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JP7765946B2 - Neutralization depth determination method - Google Patents
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JP7765946B2 - Neutralization depth determination method - Google Patents

Neutralization depth determination method

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JP7765946B2 JP2021175520A JP2021175520A JP7765946B2 JP 7765946 B2 JP7765946 B2 JP 7765946B2 JP 2021175520 A JP2021175520 A JP 2021175520A JP 2021175520 A JP2021175520 A JP 2021175520A JP 7765946 B2 JP7765946 B2 JP 7765946B2
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特許法第30条第2項適用 2021年2月18日に発行された第48回土木学会関東支部技術発表会CD-ROM版概要集に公開Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies. Published in the CD-ROM summary of the 48th Technical Presentation of the Kanto Branch of the Japan Society of Civil Engineers, published on February 18, 2021.

特許法第30条第2項適用 2021年3月2日に開催された第48回土木学会関東支部技術発表会にて発表Patent Act Article 30, Paragraph 2 applied. Presented at the 48th Technical Presentation of the Kanto Branch of the Japan Society of Civil Engineers held on March 2, 2021.

特許法第30条第2項適用 2021年8月1日に掲載された令和3年度土木学会全国大会第76回年次学術講演会の講演予稿集のウェブサイトで公開Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies. Published on the website of the proceedings of the 76th Annual Academic Lecture Meeting of the Japan Society of Civil Engineers, 2021, posted on August 1, 2021.

特許法第30条第2項適用 2021年9月9日に開催された令和3年度土木学会全国大会第76回年次学術講演会にて発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act. Presented at the 76th Annual Academic Lecture Meeting of the 2021 Japan Society of Civil Engineers National Convention held on September 9, 2021.

本発明は、コンクリートにおける中性化深さを特定する技術に関する。 The present invention relates to a technology for determining the depth of carbonation in concrete.

コンクリートからなる構造物(以下「コンクリート構造物」という)におけるコンクリートは、大気中の二酸化炭素が内部に侵入することpHが低下して中性化することが知られている。コンクリートの中性化は、壁の表面から内部に向かって経時的に進行する。そして、コンクリート構造物に埋設される鉄鋼材料の位置まで中性化が到達すると、鉄鋼材料の表面における耐食性を持つ酸化被膜(不動態皮膜)が破壊される。酸化被膜が破壊されると、鉄鋼材料は腐食する。鉄鋼材料が腐食すると、コンクリートにひび割れや剥離が発生し、劣化するという問題が発生する。 It is known that the pH of concrete in structures made of concrete (hereinafter referred to as "concrete structures") drops and becomes neutralized when carbon dioxide from the atmosphere penetrates into the interior. The neutralization of concrete progresses over time from the surface of the wall toward the interior. When the neutralization reaches the location of the steel materials embedded in the concrete structure, the corrosion-resistant oxide film (passive film) on the surface of the steel materials is destroyed. When the oxide film is destroyed, the steel materials corrode. When the steel materials corrode, cracks and peeling occur in the concrete, causing problems such as deterioration.

以上の通り、コンクリート構造物の劣化を把握する観点からは、コンクリートの深さ方向において中性化が到達している位置を示す中性化深さを把握することが重要である。 As mentioned above, from the perspective of understanding the deterioration of concrete structures, it is important to understand the carbonation depth, which indicates the point in the concrete depth direction where carbonation has reached.

そこで、特許文献1および特許文献2には、コンクリートの中性化深さを測定する技術が開示されている。具体的には、特許文献1には、コンクリートをドリルにより削孔し、当該削孔の内面にフェノールフタレイン溶液を付着させて呈色した発色部と非発色部の境界の位置が中性化深さとして特定される。また、特許文献2には、塩素またはナトリウムの濃度に基づいて中性化を推定する技術が開示されている。 Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose techniques for measuring the carbonation depth of concrete. Specifically, Patent Document 1 involves drilling a hole in concrete, applying a phenolphthalein solution to the inner surface of the hole, and identifying the position of the boundary between the colored and non-colored areas as the carbonation depth. Patent Document 2 also discloses a technique for estimating carbonation based on the concentration of chlorine or sodium.

