コンクリートのアルカリシリカ反応（ASR：Alkali Silica Reaction）試験

土木・建築に限らずコンクリート構造物は、繰り返される荷重負荷による疲労、本来アルカリ性であるコンクリートが二酸化炭素の影響を受けて劣化する中性化、そのほか塩害、凍害、化学的侵食、アルカリシリカ反応などによって、ひび割れや変形、劣化が生じます。

これらの劣化は、その構造物が建設されている環境によって左右され、例えば、海岸付近の構造物であれば塩害、寒冷地であればコンクリート内部の凍結融解がもたらす凍害、酸性の温泉地の近くでは化学的侵食が起こりやすい傾向となります。

また、使用する砂や石によってアルカリシリカ反応という劣化を生じる場合があります。さらに、これらの劣化が複合的に生じることでその劣化の速度が早まります。

高度経済成長期に集中整備されたコンクリート構造物は急速な劣化が予測され、インフラストック維持管理が早急に求められています。当社では各種コンクリート試験や調査により、補修設計等で必要なデータを提供し、適切な維持・補修・抑制防止対策等の工法を提案するワンストップサービスを提供しています。

アルカリシリカ反応（ASR：Alkali Silica Reaction）とは、コンクリート中のアルカリ性成分とアルカリに溶解反応を示す骨材中の有害物質の反応であり、高濃度のシリカ（SiO2）がゲル状物質に変化し、ゲルが吸水することで異常膨張やひび割れが発生し、コンクリートの耐久性低下を招く恐れがあります。全国的に発生が確認されているコンクリート劣化原因の代表例となっています。

当社では、各種試験を組み合わせてアルカリシリカ反応を起こす物質を検知し対策を提案します。

アルカリシリカ反応に関連する試験として電子顕微鏡を用いた反応性骨材・鉱物の形態観察・定性分析、促進膨張試験などを行います。

コンクリート構造物から採取したコアを一定の条件下で促進養生することで潜在的な膨張量を測定し、今後の劣化進行の度合いを予測する試験です。促進膨張試験には、アルカリ溶液浸漬法、飽和NaCl溶液浸漬法、JCI-S-011を用います。

走査型電子顕微鏡(SEM)では、試料に電子線を照射して得られた二次電子を画像に変換することで試料表面の状態を観察できます。さらに、金蒸着などを用いて試料表面の導通を確保するなど条件をそろえた場合には、試料表面の画像を数万倍に拡大してμmオーダーで微小領域を観察することが可能となります。

また、エネルギー分散型Ｘ線分光器(EDS)を用いれば、試料から得られた特性Ｘ線情報から元素の種類や構成比率の情報を得ることができ、元素の分布図(元素マッピング)を作成することも可能です。

これらの化学技術を応用し、構造物に生じている析出物をSEM-EDSで形態観察・定性分析することにより、セメント水和物とエフロレッセンス、アルカリシリカゲルを判別するのに有効な情報を得ることが可能です。このことからSEM-EDSは、アルカリシリカ反応(ASR)を生じていると考えられる構造物の診断に有効です。

また、構造物に生じたひび割れ等の外観観察のみでは判別が難しいアルカリシリカ反応とエトリンガイトの遅延生成(DEF)も、反応生成物をSEM-EDSで観察・分析することによって判別しやすくなると考えられます。

コンクリートから析出する物質全般について、現地観察と成分検査から何なのか特定することも可能です。
SEM-EDS以外にXRFやXRDも保有しているので成分全般の分析が可能です。 例として、ひび割れから茶色の物質が析出しているが、土砂なのか鉄さびなのかなどの分析も可能です。
鉄さびの場合、地山の鉄分が少なければコンクリート内の鉄筋が錆びているなどリスク定義もできます。

※XRF：蛍光X線分析　XRD：粉末X線回折

SEMによる二次電子画像

EDSによるスペクトル分析結果

エトリンガイト 

アルカリシリカゲル

※アルカリシリカ反応性の分析後、今後の進行性についても分析ならびにシミュレーションし、対策立案・改良工事・処置など最適な対処方法をご提案します。
また、止水工事、抑止工事、ハツリ・断面修復工事についても承っていますので、お気軽にご相談ください。