| チェック３！！ | ||||
| (03-03)基礎の健康診断 | | |||
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住宅も人間の身体と同様に、その状態を定期的にチェックすることが大切です。 不具合の兆候を早期に発見すれば治療（補修）に要する時間、費用が少なくて済みます。 自宅で毎日使用する設備類は、それなりに注意を払いますが、住宅の基礎に関しては、住宅を建てるときも建てた後も、案外と注意を払わないのが一般的だと思います。 でも基礎は、文字通りそれを前提として建物が成り立っているものです。 基礎を建設後に取り換えるのは現実的に不可能です。基礎に致命的な不具合が生じていた際には、住宅として大問題です。 手抜き無く造られた（健康に生まれ育った）基礎であるならば住宅の存続期間中に不安は有りませんが、何らかの問題が建設時点及びその後にあった場合には、基礎の表面に気になるレベルのひび割れや荒れが出現します。このような状態では、基礎に重大な問題が内在している可能性があります。 誤解の無いように補足しますが、『締め固め』不足で基礎コンクリート表面に、ひびや気泡が生じていたとしても、それだけでは致命的な問題とはなり得ません。 「好ましくは無いけれども…まあ問題は無い」と「耐久性に大いに問題あり」の違いは、コンクリートの表面からだけでは容易に判断出来ません。 自宅の基礎コンクリート表面に、気になるひびや、膨らみ等に気づいたとき、なるようになるさ…そんなの気にしないという選択もひとつの考え方ですが、困ったことに、問題を内在した基礎は、じっくりと時間をかけて問題をいっそう大きなものにしていきます。 自宅の建設から２０年、３０年経過して、施主が高齢になってからの問題への対応は、問題を提起する相手を捜し出す困難と、自身の、知力・気力の衰えを乗り越える必要が有ります。 基礎においても、人間の身体と同様に、早期発見・早期治療が大切なのは以上のような理由からです。 そこで、将来、後悔しないため、自分でも出来る、基礎の簡単な健康診断を紹介します。 コンクリートは時間が経つと表面から内部に向かってだんだんと中性化が進んでいきます。そのスピードは緻密なコンクリートではゆっくりと、内部に空隙が多いコンクリートでは早くなります。コンクリートの中性化スピード（中性化深さ）がわかれば、コンクリートの健康度が判断できます。 コンクリートの中性化深さを比較的簡単に判定する方法として『ドリル法によるコンクリートの中性化深さ測定』があります。この方法は専門業者に依頼すると、それなりの費用を要しますが、道具（ハンマドリル）と指示薬（フェノールフタレイン１％溶液）があれば、日曜大工レベルで行うことが可能です。 |
最初にコンクリートの中性化について簡単な説明です。左の写真は、ホームセンターで購入したインスタントモルタルで製作した角柱状のテストピースをハンマーでふたつに割ってフェノールフタレイン１％溶液を吹き付けたものです。 このテストピースは、あえて「水の分量を多め」にすることで中性化を促進させたものです。 コンクリートは本来強いアルカリ性ですが、大気中の炭酸ガスと結合することで表面から内部に向かって徐々に中性になります。 フェノールフタレイン１％溶液を吹き付けたコンクリートは、アルカリ性を維持している部分では紫色に変色します。これに対して、中性化した部分では、変色しません（中性化範囲と示した部分）。 中性化は、経年により、コンクリートの表面から深い位置まで進行します。中性化が深い位置まで進行し、鉄筋の表面に到達すると、それまでアルカリで腐食から守られていた鉄筋に、空気と水が浸透することにより腐食が始まります。鉄筋の腐食により鉄筋の膨張が生じます。 コンクリートは圧縮には強いですが、内部からの膨張には極めて弱いです。 この作用でコンクリートが内部から破壊されてしまいます。 中性化の進行は… ・基礎コンクリートが健康で緻密ならば、中性化の進行はゆっくり進みます。 ・基礎コンクリートが不健康で「ひび割れ」や「気泡」が多ければ、中性化は早く進行します。 繰り返しますが、コンクリートの健康診断の考え方は、対象となる基礎コンクリートの中性化深さを測定し、その値が標準的な中性化の深さ（中性化のスピード）と比較し浅かったら「健全」（中性化のスピードが遅い）。深かったら「異常」(中性化のスピードが速い)と判断するものです。 
