チューリッヒ工科大学（ETH Zurich）の新しいモデルによると、低二酸化炭素（CO₂）コンクリート配合は、特定の場所で持続可能に使用できるのは最大50年ですが、他の場所では早期に劣化する可能性があります。このモデルは9月7日に発表され、環境に優しいコンクリートの広範な使用を促進することを目的としており、追加のメンテナンス問題を引き起こさないようにしています。研究チームは3つのコンクリート配合をテストし、スイスのチューリッヒ、ノルウェーのベルゲン、ブラジルのマナウス、中国の怀来からの気象データを利用しました。このモデルはコンクリート内部の湿度変化を追跡し、鉄筋の腐食速度を計算します。
湿度が重要な要素となります。
低 CO₂ コンクリートは異なる気候条件での耐久性に顕著な差がある
コンクリートは現代建築に欠かせない存在ですが、セメントの生産は大量のCO₂を放出します。低排出セメントはより環境に優しい建物の建設に寄与しますが、これらのセメントを使用して製造されたコンクリートは、従来の混合物よりも早く炭酸化が進むことが多いです。炭酸化プロセスでは、大気中のCO₂がコンクリートに浸透し、その化学成分を変化させ、鉄筋を囲む保護層を取り除く可能性があり、鉄筋が錆びる原因となります。現在の基準は炭酸化の遅延に集中しており、研究者たちはこれが低CO₂配合の鉄筋のその後の腐食速度における不利を無視していると指摘しています。
湿度の影響は、3つの配合間の違いをはるかに超えています。チューリッヒ工科大学の建材研究所のクリスティアナ・アルバート（Cristhiana Albert）氏は、湿ったコンクリート内の鉄筋が錆びる速度は、乾いたコンクリート内のそれよりも100倍速い可能性があると述べています。
4つの地点の気候条件は異なりますが、ヨーロッパの基準ではこれらの地点はすべて同じ「交互に湿潤と乾燥」カテゴリーに分類されています。モデルは、同じコンクリートが各地点で異なるパフォーマンスを示す可能性があることを示しています。「気候の影響は私たちの予想を超えており、同じコンクリートが異なる気候条件で全く異なるパフォーマンスを示す可能性があります」と、チューリッヒ工科大学の材料耐久性教授ウエリ・アングスト（Ueli Angst）氏は述べています。ベルゲンとマナウスは明確な例を提供しており、両地域の年間降水量は約2,500ミリメートルですが、計算された腐食速度は異なります。
この違いは時間要因によって説明できます。コンクリートは急速に水を吸収しますが、乾燥は遅く、雨季と乾季の順序が年間降水量や平均湿度に与える影響がより重要です。そのため、特定の地点では、いくつかの低CO₂コンクリートのタイプが50年またはそれ以上持続可能である可能性がありますが、他の環境では早期に劣化する可能性があります。
このモデルは、実際の状況での検証が必要です。研究結果は、低CO₂コンクリートが自動的に耐久性がないまたは安全でないことを意味するものではありません。その強度は従来のコンクリートと同等であり、たとえ炭酸化速度が速くても、材料が湿気を保持しない限り、鉄筋の錆びる速度は依然として遅い可能性があります。「私たちは、異なる気候条件下での環境に優しいコンクリートの長期的な挙動をよりよく理解する必要があります」とアルバート氏は指摘しています。したがって、今後のプロジェクトでは、すべての地域で同じ基準を適用するのではなく、地域の気候に基づいてコンクリートを選択する必要があるかもしれません。特に湿気の多い地域では、水の浸透を制限するための追加の対策が必要になる可能性があります。
「現在の基準は、新しい環境に優しい材料の障害となる可能性があります」とアングスト氏は付け加えました。
この方法は、通常の計画に使用する準備が整っておらず、その計算は依然として複雑であり、実際の建物でのさらなる検証が必要です。研究者たちは、新しいコンクリートを評価するためのより簡単な方法を開発する必要があります。将来の気候テストでは、気候変動を考慮に入れる可能性もあり、降雨と乾燥期間の頻度や持続時間の変化が腐食速度を変える可能性があり、どの低CO₂コンクリートが長期的に特定の地点に適しているかを特定することができます。