鉄筋コンクリート構造物の防食方法
【課題】 鉄筋を効果的かつ簡便に腐食から保護する鉄筋コンクリート構造物の防食方法を提供する。
【解決手段】 鉄筋コンクリート構造物の表面を特定のセメント系押出成形体で被覆して被覆層１ａ〜１ｄを形成する。表面に被覆層１ａ〜１ｄを有し、内部に鉄筋３、鉄筋周囲にコンクリート２を打設したコンクリート構造物を示す。
【解決手段】 鉄筋コンクリート構造物の表面を特定のセメント系押出成形体で被覆して被覆層１ａ〜１ｄを形成する。表面に被覆層１ａ〜１ｄを有し、内部に鉄筋３、鉄筋周囲にコンクリート２を打設したコンクリート構造物を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防波堤、橋脚、橋桁、建築物等を構成する鉄筋コンクリート構造物の防食方法に関するものであって、特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物の鉄筋を効果的に腐食から保護することができる優れた防食性を付与する鉄筋コンクリート構造物の防食方法である。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートは、本来、不燃構造材として優れた強度と耐久性を有するので、建築物として広く利用されている。しかし、コンクリート層は、僅かではあるが、経時的に収縮や外力等により亀裂を発生し、そこに空気や湿気が浸入して、特に、塩分環境下にあっては、海水中の塩化物イオンが浸入してコンクリート内の鉄筋が容易に腐食される。コンクリート内の塩害や中性化は、ひび割れのない部分でも、経時的に内部進行するといわれているが、特にひび割れ部よりの塩化物イオンの浸透により、鉄筋は酸化され、腐食して、構造物の強度を著しく低下させる。従って、このようなひび割れの不利益を軽減することは鉄筋コンクリート構造物の極めて重要な課題であり、かかる課題を克服するためにコンクリート表面を塩化物イオン等の腐食因子から遮断する安定な遮蔽保護層を形成させる方法が広く研究され、提案されている。特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物の鉄筋については、コンクリートのひび割れを通してコンクリート中に浸入する海水による腐食作用が激しく、何らかの防食方法が必要とされている。
【０００３】
従来から種々の防食方法が採用されている。例えば、コンクリート構造物表面に防食目的のために保護層を設ける方法として、セメント、骨材及び０〜−４５℃のＴｇを有する多量の合成樹脂を含有し、特定のフロー値に調整された第一のモルタル組成物を用いて鉄筋コンクリート構造物のコンクリート表面に約３ｍｍ厚の下塗層を形成させ、その固化表面に、セメント、骨材、及び１０〜−１５℃のＴｇを有する少量の合成樹脂を含有し、吹付け軟度に調整された第二のモルタル組成物を吹き付けて、約７ｍｍの上塗層を形成させる方法がある（特許文献１）。しかし、下塗層および上塗層が必要であり、施工的に煩雑となる。
【特許文献１】特開２００４−３３２２９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、鉄筋を効果的かつ簡便に腐食から保護する鉄筋コンクリート構造物の防食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】
【０００５】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物表面に、曲げ載荷に際して多重亀裂を生じ、比重が１．２〜２．０のセメント系押出成形体からなる被覆層を形成することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の防食方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の防食方法によれば、簡易な施工方法にて効果的かつ簡便に鉄筋を防食可能である。すなわち、本発明の方法で使用される被覆層に、従来から不可避であったひび割れが生じた場合においても、鉄筋の腐食速度を有効に低減するため、鉄筋コンクリート構造物の耐久性を向上させることができる。本発明の防食方法は、鉄筋、鉄骨を用いるコンクリート構造物全てに適用することができ、特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物などに適した防食方法である。
また本発明の防食方法によれば、鉄筋コンクリート構造物表面に形成される被覆層は曲げ載荷に際して多重亀裂性能を有するため、鉄筋コンクリート構造物の補強効果も合わせて得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の防食方法は、例えば、図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物の表面を特定のセメント系押出成形体で被覆して被覆層１ａ〜１ｄを形成する。図１は、表面に被覆層１ａ〜１ｄを有し、内部に鉄筋３、鉄筋周囲にコンクリート２を打設したコンクリート構造物の一例の概略水平断面図を示す。
【０００８】
本発明において被覆層を構成するセメント系押出成形体は曲げ載荷に際して多重亀裂を生じる特性を有する。
「多重亀裂」とは次のことを意味する。曲げ応力が印加されると、通常のセメント成形体（硬化体）は最初の亀裂が入った段階で、その亀裂部に応力が集中して、そのまま破断に至る。すなわち応力−歪曲線が直線となる弾性変形の段階で破断に至る。そのためエネルギー吸収能が低く、脆性破壊を呈する。これに対して本発明で使用されるようなセメント系押出成形体は、最初の亀裂が入ったのちも、直ちに成形体（硬化体）全体の破断には至らず、最初の亀裂に続いて複数の亀裂が発生する。そのような複数の亀裂が発生する現象を多重亀裂という。多重亀裂が発生すると、応力が分散されるため、最初の亀裂発生後も増加する荷重に耐えて大きな歪に至るまで破壊せず、高いエネルギー吸収能と高い靭性を示す。
【０００９】
本発明において被覆層は曲げ載荷に際してそのような多重亀裂を生じるので、構造物の収縮や外力等によって被覆層にひび割れ（亀裂）が生じても直ちに当該層全体の破断には至ることはない。すなわち亀裂幅が微細であり、亀裂深さが比較的浅い複数の亀裂が生じるだけで、亀裂深さが被覆層の厚み長に達した亀裂は生じ難い。そのため、塩化物イオン等の腐食因子が鉄筋コンクリート構造物に到達し難くなり、当該構造物内部への塩化物イオン等の浸透を有効に遅らせることができる。その結果、構造物内部の鉄筋の腐食速度を有効に低減できる。一方、被覆層が収縮や外力等に対して多重亀裂を生じないと、亀裂深さが被覆層の厚み長に達し、塩化物イオン等の腐食因子が鉄筋コンクリート構造物内部に容易に到達する。そのため、内部の鉄筋が腐食し易くなる。
【００１０】
本発明においてセメント系押出成形体は以下の曲げ載荷条件において多重亀裂を生じればよい；
載荷条件（曲げ試験）は、ＪＩＳＡ１４１４：１９９４の６．１０項（単純曲げ試験）に記載される２線荷重試験に準じて行う。なお、試験体寸法は、幅８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの単純曲げ試験用の試験体とする。載荷点間距離は６０ｍｍ、支点間距離は１８０ｍｍ、クロスヘッド速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎで行う。
【００１１】
またセメント系押出成形体は、最大曲げ応力が１０〜４０ＭＰａ程度であることが好ましい。最大曲げ応力が小さすぎると、たとえ多重亀裂が起こっても、比較的早期に、深さが被覆層の厚み長に達する亀裂が生じるため、十分な防食効果が得られない。また、最大曲げ応力が４０ＭＰａ以上になると、押出成形がより困難になる。ただし、上記範囲にかかわらず、被覆するコンクリート構造物の強度に合わせてセメント系押出成形体の最大曲げ応力は自由に設定すればよい。
【００１２】