あらためて左図で説明します。測定した中性化の深さが、建設後の年数（経年）における平均的なコンクリートの中性化深さ（赤線）に対して、同程度かそれ以下（緑色線）ならば問題が有りません、 しかし紫色線のように、平均的な中性化深さを上回る深さまで達していると、その基礎コンクリートには何らかの問題が生じています。このままの状態を放置すると将来に問題を起こす可能性が有ります。 『ドリル法による中性化深さ測定』の具体的な方法を説明します。 ハンマドリルに、刃先径１０ｍｍのコンクリート用ドリルビット（キリ）を取り付けて基礎コンクリートにゆっくりと孔をあけます。その際に生じる粉状のコンクリートをフェノールフタレイン１％溶液を噴霧した濾紙に受け、その粉の色変具合で中性化深さを測定するものです。 詳細な測定手順は「ドリル削孔粉を用いたコンクリート構造物の中性化深さ試験方法（NDIS日本非破壊検査協会規格 3419: 1999）」に準じて行います。 
左写真は、Samoaが使用している中性化深さ測定機材の一部です。趣味の日曜大工に使っている工具類をそのまま流用です（ハンマドリルは日曜大工のレベルを少しオーバーしているかもしれません）。 「フェノールフタレイン１％溶液」と「濾紙」については、アマゾンで購入しました。 「フェノールフタレイン１％溶液」は５００ｍｌ入りで３３００円（配送料無料 2018/02/07現在）と決して安くは無いところがネックです。 測定の様子については、ここでは省略します。一般的な測定の様子はネットで検索願います。 
測定した中性化深さの値を、平均的な中性化深さの経年変化のカーブにプロットし評価します。
左図は水セメント比が６０％の中性化深さを示す曲線（わが家を建設した当時に使用された生コンの配合）です。 最終的な、中性化深さの評価は、現在の中性化深さだけでなく将来の予測値での評価が大切です。その際に鉄筋の位置が大きなポイントとなります。上の図では、鉄筋の位置（かぶり厚）を基礎の表面から深さ５ｃｍとしました。 将来予想値の上限について簡略に評価をすると、鉄筋を施工する際の設置誤差を１ｃｍとすることで、深さ４ｃｍに黄色のライン。「中性化のこり」を１ｃｍとすることで深さ３ｃｍが中性化深さの最終的防御ライン（赤色のライン）と考えます。 基礎コンクリートの中性化深さ測定結果が、このカーブに対してどのような位置関係になるかで簡易な診断が出来ます。文献によると施工程度が劣っていた際（主としてバイブレータの不適切な使用）には、このカーブに対し１.４倍のスピードで中性化が進行するそうです。 万一、１.４倍を超えるスピードで中性化が進行しているとしたら、施工の程度を越えた、なんらかの問題が基礎コンクリートに内在しており、このまま放置すると、将来に問題が発生する可能性が有ると言うことになります（法定耐用年数を満たさなくなる可能性が有ります）。誤解の無いように補足しますが、基礎の打設時において、バイブレータの使用方法が不適切だった程度では、中性化が大きな問題になることは有りません。大きな問題になるレベルの中性化には、基礎の打設時およびそれ以降において何らかの問題があったことは確実ですが、その原因を推定することは可能でも立証することは極めて困難です。ただ、残念なことに実際に問題となる中性化レベルの基礎が世の中に存在しているのは事実です。 『ドリル法によるコンクリートの中性化深さ測定』は、基礎へ直径１０ｍｍ、深さは２０〜３０ｍｍ程度の孔をあけることになりますが、コア抜き（直径７５ｍｍ〜１００ｍｍ）による調査に比較して格段に基礎へのダメージが少ないため住宅基礎の健康診断には最適だと思います。 測定後の孔は無収縮モルタル等で充填します。基礎に保護の塗膜がある際には、必要によりタッチアップします。 測定の結果、通常よりも極めて速いスピードで中性化が進行していることが確認された際には、個人的な測定値では数値の信用度が低いことから、専門の試験機関で再測定を行い異常値を明確にした上で、対策を検討する必要が有ります。 ＜補足＞ @ コンクリートの健康診断の実施時期としては、診断の確実性と、万一問題が確認された際の処理に要する期間を考慮すると、中性化の進行が安定してくる建設後５年程度がよいかと思います。ただしそれ以降でも診断の確実性は損なわれません。いずれにしても保証期間を考えて判断することがよろしいかと思います。 A コンクリートの中性化とは、コンクリートの水和物である水酸化カルシウム（ｐH１２〜１３の強アルカリ）が大気中の炭酸ガスと結合して炭酸カルシウム（ｐH８．