細孔溶液中のイオン種の拡散とセメント水和物との相互作用に関する分子論的解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750438
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 杉山 隆文 群馬大学, 工学部, 助教授 (70261865)
• Keywords: 相互拡散モデル / 電気化学ポテンシャル / Onsager現象係数 / Fickの法則 / 細孔溶液 / イオン種の移動 / 劣化要因 / 塩化物イオン

Research Abstract

コンクリートの細孔溶液中でのイオンの拡散移動に対して,その駆動力を電気化学的ポテンシャルとして捉え,単なる濃度拡散力に限らず電気力の影響も含めるために,Onsager現象係数および一般化されたFickの法則から各イオン種の拡散現象を定量化する相互拡散モデルを構築した.つまり,コンクリート中のイオン移動現象の解明にあたって,多種類のイオン群でしかも比較的高濃度な溶液中の各イオンの移動を定量化するために必要な拡散係数の導出にあたり,相互拡散係数の概念を取り入れることに成功した.
そして,分子論に立脚した相互拡散モデルの適用性をさらに詳細に調べるために,実験から得られたデータに基づいて各定数を定式化した.
本研究によって開発した相互拡散モデルを用いて,細孔溶液中の塩化物イオン,硫酸イオン,アルカリ金属イオン,カルシウムイオンの移動について,過去に個別に行われたデータを収集・整理・比較しながら,モデルとの適合性を詳細に調べた.この結果から,コンクリート構造物の塩害,化学的侵食,アルカリ骨材反応,溶脱による劣化を支配しているイオン種の細孔溶液中での挙動を統一して説明できる可能性を見い出し,今後の更なる高度化への課題を抽出した.
さらに,環境負荷低減に資する研究としての意義を探るために,相互拡散モデルの汎用性に関してに,六価クロムなどコンクリートに含有される微量成分についても拡張が可能かを検討した.
本研究で得られた成果の一部は,土木学会論文集,日本建築学会構造系論文集,コンクリート工学年次論文集24巻,第57回土木学会年次学術講演会,第1回fibコングレスなどで論文発表した.

Research Products

• [Publications] Worapatt RITTHICHAUY, Takafumi SUGIYAMA, Yukikazu TSUJI: "Calculation of Diffusion Coefficient of Ion in multicomponent Solution for Ion Movement in Concrete"コンクリート工学年次論文集. 24. 669-674 (2002)
• [Publications] 杉山隆文, Sorn VIRA, 辻 幸和, 大城 武: "フライアッシュコンクリートの塩分浸透性の迅速評価に関する電気泳動法の適用"土木学会論文集. No.711/V-56. 191-203 (2002)
• [Publications] Sorn, V., 山田義智, 杉山隆文, 大城 武: "フライアッシュを細骨材の一部として代替したコンクリートの遮塩性評価"日本建築学会構造系論文集. 560. 17-25 (2002)
• [Publications] Ritthichauy, W., Sugiyama, T., Tsuji, Y., Suda, T.: "Thermodynamics Law Applied for The Diffusion of Chloride Ions in Concrete"Proceedings of the first fib Congress. Vol.6. 115-120 (2002)
• [Publications] Worapatt RITTHICHAUY, Takafumi SUGIYAMA, Yukikazu TSUJI: "Theoretical consideration of ions transport for minor element in cement-based material"土木学会,第57回年次学術講演会講演概要集. 5部門. 953-954 (2002)