2018 Fiscal Year Research-status Report
改良版・鉄粉散布法による既設コンクリート中の鋼材腐食発生限界塩化物イオン濃度測定
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17K06523
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
青木 優介 木更津工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (70360328)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 塩化物イオン / 鋼材腐食 / 限界濃度 / 鉄粉散布法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，既設コンクリート構造物における塩害の現状の把握および今後の予測に役立つよう，既設コンクリート中の鋼材腐食発生限界塩化物イオン濃度（以下，限界濃度）の測定方法を確立することである。研究代表者は，この測定方法として，塩化物イオンの浸透を受けた硬化コンクリートの断面上に鉄粉を散布する「鉄粉散布法」という独自の方法を考案した。同方法は，断面上に散布した鉄粉が発錆する境界の位置＝塩化物イオン濃度が限界濃度に達している位置と仮定し，同位置から採取した試料に含まれる塩化物イオン濃度＝限界濃度として，限界濃度を定める方法である。なお，当初考案した同方法では結果を得るまでの安定性および即時性が得られなかったため，研究代表者は，特定の薬品を利用することでこの問題を解決した「改良版・鉄粉散布法」を考案した。本研究の最終目標は，この「改良版・鉄粉散布法」の実用性を検証することにある。
採択初年度の平成29年度から，以下のような実験を実施して上記の検証を進めてきた。モルタル供試体中に埋め込んだ鉄筋の腐食開始時点を特定する実験を行い，鉄筋の腐食開始が確認された直後に供試体を割裂し，その割裂面に「改良版・鉄粉散布法」を適用する。その結果，鉄粉が発錆した境界の位置が鉄筋表面の位置に合致していれば，鉄粉が発錆する境界の位置＝塩化物イオン濃度が限界濃度に達している位置と扱えるため，その実用性が検証されることになると考えた。
上記実験は，供試体中への塩化物イオンの浸透に時間を要したこともあり，平成30年度の後半になってようやく一通りの結果を得た。当初の仮定どおり，供試体断面に散布した鉄粉が発錆する境界の位置は，塩化物イオン濃度が限界濃度に達している位置にほぼ合致するという結果が得られた。ただし，今後の実験結果を蓄積するために，実験期間の短縮を実現しなければならない課題が明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
提案した「改良版・鉄粉散布法」の実用性を検証するべく実験を進めてきた。平成29年度より開始し，平成30年度後半まで行った実験において，ほぼ想定どおりの結果が得られ，同方法の実用性を実証できる一通りのデータは得られた。しかし，これは文字通り「一通り」のデータに過ぎず，研究代表者しか実施していない本方法であることを考えれば，さらに多くのデータを蓄積しなければ，実用性を検証しえることにはならないだろう。特に，実際の既設コンクリートへの実用性については，検証データの提示を必ずもとめられることと考えられる。
このことについて実験のアイデアは有しているが，最大の課題は，どのようにしても，供試体中への塩化物イオンの浸透に年単位の時間を必要としてしまうことである。この課題を解決しない限り，実験結果の蓄積は望みようもない。ただ，これについてもいくつかのアイデアを持ってはいるので，今後は回り道をしているようでも，まずはこの課題の解決に注力したい。
以上を総括して，概ね順調に進捗してきているものの，今後，回り道的な課題解決に取り組む必要が出てきたとして，「やや遅れている」と判断する。しかし，避けて通れない課題解決であり，結果的にこれが研究を大きく進展させるものになると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最大の課題ともいえる，「既設コンクリートへの本方法の実用性の検証」に取り組んでいきたい。これまでの実験の経験にて，コンクリートに埋設されている鉄筋の自然電位を連続的に計測し，その急激な卑化から鉄筋の腐食開始時点を特定する方法の実施には，自信を得ている。また，その断面に鉄粉を散布し，特定の薬品を散布することで，その発錆境界を即座に明らかにすることも全く問題ない。
唯一の問題は，上述したように，対象とする供試体に塩化物イオンを浸透させることを迅速化することである。しかし，塩化物イオンの浸透には，途中，コンクリート組織中への固定化も生じるため，あまりにも急速に浸透させては現実との齟齬が生じる。そこで，供試体を真空環境中に置き，同環境中で「真空⇔塩水含浸」を繰り返すことで，供試体中の鉄筋近傍まで高濃度の塩化物イオンを浸透させ，そのあとは，通常の環境におくことで，通常の速度で塩化物イオンを浸透させる実験を行う。本実験においては，あくまで，塩化物イオンの浸透による鉄筋の腐食開始時点における鉄粉の発錆境界の位置が確認できればよいので，このような若干強引な方法でも，実験目的は達成できると考えている。なお，供試体中にどの深さまで塩水を含浸させることができたかの確認には，本研究の一部として進めてきた，硝酸銀溶液を噴霧させる方法を利用できると考えている。
早期に実験を本格化させ，できれば，本年末までにはこれらの実験結果を得て，論文等で発表していきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
当初，研究成果を２０１８年８月最後に開催される国際学会にて発表する予定であったが，同学会の実施日が土木学会全国大会開催日と重複してしまい，同学会での発表を断念した。そのため，上記のように次年度使用額が生じたと考えている。
一方，本年度は，これまで使用していた鉄筋の自然電位測定用の電極を更新・追加する必要が考えられ，上記の次年度使用額はこれに費やされることになると計画している。
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