コンクリートの劣化とは？機構と要因の対応、中性化は年数の平方根で進む

6つの劣化機構と要因の対応

誤り肢の作り方は単純で、この表の要因を別の行と入れ替えるだけです。

• 「塩害／凍結融解作用」→ 凍結融解作用は凍害の要因。
• 「化学的侵食／二酸化炭素」→ 二酸化炭素は中性化の要因。

コールドジョイントは劣化機構ではない

「劣化機構に該当しないもの」を選ばせる問題が出ます。並ぶのはコールドジョイントです。

コールドジョイントは、打ち重ねるときに先に打った層が固まり始めてから次の層を打ち、両者が一体化せずにできる不連続面です。打重ね時間の間隔が長すぎたことが原因で生じる施工上の欠陥であって、時間とともに進む劣化のメカニズムではありません。

見分け方は「時間とともに進むか」です。劣化機構は年月をかけて進行しますが、コールドジョイントは打った瞬間にできているものです。

機構ごとの対策

アルカリシリカ反応の対策で使うのは混合セメントです。コンクリート中のアルカリ総量を抑えるためで、早強ポルトランドセメントはこの対策用のセメントではありません。

中性化は年数の平方根で進む

1級では中性化が単独で問われます。核心は進み方です。

中性化深さは、供用年数の平方根に比例します。√t則と呼ばれます。

理由は、中性化した層が厚くなるほど、そこを通り抜けて未反応の部分に届くまでに時間がかかるからです。つまり進行は年数とともに鈍ります。

「供用年数の二乗に比例する」は誤りです。二乗なら年数が経つほど加速することになり、実際の挙動と逆になります。

調査方法もあわせて出ます。フェノールフタレイン溶液をコンクリートの割裂面に噴霧し、表面から発色が認められない範囲までの深さを測定します。赤紫に発色した部分がアルカリ性で、発色しない部分が中性化した部分です。

中性化は乾燥で速く、鉄筋腐食は滞水で遅い

水の関わり方が、中性化と鉄筋腐食で逆向きになります。ここが1級の引っかけどころです。

• 中性化……湿度が低いほど速く進みます。常時乾燥している場合のほうが、乾燥・湿潤が繰り返される場合より速いのです。細孔が水で満たされていると二酸化炭素が入りにくいためです。
• 鉄筋腐食……常時滞水している場合のほうが、乾燥・湿潤が繰り返される場合より遅いのです。腐食には水と空気（酸素）の両方が要り、常時滞水では酸素が届きにくいためです。

まとめると、乾いていると中性化は速いが腐食は進まない。濡れていると中性化は遅いが、水と酸素が交互に来る乾湿繰返しでは腐食が最も進むということです。

過去問でどう問われたか

劣化機構は2級で6年連続、1級では中性化やアルカリシリカ反応が単独で出ます。引っかけは3型です。

• ① 機構と要因を入れ替える……「塩害／凍結融解作用」「化学的侵食／二酸化炭素」。
• ② 対策に効かない材料をあてはめる……アルカリシリカ反応に早強ポルトランドセメント、凍害に膨張材。
• ③ 進み方・分類をずらす……中性化深さを「二乗に比例」、コールドジョイントを劣化機構に混ぜる。

理解度チェック

まとめ

• ★対応＝中性化／二酸化炭素、塩害／塩化物イオン、凍害／凍結融解作用、化学的侵食／酸・硫酸塩、アルカリシリカ反応／反応性骨材、疲労／繰返し荷重。
• ★コールドジョイントは劣化機構ではなく施工上の欠陥。
• 対策＝凍害はAE剤、中性化はかぶりを大きく、塩害は水セメント比を小さく、ASRは混合セメント・低アルカリ形セメント・無害な骨材。
• ★中性化深さは供用年数の平方根に比例（√t則）。二乗は誤り。
• 調査＝フェノールフタレイン溶液。発色しない部分が中性化した部分。
• ★中性化は常時乾燥で速く、鉄筋腐食は常時滞水で遅い（酸素が届かないため）。
• 化学的侵食は温泉地域や下水道管等で起こりやすい。疲労は床版など繰返し荷重を受ける部位。

かぶりの確保は鉄筋の加工・組立、AE剤と空気量はコンクリートの配合で確認できます。