特開2010-230383号公報JP 2010-230383 A 特開2018-36278号公報JP 2018-36278 A

しかし、特許文献1の技術では、評価対象のコンクリートを削孔する必要があるため、手間がかかる。同様に、特許文献2の技術においても、評価対象のコンクリート躯体から採取されたコンクリート供試体を用いて拡散係数を求める必要があり、手間がかかる。以上の事情を考慮して、本発明では、簡便な方法で中性化深さを特定することを目的とする。 However, the technology in Patent Document 1 requires drilling holes in the concrete to be evaluated, which is time-consuming. Similarly, the technology in Patent Document 2 requires determining the diffusion coefficient using concrete specimens taken from the concrete structure to be evaluated, which is time-consuming. Taking these circumstances into consideration, the present invention aims to identify the carbonation depth using a simple method.

上記の課題を解決するため、本発明に係る中性化深さ特定方法は、既設のコンクリート構造物におけるコンクリートの中性化深さを特定する方法であって、コンクリートの表面における対象領域に対する蛍光X線分析法により測定された特定の元素の存在割合に応じて中性化深さを特定し、前記特定の元素は、Si、S、KおよびAlの少なくとも何れかである。 To solve the above problem, the carbonation depth determination method of the present invention is a method for determining the carbonation depth of concrete in an existing concrete structure, and determines the carbonation depth based on the abundance ratio of a specific element measured by X-ray fluorescence analysis for a target area on the surface of the concrete, where the specific element is at least one of Si, S, K, and Al.

本発明の好適な態様に係る中性化深さ特定方法によれば、簡便な方法で中性化深さを特定することが可能である。 The method for determining the carbonation depth according to a preferred embodiment of the present invention makes it possible to determine the carbonation depth in a simple manner.

コンクリート構造物のコンクリートについて測定対象とする領域の位置を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the position of a region to be measured in concrete of a concrete structure. コンクリート構造物のコンクリートについて測定対象とする領域における計測点を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing measurement points in a region to be measured for concrete of a concrete structure. 特定元素(Si,S,K)の存在割合と中性化深さとの関係を測定対象とした領域毎に示したグラフである。1 is a graph showing the relationship between the abundance ratio of specific elements (Si, S, K) and the neutralization depth for each region that was the subject of measurement.

本発明は、既設のコンクリート構造物におけるコンクリートの中性化深さを特定する方法(以下「中性化深さ特定方法」という)である。なお、コンクリート構造物には、コンクリートを主な材料として構築された各種の構造物が包含される。以下の説明では、コンクリート構造物におけるコンクリートの表面のうち中性化深さを特定する対象となる領域を「対象領域」と表記する。 The present invention is a method for determining the carbonation depth of concrete in an existing concrete structure (hereinafter referred to as the "carbonation depth determination method"). Note that concrete structures include various structures constructed primarily using concrete as a material. In the following description, the area of the concrete surface of a concrete structure that is the target for determining the carbonation depth will be referred to as the "target area."

ここで、コンクリートの中性化は表面から内部に向かって経時的に進行する。中性化が発生した領域では、塩化物イオンが移動(濃縮)することが知られている。しかし、コンクリートの表面に存在する特定の元素(以下「特定元素」という)の存在割合が中性化の進行により変化することは知られていなかった。本発明の発明者らは、後述する実施例に記載の通り、コンクリートの表面における特定元素の存在割合(存在率)と中性化深さとに相関関係があるという知見を新たに得た。具体的には、中性化が進行するほど(すなわち中性化深さが深くなるほど)特定元素の存在割合が変化(増加または低下)する。 Here, the neutralization of concrete progresses over time from the surface toward the interior. It is known that chloride ions migrate (concentrate) in areas where neutralization has occurred. However, it was not known that the abundance ratio of specific elements (hereinafter referred to as "specific elements") present on the surface of concrete changes as neutralization progresses. As described in the examples below, the inventors of the present invention have newly discovered that there is a correlation between the abundance ratio (abundance rate) of specific elements on the surface of concrete and the depth of neutralization. Specifically, the more neutralization progresses (i.e., the deeper the neutralization depth), the more the abundance ratio of specific elements changes (increases or decreases).

以上の知見を踏まえて、本発明に係る中性化深さ特定方法は、対象領域に存在する特定元素の存在割合に応じて中性化深さを特定する。特定元素の存在割合は、対象領域に対する蛍光X線分析法(X-ray fluorescence analysis:XRF)により特定される。 Based on the above findings, the neutralization depth determination method according to the present invention determines the neutralization depth according to the abundance ratio of a specific element present in a target region. The abundance ratio of the specific element is determined by X-ray fluorescence analysis (XRF) of the target region.

