡水を使用する場合には前述の問題が生じる。雨水の使用も考えられるが、雨水が使用できる地域であれば、元来、淡水を容易に調達できるため、敢えて海水を用いる必要もない。なお、乾燥地域の場合、除塩に必要な量の雨水を貯留するために、相当な時間がかかる。従って、雨水の利用は現実的でない。
【０００９】
以上のように、淡水を潤沢に使用できない地域、とりわけ離島や沿岸地域では、海水及び海砂を用いてコンクリート構造物を構築することが求められている。上記示方書の基準はコンクリート構造物の耐久性から策定されたと考えられ、必要な耐久性を保証できるのであれば、必ずしもこの基準に従わなくともよいと考えられる。
【００１０】
また一般に、コンクリート構造物には用途に見合った耐久性があり、長期の耐久性を確保しようとすると材料費等が高価になりがちである。このため、耐用年数が短い用途のコンクリート構造物に対して過度に長い耐用年数を与える必要はなく、用途に適した構造にすることが求められる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、海水及び海砂を用いた海水練りコンクリートを用い、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することにある。また、用途に適した耐久性を備えたコンクリート構造物の設計方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、海砂を細骨材とするとともに海水を練混ぜ水とした海水練りコンクリートでＲＣ構造物を構築した場合の問題点が、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオン及び塩化物イオンにあると考えた。そして、セメント成分として高炉系セメントを用いると、ナトリウムイオンによるアルカリ骨材反応が抑制できるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１３】
また、塩化物イオンによる補強材の腐食に伴う耐久性の低下が、コンクリート構造物の耐用年数に大きな影響を与えると考えた。そして、塩化物イオンに対する耐久性が異なる補強材を選択することで、コンクリート構造物の耐用年数を調整できるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１４】
すなわち、本発明のコンクリート構造物は、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のコンクリート構造物によれば、細骨材に海砂を用いるとともに練混ぜ水に海水を用いているため、材齢２８日までの期間において、コンクリートの圧縮強度を上水道水を用いたものよりも高めることができる。そして、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。さらに、補強材を用いているので、必要な引張強度を確保することができる。以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。
【００１６】
本発明のコンクリート構造物において、海水練りコンクリートが亜硝酸塩系混和剤を含む場合には、塩化物イオンと反応あるいは吸着し、塩化物イオンによる腐食等の不具合を抑制できる。また、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
【００１７】
本発明のコンクリート構造物において、海水練りコンクリートがポゾランを含む場合には、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
【００１８】
本発明のコンクリート構造物において、炭素繊維によって補強材を構成した場合には、補強材が塩化物イオンによる腐食を受けないため、１００年程度の長期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
【００１９】
本発明のコンクリート構造物において、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋によって、補強材を構成した場合には、エポキシ樹脂の被膜によって塩化物イオンによる腐食から普通鉄筋を保護できるので、７０年程度の中期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
【００２０】
本発明のコンクリート構造物において、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋によって補強材を構成した場合には、防錆材の被膜によって塩化物イオンによる腐食から普通鉄筋を保護できるので、３０年程度の中期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
【００２１】
また、本発明は、耐用年数に応じた種類のコンクリート構造物を選択する設計方法であって、前記耐用年数が長期である場合に、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、炭素繊維で作製された補強材とを有する第１のコンクリート構造物を選択し、前記耐用年数が前記長期よりも短い中期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第２のコンクリート構造物を選択し、前記耐用年数が前記中期よりも短い短期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第３のコンクリート構造物を選択することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、海水練りコンクリートに組み合わせる補強材を、炭素繊維で作製された補強材、エポキシ塗装鉄筋で作製された補強材、及び、防錆材塗装鉄筋で作製された補強材の中から耐用年数に応じて選択するため、用途に適した耐用年数のコンクリート構造物を設計できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、海水及び海砂を用いても必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。また、用途に適した耐久性を備えたコンクリート構造物の設計手法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】各試験で使用される材料を表形式で説明する図である。
【図２】圧縮強度試験における各サンプル及び圧縮強度を表形式で示す図である。
【図３】各サンプルの圧縮強度を示す棒グラフである。
【図４】海水練りコンクリートの圧縮強度を示す図である。
【図５】海水練りコンクリートと一般的なコンクリートの比較を示す図である。
【図６】耐久性試験における各サンプルを説明する図である。
【図７】各サンプルの配合と供試体採取本数を示す図である。
【図８】サンプル１に対して促進試験を１サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図９】サンプル１に対して促進試験を５サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１０】サンプル１から３に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１１】サンプル４から６に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１２】サンプル７から９に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１３】サンプル１０及び１１に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１４】サンプル１から３に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１５】サンプル４から６に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１６】サンプル７から９に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１７】サンプル１０及び１１に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１８】サンプル１から３に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１９】サンプル４から６に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図２０】サンプル７から９に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図２１】サンプル１０及び１１に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図２２】サンプル２について鉄筋内部の塩化物イオンの経時変化を説明するグラフである。
【図２３】透水性試験の結果を示す図であり、高炉セメントを水道水で練混ぜたサンプルにおける試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２４】透水性試験の結果を示す図であり、高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２５】透水性試験の結果を示す図であり、亜硝酸塩系混和剤を添加した高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２６】透水性試験の結果を示す図であり、亜硝酸塩系混和剤及びシリカフュームを添加した高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２７】透水性試験の結果を示す図であり、普通ポルトランドセメントを水道水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２８】透水性試験の結果を示す図であり、普通ポルトランドセメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２９】各サンプルにおける透水係数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、海水練りコンクリートの性状を把握するための試験として、圧縮強度試験、耐久性試験、及び、透水性試験を行った。
【００２６】
まず、今回の試験に用いた使用材料について説明する。使用材料を図１に示す。
【００２７】
セメントは、太平洋セメント株式会社製の高炉セメントＢ種を用いた。この高炉セメントＢ種において、密度は３．０４ｃｍ３であり、比表面積は３７５０ｃｍ２／ｇである。なお、一部の試験では、比較例のセメントとして普通ポルトランドセメントを用いた。
【００２８】
ポゾランの一種であるシリカフュームは、エルケム株式会社製の商品名「エルケム９４０−Ｕ」を用いた。このシリカフュームにおいて、密度は２．２０ｃｍ３であり、比表面積は１９ｃｍ２／ｇ程度である。このシリカフュームは、細孔閉塞剤としても作用する。
【００２９】
細骨材は、千葉県木更津産の陸砂を用いた。陸砂を用いた理由は、塩分濃度を管理するためである。すなわち、塩分（塩化ナトリウム）が入っていない陸砂を用い、混練時に所定濃度の塩水（後述する）を加えることで、管理された塩分濃度の海水練りコンクリートを人工的に作製している。上記の陸砂において、密度は２．６２ｃｍ３であり、吸水率は１．７６％であり、粗粒率は２．９４である。粗骨材は、東京都青梅産の砂石を用いた。この砂石において、密度は２．６６ｃｍ３であり、吸水率は０．７１％であり、粗粒率は６．６３であり、実積率は６０．３％である。
【００３０】
鋼繊維は、株式会社神鋼建材製の商品名「ドラミックス」を用いた。この鋼繊維において、密度は７．８５ｃｍ３であり、繊維径φは０．６ｍｍであり、長さＬは３０ｍｍである。この鋼繊維は、犠牲陽極としても機能する。鉄粉は、上記のドラミックスを用いて作製した。
【００３１】
亜硝酸塩系混和剤は、太平洋マテリアル株式会社製の商品名「ラスナイン」を用いた。この混和剤は、多価アルコールニトロエステルを主成分とし、液体状をしている。そして、当該混和剤１０Ｌあたり３．７ｋｇ／ｍ３の塩化物イオンを処理（固定化）できる。
【００３２】
ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び、空気量調整剤は、いずれもコンクリート用混和剤である。ＡＥ減水剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「ポゾリスＮｏ．７０」を用いた。このＡＥ減水剤は、リグニンスルホン酸系化合物を主成分とし、液体状をしている。高性能ＡＥ減水剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「レオビルドＳＰ−８ＳＶ」を用いた。この高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系化合物を主成分とし、液体状をしている。空気量調整剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「マイクロエア４０４」を用いた。この空気量調整剤は、ポリアルキレングリコール誘導体を主成分とし、液体状をしている。
【００３３】
次に、練混ぜ水について説明する。この試験における練混ぜ水は、上水道水に塩分を加えることで作製した人工海水である。この人工海水における塩分濃度は、海水と海砂の双方から由来する塩化物イオンの総量に相当する濃度に調整する。
【００３４】
採取された海水に含まれる標準的な塩化物イオン量は１９ｇ／Ｌである（Ｃｌ−濃度１．９％）。塩化ナトリウムの分子量を５８，ナトリウムの原子量を２３，塩素の原子量を３５とすると、海水に由来する塩化ナトリウム量は、１Ｌあたり３１ｇとなる。
【００３５】
海砂に関し、海砂の単位量を８００ｋｇ／ｍ３とし、練混ぜ水の単位量を１７５ｋｇ／ｍ３とし、海砂中の塩化ナトリウム含有率を０．３％とする。この場合、単位量の海砂に含まれる塩化ナトリウムの量は、８００ｋｇ／ｍ３×０．３％＝２．４ｋｇ／ｍ３となる。従って、２．４ｋｇの塩化ナトリウムを１７５ｋｇの練混ぜ水に加えれば、塩化ナトリウムを含まない陸砂を用いたとしても、海砂を用いた場合と同等の塩分含有量になる。そして、この練り混ぜ水１Ｌに含まれる塩化ナトリウム量は１４ｇとなる。
【００３６】
以上より、練り混ぜ水１Ｌあたり４５ｇ（＝３１ｇ＋１４ｇ）の塩化ナトリウムを加えることで、塩分が含まれていない上水や陸砂を用いても、海水や海砂を用いたものと同等のコンクリートを得ることができる。なお、１ｍ３のコンクリートにおける塩化ナトリウム量は、７．８ｋｇ（＝０．０４５ｋｇ／ｍ３×１７５ｍ３）となる。また、塩化物イオン濃度は４．７ｋｇ／ｍ３となる。
【００３７】
以下、各試験について説明する。まず圧縮強度試験について説明する。圧縮強度試験は、前述の人工海水を用いたケースと相模湾で採取した海水（実海水ともいう）を用いたケースについて行った。
