鉄筋コンクリート造建築物における鉄筋のかぶり厚さの信頼性設計手法の提案 : コンクリートの中性化によって鉄筋が腐食する場合

NII-Electronic Library Service 【論 　 文

1

UDC ；691

．

32 ：69

．

059

．

22 ：624

．

012

．

45 日本建 築学 会 構 造 系 踰 文 報 告集 第 3B4 号

・

昭 和 63 年 2 月

鉄 筋

コ

ン

ク

リ

ー

ト

造 建 築 物

に

お け る

鉄 筋

の

か

ぶ

り

厚

さ

の

　　　　　　　

信 頼 性 設 計

手

法

の

提 案

一

_{コ ン ク リ}

ー

_トの

_{中性 化}

_{に よ} っ て

鉄 筋

が

腐食

す る

場 合

一

正 会 員 正 会 員 正 会 員

和

嵩

押

泉

田

　

＊ 料 ホ 　 ホ 　 ホ

志

雄

雄

登

意

英

文

　

1．

序 　鉄 筋 コ ン ク リ

ー

ト造 建 築 物は

，

従 来 耐 久 性に優れ た も の との社 会 的 評 価がな さ れ て い たが

，

近年の劣 化 故 障の 顕 在 化によ り

，

期 待 されて いる耐 久 性が確 保さ れて いる か

，

疑 問 視さ れる よ うになっ て き た3｝

−

6）

_。

今 後 新設 され る 鉄 筋 コ ン ク リ

ー

ト造 建 築 物の耐 久性を確 保する ために は

，

耐久設 計 技 術 を確 立す ることが 不 可 欠である。 建 築 物の設計者は_， 常に耐 久 性 を考 慮し た設 計 を行っ て き た はずで あ るが

，

定 量 的な算 定 手 法は標 準 化さ れ て い な かっ たのがこ れまで の実 状であろう。 　建 築 物 ま たは部 材の経 時 的 な 品 質特性 を 『耐 久 性』と か 『寿 命』など とい う言 葉で表 現し てきた

。

こ れ ら の言 葉に は定性的な定 義は あっ ても， 定 量 的に定 義され て い な かっ た

。

この こ とが

，

耐 久 性 設 計とか寿 命 予 測な どの 定 量 的 な算 定 法を確 立す る上で の障 害と なっ て い た の で は ないか と思わ れ る

。

信頼性工学の分 野では_， 信 頼 性 を 「アイテムが与え られ た条 件で規 定の期 間 中

，

要 求さ れ た機 能を果た す こと がで き る性 質」 〔

JIS

　

Z

　8115 ）7］と定 義し

，

耐 久 性を含むより広い_{概 念}と して用い てい る。 信 頼 性を定 量 化 し

，

確 率で表し た ものが， 信頼度 7） で あ る

。

こ の _信頼度 を 数 量 的に扱うこ とに よっ て

，

定 量 的な設 計 や予 測が可能と なっ ている

。

　 鉄筋コ ンクリ

ー

ト造 建築物の耐 久 性の設 計 とか寿 命の 予測を行う た めに は_， 信 頼 性 工 学における定 量 的な考え 方を導入 す る必要が あ る と考える

。

まず 最 初に必 要な こ と は

，

  対象と は何か，   そ の適 正な機 能 とは何か， し たがっ て故障と は何か

，

  規定の 使用 環 境

，

  規 定の時 間

，

を 明確にす ることであ る8） 。 　本 研 究は， 定量的な耐 久性設計 法がい ま だ確 立されて い ない状況に おい て

，

信 頼 性 工 学の考え方 を導 入した新 しい鉄筋の か ぶ り厚さ の耐 久 性 設 計 手 法を提 案する こと 　本論文の

一

部は， 昭 和59， 61年度日本 建 築 学 会 大 会学 術講 演 梗概 集1）

・

Z］ に発表して い る。 　 ＊ 〔株 ）竹 中 工 務 店 技 術 研 究 所 　主 任 　i＊ _{（株）竹中工務 店 技 術研究 所　主 席 研 究 員} 　＊1＊ _{〔株 ）竹中工務店技術研究所 　研究 員} 　 　 （昭 和 62 年 7 月7日原 禍 受理 ） を 目的と し たものである

。

鉄 筋の か ぶ り厚 さの耐 久 性 設 計につ い て は

，

鉄 筋の腐 食を引き起こす劣 化 原 因ご とに 手 法 を確 立する必 要が あるが

，

こ こ で は

，

筆 者ら が数 年 来 自ら実 施 してきた経 年 劣 化 建 築 物の実態調査の統 計処 理結 果9 ｝

・

1ωを 基に

，

コ ン ク リ

ー

トの中 性 化によっ て鉄 筋 が腐食 す る 場 合に つ い て報 告する

。

　

2．

本手法の基本概 念 　 鉄 筋コ ン クリ

ー

ト造 建 築 物におけるコ ンク リ

ー

トの中 性 化は

，

経 年 的に着 実に進 行 し て いく。 こ の ため

，

コ ン ク リ

ー

ト中の鉄 筋は中 性 化に よっ て いつ か は_{腐 食}す る宿 命にある

。

本 手 法では

，

コ ンクリ

ー

トの 中性 化に よっ て 鉄 筋が腐 食し， 鉄 筋コ ン クリ

ー

_{ト構 造 物とし て の所要}の 機能を満た すこと が できなくなる場 合に限 定して いる。

　

本手法の基 本 的な考え方は

，

44件の実 際の経 年劣化 建築 物に お け るコ ンク リ

ー

トの中性 化 深さ， 鉄 筋の腐 食 状況 お よびか ぶ り厚さの実 態 調 査 結 果9LI°） をべ

一

ス に し た もの で あり

，

信 頼 性工学の考え方に基づい て， 鉄 筋コ ン クリ

ー

ト造 建 築 物にお け る鉄 筋 腐 食に よ る故 障 （以 下 腐 食 故障と呼ぶ _）を

，

鉄 筋が_腐食する確 率で定 量 的に定 義し よ う と す る もので あ る

。

し た がっ て， 上 述の明 確に すべ _き4_{項 目}s）_{を以 下}の よ うに定め る

。

　   対 象とは何か ：鉄 筋コ _ンク リ

ー

ト造 建 築 物ま た 　 　 　 　は鉄 筋コ ン クリ

ー

ト部 材 　   故 障とは何か ：コ _ン ク リ

ー

ト中の鉄 筋が腐 食し 　　 　　　 　　　 　　　て要求性 能 を満た さ な くなっ た 　 　 　 状 態 （鉄 筋の腐 食 確 率で定 義 す 　　 　　　 　　　 　　　る） 　   規 定の_{使 用 環 境} ：

