コンクリートの劣化とは？劣化の種類や原因

劣化とは、元々持っていた性能が衰えて、機能が低下する現象を言います。

 

• 安全性
• 耐久性
• 耐火性
• 使用性
• 美観

上記の性能が、要求された水準で構造物に備わっていることを明らかにし、必要な期間において維持管理することが、コンクリートの診断に求められています。

コンクリートに何かしらの劣化・欠陥が生じた場合、コンクリートに起こる変化を専門用語では「変状」と言い、コンクリートの変状には、時期別・原因別に3つに大別できます。

• 初期欠陥
• 経年劣化
• 構造的変状

変状は、コンクリートに起きた異常のサインであるため、コンクリート構造物を診断する上で、変状についての基本的な知識が必要となります。

初期欠陥はコンクリートの基本性能を下げる

劣化因子とはコンクリートの劣化を誘発する物質を指し、代表的なものが「水と二酸化炭素」です。

コンクリートの劣化の多くは、水と二酸化炭素が劣化に関わっているため、

水や二酸化炭素が浸透しやすいコンクリートは耐久性に劣る

と言えます。

初期欠陥はコンクリート表層にひび割れや空隙などの弱点をつくり、「水や二酸化炭素の浸入」を促進してしまうため、早急に対処する必要があります。

コンクリートの変状の種類や初期欠陥については、こちらの記事で詳しく説明しています。

コンクリートの経年劣化とは

経年劣化とは、年月を経て徐々に劣化が顕在化することを言い、代表的なものがひび割れです。

コンクリートは脆性材料であるため、完全にひび割れを防止することは難しく、鉄筋コンクリート構造物にはひび割れが起こります。

ひび割れの原因には、「材料・性質・施工・環境・構造」など種々の要因がありますが、一般的に次のように分類出来ます。

• 鉄筋腐食が原因のひび割れ
• コンクリートの劣化が原因のひび割れ
• コンクリートの性質・施工不良によるひび割れ(初期ひび割れ)

鉄筋腐食が原因のひび割れ

鉄筋腐食が原因のひび割れは、中性化や塩害により鉄筋が腐食することでサビが発生し、サビによる膨張圧でコンクリートにひび割れが起こります。

コンクリートの内部からひび割れが発生するため、コンクリートの剥離・剥落が起きやすく、中性化ではかぶりの薄いあばら筋・帯筋、塩害では主筋に沿ってひび割れが発生します。ひび割れの発生時点で鉄筋腐食が進行していることが特徴です。

鉄筋腐食が原因のひび割れについては、こちらの記事で詳しく説明しています。

コンクリートの劣化が原因のひび割れ

コンクリートの劣化が原因のひび割れは、アルカリシリカ反応や凍害、化学的浸食などによりコンクリート自体が劣化し、進行性のあるひび割れが起こります。

ひび割れが発生するとともに、コンクリートの組織が緩むため強度低下を生じやすく、鉄筋腐食によるひび割れよりも部材の崩壊を招きやすいひび割れです。

コンクリートの劣化が原因のひび割れについては、こちらの記事で詳しく説明しています。

コンクリートの性質・施工不良によるひび割れ(初期ひび割れ)

コンクリートの性質・施工不良によるひび割れ(初期ひび割れ)とは、マスコンによる温度ひび割れや乾燥収縮、施工中の不具合などによるひび割れですが、コンクリートの劣化が原因のひび割れとは違い、劣化要因が一過性でひび割れに進行性がありません。

コンクリートの性質・施工不良によるひび割れ(初期ひび割れ)については、こちらの記事で詳しく説明しています

ひび割れ以外の経年劣化

ひび割れ以外にも鉄筋コンクリート構造物には、経年劣化によって様々な変状が現れます。

鉄筋コンクリートは高い強度と耐久性を有していますが、年月を経ることで疲労により破壊に至ることがあります。構造物の設計では、想定される応力に対して必要な強度を確保し、コンクリートや鉄筋の強度を決定しています。

そのため、想定を上回る大きな応力を受けない限り、構造物が破壊に至ることはないと思われるかもしれません。ところが、実際には想定よりも小さいレベルの応力であっても、繰り返し応力を受けることにより、鉄筋やコンクリートが疲労し、破壊に至ることを「疲労破壊」と呼んでいます。

鉄筋コンクリートの疲労については、こちらの記事で詳しく説明しています。

劣化調査について、内容や種類・方法とは？

コンクリート構造物の劣化調査では、調査の目的に応じて必要な情報や調査範囲・調査の精度などを選定する必要があります。

コンクリートの変状は時間の経過とともに進行し表面化するため、竣工時（構造物が完成した時点）の状態と調査時点での比較を行います。

• 竣工時の状態…構造物に必要な性能が100％と仮定
• 調査時点の状態…竣工時からどの程度性能低下があるか

元々有していた性能(竣工時の状態)を把握するためや変状の原因を推定するための情報を整理するため、設計図書や施工記録・調査時点までの維持管理記録などの書類調査を行います。

構造物の環境・荷重作用や外観を調査する