多重亀裂を生じる特性を示すセメント系押出成形体は、少なくとも水硬性セメントを含むマトリックスに繊維を配合・補強してなる繊維補強水硬性組成物から形成される。マトリックスは好ましくはさらにシリカ質原料、パルプおよび水溶性セルロースを含み、減水剤などの混和剤、鉱物繊維および軽量骨材が配合されてもよい。
【００１３】
本発明において配合される繊維は、当該繊維が亀裂時の割れを架橋することによって、硬化体に、曲げ載荷時の多重亀裂を起こさせ得る補強繊維であれば、特に制限されず、例えば、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ繊維）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ繊維）、ポリエチレン繊維（ＰＥ繊維）、アラミド繊維、アクリル繊維、炭素繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリベンゾオキサゾール系繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、スチール繊維等が挙げられる。製造コストを低減し、多重亀裂をより有効に起こす観点から好ましくはＰＶＡ繊維、ＰＥ繊維、ＰＰ繊維であり、特にＰＶＡ繊維である。
【００１４】
これらの繊維は繊維長が３〜１００ｍｍ、繊維径が５〜２００μｍ、アスペクト比が１００〜１０００である。繊維長がより短い、繊維径がより大きい、またはアスペクト比がより小さい場合は、曲げ応力が負荷された状態において、最初に亀裂が生じたときに、繊維が架橋しても応力を負担することができず、すぐに引き抜け、多重亀裂を発生する前に破壊してしまう。一方、繊維長がより長い、繊維径がより小さい、またはアスペクト比がより大きい場合は、曲げ応力が負荷された状態において、繊維の引き抜けよりも先に、繊維自体が破断してしまうために多重亀裂が発生しない。
【００１５】
繊維の「アスペクト比」とは、繊維長を繊維断面の面積と同面積を有する相当円の直径で除した値である。
【００１６】
ＰＶＡ繊維は通称ビニロン繊維とも呼ばれているもので、ＰＶＡ繊維を使用する場合は、繊維長が３〜５０ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍ、特に６〜１２ｍｍ、繊維径が１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍ、アスペクト比が１００〜１０００、好ましくは１５０〜３００であることが望ましい。
【００１７】
またＰＰ繊維を使用する場合は、繊維長が３〜１００ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１２ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００、好ましくは２００〜７００であることが望ましい。
【００１８】
またＰＥ繊維を使用する場合は、繊維長が３〜１００ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１２ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００、好ましくは２００〜７００であることが望ましい。
【００１９】
上記繊維は硬化後のセメント系成形体における体積混入率が０．１〜１０％、好ましくは２〜８％となるように配合される。繊維の体積混入率がより小さいと亀裂が入ったときにそこに集中する応力を支えることができないで架橋作用を発揮できない。また体積混入率がより大きいと繊維同士の接触部分が増加してセメントとの一体化を妨害するため十分な補強効果が得られなくなる。
【００２０】
繊維の「体積混入率」とは、以下の方法によって測定された値を用いている。セメント系成形体（硬化体）を押出方向に対して直角方向に裁断し、その裁断面を走査電子顕微鏡を用いて、加速電圧２５ｋＶで反射電子像を観察した。セメント成形体（硬化体）中の体積混入率Ｖｆは、顕微鏡の視野にある観察面の繊維の断面積の合計を、電子顕微鏡の視野の面積で除した値として求めた。体積混入率Ｖｆは、試験片の裁断面中の異なる３つの視野について測定した値の平均値を採用した。
【００２１】
本発明において使用される水硬性セメントは、水との反応により硬化体を形成できる限り、特に限定されず、例えば、各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、シリカセメント、マグネシアセメント、硫酸塩セメント等が挙げられる。
【００２２】
シリカ質原料としては、珪石粉、高炉スラグ、珪砂、フライアッシュ、珪藻土、シリカヒューム、非晶質シリカ等を使用することができる。好ましくは、セメント系押出成形体の強度向上および寸法安定性に寄与する点から、珪石粉、珪砂である。これらのシリカ質原料として好ましくは比表面積（ＪＩＳ Ｒ ５２０１に記載の方法による）が３０００〜１５０００ｃｍ２／ｇのものを使用する。シリカ質原料は水硬性セメント１００重量部に対して４０〜１００重量部、好ましくは５０〜８０重量部の割合で配合される。シリカ質原料が４０重量部より少ないとセメント系押出成形体の強度が低下し、結果的に防食性能に悪影響を及ぼす。また、１００重量部より多くてもセメント系押出成形体の強度が低下し、防食性能に悪影響を及ぼす。
【００２３】
パルプは、綿パルプまたは木材パルプ等の天然パルプが好ましい。天然パルプであれば特に限定されず、バージンパルプのみならず古紙からの再生パルプも使用できる。また木材パルプの場合、木材の組織からリグニンを化学的に取り除いた化学パルプ、木材を機械的に処理した機械パルプのいずれも使用できる。パルプは繊維長が０．０５〜１０ｍｍのものが好ましい。パルプは水硬性セメント１００重量部に対して０．５〜５０重量部、好ましくは０．８〜３０重量部の割合で配合される。０．５重量部より少ないと補強効果を発揮できず、また５０重量部より多いと分散不良となり、セメント系押出成形体の表面平滑性が悪化したりする。
【００２４】
水溶性セルロースとしては、メチルセルロース、エチルセルロース等のアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を例示することができる。水溶性セルロースは、水硬性組成物の各成分を混合・混練し、押出成形する際に、混練物に粘性を付与し、成形性を向上させるものである。水溶性セルロースは水硬性セメント１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部の割合で配合される。０．１重量部より少ないと可塑性がなく成形できない。一方１０重量部より多い場合にはコストの上昇を招くだけであり、これ以上の効果の向上は期待できない。
【００２５】
鉱物繊維としては、セピオライト、ワラストナイト、タルク、アタパルジャイト、ロックウール等を例示することができる。鉱物繊維は水硬性セメント１００重量部に対して０〜４０重量部、好ましくは１〜２５重量部の割合で配合される。鉱物繊維が４０重量部より多いとセメント系押出成形体の強度が低下し、防食性能に悪影響を生じる。
【００２６】
軽量骨材としては、火山れきなどの天然軽量骨材、焼成フライアッシュバルーンなどの人工軽量骨材、真珠岩パーライト、黒曜石パーライト、バーミキュライトなどの超軽量骨材、膨張スラグなどの副産物軽量骨材を使用することができる。
【００２７】
本発明の水硬性組成物には、上記以外の添加剤として、必要に応じて、マイカ、アルミナ、炭酸カルシウム等のシリカ以外の無機質材料、減水剤、界面活性剤、増粘剤等を配合することもできる。
【００２８】
セメント系押出成形体は、上記成分からなる水硬性組成物に水を加え、押出成形・硬化することによって得られる。押出成形することにより、補強繊維が押出方向により支配的に配向する。そのため、押出方向に直角な方向からの曲げ応力または押出方向に対する引張応力に対して、深さが被覆層の厚み長に達する亀裂の発生をより有効に抑え、繊維の架橋作用による防食効果をより効果的に発揮することができる。さらには押出成形することにより、比較的複雑な形状の成形体を容易に成形できる。成形体の形状は、適用される鉄筋コンクリート構造物の表面形状に合わせた形状とする。