一

_{般大気 中 （屋内外 ）} 　   規 定の時 間 　：目標 耐用年 数 　し た がっ て

，

水や土に常 時 接し てい る場 合

，

有 害な塩 分 を含ん でいる場 合， 化 学 的 作 用また は激し い気 象 作用 を 受ける場 合な どは

，

対 象か ら除 外す る。 　

3．

鉄 筋の腐食確率 　3

，

1 定 　 義 　鉄 筋の_{腐 食 確 率}とは_{， 対 象}と する鉄筋コ ン ク リ

ー

ト部 材 中の鉄 筋の内

，

有害な腐 食 状 態に あ る鉄 筋の確 率 と定

一

₅₈

一

N工 工

一

Eleotronio _Library

義する

。

有 害な腐 食 状態 とは

_，

鉄 筋コ ン ク リ

ー

ト部 材を 構 造 面

，

機 能 的 安 全 面また は美 粧 面の いずれ か ら捕え る か に よっ て異っ て く る。 しか し

，

これ らに関し ての研 究 は_森永博士等11 ）に よっ て進め ら れ て は い る もの の

，

いず れの_面か ら も有 害と さ れ る鉄 筋 腐 食の定 量 的な状 態は明 ら か に さ れ ていない のが現状であ る。 し た がっ て

，

こ こ で は鉄 筋の有 害な腐 食状態を

，

腐食グレ

ー

デング12 ）_が

_m

（断 面 欠 損は 目視観 察で は認め ら れ ないが

，

鉄 筋の _{全 周} また は全 長に わ たっ て浮き さびが生 じて いる；さ び評点 3） または】

V

（断 面 欠損を生 じて い る ；さ び評点 6）の 状態と定性的に_{定義 す}る。 　腐食 確率は， 環境条 件別， 部材別お よ び鉄 筋の種 類 別 に表す

。

例えば

，

屋外に面す る柱の フ

ー

プ 筋の全長を

L

と し， この 中で有害な腐 食 （腐 食グレ

ー

デング が

m

ま た は

W

）を生じ てい る部 分の全 長を

1

と す る と

，

鉄 筋 の 腐 食 確 率

P

とは_，

P

＝ （

l

／

L

）の こ とで ある。 こ の値 （l／L）は ラ ンダム に

N

_本の フ

ー

プ筋 を はつ り出し

，

有 害 な腐 食 を生 じて い る フ

ー

プ 筋 をn _本とし た場合， ／

V

が 十 分に大きい値で あ れ ば（n／N＞に

一

致す ることにな る

。

　3

．

2　 算 定の た め の与 条 件 　筆者ら が実 施し た経 年 劣 化 建 築 物の実 態 調 査の統 計 処 理結果9）

・

1°） や既往の研 究 成 果を基に

，

以 下の条 件 を設 定 す る

。

　

3．

2

，

1

　 中性 化速度 　中性 化 速 度は

，

経 過 時 間 tの平 方 根に比 例して進 行 す る とい うv7 則で 表 さ れ るの が_最も

一

般的で あ る9〕

・

13） 。 こ こ で も

，

v7 則に従い， 中 性 化 深さの平 均 値 α は以 下の式で示すことにす る

。

　　

Ct＝

α×β×γ ×

A

………・

・

…・

…・

…・

……・

・

（1） 　 　 　 　 α ：環 境 条 件による係 数 　　 　　β：仕 上 材に ょ る 係数 　 　 　 　 γ ：コ ン ク リ

ー

トの品質によ る係 数 　 　 　 　 t：材 令 3

．

2

．

2　中 性 化 深さのば らつ き 　経 年建物の実態調 査9や レデ

ー

ミ クス トコ ン ク リ

ー

ト の中 性 化 深さの ば らつ _きに関 する実

va14

）_に 基づ き 「中性 化 深さ の ば らつ き は正 規 分 布で_， 変 動 係 数 v は材 令に 関 係な く

一

定である」と設 定する

。

　3

．

2

．

3 鉄 筋の か ぶ り厚さの ば らつ き 　経 年 建 物の実 態 調 査1°｝ に基づ き 「鉄 筋のか ぶ り厚さの ば らつ き は正 規 分 布であ る」と設 定す る

。

　 3

．

2

．

4　コ ン ク リ

ー

トの中 性 化と鉄筋腐食との_{関 係} 　 経 年 建 物の 実 態 調 査9 ｝か ら

，

図

一

ユが得られ て い る

。

図

一

ユ で は

，

縦 軸は平 均さび評 点 を表し

，

横 軸は鉄 筋 表 面か ら 中 性 化 領 域 までの距 離 を 表 してい る

。

この図か ら

，

屋外では中性 化 領 域が 鉄 筋 に 到 達 す る と 急速に腐 食し始 めるが

，

屋 内では中性 化 領 域 が鉄 筋に到 達して も急 速に 腐 食 する ことは な く

，

腐 食の進 行は比 較 的 緩やか で あ る こ と が分か る

。

有 害な鉄 筋の_{腐 食 状}態 （腐 食グ レ

ー

デン グが

HI

ま た は

IV

）は

，

さび評 定が 3以 上 となっ た状 態と 定義した の で

，

さび評 点が 3と な る鉄 筋の表面 か ら中性 化 領域まで の距離を_，屋 内 外につ い て そ れぞれ_求める と， 屋外で は

0

， 屋内で は

一

20mm

− −

30　mm と なる

。

　し た がっ て

，

屋外面で風雨に さ ら さ れ る場 合に は

，

「コ ンク リ

ー

ト中の鉄筋 は中性 化領 域が鉄 筋 表 面に到達する と 同時に有害な腐食 状態 と な る」

，

屋 内 面の場 合に は安 全 側 とし て

一

20mm を と り

，

「コ ンク リ

ー

ト中の鉄 筋は

　　　　　　’