【００３８】
人工海水を用いた試験では、図２に示す７種類のサンプルを作製した。サンプル１は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜたものであり、比較例である。サンプル２は、高炉セメントを人工海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル４は、高炉セメントにシリカフュームを加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル５は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル６は、高炉セメントに鋼繊維を加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル７は、高炉セメントに鉄粉を加え、人工海水で練り混ぜたものである。
【００３９】
水結合材比（Ｗ／Ｂ）は、全てのサンプルで５０％にした。細骨材率は、サンプル１〜３，６において４５％、他のサンプルにおいて４４．７％であった。人工海水は、全てのサンプルで１７０ｋｇ／ｍ３とした。結合材は、サンプル１〜３，６において高炉セメントを３４０ｋｇ／ｍ３とし、他のサンプルについて高炉セメントを３４０ｋｇ／ｍ３、シリカフュームを３４ｋｇ／ｍ３とした。細骨材は、サンプル１〜３，６において７９４ｋｇ／ｍ３とし、他のサンプルにおいて７８２ｋｇ／ｍ３とした。粗骨材は、全てのサンプルで９８５ｋｇ／ｍ３とした。
【００４０】
また、亜硝酸塩系混和剤に関しては、サンプル３，５において１３Ｌ／ｍ３添加した。鋼繊維に関しては、サンプル６で７８ｋｇ／ｍ３混入させた。鉄粉に関しては、サンプル７で７８ｋｇ／ｍ３混入させた。混和剤に関し、サンプル１〜３，６においてＡＥ減水剤を結合材量の０．２５％添加し、他のサンプルにおいて高性能ＡＥ減水剤を結合材量の１．００％添加した。また、空気量調整剤は、全てのサンプルにおいて結合材量の０．００３５％添加した。
【００４１】
練り混ぜは、２軸強制練りミキサーを用いバッチ式で行った。練り混ぜ量は、１バッチあたり３０Ｌとした。練り混ぜは、粗骨材、細骨材、高炉セメントをミキサーに投入して１０秒間空練りを行った後、人工海水及び混和剤を投入して６０秒間に亘って練り混ぜた。なお、他の材料については、高炉セメントや人工海水と共にミキサーに投入した。
【００４２】
練り混ぜを行った後、各サンプルについて供試体を作製した。供試体の作製はＪＩＳ Ａ １１３２にて行った。すなわち、練り混ぜ終了後の各サンプルを、所定の型枠に打ち込んで養生した。養生は、水中に浸す標準水中養生と、高温（５０℃）の雰囲気に曝した高温気乾燥養生と、封緘養生の３種類行った。養生期間は、７日、２８日、９１日の３種類とした。そして、養生直後の供試体に対して圧縮強度試験を行った。圧縮強度試験は、ＪＩＳ Ａ １１０８にて行った。試験結果を図２の右欄及び図３に示す。
【００４３】
相模湾の海水（実海水）を用いた試験では、図４（ａ）に示す６種類のサンプルを作製した。サンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜたものであり、比較例である。サンプル２´は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜたものであり、やはり比較例である。サンプル１は、普通ポルトランドセメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル２は、高炉セメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、実海水で練り混ぜたものである。サンプル４は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、実海水で練り混ぜたものである。
【００４４】
実海水に関し、塩化物イオン濃度は１．８３％であった。そして、塩化物イオン濃度が４．７ｋｇ／ｍ３となるように塩化ナトリウムを加えて練混ぜ水とした。これにより、陸砂を細骨材として用いているが、海砂を用いた場合と同等の塩分含有量に調整される。なお、他の条件については、人工海水を用いたサンプルと同様である。このため説明は省略する。また、練り混ぜの条件も人工海水を用いたサンプルと同様であるため、説明は省略する。
【００４５】
練り混ぜを行った後、各サンプルについて供試体を作製した。供試体の作製はＪＩＳ Ａ １１３２にて行った。養生条件に関し、この試験では封緘養生のみとし、養生期間は、７日、２８日の２種類とした。そして、養生直後の供試体に対し、ＪＩＳ Ａ １１０８に基づく圧縮強度試験を行った。試験結果を図４（ａ）の右欄及び図４（ｂ）に示す。
【００４６】
圧縮強度試験の結果について述べる。まず、練混ぜ水や細骨材の種類の違いについて考察する。練混ぜ水として人工海水あるいは実海水を用いたサンプルは、練混ぜ水として上水道水を用いたサンプルよりも圧縮強度が高くなる傾向が確認された。
【００４７】
具体的には、人工海水の試験におけるサンプル２（高炉セメント，人工海水）にて、材齢７日の圧縮強度は、３１．９Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２６．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、２９．８Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢２８日の圧縮強度は、３９．２Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２７．６Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３６．７Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、４３．６Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２６．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、４１．４Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。また、実海水の試験におけるサンプル２（高炉セメント，実海水）にて、材齢７日の圧縮強度は、３７．０Ｎ／ｍｍ２（封緘）、材齢２８日の圧縮強度は、４７．４Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、５３．１Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。
【００４８】
これに対し、人工海水の試験におけるサンプル１（高炉セメント，上水道水）にて、材齢７日の圧縮強度は、２１．９Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．６Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、２０．９Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢２８日の圧縮強度は、３４．２Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．２Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３０．６Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、４８．７Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３９．８Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。また、実海水の試験におけるサンプル２´（高炉セメント，上水道水）にて、材齢７日の圧縮強度は、２３．１Ｎ／ｍｍ２（封緘）、材齢２８日の圧縮強度は、３５．７Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、５１．６Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。
【００４９】
材齢２８日までの試験結果について検討する。図３（ａ）〜（ｃ）の最左欄と左から２番目の欄、並びに、図４（ｂ）の左から２番目の欄と４番目の欄とを比較すると容易に理解できるが、材齢２８日までの期間においては、上水道水と陸砂等を用いて練り混ぜたコンクリートよりも、海水と海砂を用いて練り混ぜたコンクリートの方が高い値を示している。このことは、海水と海砂を用いた海水練りコンクリートが、一般的なコンクリートよりも早期に硬化することを意味する。そして、海水を用いた各サンプルにおける材齢７日の圧縮強度の値は、上水道水を用いたサンプルにおける材齢２８日の圧縮強度と同等かそれ以上の値である。
【００５０】
型枠の脱型には、コンクリートの圧縮強度が規定値（５Ｎ／ｍｍ２）以上になっていることが求められる。今回の試験結果からすれば、海水練りコンクリートの圧縮強度が規定値以上となるまでの養生期間は、一般的なコンクリートの養生期間よりも十分に短いと考えられる。従って、海水と海砂を用いて作製した海水練りコンクリートを型枠内に打設した場合、脱型までの養生期間を一般的なコンクリートよりも十分に短くできるといえる。
【００５１】
材齢９１日の試験結果について検討する。比較例である人工海水試験のサンプル１に関し、標準水中養生の圧縮強度は４８．７Ｎ／ｍｍ２と高い値を示した。また、封緘養生の圧縮強度は３９．８Ｎ／ｍｍ２であった。これに対し、人工海水試験のサンプル２において、標準水中養生の圧縮強度は４３．６Ｎ／ｍｍ２であり、封緘養生の圧縮強度は４１．４Ｎ／ｍｍ２であった。サンプル２の圧縮強度は、サンプル１の標準水中養生での圧縮強度よりは低いものの、同サンプルの封緘養生での圧縮強度よりは高い値を示した。このことは、海水と海砂を用いて作製した海水練りコンクリートであっても、一般的なコンクリートと遜色ない圧縮強度を長期間に亘って発現することを意味する。すなわち、圧縮強度の観点でみた場合、一般的なコンクリートを海水練りコンクリートに置き換えることが可能であるといえる。
【００５２】
次に、高炉セメントに加えられる各種の材料、具体的には、亜硝酸塩系混和剤、シリカフューム（ポゾラン）、鋼繊維、及び、鉄粉について考察する。
【００５３】
圧縮強度の観点からすると、人工海水の試験におけるサンプル３〜７の圧縮強度は、同サンプル２の圧縮強度よりも高い値を示している。同様に、実海水の試験におけるサンプル３，４の圧縮強度は、同サンプル４の圧縮強度よりも高い値を示している。このことから、亜硝酸塩系混和剤等の上記材料を加えて練り混ぜることで、海水練りコンクリートの圧縮強度を高めることができるといえる。ここで、図３（ａ）を参照し、人工海水の試験における材齢９１日でのサンプル３〜７の圧縮強度を比較すると、各サンプルの圧縮強度にそれほど大きな違いはみられない。
【００５４】
以上より、上記材料を加えて作製された海水練りコンクリートはいずれも、上記材料を加えずに作製された海水練りコンクリートよりも高い圧縮強度を示すといえる。そして、加える材料の種類を換えても、同等の圧縮強度が得られるといえる。
【００５５】
なお、図４（ｂ）に示すように、実海水の試験において、亜硝酸塩系混和剤を加えたサンプル３の圧縮強度は材齢７日及び２８日のいずれにおいても、亜硝酸塩系混和剤を加えないサンプル２の圧縮強度よりも高い値を示した。このことより、亜硝酸塩系混和剤を加えることで、早期より圧縮強度を増加させる効果が得られるといえる。また、亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームを加えたサンプル４の圧縮強度は材齢７日及び２８日のいずれにおいても、サンプル３の圧縮強度よりも高い値を示した。このことより、亜硝酸塩系混和剤にシリカフュームを加えることで、亜硝酸塩系混和剤のみを加えた場合よりも、海水練りコンクリートの圧縮強度をさらに増加させる効果が得られるといえる。
【００５６】
次に、高炉セメントと普通ポルトランドセメントとの違いについて考察する。ここでは、図４（ａ）,（ｂ）におけるサンプル１´，２´，１，２を比較する。上水道水を用いて練り混ぜた場合、材齢２８日までは、普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１´の方が高炉セメントを用いたサンプル２´よりも圧縮強度の値が高いが、材齢９１日では高炉セメントを用いたサンプル２´の方が普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１´よりも圧縮強度が高かった。一方、海水を用いて練り混ぜた場合、高炉セメントを用いたサンプル２の方が、普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１よりも、全ての材齢において圧縮強度の値が高かった。
【００５７】
高炉セメントをはじめとする高炉系セメントは、アルカリ骨材反応の抑制に効果があることが知られている。当該反応では、ナトリウムイオン等のアルカリイオンとある種の骨材とが反応し、膨張性を示す。高炉系セメントを用いた場合、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できると考えられる。従って、海水と海砂を用いる場合には、コンクリートを耐久化する上で、高炉系セメントの利用は有効である。
【００５８】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）を参照し、海水及び海砂を用いることによるセメント量の削減について考察する。
【００５９】
図５（ａ）のサンプルａは、人工海水の試験におけるサンプル１（上水道水を用いた比較例）であり、サンプルｂは、同じくサンプル２（海水及び海砂相当の塩分含有）である。サンプルａ，ｂは何れも、養生方法が水中標準養生であり、材齢が２８日である。また、サンプルｃは、サンプルｂと同程度の圧縮強度を、上水道水を用いたサンプルで得る場合の仮想サンプルである。このサンプルｃは、図５（ｂ）に示すｆｃ２８の関係式（ｆｃ２８＝２４．７６９×Ｃ／Ｗ−１２．９２４）を用いて算出したものである。
【００６０】
同様に、図５（ａ）のサンプルｄ，ｅは人工海水の試験におけるサンプル１，２であり、材齢は２８日である。サンプルｄ，ｅは、養生方法が封緘養生である点でサンプルａ，ｂと異なっている。そして、サンプルｆは、サンプルｅと同程度の圧縮強度を、上水道水を用いたサンプルで得る場合の仮想サンプルである。このサンプルｆは、図５（ｃ）に示すｆｃ２８（ｆｃ２８＝２２．１６２×Ｃ／Ｗ−１１．５６４）の関係式を用いて算出したものである。
【００６１】
サンプルａ，ｂは何れも、３４０ｋｇ／ｍ３のセメントを１７０ｋｇ／ｍ３の水（上水道水又は人工海水）で練り混ぜたものである。サンプルａの圧縮強度が３４．２Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、サンプルｂの圧縮強度は３９．２Ｎ／ｍｍ２と、サンプルａの圧縮強度よりも高い値を示した。