水の配合量は一般に水硬性セメント１００重量部に対して３０〜８０重量部が好適である。
【００２９】
押出成形によって金型から吐出された押出物は通常、蒸気養生される。必要であれば、高温高圧によるオートクレーブ養生を行っても良い。
【００３０】
本発明のセメント系押出成形体の比重は１．２〜２．０である。１．２未満であると、押出成形体自体の強度が低下し、また押出成形体自身の塩化物イオン等の浸透が容易となり、結果的に防食効果として不十分となる。また、２．０を越える場合、押出成形性が大きく低下してしまう。好ましくは１．６〜１．９である。
【００３１】
セメント系押出成形体の厚みは本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではないが、ひび割れ部からの塩化物イオンの浸透を有効に防ぐ観点からは８ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは１０〜２５ｍｍである。
【００３２】
鉄筋コンクリート構造物（以下、単に構造物ということがある）の表面に、前記セメント系押出成形体（以下、単に成形体ということがある）からなる被覆層を形成するに際しては、いわゆる打ち込み型枠工法による構造物（図１）の構築の段階から型枠として成形体を用いることによって被覆層（図１中、１ａ〜１ｄ）を形成するのが一般的であるが、特に形成方法は限定されるものではなく、コンクリート構造物の表面に、セメント系押出成形体をエポキシ系接着剤、セメント系接着剤やボルト等の固定具にて固着する方法であっても良い。
【００３３】
打ち込み型枠工法は、詳しくは、型枠を建て込み、その中の所定位置に鉄筋を固定した状態で打込み材料を流し込んで硬化させた後、型枠を解体することなく永久的に残し、型枠に覆われた鉄筋コンクリート構造物を得る方法である。そのような打ち込み型枠工法において型枠として前記セメント系押出成形体を用いると、ボルト、接着剤等の別途の固着具なしで、鉄筋コンクリート構造物の硬化のみによって当該構造物と成形体との一体化が達成され、結果として構造物表面に被覆層が形成される。打ち込み型枠方法においては、成形体は当該成形体における構造物との接触面全面において構造物に固定されるので、防食効果と合わせて構造物の補強効果も得ることができる。
【００３４】
なお、図１においては打設コンクリートの全表面を被覆しているが、防食の観点からは、塩化物イオンの浸透が起こりうる可能性のある表面部分を被覆すればよく、必ずしも全表面を被覆する必要はない。
【００３５】
本発明の方法は、鉄筋や鉄骨を用いたコンクリート構造物全てに適用することができ、特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物などに適している。
【実施例】
【００３６】
＜セメント系押出成形体の製造および特性評価＞
実施例１
普通ポルトランドセメント１００重量部に、長さ６ｍｍ、繊維径４０μｍ（アスペクト比１５０）のＰＶＡ繊維（クラレ社製、商品名「クラロンＫ−ＩＩ」）、５．３重量部、珪石粉（比表面積４０００ｃｍ２／ｇ）６０重量部、パルプ（広葉樹系パルプ）１重量部、鉱物繊維５重量部およびメチルセルロース（信越化学工業社製）６重量部を加えて、ミキサーにより粉体混合した。粉体混合を続けながらこれに水４８重量部を混合したのちニーダーに移して混練してセメントペーストを練り上げた。
得られたセメントペーストをスクリュー式真空押出成形機から金型を通して押出成形した。金型の吐出口寸法は幅２５０ｍｍ、高さ１５ｍｍの長方形のものを用いた。金型から吐出された押出物はトレーに受けた。押出成形体は恒温恒湿器中で蒸気養生し、硬化させた。
得られた繊維補強セメント系押出成形体（硬化体）の曲げ特性（最大曲げ応力、ピーク時撓み、亀裂数）および比重を評価し、結果を表１に記載した。表１に示すようにセメント系押出成形体は曲げ試験において多重亀裂を起し、高い物性値を示現した。また硬化体中のＰＶＡ繊維の体積混入率は４．０％であった。硬化体の最大曲げ応力、亀裂数およびピーク時撓みは次のようにして評価した。
【００３７】
（最大曲げ応力）
図２に示すように、幅８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの２線荷重の単純曲げ試験用の試験体（１１）を切り出した。載荷点（１３）間距離は６０ｍｍ、支点（１２）間距離は１８０ｍｍ、クロスヘッド速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎで行った。測定した荷重Ｐをもとに、下記式（ｉ）により曲げ応力σｂを評価した。
σｂ＝ＰＬ／ｂｔ２ （ｉ）
（式中、ｂは試験体の幅、ｔは試験体の厚さ、Ｌは支点間距離を表す）。
式（ｉ）により、曲げ応力−変位（撓み）曲線を作成し、曲げ応力の最大値を最大曲げ応力とする。
【００３８】
（亀裂数）
曲げ試験により発生した亀裂の数は、破断後の試験体について目視により計数した。亀裂数は３個の試験体の平均値で表した。
【００３９】
（ピーク時撓み）
曲げ試験における最大曲げ応力時の、試験体の撓み量（ｍｍ）である。
【００４０】
実施例２〜３および比較例１
配合および比率を表１に示すように変更したこと以外、実施例１と同様の方法により、セメント系押出成形体を製造し、その特性を評価した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
ＰＰ繊維としては長さ６ｍｍ、繊維径１８μｍ（アスペクト比＝３３３）のＰＰ繊維を用いた。
ＰＥ繊維としては長さ６ｍｍ、繊維径１２μｍ（アスペクト比＝５００）のＰＥ繊維を用いた。
【００４３】
＜腐食評価用試験体の作成および評価＞
腐食評価は宮里心一が開発した腐食速度測定方法に基づいて行った（宮里心一：鉄筋コンクリートの欠陥部に生じる塩害および中性化によるマクロセル腐食に関する研究、東京工業大学博士論文、第２章、２００１年４月）（宮里心一：分割鉄筋を用いたマクロセル電流測定方法の実験的・理論的検討、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．２、２００１）。
【００４４】
まず、実施例１〜３と同様にして得られたセメント系押出成形体を用いて図３に示すような試験体を製造した。詳しくは、セメント系押出成形体１を幅１００ｍｍ×厚み１５ｍｍ×長さ４００ｍｍに切断後、コンクリート型枠（幅１００ｍｍ×厚み１００ｍｍ×長さ４００ｍｍ）下面に設置する。なお、成形体の長さ方向が押出方向である。つづいて、コンクリート１５を打設する。コンクリート配合は、水１８０部、セメント３６０部、細骨材７８０部、粗骨材９７０部（ｍａｘ：２０ｍｍ）であり、打ち込み時の空気量は４．０％である。なお、打設コンクリート中に、厚み方向中央に位置するよう、曲げ補強鉄筋１６および分割鉄筋２０を埋設する。曲げ補強鉄筋１６は直径９ｍｍの鉄製のものである。分割鉄筋２０は、図４に示すように、鉄筋要素２１間にエポキシ樹脂２２を介在させることによって鉄筋要素２１間の絶縁と接続を行ったものであり、各鉄筋要素２１の両側端部にはリード線２３がはんだ付けされている。打設後２８日間、供試体を水中で初期養生して図３に示すような試験体を得た。参考例１として、前記セメント系押出成形体を設置しない状態にてコンクリートを打設し、補強鉄筋および分割鉄筋を埋設した試験体（図５参照）を作成した。
【００４５】
その後、以下の条件で曲げ荷重を付与し、試験体にひび割れを導入した。
ひび割れ導入条件：ＪＩＳＡ１１０６：１９９９の付属書（参考）に記載される中央点載荷方法に準じて行う。幅１００ｍｍ×厚み１００ｍｍ×長さ４００ｍｍの中央点（線）載荷の曲げ試験用の試験体に対し、支点は試験体端面より７０ｍｍ、支点間距離は２６０ｍｍ、試験体にひび割れを生じさせる。なお、中央載荷点（線）Ｌから両支点までの距離は、それぞれ１３０ｍｍである。
【００４６】
