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資料区分 セメント・コンクリート論文集
管理ID 75-255
VOL 75
発行年 2021
タイトル コンクリート構造物から採取したコアによるアルカリシリカ反応性の岩石学的検討
英語タイトル PETROGRAPHIC CONSIDERATION ON ALKALI-SILICA REACTIVITY OF CORES TAKEN FROM CONCRETE STRUCTURES
著者(1) 本合 弘樹/HONGO Hiroki*1
著者(2) 安藤 陽子/ANDO Yoko*1
河尻 留奈/KAWAJIRI Runa*2
鳥居 和之/TORII Kazuyuki*3
著者所属 *1:株式会社太平洋コンサルタント ソリューション技術部(〒285-0802千葉県佐倉市大作2-4-2)/TAIHEIYO CONSULTANT Co., Ltd., Solution Technology Department(2-4-32, Osaku, Sakura-shi, Chiba 285-0802, Japan)
*2:中日本ハイウェイ・エンジニアリング名古屋株式会社 金沢支店道路技術部(〒920-0025石川県金沢市駅西本町3-7-1)/CENTRAL NIPPON HIGHWAY ENGINEERING NAGOYA Co., Ltd., Kanazawa Branch, Road Technology Department(3-7-1, Ekinishihonmachi, Kanazawa-shi, Ishikawa 920-0025, Japan)
*3:中日本ハイウェイ・エンジニアリング名古屋株式会社 テクニカルアドバイザー(〒920-0025石川県金沢市駅西本町3-7-1)/CENTRAL NIPPON HIGHWAY ENGINEERING NAGOYA Co., Ltd., Technical Advisor, Road Technology Department(3-7-1, Ekinishihonmachi, Kanazawa-shi, Ishikawa 920-0025, Japan)
ページ 255-262
キーワード アルカリシリカ反応,Alkali-silica reaction|岩石学的試験,Petrographic examination|偏光顕微鏡,Polarizing microscope|反応性骨材,Alkali-silica reactive aggregate|促進膨張試験,Accelerated expansion test|潜在膨張性,Potential expansion capacity|炭酸化,Carbonation|中性化,Neutralization
要旨
富山県内におけるK橋とT橋の橋台からコンクリートコアを採取し、促進膨張試験による潜在膨張性の有無を、使用された骨材のASR反応性、およびコンクリートの詳細な組織観察結果から検証した。K橋は急速膨張性を示す安山岩の含有率が高く、安山岩にASRによるひび割れが認められ、T橋は遅延膨張性を示す流紋岩質溶結凝灰岩の含有率が高く、ASRによるひび割れは確認されなかった。アルカリ溶液浸漬法の結果、K橋は「潜在膨張性が有り」と判定され、T橋では「無し」と判定された。T橋の組織観察からASRが促進されなかった理由として、元々ひび割れが存在しなかったことに加え、コアの内部までセメントペーストの炭酸化が進行していたことが原因と考えられた。
Using concrete cores taken from the abutments of K and T bridges in Toyama Prefecture, the judgement of potential expansion capacity by accelerated expansion test in 1N-NaOH sol. was verified from the ASR reactivity of the used aggregate and the results of detailed texture observation of the concrete. Fine aggregates used in K bridge has a high content of andesite showing a high ASR reactivity and ASR-gel filled cracks were observed in andesite. By contrast, fine aggregates used in T bridge has a high content of rhyolitic welded tuff showing a low ASR reactivity and no cracks due to ASR were observed. As a result of the alkali solution immersion test, the concrete of K bridge was assessed as “harmful” and that of T bridge was as “innocuous”. From microscopic observations, it was considered that accelerated expansion in T bridge was not promoted due to original absence of cracks in concrete and the progress of carbonation in cement paste.
