/ 33 0 土研新技術ショーケース2012 in 熊本 2012.11.14
表面含浸工法による
コンクリートの耐久性向上技術
寒地土木研究所
耐寒材料チーム
遠藤 裕丈
/ 33 1 代表的な劣化因子・損傷（寒冷地の事例） 沿岸部 （凍結融解、飛来塩分） 山間部 （凍結融解、凍結防止剤） 凍害・塩害の複合劣化 / 33 2 社会基盤整備を取り巻く環境・課題 これまで多く蓄積された社会資本ストックの維 持管理・更新費の増大に伴い、社会基盤の整 備に対する投資余力は減少傾向。 厳しい社会情勢（財政 少子高齢化）の制約 厳しい社会情勢（財政、少子高齢化）の制約 下で劣化対策を講じてライフサイクルコストの 最小化を図り、構造物を長く使いこなすことが 課題。 / 33 3 表面含浸工法 目的とする性能を発揮する液体状の材料（表面 含浸材）を刷毛、ローラー、スプレー等を用いて コンクリートに塗布、含浸させて、所定の機能を コンクリートに付与することでコンクリート部材の 耐久性を高める工法 耐久性を高める工法 / 33 4 表面含浸工法の特徴 工程が少なく、簡便で、施工性に優れる 製品によるが、全般的に経済性に優れる 施工範囲を、改質が必要な範囲に限定できる ため、合理性が期待 樹脂系の被覆材とは異なり 水蒸気透過性を 樹脂系の被覆材とは異なり、水蒸気透過性を 有する コンクリートの外観が大きく変化しないため、 施工後も目視による日常点検が可能 不足性能を補うことが可能（かぶり不足など） 改修時の産業廃棄物の発生量が少ない 含浸部は紫外線の影響を受けない / 33 5 代表的な表面含浸材 シラン系表面含浸材 コンクリート表層に吸水抑制機能を付与 ケイ酸塩系表面含浸材 脆弱なコンクリート表層の固化を図る 脆弱なコンクリ ト表層の固化を図る その他 例えば、含浸性防錆材（腐食抑制機能付与） 本日は検証事例を幾つか紹介/ 33 6
シラン系表面含浸材
/ 33 7 シラン系を塗布したコンクリートのイメージ 疎水基 （アルキル基） 水蒸気は通す 水滴は通さない O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O コンクリート表面 O…酸素、Si…けい素 / 33 8 シラン含浸部分 （吸水防止層＝保護層） 塗布6年経過後の道路橋地覆から 採取したコアに水を噴霧した状況 / 33 9 直接 噴霧 表面を 紙ヤスリで 塗布8年経過後の部材 表面に水を噴霧した状況 擦ってから 噴霧 / 33 10 試験施工の状況（北海道・美幌町） / 33 11 道路橋車道地覆（美幌・4年目） シラン塗布区間 無塗布区間/ 33 12 道路橋車道地覆（札幌・山間部・1年目） シラン塗布区間 無塗布区間 / 33 13 塩化物イオン量（塗布後、6年経過） 6 2) 無塗布 【場所】 北海道白糠町 【施工部材】 既設の地覆 ・打設から2年経過 ・軽度のスケーリング発生 5 【場所】 北海道美幌町 【施工部材】 打換え直後の地覆 ・塗布は打設から約2週間 ・経過後に実施 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 深さ(cm) 深さ(cm) 塩 化物イオン 量(g/cm 2 無塗布 塗布(1) 塗布(2) 施工時のCl-量 Fickの拡散方程式の 解から求めた6年前 の値(凍害ひび割れ の影響は無視) 5 / 33 14 試験施工の結果に基づいたコストの評価 万 円 ) 塗布 の B/C 無塗 布の B/ C 1.5 2.0 30 40 無塗布 発錆限界 到達 (部材打換) 2000 コストに見合った性能保持 効果が得られている領域 ※ここでは美幌橋での試験施工の結果の例を表示 費用 (百 万 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 0 費用 対効 果の 比 率 0.5 1.0 0 10 20 塗布 経過年数 経過年数 50年 20年 2000 万円 / 33 15
シラン系表面含浸材の利用拡大
＝ 表面被覆材の剥がれ抑制 ＝