まず、参考例１であるセメント系押出成形体を被覆していない試験体に対し、上記曲げ荷重を付与していく。参考例の試験体（単一亀裂）について、ひび割れが約０．０５ｍｍ、約１．０ｍｍ、約２．０ｍｍ程度になる時点を、クラックスケールを用いて目測にて確認する。その時点の荷重を最大荷重とする。また当該最大荷重時点のひび割れ幅測定値を、最大ひび割れ開口幅とする。つづいて、実施例１〜３の試験体に対しても同様に曲げ荷重を付与していく。荷重は参考例１の試験体で得られた最大荷重まで付与する。参考例１と同様に最大荷重時において得られるひび割れ幅を、最大ひび割れ開口幅とする。
【００４７】
・総腐食速度
さらに、２８日間の塩害促進暴露（塩素イオン濃度３％の塩水中への浸漬２日間および湿度６０％乾燥気中での載置５日間を１サイクルとして、合計４サイクル）後、各鉄筋要素において、マクロセル腐食電流とミクロセル腐食電流を測定し、総腐食速度を評価した。なお、ひび割れ導入時の荷重を取り除いた場合、ひび割れ幅が狭くなってしまうため、上記暴露期間中は、曲げ載荷時のひび割れ幅を保持させるために、ひび割れ開口保持具（図示せず）を用い、ひび割れ幅が、ひび割れ導入時の測定幅と同等幅となるよう一定荷重を加えた。なお暴露試験は当該保持具ごと塩水中に浸積する方法を用いた。なお、図３および図４における浸透方向面以外の面に対しては、すべてエポキシ樹脂にて塩化物イオンの浸透防止処理を行う。すなわち、塩害暴露試験にて塩化物イオンが浸透しうるのは、ひび割れ導入面のみとする。
【００４８】
（１）マクロセル腐食速度
本出願では、鉄筋要素間を流れる電流をマクロセル腐食電流と定義し、図６に示す方法で測定した。すなわち、隣接する鉄筋要素間に無抵抗電流計を接続し、電流（マクロセル腐食電流）を求めた。次に、対象とする鉄筋要素の両端から流入する電流を合計した。この電流を鉄筋要素の表面積で除することにより、鉄筋要素表面でのマクロセル腐食電流密度を算定した。すなわち、鉄筋要素ｉのマクロセル腐食電流密度Ｉｍａｃｒｏは式（１）で表せる。
【数１】
ここで、Ｉｍａｃｒｏは鉄筋要素ｉのマクロセル腐食電流密度（Ａ／ｃｍ２）、Ｉｉ−１．ｉは鉄筋要素ｉ−１から鉄筋要素ｉへ流れる腐食電流（Ａ）、Ｉｉ＋１．ｉは鉄筋要素ｉ＋１から鉄筋要素ｉへ流れる腐食電流（Ａ）、Ｓｉは鉄筋要素ｉの表面積（ｃｍ２）を示す。
そして、対象とする鉄筋要素がアノードの場合、腐食電流密度は正として表した。一方、対象とする鉄筋要素がカソードの場合、腐食電流密度は負として表した。
最後に、１００μＡ／ｃｍ２のマクロセル腐食電流密度を１．１６ｍｍ／年に換算し、マクロセル腐食速度を算定した。
【００４９】
（２）ミクロセル腐食速度
単一の鉄筋要素内のみを流れる電流をミクロセル腐食電流と定義し、分極抵抗より算定した。そのため，先ず鉄筋要素間を接続するリード線を一度切断した。この時、異なる鉄筋要素間では電流の出入りがない。この状態で、図７に示すとおり各鉄筋要素毎に鉄筋表面の分極抵抗を周波数応答解析装置［ＦＲＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）］を用いた交流インピーダンス法により求めた。測定は、５ｋＨｚから５ｍＨｚの範囲において、振幅５０ｍＶの電圧を与えて行った。また分極抵抗は、ボード線図およびコールコールプロットを用いて算定した。さらに、ミクロセル腐食電流密度Ｉｍｉｃｒｏは式（２）より求めた。
【数２】
ここで、Ｉｍｉｃｒｏは鉄筋要素ｉにおけるミクロセル腐食電流密度（Ａ／ｃｍ２）、Ｒｐｉは鉄筋要素ｉにおける分極抵抗（Ω・ｃｍ２）、Ｋは定数（０．０２０９Ｖ）を示す。
最後に、１００μＡ／ｃｍ２のミクロセル腐食電流密度を１．１６ｍｍ／年に換算し、ミクロセル腐食速度算定した。
【００５０】
（３）総腐食速度
マクロセル腐食速度とミクロセル腐食速度の和を総腐食速度とした。
【００５１】
以上の方法で求めた各鉄筋要素における総腐食速度のうち最高値を最高総腐食速度として示した。
【００５２】
・最大ひび割れ開口幅
試験体に生じたひび割れのうち最大の開口幅を有するひび割れの開口幅を示した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】
参考例１の評価結果は、セメント系押出成形体１を用いなかったこと以外、上記腐食評価用試験体と同様の製造方法により得られた図５に示すような試験体の結果である。評価方法は、図５に示す試験体を用いたこと以外、図３に示す試験体の評価方法と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の鉄筋コンクリート構造物の防食方法を説明するための鉄筋コンクリート構造物の概略水平断面図である。
【図２】セメント系押出成形体の評価方法を説明するための概略図である。
【図３】右側の図は腐食評価時に使用する本発明の試験体の正面方向の概略構成図と評価方法とを同時に示す図であり、左側の図は当該試験体の側面方向の概略構成図である。
【図４】腐食評価時に使用する分割鉄筋の概略拡大図である。
【図５】右側の図は腐食評価時に使用する従来技術の試験体の正面方向の概略構成図と評価方法とを同時に示す図であり、左側の図は当該試験体の側面方向の概略構成図である。
【図６】マクロセル腐食電流の測定方法を説明するための概略模式図である。
【図７】ミクロセル腐食電流の測定方法を説明するための概略模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ：１ｂ：１ｃ：１ｄ：被覆層（セメント系押出成形体）、２：打設コンクリート、３：鉄筋、１１：試験体、１２：支点、１３：載荷点、１５：コンクリート、１６：曲げ補強鉄筋、２０：分割鉄筋、２１：鉄筋要素、２２：樹脂、２３：リード線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防波堤、橋脚、橋桁、建築物等を構成する鉄筋コンクリート構造物の防食方法に関するものであって、特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物の鉄筋を効果的に腐食から保護することができる優れた防食性を付与する鉄筋コンクリート構造物の防食方法である。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートは、本来、不燃構造材として優れた強度と耐久性を有するので、建築物として広く利用されている。しかし、コンクリート層は、僅かではあるが、経時的に収縮や外力等により亀裂を発生し、そこに空気や湿気が浸入して、特に、塩分環境下にあっては、海水中の塩化物イオンが浸入してコンクリート内の鉄筋が容易に腐食される。コンクリート内の塩害や中性化は、ひび割れのない部分でも、経時的に内部進行するといわれているが、特にひび割れ部よりの塩化物イオンの浸透により、鉄筋は酸化され、腐食して、構造物の強度を著しく低下させる。従って、このようなひび割れの不利益を軽減することは鉄筋コンクリート構造物の極めて重要な課題であり、かかる課題を克服するためにコンクリート表面を塩化物イオン等の腐食因子から遮断する安定な遮蔽保護層を形成させる方法が広く研究され、提案されている。特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物の鉄筋については、コンクリートのひび割れを通してコンクリート中に浸入する海水による腐食作用が激しく、何らかの防食方法が必要とされている。
【０００３】
従来から種々の防食方法が採用されている。例えば、コンクリート構造物表面に防食目的のために保護層を設ける方法として、セメント、骨材及び０〜−４５℃のＴｇを有する多量の合成樹脂を含有し、特定のフロー値に調整された第一のモルタル組成物を用いて鉄筋コンクリート構造物のコンクリート表面に約３ｍｍ厚の下塗層を形成させ、その固化表面に、セメント、骨材、及び１０〜−１５℃のＴｇを有する少量の合成樹脂を含有し、吹付け軟度に調整された第二のモルタル組成物を吹き付けて、約７ｍｍの上塗層を形成させる方法がある（特許文献１）。しかし、下塗層および上塗層が必要であり、施工的に煩雑となる。
