Nguyen Ho Quang

降雨作用によるコンクリート表層部の塩分損失過程のモデル化

下村匠

沿岸環境下におけるコンクリート構造物では，海域から発生した飛来塩分が到達・内部浸透し，鉄筋を腐食させることにより構造物の安全性・耐久性が低減される問題がある．実際に降雨作用の有無により構造物の場所ごとに塩分量の差異が存在している．本研究では，降雨作用を受けたコンクリート表層部の塩分損失現象を明らかにし再現したモデルを開発した．
まず，既往研究で得られた知見を整理し，降雨作用を受けたコンクリート表面に起こる現象①およびコンクリート内部に起こる現象②を分けて仮説を立てた．コンクリート表面では，降雨時にコンクリート表面に付着している塩分が降雨水により溶解され，表面塩分濃度が減少する．コンクリート内部では，表面塩分濃度が減少したことにより表面塩分濃度と内部塩分濃度の濃度格差が形成され，塩化物イオンが塩分濃度の濃い内部から塩分濃度の低い表面に向かって移動する．この原因でコンクリートの表面も含めて内部の塩分量が減少すると推定し，モデルを構築した．モデルは溶解に関するNoyes-Whitneyの理論を応用して現象①をモデル化し，濃度勾配を駆動力とした水蒸気移動と毛管力を駆動力とした液状水移動を考慮した気液2相を提案している気液2相モデルを用いて現象②をモデル化し，二つのモデルを統合して降雨作用を受けたコンクリート供試体における塩分損失現象を再現できるモデルを構築した．
次，立てた仮説を実験により検証した．実験は現象①を検証する実験①および現象②を検証する実験②二つの実験を行った．実験①は事前に塩分を含ませておいたモルタル供試体を橋脚のT型およびフラット型を模擬した実験模型に貼り付けて人工降雨および自然降雨により実験行った．その結果，降雨作用を受けていない位置より降雨作用を受けた位置に塩分量が３～５割減少している結果となった．実験②は一定量の塩分を供給させコンクリート供試体を屋内実験および屋外実験により降雨実験させた．その結果，降雨作用を受けたコンクリート供試体は全塩分量が減少しており，表面に近いほど減少する塩分量が大きくなる結果となった．
最後に，構築したモデルの適用性を検討するため解析結果および実験結果の比較を行った．解析結果も実験結果も同様な傾向あり，降雨によりコンクリート供試体における塩分損失現象を再現できた．