【００６２】
図５（ｂ）に示すｆｃ２８の関係式に、ｆｃ２８に３９．２Ｎ／ｍｍ２を代入することで対応するセメント水比（Ｃ／Ｗ）を求めた。さらに、求めたセメント水比において、Ｗ＝１７０ｋｇ／ｍ３を代入し、サンプルｃのセメント量を求めた。そして、サンプルｃのセメント量は３５８ｋｇ／ｍ３であった。このため、材齢２８日で圧縮強度３９．２Ｎ／ｍｍ２のコンクリート構造物を標準養生で構築する場合、上水道水と陸砂の組み合わせに換えて海水と海砂を用いることで、コンクリート１ｍ３あたり１８ｋｇのセメントを節約できることが判った。
【００６３】
サンプルｄ〜ｆについても同様の手順で計算を行った。その結果、材齢２８日で圧縮強度３６．７Ｎ／ｍｍ２のコンクリート構造物を封緘養生で構築する場合、上水道水と陸砂の組み合わせに換えて海水と海砂を用いることで、コンクリート１ｍ３あたり３０ｋｇのセメントを節約できることが判った。
【００６４】
次に耐久性試験について説明する。耐久性試験では、図６及び図７に示す配合で補強材入りのサンプルを１１種類作製した。そして、促進腐食試験を繰り返し行うことで各サンプルの耐久性を試験した。なお、図７に示すサンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。
【００６５】
使用材料について説明する。ここでは、先に説明した使用材料と異なる材料について説明し、同じ材料については説明を省略する。
【００６６】
練り混ぜ水に関し、海水とあるのは茅ヶ崎漁港で採取した相模湾の海水（実海水）である。この実海水における塩化ナトリウム濃度は３．０２％（塩化物イオン濃度で１．８３％）であった。細骨材に関し、この耐久性試験においても陸砂を使用し、海砂相当分の塩分量を塩化ナトリウムで追加した。防錆材には、三菱マテリアル株式会社製の商品名「アーマー＃１０００」を用い、このアーマー＃１０００を普通鉄筋の表面に塗装した。補強材は、コンクリート構築物の引張り強度を高めるものであり、この耐久性試験では、普通鉄筋と、エポキシ塗装鉄筋と、格子状炭素繊維（樹脂で固めたもの）の３種類を用いた。
【００６７】
各サンプルについて説明する。結合材に関し、サンプル１，１´，８では、普通ポルトランドセメントのみを用いた。比較例のサンプル１´では１ｍ３あたり３５０ｋｇとし、サンプル１，８では１ｍ３あたり３４０ｋｇとした。サンプル２〜６，９，１０では、高炉セメントＢ種（普通ポルトランドセメント＋高炉スラグ）を用い、その量は１ｍ３あたり３５０ｋｇとした。サンプル７，１１では、高炉セメントＢ種とシリカフュームとを混合したものを用い、その量は１ｍ３あたり３５０ｋｇ（高炉セメントＢ種：３１５ｋｇ，シリカフューム：３５ｋｇ）とした。
【００６８】
サンプル３，７，１０では、亜硝酸塩系混和剤としてラスナインを添加した。その量は１ｍ３あたり１３Ｌとした。犠牲陽極材に関し、サンプル４，５では鋼繊維を用い、サンプル６では鉄粉を用いた。鋼繊維及び鉄粉の混入量は何れも１ｍ３あたり７８ｋｇとし、練混ぜ時に混入させた。補強材に関し、サンプル１，１´，５〜７では普通鉄筋を用い、サンプル２〜４ではエポキシ塗装鉄筋を用い、サンプル９〜１１では炭素繊維を用いた。なお、サンプル５，６の普通鉄筋は、アーマー＃１０００が表面に塗装されることで、防錆処理が施されている。
【００６９】
そして、各サンプルを直径φが１００ｍｍ、高さが２００ｍｍの型枠に流し込んでオートクレーブ養生装置にて養生させた。このオートクレーブ養生装置でオートクレーブ法による促進腐食試験を行った。すなわち、養生装置内の温度を１８０℃とするともに圧力を１０気圧とし、８時間に亘って保持した。この操作を１サイクルとし、１，５，１０，２０，３３の各サイクルにおいて、補強材の腐食状況を確認した。
【００７０】
なお、上記条件における１サイクルは、自然暴露で３年に相当する。従って、５サイクルは自然暴露で１５年に相当し、１０サイクルは自然暴露で３０年に相当する。同様に、２０サイクルは自然暴露で６０年に相当し、３３サイクルは自然暴露で９９年に相当する。なお、この評価では、３３サイクルにて補強材の腐食がなければ、自然暴露で１００年以上の耐久性を有すると判断している。試験結果を、図８〜２１に示す。
【００７１】
まず、促進１サイクルと５サイクルの試験結果について述べる。なお、１，５サイクルは、図６，７で説明したサンプル１、すなわち補強材が普通鉄筋のサンプルを対象にしている。
【００７２】
図８は、促進１サイクルの試験結果である。（ａ）は、補強材である普通鉄筋の周面における腐食部分を転写した図である。（ａ）において、グレーの部分が腐食部分に相当する。（ｂ）は、腐食面積及びその比率を説明する図である。（ｃ）は、供試体に埋設された２本の普通鉄筋における内側（供試体の円柱中心側）を撮影した写真であり、（ｄ）は外側（供試体の円柱周面側）を撮影した写真である。
【００７３】
ここで、促進腐食試験によって得られる鉄筋腐食量（ｍｇ／ｃｍ２）と腐食開始後の経過年数とは相関があることが知られている。また、鉄筋の全周にわたり断面欠損が認められるか、鉄筋断面が１／６以上欠損している場合には、補強材としての機能が失われたとして、新たな鉄筋を溶接する必要があるとされている。
【００７４】
図８（ａ），（ｄ）に示すように、促進１サイクルでは部分的に軽微な腐食が認められるが、鉄筋の全周にわたる断面欠損は生じていないといえる。また、図８（ｂ）に示すように、腐食面積率も６〜７％程度である。以上のことから、３年程度の暴露では、塩分を多量に含んだ海水練りコンクリートに、補強材として普通鉄筋を埋設したとしても、補強材としての機能は失われないと判断できる。
【００７５】
図９は、促進５サイクルの試験結果を示す。（ａ），（ｂ），（ｄ）は図８と同様であるため、説明は省略する。（ｃ）は、供試体を直径方向に２分割した状態の写真である。図９（ａ）に示すように、促進５サイクルを行ったことで、鉄筋の全周に亘って欠損が生じたことが判る。また、図８（ｄ）と図９（ｄ）の比較により、促進５サイクルでは１サイクルの時よりも腐食面積が拡大していることが判る。さらに、図９（ｂ）に示すように、腐食面積率が３０〜４０％程度に上昇している。以上のことから、海水練りコンクリートに普通鉄筋を埋設した場合、１５年程度が経過すると、補強材としての機能が失われてしまうと判断できる。
【００７６】
次に、促進１０サイクルの試験結果について説明する。図１０〜１３は、促進１０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１０はサンプル１〜３の試験結果を示し、図１１はサンプル４〜６の試験結果を示す。同様に、図１２はサンプル７〜９の試験結果を示し、図１３はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
【００７７】
図１０に示すように、サンプル１において普通鉄筋の全周腐食及び腐食欠損が確認された。促進５サイクルよりも腐食が進行していることから、促進５サイクルの結果を裏付る結果になったといえる。
【００７８】
図１１，１２に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を補強材として用いかつ犠牲陽極（鋼繊維，鉄粉）を施したサンプル５，６、並びに、普通鉄筋を補強材とし、かつ、亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル７に関し、いずれも普通鉄筋において部分腐食の開始が確認された。これらの塩分対策は、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物において、その耐用年数が３０年程度までの短期であれば有効と考えられるが、３０年以上である場合には不適であると推察された。
【００７９】
図１０に示すように、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いたサンプル２、エポキシ塗装鉄筋を補強材としかつ亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル３に関し、エポキシ塗装鉄筋は健全であり、不具合は確認されなかった。また、図１１に示すように、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いかつ犠牲陽極（鋼繊維）を施したサンプル４に関し、鋼繊維に腐食はみられたもののエポキシ塗装鉄筋は健全であった。
【００８０】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いることで、耐用年数が３０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００８１】
図１２，１３に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８〜１１については、いずれも良好な結果が得られた。すなわち、普通ポルトランドセメントを海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル８については、健全であることが確認できた。高炉セメントを海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル９についても、同じく健全であることが確認できた。高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を添加して海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル１０については、健全であることが確認できた。高炉セメントにポゾランを添加して海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル１１については、コンクリートが堅硬かつ新鮮であった。
【００８２】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が３０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００８３】
次に、促進２０サイクルの試験結果について説明する。図１４〜１７は、促進２０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１４はサンプル１〜３の試験結果を示し、図１５はサンプル４〜６の試験結果を示す。同様に、図１６はサンプル７〜９の試験結果を示し、図１７はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
【００８４】
図１４，１６に示すように、普通鉄筋を用いたサンプル１，７に関し、全周腐食が確認された。また、図１５に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を用いたサンプル５，６に関し、部分腐食が確認された。また、サンプル５，６については、犠牲陽極の腐食も確認された。サンプル５〜７に関し、促進１０サイクルの試験結果よりも腐食の進行が確認できた。
【００８５】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として普通鉄筋を用いた場合には、防錆材を鉄筋表面に塗装しても、また亜硝酸塩系混和剤や犠牲陽極を用いたとしても、６０年程度の耐用年数が想定される構造物には不適であることが確認された。この結果は、促進１０サイクルの試験結果を裏付けるものである。
【００８６】
図１４，１５に示すように、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いたサンプル２〜４に関し、いずれも促進１０サイクルの試験と同様な結果が得られた。すなわち、サンプル２，３については健全であり、サンプル４については鋼繊維の腐食が確認されたもののエポキシ塗装鉄筋は健全な状態を保っていた。
【００８７】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いることで、耐用年数が６０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００８８】
図１６，１７に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８〜１１については、いずれも良好な結果が得られた。特に、サンプル９，１０ではコンクリートが堅硬であることが確認され、サンプル１１ではコンクリートが堅硬かつ新鮮であることが確認された。
【００８９】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が６０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００９０】
次に、促進３３サイクルの試験結果について説明する。図１８〜２１は、促進３０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１８はサンプル１〜３の試験結果を示し、図１９はサンプル４〜６の試験結果を示す。同様に、図２０はサンプル７〜９の試験結果を示し、図２１はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
【００９１】
図１８，２０に示すように、普通鉄筋を用いたサンプル１，７に関し、全周腐食が確認された。特にサンプル１では、鉄筋に欠損も認められた。また、図１９に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を用いたサンプル５，６に関しても、全周腐食が確認された。そして、サンプル５に関しては、シリカフュームの腐食と供試体表面のひび割れが確認された。また、サンプル６に関しては、鉄粉の腐食、供試体表面の点錆、スケーリング（表面剥離）が確認された。この結果も、促進１０サイクルの試験結果を裏付けるものである。
【００９２】
図１８，１９に示すように、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いたサンプル２〜４に関し、亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル３については健全であることが確認された。これに対し、高炉セメントとエポキシ塗装鉄筋の組み合わせであるサンプル２については、エポキシ塗装鉄筋の節部に点錆が認められた。犠牲陽極（鋼繊維）を施したサンプル４については、鋼繊維に腐食が認められるとともに、エポキシ塗装鉄筋の節部と一般部とに点錆及び孔食が認められた。さらに、供試体表面のひび割れも確認された。
【００９３】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた場合には、亜硝酸塩系混和剤と組み合わせることで、耐用年数が１００年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。しかし、犠牲陽極を施した場合や高炉セメントのみの場合には、１００年程度の耐用年数が想定される構造物には不適であることが確認された。
【００９４】