【特許文献１】特開２００４−３３２２９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、鉄筋を効果的かつ簡便に腐食から保護する鉄筋コンクリート構造物の防食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】
【０００５】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物表面に、曲げ載荷に際して多重亀裂を生じ、比重が１．２〜２．０のセメント系押出成形体からなる被覆層を形成することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の防食方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の防食方法によれば、簡易な施工方法にて効果的かつ簡便に鉄筋を防食可能である。すなわち、本発明の方法で使用される被覆層に、従来から不可避であったひび割れが生じた場合においても、鉄筋の腐食速度を有効に低減するため、鉄筋コンクリート構造物の耐久性を向上させることができる。本発明の防食方法は、鉄筋、鉄骨を用いるコンクリート構造物全てに適用することができ、特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物などに適した防食方法である。
また本発明の防食方法によれば、鉄筋コンクリート構造物表面に形成される被覆層は曲げ載荷に際して多重亀裂性能を有するため、鉄筋コンクリート構造物の補強効果も合わせて得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の防食方法は、例えば、図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物の表面を特定のセメント系押出成形体で被覆して被覆層１ａ〜１ｄを形成する。図１は、表面に被覆層１ａ〜１ｄを有し、内部に鉄筋３、鉄筋周囲にコンクリート２を打設したコンクリート構造物の一例の概略水平断面図を示す。
【０００８】
本発明において被覆層を構成するセメント系押出成形体は曲げ載荷に際して多重亀裂を生じる特性を有する。
「多重亀裂」とは次のことを意味する。曲げ応力が印加されると、通常のセメント成形体（硬化体）は最初の亀裂が入った段階で、その亀裂部に応力が集中して、そのまま破断に至る。すなわち応力−歪曲線が直線となる弾性変形の段階で破断に至る。そのためエネルギー吸収能が低く、脆性破壊を呈する。これに対して本発明で使用されるようなセメント系押出成形体は、最初の亀裂が入ったのちも、直ちに成形体（硬化体）全体の破断には至らず、最初の亀裂に続いて複数の亀裂が発生する。そのような複数の亀裂が発生する現象を多重亀裂という。多重亀裂が発生すると、応力が分散されるため、最初の亀裂発生後も増加する荷重に耐えて大きな歪に至るまで破壊せず、高いエネルギー吸収能と高い靭性を示す。
【０００９】
本発明において被覆層は曲げ載荷に際してそのような多重亀裂を生じるので、構造物の収縮や外力等によって被覆層にひび割れ（亀裂）が生じても直ちに当該層全体の破断には至ることはない。すなわち亀裂幅が微細であり、亀裂深さが比較的浅い複数の亀裂が生じるだけで、亀裂深さが被覆層の厚み長に達した亀裂は生じ難い。そのため、塩化物イオン等の腐食因子が鉄筋コンクリート構造物に到達し難くなり、当該構造物内部への塩化物イオン等の浸透を有効に遅らせることができる。その結果、構造物内部の鉄筋の腐食速度を有効に低減できる。一方、被覆層が収縮や外力等に対して多重亀裂を生じないと、亀裂深さが被覆層の厚み長に達し、塩化物イオン等の腐食因子が鉄筋コンクリート構造物内部に容易に到達する。そのため、内部の鉄筋が腐食し易くなる。
【００１０】
本発明においてセメント系押出成形体は以下の曲げ載荷条件において多重亀裂を生じればよい；
載荷条件（曲げ試験）は、ＪＩＳＡ１４１４：１９９４の６．１０項（単純曲げ試験）に記載される２線荷重試験に準じて行う。なお、試験体寸法は、幅８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの単純曲げ試験用の試験体とする。載荷点間距離は６０ｍｍ、支点間距離は１８０ｍｍ、クロスヘッド速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎで行う。
【００１１】
またセメント系押出成形体は、最大曲げ応力が１０〜４０ＭＰａ程度であることが好ましい。最大曲げ応力が小さすぎると、たとえ多重亀裂が起こっても、比較的早期に、深さが被覆層の厚み長に達する亀裂が生じるため、十分な防食効果が得られない。また、最大曲げ応力が４０ＭＰａ以上になると、押出成形がより困難になる。ただし、上記範囲にかかわらず、被覆するコンクリート構造物の強度に合わせてセメント系押出成形体の最大曲げ応力は自由に設定すればよい。
【００１２】
多重亀裂を生じる特性を示すセメント系押出成形体は、少なくとも水硬性セメントを含むマトリックスに繊維を配合・補強してなる繊維補強水硬性組成物から形成される。マトリックスは好ましくはさらにシリカ質原料、パルプおよび水溶性セルロースを含み、減水剤などの混和剤、鉱物繊維および軽量骨材が配合されてもよい。
【００１３】
本発明において配合される繊維は、当該繊維が亀裂時の割れを架橋することによって、硬化体に、曲げ載荷時の多重亀裂を起こさせ得る補強繊維であれば、特に制限されず、例えば、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ繊維）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ繊維）、ポリエチレン繊維（ＰＥ繊維）、アラミド繊維、アクリル繊維、炭素繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリベンゾオキサゾール系繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、スチール繊維等が挙げられる。製造コストを低減し、多重亀裂をより有効に起こす観点から好ましくはＰＶＡ繊維、ＰＥ繊維、ＰＰ繊維であり、特にＰＶＡ繊維である。
【００１４】
これらの繊維は繊維長が３〜１００ｍｍ、繊維径が５〜２００μｍ、アスペクト比が１００〜１０００である。繊維長がより短い、繊維径がより大きい、またはアスペクト比がより小さい場合は、曲げ応力が負荷された状態において、最初に亀裂が生じたときに、繊維が架橋しても応力を負担することができず、すぐに引き抜け、多重亀裂を発生する前に破壊してしまう。一方、繊維長がより長い、繊維径がより小さい、またはアスペクト比がより大きい場合は、曲げ応力が負荷された状態において、繊維の引き抜けよりも先に、繊維自体が破断してしまうために多重亀裂が発生しない。
【００１５】
繊維の「アスペクト比」とは、繊維長を繊維断面の面積と同面積を有する相当円の直径で除した値である。
【００１６】
ＰＶＡ繊維は通称ビニロン繊維とも呼ばれているもので、ＰＶＡ繊維を使用する場合は、繊維長が３〜５０ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍ、特に６〜１２ｍｍ、繊維径が１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍ、アスペクト比が１００〜１０００、好ましくは１５０〜３００であることが望ましい。
【００１７】
またＰＰ繊維を使用する場合は、繊維長が３〜１００ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１２ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００、好ましくは２００〜７００であることが望ましい。
【００１８】
またＰＥ繊維を使用する場合は、繊維長が３〜１００ｍｍ、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１２ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００、好ましくは２００〜７００であることが望ましい。
