特殊環境下での劣化
工業地帯での劣化現象と劣化要因
コンクリートに見られる劣化現象は、一般に中性化、鉄筋腐食、ひび割れ、漏水、強度低下、大たわみ、表面劣化、凍害などに分類されます。このうち、工場地帯や下水処理場において特に注視しなければならないのは、中性化、鉄筋腐食、表面劣化、強度低下の４種類の劣化現象でしょう。
コンクリートを構成するセメント硬化体はアルカリ性を呈し、酸類やある種の塩類に侵される性質が有ります。空気中の炭酸ガスと自然状態で反応して、アルカリ性が減じられる「中性化」現象はよく知られていますが、中性化が内部鉄筋まで達すると､「鉄筋腐食」が発生する事になります。特に煙突や煙道のコンクリートなど、炭酸ガス濃度が高い環境下では、中性化は当然促進されます。酸として作用する大気汚染物質や薬品類は、コンクリートを表面から徐々に脆弱化させ､「表面劣化」や「強度低下」の要因となります。加えて、硫酸ナトリウムのような中性の塩類なども、酸類と同様に化学反応によって、コンクリートを脆弱化させることが指摘されています。
工業地帯や下水処理場で注視すべき化学腐食ですが、これは、コンクリート中の結合材であるセメント水和物が、ある種の化学物質(腐食生成物)と反応し、溶出して組織が多孔化したり、反応に伴って膨張を生じたりする劣化現象ですが、上記の事例などが挙げられます。別項で説明しましたが、工業地帯は臨海環境に立地している場合が多く、海塩粒子が雨水とともに徐々にコンクリ⊥ト中に浸透し、鉄筋腐食をもたらす、いわゆる「塩害」も大きな問題と言えます。
コンクリートを構成するセメント硬化体はアルカリ性を呈し、酸類やある種の塩類に侵される性質が有ります。空気中の炭酸ガスと自然状態で反応して、アルカリ性が減じられる「中性化」現象はよく知られていますが、中性化が内部鉄筋まで達すると､「鉄筋腐食」が発生する事になります。特に煙突や煙道のコンクリートなど、炭酸ガス濃度が高い環境下では、中性化は当然促進されます。酸として作用する大気汚染物質や薬品類は、コンクリートを表面から徐々に脆弱化させ､「表面劣化」や「強度低下」の要因となります。加えて、硫酸ナトリウムのような中性の塩類なども、酸類と同様に化学反応によって、コンクリートを脆弱化させることが指摘されています。
工業地帯や下水処理場で注視すべき化学腐食ですが、これは、コンクリート中の結合材であるセメント水和物が、ある種の化学物質(腐食生成物)と反応し、溶出して組織が多孔化したり、反応に伴って膨張を生じたりする劣化現象ですが、上記の事例などが挙げられます。別項で説明しましたが、工業地帯は臨海環境に立地している場合が多く、海塩粒子が雨水とともに徐々にコンクリ⊥ト中に浸透し、鉄筋腐食をもたらす、いわゆる「塩害」も大きな問題と言えます。
温泉地における劣化現象と劣化要因
日本は、火山列島と表現するにふさわしく、活火山と温泉が国土のほぼ全域に分布しています。温泉地は、大気中の噴気ガス、酸性土壌、酸性水など構造物に対して過酷な環境を形成しており、その劣化損傷は深刻な問題となっています。また、温泉地は山間や海岸地帯に多く立地しており、凍害や塩害と複合した劣化環境に有るといえ、そのことが温泉地の劣化対策の難しさをさらに助長しているのです。
温泉地帯での建築物の腐食には、温泉水に直接接することによるものと、噴気ガス、温泉蒸気によるもの、および土壌中の埋設によるものが挙げられます。モルタルやコンクリートに対しては、温泉の成分により侵食度が異なりますが､「遊離酸」､「硫酸塩」､「炭酸塩」の成分を含む温泉水は、一般に侵食度が大きくなります。特に「硫酸塩」は、モルタルやコンクリートを激しく侵食します。例えば、硫酸ナトリウムは水酸化カルシウムと反応して、可溶性の石こうを形成し、さらにカルシウムアミネートと反応して、生成物を針状結晶化します。
この結晶圧により、コンクリートには著しい体積膨張が生じ、崩壊します。また、硫酸によりシリカゲルが生成し、コンクリートが剥落します。「塩化物」は､「硫酸塩」ほどではないですが、かなりコンクリートを侵食します。例えば、塩化マグネシウムは直接的、間接的に侵食し、水溶性の塩化カルシウムを生成します。塩化カルシウムは高い濃度では複塩をつくり、鉄などの金属塩は水溶性の塩化カルシウムを生成し、コンクリートを崩壊させます。「炭酸」は、遊離炭酸の濃度が高いと、可溶性の重炭酸カルシウムをつくり、侵食します。以上の様に、コンクリートに対する温泉成分の侵食因子は、温泉のph値が低い(酸性)ほど、また温泉の温度が高いほど顕著になります。