中 性 化領域が鉄 筋の か ぶ り 厚 さ を20mm 通 り こ し た時 点で_有害な腐食状態と な る」と設定す る。 　3

．

3 算定 方 法 　ば らつ き を もっ たコ ン ク リ

ー

トの中 性 化の進 行と ばら

』

つ きをもっ た鉄 筋の か ぶ り厚さの関 係を

，

概 念 的に図

一

2に示す

。

中 性 化深さ は

，

材令と ともに_{大 き}く な り

，

そ の標 準偏差 σ も材令

t

と と も に 大 き く な る_。

一

方

，

鉄 筋の か ぶ り厚さは材 令に関係な く あ る ば らつ き を もっ て 存 在して いる。 図

一

2に示し た中 性 化 深さの分布の経 時 的な進 行と

，

鉄 筋の か ぶ り厚さの分布との関 係 を

，

よ り 分か り やすくするために

，一

次 元 的に表 し たのが 図

一3

で あ る

。

中性化 深 さ は

，

材 令と ともに平 均 値が大き く な 平 均 さ び 評 点 6543210x （mm ） 　 　 　 》 　

−

30

−

20

−

1Q　 Q　 　lO　 20　30　40　 50 〜　 　 〜　 〜　 〜　 　 〜　 〜　 〜　 　 〜　 〜　　〜

』

30

−

20

−

10 　0 　　10 　20 　30 　40 　50 図

一

1鉄筋の腐 食に 及 ぼ す 鉄 筋 表面か ら中 性 化 領 域まで の影 響 　 　 　 9） 　 　 　 　 し 中 性 化 深 さ

一

C

ー

　 　 　 材 　 令 　 　t 図

一

2　 中性 化の進 行と鉄 筋の か ぶり厚さ

NII-Electronic Library Service 中性 化 深さCt の_{ぱ ら}つ き _{かSb 厚さD} ｝ 図

一

3　中 性 化 深さのば らつ き と鉄 筋のか ぶ り厚さ の関係 り

，

ばらつ き の度合も材令と と も に増大 し

，

あ る時 点か ら中性化深さの分布は

，

か ぶり_厚さの分布と重な る よ う にな る

。

この ことは

_，

中 性 化 深 さ が 鉄 筋のか ぶ り厚さに 到達し た

個

所が，あ る確率で存在す るこ と を示して いる。 　材 令 tに お け る中 性 化深 さの分布ノ（

C

，）を

，

平均 値 が

C

，で

，

標 準 偏差 が

C

，

・

v で あ る 正規 分 布 N。（

C

，

，

Ci・

vt）と し

，

鉄 筋の か ぶ り厚 さ の分 布

f

（

D

）を平 均 値 がD で

，

標準偏 差が σ である正規分布 N。（D

，

♂）と す る

。

鉄 筋の か ぶ り 厚 さ と中性 化 深 さの 差の 分布

f

（

D − C

，）は， （

D − C

，）を平均値と し， （

ci・

ガ＋σ 211／2_を 標 準 偏 差とする正 規 分 布 N。

．

c［（1）

− Ct

）

，

（

ci・

が＋σ2）］と な り

，

以 下の式で示される15）

。

　 　 　 　1 　 　 　 ／（

D − c

∂

菖

　 　　

＿

　 　　　 　　　 　　2 π

・

（

Cl・

vt ＋σ’）

　　　　　　　　

．

_exp

−

1

（

b

，・〕

一

の

一C

謂

…．

（、_） 　 　 　 2（

Cf・

v2 ＋σ2） 　し たがっ て

，

材 令

t

にお け る鉄 筋の腐 食 確 率

P

は， 上 述の与 条 件に より， 図

一

_{4に示 す 正 規 分} 布

No−

c の

O

mm _{以下 （屋外 ）}ま た は

一

20　mm 以下 （屋内 ）の面 積 で， 以 下の式で示され る

。

　1） 屋 外 面で風 雨に さらされる場 合

　

　　

P −

_∫

_二

∫ω

一

・即

一

ω

・

…・

・

一 …・

……

（・_） 　

2

） 屋 内 面の_{場 合}

　

　　

P ・

・

f

_二

t °

f

（・

一

・・）・｛

D − c

・）

一 ・

…一 ・

・

…・

（・） こ こ に

，C ，

，

　v

，D ，

_{お よ び}σ を与え る ことに よっ て

，

鉄 筋の_腐食確率

P

を算定す るこ と がで き る。 　

4．

鉄 筋の腐 食故障 　4

．

1 定 　 義 　鉄 筋コ ン ク リ

ー

ト構造物ま た は部 材が， コ ンク リ

ー

ト 中の鉄 筋 腐 食に よっ て， 要求さ れ ている機能を満た さ な く なっ た状 態 を

，

「鉄 筋の腐食故障」と呼ぶ ことにする

。

　4

．

2　鉄 筋の_{腐 食 確 率}に よ る定 量 化 　耐 久 性 設 計や寿 命予測を定量的に算定す る た めに は

，

「鉄 筋の 腐 食 故 障 を 定 量 化」す る必要が あ る

。

鉄 筋の 腐 食 故 障を鉄 筋の腐 食 確 率で定 量 化する場合， 以下の項目 を考 慮して設 定する必 要が あると考え る

。

  建築 物の社会

・

文化 的な重要 性   日常時の_安全性 （コ ンク リ

ー

トの は く落が生じ る 　 　よ う な事 故が_{発 生}し た場 合の

，

_{人 体}や器 物に対する 　　損 傷 を 与え る可能性 ）

一

₆₀

一

表

F −

1 鉄 筋の腐食確率と劣化症状との対 応 鉄 筋 の腐 食 確率P ｛％ ） 劣 化 症　状　の　発 　生　状　況 P＜0

．

5 健 全で

、

劣 化症状が見られ ない 0

，

5≦P＜ 3 _少数の劇

・

な ひびわ れ （錆汁

冨

） 3≦Pく15 各所に ひびわ れ （錆汁

革

〕

，

少数の鋼離

・

劔 落 15≦Pく 50 各 所 に剥 離

・

劔 落や鉄筋 霈出 50≦P 半分 以 上の面に剥 離

・

剥 落や 鉄筋 露 出 ＊錆汁は屋 外の場 合に顕 著に現 わ れる 表

一

2　鉄 筋の腐 食 故 障 と 考え る鉄 筋の腐 食 確 率P の提 案 値 損 傷 を 与 える可 能 性の 建 築 物の重 要 性 有 り 無 し 特に大きい 7 ％以 下 15 ％ 以 下 大きい 15 ％以下 30 ％以 下 普 通 30 ％ 以 下 50 ％以下 t

）

鉄 筋 廨 食に よ り

、

か ぶ りコ ン ク リ

ー

ト が 落下 し たと き

、

　 人 身 や 器 物に損 傷 を 与 え る 可能 性 　  鉄 筋の構 造 的な重 要 性 （どの部 材にど ういう機 能 　 　を持っ て使 用さ れて い る か

