コンクリート診断士試験において、劣化原因の二大巨頭といえば**「中性化」と「塩害」**です。
両者は発生メカニズムこそ異なりますが、最終的なゴール（バッドエンド）は同じ、すなわち**「鉄筋の腐食（錆）」**です。 最新の「コンクリートのひび割れ調査、補修・補強指針2022（JCI）」においても、これらは「進行性の劣化（評価Ⅱ）」に分類され、適切な調査と将来予測が必須とされています 。
本稿では、診断士として必須の「調査方法（JIS基準）」と、寿命予測に用いる計算式「\(\sqrt{t}\)則」を、最新の指針に基づいて解説します。
1. 中性化（Carbonation）のメカニズムと調査
📉メカニズム：アルカリ性の喪失
健全なコンクリートは水酸化カルシウム\(Ca(OH)_2\) を多く含み、pH12〜13の強アルカリ性を示します。このアルカリ性により鉄筋表面に「不動態皮膜」が形成され、腐食が抑制されています。
ところが、空気中の二酸化炭素 (\(CO_2\)) が侵入すると次式の反応により炭酸カルシウムが生成され、アルカリ性が低下します。
$$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O$$
一般に、pHが概ね11〜11.5を下回ると不動態皮膜が破壊され、そこに水と酸素が供給されると腐食が始まります。
🔍調査方法：フェノールフタレイン法
中性化深さ（どこまで中性化が進んでいるか）の測定には、フェノールフタレイン溶液（JIS A 1152）を用います。
- 断面確保：コア採取またははつりにより、新鮮な断面を露出させる。
- 注意：切断面の過度な水洗いや乾燥は避ける。
- 噴霧：断面作成後、「直ちに」 1％フェノールフタレイン溶液を噴霧する。
- 試験ポイント：放置すると空気中の\(CO_2\)で表面が中性化し、誤差の原因となります。
- 判定：噴霧後の呈色状況を測定する（ノギス等で測定し、平均値を求める）。
2. 中性化の進行予測(\(\sqrt{t}\)則)
中性化深さは、拡散支配の段階で「時間の平方根」に比例する経験式で表されます。
📐基本式：
$$y = b \sqrt{t}$$
- \(y\)：中性化深さ（\(mm\)）
- \(t\)：経過年数（年）
- \(b\)：中性化速度係数（環境、セメント種、水セメント比、養生、表面仕上げ等で決まる）
📝 計算問題の解き方（例題）
【問】築16年の建物で中性化深さが20mmと測定された。この速度が一定と仮定すると、築64年時点の中性化深さはいくらか。
1. 手順①：係数 \(b\) を求める 現状のデータ（16年で20mm）を代入します。
$$20 = b \sqrt{16}$$
$$20 = b \times 4 \quad \rightarrow \quad b = 5$$
2. 手順②：未来を予測する 求めた \(b=5\) と、未来の年数（64年）を代入します。
$$y = 5 \sqrt{64}$$
$$y = 5 \times 8 = 40$$
答え：40mm
留意： 初期養生不足、ひび割れの顕在化、相対湿度の急変、仕上げの違い等があると \(\sqrt{t}\)則から外れる場合があります。
3. 塩害（Chloride Attack）のメカニズムと調査
🧂メカニズム：塩化物イオンによる不動態皮膜の破壊
塩害の最大の特徴は、「中性化していなくても（高pHのままでも）錆びる」という点です。
コンクリート中に浸透した塩化物イオン\(Cl^-\)が鉄筋の不動態皮膜を直接破壊します。
- 飛来塩分：海からの潮風や、凍結防止剤により表面から浸透するもの（外部からの供給）。
- 内在塩分：海砂の使用などにより、建設当初から内部に含まれるもの。
⚠️腐食発生の閾値の目安
- 発錆限界濃度（硬化コンクリート中の総塩化物イオン量）：\(1.2\text{kg/m}^3\)（一般的な目安）
※条件により1.0〜2.5 kg/m³程度まで幅があります。JCI指針では「総塩化物イオン量」を基準としますが、土木学会等では「塩化物イオン濃度」を用いる場合もあります。
試験問題の前提条件に従ってください。
🔍調査方法：塩分量プロファイル
表面だけ測っても意味がありません。**「深さごとの濃度分布（プロファイル）」**を取得します。
- サンプリング：ドリル削孔粉を深さごとに採取、またはコアを切断してすり潰す。
- 分析：硝酸銀滴定法、イオン電極法などで濃度を測定。
- 評価：グラフを作成し、**「鉄筋位置（かぶり深さ）」**での濃度が閾値（標準値\(1.2\text{kg/m}^3\))を超えているかを確認する。
（参考）拡散モデルのイメージ:
半無限体の表面濃度 \(C_s\)、初期濃度 \(C_0\)、拡散係数 \(D\)、深さ \(x\)、時間 \(t\) とすると、
