酸性雨によるコンクリート構造物の劣化機構に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452229
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 一輔 千葉工業大学, 工学部, 教授 (10013096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 弥広 千葉工業大学, 工学部, 講師 (20083884) ; 宇野 裕一 ショーボンド建設(株), 化学研究所, 課長
• Keywords: 酸性雨 / コンクリート / 窒素化合物 / イオンクロマトグラフィー / 劣化 / 石灰質溶出物

Research Abstract

酸性雨によってコンクリート構造物の早期劣化が生じる条件は、コンクリートにひびわれや空洞などの雨水の浸透を容易にするような欠陥が存在する場合である。このようなコンクリート構造物に及ぼす酸性雨の影響としては以下の2点が考えられる。その1つは、細孔溶液のpHの低下に伴って水酸化カルシウムの溶解度が増大するため、ひびわれ等を通じてカルシウムイオンが溶出と、コンクリート組織そのものが次第に多孔質となることであり、もう1点はpHが10以下に低下するとセメント硬化体の基本組織であるC-S-Hが分解してCaCO_3、SiO_2及びH_2Oとなり、コンクリートが1種の土石材料に変質することである。本研究では平成5年度に、前者による劣化が実際の構造物に生じているか否かを、析出物中における窒素化合物の分析を通じて確認したものである。固体中の微量の窒素化合物を通常の化学分析によって検出することは極めて困難であるとされている。本研究では析出物を微粉砕した後、イオン交換水によって溶解して溶液試料を調製し、イオンクロマトグラフィーによって定量することにした。また、このような検出方法の妥当性を確認するために、同一の試料について、金属中の気体を分析する装置による定量も実施した。試料は、関東、東北、中部、近畿の数カ所のコンクリート構造物から採取した石灰質溶出物である。金属中の気体を分析する装置による結果では、全ての試料について窒素が定量され、その範囲は133〜362ppmであった。イオンクロマトグラフィーによる分析の結果においても全ての試料から窒素化合物が定量され、NO_2^-として6〜80ppm、NO_3^-として8〜374ppmが検出された。以上の分析を通じて、酸性雨によるコンクリートの劣化に関する上記の機構が確認された。また、イオンクロマトグラフィーという比較的一般的に用いられている分析機器によって石灰質溶出物中の窒素含有化合物の定量ができることが明らかになった。