アルカリ骨材反応（アルカリシリカ反応）

アルカリ骨材反応（アルカリシリカ反応） コンクリート工学研究室岩城　一郎

アルカリ骨材反応とは？ • 劣化現象：反応性シリカ鉱物や炭酸塩岩（ドロマイト）を有する骨材がコンクリート中のアルカリ性溶液と反応して，コンクリートに異常膨張やひび割れを発生させる現象．アルカリシリカ反応（ASR）とアルカリ炭酸塩岩反応に大別．（我が国ではASRの被害実績が多い．以降ASRを中心に説明） • 劣化指標：膨張量

ASRのメカニズム • 骨材中に含まれる反応性シリカと細孔溶液中のアルカリNa，Kが反応し，吸水膨張性のゲルを生成→ゲルの吸水膨張により，コンクリートにひび割れを発生 • ASRの要因：コンクリート中のアルカリ量，骨材中の反応性シリカ，水分（3条件が揃った時に進行） • コンクリート中のアルカリ量：主にセメントから供給（外部からも供給）→総アルカリ量の規制，コンクリート中の等価アルカリ量Na2O＋0.652K2O ≦3kg/m3 • 骨材中の反応性シリカ：代表例　オパール，クリストバライト，トリジマイト，火山ガラス，および石英の一部等，これらを含む安山岩，流紋岩類等 • 水（細孔中に存在する水，外部から供給される水）

ASRの特徴 • ペシマム（極値）の存在：反応性骨材と非反応性骨材との混合比がある特定の値の場合，膨張量が最大→アルカリ量一定の条件下では，骨材量が多いほど，ゲルの生成量　増大，コンクリート（モルタル）中の水酸化アルカリ濃度　急速に低減→シリカを解離する反応が活発でなくなる． • （ペシマム量は反応性鉱物の種類によって異なり，中にはペシマムが存在しないものもある．） • その他のペシマム現象：水セメント比（空隙が粗：アルカリイオンの移動容易，膨張圧は作用しにくいという現象の相互作用）

ASRの対策 • 反応の進行に必要な条件（アルカリ，骨材，水）をそろえない１．安全と認められる骨材の使用２．ポルトランドセメントのうち低アルカリ形の使用３．抑制効果のある混合セメント等（高炉セメント，フライアッシュセメント等）の使用４．コンクリート中のアルカリ総量の規制 • 国土交通省のアルカリ骨材反応対策（H14改正）土木構造物は上記３，４を優先（その他構造物は１，３，４のいずれか一つを確認） • ポゾランおよび高炉スラグ微粉末の使用（水酸化カルシウム量の低下，アルカリイオン濃度の低下：スラグでは見られない，組織の緻密化等により説明） • フライアッシュ：置換率15%以上において十分な抑制効果 • シリカフューム：5%程度の添加により膨張量が大幅低下 • 高炉スラグ微粉末：置換率40%以上で効果確認

ASRの事例 「コンクリート名人養成講座」日経コンストラクションより小林一輔他共編「コンクリート辞典」オーム社より

新聞記事より コンクリ内の化学反応で鉄筋破断　山陽新幹線橋脚広島県大野町内の山陽新幹線の高架橋や橋りょうの橋脚計６基で、コンクリート内部の化学反応によって鉄筋が破断していたことが８日、ＪＲ西日本の調べで分かった。セメントのアルカリ成分と骨材中の鉱物が反応して化学物質を生成し、これが水を含んで膨張する「アルカリ骨材反応」が原因とみられる。　鉄筋破断があったのは高架橋、橋りょう各２カ所で、いずれも橋脚上方の先端部。主鉄筋が１０－３６本破断し、コンクリートのひび割れが生じていた。　同社は２０００年７月に発見、強度を高めるためコンクリートを充てんして補修を終えている。　アルカリ骨材反応をめぐっては、全国の国道や高速道路の橋脚など計約１５００基が損傷している疑いがあることが３月、国土交通省の調査で判明している。（2003年4月8日）　http://www.sankei.co.jp/news/

NHKクローズアップ現代　放送記録より 2003年４月10日(木)放送鉄筋破断の衝撃～問われるコンクリートの安全性～鉄筋コンクリートの安全性を脅かす現象「鉄筋の破断」が、近畿や北陸の道路橋脚１５カ所で見つかった。原因は、アルカリ骨材反応というコンクリート内部の膨張によって、鉄筋が引きちぎられたためと考えられる。砂などに含まれる鉱物とセメントが化学反応を起こし、膨張する現象である。従来は鉄筋があるから構造上は問題ないとされてきたが、今回の調査結果を受け「建築物が条件によっては崩壊してしまう危険性もある」と専門家は語る。今回の発見は、別目的の補修作業中の偶然にすぎない。事態を重く見た国土交通省は３月、緊急調査を指示した。しかし外見からの破断発見は難しく、その補強法も模索中だ。社会インフラ全体の見直しに繋がりかねない「鉄筋破断」について考える。　　スタジオ出演：斎藤　宏保（ＮＨＫ解説委員）　http://www.nhk.or.jp/gendai/

ASRによる劣化の種類とその特徴 鉄筋鉄筋腐食鉄筋の降伏・破断構造物の耐力そのものに直接　影響を及ぼす。これまで構造物の耐力低下に直結することはないと考えられていた。コンクリート・ひび割れ・変位・変形・ゲルの滲出・変色・ポップアウト・はく離・はく落・強度低下

国、学会での対応 国土交通省・2003年3月19日記者発表：「アルカリ骨材反応が生じた橋梁に対する対応について」・近畿地方整備局に「アルカリ骨材反応橋脚等に関する対策検　　討委員会」（委員長：宮川豊章京都大学教授）を設置→道路橋　のアルカリ骨材反応に対する対応要領取りまとめ→全国の橋　　梁に対して、調査、補修等を実施するよう通知土木学会コンクリート委員会・4月に「アルカリ骨材反応対策小委員会」（委員長：宮川豊章　　　京都大学教授）を設置・メカニズムの解明、鉄筋破断による構造耐力への影響度、必要　な対策の検討→2003年9月に土木学会誌において中間報告

高炉スラグ微粉末混和によるASR対策 NaCl環境下でASR促進スラグ置換率40%以上で顕著な膨張抑制効果塩分浸透性が顕著に　改善

アルカリ骨材反応 （アルカリシリカ反応）