カテゴリー: コンクリート

＜可溶性塩化物イオンの抽出方法は、全塩化物の抽出方法とは異なる＞

• コアの最小寸法（JIS A 1107 圧縮強度試験方法に準じる）
  • 直径D≧粗骨材最大寸法の3倍、長さL≧D
• 塩化物イオン量の濃度分布を測定する場合に備え、コアを構造物のどの位置で採取したか、表面がどちらかなどをコアに記入
• 表面水を拭い去った後、ビニール袋に密封
• 水中養生はNG（塩化物イオンの流出防止）
• コアから試料を切り出す際も水使用禁止、乾式のコアカッターを用いる
• 切り取ったCo片は、粗骨材を含めて全量を149μm篩を全量通過程度まで微粉砕し、分析用試料とする

塩化物イオン選択性電極を用いた電位差滴定方法・クロム酸銀－吸光光度法

• 試料を50°に温め、50°の温水を加えて保温し30分間振盪・・・可溶性塩化物が抽出される
• 濾液の一部を分取し、硝酸溶液（2N ）を加えて酸性にする（pH3以下）
  • 【電】濾液を試験装置にセットし、N/200硝酸銀標準溶液で電位差滴定する
  • 【ク】酸性にした濾液に炭酸Caを加え静かに煮沸→常温まで冷却→100mLメスフラスコに濾過洗浄
  • 【ク】クロム酸銀を加え、混合して呈色させたあと、加圧濾過し、400nmの波長付近で吸光度を測定

○抽出段階で煮沸するのは全塩化物量の測定の場合。可溶性塩化物イオン量を図る場合は50°に温めるのみで煮沸はしない。

2011版コンクリート診断士合格指南（日経BP社）

2021版コンクリート診断士合格指南（日経BP社）

＜測定機器と測定内容の関係を把握する＞

名称	分析内容	検出するもの
X線回析装置	生成物の定性分析	回析したX線の強度
走査電子顕微鏡Scanning Electron Microscope, SEM	物資の形態画像、水和生成物の結晶など	二次電子の画像
電子線マイクロアナライザーElectron Probe Micro Analyzer, EPMA	各元素の定量分析、定性分析、画像	各元素の特性X線
示差熱重量分析装置	水酸化Ca量や炭酸Ca量を定量分析	基準（参照）物質と試料との温度差
誘導結合プラズマ発光分光分析装置	酸可溶性シリカの分析	プラズマ発光（波長や強度）を測ることにより元素の種類や濃度を分析
X線エネルギー分散型分光器	各元素の定性分析	各元素の特性X線
水銀圧入式ポロシメータ	細孔量や細孔径の分布	圧入する水銀の圧力と量

2011版コンクリート診断士合格指南（日経BP社）

2021版コンクリート診断士合格指南（日経BP社）

＜ASRには様々な調査法があるので正確に覚える＞

	調査項目
構造物の目視観察	ひび割れ（拘束方向、亀甲状）、剥離・剥落・ポップアウト、変位、変形、変色、段差、ゲルの滲出
構造物の現地計測	ひび割れ幅の進展（コンタクトゲージ法など）、膨張量・変位量（変位計など） 非破壊検査（反応硬度、超音波パルス速度など）
構造物から採取したコアによる各種試験	骨材の岩種および反応性鉱物の種類（偏光顕微鏡観察、X線回析、SEM-EDXA、赤外線吸収スペクトル分析など） 骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法、JIS A 1145）、モルタルバー法（JIS A 1146）、迅速法（JIS A 1804）、促進モルタルバー法（ASTM C 1260）など アルカリシリカゲルの判定（化学成分分析、SEM-EDXA、酢酸ウラニル蛍光法など） アルカリ量（水溶性アルカリ、酸溶性アルカリなど） 力学的性質（圧縮強度、引張強度、弾性係数、超音波パルス速度など） 残存膨張量（JCI-DD2法、カナダ法、デンマーク法など）

■骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法）

• 粒度0.15～0.3mmに調整した骨材試料25gと1NのNaOH溶液25mlを80℃、24時間保持したときに得られたアルカリ濃度減少量と溶解シリカ量を測定する。
• 判定基準：溶解シリカ量≧10m mol/Lかつアルカリ濃度減少量＜700m mol/Lで、溶解シリカ量／アルカリ濃度減少量≧1の場合に「無害でない」と判定する。

※イメージで覚えようとしたが、イメージしにくいものは連想もしにくい。各試験もそうだが、”アルカリ”のイメージって…青、高pH、アルカリ電池、弱アルカリ性なんとか、ん～…