図２０，２１に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８〜１１については、いずれも良好な結果が得られた。特に、サンプル９，１０ではコンクリートが堅硬であることが確認され、サンプル１１ではコンクリートが堅硬かつ新鮮であることが確認された。
【００９５】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が１００年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００９６】
ここで、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた場合の耐用年数について検討する。図２２は、拡散理論に基づいて計算されたエポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量の経時変化を示す。この計算では、コンクリートに内在する塩化物イオンの量を５ｋｇ／ｍ３とし、エポキシ塗装鉄筋における塩化物イオンの拡散係数を２．００×１０−６ｃｍ２／ｙとし、エポキシ塗装鉄筋の被膜の厚さを０．０２ｃｍとした。
【００９７】
エポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量と鉄筋腐食量との間には相関がある。そして、エポキシ塗装鉄筋を補強材として機能させるためには、エポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量を１．２００ｋｇ／ｍ３以下にすることが求められる。図２２の計算結果によれば、塩化物イオン量が１．２００ｋｇ／ｍ３に到達する経過年数は７０年強である。そうすると、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いた場合、耐用年数が７０年以下のコンクリート構造物であれば使用できると推察できる。
【００９８】
次に透水性試験について説明する。透水性試験では、図２９に示す６種類のサンプルを作成した。各サンプルは、図６，７で説明したサンプルと同じ配合である。すなわち、サンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。サンプル１は、普通ポルトランドセメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル２は、高炉セメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、実海水で練り混ぜたものである。サンプル７は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、実海水で練り混ぜたものである。なお、サンプル２´は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。そして、海砂の保有する塩分量は、塩化ナトリウムの所要量を加えることで調整した。
【００９９】
各サンプルを直径φが１００ｍｍ、高さが２００ｍｍの型枠に流し込み、材齢２８日まで封緘養生して供試体を作製した。作製した供試体を加圧容器内にセットして加圧水を供給した。加圧水が供給された供試体を、軸方向に沿って半割り（２分割）し、加圧水の供試体内部への浸透深さを測定した。測定した浸透深さに基づいて拡散係数を求め、求めた拡散係数に基づいて推定透水係数を求めた。なお、１種類のサンプルについて、３つの供試体を作製し、３つの供試体における拡散係数の平均値を、そのサンプルにおける拡散係数とした（図２９（ａ），（ｂ）を参照）。
【０１００】
加圧水の浸透状況を示す断面写真を図２３〜２８に示す。なお、各図において、上段、中段、下段のそれぞれに３つの供試体の断面写真を示している。
【０１０１】
図２３はサンプル２´（高炉セメント，水道水）の断面写真であり、図２４はサンプル２（高炉セメント，実海水）の断面写真である。なお、図２４の上段において、加圧水の浸透方向と浸透深さを図示している。図２５はサンプル３（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤）の断面写真であり、図２６はサンプル７（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤，シリカフューム）の断面写真である。図２７はサンプル１´（普通ポルトランドセメント，水道水）の断面写真であり、図２８はサンプル１（普通ポルトランドセメント，実海水）の断面写真である。
【０１０２】
図２９（ａ）に示すように、拡散係数の平均値は、サンプル２´（高炉セメント，水道水）が８．１６×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル２（高炉セメント，実海水）が４．８２×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル３（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤）が２．１１×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃであった。また、サンプル７（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤，シリカフューム）が１．６０×１０−３ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル１´（普通ポルトランドセメント，水道水）が３．５１×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル１（普通ポルトランドセメント，実海水）が３．９６×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃであった。
【０１０３】
この透水試験により、次の点を確認することができた。第１に、高炉セメントの使用を前提とし、練混ぜ水に海水を用いた場合、上水道水を用いた場合に比べ、拡散係数（透水係数）を低減することができる。第２に、練混ぜ水に海水を用いた場合でも、普通ポルトランドセメントを用いた場合には、上水道水を用いた場合に比べ、拡散係数（透水係数）に顕著な違いは認められない。第３に、高炉セメントの使用を前提とし、亜硝酸塩系混和剤やシリカフュームを混入させることは、海水を練混ぜ水に用いた場合でも、拡散係数（透水係数）の低減に極めて有効である。なお、シリカフュームに代えて、フライアッシュを用いても拡散係数を低減できると解される。要するに、ポゾランを混入すれば同様の作用効果が得られると解される。
【０１０４】
一般に、高炉セメントは上水で混練した場合、長期材齢（９１日）において高炉スラグの効果で緻密になり、拡散係数を小さくできるといわれてきた。この透水試験によって、海水を練混ぜ水として用い海砂を細骨材として用いれば、材齢２８日であっても拡散係数を小さくできることが確認できた。
【０１０５】
以上説明した圧縮強度試験、耐久性試験、及び、透水性試験の結果に基づき、次のことが判った。
【０１０６】
練混ぜ水に海水を、細骨材に海砂を用いた海水練りコンクリートでは、セメント成分として高炉セメントＢ種を用いると、緻密化が図れるため有効といえる。とりわけ、材齢２８日までの期間においては、圧縮強度を上水道水を用いて作製したコンクリートよりも高くすることができる。これにより、早期の脱型が可能となる。そして、高炉セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。さらに、補強材を用いているので、必要な引張強度を確保することができる。
【０１０７】
以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。そして、海水や海砂は、上水の確保が困難な離島や沿岸地域であっても現地で容易に調達できるため、このような地域でコンクリート構造物を構築する場合に特に有用である。例えば、資材の輸送や上水の確保に際して、省エネルギーが実現でき、コストダウンが図れる。
【０１０８】
補強材として、炭素繊維（本実施形態では格子状炭素繊維）と、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋と、普通鉄筋に防錆材（アーマー＃１０００）を塗装した防錆材塗装鉄筋の３種類を比較し、コンクリート構造物とした際に耐用年数が異なることを確認した。そして、補強材として炭素繊維を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が１００年程度の長期間であっても使用に耐えると推定された。また、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が７０年程度の中期間であっても使用に耐えると推定された。さらに、補強材として防錆材塗装鉄筋を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が３０年程度の短期間であっても使用に耐えると推定された。
【０１０９】
従って、耐用年数が長期間の場合に補強材を炭素繊維とし、中期間の場合に補強材をエポキシ塗装鉄筋とし、短期間の場合に補強材を防錆材塗装鉄筋とする設計方法を採用することにより、用途に適した耐用年数のコンクリート構造物を設計できる。
【０１１０】
また、海水練りコンクリートにおいて、ラスナインなどの亜硝酸塩系混和剤を含む場合には、塩化物イオンによる腐食等の不具合も抑制できるとともに、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができることが判った。これにより、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスなどのコンクリート内部への侵入など、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。
【０１１１】
また、海水練りコンクリートにおいて、シリカフュームなどのポゾランを含む場合にも、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができることが判った。従って、亜硝酸塩系混和剤を含む場合と同様に、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスなどのコンクリート内部への侵入など、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。
【０１１２】
ところで、以上の実施形態に関する説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨、目的を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【０１１３】
例えば、亜硝酸系混和剤に関し、多価アルコールニトロエステルを主成分とするものを例示したが、亜硝酸イオンを供給できれば、他の種類の亜硝酸系混和剤であっても同様の作用効果を奏する。例えば、亜硝酸カルシウムを主成分とするものや亜硝酸リチウムを主成分とするものを用いてもよい。
【０１１４】
また、高炉系セメントに関し、高炉セメントＢ種以外のものであってもよい。要するに、セメント成分として高炉スラグが含まれていれば、他の種類のセメントであっても同様の作用効果を奏する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材に海砂が用いられ、練混ぜ水に海水が用いられた海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、耐用年数に応じてコンクリート構造物の種類を選択するコンクリート構造物の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートを製造する際に、練り混ぜ水として海水を用いたコンクリートが知られている。例えば、特許文献１には、アルミナセメントと細骨材と粗骨材とを海水で練り混ぜた海水練りコンクリートが記載されている。
【０００３】
しかし、一般的には、コンクリートの製造に際して海水や海砂を使用する場合、種々の制限が課されている。例えば、海水の使用に関しては、土木学会のコンクリート標準示方書の施工編（２００７年制定）において、「一般に練混ぜ水として使用してはならない」と定められている。また、「用心鉄筋を用いない無筋コンクリートの場合には品質に影響がないことを確認した上で、使用しても良い」と定められている。一方、海砂についても上記の示方書では、除塩をした上で、塩化物イオン量を「ＮａＣｌ換算で細砂の絶乾重量対し０．０４％以下」とすることを規定している。さらに、これらの海水や海砂の他に、セメントや混和剤からも塩化物イオンが供給されるため、「練混ぜ時に供給される塩化物イオンの総量は、原則として０．３ｋｇ／ｍ３以下とする」と規定している。
【０００４】
ここで、海水を練混ぜ水とした場合、コンクリート中の塩素イオン量は約３．５ｋｇ／ｍ３になる。また、海砂の塩素イオン濃度はＮａＣｌ換算で０．３％であるため、コンクリートにおける海砂由来の塩素イオン量は、約１．５ｋｇ／ｍ３になる。前述の規定を考慮すると、無筋コンクリートを除いて、海水及び海砂をそのままコンクリートには使用できないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、国内外を問わず、離島や沿岸地域において、練混ぜ水に海水を、細骨材に海砂を用いざるを得ず、かつ、ＲＣ構造物と同等の耐久性を確保しなければならない場合がある。ここで、前述の規定を遵守する限り、練混ぜ水として海水しか調達できない場合には、海水を淡水化せざるを得ない。淡水化の程度は、含有成分が、上水道、土木学会の水質基準（ＪＳＣＥ−Ｂ１０１）、又は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ ５３０８付属書３）に適合するものとするが、淡水化設備が必要となり、設備費および運搬費の調達が必須となる上、淡水化設備の稼働には動力が必要であるため、多量のＣＯ２発生の原因となる。従って、淡水を潤沢に使用することは困難である。
【０００７】
真水を運搬することができる状況であっても、運搬費用が発生するほか、陸上運搬、海上運搬にかかわらず、真水の運搬が二酸化炭素の発生起源となる。このため、離島や沿岸地域で環境保全が条件となる地域においては、環境に少なからず影響を与えることになる。従って、このような場合でも、淡水を潤沢に使用することは困難である。
【０００８】
海砂を使用する場合には除塩が必要となる。ここで、除塩に淡水を使用する場合には前述の問題が生じる。雨水の使用も考えられるが、雨水が使用できる地域であれば、元来、淡水を容易に調達できるため、敢えて海水を用いる必要もない。なお、乾燥地域の場合、除塩に必要な量の雨水を貯留するために、相当な時間がかかる。従って、雨水の利用は現実的でない。
【０００９】
以上のように、淡水を潤沢に使用できない地域、とりわけ離島や沿岸地域では、海水及び海砂を用いてコンクリート構造物を構築することが求められている。上記示方書の基準はコンクリート構造物の耐久性から策定されたと考えられ、必要な耐久性を保証できるのであれば、必ずしもこの基準に従わなくともよいと考えられる。
