風に立つライオン <技術士ブログ>

風に立つライオン管理人

今岡裕作

今岡裕作

風に立つライオンの管理人。1970年まれ、島根県在住。主として県内山岳地の地質調査と、それを活かした土砂災害対策に携わっています。

【取得資格】
■技術士
……応用理学部門
……総合技術監理部門

★ＣＰＤ認定会員

■コンクリート診断士
■一級土木施工管理技士
■地すべり防止工事士
■ＲＣＣＭ（森林土木部門）
■地質調査技士
……現場技術，管理部門
……土壌地下水汚染部門

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コンクリートの耐用年数６

2008/04/18(金) 16:46:01

長らく間隔が空きましたが、コンクリートの耐用年数の話題です。
コンクリートの耐用年数にはさまざまな考え方ができるし、多くの要因が複合して変化するので簡単には言えません。
・・・ってことを、以前何回かに分けてお話したことがありました。
面白いことを言っているサイトがあったのでリンクしておきます。

超高耐久性コンクリートを開発，販売していらっしゃる竹中さんのサイトです。

通常のコンクリートの耐用年数（寿命）を「一般には約65年」とし、その根拠を、「大気中の炭酸ガスが徐々に浸透してコンクリートのアルカリ性を弱め（中性化）、内部の鉄筋が錆びるまでの時間」
と定義していらっしゃいます。

ちょっと補足説明しますと、
まずコンクリートというのは普通pH=12.5～13位の強いアルカリ性なんですね。で、その状況下にある鉄筋の表面には“不働態被膜”という電気化学的に安定な膜（たしか厚さ３ナノメートルくらいだったかな？）が形成されていまして、これによって錆びることがないんです。
ところがコンクリートは空気中の二酸化炭素に触れると表面から徐々にpHが下がってきます（中性化）。一見すると硬いコンクリートですが、水や空気をわずかづつ通します。亀裂などあれば更に容易に通します。不働態被膜が壊れるのはだいたいpH11以下からでして、そこまで中性化した領域がコンクリート表面から中心へ向かって徐々に進行するわけです。そして鉄筋のある位置に到達するまでの時間が、、、一般に65年だってことらしいです。
鉄筋が錆びてしまうと、膨張して内部からコンクリートを物理的に破壊しますので、これは致命的と判断できるわけです。

はい、、、
これはこれで、コンクリートの耐用年数を考えるひとつの指標にはなりますね。
ただし、これはコンクリート内部のごく限定された領域での議論であって、「ミクロスケールに限った条件付の耐用年数」であることに注意が必要です。

何故かと言うと、そもそも前提条件となるコンクリート表面から鉄筋までの直線距離が決まっていないからです。
コンクリート表面から鉄筋までの直線距離のことをコンクリート用語で「かぶり」といいますが、これは構造物によって様々ですから、中性化深度が鉄筋へ到達する時間も当然様々ってことになります。極端な話、そもそも鉄筋の入ってないコンクリート、いわゆる無筋コンクリートでは適用できませんし。
また、ジャンカ、あばた、ひび割れ、コールドジョイントなど、、、いわゆる施工時にできた空隙があったなら、二酸化炭素は鉄筋まで、アッというまに到達してしまいます。
土木構造物の場合、かぶりは最低40mm確保するのが一般的です。しかし配筋時の施工不良から、かぶりがほとんど無い場合もあったりします。

野ざらしが基本の土木構造物の現場では、実験室みたいに施工条件を整えるのが難しいのが実情です。
鉄筋コンクリートの“かぶり”部分の中性化に要する時間の約65年というのはカタログデータとしては妥当かもしれませんが、それがコンクリート構造物全体の耐用年数とは、簡単には言い切れないわけです。

部長と、わくわく

2008/04/04(金) 13:10:24

年度が改まりまして、平成20年度の私の仕事上のテーマが決まりました。

「部長と　わくわくする。」

これです。

部長っていうのは、私が所属する工務調査部長さんなのですが、
まーなんというかオモシロイ人なんです。
その素敵さを説明しようとすると、このブログに新カテゴリーつくらにゃならんほど止まらなくなるというか、
下手するとこのブログには収まりきらずに、新しいブログができちゃうくらいのコンテンツが潜在している人物なのです。