，

鉄 筋の種 類 ） 　鉄筋の_{腐食確 率}で鉄 筋の_腐食故 障を設 定 する の は

，

構 造 設 計 者が あ た るべ きであ る。 構 造 設 計 者は

，

建 築 物の 所 有 者 （ま た は管 理 者 ）の意 向を十 分 理 解した上で

，

自 己の設計思想に基づい て こ の値を設 定す る必 要が ある

。

　参 考まで に

，

筆 者 等の建 物 調 査の経 験 を もとに し て_， 建 築 物の劣 化 症 状におお よその鉄 筋の腐 食 確 率 を対 応さ せ た もの が表

一

12）_で ある

。

　筆 者ら は

，

上 述の 3項目を 考 慮し

，

表

一

1を参 考に_， かつ文 献 15） を 参 考に して

，

鉄 筋の 腐 食 故 障 と 考える 鉄 筋の腐 食 確 率の最 大 値を表

一

2の ように提 案する。 　

5．

鉄 筋 の 設 計かぶ り 厚 さ 　

5．1

定 　 義 　耐 久 性 上 必 要 とされ る鉄 筋の か ぶ り厚さに対して， 施 工誤 差 （ばらつ き）を見込ん だ

，

設 計に用い る か ぶ り厚 さの ことを 「鉄 筋の設 計か ぶ り厚さ」と定 義する

。

　5

．

2 算 定 方 法 　 鉄 筋の腐 食 故 障 を 鉄 筋の腐 食 確 率 P で定 量 的に定 義 （

P

を 設 定 ）し， 目 標 耐 用 年 数

T

を

t

に代入 し，

C

，， v および σ を定_める と， 式 （2）

〜

（4＞ を 用いて鉄 筋 の か ぶ り厚 さ

D

を 求める ことがで き る

。

こ の算 出され た

D

の値が鉄 筋の設 計か ぶ り厚さ

D

．と な る。 設計か ぶ り厚さD，を 定めて施 工した場 合

，

実 際の か ぶり厚さの ば らつ き は

，

D． を 平 均 値とし

，

σ を標 準 偏 差とする正 規 分 布と な る。 　 具 体 的な 数値 計 算は， 以 下の手 順で行う。 　 1＞ 標 準 正 規 分 布

N

（

0，

1）の下 側 100P パ

ー

セ ン ト 　　点 を， 以 下に示す

Hastings

の近似式 t7） で求め る

。

　 　

0

＜

P

≦

0．

5

の と き， N工 工

一

Eleotronio _Library

u（・）

一一

（

・

一

2

．

30753十〇

．

27061z

　 　 　 1十 〇

．

99229z 十 〇

．

04481　z 　　 　　　 　　 　　

・

・

・

…

　

tt・

tt・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

tt・

・

・

・

・

…

　（5 _＞ こ こ に

，

z

；

》＝死 「戸 　 　 　 　P ：鉄 筋の腐 食 確 率

）

　

　

一

2 　 　0

．

5くP ≦1の とき

，

　 　 　P

’

＝

1

−

P に対 し て

，

（5） 式 を適 用 し

，

u （P

’

） 　 　を求め

，

u _（

P

_）

＝−

u _（

P ’

_）と す る

。

　

2

） u（

P

）に正規分布

AV

．

−

t の標 準 偏 差　

Cl・

　vz＋σ 2 　 　を乗じ

，L

を求め る。 　 　　

L ＝

u（

P

）×

ci・

v2十σ2

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（

6

） 　 　　3 ）設計かぶ り厚 さ

D

，を 次 式によ り求め る

。

　 　屋外の場合，

　　　D

己

；C

，

− L ＝

αXβ× γXv／ア

ー

u（

P

） 　 　　　 　× 

CI。

v2十σ2

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

．

…

_（7） 　 　屋 内の場 合，

　　　D

ご

＝C

，

一

ゐ

一20＝

a ×βX γXv 「_〒「

−

u（

P

） 　 　 　 　 　× Cl

・

が＋σ2

− 20・……・・…一 ……・・

（8） 　5

．

3 試 算 　5

．

3

，

1　 定 数の設 定 　設 計か ぶ り厚さを 設定する ために は_，

C

，

，

　v お よび σ を具 体 的に設 定する必 要が ある

。

こ れ らの値を， 筆 者ら が実 施し た既 存 建 築 物の実 態 調 査 結 果に基づい て以下の よ うに設 定す る9 ）

・

］o］ 。 　1_） 式 （1 _｝に お け る 環境係 数 α 　 　　α

＝1，0

（屋外面で雨 風に さ ら さ れ る場 合 ） 　 　　α

＝

1

，

7 （屋 内 面の場 合） 　2） 式 （1）に おける仕 上 げ 材 によ る 係 数β

　　　

β

＝

1

．

0

（仕上 げが無い場合 ）

　　　

β〈1

．

0

（仕 上 げ が ある場 合；仕 上 げの種 類に_{よ ？} 　 　　　 　　　て 異 な り

，

中性 化 抑制効

．

果が大きい も 　 　　　 　　　の ほ ど小さい ） 　3）式 （

1

）に お け るコ ンクリ

ー

トの品 質に よ る係 数 　 　γ は

一

般 的な 条件にお け る 中 性化速度式 と して最も 　 　実 用 的な岸 谷式1Sjに基づ き， 水セ メン ト比 の関数と 　 　する （普 通 骨 材

，

普 通セ メン トの場 合 〉

。

　 　 　 （x

−

0

．

25｝ 　 　 　 （x ≧O

．

6） 　 　 　 γ＝

　　　　　

