| 研究課題/領域番号 |
18K04432
|
|---|
| 研究機関 | 福岡大学 |
|---|
研究代表者 |
塚越 雅幸 福岡大学, 工学部, 准教授 (50579711)
|
|---|
| 研究分担者 |
上田 隆雄 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20284309)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | 促進劣化 / 中性化 / 鉄筋腐食 / 外断熱 / 防水層 / 仕上材料 / 含水率 / 腐食電流密度 |
|---|
| 研究実績の概要 |
建築物の実使用状態に近い室内外を想定した2面暴露の促進劣化試験方法およびそれを実現する試験装置を提案・試作し，内外壁面での中性化の進行の挙動と，その後の鉄筋腐食性状について，外断熱や防水層が温度と含水率に及ぼす影響を考慮した検討を行なった。あわせて，熱と水分移動の連成解析シミュレーションを作製，実験の妥当性と実環境の予測を試みた。
屋外側への各種仕上材料の施工は，室内側の温度と含水率変化にも影響を及ぼすため，室内側からの中性化や鉄筋腐食速度も，それに応じて変化することを明らかとした。
たとえば，外断熱を施工することでモルタル単体と比べて，夏季は温度上昇が抑制され，含水率も比較的高い値で保持され，中性化の進行は抑制されたが，冬季は温度低下が抑制させるため，含水率の低下が大きく室内側からの中性化の進行を早める傾向にあった。外断熱などの仕上が施工されたコンクリート部材の室内側の中性化速度については夏季から冬季にかけて年間の温度変化とその期間を考慮し中性化進行を判断する必要があることが明らかとなった。
断熱試験体は，断熱材の透湿性能の違いにより屋外側の含水率が増加する場合もあるが，夏季は温度上昇が抑制されるため，モルタル単体に比べると腐食電流密度の上昇は抑制された。また，冬季は結露の抑制が期待されるため，年間を通して考えると鉄筋の腐食電流密度は比較的低い値で推移した。また，塗膜防水材を施工した試験体は，屋外面からの水分の侵入は抑制されたが，モルタル単体の試験体と同様，冬季は結露が生じ，室内面からの水分の侵入により含水率が上昇，室内外ともに腐食電流密度が上昇に大きな影響を及ぼした。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
１つの壁面を想定した試験体群に対し，室内外を模擬した２方向から同時に促進中性化・腐食環境を作用させることのできる試験装置（方法）が提案できた。想定通り，夏季と冬季の温度・湿度負荷をかけることに成功しており，試験体環境状況は，シミュレーション解析を行っても良好であることを確認している。
また，予定通り，試験装置は２台作製されており，並行して２パラメーターの実験を行うことが可能である。ただし，いくつかの修正点がある。たとえば，試験管理とランニングコストの面などが膨大であり，より簡便化の余地がある。冷却水の循環より，冷凍機等の使用などを検討する。また，温度と湿度の管理を別系統で行っているために，制御が不安定になることがある。空調機などの使用を検討が必要と考えている。
具体的な実験の中身については，中性化とその後の鉄筋腐食までを3年間で予定していたが，促進環境下にある中性化と鉄筋腐食の測定までを終えている。本年度は，シミュレーションを踏まえて，実暴露試験を行う予定である。また，本年度は特に影響の大きかった湿度に着目した腐食に関する促進試験を実施する予定であり，データの精度向上が期待できる。さらに，ひび割れの影響と地下外壁を想定した地下水の作用の影響についても検討を進めており，より多岐な条件下での劣化環境を評価する予定である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
試験管理とランニングコストの面などが膨大であり、より簡便化した試験装置などが望まれる。当初の予定では，通年を通した実環境下の暴露試験を行う予定であったが，コロナの影響でスタートが遅れている。そのため，温度・湿度変化の大きな夏季環境と冬季環境のそれぞれ実環境暴露試験を行う予定に修正した。通年での変化とその影響については，数値シミュレーションにより補うこととする。
2方向同時暴露促進試験結果より，鉄筋腐食速度の観点から腐食速度の検討については湿度（コンクリート中の含水率）の影響を重点的に検討を進める予定である。しかし，含水率を定常状態に保つことは非常に難しく，実験自体は非定常下で行い，内部の水分環境については数値シミュレーションで予測する。
また，腐食は避けられない状況であるが，構造物の長寿命化に向けて劣化抑制効果についても検討を行う。劣化の進行が大きい場合には断面修復が行われるが，軽微な場合は表面保護なども有効である。表面保護と工法の種類を広げ検討を予定している。特に，劣化の進展期から加速期にあるような状態での表面保護は，内部の劣化因子がある状態で封をすることになるため，慎重な検討が必要だと考えている。さらに，作用因子として，地下水の影響を受けるような湿潤環境を想定した場合での劣化環境の評価試験も進めている。
|