本発明において特定元素は、コンクリートの材料中に含有される元素であり、Si、S、KおよびAlの何れかである。高精度に中性化深さを特定できるという観点からは、これらの元素の中でもSi、S、Kが好適であり、Siが更に好適である。なお、2種以上の元素の存在割合を組み合わせて、中性化深さを特定してもよい。 In the present invention, the specific element is an element contained in the concrete material, and is any of Si, S, K, and Al. From the perspective of being able to determine the carbonation depth with high accuracy, Si, S, and K are preferred among these elements, with Si being even more preferred. Note that the abundance ratios of two or more elements may be combined to determine the carbonation depth.

蛍光X線分析法は、分析対象物に蛍光X線分析装置(XRF分析装置)によりX線を照射して当該分析対象物に含有される元素の内殻電子を励起させて、各元素に特有のX線(蛍光X線)を検出することで、分析対象物に含有される元素の種類と存在割合(%)とを特定する方法である。 X-ray fluorescence analysis is a method for identifying the types and abundance (%) of elements contained in an object to be analyzed by irradiating the object with X-rays using an X-ray fluorescence analyzer (XRF analyzer) to excite the inner-shell electrons of the elements contained in the object to detect X-rays (fluorescent X-rays) specific to each element.

本発明に係る中性化深さ特定方法では、コンクリート構造物が設置された現場で蛍光X線分析法を行う観点から、可搬型(ハンディタイプ)の蛍光X線分析装置が好適に使用される。蛍光X線分析装置では、例えば、表面から深さ方向において数ミリ程度の範囲における特定元素の存在割合が特定される。 In the carbonation depth determination method according to the present invention, a portable (handheld) X-ray fluorescence analyzer is preferably used, since X-ray fluorescence analysis can be performed on-site where a concrete structure is installed. The X-ray fluorescence analyzer can determine the abundance of specific elements within a range of several millimeters from the surface in the depth direction, for example.

対称領域のサイズは、任意であるが、例えば200mm×150mm程度のサイズである。本実施形態では、対象領域内の複数の地点(以下「計測点」という)において蛍光X線分析法により特定元素の存在割合を特定し、複数の計測点にわたる平均値を当該対象領域における特定元素の存在割合として使用する。複数の計測点は所定の間隔で位置する。 The size of the symmetric region is arbitrary, but is, for example, approximately 200 mm x 150 mm. In this embodiment, the abundance ratio of a specific element is determined at multiple points (hereinafter referred to as "measurement points") within the target region using X-ray fluorescence analysis, and the average value across the multiple measurement points is used as the abundance ratio of the specific element in the target region. The multiple measurement points are positioned at a predetermined interval.

なお、対象領域内の複数の計測点にわたる平均値を当該対象領域における特定元素の存在割合とすることは必須ではない。対象領域内の1つの計測点における特定元素の存在割合を当該対象領域における特定元素の存在割合としてもよい。ただし、対象領域における特定元素の存在割合を高精度に特定するという観点からは、複数の計測点における平均値を使用する構成が好適である。 It is not necessary to use the average value across multiple measurement points within a target region as the abundance ratio of a specific element in that target region. The abundance ratio of a specific element at one measurement point within the target region may also be used as the abundance ratio of the specific element in that target region. However, from the perspective of determining the abundance ratio of a specific element in the target region with high accuracy, it is preferable to use the average value across multiple measurement points.

本実施形態に係る中性化深さ特定方法により中性化深さを特定するコンクリートの種類は、任意であるが、例えば、ポルトランドセメントや混合セメントをセメントとして含有するコンクリートである。高精度に中性化深さを特定するという観点からは、ポルトランドセメントをセメントとして含有するコンクリートが好適である。 The type of concrete whose carbonation depth is determined using the carbonation depth determination method according to this embodiment can be any type, but examples include concrete containing Portland cement or blended cement as the cement. From the perspective of determining the carbonation depth with high accuracy, concrete containing Portland cement as the cement is preferred.

本実施形態では、所定の基準値と、対象領域について蛍光X線分析法により特定された特定元素の存在割合(以下「検出値」と表記する)との関係に応じて、中性化深さが特定される。 In this embodiment, the neutralization depth is determined based on the relationship between a predetermined reference value and the abundance ratio of a specific element (hereinafter referred to as the "detection value") identified in the target area by X-ray fluorescence analysis.

