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都市インフラ

長寿命化コンクリート「EIEN®

物質遮断性、耐溶脱性に優れたプレキャスト用コンクリート

古代ローマコンクリートや中国大地湾遺跡から発掘されたコンクリートの多くが健全な状態で発見されました。そのコンクリートの分析をしたところ、コンクリートが炭酸化していることが確認されました。つまり、コンクリートが炭酸化することで化学的に安定化して耐久性が向上し、地中や海中に埋没しても健全に存在できたものと考えられています。

「EIEN」は、古代コンクリートの調査結果を、現代の最先端コンクリート技術に反映させた新しいコンクリートです。EIENは緻密であり、すり減り抵抗性が高く、塩分など劣化因子の侵入を長期にわたり遮断します。今までのコンクリートでは数十年で鉄筋が腐食し、耐久性が低下してしまう環境においても、100年単位の耐久性を確保することが可能です。

平成16年度日本コンクリート工学会論文賞
平成12年度土木学会全国大会優秀講演賞
特許登録済

図版:EIEN概念図(表面の炭酸化による高耐久化)

EIEN概念図(表面の炭酸化による高耐久化)

キーワード

炭酸化、耐久性、溶脱抵抗性、遮塩性、拡散係数、空隙率
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技術の詳細

長寿命化コンクリート「EIEN」は、一般的な鉄筋コンクリート構造物においては鉄筋腐食を招く中性化のうち、炭酸化反応に注目しました。このコンクリートは、特殊混和材と炭酸イオンが反応することでセメント硬化体を緻密化し、耐久性を向上させる、新しいコンクリートです。

「EIEN」は表面近傍が緻密化しているため、すり減り抵抗性および物質遮断性が向上します。川の流れが激しい橋脚などに適しています。一般的なコンクリートであれば表面がすり減ってしまい、耐久性が低下してしまいますが、EIENは一般的な普通コンクリート(W/C=45%)よりもすり減り抵抗性が2倍以上あるため、長期にわたり健全性を維持することができます。また、物質遮断性にも優れているため、波が直接作用する桟橋などの塩害環境化では、長期にわたり劣化因子である塩化物イオンの侵入を防ぐことができます。さらに、炭酸化によって溶脱抵抗性が向上するため、コンクリート中のアルカリが溶出せず、周辺環境のpHの上昇が抑制されるため、環境負荷を低減することができます。

「EIEN」の製造方法は、プレキャスト工法と場所打ち工法の2種類の工法があります。プレキャスト工法は、二次製品工場でEIENの打込みおよび炭酸化養生を行います。一方、場所打ち工法は、EIENを場所打ちし、現場で炭酸化養生を行います。

また、本技術を利用した舗装用ポーラスコンクリート「EIEN-ROAD」は、炭酸化により、曲げ強度の向上と耐磨耗性の向上が可能となります。また、骨材の種類を変えることで、意匠に合わせてデザインを選定することができます。

図版:EIENの各工法

EIENの各工法

図版:EIEN-ROADのデザインの一例

EIEN-ROADのデザインの一例

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特長・メリットココがポイント

優れた耐久性その1:溶脱抵抗性

室内において作用水にコンクリートを浸漬し、作用水のpHを測定することで溶脱抵抗性を評価しました。

  • 標準水中養生した供試体の作用水のpHが11.2~12.4であるのに対し、EIENはpHが9.0~11.0と低い値になり、溶脱抵抗性が高いことが確認されました。

図版:溶解試験結果

溶解試験結果(pHが低いほど溶脱抵抗性が高いことを示す)

優れた耐久性その2:遮塩性

人工海水に28日間浸漬させた後、EPMAによって供試体内部の塩化物イオン濃度を測定し、遮塩性を評価しました。

  • 標準水中養生した供試体では表面から深さ15mm程度まで塩化物イオンが浸透しているのに対し、EIENは塩化物イオンの浸透が確認されませんでした。

図版:浸漬試験結果

浸漬試験結果(画像は供試体断面を表し、暖色ほど海水が浸透していることを示す)

優れた耐久性その3:すり減り抵抗性

奥田式すりへり試験機を用いた摩耗試験により、すり減り抵抗性を評価しました。

  • EIENは普通コンクリート(W/C=45%)に対して約2.8倍、高強度コンクリート(W/C=30%)に比べて約2倍のすり減り抵抗性を有することが確認されました。

図版:摩耗試験結果

摩耗試験結果(すり減り係数が低いほどすり減り抵抗性が高いことを示す)

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適用実績

図版:石油桟橋(プレキャスト工法)

石油桟橋
(プレキャスト工法)

規模:72m2

図版:荷卸し桟橋(プレキャスト工法)

荷卸し桟橋
(プレキャスト工法)

規模:12m2

図版:荷卸し桟橋(場所打ち工法)

荷卸し桟橋
(場所打ち工法)

規模:26m2

学会論文発表実績

  • 「γ-2CaO・SiO2 および各種ポゾランを添加した硬化体の炭酸化反応による空隙充てん機構」,土木学会論文集E2,Vol. 68,No. 1,2012年
  • 「γ-2CaO・SiO2 を添加したセメント系材料の各種炭酸化養生条件における物理・化学特性」,土木学会論文集E2,Vol. 68,No. 3,2012年
  • 「炭酸化コンクリートの海洋環境下における耐久性評価」,コンクリート工学年次論文集,Vol.34,No.1,2012年
  • 「New Renovation Method for Jetty Structure Using High Durability Concrete Form Cured with CO2 Gas」, Journal of Advanced Concrete Technology, 8(3), 2010年
  • 「High Durability Cementitious Material with Mineral Admixtures and Carbonation Curing」, Waste Management Volume 26,Issue 7, 2006年

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