【００１０】
また一般に、コンクリート構造物には用途に見合った耐久性があり、長期の耐久性を確保しようとすると材料費等が高価になりがちである。このため、耐用年数が短い用途のコンクリート構造物に対して過度に長い耐用年数を与える必要はなく、用途に適した構造にすることが求められる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、海水及び海砂を用いた海水練りコンクリートを用い、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することにある。また、用途に適した耐久性を備えたコンクリート構造物の設計方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、海砂を細骨材とするとともに海水を練混ぜ水とした海水練りコンクリートでＲＣ構造物を構築した場合の問題点が、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオン及び塩化物イオンにあると考えた。そして、セメント成分として高炉系セメントを用いると、ナトリウムイオンによるアルカリ骨材反応が抑制できるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１３】
また、塩化物イオンによる補強材の腐食に伴う耐久性の低下が、コンクリート構造物の耐用年数に大きな影響を与えると考えた。そして、塩化物イオンに対する耐久性が異なる補強材を選択することで、コンクリート構造物の耐用年数を調整できるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１４】
すなわち、本発明のコンクリート構造物は、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のコンクリート構造物によれば、細骨材に海砂を用いるとともに練混ぜ水に海水を用いているため、材齢２８日までの期間において、コンクリートの圧縮強度を上水道水を用いたものよりも高めることができる。そして、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。さらに、補強材を用いているので、必要な引張強度を確保することができる。以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。
【００１６】
本発明のコンクリート構造物において、海水練りコンクリートが亜硝酸塩系混和剤を含む場合には、塩化物イオンと反応あるいは吸着し、塩化物イオンによる腐食等の不具合を抑制できる。また、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
【００１７】
本発明のコンクリート構造物において、海水練りコンクリートがポゾランを含む場合には、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
【００１８】
本発明のコンクリート構造物において、炭素繊維によって補強材を構成した場合には、補強材が塩化物イオンによる腐食を受けないため、１００年程度の長期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
【００１９】
本発明のコンクリート構造物において、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋によって、補強材を構成した場合には、エポキシ樹脂の被膜によって塩化物イオンによる腐食から普通鉄筋を保護できるので、７０年程度の中期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
【００２０】
本発明のコンクリート構造物において、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋によって補強材を構成した場合には、防錆材の被膜によって塩化物イオンによる腐食から普通鉄筋を保護できるので、３０年程度の中期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
【００２１】
また、本発明は、耐用年数に応じた種類のコンクリート構造物を選択する設計方法であって、前記耐用年数が長期である場合に、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、炭素繊維で作製された補強材とを有する第１のコンクリート構造物を選択し、前記耐用年数が前記長期よりも短い中期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第２のコンクリート構造物を選択し、前記耐用年数が前記中期よりも短い短期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第３のコンクリート構造物を選択することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、海水練りコンクリートに組み合わせる補強材を、炭素繊維で作製された補強材、エポキシ塗装鉄筋で作製された補強材、及び、防錆材塗装鉄筋で作製された補強材の中から耐用年数に応じて選択するため、用途に適した耐用年数のコンクリート構造物を設計できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、海水及び海砂を用いても必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。また、用途に適した耐久性を備えたコンクリート構造物の設計手法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】各試験で使用される材料を表形式で説明する図である。
【図２】圧縮強度試験における各サンプル及び圧縮強度を表形式で示す図である。
【図３】各サンプルの圧縮強度を示す棒グラフである。
【図４】海水練りコンクリートの圧縮強度を示す図である。
【図５】海水練りコンクリートと一般的なコンクリートの比較を示す図である。
【図６】耐久性試験における各サンプルを説明する図である。
【図７】各サンプルの配合と供試体採取本数を示す図である。
【図８】サンプル１に対して促進試験を１サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図９】サンプル１に対して促進試験を５サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１０】サンプル１から３に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１１】サンプル４から６に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１２】サンプル７から９に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１３】サンプル１０及び１１に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１４】サンプル１から３に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１５】サンプル４から６に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１６】サンプル７から９に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１７】サンプル１０及び１１に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１８】サンプル１から３に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図１９】サンプル４から６に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図２０】サンプル７から９に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図２１】サンプル１０及び１１に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。
【図２２】サンプル２について鉄筋内部の塩化物イオンの経時変化を説明するグラフである。
【図２３】透水性試験の結果を示す図であり、高炉セメントを水道水で練混ぜたサンプルにおける試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２４】透水性試験の結果を示す図であり、高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２５】透水性試験の結果を示す図であり、亜硝酸塩系混和剤を添加した高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２６】透水性試験の結果を示す図であり、亜硝酸塩系混和剤及びシリカフュームを添加した高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２７】透水性試験の結果を示す図であり、普通ポルトランドセメントを水道水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２８】透水性試験の結果を示す図であり、普通ポルトランドセメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。
【図２９】各サンプルにおける透水係数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、海水練りコンクリートの性状を把握するための試験として、圧縮強度試験、耐久性試験、及び、透水性試験を行った。
【００２６】
まず、今回の試験に用いた使用材料について説明する。使用材料を図１に示す。
【００２７】
セメントは、太平洋セメント株式会社製の高炉セメントＢ種を用いた。この高炉セメントＢ種において、密度は３．０４ｃｍ３であり、比表面積は３７５０ｃｍ２／ｇである。なお、一部の試験では、比較例のセメントとして普通ポルトランドセメントを用いた。
【００２８】
ポゾランの一種であるシリカフュームは、エルケム株式会社製の商品名「エルケム９４０−Ｕ」を用いた。このシリカフュームにおいて、密度は２．２０ｃｍ３であり、比表面積は１９ｃｍ２／ｇ程度である。このシリカフュームは、細孔閉塞剤としても作用する。
【００２９】
細骨材は、千葉県木更津産の陸砂を用いた。陸砂を用いた理由は、塩分濃度を管理するためである。すなわち、塩分（塩化ナトリウム）が入っていない陸砂を用い、混練時に所定濃度の塩水（後述する）を加えることで、管理された塩分濃度の海水練りコンクリートを人工的に作製している。上記の陸砂において、密度は２．６２ｃｍ３であり、吸水率は１．７６％であり、粗粒率は２．９４である。粗骨材は、東京都青梅産の砂石を用いた。この砂石において、密度は２．６６ｃｍ３であり、吸水率は０．７１％であり、粗粒率は６．６３であり、実積率は６０．３％である。
【００３０】
鋼繊維は、株式会社神鋼建材製の商品名「ドラミックス」を用いた。この鋼繊維において、密度は７．８５ｃｍ３であり、繊維径φは０．６ｍｍであり、長さＬは３０ｍｍである。この鋼繊維は、犠牲陽極としても機能する。鉄粉は、上記のドラミックスを用いて作製した。
【００３１】
亜硝酸塩系混和剤は、太平洋マテリアル株式会社製の商品名「ラスナイン」を用いた。この混和剤は、多価アルコールニトロエステルを主成分とし、液体状をしている。そして、当該混和剤１０Ｌあたり３．７ｋｇ／ｍ３の塩化物イオンを処理（固定化）できる。
【００３２】
ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び、空気量調整剤は、いずれもコンクリート用混和剤である。ＡＥ減水剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「ポゾリスＮｏ．７０」を用いた。このＡＥ減水剤は、リグニンスルホン酸系化合物を主成分とし、液体状をしている。高性能ＡＥ減水剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「レオビルドＳＰ−８ＳＶ」を用いた。この高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系化合物を主成分とし、液体状をしている。空気量調整剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「マイクロエア４０４」を用いた。この空気量調整剤は、ポリアルキレングリコール誘導体を主成分とし、液体状をしている。
【００３３】
次に、練混ぜ水について説明する。この試験における練混ぜ水は、上水道水に塩分を加えることで作製した人工海水である。この人工海水における塩分濃度は、海水と海砂の双方から由来する塩化物イオンの総量に相当する濃度に調整する。
【００３４】
採取された海水に含まれる標準的な塩化物イオン量は１９ｇ／Ｌである（Ｃｌ−濃度１．９％）。塩化ナトリウムの分子量を５８，ナトリウムの原子量を２３，塩素の原子量を３５とすると、海水に由来する塩化ナトリウム量は、１Ｌあたり３１ｇとなる。
【００３５】
海砂に関し、海砂の単位量を８００ｋｇ／ｍ３とし、練混ぜ水の単位量を１７５ｋｇ／ｍ３とし、海砂中の塩化ナトリウム含有率を０．３％とする。この場合、単位量の海砂に含まれる塩化ナトリウムの量は、８００ｋｇ／ｍ３×０．３％＝２．４ｋｇ／ｍ３となる。従って、２．４ｋｇの塩化ナトリウムを１７５ｋｇの練混ぜ水に加えれば、塩化ナトリウムを含まない陸砂を用いたとしても、海砂を用いた場合と同等の塩分含有量になる。そして、この練り混ぜ水１Ｌに含まれる塩化ナトリウム量は１４ｇとなる。
【００３６】
以上より、練り混ぜ水１Ｌあたり４５ｇ（＝３１ｇ＋１４ｇ）の塩化ナトリウムを加えることで、塩分が含まれていない上水や陸砂を用いても、海水や海砂を用いたものと同等のコンクリートを得ることができる。なお、１ｍ３のコンクリートにおける塩化ナトリウム量は、７．８ｋｇ（＝０．０４５ｋｇ／ｍ３×１７５ｍ３）となる。また、塩化物イオン濃度は４．７ｋｇ／ｍ３となる。
【００３７】
以下、各試験について説明する。まず圧縮強度試験について説明する。圧縮強度試験は、前述の人工海水を用いたケースと相模湾で採取した海水（実海水ともいう）を用いたケースについて行った。
【００３８】
人工海水を用いた試験では、図２に示す７種類のサンプルを作製した。サンプル１は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜたものであり、比較例である。サンプル２は、高炉セメントを人工海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル４は、高炉セメントにシリカフュームを加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル５は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル６は、高炉セメントに鋼繊維を加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル７は、高炉セメントに鉄粉を加え、人工海水で練り混ぜたものである。