以下、基準値について詳述する。例えば、以下の基準値1~基準値4の何れかが基準値として使用される。 The reference values are described in detail below. For example, one of the following reference values 1 to 4 may be used as the reference value.

<基準値1>
上述した通り、中性化が進行するほど(すなわち中性化深さが深くなるほど)特定元素の存在割合が変化(増加または低下)する。そこで、コンクリートの配合・調合から求めた中性化深さに応じた特定元素の存在割合を基準値1として、当該基準値1と検出値との比較結果(例えば差分)に応じて中性化深さを特定する。基準値1と検出値との差分とは、中性化が進行する前の時点から検出値を測定した時点までにおける特定元素の存在割合の変化量であるとも換言できる。なお、本発明において、「配合」と「調合」とは、同義であり、コンクリートの各材料の使用割合(使用量)である。配合は、土木学会およびJISでの称呼であり、調合は建築学会の称呼である。
<Reference value 1>
As described above, the abundance ratio of a specific element changes (increases or decreases) as carbonation progresses (i.e., as the carbonation depth deepens). Therefore, the abundance ratio of a specific element corresponding to the carbonation depth determined from the concrete mix and proportioning is defined as Reference Value 1, and the carbonation depth is determined based on the comparison result (e.g., the difference) between Reference Value 1 and the detected value. The difference between Reference Value 1 and the detected value can also be said to be the amount of change in the abundance ratio of a specific element from the time before carbonation progressed to the time when the detected value was measured. In this invention, "mixture" and "mixing" are synonymous and refer to the proportion (amount) of each material used in concrete. Mixture is the term used by the Japan Society of Civil Engineers and JIS, while mix is the term used by the Architectural Institute of Japan.

コンクリートの中性化が進行する前の時点とは、例えばコンクリート構造物の新設時である。新設時は、コンクリート内部での特定元素の移動も発生していないから、特定元素はコンクリートの深さ方向にわたり一定の存在割合で存在する。したがって、新設時の対象領域における特定元素の存在割合(すなわち基準値1)は、コンクリートの配合・調合に応じて算出可能である。例えば、基準値1は、コンクリートの配合・調合と、特定元素の存在割合(または中性化深さ)との関係を対応付けた分布曲線を利用して特定してもよい。分布曲線は、公知の任意の論理解析(例えばコンクリート内の元素拡散を模擬した論理解析)を利用して作成される。 An example of a point in time before concrete neutralization has progressed is when a concrete structure is newly constructed. When newly constructed, specific elements have not yet migrated within the concrete, so the specific elements are present at a constant abundance throughout the depth of the concrete. Therefore, the abundance of the specific element in the target area at the time of new construction (i.e., reference value 1) can be calculated based on the concrete mix and blending. For example, reference value 1 may be determined using a distribution curve that correlates the relationship between the concrete mix and blending and the abundance of the specific element (or neutralization depth). The distribution curve is created using any known logical analysis (for example, a logical analysis that simulates element diffusion within concrete).

コンクリートの配合・調合とは、当該コンクリートに配合・調合された各材料の配合・調合比である。コンクリートに配合・調合される材料は、例えば、セメント、砂等の細骨材、砕石等の粗骨材、水、および、その他の任意の材料で構成される。特定元素は、コンクリートに配合・調合される各材料に含まれる。具体的には、基準値1は、コンクリートの配合・調合とコンクリートに配合・調合される各材料の成分組成とから算出される。 The mix and proportion of concrete refers to the mix and proportions of each material mixed and blended into that concrete. Materials mixed and blended into concrete include, for example, cement, fine aggregate such as sand, coarse aggregate such as crushed stone, water, and any other materials. Specific elements are contained in each material mixed and blended into concrete. Specifically, the reference value 1 is calculated from the mix and proportion of concrete and the component composition of each material mixed and blended into concrete.

そして、基準値1と検出値との比較結果(差分)に応じて中性化深が特定される。例えば、基準値1と検出値との差分が大きいほど、対象領域における中性化深さが深いと特定され、基準値1と検出値との差分が小さいほど、対象領域における中性化深さが浅いと特定される。なお、基準値1と検出値との比較結果に所定の係数を乗算して中性化深さを特定してもよい。また、基準値1と検出値との比較結果は、差分には限定されず、例えば基準値1と検出値との比でもよい。 The neutralization depth is then determined based on the comparison result (difference) between reference value 1 and the detection value. For example, the greater the difference between reference value 1 and the detection value, the deeper the neutralization depth in the target area is determined to be, and the smaller the difference between reference value 1 and the detection value, the shallower the neutralization depth in the target area is determined to be. Note that the neutralization depth may also be determined by multiplying the comparison result between reference value 1 and the detection value by a predetermined coefficient. Furthermore, the comparison result between reference value 1 and the detection value is not limited to a difference, and may be, for example, the ratio between reference value 1 and the detection value.

