【診断士の問題と解説】１日５問！（Vol.９）中性化

（１）誤りです。細孔溶液中のイオンの大部分はナトリウムイオンとカリウムイオンで、それらが多く細孔溶液中に溶解している場合に、高アルカリ環境下となります。これらのアルカリイオンも、炭酸イオンと反応して、炭酸アルカリを生成しますが、溶解度が非常に大きいため、再び細孔溶液に炭酸イオンが溶解し、溶解度の小さい炭酸カルシウムがどんどん生成されていきます。炭酸カルシウムがどんどん生成されていくことで、細孔溶液中のカルシウムイオン濃度が低くなり、水酸化カルシウムが溶解しやすい環境となってしまうということです。つまり、高アルカリ環境下では、炭酸カルシウムの生成が進み、水酸化カルシウムのカルシウムイオンの消費が進むため、中性化が進行しやすくなります。

（２）問題のとおりです。湿度が５０～６０％で、コンクリート中での二酸化炭素の拡散係数が大きくなり、中性化速度は速くなります。

（３）誤りです。細孔溶液のpHが高いほど、中性化の進行は抑制されます。通常、細孔溶液のpHは12から13の高アルカリ性です。この、高いアルカリ性を保つ役割を果たすのが水酸化カルシウムです。混合セメントは混和材として、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフュームが用いられます。これらの混和剤は、水酸化カルシウムと反応し、水和を起こします。そのため、水酸化カルシウムが消費されることにより、細孔溶液中のpHが低くなり、中性化の抑制に対して不利になります。一方で、混和材の水和反応により、コンクリートの組織が緻密化することで、二酸化炭素の侵入が抑制されるため、中性化進行の低減に有効となります。つまり、混和材の使用は、有利な点と不利な点を総合すると、混和材を使用していない普通セメントに比べて、中性化の進行に及ぼす影響は同等か、不利になるということになります。

（４）誤りです。通気性の大きい骨材を使用すると、コンクリート内部へ炭酸ガス（二酸化炭素）が侵入しやすくなるため、中性化進行速度が速くなります。

（Ａ）大気中の二酸化炭素は、コンクリートの空隙内に拡散することによって侵入します。空隙内に拡散した二酸化炭素が、細孔溶液中に溶解し、コンクリート内部の水和物との反応により、コンクリート内部の中性化が起こります。このため、中性化には適度な湿度が必要ということになります。含水率が３％よりも高い場合、コンクリートの空隙が水分で満たされた状態となり、二酸化炭素の内部への拡散が起きにくい状態になります。そのため、中性化が進行しにくくなります。

（Ｂ）水和反応により、コンクリートの組織が緻密化することで、二酸化炭素の侵入が抑制されるため、中性化進行の低減に有効となります。

（Ｃ）高炉セメントは、水酸化カルシウムと反応し、水和を起こします。そのため、水酸化カルシウムが消費されることにより、細孔溶液中のpHが低くなり、中性化の抑制に対して不利になります。

（１）誤りです。中性化速度はルートｔ則と言われるように、係数αと経過年数ｔの平方根で表されます。炭酸ガス濃度が２倍になった場合は、中性化速度はルート２倍になります。

（２）誤りです。中性化速度は、40～50℃程度で最も速くなります。

（３）問題のとおりです。使用しているセメントのアルカリ含有量が多いほうが、中性化速度は大きくなります。高アルカリ環境下では、炭酸カルシウムの生成が進み、水酸化カルシウムのカルシウムイオンの消費が進むため、中性化が進行しやすくなります。

（４）誤りです。フライアッシュのほうが高炉スラグ微粉末よりも、中性化速度は速くなります。

（１）誤りです。中性化速度はルートｔ則と言われるように、係数αと経過年数ｔの平方根に比例します。

（２）誤りです。炭酸ガス濃度が２倍になった場合は、中性化速度はルート２倍になります。

（３）問題のとおりです。炭酸化により、細孔が炭酸カルシウムで満たされるため、全細孔量は減少します。

（４）誤りです。湿度が５０～６０％で、コンクリート中での二酸化炭素の拡散係数が大きくなり、中性化速度は速くなります。大気中の二酸化炭素は、コンクリートの空隙内に拡散することによって侵入します。空隙内に拡散した二酸化炭素が、細孔溶液中に溶解し、コンクリート内部の水和物との反応により、コンクリート内部の中性化が起こります。このため、中性化には適度な湿度が必要ということになります。相対湿度が低く、コンクリートが乾燥状態にあり、細孔溶液が少ない場合には、中性化が進行しにくくなります。逆に、相対湿度が高い場合、コンクリートの空隙が水分で満たされた状態となり、二酸化炭素の内部への拡散が起きにくい状態になります。そのため、中性化が進行しにくくなります。