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＜密度差によりCo部分が黒く、鉄筋が白く写る＞

• 透過撮影は、一方からX線を照射し、対向する裏側にフィルムを配置することによって透過像を撮影
• 撮影対象の両側に装置とフィルムを配置するための空間が必要

X線透過撮影の適用対象

• 建築物の壁や床の鉄筋位置、版厚の測定
• PC桁のシース内のグラウトの状態確認、床版の空洞検出
• 問題点の原因究明

X線透過撮影の特徴

• 画像は半透明な被写体に後ろから光を当てたときに得られる投影像のよう
• 点光源から発される放射光であるため、得られる透過像は幾何学的に拡大された投撮像となる
• Coと密度に差があるものほど明瞭に写る

安全管理

• 放射線防護のための安全管理上の制約があり、現場調査では低エネルギーのX線装置に限定される
• 「労働安全衛生法」や「電離放射線障害防止既製」によってエックス線作業主任者による安全管理が必要
• 作業管理区域の立体半径5m以内は立入禁止

設問解説より

• X線は物体通過中に指数関数的に減衰する。Co厚さによって強さ・照射時間を制御する
• 低エネルギーの適用厚さは400mm程度が限界
• X線フィルムは透過してきたX線の強さに応じて黒化する
• 密度の高いものほど白く写る

2011版コンクリート診断士合格指南（日経BP社）

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＜初期ひび割れの領域は小さいことを思い出そう＞

• 応力振幅が大きい場合は、疲労寿命に対する進展期の割合が多くなるが、応力振幅が小さい場合は潜伏期の割合が卓越し、大部分がひび割れ発生に要した繰り返し回数となる。

鉄筋の破断面の3領域

• 節などの根元の応力が集中しやすい箇所：（初期）ひび割れ発生点・発生領域（狭い）
• 繰り返し応力により疲労ひび割れが徐々に発達して限界に達した領域
• 伸びや絞りがなく、瞬時に脆性的な破壊に至った領域

脆性破壊とは弾性変形を越えた応力によって、固体材料の原子結合が切断されるために起こる破壊現象であり、ガラスの室温での破壊が代表的である。対して、延性破壊は塑性変形（すべり変形、原子の移動）が進んだ後に破壊に至る現象であり、金属材料では転位の集積によりマイクロボイドが発生・合体することで生じる。~Wikipedia

その他対義語：靭性、展延性ひび割れの発生順序

• 潜伏期：まず応力集中部で金属の結晶レベルで滑りが生じて初期ひび割れに成長する
• 進展期：鋼材組成特有の速度で疲労ひび割れが伝播する。
• 加速期・劣化期：波面にへき開など静的破壊様式が認められて破断する。

疲労ひび割れの進展速度（ひび割れ進展則）

• 疲労ひび割れを発見してからの寿命予測に用いる
• ひび割れ進展速度：da/dNと応力の関係da/dN = C・⊿K^m
  • a：疲労ひび割れ長、N：繰り返し回数
  • C：係数、⊿K：応力拡大係数（⊿σ*√(πa)）
  • m：係数、⊿σ：応力振幅

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凍害の要点　

＜凍害は水の凍結と融解の繰り返しで表面から進行する＞

• 劣化の現れ方
  • スケーリング、微細ひび割れ、ポップアウト、崩壊
• 影響する要因
  • 使用材料の種類、品質、Coの配調合、打込み・締固め・養生方法、供用期間、環境条件、水の供給
  • 環境要因：最低温度、日射、凍結融解の繰り返し回数など
  • 水の供給要因は、直接、ひび割れ等からの進入、飛来など
• 現れやすい箇所・工種
  • 土木構造物：道路橋、境界ブロック、擁壁、トンネル坑口、防波堤、水利構造物、ダムなど
  • 建築構造物：軒先、ベランダ、庇、パラペット等の突出部、開口部、隅角部、排気口下部、斜め外壁などの外壁面の特殊部、床面、屋外階段など
• Coの空気量を4.5％程度確保し、気泡間隔係数が200μm以下で小さいほど、凍結融解抵抗性は確保できる
• 干満帯部の凍結融解作用は激しい

凍害劣化の形態と進行

• 潜伏期：作用を受けても劣化はなく、初期の健全性を保つ
• 進展期：凍害深さが小さく剛性にほとんど変化がない。鉄筋の腐食はない。
• 加速期：凍害深さが大きくなり、美観の劣化、鉄筋の腐食が発生する。
• 劣化基：凍害深さがかぶり以上となり、変形や鉄筋腐食が著しい。部材としての耐荷力に影響を及ぼす。