<基準値2>
基準値2は、コンクリート構造物の新設時(すなわちコンクリートの中性化が進行する前の時点)におけるコンクリートの表面に対する蛍光X線分析法により測定された特定元素の存在割合である。基準値2は、新設時に予め測定しておく。
<Reference value 2>
Reference value 2 is the proportion of a specific element present on the surface of concrete measured by X-ray fluorescence analysis at the time of new construction of a concrete structure (i.e., before the concrete has begun to neutralize). Reference value 2 is measured in advance at the time of new construction.

基準値1の場合と同様に、基準値2と検出値との比較結果(例えば差分)に応じて中性化深が特定される。例えば、基準値2と検出値との差分が大きいほど、対象領域における中性化深さが深いと特定され、基準値2と検出値との差分が小さいほど、対象領域における中性化深さが浅いと特定される。なお、基準値2と検出値との比較結果に所定の係数を乗算して中性化深さを特定してもよい。また、基準値2と検出値との比較結果は、差分には限定されず、例えば基準値2と検出値との比でもよい。 As with reference value 1, the neutralization depth is determined based on the comparison result (e.g., difference) between reference value 2 and the detection value. For example, the greater the difference between reference value 2 and the detection value, the deeper the neutralization depth in the target area is determined to be, and the smaller the difference between reference value 2 and the detection value, the shallower the neutralization depth in the target area is determined to be. Note that the neutralization depth may also be determined by multiplying the comparison result between reference value 2 and the detection value by a predetermined coefficient. Furthermore, the comparison result between reference value 2 and the detection value is not limited to a difference, and may be, for example, the ratio between reference value 2 and the detection value.

<基準値3>
基準値3は、コンクリート構造物におけるコンクリートの表面のうち中性化が進行していない領域(以下「基準領域」という)に対する蛍光X線分析法により測定された特定元素の存在割合である。基準領域は、対象領域と同一のコンクリートで形成された領域である基準領域を特定する方法は任意である。例えば、作業員による目視により劣化が少ない領域が基準領域として特定される。
<Reference value 3>
Reference value 3 is the abundance ratio of a specific element measured by X-ray fluorescence analysis in a region of the concrete surface of a concrete structure where neutralization has not progressed (hereinafter referred to as the "reference region"). The reference region is an area formed of the same concrete as the target region, and any method can be used to identify the reference region. For example, an area that has been visually inspected by a worker and shows little deterioration can be identified as the reference region.

基準値1の場合と同様に、基準値3と検出値との比較結果(例えば差分)に応じて中性化深が特定される。例えば、基準値3と検出値との差分が大きいほど、対象領域における中性化深さが深いと特定され、基準値3と検出値との差分が小さいほど、対象領域における中性化深さが浅いと特定される。なお、基準値3と検出値との比較結果に所定の係数を乗算して中性化深さを特定してもよい。また、基準値3と検出値との比較結果は、差分には限定されず、例えば基準値3と検出値との比でもよい。 As with reference value 1, the neutralization depth is determined based on the comparison result (e.g., difference) between reference value 3 and the detection value. For example, the greater the difference between reference value 3 and the detection value, the deeper the neutralization depth in the target area is determined to be, and the smaller the difference between reference value 3 and the detection value, the shallower the neutralization depth in the target area is determined to be. Note that the neutralization depth may also be determined by multiplying the comparison result between reference value 3 and the detection value by a predetermined coefficient. Furthermore, the comparison result between reference value 3 and the detection value is not limited to a difference, and may be, for example, the ratio between reference value 3 and the detection value.

<基準値4>
基準値4は、コンクリートの表面における基準領域に対する蛍光X線分析法により測定される特定元素の存在割合と、基準領域を破壊して試薬(例えばフェノールフタレイン溶液)の呈色反応により特定した中性化深さの実測値とに応じた値である。基準領域は、対象領域と同一のコンクリートで形成された領域であり、コンクリート表面における任意の領域である。
<Reference value 4>
The reference value 4 is a value that corresponds to the proportion of a specific element measured by X-ray fluorescence analysis in a reference area on the surface of the concrete, and the actual measurement value of the carbonation depth determined by destroying the reference area and determining the color reaction of a reagent (e.g., phenolphthalein solution). The reference area is an area formed from the same concrete as the target area, and is an arbitrary area on the concrete surface.

