凍害による破壊

 一般に凍害とはコンクリート中の自由水や、吸水率が大きい骨材の水分が凍結融解作用を繰り返し受けることによってクラックが生じたり、表層部が剥離したりして、表層に近い部分から破壊し、次第に劣化していく現象をいいます。一般に水が拘束のない自由な状態で凍結した場合、その膨張量は9%といわれています。


  • 膨張圧・移動圧
     凍害は凍結による膨張圧を緩和するための空気泡(未凍結水の逃げ場)が多く存在すれば防ぐことができますが、凍結融解作用を受ける場合、徐々に外部からの水の浸透もあるため、コンクリート内部にある自由水の透水性(移動性)は小さくなります。このような条件で表層部が凍結した場合、表面が氷でシールされた状態になるので、凍結が進行すると未凍結水のわずかな移動でも、セメント硬化体の破壊を引き起こすのに十分な圧力となりえます。凍害に対する対処法としては、コンクリート中に理想的な大きさの独立気泡が理想的な間隔で存在し(AE剤の使用)、自由水が少なくかつ、外部からの水の浸入を抑えることが必要であるといえます。
  • スケーリング
     コンクリート表面が水で濡れている場合、膨張圧や、移動圧による凍害に先行して表面層が劣化剥離する現象をいいます。塩類(海水や融雪剤)と凍害の相乗作用でスケーリングが促進される場合もあります。AE剤の使用による防止は困難で、コンクリートの水セメント比を小さくしたり、養生を十分に行うなど、内部組織を緻密にすることが必要です。
  • ポップアウト
     多孔質で吸水性の高い軟石(粗骨材)が、骨材中の水分の凍結により膨張し、骨材表面のモルタル層を剥落させる現象をいいます。スケーリングの場合と同様に、AE剤では解決できず、軟石を用いないことが最も効果的な対策です。
  • 界面水の膨張
     コンクリート表面仕上げや、保護を目的として塗付されたモルタルは、塗付面(界面)へ浸透した水(氷)の膨張圧、移動圧が接着強度を上回った場合、剥落することがあります。水の進入経路はモルタル表面のひびわれ、界面、コンクリートからの透水など様々です。


    スケーリング・ポップアウト・界面水の膨張


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