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使用済みの放射性廃棄物の処分施設として地下空間を有効利用する方法が検討されている。地下空間に構築される処分施設は密封環境にあるが、コンクリート構造体の耐久性に関して、研究例は極めて少ない。地下環境でのコンクリート構造体の長期の耐久性を考えるとき、コンクリートの溶脱やコンクリート中鉄筋の腐食が懸念される。今回の研究は後者の課題を検討するものである。鉄筋は当初は酸素拡散環境での腐食が危惧されるが、その後は、酸素欠乏状態での腐食挙動に移行すると考えられ、この過程での腐食機構と腐食速度を得る必要がある。
研究のアプローチとしては、昨年度は試験方法を設定するための各種実験を実施した。今年度は、酸化性環境(20℃に設定)から還元性環境(50℃に設定)に至る試験装置を使用して、鉄筋の電気化学的な測定(自然電位の変化の傾向、不動態保持電流、アノード分極特性)を実施した。実験に供した供試体はコンクリート体(80×80×180mm)であり中央に鉄筋を配置した。実験要因は、鉄筋の事前の腐食状態(乾湿繰返し養生、定電位アノード溶解)、その後の浸漬条件(高温還元性環境、低温酸化性環境)などである。還元性環境は供試体を浸漬した装置内で溶液をアルゴン脱気することによった。
実験結果によると、鋼材の自然電位は還元性環境移行後は材齢30～60程度で-900～-1000mV(vs.CSE)の非常に卑な値になった。また、不動態保持電流密度は酸化性環境から還元性環境に移行するにつれて予想に反して増加し、温度の影響が大きいと予想された。鉄筋のアノード分極試験から、酸化性環境から還元性環境に移行することによって、鉄筋表面に生成している酸化鉄(マグネタイト、マグヘマイトなど)の状態が変化していると推定された。
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