試薬を使用した実測値の特定には、公知の任意の技術で特定される。例えば、基準領域からコアを採取した後に、フェノールフタレイン液を割裂面に吹きかけて呈色反応から中性化深さを特定する方法(コア法)、基準領域にはつりを行い、はつり面に試薬を吹きかけて呈色反応から中性化深さを特定する方法(はつり法)、また、基準領域をドリルで削孔した際の粉体を、試薬を吸水させた濾紙に落としたときの呈色反応から中性化深さを特定する方法(ドリル法)などが実測値の特定に利用される。なお、試薬を使用した実測値の特定は、JIS A 1152:2011に規定される「コンクリートの中性化深さの測定方法」に準拠する。 Actual values can be determined using any known technique. Examples of methods used to determine actual values include the core method, in which a core is taken from a reference area, phenolphthalein solution is sprayed onto the fractured surface, and the carbonation depth is determined from the color reaction; the chipping method, in which the reference area is chipped, a reagent is sprayed onto the chipped surface, and the carbonation depth is determined from the color reaction; and the drilling method, in which powder obtained by drilling a hole in the reference area is dropped onto filter paper that has absorbed a reagent, and the carbonation depth is determined from the color reaction. Note that determination of actual values using reagents complies with the "Method for Measuring Carbonation Depth of Concrete" specified in JIS A 1152:2011.

例えば、基準値4は、基準領域について蛍光X線分析法により測定される特定元素の存在割合に対する実測値の比である。そして、基準値4を検出値に乗算することで、対象領域における中性化深さが特定される。なお、基準値4と検出値との他に所定の係数を乗算して中性化深さを特定してもよい。 For example, reference value 4 is the ratio of the actual measured value to the abundance ratio of a specific element measured for the reference area by X-ray fluorescence analysis. Then, by multiplying the detection value by reference value 4, the neutralization depth in the target area is determined. Note that the neutralization depth may also be determined by multiplying reference value 4 by the detection value and a predetermined coefficient in addition to the above.

基準値4を使用する場合、コンクリートの表面のうち基準領域の周辺における領域を対象領域として中性化深さが特定される。 When using standard value 4, the carbonation depth is determined by using the area of the concrete surface surrounding the standard area as the target area.

なお、中性化深さ特定方法において使用される基準値は以上の例示には限定されない。例えば、基準値1-基準値4に所定の係数を乗算した値を基準値として使用してもよい。 Note that the reference values used in the neutralization depth determination method are not limited to the examples above. For example, a value obtained by multiplying Reference Value 1 - Reference Value 4 by a predetermined coefficient may be used as the reference value.

本発明の中性化深さ特定方法において基準値を使用することは必須ではない。例えば、コンクリートの表面における特定元素の存在割合と中性化深さとの関係を学習した学習済モデル(例えばニューラルネットワーク)に検出値を入力することで、中性化深さを特定してもよい。 The use of a reference value is not required in the carbonation depth determination method of the present invention. For example, the carbonation depth may be determined by inputting the detected value into a trained model (e.g., a neural network) that has learned the relationship between the abundance of a specific element on the surface of concrete and the carbonation depth.

コンクリートの表面において所定の間隔で位置する領域(対象領域)毎に本発明に係る中性化深さ特定方法により中性化深さを特定し、当該コンクリートの表面に対応する図面上に、各領域について特定した中性化深さを分布させた分布図を作成してもよい。 The carbonation depth can be determined for each area (target area) located at a predetermined interval on the surface of the concrete using the carbonation depth determination method of the present invention, and a distribution map can be created on a drawing corresponding to the surface of the concrete, showing the carbonation depth determined for each area.

