コンクリートの劣化機構は何も分かっていない
takker.icon
劣化機構
鋼材腐食
原因1：塩害
コンクリートの亀裂から塩化物イオンが侵入し、鋼材の不動態を破壊することで腐食する 主に鉄筋コンクリートの話？wogikaze.icon
そうですね。鉄筋コンクリートの話ですtakker.icon
ですが、基本的にはコンクリートだと思って差し支えありません
無筋コンクリート(鉄筋を入れないコンクリート)を構造物(盛り土除く)に使うことはあり得ない コンクリートは圧縮に強いですが引張にアホほど弱いので、引張力がはたらく箇所に鉄筋を入れて補強しなくてはなりません。
無筋コンクリートだと、ハンマーで軽く叩いただけで割れます
それに関していうと、3Dプリンティングで無筋モルタルの家を作ってる奴はどういう仕組みなのか気になる
引っ張りにも強いモルタルを開発したのか？
ただ、塩化物イオン以外のイオンも関わっているらしい
硫酸イオン
最新の研究だと、もっと重いハロゲンイオンも関わってる？
そもそも測定が困難
コンクリートに固着する固定塩化物とコンクリートに侵入した水分中で遊離する自由塩化物イオンとがあり、後者が腐食を発生させているらしい
しかし自由塩化物イオン量だけを測る簡単な方法が存在しない
示方書(設計した構造物の安全性などを担保するためのルールとかが書かれたやつ)では、とりあえず全ての塩化物イオン濃度に関して上限を決めているが、実際にはよくわかっていない
設計上は余裕を持って安全側に倒せばいいので、メカニズムがわかってなくてもある程度は対応できる
ただし、示方書でカバーされていない未知の劣化機構が発生したら対処できない
最新の研究だと、固定塩化物も腐食に関わっているとかいう指摘もあって、もうわけわからん
更にそもそも、鋼材腐食の反応過程も全然わかってない
原因2：中性化
鋼材を守る不動態被膜は、pH12~pH13くらいで形成される
それより低くなると破壊されてしまう
それって酸性化じゃなくて中性化っていうんだSummer498.icon
Summer498.iconはpHが下がることに着目して酸性化じゃないんかなぁって思ってた
pH8でもう破壊されますtakker.icon
なので中性化
視点が最終 pH にあるわけかSummer498.icon
元々高アルカリだったところに、炭酸ガスがだんだん侵入してきて、pH8くらいになって全部破壊されてしまう、という現象なので、鋼材腐食が発生しない限界のpHが議論の的になりますtakker.icon
アルカリシリカ反応
反応性骨材が混じっていると起きる、らしいが仕組みがよくわかってない
さらに爆弾を追加すると、コンクリートはまだ高々100年程度しか使われていないため、安全性の検証がなされているとは言い難い
50年、100年経過してどのように劣化するかが何もわかってない
ようやく「コンクリートは劣化する」ということが最近わかり始めたくらい
昔はコンクリートはメンテナンスフリーの夢の素材とか言われてたらしい 夢の素材、なかなか時の試練に耐えてくれない
50年以上経過して、ようやくそんな夢みたいな話はありえないということがわかった
この問題をすごく難しくしているのは、時間を使わないとわからないという点
明治初期の歴史的コンクリート構造物に、小樽築港の防波堤がある
今も実験が続いている
明治の頃から、施工後のコンクリートの性状・耐久性に着目していた方
そういうふうに、100年スケールの時間をかけないとコンクリートの物性は分からないかもしれない
へぇ〜、スーパー防潮堤を建てた市長が100年後に意思決定が必要みたいなこと言ってたけど全然大丈夫な可能性もあるのかmtane0412.icon
大丈夫かもしれないし、大丈夫ではないかもしれないですtakker.icon
コンクリートの劣化機構がまだあまりよくわかっていない
ただし、設計上は安全率をかけて強度に余裕を保たせているはずなので、たとえば設計供用期間を100年として防潮堤の設計設計していたのなら、適切な維持管理をしている限り100年間要求性能を満たせます 植物の研究に似てるmtane0412.icon
メカニズムが理論的にわかりさえすれば、相似則などを活用して模型実験ができるのだが、残念ながらそれがわかっていないので、マジで時間をかけるしかない だれか経時変化現象を加速できる手法を作ってくれ。切実すぎる
化学反応って加熱加圧したら促進されるからそれじゃいかんのかな～って思ったりしたSummer498.icon
加熱は分解される可能性もあるけど加圧はいけんのかな
反応速度が変わると現象も変わるtakker.icon
例：鉄の酸化
速い酸化現象：スチールウールを燃やす
遅い酸化現象：錆
これは反応機構が違う部分もあるので、良くない例かも 表面積同じで反応物の濃度だけ変えて現象が変わるか、は気になるなSummer498.icon
変わるわ
スチールウールを空気で錆びさせる
スチールウールを純酸素に突っ込んで自然発火させる(？)
違うわ。発火せんわ
じゃあ変わる例やないわ
仮にあまり影響がなかったとしても、本当に影響がないか立証する必要がある
そもそもメカニズムがわかってないのにそんなことできるわけがない
メカニズムが分かってたとしても、実際に立証する必要がある
例えば地盤模型を作って、どのくらいの荷重で破壊するか調べる実験がある 理論式から、実物と一致する現象が現れるようパラメタを調整している
本来はそれで十分なんだけど、本当に実際の現象と一致するのか疑問視する研究者がいた
そのため、実物大の地盤をつくって実験し、模型実験と実際の現象とが一致することを証明した よくわかってないけど、対象と比べて自分がかなりの速度で移動すれば、相対的に対象の現象を加速することができたりする？biwa.icon
nit:速度ではなく加速度。古典力学の範囲で観測者が等速直線運動をしても現象は変化しないtakker.icon
一方向に何らかの物理量を大きくしたい場合はそれでもいいですが、コンクリートの経時変化は無理です
化学反応に方向性は存在しない
いくら加速しても、鉄の錆の進行速度が変化しないのと同じ
もちろん、実験では速く腐食を促進させるために、電気を流したり高濃度の溶液を使っていたりする
研究の初歩はそれでいいけれど、いずれは実際のコンクリートと同じ条件で実験する必要が生まれるだろう