鉄筋コンクリート構造物から採取された検体で腐食の塩化しきい値値を決定する実験的プロトコル

この方法の全体的な目標は、鉄筋コンクリートが腐食に耐える能力を特徴付ける重要なパラメーターである塩化物のしきい値を測定することです。このパラメータは、コンクリートの塩化物による腐食を予測するために、現在のすべてのモデルで必要です。塩化物の閾値は、使用する材料などの要素に大きく依存することはよく知られていますが、規格や教科書に規定されている一般的な値に頼るのが一般的です。

私たちの方法の主な利点は、土木構造物の試験を可能にすることです。これは、コンクリート強度などの機械的特性を試験するための確立された方法と似ています。構造物からのサンプルを試験することにより、塩化物の閾値に大きく影響する実際の条件を確認します。

例として、実験室で製造されたサンプルで代表的に模倣することができない鋼コンクリート界面。まず、テキストプロトコルで説明されているように、コンクリート構造物内のテスト領域を選択します。鉄筋探知器として一般に知られている非破壊的なハンドヘルドスキャン装置を使用して、コンクリート内の鉄筋を見つけます。

鋼検出器を、テストエリア内のコンクリート表面上で水平方向と垂直方向の両方に移動します。チョークを使用して、各鉄筋をコンクリート表面に格子状に一時的にマークします。直径が150ミリメートル以上のコアのコアドリルの位置を選択します。

コンクリート面に印を付けてラベルを付けます。一般的な手順と基準に従って、鉄筋のセグメントを含むコンクリートコアをドリルで穴を開けます。穴を開けた後、ノミなどを使用して、コンクリートコアを構造物から取り外します。

最後に、コアを拡散タイプのホイルで包み、実験室への輸送中の水分条件を維持します。もともと露出している面である前面のコンクリートカバーを水冷ダイヤモンドカットで縮小します。サンプルの最終的なコンクリートカバーの厚さは15〜20ミリメートルの範囲を目指します。

次に、ケーブル接続を確立し、暴露試験中に鉄筋の端を誤った腐食の開始から保護します。これを行うには、まず、鉄筋の直径よりわずかに大きい内径のコアリングドリルを使用して、各バーエンドの鋼の周りのコンクリートを最大10ミリメートルにわたって除去します。適切な工具を使用して、鋼の表面に付着したセメントペーストの残りを引っ掻きます。

次に、棒鋼の端の1つに小さな穴を開け、金属製のセルフタッピングねじを使用してケーブルラグを棒鋼に固定します。スラリーを慎重に穴に注ぐことにより、鉄筋の両端の周囲にできた隙間を、高密度のセメントペースト、モルタル、またはグラウトで埋めます。また、ケーブル接続のネジ端ラグをコーティングします。

今説明した手順は、誤った腐食の開始を避けるために重要です。つまり、鉄筋の端部が腐食します。露出表面積を制限するために、コアの側面をエポキシ樹脂でコーティングし、鉄筋の端とケーブル接続部もコーティングします。

同じエポキシ樹脂で、露出したコンクリート表面の端部を、以前は構造用コンクリート表面に最も近かったコアの側面にコーティングします。この側の鋼棒に沿って60〜80ミリリットルのコーティングされていない露出長さを残します。すべてのサンプルをタンクに入れ、サンプル側が15〜20ミリリットルのコンクリートで覆われた厚さを示し、下を向くようにします。

サンプルを小さなスペースに取り付けて、溶液がサンプルの下側から露出できるようにします。次に、参照電極を露光液に入れます。すべてのサンプルを自動データロガーに接続すると、補強棒鋼と共通の参照電極の電位を個別に測定できます。

タンクに水道水を入れ、コアサンプルのすべての下側が溶液と接触しているが、完全には浸っていないレベルまで満たします。参照電極と露光溶液の間の接触を維持し、すべてのサンプルと参照電極の電位を測定して、すぐにデータロギングを開始します。塩化物を含まない溶液で1〜2週間後、曝露溶液を調製した3.5重量の塩化ナトリウムの溶液と交換します。

