雨ざらしのコンクリートの劣化機構とその防蝕法

 コンクリートの砂利や砂を結合している“セメント成分”溶出すれば、空隙が増えます。
 
コンクリートの“強度”は“緻密さ”に比例するので、 “内部空隙”が増せば、強度が落ちます。
 屋外でも・・内部空隙の増加は、気が付かない程ゆっくりと進んでいます。

                 新しいコンクリートに藻は生えません。
              新しいコンクリート槽にすぐ魚を入れると死にます。

これはコンクリートから水酸化カルシウム【Ca(OH)2】を主体とした強いアルカリ性成分が溶出するためです。

Ca(OH)2はいずれ、空気中や水中の酸性成分(例えば燃料由来の窒素酸化物NOxやSOx、或いは生活廃水中の有機酸や塩酸などや、空気中の炭酸ガスなど)と中和反応によって塩(エン)を作ります。

炭酸塩である炭酸カルシウムは、日常感覚では水に不溶ですが、鍾乳洞や鍾乳石の形成メカニズムを考えてみればわかるように、地史レベルの時間感覚では水溶性であり、その他の塩は(CaSO4を除き)それよりも はるかに容易に大量に水に溶けます。


そして悪いことに、比較的不溶といえるCaCO3も、NOxやHCl等の無機酸やあるいは酢などの有機酸に遇うと、たちまち易水溶性の塩に変化します。

長い時間の流れの中で屋外のコンクリートの表層で、そういう事が継続し、セメント分の溶失がゆっくりと進行し、 砂と砂利だけが残った スカスカの状態になって行きます。  

古いコンクリート床が、外見上、新しい時とそんなに変わらなくても脆くて、磨耗しやすく、吸水性が大きく、汚れやすいのは、そういう状態に変化劣化しているからです。
 (この劣化は、化学工場などの酸性雰囲気ではもっと早く進行します。 )

          都会の酸性雨に曝されるコンクリートも同じです。

                    ・・・余談ですが・・・
世間の一部で言われているような・・「コンクリートは中性化によって弱くなる。だからアルカリ性に戻せば強度が回復する。・・という論は、迷信です。
中性化は、そういう成分溶失「もう一つの結果であって、強度低下原因ではありません。
(だから、例えば苛性ソーダ等を含浸させてアルカリ性を回復させたって、内部空隙を固体で充填しない限り、強度は回復しません。)
コンクリートの強度は内部空隙の多少に応じて増減するのであり、アルカリの強弱によって増減するのではありません



弊社ご町内江戸川河口の土手の護岸コンクリート:雨ざらしによる劣化が進行している。




表面のアップ
アルカリ性分が溶失して、内部のグリ石が表れている。
コケが生えているのは内部中性化が進んでいる証拠



 
外見は形を保っているが、表面を擦ると ボロボロと 簡単に削れる。
強度という観点では、表層は”消失”している様なもの。




コンクリート製電柱
流れ落ちる雨が セメント分を持ち去っている”という証拠(黒っぽい大部分) 
そしてまた、ほんのちょっとした事で“それ”を防止出来る という証拠(白っぽい小部分)


上の写真の白い部分以外は、(セメント分が流失して)全面に砂が見えてきている。 
電柱は最上級の緻密なコンクリートで出来ているので、普通の 
コンクリートよりも溶失スピードが遅いが、違いはただそれだけ。




グリ石まで出てきた食品工場の床コンクリート 
外見以上に、内部まで中性化が進み、強度が落ち、透水化している。 
そのため、こうなると、急速にくずれてゆきます。
1mm厚の凹凸を樹脂で均すには¥1000/u以上の材料費がかかります。
だから、対策を躊躇していると、改修コストが急速に増大してゆきます。
(しかも、工期が長く、耐久性が悪くなってゆきます。)



東京の雨でボロボロに劣化した”防水”モルタル 
完全にスポンジ化しており、事実上保水性”透水”モルタルになっています。
こうなれば、防水の効果は全く無く大量の雨水を吸い込んで溜め込むので、
雨が止んでも、何日も漏水を継続させる働きをします。
“無い方がマシ”です。
こういう、(10年も持たないと分っている)“間に合わせ防水法”は、止めるべきだと思います。


                  [劣化防止策]

上記のように、大気中のコンクリートの腐蝕は、雨による“中和”“溶失”を防げば、止まります。
 その程度の事をするのに、大げさな防蝕膜は必要ありません。

(我々の実験では)例えば、減水剤で水比を小さくして緻密なコンクリートにするだけでも、
或いは、アクリルエマルジョン等を少量加えて透水性の小さいコンクリートにするだけでも
腐蝕速度は大幅に低下します。(強酸中の促進試験でも同じ結果になります。)
シリコンオイルを少量塗布するだけでも(雨による溶出が阻害されるので、)劣化の進行は格段に遅くなります。
上の電柱の写真のように、プラスチックプレートが上部で雨水を(不完全に)遮っただけでも、明白な効果が現れるのですから塗膜をかぶせればほぼ完全に溶出や中和を防ぎます。


                    [私達の提案]
現状の屋外コンクリート防蝕の多くのやり方は、全然何もやらないホッタラカシか、やり過ぎの過剰設計か、どちらかになっているようです。   どちらも、“最小のコストで最大の効果をめざす”・・という防蝕設計の思想や技術的合理性が欠落しているんじゃないか?と感じます。
高温の塩酸などのような激しい透過性と腐蝕性を持つものを遮断しなければいけないなら、濃度と温度に応じたそれなりの環境遮断性が不可欠ですが、大気腐蝕程度の腐蝕条件なら、(上記の様な観察と経験と考察に基づき、)“耐蝕樹脂を薄く表面に含浸させるだけで十分であり、それ以上のことは必要ない”というのが私たちの判断です。

その考え方をふまえて作ったのが、“耐蝕ウレタンの含浸コーティング”という仕様です。 
       (耐蝕ウレタン含浸コーティングという防蝕仕様の解説:参照) 

  (これ以上無い程シンプルな仕様でsimple is bestを体験して頂けるものとおもいます。)

(この設計に関する私たちの考え方は、雨曝しコンクリートの被覆防蝕設計にまとめました)

                  ・・但し、もしかしたら・・

 屋外コンクリートの場合は、
これでも過剰設計かもしれません・・


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