なので詳細は別の機会に譲るとして、私は部長の分厚い経験と、先見性と、すぐ実行に移すバイタリティにいつも敬服していることだけを記しておきます。
ただいかんせん、部長には足りないものがあると、出会って2年くらいで気付きました。
それは、「参謀役」です。右腕がいません。もちろん組織上の部下はいるのですが、彼の戦略を実現してゆく実働部隊が足りません。
部長の思考があまり先を行くためか、組織内では他と意識のズレが生じるようで、孤軍奮闘している姿をよく見かけてきました。「ああ、部長の思想を理解できる“右腕”的存在の部下がいればなあ、、、」
と、うすうす感じていたのです。
「そうしたら、あの発想，アイデアが現実のものになるのに。もったいないなぁ。部長もさぞもどかしいだろうなぁ。」と思っていました。
もちろん私が右腕になれたら良かったのですが、なかなかそうはなれない事情がありました。
というのも私が７年前に現在の会社へ招かれた大きな理由，前提条件の一つに、「数年内に技術士資格を取得すること」を会社として期待されていたのです。よって、技術士になるまでの数年間は、その期待に応える努力を最優先せざるを得ませんでした。

しかしその後私は技術士となり、そして現在は登録後３年が経過しようとしています。総監部門も取得しました。
いろいろとバタバタしましたが、ようやく部長の夢だとか、企みの手伝いが出来る状態が整いつつあると思っています。

部長は近年、コンクリートの劣化に興味を抱いており、２年前にコンクリート診断士になりました。
（思いついてすぐなっちゃうところが凄い）
これだ！と思い、私もすぐに後を追い昨年コンクリート診断士になりました。
弊社のコンクリート診断業務はまだ実績が少ないですが、二人は新米診断士として、あれやこれや相談しながらやってます。診断現場へ赴けば、新発見の連続です。
これが、、、実に楽しい。

先日のあるとき、コンクリート診断業務中に、部長がふと言いました。
「おおー、わくわくしてくるがなぁ」

それを聞いて私は、（よっしゃ！）と内心ガッツポーズをとりました。
そう。思えば、部長はこういうことがやりたかったはずであるし、私もそうなのだなぁと気付きました。
世代も違うし、得意なことも全く異なる私たちですが、不得手な部分を補い合えば、いろんなことができるんじゃないか、今まで部長のなかで若干空回りしていた部分を私がサポートすれば、その凄さを限界まで引き出せるんじゃないかと期待しています。

（…部長・・・実は俺もわくわくっス。思う存分やっちゃってくだださい）

私は心の中でそうつぶやくと同時に、これを今年度の、、、いやこれからのテーマに決めたんです。

トッピング？！

2008/02/16(土) 09:23:12

コンクリート診断士をやってますと、
日頃から、コンクリート構造物についつい目が向くようになります。
ドライブ中でも、道路脇のコンクリート壁や橋脚に、ひび割れや錆汁を探してたり、、、。
そうしたら、かなり大胆な構造物を見つけました。
衝撃映像↓

「うわっ･･･すげ･･･フトンカゴの上にコンクリート擁壁が乗ってるよ！」

「うわー、うわー･･･大丈夫なのか？？？ていうか、真ん中あたりが既に壊れてね？」

いや、、、斬新というか、、、びっくりしました。
ネタの上にシャリ乗ってる寿司を見せられたような衝撃です＠＠；。
ん～、見た目に不安を禁じえないのですが、どういった経緯でこうなったんでしょうか。
まあこれは、コンクリート診断以前の問題ですけれど。

うーん、うーん。。。夢に出そう。

コンクリート診断士に登録

2007/03/20(火) 08:53:32

コンクリート診断士としての登録が完了しました。
いやはや、、、首を長くして待っていました。
名刺にも診断士の肩書きが追加され良い感じです。
あ、そうだ！プロフも更新しなくちゃね。

