コンクリートの耐凍害性

耐凍害性の傾向

コンクリートの耐凍害性には、以下のような傾向があります。

1. エントレインドエアは、内部水の凍結による圧力に対する緩衝となるため、耐凍害性を向上させる。
2. 気泡間隙係数が大きいと、空気の分散性が悪いため、凍害が発生しやすくなります。
3. 水セメント比が大きいと、凍害が発生しやすくなります。
4. 吸水率、透水係数、膨張係数の大きい骨材が使用されていると、骨材自身の劣化が引き金となり、凍害が発生しやすくなります。このとき、ポップアウトが生じることがあります。
5. コンクリートが湿潤状態に置かれたり、ひび割れ等の欠陥があると、水分の浸透が進むため、凍害に対しても不利となる。

エントレインドエア…AE剤又は空気連行作用がある混和剤を用いてコンクリート中に連行させた独立した微細な空気泡
気泡間隙係数…コンクリート中の空気泡の平均間隔を示す係数であり、値が小さいほど空気泡の分散性が良い

耐凍害性の評価

JASS5では、空気量の下限値が４％以上のAEコンクリートとし、300サイクルにおける相対動弾性係数（凍結融解繰り返し後の動弾性係数と試験前の動弾性係数との比）は85％以上とするよう規定されています。また、凍結融解係数（=最低気温×日射係数×部材係数）に基づいた凍害危険度が地域別に提案されています。

コンクリート標準示方書では、耐凍害性の評価は、内部損傷の照査と、表面損傷（スケーリング）の照査を行うよう規定されています。一般の構造物においては、凍結融解試験における相対動弾性係数の特性値\(E_{k}\)が90％以上の場合や、凍結防止剤や海水の影響を受ける場所のコンクリートで水セメント比が45％以下で空気量が６％以上である場合は、凍害に対する照査を行う必要はありません。

内部損傷に対する照査は、コンクリート内部の劣化を判定するものです。凍結融解試験（凍結融解を繰り返した供試体を測定する試験）における相対動弾性係数の最小限界値\(E_{min}\)とその設計値\(E_{d}\)との比に構造物係数\(\gamma_{i}\)を乗じた値が1.0以下であることを確認します。

\[\gamma_{i}\frac{E_{min}}{E_{d}}{\leqq}1.0\] \[E_{d}=E_{k}/\gamma_{c}\]

\(\gamma_{i}\)	：構造物係数（一般的に1.0～1.1とします。）
\(E_{d}\)	：凍結融解試験における相対動弾性係数の設計値
\(E_{k}\)	：凍結融解試験における相対動弾性係数の特性値（空気量が４～７％の普通コンクリートについては、以下の表を用いることができます。）
\(\gamma_{c}\)	：コンクリートの材料係数（一般的に1.0とし、上面の部位では1.3とします。）
\(E_{min}\)	：凍結融解試験における相対動弾性係数の最小限界値（値は以下の表になります。）

凍結融解試験における相対動弾性係数の特性値 \(E_{k}\)[%]

水セメント比[%]	65	60	55	45
凍結融解試験における相対動弾性係数	60	70	85	90

※表の間の値は直線補間して求めます。水セメント比が45％以下の場合の値は90％とします。

凍結融解試験における相対動弾性係数の最小限界値 \(E_{min}\)[%]

気象条件	凍結融解が繰り返される		気温が氷点下になることがまれ
断面	薄い*2	一　般	薄い*2	一　般
連続的か断続的に水に飽和される*1	85	70	85	60
普通の露出状態	70	60	70	60

*1：水路、水槽、擁壁、橋脚、橋台、トンネル覆工等で水面に近く水で飽和される部分や、床版、桁等で水面から離れているが融雪、流水、水しぶき等により水で飽和される部分

*2：断面厚さ20cm以下の部分

表面損傷（スケーリング）に対する照査は、コンクリート表面の劣化を判定するものです。コンクリートのスケーリング量の設計値\(d_{d}\)とその限界値\(d_{lim}\)との比に構造物係数\(\gamma_{i}\)を乗じた値が1.0以下であることを確認します。

\[\gamma_{i}\frac{d_{d}}{d_{lim}}{\leqq}1.0\]

\(\gamma_{i}\)	：構造物係数（一般的に1.0～1.1とします。）
\(d_{lim}\)	：コンクリートのスケーリング量の限界値[g/㎡]
\(d_{d}\)	：コンクリートのスケーリング量の設計値[g/㎡]