はじめに
 富山県では、長年にわたり河川産骨材をコンクリート用骨材として使用してきた。既往の研究1)によると、県が管理する橋梁(橋長15m以上)において、調査対象の約20%にあたる橋梁の下部工にアルカリシリカ反応(以下、ASR)による劣化が認められた(Fig.1)。特に、富山市周辺の常願寺川や神通川の流域では、昭和40年代から50年代に建設された橋梁などで鉄筋破断やコンクリートの脆弱化を伴う、深刻なASRによる劣化が発生している。
 北陸自動車道では1970年頃からひび割れを伴うASRによる劣化が顕在化した。ASR劣化進行度に対応し、平成以後、ひび割れ注入と表面被覆材による補修を実施してきたが、その後もASRによる再劣化が相次いで報告されている2)。このように、その他の劣化した橋梁についても、ASR劣化進行度に対応して過去に対策(補修から補強、さらに打替え)が実施されたものもあったが、対策後数年で再劣化が生じるなど、40年以上が経過してもなおASRが継続している3)。
 ASR劣化構造物の診断と対策の決定には、「ひび割れなどの変状がASRによるものか(原因究明)」と「今後のASRの進行がどの程度であるか(劣化予測)」が必要になる。この際に、最も信頼がおける方法は構造物のモニタリングによる定期的な観察であるが、わが国では実施例が少なく、構造物からのコアによる促進膨張試験が適用されてきた経緯があった4)。試験により潜在膨張性の有無を評価する際、当初は湿気槽養生法(JCI-DD2、温度40℃、相対湿度95%以上)を適用してきたが、実構造物からのコアは膨張せず、「潜在膨張性は無し」との誤った判定がされた。その結果、先述したように、対策後数年で再劣化(表面被覆材にひび割れや膨れ)が発生し、大きな課題となっている5)。
 このため、北陸自動車道の調査では、短期間の判定が可能な、通称、カナダ法(温度80℃の1N-NaOH溶液へ完全浸漬)を適用してきた6)。しかしながら、現状では構造物の診断方法とその対策が確立されているとはいえない3)。
 そこで本研究では、富山市のK道路橋(北陸自動車道、供用開始:1975年)の橋台から直径55mm、長さ270mm程度のコアを、南砺市のT道路橋(東海北陸自動車道、供用開始:1992年)の橋台から直径55mm、長さ220mm程度のコアを採取し(Table1)、促進膨張試験による潜在膨張性の有無を、使用された骨材のASR反応性、およびコンクリートの詳細な組織観察結果から検証した。
まとめ
 本研究で得られた主要な結果を以下にまとめる。
(1)富山県内の道路橋の橋台におけるASR劣化は、骨材として使用された河川産の砂利と砂に含まれる安山岩(急速膨張性)に起因し、安山岩の含有率と反応性は河川水系による差異が認められた。
(2)セメントペーストの炭酸化には、乾燥状態で、構造物表面から細孔中の水分が減少し、二酸化炭素が侵入しやすい環境が大きく影響している。また、細孔量が減少することでセメントペーストが緻密になり、外部からの水分の侵入が阻害されることに加え、炭酸化領域へアルカリ金属イオンが移動することで、未炭酸化領域のアルカリ金属イオン濃度が下がり、ASRが抑制されたと考えられる。
(3)水溶性アルカリ量は、ASR抑制対策の通達以前と以後の構造物で差異が認められるが、これにはセメントの原料が粘土からフライアッシュに変わったことが影響し、意図的にアルカリ総量を抑えた結果ではないと推測される。また、骨材試験により無害と判定された庄川産骨材の使用をASR抑制対策としていた可能性がある。
(4)潜在膨張性の有無に対しては、急速膨張性骨材(安山岩)の含有量、ASR劣化進行度、およびセメントペーストの炭酸化の状態が大きく影響していることが考えられる。
(5)今後のASRによる劣化の進行を予測する際、促進膨張試験により潜在膨張性の有無を判断する上で、偏光顕微鏡により、骨材の反応性やコンクリートの炭酸化の程度など、詳細な組織状態を把握することが有効であると考えられる。
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