O

．

31

．

15十3x



．

（

g

＞ 　 　　γ

＝

＝

O

．

37

．

（4

．

6x

−

1

．

76）　　　（x≦0

．

6） 　4）　 中性 化 深さの変 動 係 数 v

．

　 　　v

；

O

．

3 （ば

．

らつ き が_小さい_{場 合 ）} 　 　 　v＝

0．

4 _{（ば ら}つ き が 普 通の場 合） 　 　　v

＝0．5

（ばらつ き が大きい場合） 　5） 鉄筋のか ぶ り厚さの標 準 偏 差 　 　 　σ

・

＝

5mm 〔ば らつ き が_小さい場 合 ） 　 　　σ

＝

10mm （ば ら つ き が普 通の場 合 ） 　 　 　σ

・

i15 　mm _（ばらつ き が大きい場 合 ） 　5

．

3．

2

設 計 か ぶ り厚さの_{算 出} 〕

，

〔Ct2

。

v2

．

十σ2〕） 　 　 　 CD

−

Ct ） 図

一

4　鉄筋のかぶり厚さ と中性深さの_差の_分布な らびに_鉄筋の 　 　 　 腐 食 確 率 　 　式 （

1 ．

）お よび 式 （9）で示 し たよ うに

，

CT

はα

，

β 　およびx を設 定 し

，

t

＝T

とすることに よっ て求め るこ 　と が で き る

。

し たがっ て

，

a

，

_β

，

　x

，

　T

，

σ お よ び v をパ 　ラ メ

ー

タ

ー

とすれ ば

，

鉄 筋の設 計か ぶ り厚さ

D

．は

，

鉄 　筋の腐 食 故 障 時の鉄 筋の腐食 確率

P

。の関数と し て求め 　る こと がで きる。 D． と

Pe

との 関 係を計 算し た結 果の 　例を図

一

5に示 す。 　　図

一5

（a_）お よ び （

b

）は

，

水セ メン ト比

60

％ で仕 上 　げ な しの場 合につ い て

，

目標 耐 用 年 数

T

をパ ラメ

ー

タ

ー

　と し た と きの

，D

．と

P

。の 関 係を表 し た もの で あ る。 　

Dd

は

P

。 が小さ く な るに従っ て増 大す る が

，

この増 大 　率 は

T

が 大 きい ほ ど 大 き く

，

ま た 屋 外 よ り も 屋 内の 場 　合に大き く な る。

．

これ は

，

屋 外よ り も屋内の_{場 合}に_中性 　化 速 度が大であ り

，

経過年数が大きい ほ ど中 性化 深 さの 　差が大 き く なる ことに起 因 して い る

。

屋内 外の D． を 比 較する と_， T が 65年 以 上の場 合

．

に屋 内の D，が屋 外よ 　りも大きくなる

。

．

　 　図

一

5（c＞お よ び （

d

）は

，

仕上 げな し で 目標 耐 用 年 数 T を 65年とし た場 合につ い て

，

水セメ ン ト比 コcを 　パ ラメ

ー

タ

ー

と し た と きの

，D

． と

Pe

の関係を表し た 　もの であ る。D。 はP。が小さ く な るに従っ て増大す る が

，

　この増 大 率はx が大きい ほ ど 大 き く

，

ま た 屋 外 よりも 屋 内の場 合に大き く な る。 これ は

，

屋 外よ り も屋内の場 1 　合に中 性 化 速 度が大であ り

，

また x が大きい ほ ど中 性 　化 速 度が大である ことに起 因し

．

て い る。 屋内 外の

D

．を 　比 較 する と

，

x が55 ％以上で

P

。が 15％以 下の 場 合 　に

，

屋内の Ddが 屋 外 よりも大き くなる

。

　　図

一

5（e） お よ び （

f

）は_， 水セ メ ン _ト比 60％ で 目標 　耐 用年数

T

を

65

年 と し た 場合につ い て_， 仕 上 げ材によ 　る_{係 数 β を}パ ラ メ

ー

タ

ー

とし たと きの

，

D，と Poの 関 　係を表し た もの である。 D．は

，

　 P。が小さ くなるに従っ 　て増 大 する が

，

こ の _{増 大 率}は βが大きい ほ ど大き く

，

　ま た屋 外よ り も 屋内の場 合に 大 き く な る

。

これは_， 屋外 　よりも 屋内の_場

’

合に中性化 速 度が大であ り

_，

また _{β が} 　大きい ほ ど中性化 速度が大で ある ことに起 因して い る

。

　屋 内 外の

D

．を 比較す る と， βが

0．

8

以

．

．

ヒで

P

。がユ

5

％ 　以 下の場合に

，

屋内の D，が 屋外よりも大き く な る

。

　　図

一

5（g）お よ び （

．

h

）は

，

水セメ ン ト比60 ％

，

屋外 　で仕 上 げな し

，

目標 耐 用 年 数

T

を60年と し た場 合につ

　

い て

，

かぶ り厚さの_標

_．

準偏差 σ ま たは中 性 化深 さの変

NII-Electronic Library Service 100 　 　 so か 　 　60 り 厚 さ Ddtee ） 4e 20 035 　　　7 　　　10 　　　15 　　　　　　30 　　　　50 駐 筋の腐 食 確 峯 Po 　e6） （e ） 耐 用 年 散 の 彫 響 【屋 外1 ］co 　 　80 計 か ぶ_60b 　 　 　40Ddfm ） 即 o3571015 　 30 　鉄 筋 り腐食 確 ＄Po　隔1 0》） 耐 用年致の影智1屋 内〕 50 100 BO 　 　 50 蹴 か ぶ り 厚 さ 瑰　dOltb レ 20 o35 　　T　　 10 　 　r530 　 　 50 　 鉄 筋の腐 食 確 畢PO〔％ ） 〔c｝ 水セメ

ン

ト比の彫 脚 〔屋 外〕 100 　　 80 殴 か ぶ_GO り 厚 さ Dd　dOtrm120 o35 　　7 　　 to 　　 t5 　　　　　30 　鉄 筋の腐 食 確 箪 PO 晄 ｝ 【d） 水セメ

ン

ト比の影唇［屋内 ｝ 50 100 80 　 　 60 設 翫 か ぶ ウ 埠 さ 　 　 　40Dd ［

皿

） か ぶ り 厚 さ Dd1

凹

） zo 0 100 80 60 40 20 D 357LO

　

15 　 30 　50 　跣筋O 腐 食 確 學LPoe も1 工t｝ 仕 上 げ 材 の 影 響 ｛昆 外 ｝ 3 　5 　　 7 　　 10 　　15 　　　　　 30 　　　 50 　　鉄 筋の厨 食 碗 里PO‘％I le］　か ぶb厚 さ の 標 ＄ 偶 差o 彫 響 100 80 　 　 50 設 鮒 か ぶ り 厚 ざ Dd 　90 〔

閲

｝ 20 o 100 　 　 80 か ぶ₆₀ り 厚 さ DdCm

”

｝ 40 2e o 35 　　 　7　 　　LO　　 　15　　 　 　　 　30 　鉄_筋り腐_衰確 車Po幌〕 ω 　 仕 上 げ 材の影 響 【屋 円150 3 　 5　　 　7　 　 　LO　 　　↓5　 　 　　 　　30 　　鉄 筋の腐 食 確 率PJ ％レ ω 　中k化 深 さ の変 動 係 数

り

影 辱 50 図

一

5　設計かぶ り厚さの算定図

62

N工 工

一

Eleotronio _Library

動 係 数 v

．

をパ ラメ

ー

タ

ー

と し た と きの

，D

，と

Po

の関 係を表 し た もの であ る。 D。は P。が小さ く な るに従っ て増 大す る が

，

この増 大 率は σ ま た は v が 大 きいほ ど

．

大 きく

，

ま た屋 外 よりも屋 内の場 合に大 きく な る。 こ の ことは

，

鉄 筋の施工精 度が悪か っ た り

，

コ ン クリ

ー

トの 品 質の ぱ らつ きが大き かっ た り す ると_， Dα が大き く な ることを示して い る。 　 以 上 述べて き たよ うに

，

設 計か ぶ り厚さ Dd は

，

ある 条 件で屋 外よりも屋内の場 合に大き な値を 必要と し

，

図

一

_5（

_b

_）の

_T

_{が 65年 以上 で} ，

P

。が

10

％以 下で は，　

D

。 が60mm 以 上と な る よ う な算 定 結果 が得られ るこ と

．

も あ る

。

これ らの場 合 は

，

吹 き抜けの部屋の天井面 がコ ン ク

．

リ

ー

ト打 放し で あ り， 中性 化 速 度が大で 鉄筋の腐食故 障によ る人 身 事 故の可能 性が大きい な ど

，

「

特 殊な条件に 限 ら れ る

。一

般に は

_，

屋内では仕 上げ が施さ れ

，

かつ鉄 筋の腐食 故障に よ る人身事 故の_{可 能性}が小さい ので

P

。 の_値を大き く設 定でき

，

異常に大きいか ぶ り厚さ を 必要 と す る 場 合は まれ であ ろ う

。

　設計か ぶ り厚さ

Pd

は

，

鉄筋の腐食故 障時の鉄 筋の腐 食確 率

P

。

，

目標耐 用年数

T ，

水セメ ン ト比 x

，

仕 上 げ 材に よ る 係 数 β

，

鉄 筋のかぶ り 厚 さの標準偏 差 σ， 中 性 化深さの_変動 係 数 v に よっ て影 響を 及 ぼ さ れ， これ ら の値 が大きい ほど大き な値 が必 要 とな る

