ホームコンクリート構造物の劣化・変状についての用語集
1. 初期ひび割れ
施工時あるいは施工後まもなく生じるひび割れは,発生状況や形態などから,その発生原因を材料,水和熱,収縮,施工,構造に大別することができる。
2. 豆板
コンクリート打設時の締固め不足または材料分離によりモルタル分が粗骨材間のすき間に十分に行きわたらず,粗骨材が露出した状態になることを言います。豆板が生じやすいのは,鉄筋が密集した箇所や,PCシースが並列に設置された箇所の下部や高い橋脚,壁高欄,カルバートボックスなどコンクリートが打込みにくい場所です。豆板の生じたコンクリートは,強度がほとんど期待できないだけでなく,密実性が小さく水や空気が浸入するため,中性化や塩害に対する抵抗性が低下し,鉄筋の腐食が早期に発生します。
3. コールドジョイント
コールドジョイントとは,コンクリートを2層以上に分けて打込む場合に,適切な打重ね時間(許容打重ね時間)を過ぎてコンクリートを打設し,上層と下層が一体とならずに不連続な面が生じることを言います。コールドジョイントは構造的な弱点となる他,ひび割れを生じやすいので,中性化や塩害の進行が構造物内部にまで早期に達する原因となります。なお,コールドジョイントは設計や施工計画により設けられる打継ぎ目とは異なるものです。
4. 砂すじ
コンクリート中のセメントペースト分が分離し,構造物表面に細骨材が縞状に露出している部分を砂すじという。型枠の継ぎ目からセメントペーストが漏れ出した場合に生じるほか,型枠に沿ってコンクリートのブリーディング水が上に流れ出す場合に生じます。コンクリート表面の浮き水を十分に除去せずに打ち重ねた場合や,軟練りコンクリートにおいて過度に締め固めた場合に発生します。
5. 内部欠陥
適切でない設計や施工により構造物内部に生じた構造的あるいは耐久性に影響を及ぼす弱点を内部欠陥といい,鉄筋のかぶり不足や,コンクリートの充填不足による空洞,PC橋における不適切なケーブル配置,およびPCケーブルのグラウト不良などがこれにあたります。供用初期段階においては構造物表面に変状が現れていないことが多く発見が難しいですが,内部欠陥に起因する変状が構造物表面で観測された時点では,構造物として致命的な状態になっていることもありますので注意が必要です。
1. 硬化後のひび割れ
コンクリートが硬化した後に生じるひび割れとしては,交通荷重や地震力などの外力によるものと,使用環境や材料に起因するコンクリートの膨張や鋼材の腐食によるものとがあります。下図は外力によるひび割れについて示したものです。
2. 浮き・はく離
浮き・はく離とは,かぶり部分のコンクリートが腐食した内部の鉄筋によって押し出された状態を言います。また,仕上げ材や補修材で用いるモルタルやタイル,コンクリート塗装材や断面修復材において,部材と接着界面で分離した状態についても浮き・はく離という。
3. エフロレッセンス
エフロレッセンス(efflorescence)とは,コンクリート中の可溶性物質が水と共にひび割れを通り抜け,コンクリート表面に析出する白色の物質のことを言います。コンクリート工学会等では一般に析出物のことをエフロレッセンスと呼んでいます。
エフロレッセンスは,セメント中の主成分であるカルシウムが水と空気中の二酸化炭素と反応して生成した炭酸カルシウム(CaCO3)です。エフロレッセンス自体が構造物に悪影響を与えることはありませんが,エフロレッセンスが生じているということは,貫通したひび割れが発生し,そこを水が移動しているため注意が必要です。エフロレッセンスが発生している箇所は,コンクリートの浮きの有無や鉄筋の腐食状況等を確認するとともに、美観を損なう箇所については、処置をする必要があります。
1. 中性化
健全なコンクリートは強アルカリ性で,pHは12~13程度を示します。コンクリート表面から大気中に含まれる二酸化炭素(CO2)が浸入すると,コンクリート中の水酸化カルシウムと反応し,炭酸カルシウムを生成します。このような反応は中性化と呼ばれています。中性化がコンクリート内部へと進展し,鉄筋位置でのpHが11以下になると,鉄筋の不動態被膜が破壊され,錆びが発生します。鋼材は錆びると約2~3倍の体積膨張を起こし,これによる膨張がコンクリート表面のひび割れやはく離の原因となります。 土木学会では、劣化過程を潜伏期~劣化期の5段階で分類しています。
2. 塩害
塩害とは,コンクリート中に浸入した塩化物イオンが鋼材に作用して不動態皮膜を破壊し,酸素と水の供給によって腐食した鋼材の膨張圧によりひび割れが発生することを言います。コンクリート中に塩化物イオンが浸入する要因としては,建設時における除塩不足の海砂の使用や混和剤(材)など,材料に初めから塩分が混入しているケースと,構造物が海岸近くに位置する場合の飛来塩分などがあります。近年では,これらに加え凍結防止剤の散布に伴う桁端部や床版上面の塩害が顕在化してきています。  一般に,塩害による鉄筋の腐食膨張圧は,中性化の場合より小さいといわれている。このため,塩害によってひび割れやかぶりのはく離が変状として現れるが,塩害の場合は変状を確認した時点では鉄筋の腐食はかなり進行している場合が多い。すなわち,変状が顕在化していない箇所でも鉄筋の腐食が発生している可能性があります。土木学会では、劣化過程を潜伏期~劣化期までの5段階で分類しています。
3. 凍害
凍害とは,コンクリート中の水分が凍結融解を繰返すと,凍結するときの体積膨張(約9%)によって,ひび割れが生じたり,表面がはく離して劣化する現象を言います。凍結融解が繰返し発生すると,コンクリートの劣化は表面から次第に内部へと進みます。劣化形態は①ポップアウト(膨張による破壊で表面に発生するクレーター状のくぼみ),②ひび割れ,③スケーリング(コンクリートの表面がフレーク状にはく離)に分類される。図に凍害のメカニズムを示します。 土木学会では、劣化過程を潜伏期~劣化期までの4段階で分類しています。
4. 化学的浸食(化学的腐食)
化学的侵食には,コンクリート中のセメント水和物が化学反応し,セメント水和物が可溶性物質に変えられてコンクリートが劣化する場合と,化学反応により新たな化合物を作る際に膨張を伴い,その膨張圧によりコンクリートを劣化させる場合があります。強アルカリ性を呈しているコンクリートに酸性の強い物質が作用すると,コンクリートの中性化を促進し,鋼材の不動態皮膜を破壊させ鋼材の腐食を助長します。特に,強い酸性を持つ温泉水は,コンクリートの劣化に対し,大きな問題となることが知られています。土木学会では、劣化過程を潜伏期~劣化期までの4段階で分類しています。
5. アルカリシリカ反応(ASR)
アルカリシリカ反応とは,コンクリート骨材中の反応性鉱物とセメントペースト中のアルカリが反応して反応生成物(アルカリシリカゲル)が作られ,吸水膨張によってコンクリートにひび割れを発生させる現象を言います。
アルカリシリカ反応は,①反応性骨材の使用,②水の存在,③セメントによる高アルカリの3つの条件が全て揃って発生します。劣化の特徴として,亀甲状のひび割れがみられ,ひび割れに白色のシリカゲルを伴っていることが多く,なお,PC構造物などのように,ひび割れが鋼材によって拘束を受ける場合には,鋼材に直交するひび割れが抑制され,鋼材と平行にひび割れが発生することが知られています。 土木学会では、劣化過程を潜伏期~劣化期までの4段階で分類しています。