【００３９】
水結合材比（Ｗ／Ｂ）は、全てのサンプルで５０％にした。細骨材率は、サンプル１〜３，６において４５％、他のサンプルにおいて４４．７％であった。人工海水は、全てのサンプルで１７０ｋｇ／ｍ３とした。結合材は、サンプル１〜３，６において高炉セメントを３４０ｋｇ／ｍ３とし、他のサンプルについて高炉セメントを３４０ｋｇ／ｍ３、シリカフュームを３４ｋｇ／ｍ３とした。細骨材は、サンプル１〜３，６において７９４ｋｇ／ｍ３とし、他のサンプルにおいて７８２ｋｇ／ｍ３とした。粗骨材は、全てのサンプルで９８５ｋｇ／ｍ３とした。
【００４０】
また、亜硝酸塩系混和剤に関しては、サンプル３，５において１３Ｌ／ｍ３添加した。鋼繊維に関しては、サンプル６で７８ｋｇ／ｍ３混入させた。鉄粉に関しては、サンプル７で７８ｋｇ／ｍ３混入させた。混和剤に関し、サンプル１〜３，６においてＡＥ減水剤を結合材量の０．２５％添加し、他のサンプルにおいて高性能ＡＥ減水剤を結合材量の１．００％添加した。また、空気量調整剤は、全てのサンプルにおいて結合材量の０．００３５％添加した。
【００４１】
練り混ぜは、２軸強制練りミキサーを用いバッチ式で行った。練り混ぜ量は、１バッチあたり３０Ｌとした。練り混ぜは、粗骨材、細骨材、高炉セメントをミキサーに投入して１０秒間空練りを行った後、人工海水及び混和剤を投入して６０秒間に亘って練り混ぜた。なお、他の材料については、高炉セメントや人工海水と共にミキサーに投入した。
【００４２】
練り混ぜを行った後、各サンプルについて供試体を作製した。供試体の作製はＪＩＳ Ａ １１３２にて行った。すなわち、練り混ぜ終了後の各サンプルを、所定の型枠に打ち込んで養生した。養生は、水中に浸す標準水中養生と、高温（５０℃）の雰囲気に曝した高温気乾燥養生と、封緘養生の３種類行った。養生期間は、７日、２８日、９１日の３種類とした。そして、養生直後の供試体に対して圧縮強度試験を行った。圧縮強度試験は、ＪＩＳ Ａ １１０８にて行った。試験結果を図２の右欄及び図３に示す。
【００４３】
相模湾の海水（実海水）を用いた試験では、図４（ａ）に示す６種類のサンプルを作製した。サンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜたものであり、比較例である。サンプル２´は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜたものであり、やはり比較例である。サンプル１は、普通ポルトランドセメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル２は、高炉セメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、実海水で練り混ぜたものである。サンプル４は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、実海水で練り混ぜたものである。
【００４４】
実海水に関し、塩化物イオン濃度は１．８３％であった。そして、塩化物イオン濃度が４．７ｋｇ／ｍ３となるように塩化ナトリウムを加えて練混ぜ水とした。これにより、陸砂を細骨材として用いているが、海砂を用いた場合と同等の塩分含有量に調整される。なお、他の条件については、人工海水を用いたサンプルと同様である。このため説明は省略する。また、練り混ぜの条件も人工海水を用いたサンプルと同様であるため、説明は省略する。
【００４５】
練り混ぜを行った後、各サンプルについて供試体を作製した。供試体の作製はＪＩＳ Ａ １１３２にて行った。養生条件に関し、この試験では封緘養生のみとし、養生期間は、７日、２８日の２種類とした。そして、養生直後の供試体に対し、ＪＩＳ Ａ １１０８に基づく圧縮強度試験を行った。試験結果を図４（ａ）の右欄及び図４（ｂ）に示す。
【００４６】
圧縮強度試験の結果について述べる。まず、練混ぜ水や細骨材の種類の違いについて考察する。練混ぜ水として人工海水あるいは実海水を用いたサンプルは、練混ぜ水として上水道水を用いたサンプルよりも圧縮強度が高くなる傾向が確認された。
【００４７】
具体的には、人工海水の試験におけるサンプル２（高炉セメント，人工海水）にて、材齢７日の圧縮強度は、３１．９Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２６．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、２９．８Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢２８日の圧縮強度は、３９．２Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２７．６Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３６．７Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、４３．６Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２６．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、４１．４Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。また、実海水の試験におけるサンプル２（高炉セメント，実海水）にて、材齢７日の圧縮強度は、３７．０Ｎ／ｍｍ２（封緘）、材齢２８日の圧縮強度は、４７．４Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、５３．１Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。
【００４８】
これに対し、人工海水の試験におけるサンプル１（高炉セメント，上水道水）にて、材齢７日の圧縮強度は、２１．９Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．６Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、２０．９Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢２８日の圧縮強度は、３４．２Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．２Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３０．６Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、４８．７Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３９．８Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。また、実海水の試験におけるサンプル２´（高炉セメント，上水道水）にて、材齢７日の圧縮強度は、２３．１Ｎ／ｍｍ２（封緘）、材齢２８日の圧縮強度は、３５．７Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、５１．６Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。
【００４９】
材齢２８日までの試験結果について検討する。図３（ａ）〜（ｃ）の最左欄と左から２番目の欄、並びに、図４（ｂ）の左から２番目の欄と４番目の欄とを比較すると容易に理解できるが、材齢２８日までの期間においては、上水道水と陸砂等を用いて練り混ぜたコンクリートよりも、海水と海砂を用いて練り混ぜたコンクリートの方が高い値を示している。このことは、海水と海砂を用いた海水練りコンクリートが、一般的なコンクリートよりも早期に硬化することを意味する。そして、海水を用いた各サンプルにおける材齢７日の圧縮強度の値は、上水道水を用いたサンプルにおける材齢２８日の圧縮強度と同等かそれ以上の値である。
【００５０】
型枠の脱型には、コンクリートの圧縮強度が規定値（５Ｎ／ｍｍ２）以上になっていることが求められる。今回の試験結果からすれば、海水練りコンクリートの圧縮強度が規定値以上となるまでの養生期間は、一般的なコンクリートの養生期間よりも十分に短いと考えられる。従って、海水と海砂を用いて作製した海水練りコンクリートを型枠内に打設した場合、脱型までの養生期間を一般的なコンクリートよりも十分に短くできるといえる。
【００５１】
材齢９１日の試験結果について検討する。比較例である人工海水試験のサンプル１に関し、標準水中養生の圧縮強度は４８．７Ｎ／ｍｍ２と高い値を示した。また、封緘養生の圧縮強度は３９．８Ｎ／ｍｍ２であった。これに対し、人工海水試験のサンプル２において、標準水中養生の圧縮強度は４３．６Ｎ／ｍｍ２であり、封緘養生の圧縮強度は４１．４Ｎ／ｍｍ２であった。サンプル２の圧縮強度は、サンプル１の標準水中養生での圧縮強度よりは低いものの、同サンプルの封緘養生での圧縮強度よりは高い値を示した。このことは、海水と海砂を用いて作製した海水練りコンクリートであっても、一般的なコンクリートと遜色ない圧縮強度を長期間に亘って発現することを意味する。すなわち、圧縮強度の観点でみた場合、一般的なコンクリートを海水練りコンクリートに置き換えることが可能であるといえる。
【００５２】
次に、高炉セメントに加えられる各種の材料、具体的には、亜硝酸塩系混和剤、シリカフューム（ポゾラン）、鋼繊維、及び、鉄粉について考察する。
【００５３】
圧縮強度の観点からすると、人工海水の試験におけるサンプル３〜７の圧縮強度は、同サンプル２の圧縮強度よりも高い値を示している。同様に、実海水の試験におけるサンプル３，４の圧縮強度は、同サンプル４の圧縮強度よりも高い値を示している。このことから、亜硝酸塩系混和剤等の上記材料を加えて練り混ぜることで、海水練りコンクリートの圧縮強度を高めることができるといえる。ここで、図３（ａ）を参照し、人工海水の試験における材齢９１日でのサンプル３〜７の圧縮強度を比較すると、各サンプルの圧縮強度にそれほど大きな違いはみられない。
【００５４】
以上より、上記材料を加えて作製された海水練りコンクリートはいずれも、上記材料を加えずに作製された海水練りコンクリートよりも高い圧縮強度を示すといえる。そして、加える材料の種類を換えても、同等の圧縮強度が得られるといえる。
【００５５】
なお、図４（ｂ）に示すように、実海水の試験において、亜硝酸塩系混和剤を加えたサンプル３の圧縮強度は材齢７日及び２８日のいずれにおいても、亜硝酸塩系混和剤を加えないサンプル２の圧縮強度よりも高い値を示した。このことより、亜硝酸塩系混和剤を加えることで、早期より圧縮強度を増加させる効果が得られるといえる。また、亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームを加えたサンプル４の圧縮強度は材齢７日及び２８日のいずれにおいても、サンプル３の圧縮強度よりも高い値を示した。このことより、亜硝酸塩系混和剤にシリカフュームを加えることで、亜硝酸塩系混和剤のみを加えた場合よりも、海水練りコンクリートの圧縮強度をさらに増加させる効果が得られるといえる。
【００５６】
次に、高炉セメントと普通ポルトランドセメントとの違いについて考察する。ここでは、図４（ａ）,（ｂ）におけるサンプル１´，２´，１，２を比較する。上水道水を用いて練り混ぜた場合、材齢２８日までは、普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１´の方が高炉セメントを用いたサンプル２´よりも圧縮強度の値が高いが、材齢９１日では高炉セメントを用いたサンプル２´の方が普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１´よりも圧縮強度が高かった。一方、海水を用いて練り混ぜた場合、高炉セメントを用いたサンプル２の方が、普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１よりも、全ての材齢において圧縮強度の値が高かった。
【００５７】
高炉セメントをはじめとする高炉系セメントは、アルカリ骨材反応の抑制に効果があることが知られている。当該反応では、ナトリウムイオン等のアルカリイオンとある種の骨材とが反応し、膨張性を示す。高炉系セメントを用いた場合、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できると考えられる。従って、海水と海砂を用いる場合には、コンクリートを耐久化する上で、高炉系セメントの利用は有効である。
【００５８】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）を参照し、海水及び海砂を用いることによるセメント量の削減について考察する。
【００５９】
図５（ａ）のサンプルａは、人工海水の試験におけるサンプル１（上水道水を用いた比較例）であり、サンプルｂは、同じくサンプル２（海水及び海砂相当の塩分含有）である。サンプルａ，ｂは何れも、養生方法が水中標準養生であり、材齢が２８日である。また、サンプルｃは、サンプルｂと同程度の圧縮強度を、上水道水を用いたサンプルで得る場合の仮想サンプルである。このサンプルｃは、図５（ｂ）に示すｆｃ２８の関係式（ｆｃ２８＝２４．７６９×Ｃ／Ｗ−１２．９２４）を用いて算出したものである。
【００６０】
同様に、図５（ａ）のサンプルｄ，ｅは人工海水の試験におけるサンプル１，２であり、材齢は２８日である。サンプルｄ，ｅは、養生方法が封緘養生である点でサンプルａ，ｂと異なっている。そして、サンプルｆは、サンプルｅと同程度の圧縮強度を、上水道水を用いたサンプルで得る場合の仮想サンプルである。このサンプルｆは、図５（ｃ）に示すｆｃ２８（ｆｃ２８＝２２．１６２×Ｃ／Ｗ−１１．５６４）の関係式を用いて算出したものである。
【００６１】
サンプルａ，ｂは何れも、３４０ｋｇ／ｍ３のセメントを１７０ｋｇ／ｍ３の水（上水道水又は人工海水）で練り混ぜたものである。サンプルａの圧縮強度が３４．２Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、サンプルｂの圧縮強度は３９．２Ｎ／ｍｍ２と、サンプルａの圧縮強度よりも高い値を示した。
【００６２】
図５（ｂ）に示すｆｃ２８の関係式に、ｆｃ２８に３９．２Ｎ／ｍｍ２を代入することで対応するセメント水比（Ｃ／Ｗ）を求めた。さらに、求めたセメント水比において、Ｗ＝１７０ｋｇ／ｍ３を代入し、サンプルｃのセメント量を求めた。そして、サンプルｃのセメント量は３５８ｋｇ／ｍ３であった。このため、材齢２８日で圧縮強度３９．２Ｎ／ｍｍ２のコンクリート構造物を標準養生で構築する場合、上水道水と陸砂の組み合わせに換えて海水と海砂を用いることで、コンクリート１ｍ３あたり１８ｋｇのセメントを節約できることが判った。