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鋼板接着工法の要点　＜鋼板の許容引張応力度から算定する＞

• 梁の自重を考慮しない場合、中立軸を介して圧縮力と引張力は等しくなる
• 補強後の圧縮及び引張曲げモーメントを合計する
• 補強後の鋼板が許容応力度に達すると、
  　250×6×176 = 264kN　・・・σsa=176N/mm
  このとき鉄筋が負担する引張力は、負担する応力が中立軸からの距離に比例する。
  　2027×176×(700-347)/(783-347) = 289kN　・・・梁高さ700mm、中間軸位置が圧縮側から347mm
• 圧縮側Coの負担する圧縮力は、
  　264+289 = 553kN
• 中立軸周りの圧縮曲げモーメントは、
  　553×2/3×347 = 127927kN・mm　・・・2/3は何？
• 中立軸周りの鉄筋の引張曲げモーメントは、
  　289×353 = 102017kN・mm　・・・中間軸～引張側700-347=353mm
• 中立軸周りの鋼板の引張曲げモーメントは、
  　264×433 = 114312kN・mm　・・・鋼板の位置＝353+
• 後半補強後の曲げモーメントの合計は、
  　127927+102017+114312 = 344256kN・mm
• 補強前の曲げモーメントとの比は、
  　3.44/2.17 = 1.59倍

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床スラブ補強の要点　＜鋼材を配置したり、厚さを増したりするとスラブの剛性は増す＞

• 振動障害の改善・・・スラブの剛性を増す
• 小梁の増設による補強
  • 鉄筋小梁の新設→大きな補強効果
  • 直交する大梁にあと施工アンカー等で固定する
• 鋼板接着補強
  • 帯状の薄鋼板を1方向or2方向にエポキシ樹脂などで接着
  • 耐荷重の不足が懸念される場合に有効
  • 長期経過後の剥離を防止するため、細径のあと施工アンカー配置が望ましい
• 増打ち補強
  • 増し打ちは劣化している側から行い、新たにスラブ筋を配した上で、十分な厚さのコンクリートを打設する
  • 鍼灸スラブを一体として荷重に抵抗させるため、スラブ界面にシアーキーを多く配置する
• 鉄筋接着工法
  • 異形鉄筋を樹脂接着して補強する
  • 劣化やひび割れが局所的の場合に有効
  • 劣化しているCoを100～200mmピッチで溝状にカッターを入れてはつり、この中に鉄筋を配置して樹脂を流し込む。端部にフックを付けて定着を確保することもできる。
• 炭素繊維シートによる補強
  • ひび割れに直交する方向に炭素繊維シートを樹脂接着して補強する
  • 炭素繊維シート等の連続繊維は、引張り強度は極めて高いものの、剛性は小さい。劣化が軽微な場合に。

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コンクリート外ケーブル工法の要点　＜Co部材に引張応力が生じる範囲をマーキングする＞

• 外ケーブル工法は緊張材をCoの外部に配置し、定着部や偏向部を介して部材に緊張力を与えることにより性能の向上を図る工法
• 曲げモーメントを軽減するようにケーブルを配置するので、Co部材の引張応力側にケーブルが配置されいるかを確認する
• 特徴
  • 補強効果が力学的に明確
  • 偏向部を剪断補強部とし、鉛直分力を考慮kすることにより設計剪断力を軽減する
  • 補強後の維持管理が比較的容易
  • 基本的に交通規制を必要としない
  • Coの劣化や強度不足に対する効果はない
  • 外ケーブルでプレストレスを導入しても剛性は向上しない

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＜応力比が大きいほど少ない回数で破壊する＞

• 累積疲労損傷度MM=∑(nj/Nj)　nj：累積疲労回数　Nj：破壊までの繰返し回数
• コンクリートのひずみと繰り返し回数比から疲労度を判定する方法

累積疲労損傷度Mの求め方

• 図1から圧縮応力の繰り返し回数を求める
  • 1時間に15N/mm2が2回/hr、21N/mm2も2回/hr
  • 5年間の繰り返し回数はどちらも2×24×365×5=87600回
• 最大応力度比　S=σ/σc　σ：検討する個々の圧縮応力、σc：コンクリートの圧縮強度
  • 15N/mm2　→　S=15/30=0.5、50%
  • 21N/mm2　→　S=21/30=0.7、70%
• 図2から、破壊までの繰返し回数を求める
  • 15N/mm2　→　S=50%・・・N=10^7回
  • 21N/mm2　→　S=70%・・・N=10^5回
• Mを求める
  • M=87600/10^7 ＋ 87600/10^5 = 0.009＋0.876＝0.885　≒　0.9