以上の説明から理解される通り、コンクリートの表面における対象領域に対する蛍光X線分析法により測定された特定元素の存在割合に応じて中性化深さが特定されるから、コンクリートを破壊して試薬の呈色反応により中性化深さを特定する方法(例えばコア法、はつり法、ドリル法)や、評価対象のコンクリートから採取されたコンクリート供試体から特定した拡散係数を利用して中性化深さを特定する方法(例えば特許文献2の技術)と比較して、簡便な方法で中性化深さを特定できるという利点がある。 As can be understood from the above explanation, the carbonation depth is determined according to the proportion of a specific element measured by X-ray fluorescence analysis for a target area on the surface of the concrete. This has the advantage of being a simpler method of determining the carbonation depth than methods that destroy the concrete and determine the carbonation depth through a color reaction of a reagent (e.g., the core method, chipping method, drill method), or methods that determine the carbonation depth using a diffusion coefficient determined from a concrete specimen taken from the concrete being evaluated (e.g., the technology of Patent Document 2).

以下に、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

既設のコンクリート構造物について実際に測定した中性化深さと、コンクリートの表面における特定元素(Si,S,K,Al)の存在割合との関係について詳述する。 This paper details the relationship between the carbonation depth actually measured in existing concrete structures and the proportion of specific elements (Si, S, K, Al) on the surface of the concrete.

図1は、既設のコンクリート構造物のコンクリートについて測定対象とする10箇所の領域(以下「測定領域」という)の位置を示す模式図(上面図)である。 Figure 1 is a schematic diagram (top view) showing the locations of 10 areas (hereinafter referred to as "measurement areas") to be measured in the concrete of an existing concrete structure.

図1のコンクリート構造物は、屋外に設置された資材置き場における壁式構造であり、平成5年に建設されてから約28年を経過している。壁式構造は、高さ1,700mm、厚さ200mmの鉄筋コンクリート壁で構成される。壁式構造に使用されたコンクリートの配合・調合を表1に示す。表1において、Wは水であり、Cはセメントであり、Sは細骨材であり、Gは粗骨材であり、Aは高性能AE減水剤である。 The concrete structure in Figure 1 is a wall structure located in an outdoor materials storage yard, and approximately 28 years have passed since it was constructed in 1993. The wall structure consists of a reinforced concrete wall 1,700 mm high and 200 mm thick. The mix and proportions of the concrete used in the wall structure are shown in Table 1. In Table 1, W is water, C is cement, S is fine aggregate, G is coarse aggregate, and A is a high-performance air-entraining water-reducing agent.

図1に示す通り、壁式構造の中央部分は、普通ポルトランドセメントを使用し、壁式構造の両側部分は、混合セメントを使用した。 As shown in Figure 1, the center section of the wall structure was made with ordinary Portland cement, and the two side sections of the wall structure were made with blended cement.

図2は、測定領域の模式図である。図2に示される通り、各測定領域について10地点(計測点)において中性化深さおよび特定元素の存在割合を測定した。中性化深さは、JIS A 1152:2011に準拠して、はつり法で1%フェノールフタレイン溶液を噴霧し,中性化深さを測定した。特定元素の存在割合は、可搬型蛍光X線分析計を使用して測定した。なお、測定領域における中性化深さと特定元素の存在割合とは、10地点にわたる平均値である。 Figure 2 is a schematic diagram of the measurement area. As shown in Figure 2, the carbonation depth and the abundance ratio of specific elements were measured at 10 points (measurement points) in each measurement area. The carbonation depth was measured by spraying a 1% phenolphthalein solution using the chipping method in accordance with JIS A 1152:2011. The abundance ratio of specific elements was measured using a portable X-ray fluorescence analyzer. Note that the carbonation depth and abundance ratio of specific elements in the measurement area are average values across the 10 points.

表2に、10箇所の測定領域の各々について、測定した中性化深さと特定元素の存在割合とを示す。 Table 2 shows the measured neutralization depth and the abundance of specific elements for each of the 10 measurement areas.

図3は、各測定領域について特定元素(Si,S,K,Al)の存在割合と中性化深さとを示したグラフである。全ての特定元素について、存在割合と中性化深さとに相関関係があることが確認された。具体的には、以下の通りである。 Figure 3 is a graph showing the abundance ratio of specific elements (Si, S, K, Al) and the carbonation depth for each measurement region. It was confirmed that there is a correlation between the abundance ratio and the carbonation depth for all specific elements. Specifically, this is as follows:

特定元素がSiである場合には、中性化深さが深くなるほど存在割合が増加するという相関関係が確認できた。Siについては、普通ポルトランドセメントおよび混合セメントの双方について顕著な相関関係がみられた。 When the specific element is Si, a correlation was confirmed in which the presence rate increases as the carbonation depth increases. A significant correlation was observed for Si in both ordinary Portland cement and blended cement.