コンクリートの耐用年数５

2007/02/08(木) 10:12:56

コンクリート診断士研修会で得た知見をもうひとつ。

次回「アプローチその４・・・要求性能」への導入として参考となるお話です。

材料メーカーの開発研究所に所属していらっしゃる方から伺いました。

原子力発電所の原子炉に使用されているコンクリートについては、
１万年の耐用年数が見込んであるそうです。

私　　　　　「イチマンネンですか！？？」
メーカーさん「はい、一万年です。」
私　　　　　「マジですか？？」
メーカーさん「マジです。」
私　　　　　「・・・・・」

いや、、、驚き絶句しました。
ここでいう“耐用年数”の要求する水準がどの程度かわかりませんから、単純に比較できませんけど、、、。
1万年というと、私達が専門とする地質学のタイムスパンに匹敵する長い“時間のモノサシ”を持ってらっしゃることになります。
一万年先の未来までを思いやる、、、しかも本気で。
これは驚嘆に値します。

そして、この事例が示すこととして次のことが言えます。

コンクリートの耐用年数は、それを何のために使うか（使用目的）、どのような機能を期待するか（要求性能）によって大きく左右される。

ということです。

コンクリートの耐用年数４

2007/02/05(月) 12:25:30

アプローチその３・・・税法上の取り決め

先日、島根県コンクリート診断士会が主催する技術研修会に参加しました。
（ああ、登録が待ち遠しすぎる、、、）
参加メンバーは、生コン製造業界の経営者さんやゼネコンさんや、設計技術者さんなど実に様々な立場からコンクリート診断に関与していらっしゃる診断士の皆さんでした。

その席において、例の「耐用年数50年、ないし60年」の根拠について聞いてみたんですね。

そしたら、実に実に明快な回答が返ってまいりました。

それは、コンクリート構造物を資産としてみた場合、減価償却など税法や会計法の用途で、どうしても耐用年数を定める必要が生じたための便宜的数値だそうです。
当然、学術的根拠はありません。

由来としては、以前にペンタさんからコメントいただいた
国土交通省「減価償却資産の耐用年数に関する省令」
まさにこれです。

どうもこれが、コンクリート構造物の寿命（の認識のようなもの）として世間を“ひとり歩き”している感がありますね。

この減価償却上の50年という数値は、法定耐用年数として機能を果たしてはいますが、コンクリート本来の寿命とは乖離したものであると思ってください。これまでお話したとおり、コンクリートの寿命は非常に多様で複雑な要因によって決まりますから。

これで、一応「50年」の根拠はわかったんですが、これだけではミモフタモナイので、今後は本当の寿命を左右する要因についてお話したいと思います。

コンクリートの耐用年数３

2007/01/12(金) 10:53:03

アプローチその２・・・経験工学的手法

コンクリート構造物が、屋外における過酷な気象条件下で、どれだけ使用に耐えるのか？
それは数十年～数百年以上といった長期の耐久力を検証するわけですから、その答えを実験室に求めるのは非常に困難、あるいは不可能です。
数十年という「時間」を再現するすべが、今はありません。ただ待つしかない。
また劣化要因が多様過ぎるために、室内実験と「現場」の実情とは乖離が必ず起こります。

こうした場合、既に作られた構造物の劣化事例などを沢山集めて統計的処理を行うことで、より実践的で実用的ななんらかの“耐用年数”を経験的に導くことが可能かもしれません。
いわゆる経験工学的手法であり、もしかするとそのような根拠があるのかもしれません。

一般に土木工学の分野では、複雑な自然を相手に技術を振るうので、「経験工学」の側面をもっています。
理論は、必ず現場で検証されることで、はじめて役に立ちます。
計算公式を駆使してアカデミックにやる姿勢は重要ですが、「現場に学ぶ」ことが何より大切なのです。