。

　5

，

4JASS 　5に おける設 計か ぶ り厚さ と の比 較 　

JASS

　sig）で は

，

い かなる場 合で も確 保 し な ければな ら ない鉄 筋の最 小か ぶ り厚さ （

JASS

　5_{解 説 表}

一

9

．

2_＞ を規 定 し

，

この 値に 10mm 上乗せ し た値を設 計か ぶり 厚さの _{最 小 値 （}

JASS

　5_表

一9．

1_）と してい る。 ま た 17 節で は

，

表

一9．1

の _値に

10mm

上乗せ して_値を高耐久 性コ ン クリ

ー

トの設 計か ぶり厚さの 最 小 値 （

JASS

　5_表

一17．6

）と して_{規 定}してい る。 これ らの値は

，

屋内

，

屋 外

，

地 中の別に

，

仕上 げの有 無に分けて設 定さ れて いる。

°

本 手 法か ら得ら れ る設 計か ぶ り厚さ は

，

種々 の パ ラ メ

ー

タ を定 量 化す ることに よっ て求められ るもの で あ り，

JASS

　

5

に規定さ れ た値と直接比較す るこ と は で き ない

。

し か し

，

パ ラメ

ー

タを固定すれば

_，

JASS

　5の表

一

₉

_，

₁お よ び表

一

17

．

6の値と比較することがで きる

。一

般コ ンクリ

ー

トで は

，

目標 耐 用 年 数

T ＝

65年

，

x

＝

0

．

6

，

σ

±

10　mm

，

　 v

＝

O

．

4と設 定し

，

高 耐 久 性コ ン クリ

ー

トで は

，

目標 耐用年数 T

＝

100年

，

x

＝

O

．

55

，

σ

＝

10mm

，

　 v

＝

₀

_．

₄と設 定 し た と き

，Po

が 5％

，

15％ お よ び

30

％ の場 合に お け る設 計か ぶ り厚さ の計算 値

D

．を

JASS

　

5

の設 計 かぶ り厚 さの最 小 値

Ds

と 対 比 して表

一3

に示 す

。

同 時に

，

JASS

　

5

の_設計か ぶ り厚さの_{最 小 値}を用いた 場 合に お け る

，

目標耐用年数に 達 し た時点の鉄 筋の腐食確 率

P

。を表

一

3に併 記す る。 　表

一

3より

，一

般コ ンクリ

ー

トで は

Ds

に近LS　

D

_，を 示す _尸。の値は ま ち ま ちであ る が

，

仕上 げ有り の場 合に 表

一

3JASS 　5の_{設 計}か ぶ り厚 さの最 小 値 との比 較 JASS5による諱計かぶり厚さの最

4

頼D5本手怯によδ設計かぶ口厚さの計算面）d〔皿m｝

_昼

種 麺 髓　 位 仕 上げ か ぶり厚き 〔

■

冫 定 　馼 POi5鷺 嚇 Poi15瓢 嚇 P

。

覃

n魅 噸

飜

｝ 5　72 　71 　9L 　L 醐 有 無 3　03 　 α 6　85 　 54 　35 　L 擢風ス ラ ブ 凩 ス ラブ 非嵶 力壁 有 3　0 3　83 　

．

1z 　51 　7

＿

＿

，

舟 ∫セ コ ン ク リ 1 ト 斷 慧 4　0 5　64 　63 　82 　5 T

＝

砺年 瓢

置

o

．

6q

＝

L幅 v

＝

D

．

咽

零

1

，

β

_ロ

邑

LO 雨

．

53 　72 　71 　93 鵬 有 鶏 4　04 　0 6　85 　54 　

’

33 　4 妊 は　 り 耐 力壁 有 4　0 3　83 　12 　5

」

3 野 無 5　0 5　54 　63 　81 　0 3　42 　51

　

79 動 有 無 3　04

．

0 6　45 　且 4　03 　0 毘 岨 ス ラ ブ 床ス ラブ 鋼 か壁 有 4　0 3　73 　02 　38

鼕

琴

_ト 醐 猛 5　0 5　34 　43 　62 Toloo 年

・

x

＝

9

．

55

σ

■

n

■

》

；

o

．

嘲

暉

1卩

β

富

聖

．

_．

oDn 63 　42 　51 　76 鼬 有 盤 4　05Lo 6　45 　 且 4　01 　6 柱 は　 り 耐 力壁

L3

　73 　02 　3 且 脳 有 熱 5　06 　0 5　34 　43 　62 ：1：_{齶 靆 凌寒蹴 攤} ワ：β

＝

ロ

．

5

P

。が小さ

、

く， 仕 上げ無 しの場合に

P

。が大きい傾 向 を示 す

。

高 耐 久 性コ ンクリ

ー

トで は，

D

。に近い

D

，を 示す

P

。の値は 5％近 傍 が 最 も多く

，

一

般コ ンク リ

ー

トに比 較 して_，

P

。は小さい こ とが わか る

。

本

手

法を 用いて算 定 し た設 計か ぶ り厚さ

D

。 は，

P

。 を

5〜30

％ と設 定す ると

，一

般コ ン クリ

ー

トの屋 内で仕 上 げ がない 2つ の ケ

ー

ス を除き

，

JASS

　5の設 計か ぶ り厚 さの最小 値 D。 と 同等の値と なっ てい る

。

屋 内で仕

．

上 げがな

．

い 2っ の ケ

ー

ス は

，一

般の建 築 物において は

，

配 管ス ペ

ー

ス

，

天 井 裏な どの 直 接 目につ か な い箇 所で ある た め

，

P。 を大 き く採る こ と

．

がで き

，

Dd はDs に近づ く。 た だ

，

天 井 面が コ ンク リ

ー

ト打放 しの よ う な場 合には

，Ds

以 上 の 設計かぶ り厚さ

D

．が 必要と考え る

。

　

