コンクリートのエフロレッセンス(白華)について

エフロレッセンス(白華ともいう)はコンクリートやレンガなどで起こりうる現象です。日常会話の中でこの単語が出てくる機会は少ないかもしれませんが、コンクリート構造物に囲まれた現代では恐らく一度は目にしたことがあるかと思います。

今回はエフロレッセンスについて説明します。

1. コンクリートのエフロレッセンスとは

そもそもエフロレッセンスとは何か。この原因の物質はコンクリート内部に存在します。主な原因となる物質はコンクリート中の水酸化カルシウム Ca(OH)2 です。この水酸化カルシウムが水に溶けてコンクリートの表面に滲み出し、空気中の炭酸ガス CO2 と反応することで炭酸カルシウム CaCO3 が生成されます。乾燥すると水分が蒸発するために結晶化して目に見える姿に変化します。

コンクリートが硬化する過程において、水酸化カルシウムとコンクリート中の余剰水が反応して比較的早期の段階(型枠を外してさほど時間が経過してない段階など)に発生したものを一次白華と呼び、コンクリートが長期にわたり強度を増進させていく過程で、雨や結露などから供給された水分が新たな水酸化カルシウムと反応して発生したものを二次白華と呼びます。

一次白華が広範囲に渡って発生するのに対して、二次白華はコンクリートの組織が緻密な部分には発生しにくく、水が移動しやすい箇所に局部的に発生する事が多いとされています。

 

エフロレッセンス発生のメカニズム

2. コンクリートのエフロレッセンスの問題

構造物にエフロレッセンスが発生した場合、どのような問題が生じるのでしょうか?明らかなひび割れから大量に発生している場合や、同時に茶色の錆汁が発生している場合はアルカリ骨材反応によるものやひび割れから浸透した水による鉄筋の腐食の可能性があるので極めて注意が必要です。

逆にこうした劣化が見られないコンクリートで発生している場合、エフロレッセンスそのものが構造体に悪影響を与えることはありません。そもそもエフロレッセンスが発生する原因物質はコンクリート自体に含まれる成分に由来することは上記した通りです。そこに発生条件が揃えばコンクリート製品でも生コンクリートで造られた構造物にも発生する可能性はあるのです。

実際にエフロレッセンスが発生した構造物はどのように見えるのでしょうか。エフロレッセンスが発生するとその部分が白く変色したように見えるため、施工不良と間違われたりコンクリートに異常が発生したと思われてしまう事も少なくありません。

この写真は実際に発生したエフロレッセンスの写真です。

白色に見える結晶がエフロレッセンスです。

 

 

3. コンクリートのエフロレッセンスの対策

構造体に大きな影響は無いと説明しましたが、できる事なら発生させないに越したことはありません。エフロレッセンスが発生しやすい条件とはどのような条件なのでしょうか?そしてエフロレッセンスを発生させないようにするにはどのような対策が有効なのでしょうか?

3-1. エフロレッセンスの発生時期と箇所

エフロレッセンスの発生するメカニズムは先に説明した通り、原因物質が水に溶ける→表面に滲み出す→空気中の炭酸ガスと反応→乾燥によって白色の結晶となる というものです。

そのため高温になる夏季はコンクリート内部でも水分が蒸発するため発生しにくいことが分かっています。逆に発生しやすい時期はコンクリート内部で水分が蒸発しない寒い時期(主に冬期)や湿度が高くなる梅雨の時期や台風、秋雨の時期には発生しやすいと言われています。

また湿潤と乾燥が繰り返されるような場所には発生しやすく、乾燥までの時間は短時間で乾燥するよりもじわじわと時間をかけて乾燥する箇所に発生しやすい事が知られています。

コンクリート内部の原因物質が水の移動に伴って誘発することから、ひび割れが発生している箇所や目地の付近など水の移動が多い場所ほど発生しやすいのもエフロレッセンスの特徴です。

まとめると、「低温多湿」「乾湿の繰り返し」「水の移動」これらがポイントと言えます。

3-2. エフロレッセンス予防

エフロレッセンスの発生時期と発生しやすい箇所は分かりましたが、実際の予防策としてどのようなものが有効か説明します。

  1. まずはコンクリートそのものの品質についてです。エフロレッセンスの発生原因のうち、水の通り道をなくしてしまうことが有効です。
    つまり組織が緻密なコンクリートを選定することが大事になってきます。これはあらゆる構造物について共通する事ですが、組織が緻密であればあるほどそのコンクリートは耐久性が高まります。水セメント比を低くすることや単位水量を極力少なくすることが有効です。特にコンクリート中の余剰水が少ないことは一次白華の抑制に効果的です。
  2. 次にコンクリートの施工に関してです。打込み時に十分な締固めを行うことや、打込み直後の初期段階において十分な養生を行うこともコンクリートの緻密化につながり、エフロレッセンスの予防として重要です。コンクリートの急激な乾燥を防ぐために十分な湿潤養生を行うことは特にコンクリート表面を健全な状態に仕上げるという点から、一次白華と二次白華の抑制も期待できます。
  3. 塗料や混和材料を使用する方法です。これはあくまでも補助的な方法かもしれませんが、上記の2つの予防策を十分に行う前提として併用することで抑制効果が増大すると考えられます。エフロレッセンスの防止剤という製品もありますし、防水効果が期待できる塗料もメーカーから製品化されています。

4. まとめ

エフロレッセンスが発生したとしてもそれ自体が構造体へ悪影響を及ぼすわけではなく、見た目の問題として考えられることが多いのは本文中で述べた通りです。水と原因物質がコンクリート内部から表面に移動することが一つの要素であるため、コンクリートの組織を緻密にすることはとても重要で、これはエフロレッセンスの抑制に限らず、構造物そのものの耐久性を高めることにもつながります。

問題としてとらえた方が良いケースは、明らかなひび割れ箇所近辺から発生しているエフロレッセンスです。ひび割れが表面に見えるだけでなく内部にも及んでいるとその部分が水の通り道となっている可能性があります。これはエフロレッセンスそのものの問題というよりは構造体の問題と考えた方がいいのかもしれませんが、ひび割れから浸透した水がエフロレッセンスを誘発している可能性も否定できません。

エフロレッセンスがなぜ発生したのか、その原因を正確に診断するのは経験と知識が必要になりますが、原因が構造物の劣化につながる重要なものであれば早急な対応が必要です。エフロレッセンスがきっかけでコンクリートに発生している異常を発見できるかもしれません。お気付きの点があった場合はすぐに専門家に確認することをお勧めします。