/ 33 16 表面被覆材による部材保護機能低下例 材 脚柱 ウレタン被覆 材 寒冷沿岸域の脚柱 浮き 浮き 裂き / 33 17 シランによる表面被覆材剥離抑制実験 シラン塗布 ウレタン （ウレタン端部）付着強度 ①塩水浸漬 ②水中凍結融解（試験水は塩水） ③塩水浸漬3日→気中凍結融解4日→・・・（繰返し）/ 33 18 シランの含浸状況（切断面に水を噴霧） 非撥水部分 （非含浸） 撥水部分 （含浸） ウレタン下層 にもシランが 含浸 ウレタン / 33 19 被覆材端部の付着強度の経時変化 対 値 (M Pa ) 2.5 2.0 1 5 塩水浸漬 水中凍結融解 (塩水使用) → 塩水浸漬3日 → 気中凍結融解4日 → 塩水浸漬3日 → … （繰り返し） 1.2 1 0.8 0.6 0.4 絶 対 0 100 200 300 試験日数 1.0 1.5 相対値 (0 日を 1 とす る ) 付着 強度 無塗布 シラン塗布(1) シラン塗布(2) 0 100 200 300 試験日数 0 100 200 300 試験日数 / 33 20
ケイ酸塩系表面含浸材
/ 33 21 反応型と固化型の概念（イメージ） 固化型 （主にケイ酸リチウム系） 反応型 （主にケイ酸ナトリウム系） ・水とCa(OH)2と反応してゲル化（結晶） ・未反応の成分は乾燥・固形化（固形分） 新たなひび割れが発生した範囲 新たな ひび割れは 充填が図られる 新たな ひび割れは 充填されない 固形分は 難溶性のため 溶解・移動せず 塗布後、新たなひび割れが内部に発生 未反応の 固形分は水と 反応して溶解、 内部へ移動 / 33 22 道路橋主桁（北海道・石狩・海岸部） ひび割れが充填 されているの様子が 目視でわかる / 33 23含浸性防錆材（アミン）
/ 33 24 含浸性防錆材の概念（イメージ） コンクリート表面 気化・拡散 アミン 鉄筋周りに付着 / 33 25 室内実験（腐食速度低減効果の評価） 10-2 10-1 速 度 (mm/ 年 ) 激しい、高い 腐食速度 中～高程度 の腐食速度 発錆限界(1.2kg/m3) 塗布 無塗布 乾湿繰返し ヨーロッパ コンクリート 委員会の 判定基準 0 1 2 3 4 10-3 腐食 速 内在塩化物イオン量(kg/m3) 低～中程度 の腐食速度 の腐食速度 不動態状態 腐食速度測定 ・腐食速度の低減効果を確認 ・ただし、腐食速度を低～中程度に抑える ・のであれば、2kg/m3程度が限界 / 33 26 試験施工の状況（北海道・浜頓別町） / 33 27 試験施工一般図 / 33 28 腐食速度 の測定 / 33 29 追跡調査（腐食速度低減効果の評価） 中～高程度の 激しい、高い 腐食速度 (mm/ 年 ) 10-1 10-2 アミン＋シラン アミン 無塗布 シラン 再結線 ヨーロッパコンクリート 委員会の判定基準 0 塗布後経過年数(年) 不動態状態 低～中程度の 腐食速度 中～高程度の 腐食速度 腐食 速度 10-2 10-3 1 2 塗 布 前 塗布7日後 3
/ 33 30 研究成果の社会還元（留意事項の作成） 道路橋での表面含浸剤の適用にあたっての留意事項 （北海道開発局道路設計要領 第3集橋梁 第2編コンクリートに反映） 道路橋での 表面含浸材の 設計および施工に ぜひお役立て下さい / 33 31 道路設計要領のダウンロード手順 北海道開発局の ホームページ ①防災・技術・機械・電気通信 ②道路設計要領 ③第3集 橋梁 ④参考資料 / 33 32 留意事項の目次構成 1. 総則 1.1 はじめに 1.2 用語の定義 2. 基本事項 3. シラン系表面含浸材 5. 各部材への施工 5.1 地覆・面壁 5.2 橋座面 5.3 主桁 （コンクリート橋） 3.1 適用範囲 3.2 製品選定 3.3 作業の留意点 4. ケイ酸塩系表面含浸材 4.1 適用範囲 4.2 製品選定 4.3 作業の留意点 6. 記録 7. 劣化予測（シラン系） 8. 維持管理 / 33 33 【紹介】これまでの成果をまとめた報告 寒地土木研究所報告、第133号 （2011年3月発刊） 「凍結融解と塩化物による複合劣化に対する コンクリートの耐久性設計法および 寒地土木研究所HPの「月報」からダウンロードできます （http://thesis.ceri.go.jp/center/doc/geppou/zairyo/00359512101.pdf） 表面含浸材を活用した耐久性向上に関する研究」 / 33 34