JASS

　5の設 計か ぶ り厚さの_{最 小 値}

Ps

を用いた と き， 目 標 耐 用 年 数に達

．

し た時点の 鉄 筋の _腐食確 率

P

。の 値 は

，一

般コ ン クリ

ー

トで は仕 上げ有りで平 均

8、

5

％

，

仕 上 げ無 しで平 均30

．

0％で あり

，

高 耐 久性コ ンク リ

ー

ト で は仕 上 げ 有り で平 均6

．

0％

，

仕上 げ無しで平 均

12．

5

％ で あ る

。

同

一

部 材で は

，

P。の値は

，．

高耐久性コ ンク リ

ー

トが

一

般コ ン クリ

ー

トの_{場 合}より小さ く

，

ま た 仕 上 げ有り が仕上 げ無しの場 合よ り小さい_{傾 向}に あ る

。

し た がっ て

，

JASS

　5の設計かぶ り厚さの最 小 値 を 用いる場 合， それぞれ 目標耐用年 数に達し た時 点で は

，

高 耐 久 性 コ ンクリ

ー

ト （水セメ ン ト比 55％ ）が

一

般コン ク リ

ー

ト （水セ メ ン ト比60％ ）の場 合より鉄 筋 腐 食の劣 化 症 状が軽 微で ある こ と

，

仕上 げ が 無いといずれ の種 類の コ ン クリ

ー

トで もこ の _{劣 化}症状が重く な ること が わか る

。

　

6．

本 手 法の応 用 　 　 　

’

　6

．

1　 新 設建築 物の設 計

・

施 工へ の応 用 　 鉄 筋の設 計か ぶ り厚さ

D

．は

，P

。

，

　

T ，

a

，

β

，

x

，

σ お よ び v を設定す ることに よ り算 定で き た が

，

その他に も さま ざ まな用 途に利 用で き る。

P

。

，

　

T ，

x

，

a

、

β

，

σ

、

　v お よび

D

．の 8変 数の う ち

，

任 意の 6変 数を固 定し

，

残り の 2変 数を縦 軸と横 軸に とり

，

その_関係を曲線で表せば

，

NII-Electronic Library Service 図

一

6　水セメ ン ト比と設 計か ぶ り厚さの関係 図

一

7　仕上げ材と設計か ぶ り厚さの関 係 横 軸の変 数を定め る ことに よっ て

，

縦 軸の変 数の値を容 易に求 めることができる。 この こ とを 利 用して

，

新 設 建 築 物の設 計 や 施工を行 う際

，

耐 久 性上必 要なコ ンク リ

ー

トの水セ メ ン ト比を定め た り

，

仕

一

ヒげ材を選定した りす ることがで き る

。

　図

一6

は

，T

または

Pe

の い ずれか _{と β}

，

　a および v を 固定し

，

水セ メン ト比 コc を縦 軸に

，

設 計か ぶ り厚さ

D

． を横 軸にとり

，

目 標 耐 用 年 数 T と α

，

または鉄 筋の 腐 食 確 率

P

。と α をパ ラ メ

ー

タ

ー

と し た もので あ る

。

こ れら の 図 か ら

，

設計かぶ り 厚 さ を定め

，

目標 耐用年 数ま た は鉄 筋の_{腐 食確 率}を設 定す るこ とに よっ て_， コ ン ク リ

ー

トに要 求さ れ る水セ メ ン ト比 を 求める こと がで き る

。

　図

一

7は_， T ま た は Poの い ずれ か とx

_，

σ お よ び v を 固 定 し

，

仕 上 げ 材に よる_{係 数 β}を縦 軸に

，

設 計か ぶ り厚 さ

Da

を横 軸にとり

，

目標 耐 用 年 数 丁 と α

，

ま た は 鉄筋の_腐食確率 P。と α をパ ラ メ

ー

タ

ー

とし たもの で あ る。 これ らの 図 か ら， 設 計か ぶ り厚さを定め

，

目 標 耐 用 年 数 または鉄 筋の腐 食 確 率 を 設 定 する ことに よっ て

，

コ ン クリ

ー

ト面に必要な仕上げ材の グレ

ー

ド 〔中性化 抑 制 性 能）を求め ること が で き る

。

な お， 図中の曲線は原 点 を 通 ら ない場 合がほと んどで ある

。

こ れ は

，

設 計か ぶ り 厚さ を

D

． と して施工 し た と き

，

実 際の か ぶり厚さに は ば らつ き が あ り， こ の ば らつ き の分布の平 均 値が D．で あ るこ と に起因 し てい る

。

例え ば， 屋 外でβ

』

Oの とき

，

鉄 筋の腐 食 確率を50％ 以 下 とす る た めに は

，D

． を0 以 上とする必 要が あ り

，

σ

＝

0 ま たは

P

。

＝

50 ％の場 合 を除き

，0

を通る こと は ない。 　また

，

図

一

8 は

，

T

，

α

，

σ

，

お よび v を 固定し

，

　

P 。

お よ び D． をパ ラ メ

ー

タ

ー

と して

，

縦軸 をx

，

横 軸をβと し たもの であ る。 これ ら の 図 か ら， 設 計かぶ り厚さを定 め たと き

，

所定の 目標 耐用年 数まで鉄 筋の腐 食 故 障を生 じ さ せ ない_{条 件}を満足 させ る_， 耐 久 性上必 要なコ ン ク リ

ー

トお よび 仕 上 げ材の品 質 性 能を求め るこ と ができ る

。

表

一

4は

，

図

一

8を 用い て

，

JASS

　5に規 定さ れ た 設計か ぶ り厚さ の最 小 値 （

JASS

　5の表

一

9

．

1お よび表

一

₁₇

_．

_{6） を用い る場 合に}

_，

_{耐 久 性上 必要な水セ}メ ン ト比 の最 大 値 を求 めたもので あ る。 　 6

．

2　既存建 築 物の耐 久 性 診 断へ の 応用 　 耐久 性 診 断に は

，

調 査 時 点 以 後の寿 命の予 測が欠か せ ないが

，

こ れ まで実 用 的な予 測 手 法が確立さ れ ていな かっ た。 本手法にお ける鉄 筋の腐 食 確 率の考え方を応 用 す れ ば

，

コ ンク リ

ー

トの 中性 化に起 因し た鉄 筋の腐 食に よ る 『寿 命』の予 測が可 能と なる

。

寿 命 予 測 手法 を 以 下

一

₆₄

一

N工 工

一

Eleotronio _Library

0

．

7 水 セ メ 　 0

，

6 ン ト 比 x 　O

．

5 0

．

4 0

．

7 水 セ

L

　 O

．

6 メ ン ト 比 x　o

．

5 30 40 50 o O

．

2 （a） 　 O

．

4　 　 　 　 D

．

6　 　 　 　0

．

8　 　

，

　 　1

．

0 仕 上げ材 に よ る係 数 　 β

一

_般

コ

ンク_リ

ー

ト｛T

・

＝

65 年 ｝

．

屋 外 0

．

7 水 セ メ 　 0

．

6 ン ト 比 X 　 D

．

5 0

．

4 目標 耐用年 数 65 年 屋 内

鬪

・

一

「

−

POP5 ％

−

_PO

_＝

ユ5％

、

、 、 、 、 、 し 　 　 、 巳 亀 、

：

1

秘

_鵡

605e403e 0

，

7 水 セ メ　0

・

6

ン

ト 比 x　O

．

5 0 O

．

2

．

価｝ 　 　0

．

4　　　　　　　0

．

6　　　　　　　0

．

8　　　　　　　且

．

0 仕 上 げ 材 に： る 係 数 　 β

一

般コンク リ

ー

ト｛T

＝

65 年 〕

，

屋内

：

：

翻

O

．

4　 　 　 　0

．

4 　 0 　　　　　　　0

．

2　　　　　　0

・

4 　　　　　　0

，

6　　　　　　0

．

8　　　　　　1

・

0 　　　　　　　0 　　　　　　　0

．

2 　　　　　　0

．

4　　　　　

’