【００６３】
サンプルｄ〜ｆについても同様の手順で計算を行った。その結果、材齢２８日で圧縮強度３６．７Ｎ／ｍｍ２のコンクリート構造物を封緘養生で構築する場合、上水道水と陸砂の組み合わせに換えて海水と海砂を用いることで、コンクリート１ｍ３あたり３０ｋｇのセメントを節約できることが判った。
【００６４】
次に耐久性試験について説明する。耐久性試験では、図６及び図７に示す配合で補強材入りのサンプルを１１種類作製した。そして、促進腐食試験を繰り返し行うことで各サンプルの耐久性を試験した。なお、図７に示すサンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。
【００６５】
使用材料について説明する。ここでは、先に説明した使用材料と異なる材料について説明し、同じ材料については説明を省略する。
【００６６】
練り混ぜ水に関し、海水とあるのは茅ヶ崎漁港で採取した相模湾の海水（実海水）である。この実海水における塩化ナトリウム濃度は３．０２％（塩化物イオン濃度で１．８３％）であった。細骨材に関し、この耐久性試験においても陸砂を使用し、海砂相当分の塩分量を塩化ナトリウムで追加した。防錆材には、三菱マテリアル株式会社製の商品名「アーマー＃１０００」を用い、このアーマー＃１０００を普通鉄筋の表面に塗装した。補強材は、コンクリート構築物の引張り強度を高めるものであり、この耐久性試験では、普通鉄筋と、エポキシ塗装鉄筋と、格子状炭素繊維（樹脂で固めたもの）の３種類を用いた。
【００６７】
各サンプルについて説明する。結合材に関し、サンプル１，１´，８では、普通ポルトランドセメントのみを用いた。比較例のサンプル１´では１ｍ３あたり３５０ｋｇとし、サンプル１，８では１ｍ３あたり３４０ｋｇとした。サンプル２〜６，９，１０では、高炉セメントＢ種（普通ポルトランドセメント＋高炉スラグ）を用い、その量は１ｍ３あたり３５０ｋｇとした。サンプル７，１１では、高炉セメントＢ種とシリカフュームとを混合したものを用い、その量は１ｍ３あたり３５０ｋｇ（高炉セメントＢ種：３１５ｋｇ，シリカフューム：３５ｋｇ）とした。
【００６８】
サンプル３，７，１０では、亜硝酸塩系混和剤としてラスナインを添加した。その量は１ｍ３あたり１３Ｌとした。犠牲陽極材に関し、サンプル４，５では鋼繊維を用い、サンプル６では鉄粉を用いた。鋼繊維及び鉄粉の混入量は何れも１ｍ３あたり７８ｋｇとし、練混ぜ時に混入させた。補強材に関し、サンプル１，１´，５〜７では普通鉄筋を用い、サンプル２〜４ではエポキシ塗装鉄筋を用い、サンプル９〜１１では炭素繊維を用いた。なお、サンプル５，６の普通鉄筋は、アーマー＃１０００が表面に塗装されることで、防錆処理が施されている。
【００６９】
そして、各サンプルを直径φが１００ｍｍ、高さが２００ｍｍの型枠に流し込んでオートクレーブ養生装置にて養生させた。このオートクレーブ養生装置でオートクレーブ法による促進腐食試験を行った。すなわち、養生装置内の温度を１８０℃とするともに圧力を１０気圧とし、８時間に亘って保持した。この操作を１サイクルとし、１，５，１０，２０，３３の各サイクルにおいて、補強材の腐食状況を確認した。
【００７０】
なお、上記条件における１サイクルは、自然暴露で３年に相当する。従って、５サイクルは自然暴露で１５年に相当し、１０サイクルは自然暴露で３０年に相当する。同様に、２０サイクルは自然暴露で６０年に相当し、３３サイクルは自然暴露で９９年に相当する。なお、この評価では、３３サイクルにて補強材の腐食がなければ、自然暴露で１００年以上の耐久性を有すると判断している。試験結果を、図８〜２１に示す。
【００７１】
まず、促進１サイクルと５サイクルの試験結果について述べる。なお、１，５サイクルは、図６，７で説明したサンプル１、すなわち補強材が普通鉄筋のサンプルを対象にしている。
【００７２】
図８は、促進１サイクルの試験結果である。（ａ）は、補強材である普通鉄筋の周面における腐食部分を転写した図である。（ａ）において、グレーの部分が腐食部分に相当する。（ｂ）は、腐食面積及びその比率を説明する図である。（ｃ）は、供試体に埋設された２本の普通鉄筋における内側（供試体の円柱中心側）を撮影した写真であり、（ｄ）は外側（供試体の円柱周面側）を撮影した写真である。
【００７３】
ここで、促進腐食試験によって得られる鉄筋腐食量（ｍｇ／ｃｍ２）と腐食開始後の経過年数とは相関があることが知られている。また、鉄筋の全周にわたり断面欠損が認められるか、鉄筋断面が１／６以上欠損している場合には、補強材としての機能が失われたとして、新たな鉄筋を溶接する必要があるとされている。
【００７４】
図８（ａ），（ｄ）に示すように、促進１サイクルでは部分的に軽微な腐食が認められるが、鉄筋の全周にわたる断面欠損は生じていないといえる。また、図８（ｂ）に示すように、腐食面積率も６〜７％程度である。以上のことから、３年程度の暴露では、塩分を多量に含んだ海水練りコンクリートに、補強材として普通鉄筋を埋設したとしても、補強材としての機能は失われないと判断できる。
【００７５】
図９は、促進５サイクルの試験結果を示す。（ａ），（ｂ），（ｄ）は図８と同様であるため、説明は省略する。（ｃ）は、供試体を直径方向に２分割した状態の写真である。図９（ａ）に示すように、促進５サイクルを行ったことで、鉄筋の全周に亘って欠損が生じたことが判る。また、図８（ｄ）と図９（ｄ）の比較により、促進５サイクルでは１サイクルの時よりも腐食面積が拡大していることが判る。さらに、図９（ｂ）に示すように、腐食面積率が３０〜４０％程度に上昇している。以上のことから、海水練りコンクリートに普通鉄筋を埋設した場合、１５年程度が経過すると、補強材としての機能が失われてしまうと判断できる。
【００７６】
次に、促進１０サイクルの試験結果について説明する。図１０〜１３は、促進１０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１０はサンプル１〜３の試験結果を示し、図１１はサンプル４〜６の試験結果を示す。同様に、図１２はサンプル７〜９の試験結果を示し、図１３はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
【００７７】
図１０に示すように、サンプル１において普通鉄筋の全周腐食及び腐食欠損が確認された。促進５サイクルよりも腐食が進行していることから、促進５サイクルの結果を裏付る結果になったといえる。
【００７８】
図１１，１２に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を補強材として用いかつ犠牲陽極（鋼繊維，鉄粉）を施したサンプル５，６、並びに、普通鉄筋を補強材とし、かつ、亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル７に関し、いずれも普通鉄筋において部分腐食の開始が確認された。これらの塩分対策は、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物において、その耐用年数が３０年程度までの短期であれば有効と考えられるが、３０年以上である場合には不適であると推察された。
【００７９】
図１０に示すように、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いたサンプル２、エポキシ塗装鉄筋を補強材としかつ亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル３に関し、エポキシ塗装鉄筋は健全であり、不具合は確認されなかった。また、図１１に示すように、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いかつ犠牲陽極（鋼繊維）を施したサンプル４に関し、鋼繊維に腐食はみられたもののエポキシ塗装鉄筋は健全であった。
【００８０】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いることで、耐用年数が３０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００８１】
図１２，１３に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８〜１１については、いずれも良好な結果が得られた。すなわち、普通ポルトランドセメントを海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル８については、健全であることが確認できた。高炉セメントを海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル９についても、同じく健全であることが確認できた。高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を添加して海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル１０については、健全であることが確認できた。高炉セメントにポゾランを添加して海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル１１については、コンクリートが堅硬かつ新鮮であった。
【００８２】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が３０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００８３】
次に、促進２０サイクルの試験結果について説明する。図１４〜１７は、促進２０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１４はサンプル１〜３の試験結果を示し、図１５はサンプル４〜６の試験結果を示す。同様に、図１６はサンプル７〜９の試験結果を示し、図１７はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
【００８４】
図１４，１６に示すように、普通鉄筋を用いたサンプル１，７に関し、全周腐食が確認された。また、図１５に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を用いたサンプル５，６に関し、部分腐食が確認された。また、サンプル５，６については、犠牲陽極の腐食も確認された。サンプル５〜７に関し、促進１０サイクルの試験結果よりも腐食の進行が確認できた。
【００８５】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として普通鉄筋を用いた場合には、防錆材を鉄筋表面に塗装しても、また亜硝酸塩系混和剤や犠牲陽極を用いたとしても、６０年程度の耐用年数が想定される構造物には不適であることが確認された。この結果は、促進１０サイクルの試験結果を裏付けるものである。
【００８６】
図１４，１５に示すように、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いたサンプル２〜４に関し、いずれも促進１０サイクルの試験と同様な結果が得られた。すなわち、サンプル２，３については健全であり、サンプル４については鋼繊維の腐食が確認されたもののエポキシ塗装鉄筋は健全な状態を保っていた。
【００８７】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いることで、耐用年数が６０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００８８】
図１６，１７に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８〜１１については、いずれも良好な結果が得られた。特に、サンプル９，１０ではコンクリートが堅硬であることが確認され、サンプル１１ではコンクリートが堅硬かつ新鮮であることが確認された。
【００８９】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が６０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００９０】
次に、促進３３サイクルの試験結果について説明する。図１８〜２１は、促進３０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１８はサンプル１〜３の試験結果を示し、図１９はサンプル４〜６の試験結果を示す。同様に、図２０はサンプル７〜９の試験結果を示し、図２１はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
【００９１】
図１８，２０に示すように、普通鉄筋を用いたサンプル１，７に関し、全周腐食が確認された。特にサンプル１では、鉄筋に欠損も認められた。また、図１９に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を用いたサンプル５，６に関しても、全周腐食が確認された。そして、サンプル５に関しては、シリカフュームの腐食と供試体表面のひび割れが確認された。また、サンプル６に関しては、鉄粉の腐食、供試体表面の点錆、スケーリング（表面剥離）が確認された。この結果も、促進１０サイクルの試験結果を裏付けるものである。
【００９２】
図１８，１９に示すように、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いたサンプル２〜４に関し、亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル３については健全であることが確認された。これに対し、高炉セメントとエポキシ塗装鉄筋の組み合わせであるサンプル２については、エポキシ塗装鉄筋の節部に点錆が認められた。犠牲陽極（鋼繊維）を施したサンプル４については、鋼繊維に腐食が認められるとともに、エポキシ塗装鉄筋の節部と一般部とに点錆及び孔食が認められた。さらに、供試体表面のひび割れも確認された。
【００９３】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた場合には、亜硝酸塩系混和剤と組み合わせることで、耐用年数が１００年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。しかし、犠牲陽極を施した場合や高炉セメントのみの場合には、１００年程度の耐用年数が想定される構造物には不適であることが確認された。
【００９４】
図２０，２１に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８〜１１については、いずれも良好な結果が得られた。特に、サンプル９，１０ではコンクリートが堅硬であることが確認され、サンプル１１ではコンクリートが堅硬かつ新鮮であることが確認された。
【００９５】
以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が１００年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
