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コンクリートひび割れの原因調査方法 アルカリ骨材反応(ASR)のご説明

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アルカリ骨材反応(ASR)とは?

コンクリートの強度の低下をもたらすアルカリ骨材反応について

コンクリートは、主にセメント、水および骨材からできています。
セメントは、主に石灰石、粘土鉱物と石膏からできており、アルカリ性に富んでいます。
骨材は、運搬費の点から地元の砂、砂利および砕石を使用することが多いです。
これら骨材はいろいろな鉱物で構成されています。
アルカリ骨材反応は、コンクリート中の一定濃度以上のアルカリ量、骨材中のある種のシリカ鉱物(オパール、クリストバライト、トリディマイト、カルセドニー、隠微晶質石英、微晶石英、火山ガラス)および水がそろうと発生します(図1および写真1)これらのシリカ鉱物はいろいろな元素から構成されていますが、アルカリ環境下ではシリカ鉱物を構成する元素の結合が切れてしまい、コンクリート中のアルカリと反応し、アルカリシリカゲルを生成することがあります(写真2参照)。
化学反応によって生成されたアルカリシリカゲルは,水を吸収することによって,コンクリート内部に局部的な膨張圧が生じ,それがコンクリートにひび割れを発生させ、強度の低下をもたらします(写真3参照)。
これがアルカリ骨材反応です。
アルカリ骨材反応は、コンクリート表面にひび割れが発生するだけではなく、過大な膨張が発生したことによって鉄筋の曲げ加工部、圧接部や曲げ下げ部で破断している事例が確認されており、構造物の耐荷性能に影響を及ぼすような重大な損傷も発生する場合もあるのです(写真4参照)。



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コアによるアルカリ骨材反応の動画解説


図1 アルカリ骨材反応を生じさせる3要素

アルカリ骨材反応を生じさせる3要素

■写真1
アルカリ骨材反応を生じる鉱物(偏光顕微鏡による薄片観察)


オパール(直交ニコル) オパール(直交ニコル) 


クリストバライト(単ニコル) クリストバライト(単ニコル)


■写真2
コンクリート内で生じているアルカリ骨材反応の事例(3種類の顕微鏡による薄片観察)


  • 安山岩(砂利)が反応し、セメントペースト中のひび割れをアルカリシリカゲルが充填している状況

電子顕微鏡の画像 電子顕微鏡の画像


偏光顕微鏡(単ニコル)の画像 偏光顕微鏡(単ニコル)の画像


蛍光顕微鏡の画像 蛍光顕微鏡の画像


■写真3 アルカリ骨材反応が生じた擁壁


写真1 アルカリ骨材反応が生じた擁壁


■写真4 アルカリ骨材反応により破断した鉄筋


写真2 アルカリ骨材反応により破断した鉄筋

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