コンクリートの中性化深さの試験方法と評価方法

大気による影響で、コンクリートが強アルカリ→中性へと変化することを中性化といいます。

中性化は、コンクリートの硬化組織である水酸化カルシウムが、二酸化炭素などの酸性物質と反応し、炭酸カルシウムへ変化するために起こる現象です。

中性化のことを化学反応を厳密にとらえ、炭酸化と呼ぶ場合もあります。

中性化は、コンクリート内部の鉄筋が錆びる原因となるため、コンクリート構造物にとっては好ましくない現象といえます。

コンクリート自体にとって中性化はどのような影響を与えるかというと、炭酸化によって、コンクリート内部の組織は緻密になる説が有力です。

水酸化カルシウムが炭酸カルシウムへと変化した場合、分子量と密度の差から、体積はおおむね12％増加する計算となります。増加した体積は周囲の空隙をふさぐため、空隙量が減少し強度が増加する、といった結果が多いとされています。

ですが、炭酸化によりC-S-Hの分解が進み、強度低下を招く場合もあり、空隙量の減少と強度増加に相関があるとは言えず、中性化による空隙量の減少=強度増加とは言えません。

現在の基本的な考え方として、コンクリートの中性化が鉄筋位置(かぶり厚さ)に達する時点を、構造物の寿命として設計するため、中性化の進行度を確認することが重要とされています。

中性化が起こる原因や中性化のメカニズムについては、詳しくはこちらの記事で解説しています。

中性化深さ試験

中性化の進行具合を、中性化深さといいます。なぜ深さなのかというと、中性化はコンクリートの表面から内部へと進行していくからです。

二酸化炭素などの酸性物質がコンクリート表面から侵入し、表面のコンクリートを炭酸化します。酸性物質が次第に内部へと浸透し、中性化領域が内部方向へ進むため、コンクリート表面から内部の炭酸化された領域までの距離(深さ)を測定します。

フェノールフタレイン法

コンクリートの中性化深さを測定する方法として、フェノールフタレインの1％エタノール溶液を噴霧する方法が良く用いられています。

フェノールフタレインはアルカリ(PH10程度以上)と反応し赤紫色に変化します。そのため、着色した部分は中性化していない領域、色の変化がない部分は中性化領域と判断します。

理科の実験で習った、リトマス試験紙と同じです。色の変化によってPHを検知しています。

中性化深さ試験には、測定の方法として以下のやり方があります。

コア法・はつり法

測定面は自然乾燥・ドライヤーなどで乾燥させる
フェノールフタレイン溶液を噴霧する
コンクリート表面から赤紫色に着色した部分までの距離を測る
- コアの割裂面・切断面の場合：10～15㎜間隔
- コア側面の場合：等間隔に5ヶ所以上
- はつり面の場合：面積に応じて等間隔に4～8ヶ所程度
測定結果の算出

測定は0.5㎜単位、平均値は、四捨五入により小数点1桁とする