ただし日本の場合、コンクリートが近年と同等の品質管理体制で作られるようになってから年数の経過が少ないので、事例に乏しいです。よって事例研究のネタはおそらく欧米の既存のコンクリート構造物が参考となっている可能性があります。
しかし、このとき注意が必要です。

欧米と日本では、コンクリートを取り巻く環境が違います。

①日本は、温暖で湿潤で海に囲まれた環境にあるうえに四季があり、日々の温度変化も急激です。
この特徴はすべてコンクリートの劣化を促進する要因としてはたらきます。
②また、日本には骨材として利用する砕石や砂が乏しく、輸入に頼るような有様ですから、どうしても骨材として不良なものを使用してしまうリスクも多いと言えるでしょう。

つまり、年間を通じて気候の変動が少なく海からの塩分供給の少ない大陸で、無尽蔵にある良質な骨材から作られた別の国のコンクリートと、日本のコンクリートを単純には比較できない可能性があるということです。

また経験工学は、皮肉にも、破壊した事例によって情報が得られ、そのときに急速に進歩します。
例として、阪神淡路大震災での教訓があります。阪神淡路大震災での大破壊という経験が、地震動によるコンクリートの破壊機構や劣化機構解明に活かされています。
そして、この教訓から設計上の指針や基準などは再検討され、大幅に改定されました。
もしかすると「耐用年数」というものも、同様に経験とともに上書きされてゆく性質のものかもしれません。
地震国日本、、、それはコンクリートにとっては過酷な国と言えるでしょう。そこで培われる耐震技術は他の先進国を圧倒するものですし、耐用年数の考え方もそれが反映されたものであるべきです。

コンクリートの耐用年数２

2007/01/08(月) 23:18:34

アプローチその１・・・コンクリートの劣化

「コンクリートの耐用年数」というテーマでお話ししますが、より正確な言い方をすると、耐用年数という言葉が対象としているのは「コンクリート」そのものではなくて、「コンクリート製の構造物」ということに注意が必要です。

つまり「耐用年数が50年」というのは、コンクリートが50年経過すると使い物にならなくなる、という意味ではありません。あるコンクリート構造物を設計する際に、それをこの先最低50年は使えるように作りましょう、って意味だと思います。

その一方で、建築材料としてのコンクリート“そのもの”が持つ長期的な耐久力は、それほど単純ではなくて、様々な要因に左右される複雑なものです。

コンクリートを劣化に導く代表的な現象に、

①塩害　②中性化　③アルカリ骨材反応　④凍結　⑤腐食

などがあり、これらによって内部鉄筋の腐食やコンクリートのひび割れが起こります。すると腐食した鉄筋の膨張によって更にコンクリートは破壊し、ひび割れによって水や空気が内部へ運ばれることで、さらに劣化が加速したりもします。

上記①～④の劣化現象が起こるか否か、あるいは起こるスピードは、一定ではありません。個々のコンクリート構造物ごとに異なります。何故かと言うと、個々のコンクリート構造物が全く異なる環境下で作られ、そして使用されてゆくからです。

コンクリートの劣化を左右する要因には、外的、内的、人為的なものがあります。

外的というのは、気象条件などですね。寒冷地では凍結融解の繰り返しによる凍害が進行しますし、ビル内部の構造物なら風雨の影響はありませんが、海の傍で直接風雨に晒されていれば塩分の影響で塩害を受けやすいです。

内的というのは、コンクリートに使われている骨材の品質などです。例えば、骨材が不安定な物質の場合（反応性骨材）セメントの強アルカリ性と化学反応してアルカリシリカゲルというものを生成します。これが水分と結びつきますと急激に膨張し、コンクリート自体を内部からの圧力で破壊します。
また、高度成長期のコンクリート骨材の砂に海の砂を洗浄せずに使ったがために、多量の塩分がコンクリート内部に取り込まれ、それが鉄筋の腐食の原因となったのは有名です。