【００１９】
上記繊維は硬化後のセメント系成形体における体積混入率が０．１〜１０％、好ましくは２〜８％となるように配合される。繊維の体積混入率がより小さいと亀裂が入ったときにそこに集中する応力を支えることができないで架橋作用を発揮できない。また体積混入率がより大きいと繊維同士の接触部分が増加してセメントとの一体化を妨害するため十分な補強効果が得られなくなる。
【００２０】
繊維の「体積混入率」とは、以下の方法によって測定された値を用いている。セメント系成形体（硬化体）を押出方向に対して直角方向に裁断し、その裁断面を走査電子顕微鏡を用いて、加速電圧２５ｋＶで反射電子像を観察した。セメント成形体（硬化体）中の体積混入率Ｖｆは、顕微鏡の視野にある観察面の繊維の断面積の合計を、電子顕微鏡の視野の面積で除した値として求めた。体積混入率Ｖｆは、試験片の裁断面中の異なる３つの視野について測定した値の平均値を採用した。
【００２１】
本発明において使用される水硬性セメントは、水との反応により硬化体を形成できる限り、特に限定されず、例えば、各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、シリカセメント、マグネシアセメント、硫酸塩セメント等が挙げられる。
【００２２】
シリカ質原料としては、珪石粉、高炉スラグ、珪砂、フライアッシュ、珪藻土、シリカヒューム、非晶質シリカ等を使用することができる。好ましくは、セメント系押出成形体の強度向上および寸法安定性に寄与する点から、珪石粉、珪砂である。これらのシリカ質原料として好ましくは比表面積（ＪＩＳ Ｒ ５２０１に記載の方法による）が３０００〜１５０００ｃｍ２／ｇのものを使用する。シリカ質原料は水硬性セメント１００重量部に対して４０〜１００重量部、好ましくは５０〜８０重量部の割合で配合される。シリカ質原料が４０重量部より少ないとセメント系押出成形体の強度が低下し、結果的に防食性能に悪影響を及ぼす。また、１００重量部より多くてもセメント系押出成形体の強度が低下し、防食性能に悪影響を及ぼす。
【００２３】
パルプは、綿パルプまたは木材パルプ等の天然パルプが好ましい。天然パルプであれば特に限定されず、バージンパルプのみならず古紙からの再生パルプも使用できる。また木材パルプの場合、木材の組織からリグニンを化学的に取り除いた化学パルプ、木材を機械的に処理した機械パルプのいずれも使用できる。パルプは繊維長が０．０５〜１０ｍｍのものが好ましい。パルプは水硬性セメント１００重量部に対して０．５〜５０重量部、好ましくは０．８〜３０重量部の割合で配合される。０．５重量部より少ないと補強効果を発揮できず、また５０重量部より多いと分散不良となり、セメント系押出成形体の表面平滑性が悪化したりする。
【００２４】
水溶性セルロースとしては、メチルセルロース、エチルセルロース等のアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を例示することができる。水溶性セルロースは、水硬性組成物の各成分を混合・混練し、押出成形する際に、混練物に粘性を付与し、成形性を向上させるものである。水溶性セルロースは水硬性セメント１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部の割合で配合される。０．１重量部より少ないと可塑性がなく成形できない。一方１０重量部より多い場合にはコストの上昇を招くだけであり、これ以上の効果の向上は期待できない。
【００２５】
鉱物繊維としては、セピオライト、ワラストナイト、タルク、アタパルジャイト、ロックウール等を例示することができる。鉱物繊維は水硬性セメント１００重量部に対して０〜４０重量部、好ましくは１〜２５重量部の割合で配合される。鉱物繊維が４０重量部より多いとセメント系押出成形体の強度が低下し、防食性能に悪影響を生じる。
【００２６】
軽量骨材としては、火山れきなどの天然軽量骨材、焼成フライアッシュバルーンなどの人工軽量骨材、真珠岩パーライト、黒曜石パーライト、バーミキュライトなどの超軽量骨材、膨張スラグなどの副産物軽量骨材を使用することができる。
【００２７】
本発明の水硬性組成物には、上記以外の添加剤として、必要に応じて、マイカ、アルミナ、炭酸カルシウム等のシリカ以外の無機質材料、減水剤、界面活性剤、増粘剤等を配合することもできる。
【００２８】
セメント系押出成形体は、上記成分からなる水硬性組成物に水を加え、押出成形・硬化することによって得られる。押出成形することにより、補強繊維が押出方向により支配的に配向する。そのため、押出方向に直角な方向からの曲げ応力または押出方向に対する引張応力に対して、深さが被覆層の厚み長に達する亀裂の発生をより有効に抑え、繊維の架橋作用による防食効果をより効果的に発揮することができる。さらには押出成形することにより、比較的複雑な形状の成形体を容易に成形できる。成形体の形状は、適用される鉄筋コンクリート構造物の表面形状に合わせた形状とする。
水の配合量は一般に水硬性セメント１００重量部に対して３０〜８０重量部が好適である。
【００２９】
押出成形によって金型から吐出された押出物は通常、蒸気養生される。必要であれば、高温高圧によるオートクレーブ養生を行っても良い。
【００３０】
本発明のセメント系押出成形体の比重は１．２〜２．０である。１．２未満であると、押出成形体自体の強度が低下し、また押出成形体自身の塩化物イオン等の浸透が容易となり、結果的に防食効果として不十分となる。また、２．０を越える場合、押出成形性が大きく低下してしまう。好ましくは１．６〜１．９である。
【００３１】
セメント系押出成形体の厚みは本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではないが、ひび割れ部からの塩化物イオンの浸透を有効に防ぐ観点からは８ｍｍ以上、好ましくは８ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは１０〜２５ｍｍである。
【００３２】
鉄筋コンクリート構造物（以下、単に構造物ということがある）の表面に、前記セメント系押出成形体（以下、単に成形体ということがある）からなる被覆層を形成するに際しては、いわゆる打ち込み型枠工法による構造物（図１）の構築の段階から型枠として成形体を用いることによって被覆層（図１中、１ａ〜１ｄ）を形成するのが一般的であるが、特に形成方法は限定されるものではなく、コンクリート構造物の表面に、セメント系押出成形体をエポキシ系接着剤、セメント系接着剤やボルト等の固定具にて固着する方法であっても良い。
【００３３】
打ち込み型枠工法は、詳しくは、型枠を建て込み、その中の所定位置に鉄筋を固定した状態で打込み材料を流し込んで硬化させた後、型枠を解体することなく永久的に残し、型枠に覆われた鉄筋コンクリート構造物を得る方法である。そのような打ち込み型枠工法において型枠として前記セメント系押出成形体を用いると、ボルト、接着剤等の別途の固着具なしで、鉄筋コンクリート構造物の硬化のみによって当該構造物と成形体との一体化が達成され、結果として構造物表面に被覆層が形成される。打ち込み型枠方法においては、成形体は当該成形体における構造物との接触面全面において構造物に固定されるので、防食効果と合わせて構造物の補強効果も得ることができる。
【００３４】
なお、図１においては打設コンクリートの全表面を被覆しているが、防食の観点からは、塩化物イオンの浸透が起こりうる可能性のある表面部分を被覆すればよく、必ずしも全表面を被覆する必要はない。
【００３５】
本発明の方法は、鉄筋や鉄骨を用いたコンクリート構造物全てに適用することができ、特に鉄筋腐食が激しい塩分環境下、例えば海辺の構築物や、橋粱、トンネル等のコンクリート構造物などに適している。
【実施例】
【００３６】
＜セメント系押出成形体の製造および特性評価＞
実施例１