【００９６】
ここで、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた場合の耐用年数について検討する。図２２は、拡散理論に基づいて計算されたエポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量の経時変化を示す。この計算では、コンクリートに内在する塩化物イオンの量を５ｋｇ／ｍ３とし、エポキシ塗装鉄筋における塩化物イオンの拡散係数を２．００×１０−６ｃｍ２／ｙとし、エポキシ塗装鉄筋の被膜の厚さを０．０２ｃｍとした。
【００９７】
エポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量と鉄筋腐食量との間には相関がある。そして、エポキシ塗装鉄筋を補強材として機能させるためには、エポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量を１．２００ｋｇ／ｍ３以下にすることが求められる。図２２の計算結果によれば、塩化物イオン量が１．２００ｋｇ／ｍ３に到達する経過年数は７０年強である。そうすると、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いた場合、耐用年数が７０年以下のコンクリート構造物であれば使用できると推察できる。
【００９８】
次に透水性試験について説明する。透水性試験では、図２９に示す６種類のサンプルを作成した。各サンプルは、図６，７で説明したサンプルと同じ配合である。すなわち、サンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。サンプル１は、普通ポルトランドセメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル２は、高炉セメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、実海水で練り混ぜたものである。サンプル７は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、実海水で練り混ぜたものである。なお、サンプル２´は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。そして、海砂の保有する塩分量は、塩化ナトリウムの所要量を加えることで調整した。
【００９９】
各サンプルを直径φが１００ｍｍ、高さが２００ｍｍの型枠に流し込み、材齢２８日まで封緘養生して供試体を作製した。作製した供試体を加圧容器内にセットして加圧水を供給した。加圧水が供給された供試体を、軸方向に沿って半割り（２分割）し、加圧水の供試体内部への浸透深さを測定した。測定した浸透深さに基づいて拡散係数を求め、求めた拡散係数に基づいて推定透水係数を求めた。なお、１種類のサンプルについて、３つの供試体を作製し、３つの供試体における拡散係数の平均値を、そのサンプルにおける拡散係数とした（図２９（ａ），（ｂ）を参照）。
【０１００】
加圧水の浸透状況を示す断面写真を図２３〜２８に示す。なお、各図において、上段、中段、下段のそれぞれに３つの供試体の断面写真を示している。
【０１０１】
図２３はサンプル２´（高炉セメント，水道水）の断面写真であり、図２４はサンプル２（高炉セメント，実海水）の断面写真である。なお、図２４の上段において、加圧水の浸透方向と浸透深さを図示している。図２５はサンプル３（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤）の断面写真であり、図２６はサンプル７（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤，シリカフューム）の断面写真である。図２７はサンプル１´（普通ポルトランドセメント，水道水）の断面写真であり、図２８はサンプル１（普通ポルトランドセメント，実海水）の断面写真である。
【０１０２】
図２９（ａ）に示すように、拡散係数の平均値は、サンプル２´（高炉セメント，水道水）が８．１６×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル２（高炉セメント，実海水）が４．８２×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル３（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤）が２．１１×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃであった。また、サンプル７（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤，シリカフューム）が１．６０×１０−３ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル１´（普通ポルトランドセメント，水道水）が３．５１×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル１（普通ポルトランドセメント，実海水）が３．９６×１０−２ｃｍ２／ｓｅｃであった。
【０１０３】
この透水試験により、次の点を確認することができた。第１に、高炉セメントの使用を前提とし、練混ぜ水に海水を用いた場合、上水道水を用いた場合に比べ、拡散係数（透水係数）を低減することができる。第２に、練混ぜ水に海水を用いた場合でも、普通ポルトランドセメントを用いた場合には、上水道水を用いた場合に比べ、拡散係数（透水係数）に顕著な違いは認められない。第３に、高炉セメントの使用を前提とし、亜硝酸塩系混和剤やシリカフュームを混入させることは、海水を練混ぜ水に用いた場合でも、拡散係数（透水係数）の低減に極めて有効である。なお、シリカフュームに代えて、フライアッシュを用いても拡散係数を低減できると解される。要するに、ポゾランを混入すれば同様の作用効果が得られると解される。
【０１０４】
一般に、高炉セメントは上水で混練した場合、長期材齢（９１日）において高炉スラグの効果で緻密になり、拡散係数を小さくできるといわれてきた。この透水試験によって、海水を練混ぜ水として用い海砂を細骨材として用いれば、材齢２８日であっても拡散係数を小さくできることが確認できた。
【０１０５】
以上説明した圧縮強度試験、耐久性試験、及び、透水性試験の結果に基づき、次のことが判った。
【０１０６】
練混ぜ水に海水を、細骨材に海砂を用いた海水練りコンクリートでは、セメント成分として高炉セメントＢ種を用いると、緻密化が図れるため有効といえる。とりわけ、材齢２８日までの期間においては、圧縮強度を上水道水を用いて作製したコンクリートよりも高くすることができる。これにより、早期の脱型が可能となる。そして、高炉セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。さらに、補強材を用いているので、必要な引張強度を確保することができる。
【０１０７】
以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。そして、海水や海砂は、上水の確保が困難な離島や沿岸地域であっても現地で容易に調達できるため、このような地域でコンクリート構造物を構築する場合に特に有用である。例えば、資材の輸送や上水の確保に際して、省エネルギーが実現でき、コストダウンが図れる。
【０１０８】
補強材として、炭素繊維（本実施形態では格子状炭素繊維）と、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋と、普通鉄筋に防錆材（アーマー＃１０００）を塗装した防錆材塗装鉄筋の３種類を比較し、コンクリート構造物とした際に耐用年数が異なることを確認した。そして、補強材として炭素繊維を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が１００年程度の長期間であっても使用に耐えると推定された。また、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が７０年程度の中期間であっても使用に耐えると推定された。さらに、補強材として防錆材塗装鉄筋を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が３０年程度の短期間であっても使用に耐えると推定された。
【０１０９】
従って、耐用年数が長期間の場合に補強材を炭素繊維とし、中期間の場合に補強材をエポキシ塗装鉄筋とし、短期間の場合に補強材を防錆材塗装鉄筋とする設計方法を採用することにより、用途に適した耐用年数のコンクリート構造物を設計できる。
【０１１０】
また、海水練りコンクリートにおいて、ラスナインなどの亜硝酸塩系混和剤を含む場合には、塩化物イオンによる腐食等の不具合も抑制できるとともに、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができることが判った。これにより、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスなどのコンクリート内部への侵入など、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。
【０１１１】
また、海水練りコンクリートにおいて、シリカフュームなどのポゾランを含む場合にも、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができることが判った。従って、亜硝酸塩系混和剤を含む場合と同様に、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスなどのコンクリート内部への侵入など、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。
【０１１２】
ところで、以上の実施形態に関する説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨、目的を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【０１１３】
例えば、亜硝酸系混和剤に関し、多価アルコールニトロエステルを主成分とするものを例示したが、亜硝酸イオンを供給できれば、他の種類の亜硝酸系混和剤であっても同様の作用効果を奏する。例えば、亜硝酸カルシウムを主成分とするものや亜硝酸リチウムを主成分とするものを用いてもよい。
【０１１４】
また、高炉系セメントに関し、高炉セメントＢ種以外のものであってもよい。要するに、セメント成分として高炉スラグが含まれていれば、他の種類のセメントであっても同様の作用効果を奏する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項２】
前記海水練りコンクリートは、亜硝酸塩系混和剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物。
【請求項３】
前記海水練りコンクリートは、ポゾランを含む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。
【請求項４】
前記補強材は、炭素繊維であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート構造物。
【請求項５】
前記補強材は、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート構造物。
【請求項６】
前記補強材は、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート構造物。
【請求項７】
耐用年数に応じた種類のコンクリート構造物を選択する設計方法であって、
前記耐用年数が長期である場合に、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、炭素繊維で作製された補強材とを有する第１のコンクリート構造物を選択し、
前記耐用年数が前記長期よりも短い中期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第２のコンクリート構造物を選択し、
前記耐用年数が前記中期よりも短い短期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第３のコンクリート構造物を選択することを特徴とするコンクリート構造物の設計方法。
【請求項１】
高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項２】
前記海水練りコンクリートは、亜硝酸塩系混和剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物。
【請求項３】
前記海水練りコンクリートは、ポゾランを含む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。
【請求項４】
前記補強材は、炭素繊維であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート構造物。
【請求項５】
前記補強材は、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート構造物。
【請求項６】
前記補強材は、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のコンクリート構造物。
【請求項７】
耐用年数に応じた種類のコンクリート構造物を選択する設計方法であって、
前記耐用年数が長期である場合に、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、炭素繊維で作製された補強材とを有する第１のコンクリート構造物を選択し、
前記耐用年数が前記長期よりも短い中期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第２のコンクリート構造物を選択し、
前記耐用年数が前記中期よりも短い短期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第３のコンクリート構造物を選択することを特徴とするコンクリート構造物の設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２２】
【図２９】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２２】
【図２９】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−１２６６２７（Ｐ２０１２−１２６６２７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１９０７（Ｐ２０１０−２８１９０７）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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