特定元素がSである場合には、中性化深さが深くなるほど存在割合が低下するという相関関係が確認された。Sについては、特に、普通ポルトランドセメントにおいて中性化深さと存在割合とに顕著な相関関係がみられた。 When the specific element is S, a correlation was confirmed in which the greater the carbonation depth, the lower the abundance ratio. For S, a particularly significant correlation was observed between carbonation depth and abundance ratio in ordinary Portland cement.

特定元素がKである場合には、中性化深さが深くなるほどKの存在割合が増加するという相関関係が確認された。Kについては、特に、普通ポルトランドセメントにおいて中性化深さと存在割合とに顕著な相関関係がみられた。 When the specific element is K, a correlation was confirmed in which the greater the carbonation depth, the greater the proportion of K present. For K, a particularly significant correlation was observed between the carbonation depth and the proportion present in ordinary Portland cement.

特定元素がAlである場合には、中性化深さが深くなるほどAlの存在割合が増加するという相関関係が確認された。Alについては、普通ポルトランドセメントおよび混合セメントの双方について中性化深さと存在割合とに顕著な相関関係がみられた。

When the specific element is Al, a correlation was confirmed in which the greater the carbonation depth, the greater the proportion of Al present.A significant correlation was observed between the carbonation depth and the proportion of Al present for both ordinary Portland cement and blended cement.

Claims (8)

既設のコンクリート構造物におけるコンクリートの中性化深さを特定する方法であって、
コンクリートの表面における対象領域に対する蛍光X線分析法により測定された特定の元素の存在割合に応じて、当該表面から内部に向かって中性化がどの程度進行しているのかを表す中性化深さを特定し、
前記特定の元素は、Si、S、K、およびAlの少なくとも何れかである
中性化深さ特定方法。
A method for identifying the carbonation depth of concrete in an existing concrete structure, comprising:
The carbonation depth , which indicates the extent to which carbonation has progressed from the surface to the interior, is determined based on the abundance ratio of a specific element measured by X-ray fluorescence analysis for a target area on the surface of the concrete;
The specific element is at least one of Si, S, K, and Al.
前記特定の元素は、Siである
請求項1の中性化深さ特定方法。
The method for specifying a neutralization depth according to claim 1 , wherein the specific element is Si.
前記コンクリートは、ポルトランドセメントを含有する
請求項1または請求項2の中性化深さ特定方法。
The method for determining the carbonation depth according to claim 1 or 2, wherein the concrete contains Portland cement.
前記対象領域について測定された存在割合と基準値との関係に応じて中性化深さを特定する
請求項1から請求項3の何れかの中性化深さ特定方法。
The method for determining a neutralization depth according to claim 1 , further comprising: determining a neutralization depth based on a relationship between the abundance ratio measured in the target region and a reference value.
前記基準値は、前記コンクリートの配合・調合に応じて算出された前記元素の存在割合である
請求項4の何れかの中性化深さ特定方法。
The method for determining a neutralization depth according to claim 4 , wherein the reference value is an abundance ratio of the element calculated according to the mix proportion and blending of the concrete.
前記基準値は、前記コンクリート構造物を新設したときにおけるコンクリートの表面に対する蛍光X線分析法により測定された前記特定の元素の存在割合である
請求項4の何れかの中性化深さ特定方法。
The method for determining a neutralization depth according to claim 4, wherein the reference value is the abundance ratio of the specific element measured by fluorescent X-ray analysis on the surface of the concrete when the concrete structure is newly constructed.
前記基準値は、前記コンクリートの表面のうち中性化が進行していない基準領域に対する蛍光X線分析法により測定された前記特定の元素の存在割合である
請求項4の中性化深さ特定方法。
The method for determining carbonation depth according to claim 4, wherein the reference value is the abundance ratio of the specific element measured by fluorescent X-ray analysis in a reference region of the surface of the concrete where carbonation has not progressed.
前記基準値は、前記コンクリートの表面における基準領域に対する蛍光X線分析法により測定される前記特定の元素の存在割合と、当該基準領域を破壊して試薬の呈色反応により特定した中性化深さの実測値とに応じた値である
請求項4の中性化深さ特定方法。
A method for determining the carbonation depth according to claim 4, wherein the reference value is a value corresponding to the abundance ratio of the specific element measured by fluorescent X-ray analysis for a reference area on the surface of the concrete, and the actual measured value of the carbonation depth determined by destroying the reference area and a color reaction of a reagent.
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