人為的というのは、施工する方法や、作業員のスキル如何でコンクリートの性能は変化し、悪い場合には内部欠陥のあるコンクリートとなってしまいます。

このほか、火災を受けたコンクリートは受熱温度によって強度低下しますし、爆裂することもあります。

このように、コンクリートは多様な環境下で様々な影響を受けながら劣化していきます。
反対に条件さえ整えれば、コンクリートは50年どころかその数倍以上の長期間品質を保持できるはずです。
ですからコンクリートが設計時に必要としている強度を将来何年間保持できるのか正確にはわからない、決められない、というのが今のところ正解に近いと思います。

ただし国を支える社会資本を設計する場合「どれだけもつのかわからない」だと困るので便宜的な指標が必要になったのではないでしょうか。根拠のない私見ですが「耐用年数50年」というのは、学問的裏付けよりも、そうした行政的判断も多分に含まれている気がします。

コンクリートの耐用年数

2007/01/07(日) 15:37:13

一つ前のスレッドにおきまして、コンクリートの耐用年数が50年程度なのはどういう理由か？という趣旨のコメントをいただきました。
実際の経緯はわからないのですが、考えられることを私見として述べたいと思います。
数回にわたると思います。
・・・で、今回はまだ脳内で整理がついておりませんので、それを整理するプロセスを取り急ぎ公開します。
即興のマインドマップ　（第一稿）をこしらえました。

とてつもなく字が汚いですが、自分が読めるのでＯＫです＞＜
なにせ、夕食を嫁とレストランで食べるときの、オーダー後の待ち時間に、裏紙に殴り書きしたものですから、、、

近々まとめてゆきますので、とりあえず今日はここまでです。

朽ちたコンクリート

2007/01/04(木) 21:00:30

川沿いの地質調査中に、こんなの見つけました。
古いコンクリートの塊です。かつては川の護岸だったのかもしれませんし、あるいは川沿いの斜面の土留擁壁だったのかもしれません。

いずれにしても激しく壊れて川へ落下し、いくらか流されてここに落ち着いたのでしょう。高度成長期以降の構造物でしょうけど、いったいどの程度ここにあったのかは不明です。

これも同様のものです。

うーん、、、これ見て思ったことを列挙します。

１）やっぱりコンクリートってセメントより骨材の割合がおおきいんだなぁ。
・・・コンクリートとは、①セメントと、②砂と、③骨材をある配合で混合して水を加えて硬化させたものです。外見上、表面はセメントでびっしり被覆されていてノッペリして見えますが、中には骨材と呼ばれる砕石，砂利，砂などが配合されているわけですね。このコンクリート塊のなれの果てを見ると、マトリックスである細粒分が流水で削られ、残った粗骨材が飛び出していますね。セメントの全体に占める割合は５割に満たないのが普通でして、最も容積比が高いのは粗骨材なんです。知識でそれを知っていても、なかなかイメージできなかったのですが、これを見ると納得です。
・・・それにしてもなんか、、、いくらなんでも骨材デカすぎないか？？昔は、セメントの量を浮かせるために、でっかい石を投入して、浮いたセメントを売り飛ばして酒代にした・・・とか嘘みたいな話も聞いたことありますが、、、。

２）セメントは硬化しても、所詮は骨材である岩石には、強度も耐久性も遠くおよばないなぁ。
・・・コンクリートって、昔（わりと最近まで）は、半永久的で不変の素材だと考えられていました。「永久構造物」などという、ある意味不遜な言葉があるくらいです。
でも、このコンクリート塊のなれの果てを見ると、セメント部分が水の流れで激しく磨耗しています。骨材である岩石はヘッチャラなのに。。。
やっぱり、天然の鉱物結晶体である岩石と人工素材のセメントじゃあ勝負にならんわけです。
厳しい気象条件に晒されると、コンクリートは、わずか数十年でこのようにガタガタになります。コンクリートは時間の経過とともに劣化してゆく材料です。
、、、で、あるからこそ、「コンクリート診断士」が必要とされるようになったのですね。

以上、コンクリート塊のなれの果てを見て思うことでした。