普通ポルトランドセメント１００重量部に、長さ６ｍｍ、繊維径４０μｍ（アスペクト比１５０）のＰＶＡ繊維（クラレ社製、商品名「クラロンＫ−ＩＩ」）、５．３重量部、珪石粉（比表面積４０００ｃｍ２／ｇ）６０重量部、パルプ（広葉樹系パルプ）１重量部、鉱物繊維５重量部およびメチルセルロース（信越化学工業社製）６重量部を加えて、ミキサーにより粉体混合した。粉体混合を続けながらこれに水４８重量部を混合したのちニーダーに移して混練してセメントペーストを練り上げた。
得られたセメントペーストをスクリュー式真空押出成形機から金型を通して押出成形した。金型の吐出口寸法は幅２５０ｍｍ、高さ１５ｍｍの長方形のものを用いた。金型から吐出された押出物はトレーに受けた。押出成形体は恒温恒湿器中で蒸気養生し、硬化させた。
得られた繊維補強セメント系押出成形体（硬化体）の曲げ特性（最大曲げ応力、ピーク時撓み、亀裂数）および比重を評価し、結果を表１に記載した。表１に示すようにセメント系押出成形体は曲げ試験において多重亀裂を起し、高い物性値を示現した。また硬化体中のＰＶＡ繊維の体積混入率は４．０％であった。硬化体の最大曲げ応力、亀裂数およびピーク時撓みは次のようにして評価した。
【００３７】
（最大曲げ応力）
図２に示すように、幅８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの２線荷重の単純曲げ試験用の試験体（１１）を切り出した。載荷点（１３）間距離は６０ｍｍ、支点（１２）間距離は１８０ｍｍ、クロスヘッド速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎで行った。測定した荷重Ｐをもとに、下記式（ｉ）により曲げ応力σｂを評価した。
σｂ＝ＰＬ／ｂｔ２ （ｉ）
（式中、ｂは試験体の幅、ｔは試験体の厚さ、Ｌは支点間距離を表す）。
式（ｉ）により、曲げ応力−変位（撓み）曲線を作成し、曲げ応力の最大値を最大曲げ応力とする。
【００３８】
（亀裂数）
曲げ試験により発生した亀裂の数は、破断後の試験体について目視により計数した。亀裂数は３個の試験体の平均値で表した。
【００３９】
（ピーク時撓み）
曲げ試験における最大曲げ応力時の、試験体の撓み量（ｍｍ）である。
【００４０】
実施例２〜３および比較例１
配合および比率を表１に示すように変更したこと以外、実施例１と同様の方法により、セメント系押出成形体を製造し、その特性を評価した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
ＰＰ繊維としては長さ６ｍｍ、繊維径１８μｍ（アスペクト比＝３３３）のＰＰ繊維を用いた。
ＰＥ繊維としては長さ６ｍｍ、繊維径１２μｍ（アスペクト比＝５００）のＰＥ繊維を用いた。
【００４３】
＜腐食評価用試験体の作成および評価＞
腐食評価は宮里心一が開発した腐食速度測定方法に基づいて行った（宮里心一：鉄筋コンクリートの欠陥部に生じる塩害および中性化によるマクロセル腐食に関する研究、東京工業大学博士論文、第２章、２００１年４月）（宮里心一：分割鉄筋を用いたマクロセル電流測定方法の実験的・理論的検討、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．２３、Ｎｏ．２、２００１）。
【００４４】
まず、実施例１〜３と同様にして得られたセメント系押出成形体を用いて図３に示すような試験体を製造した。詳しくは、セメント系押出成形体１を幅１００ｍｍ×厚み１５ｍｍ×長さ４００ｍｍに切断後、コンクリート型枠（幅１００ｍｍ×厚み１００ｍｍ×長さ４００ｍｍ）下面に設置する。なお、成形体の長さ方向が押出方向である。つづいて、コンクリート１５を打設する。コンクリート配合は、水１８０部、セメント３６０部、細骨材７８０部、粗骨材９７０部（ｍａｘ：２０ｍｍ）であり、打ち込み時の空気量は４．０％である。なお、打設コンクリート中に、厚み方向中央に位置するよう、曲げ補強鉄筋１６および分割鉄筋２０を埋設する。曲げ補強鉄筋１６は直径９ｍｍの鉄製のものである。分割鉄筋２０は、図４に示すように、鉄筋要素２１間にエポキシ樹脂２２を介在させることによって鉄筋要素２１間の絶縁と接続を行ったものであり、各鉄筋要素２１の両側端部にはリード線２３がはんだ付けされている。打設後２８日間、供試体を水中で初期養生して図３に示すような試験体を得た。参考例１として、前記セメント系押出成形体を設置しない状態にてコンクリートを打設し、補強鉄筋および分割鉄筋を埋設した試験体（図５参照）を作成した。
【００４５】
その後、以下の条件で曲げ荷重を付与し、試験体にひび割れを導入した。
ひび割れ導入条件：ＪＩＳＡ１１０６：１９９９の付属書（参考）に記載される中央点載荷方法に準じて行う。幅１００ｍｍ×厚み１００ｍｍ×長さ４００ｍｍの中央点（線）載荷の曲げ試験用の試験体に対し、支点は試験体端面より７０ｍｍ、支点間距離は２６０ｍｍ、試験体にひび割れを生じさせる。なお、中央載荷点（線）Ｌから両支点までの距離は、それぞれ１３０ｍｍである。
【００４６】
まず、参考例１であるセメント系押出成形体を被覆していない試験体に対し、上記曲げ荷重を付与していく。参考例の試験体（単一亀裂）について、ひび割れが約０．０５ｍｍ、約１．０ｍｍ、約２．０ｍｍ程度になる時点を、クラックスケールを用いて目測にて確認する。その時点の荷重を最大荷重とする。また当該最大荷重時点のひび割れ幅測定値を、最大ひび割れ開口幅とする。つづいて、実施例１〜３の試験体に対しても同様に曲げ荷重を付与していく。荷重は参考例１の試験体で得られた最大荷重まで付与する。参考例１と同様に最大荷重時において得られるひび割れ幅を、最大ひび割れ開口幅とする。
【００４７】
・総腐食速度
さらに、２８日間の塩害促進暴露（塩素イオン濃度３％の塩水中への浸漬２日間および湿度６０％乾燥気中での載置５日間を１サイクルとして、合計４サイクル）後、各鉄筋要素において、マクロセル腐食電流とミクロセル腐食電流を測定し、総腐食速度を評価した。なお、ひび割れ導入時の荷重を取り除いた場合、ひび割れ幅が狭くなってしまうため、上記暴露期間中は、曲げ載荷時のひび割れ幅を保持させるために、ひび割れ開口保持具（図示せず）を用い、ひび割れ幅が、ひび割れ導入時の測定幅と同等幅となるよう一定荷重を加えた。なお暴露試験は当該保持具ごと塩水中に浸積する方法を用いた。なお、図３および図４における浸透方向面以外の面に対しては、すべてエポキシ樹脂にて塩化物イオンの浸透防止処理を行う。すなわち、塩害暴露試験にて塩化物イオンが浸透しうるのは、ひび割れ導入面のみとする。
【００４８】
（１）マクロセル腐食速度
本出願では、鉄筋要素間を流れる電流をマクロセル腐食電流と定義し、図６に示す方法で測定した。すなわち、隣接する鉄筋要素間に無抵抗電流計を接続し、電流（マクロセル腐食電流）を求めた。次に、対象とする鉄筋要素の両端から流入する電流を合計した。この電流を鉄筋要素の表面積で除することにより、鉄筋要素表面でのマクロセル腐食電流密度を算定した。すなわち、鉄筋要素ｉのマクロセル腐食電流密度Ｉｍａｃｒｏは式（１）で表せる。
【数１】
ここで、Ｉｍａｃｒｏは鉄筋要素ｉのマクロセル腐食電流密度（Ａ／ｃｍ２）、Ｉｉ−１．ｉは鉄筋要素ｉ−１から鉄筋要素ｉへ流れる腐食電流（Ａ）、Ｉｉ＋１．ｉは鉄筋要素ｉ＋１から鉄筋要素ｉへ流れる腐食電流（Ａ）、Ｓｉは鉄筋要素ｉの表面積（ｃｍ２）を示す。
そして、対象とする鉄筋要素がアノードの場合、腐食電流密度は正として表した。一方、対象とする鉄筋要素がカソードの場合、腐食電流密度は負として表した。
最後に、１００μＡ／ｃｍ２のマクロセル腐食電流密度を１．１６ｍｍ／年に換算し、マクロセル腐食速度を算定した。
【００４９】
（２）ミクロセル腐食速度
単一の鉄筋要素内のみを流れる電流をミクロセル腐食電流と定義し、分極抵抗より算定した。そのため，先ず鉄筋要素間を接続するリード線を一度切断した。この時、異なる鉄筋要素間では電流の出入りがない。この状態で、図７に示すとおり各鉄筋要素毎に鉄筋表面の分極抵抗を周波数応答解析装置［ＦＲＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）］を用いた交流インピーダンス法により求めた。測定は、５ｋＨｚから５ｍＨｚの範囲において、振幅５０ｍＶの電圧を与えて行った。また分極抵抗は、ボード線図およびコールコールプロットを用いて算定した。さらに、ミクロセル腐食電流密度Ｉｍｉｃｒｏは式（２）より求めた。
