| 研究課題/領域番号 |
26709038
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
福山 智子 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60587947)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 鉄筋腐食 / 細孔構造 / 電気化学的測定 |
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| 研究実績の概要 |
鉄筋コンクリート（RC）構造物中の鉄筋の腐食診断には電気化学的手法が広く用いられているが，鉄筋の状態に関する測定値がコンクリートの影響（含水状態，劣化状態等）を受けて変動することは避けられず，腐食実態と測定値の相関を明確に解釈することが困難であった。本研究では，実構造物を対象とした汎用的な腐食診断手法を開発するために，測定値の変動要因となっているコンクリートの影響を定量的に明らかにする。そのために，細孔構造を補正基準として採用し電気化学的データの解釈を試みる。細孔構造の関数として整理した式からデータ変動に大きな影響を及ぼすパラメータを抽出し，それを基にした電気化学特性モデルを構築する。
昨年度は，診断結果の不一致の原因となるコンクリートの電気化学特性と空隙構造の相関に着目し，コンクリートの空隙特性に関する指標と静電容量の相関を比較することで空隙特性が静電容量におよぼす影響について検討を行った。
コンクリートの静電容量にコンクリートの幾何学的空隙特性が及ぼす影響についての検討を行った。その結果，以下が明らかになった。
1) 0.07μm以下のインクボトル空隙が静電容量に影響していることが確認でき，筆者らの既往の研究における0.1μm以下の空隙特性が静電容量に影響するという仮説を補強する結果が得られた。
2) 静電容量と空隙構造の相関を今後より詳細に検討するためのパラメータとして，「空隙の連続性とその連続量」を抽出することができた。また，骨材自体やその界面の影響も考慮する必要があると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究はコンクリートの微細構造のいまだ解明されていない電気化学特性について実構造物の診断データの補正手法を開発するために以下の項目の解明を目指している。各項目について，達成度を併記する。昨年度は，電気化学特性のうち，主に静電容量について検討を行った。
(1) コンクリートの細孔構造（径の太さや細孔量）が溶液の存在形態（気体・液体）にどのように影響を及ぼすかを実験的に検討し，コンクリート表面から鉄筋までの電気的連続性がどのように維持されているか，またその特性が鉄筋の腐食診断に用いられる自然電位，コンクリート抵抗，分極抵抗など（以下，電気化学的特性）にどのように影響を及ぼすかについて明らかにする。→水銀圧入法により細孔の連続性を定量し，その連続性と静電容量の相関を明らかにし次の研究の方向性を示唆することができたが，他の電気化学的特性（自然電位，コンクリート抵抗，分極抵抗）については，明確な方向性を示すに至っていない。
(2) 細孔溶液の組成や化学的特性が電気化学的特性に及ぼす影響について明らかにする。→塩化ナトリウム含有・無含有水溶液それぞれでコンクリートの吸水特性を測定し，同時に静電容量の測定も行った。これにより，組成の異なる水溶液の細孔中の移動特性をフーリエ解析で示し，電気化学特性である静電容量との相関を明らかにした。ただし，コンクリートの組成の際に関する検討は未着手である。
(3) 実構造物を対象とした腐食診断を行うためには，上記項目(1)・(2)で行うような電気化学的特性に関する実験室測定と現場測定データ間の補正が必要となる。現場調査を行い，研究の適用性を確認する。→複数の実構造物で調査を行ったが，測定に影響を及ぼすパラメータとして，さらに高炉スラグと鋼繊維についても検討する必要があることが明らかになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の成果により，RC部材の電気化学特性とコンクリートの空隙構造の相関のうち，インクボトル空隙では相関が得られ，連続空隙ではそれほど相関が得られなかった。その理由として以下の要因を想定しており，今後検証を行う予定である。
1) 小径の空隙壁面への水分の吸着：微細な空隙壁面に水分が吸着することでエネルギー的に拘束され，水分内の分極が小さくなる可能性が考えられる。
2) 細孔中の溶液の導電性：空隙中の溶液は電解質が溶け込んだものであることが想定できる。0.07μm以下のような小径の空隙では，電解質溶液の存在により平板間が連結され通常の導体のようにふるまったのではないかと考えられる。空隙の連続性CとGの相関がみられなかった理由として，連続した空隙内に導電性物質が満たされたためにキャパシタではなくレジスタとしてのふるまったのではないかと予想される。
3) 分極速度の影響：本研究では20MHzの高周波容量式水分計を用いているため，コンクリート内部のキャパシタの分極速度が追い付かず，分極が不完全であるために見かけの誘電率が低下した可能性が考えられる。
4) 骨材とその遷移帯の影響。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の進捗が当初予定よりも遅れたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
実験用資材の購入費用として使用予定である。
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