過冷却現象の確率分布に基づく熱力学的非平衡凍結確率予測モデルの構築: 提案する予測モデルの定式化と飽水モルタル微小要素を対象とした実験

摘要

寒冷地におけるコンクリート構造物において，凍害は主要な劣化現象のひとつである。セメント硬化体において生じる凍害の発生メカュズムとしては，細孔溶液の凍結に伴う体積増加によって生じる未凍結水の動圧が組織の引張強度を超過した際に破壊が生じるとしたT. C.Powersの水圧説が広く知られている。しかし，鎌田は，熱量計によるコンクリート内部の凍結水量の測定結果と長さ変化挙動には明確な対応が認められないとし，また，中村らは，最低到達温度を-50[°C]以下において変化させた場合に，凍害劣化の程度に差が見られないことを報告している。すなわち，T.C. Powersの水圧説に基づき，融点降下度と細孔径の関係から求まる凍結水量の変化だけでは上述の現象を説明できない。そこで，桂らは未凍結水圧の発生要因が，細孔内の過冷却水の凍結，すなわち，過冷却解消によるものであるとした凍害機構を提案し，種々の実験結果より，鎌田，中村らの指摘を含め実現象を矛盾なく説明できることを示した。つまり，実構造物に生じる凍害発生を物理モデルに基づき予測するためには，材料内の過冷却解消を適切に把握する必要がある。