【数２】
ここで、Ｉｍｉｃｒｏは鉄筋要素ｉにおけるミクロセル腐食電流密度（Ａ／ｃｍ２）、Ｒｐｉは鉄筋要素ｉにおける分極抵抗（Ω・ｃｍ２）、Ｋは定数（０．０２０９Ｖ）を示す。
最後に、１００μＡ／ｃｍ２のミクロセル腐食電流密度を１．１６ｍｍ／年に換算し、ミクロセル腐食速度算定した。
【００５０】
（３）総腐食速度
マクロセル腐食速度とミクロセル腐食速度の和を総腐食速度とした。
【００５１】
以上の方法で求めた各鉄筋要素における総腐食速度のうち最高値を最高総腐食速度として示した。
【００５２】
・最大ひび割れ開口幅
試験体に生じたひび割れのうち最大の開口幅を有するひび割れの開口幅を示した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】
参考例１の評価結果は、セメント系押出成形体１を用いなかったこと以外、上記腐食評価用試験体と同様の製造方法により得られた図５に示すような試験体の結果である。評価方法は、図５に示す試験体を用いたこと以外、図３に示す試験体の評価方法と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の鉄筋コンクリート構造物の防食方法を説明するための鉄筋コンクリート構造物の概略水平断面図である。
【図２】セメント系押出成形体の評価方法を説明するための概略図である。
【図３】右側の図は腐食評価時に使用する本発明の試験体の正面方向の概略構成図と評価方法とを同時に示す図であり、左側の図は当該試験体の側面方向の概略構成図である。
【図４】腐食評価時に使用する分割鉄筋の概略拡大図である。
【図５】右側の図は腐食評価時に使用する従来技術の試験体の正面方向の概略構成図と評価方法とを同時に示す図であり、左側の図は当該試験体の側面方向の概略構成図である。
【図６】マクロセル腐食電流の測定方法を説明するための概略模式図である。
【図７】ミクロセル腐食電流の測定方法を説明するための概略模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ：１ｂ：１ｃ：１ｄ：被覆層（セメント系押出成形体）、２：打設コンクリート、３：鉄筋、１１：試験体、１２：支点、１３：載荷点、１５：コンクリート、１６：曲げ補強鉄筋、２０：分割鉄筋、２１：鉄筋要素、２２：樹脂、２３：リード線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物表面に、曲げ載荷に際して多重亀裂を生じ、かつ比重が１．２〜２．０のセメント系押出成形体からなる被覆層を形成することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項２】
前記セメント系押出成形体の厚みが８ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項３】
前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量部、パルプ０．５〜５０重量部および水溶性セルロース０．１〜１０重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長３〜１００ｍｍ、繊維径５〜２００μｍ、アスペクト比１００〜１０００のポリビニルアルコール系繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項４】
前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量部、パルプ０．５〜５０重量部および水溶性セルロース０．１〜１０重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長が３〜１００ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００であるポリプロピレン繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項５】
前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量部、パルプ０．５〜５０重量部および水溶性セルロース０．１〜１０重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長が３〜１００ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００であるポリエチレン繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項６】
前記補強繊維が、硬化後のセメント系押出成形体における体積混入率２〜８％となるように、繊維補強水硬性組成物中に配合されてなることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物表面に、曲げ載荷に際して多重亀裂を生じ、かつ比重が１．２〜２．０のセメント系押出成形体からなる被覆層を形成することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項２】
前記セメント系押出成形体の厚みが８ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項３】
前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量部、パルプ０．５〜５０重量部および水溶性セルロース０．１〜１０重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長３〜１００ｍｍ、繊維径５〜２００μｍ、アスペクト比１００〜１０００のポリビニルアルコール系繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項４】
前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量部、パルプ０．５〜５０重量部および水溶性セルロース０．１〜１０重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長が３〜１００ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００であるポリプロピレン繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項５】
前記セメント系押出成形体が、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量部、パルプ０．５〜５０重量部および水溶性セルロース０．１〜１０重量部を含んでなるマトリックスに、繊維長が３〜１００ｍｍ、繊維径が５〜４０μｍ、アスペクト比が１５０〜１０００であるポリエチレン繊維を補強繊維として配合した繊維補強水硬性組成物から成形・硬化されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【請求項６】
前記補強繊維が、硬化後のセメント系押出成形体における体積混入率２〜８％となるように、繊維補強水硬性組成物中に配合されてなることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２３３５６９（Ｐ２００６−２３３５６９Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４９２７６（Ｐ２００５−４９２７６）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
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