井野 裕輝

コンクリート表面における付着状態の解明と表面境界部の塩分収支モデルの開発

下村 匠

海岸近傍に位置するコンクリート構造物では，海域から発生した飛来塩分の付着・浸透作用により構造物内部の鋼材が腐食し，構造物の耐久性・長期供用性が低下する塩害劣化が生じている．維持管理の観点から塩害劣化を正確に評価・予測するためには，海域での飛来塩分の発生から，輸送，コンクリート表面への付着・侵入，内部への浸透まで一連の流れを明らかにする必要がある．飛来塩分の発生から輸送現象及びコンクリート内部の塩分浸透現象では様々な既往研究による提案が行われているが，付着・侵入の物理モデルが確立されていない．そこで，本研究ではコンクリート表面における付着状態の解明と表面境界部の塩分収支モデルの開発を目的に、コンクリート表面における付着状態の推定とコンクリート表面への付着塩分飛沫計測手法の提案およびコンクリート表面の塩分収支モデルの開発を行った．さらに、風および飛来塩分の輸送・付着を再現した風洞実験を実施することにより、開発したモデルの検証を行った．
コンクリート表面における塩分付着状態の推定は、既往論文を参考に塩分粒子の衝突過程を整理した．表面における塩分粒子の付着状況の確認は、デジタルカメラによって撮影した画像をプログラムによって解析する手法を応用し、付着した塩分粒子の粒径分布とその量を計測できる手法を新たに開発した．
また，コンクリート表面境界部の塩分収支モデルは、既存で開発されているコンクリート中の塩分浸透過程のモデルに、表面の塩分粒子の吸着現象を考慮することで、表面塩分量の収支を表現できるモデルを開発した．開発したモデルの再現性の検証には、風洞実験および実環境下における現地観測結果との比較を行った．
その結果、コンクリート表面への大気中の塩分粒子の付着状況の概ね推定できたとともに、開発した計測手法で、表面に付着した塩分粒子の粒径分布とその量を定量的に計測できることが明らかになった．さらに，開発した塩分収支モデルは、既往研究のモデルでは再現できなかった表面において塩分が平衡に至る過程を表現できることが示されたとともに、風洞実験と実環境下の現地観測結果との比較から、その妥当性を証明することができた．