サンプルの電位を引き続き監視し、各サンプルの経時的な電位の記録された変化を評価し、腐食開始の基準を考慮することにより、各サンプルの腐食状態を定期的にチェックします。60日後、溶液中の塩化ナトリウム濃度を7重量%に増やします。120日後、溶液中の塩化ナトリウム濃度を10重量%に増やします。

この後、塩化物濃度をこのレベルに保ちます。暴露中に記録された鋼電位を評価するときは常に、腐食開始のこれら2つの基準を使用して、各サンプルの腐食状態を確認してください。最初の基準は、5日以内の期間内にパッシブレベルから150ミリボルト以上減少する可能性があることです。

第2の基準は、次の10日間で、達成された負のレベルに安定して留まった電位がさらに減少するか、または最大50ミリボルト回復することです。この腐食開始の基準が満たされたら、直ちに試料を露光液から取り出します。サンプルの腐食開始までの時間を記録します。

サンプル分析を開始するには、まずサンプルを分割して棒鋼を取り除きます。コンクリートの芯を水冷式ダイヤモンドカッティングブレードで裏側から切り取ります。セクションが背面に対して垂直で、鉄筋と平行に整列していることを確認してください。

棒鋼の損傷を防ぐため、切断の深さが鋼に届かないようにしてください。安全マージンのために約10ミリメートルを保ってください。ノミなどを入れてコンクリートの芯を半分に割って、棒鋼の周りのコンクリートを分割します。

鉄筋をコンクリートからそっと取り外すと、コンクリートサンプルの2つの半分に鉄筋の痕跡が残ります。コンクリートの鋼鉄表面と鋼棒の刻印の両方を調べることにより、鋼コンクリートインターフェースの視覚的な外観をすぐに文書化します。塩化物分析を実行し、重要な塩化物含有量を決定するには、コンクリートコアの両半分に水冷ダイヤモンドカットによってエポキシコーティングされた部品を取り外します。

得られたプリズムから、コンクリートとカバーゾーンを、棒鋼に2ミリメートルまで水冷ダイヤモンドコーティングを使用して除去します。その後、コンクリートを粉砕し、粉砕粉末を収集します。この粉砕ステップの厚さは4ミリメートルです。

得られたコンクリート粉末サンプルを摂氏105度で一定の重量で乾燥させます。次に、2 つの値の平均を計算します。塩化物分析の結果(特定のサンプルの臨界塩化物含有量)を文書化します。

値がコンクリートの重量で表されているか、セメントの重量で表されているかを必ず示してください。この図は、実験室での塩化物曝露中に監視される鋼電位の例を示しています。電位は非常に短時間で大幅に低下する可能性がありますが、腐食プロセスは不安定に伝播しない可能性があり、これは初期の受動的レベルに向かって電位が増加するため明らかになります。

約60日間の曝露で、電位は最終的に150ミリボルト以上低下し、10日間マイナスレベルにとどまります。したがって、サンプルを分割するための基準が満たされます。この図は、サンプルを分割した後の棒鋼の腐食スポットの例を示しています。

臨界塩化物含有量の代表的な結果は、スイスアルプスの40年以上前のトンネルから得られました。グラフは11個のコンクリートコアからの結果を示しているため、調査した構造部材の臨界塩化物含有量の統計的分布が得られます。腐食開始後に得られる定義を目指した構造物からの経験的経験とは対照的です。

この方法では、腐食劣化が発生する前に、構造部材または特定の構造の塩化物しきい値を測定できます。一定の表形式の塩化物閾値を使用する一般的な方法と比較して、エンジニアリングの実践に私たちの方法を適用すると、状態評価の精度とモデルの予測力が向上し、構造物の残りのサービスを分析します。