温泉地帯での建築物の腐食には、温泉水に直接接することによるものと、噴気ガス、温泉蒸気によるもの、および土壌中の埋設によるものが挙げられます。モルタルやコンクリートに対しては、温泉の成分により侵食度が異なりますが､「遊離酸」､「硫酸塩」､「炭酸塩」の成分を含む温泉水は、一般に侵食度が大きくなります。特に「硫酸塩」は、モルタルやコンクリートを激しく侵食します。例えば、硫酸ナトリウムは水酸化カルシウムと反応して、可溶性の石こうを形成し、さらにカルシウムアミネートと反応して、生成物を針状結晶化します。
この結晶圧により、コンクリートには著しい体積膨張が生じ、崩壊します。また、硫酸によりシリカゲルが生成し、コンクリートが剥落します。「塩化物」は､「硫酸塩」ほどではないですが、かなりコンクリートを侵食します。例えば、塩化マグネシウムは直接的、間接的に侵食し、水溶性の塩化カルシウムを生成します。塩化カルシウムは高い濃度では複塩をつくり、鉄などの金属塩は水溶性の塩化カルシウムを生成し、コンクリートを崩壊させます。「炭酸」は、遊離炭酸の濃度が高いと、可溶性の重炭酸カルシウムをつくり、侵食します。以上の様に、コンクリートに対する温泉成分の侵食因子は、温泉のph値が低い(酸性)ほど、また温泉の温度が高いほど顕著になります。
景観構成上の劣化現象について
土木コンクリート構造物は、塗装などで表面を被覆していないものが一般的です。PCあるいはRCの橋梁、橋脚、ダムの擁壁、水門の堰柱など、日常、目にする機会の多いコンクリートは、グレーの肌をあらわにさらしているのが普通です。これらコンクリート構造物は、構造や立地条件により、泥土、砂塵の堆積や排気ガスなどの煤煙、水との接触、水中生成物の付着、温泉性ガスなどにより変色したり、苔、蔓草が繁殖したり、黒褐色のカビ状の生成物が発生したり、時として周辺環境を損なうほどの事例に発展する事も有ります。
近年、景観保全という名目で、自然環境と構造物との調和的共存による周辺景観の整備が提唱されており、そのために意匠的趣向を凝らしたり、色彩を取り入れたりする試みが全国で進められています。土木コンクリート構造物の景観上の劣化現象は、ほぼ外観的健全度に係わるもので有りますが、ここで取り上げたコンクリート構造物の劣化が、景観的な不具合と並列的に進行している事例が、多いであろうと推測されます。例えば、工業地帯や温泉地での化学的影響や凍害、ひび割れなど、内部進行の劣化が外観上現れる場合も有り、機能や耐久性の延伸のために原状回復が求められると同時に、構造物が立地する景観に調和した外観的保全に対する配慮を要求されるのは、当然と言えます。
また、橋梁の伸縮継手の漏水処理や、橋台やシューなど狭隘部分への塵あいの堆積など、構造的に改善が望まれる部位が有りますが、これらは凍結防止剤成分を含んだ雨水などを、コンクリート部分に運ぶ懸念も有ります。滞留水の発生を防ぐなど、橋梁の排水を満足に行う構造への改良と、汚損等の清掃のための足場等仮設備の便宜、および汚損物質が付着しないようなディテールを採用するなど、今後の課題が多いことが指摘されています。
近年、景観保全という名目で、自然環境と構造物との調和的共存による周辺景観の整備が提唱されており、そのために意匠的趣向を凝らしたり、色彩を取り入れたりする試みが全国で進められています。土木コンクリート構造物の景観上の劣化現象は、ほぼ外観的健全度に係わるもので有りますが、ここで取り上げたコンクリート構造物の劣化が、景観的な不具合と並列的に進行している事例が、多いであろうと推測されます。例えば、工業地帯や温泉地での化学的影響や凍害、ひび割れなど、内部進行の劣化が外観上現れる場合も有り、機能や耐久性の延伸のために原状回復が求められると同時に、構造物が立地する景観に調和した外観的保全に対する配慮を要求されるのは、当然と言えます。
また、橋梁の伸縮継手の漏水処理や、橋台やシューなど狭隘部分への塵あいの堆積など、構造的に改善が望まれる部位が有りますが、これらは凍結防止剤成分を含んだ雨水などを、コンクリート部分に運ぶ懸念も有ります。滞留水の発生を防ぐなど、橋梁の排水を満足に行う構造への改良と、汚損等の清掃のための足場等仮設備の便宜、および汚損物質が付着しないようなディテールを採用するなど、今後の課題が多いことが指摘されています。