$$C(x,t) = C_0 + (C_s – C_0) \left( 1 – \text{erf} \left( \frac{x}{2\sqrt{Dt}} \right) \right)$$
鉄筋かぶり \(c\) での濃度が閾値 \(C_{\text{crit}}\)（例：\(1.2 , \text{kg/m}^3\)）に到達すると腐食開始:
$$C(c,t) \ge C_{\text{crit}}$$
試験では式の厳密解よりも、濃度プロファイルのグラフから**「かぶり位置の濃度が閾値を超える時期」**を読み取る力が問われます。
🧪 【補足コラム】鉄はどうして錆びる？（腐食の電池作用）
鉄筋の腐食は、実は**「電池（電気化学反応）」**と同じ仕組みで進みます。 コンクリート内部で、鉄筋が「アノード」と「カソード」という2つの極になり、電流が流れることで錆が発生します。
- アノード（陽極）：鉄が電子を放出して溶け出す場所（ここで錆びる）。
$$Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-$$ - カソード（陰極）：放出された電子を、酸素と水が受け取る場所。（酸素・水が関与）
$$O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$$
💡 診断士の視点 この「電子のやり取り」を強制的に止めるのが**「電気防食工法」**です。 また、コンクリートが乾燥していると錆びないのは、電流を流すための「水（電解質）」がないため、回路が成立しないからです。
5. まとめ（中性化と塩害の要点整理）
要点を一覧表に表にまとめました。
| 項目 | 中性化 | 塩害 |
| 主原因 | \(CO_2\)（二酸化炭素） | \(Cl^-\)（塩化物イオン） |
| 腐食メカニズム | \(pH\) 低下による皮膜喪失（概ね\(pH\) 11以下で危険） | イオンによる皮膜直接破壊（高\(pH\)でも、危険） |
| 調査方法 | フェノールフタレイン法 （直ちに噴霧・赤色は健全） | 塩分量プロファイル （鉄筋位置の濃度を確認） |
| 進行予測 | \(\sqrt{t}\)則 (\(y = b \sqrt{t}\)) | 拡散方程式（Fickの法則） （プロファイルから図読取り） |
| 危険ライン | 残りかぶり 10mm以下 （中性化ぜんが鉄筋に迫る） | 1.2 \(\text{kg/m}^3\)以上 （鉄筋位置での濃度） |
📝【力試し】理解度確認クイズ
記事の内容を理解できたか、3つのクイズでチェックしてみましょう！
Q1. フェノールフタレイン溶液を噴霧した際、健全（アルカリ性）な部分はコンクリートは何色になりますか？ A. 無色 B. 赤紫色 C. 黄色
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正解：B. 赤紫色 ここが試験で最も勘違いしやすいポイントです！ 「赤＝危険」ではなく、**「赤＝アルカリ性（元気）」**です。無色の部分は中性化しており、不動態皮膜が破壊されるリスクがある領域です。
Q2. 中性化の進行予測（\(\sqrt{t}\)則）において、経過時間が「4倍」になると、中性化深さは何倍になると予測されますか？ A. 2倍 B. 4倍 C. 16倍
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正解：A. 2倍 中性化深さは時間の平方根（ルート）に比例します。 時間が4倍になると、深さは \(\sqrt{4} = 2\)倍になります。同様に、時間が9倍になれば、深さは3倍になります。
Q3. 一般的なコンクリートにおいて、鉄筋腐食が始まるとされる塩化物イオン量の目安（発錆限界濃度）はどれくらいですか？ A. (0.3 , \(\text{kg/m}^3\) B. \(1.2 , \text{kg/m}^3\) C. \(2.5 , \text{kg/m}^3\)
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正解：B. \(1.2 \text{kg/m}^3\)
この数値は暗記必須です。なお、 \(0.3 \text{kg/m}^3\) は新設時の規制値（JIS）としてよく出てくる数値ですので、混同しないようにしましょう。
📅次回予告
次回は、コンクリートの「癌」とも呼ばれる厄介な劣化現象、**「【診断士-04】アルカリシリカ反応（ASR）のメカニズムと判定方法」**について解説します。なぜ骨材が膨張するのか？ 試験で頻出の「3つの条件」と、JCI指針で定義された「水掛かり」との関係を整理します。
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