５〜１０程度に中性化）になることでアルカリ度が低下することです（中性のpＨ７になるわけではありません）。 中性化はコンクリートの表面から内部に向かって進んでいきます。コンクリートは中性化することで炭酸ガスが反応した分、重く緻密になっていきます。中性化前よりも強度は上がります。このため中性化が直接コンクリートの劣化にはなりません。 中性化が問題となるのは、コンクリート中の鉄筋は、その周囲のコンクリートのアルカリ度が低下し、ｐHが１０程度以下になると鉄筋表面のバリア（不動態皮膜）が破壊消失し鉄筋は活性化して腐食しやすくなることです。腐食により鉄筋の体積が膨張します。これがコンクリートにひび割れや剥離を招くことになります。 フェノールフタレインがコンクリートの中性化深さ測定に用いられる理由は、鉄筋のバリアが喪失するアルカリ度低下であるｐH１０程度を色で判断できるためです。単純に赤紫色に色変すればＯＫ、色変なしで中性化しているということになります。 フェノールフタレイン１％溶液による厳密な色の判断としては、中性では無色、pＨ８以上では淡いピンクになり、pＨ１０．０で濃いピンクになります（参考：さらに濃いpＨ１４を超えると色が消えて透明になります）。 JIS A 1152 コンクリートの中性化深さの測定方法 解説 （3.9うす赤紫の部分の扱い）に鮮明な赤紫色に着色した部分より浅い位置に薄紫色の部分が現れる場合がある。このような場合は、鮮明な赤紫色の部分までの距離を中性化深さとして測定する…と有ります。下図のｐH９から１０の辺りの色変ですね。この辺りの色変では鉄筋腐食領域と扱うとの意味合いです。 現場での色変程度の判定は難しいので、ちょっと色味が薄いと感じたらもう少し深い部分まで孔あけを進めて判断すべきです。 
B 中性化のスピードは水とセメントの比により異なります。水セメント比が大きいほど、つまり水の割合が大きいほど中性化のスピードは大きくなります。 中性化のスピードはコンクリート表面の仕上材の有無や、環境によって影響を受けます。 C フェノールフタレイン１％溶液は、危険物第４類アルコール類・水溶性危険等級２です。 pH（酸度）のアルカリ性を紅色で示す指示薬で無色透明（エタノール臭有り）の液体で、直射日光を避け、冷暗所にて保管する必要が有ります。 D ドリルビットが粗骨材を貫通した場合、中性化深さが実際よりも大きく評価されるため、正式な測定では、複数孔で行います。 
左の写真の例では、骨材を貫通している間は中性領域として評価されます。ただ実際は、削り粉を注意していればその色合いから骨材を削っていることは推測できます。正式な測定では、１測定箇所あたりの測定孔は３〜５点ですが、個人レベルで行うには、１点でも問題ない値が確認できたらＯＫだと思います。 問題の無い基礎ならば、建築後１０年程度で１０ｍｍ程度の中性化深さですから、測定自体は短時間で終わります。 
専門業者の測定だと、測定は左図の順に削孔し、３個の平均値を算出します。削孔３個の値はそれらの平均値との偏差(個々の値−平均値)/平均値×100が±30％以内でなければなりません。 偏差が±30％を超える場合は粗骨材の影響が考えられるため、偏差の一番大きな測定値を捨て、新たに４個目、それでもだめなら５個目の測定を行います。 E ドリルの刃はコンクリート削孔専用で、直径10oのものを使用します。 個人レベルで行うには、より小径（８ｍｍ程度）の刃でもＯＫだと思います F 削り粉へのフェノールフタレインの吹き付けは迅速に行って下さい。ただし一度生じた色変は、すぐには消えないのでその後の測定は慌てる必要はありません。 G 最近では、コア抜き（直径７５ｍｍ〜１００ｍｍ）調査よりも基礎へのダメージが少ない、ソフトコアリングと呼ばれる、２５mm程度の小径コアでコンクリートを採取しコンクリート強度や劣化調査を行う方法が実用化されています。 簡易な健康診断で問題が見つかった際の、精密診断として利用価値があると思います。詳細はソフトコアリングで検索願います。 H パルコンにお住まいで、基礎表面に気になるひび割れや膨らみがあったり、雨が当たる部位の表面の荒れが気になる方へ…。 個人で中性化深さの測定にチャレンジされる際に、不明・不安な点が有りましたら、メールで問合せ願います。可能な範囲で測定支援を行います。 I 内容的には、まだまだ未熟な部分が多いと感じています。もう少し踏み込んで表現したい部分も有りますが、3.11の思いを新たにする意味合いを込めて公開します。 |