O

．

6　　　　　　0

、

8 　 　 　 　仕 上 げ 材 に よ る 係 数 　β_{仕 上げ材}に よ る 係 数 　β 　 　 　 　（e）

．

高 耐 久 性コ

ン

ク リ

ー

ト〔T

＝

100 年 ｝

．

屋外　 　 　 （d ｝ 高 耐 久性コンク リ

ー

ト｛T

＝

100 年〕

，

屋 内 　 　 　 図

一

8　水セ メ ン ト比と仕 上げ材による係 数 との関 係 表

一

4　耐 久性 上必 要 な水セ メ ン ト比の最 小 値

JASS5

による設計かぶ；厚さの最小値 本手法を用いて得られる水セメント比の最大値伽 纖 都 　 位 仕上 げ かぶ_り厚さ lr ＞ 定 救 驪 ％ Po

＝

15駕 嫐 Po

茜

鱒 冤 囎 有 3　0 5　76 　3 串 圃 無 3　0 4　95 　35 　5 屋根ス ラブ 床 ス ラブ 誚 耐力嘩 有 3　0 5　26 　0

拿

｝

磐

’

渉 ￥ ト 斷 懸 4　0 丁

＝

55年

σ

＝

L』

■

v

_卩

昌

_．

_脚

9

．

嬬 β 司

．

00 司

．

65 　25 　76 　3 有 4 　0 6　3

・

零 寧 圃 無 4　0 5　35 　65 　9 柱 は 　 り 耐力壁 府 4　0 6　3

零

零

酬 無 5　0 5　76 　4 寧 有 3　0 5 　35 　 7

、

竃 　　曝 鼬 無 4　0 5　05 　25 　5 屋程 ス ラ ブ 俵ス ラ ブ 欄 有 4　0T

二

1皿年 ₅ 　7 事　　潔 零 　　喀

輕

ξ

_ト 剛 諏 5　0 5　45 　7 准 　　虚 有 4　0 σ

＝

仙■ v

昌

o

．

4

塞

．

，

β

＝

し

、

_．

00rO 65 　7 廓　　窟 串 　　ホ 助 無 5　0 5　25 　55 　8 柱 は　り 耐力壁 有 5　0 零　 　事 鵬　 　寧 窟 　　寥 斷 無 6　0 5　7 寧　　窟

．

寧 　　廓 渇 0

置

β し 撫 肚

，

罰 熊 胱 脯 出 上 時 冊 仕

・

：

・

距 　 掌

…

嘔 8 に示す

。

　1） 耐 久性 調 査を実 施し

，

コ _ン ク リ

ー

トの中 性 化 深さ 　　の平 均 値

C

、，と変 動 係 数 v

，

鉄 筋の平 均か ぶ り厚さ 　　

D

と標 準 偏 差σ お よ び調査時の経 過 年 数 tiを求め 　　る

。

　2） 寿 命 時の _鉄筋の腐 食確率

P

。 を設 定す る （表

一L

　 　 恥 鉄 筋 の 腐 食 確 率 p 1

．

0 　 　 　

k

命時 tt 　 　 　 　経 過年 数t 図

一

9 寿命 時 に お け る経 過 年 数 t

，

の求め方 　2参 照 ）

。

3）

　

中 性

化

深さ万，と材 令 tの関 係 を

，

次 式に より求 　 め る

。

　 　 　

．

　 　 　

．

　　

C

，＝ 沌π コ （

C 、

，／V71

’

｝×

A

4_{） 式} （2 ）

〜

（4 ）に_，

D ，

σ

．

、C

，お よ び v を代入 す 　るこ とに よっ て

，

鉄 筋の腐 食 確 率

P

と 材 令

t

の関 　係

P

＝

f

（

t

）を得

，

図 示_する

。

5

） 直線

P

　

・

！

　

PD

と曲 線

P ＝

f

（

t

）との交 点 を求め_，

．

NII-Electronic Library Service

’

　　

そ の時点で の経 過 年 数 t2を 求 める

。

　t2が寿命に達 　　した と きの_経過年数とな る （図

一

9参 照 ）。 　6） 調 査 時か ら寿命に達す る ま での余 寿 命は

，

（tt

−

t、） 　 　と な る。 　7） 調 査 対 象 建 築物の _要求耐 用 年 数 tsが

，

　 ts≧ t：の 　　場 合な ら現状の ま ま で要 求寿命 を 満 足 するこ と がで

　　

き ると判 断す る

。

ti＞ts＞

ti

の場

_合

な ら現 状の ま ま 　　で要 求 寿 命を満足 する ことが で きず_， 鉄 筋の腐 食の 　　進 行を抑 制す る処 置が 必要と判 断さ れる

。

　7

．

結　論 　実 際の_{経 年 劣 化 建 築 物}の_実態調査 結 果を基に

，

信 頼性 工学の考え方を導入 し て， コ ンクリ

ー

_{トの中 性 化に よっ} て鉄筋が腐食す る場 合に お ける鉄 筋のか ぶ り厚さの_耐久 性 設 計 方 法を検討し た

。

結果は以 下の ように要 約さ れ る

。

　 1） コ ンク リ

ー

トの_中性 化深 さお よ び鉄 筋のかぶ り厚 さがほ ぼ正規分布すること を基に

，

中 性 化 深さの平 均 値 と変 動 係 数

，

お よび鉄 筋の か ぶ り厚さ の平 均 値と標 準偏 差を設定す ることに よっ て， 鉄 筋が腐 食す る確率を求め る方 法を 見いだ した

。

　

2_）



この鉄 筋の腐 食 確 率を耐久 性の 指 標 と して

，

鉄 筋 の腐食に よ る建 築 物の故 障 を定 量 的に_{定 義}できた

。

　

3） 耐 久 性 上 要 求さ れる鉄 筋の _設計かぶ り厚さを

，

目 標 耐 用 年数， 中 性 化の速度と ば らつ き

，

鉄 筋の か ぶ り厚 さの ばらつ きおよ び目標 耐 用 年数に達した時の鉄 筋の腐 食確 率の関 数 として求め る

，

信頼性 設計 手法 を提 案で き た。

　4

）

　

本手 法 を 用い て

，

新 設 建 築 物に_耐久 性 上必要な

，

コ ン ク リ

ー

トお よ び仕上 げ材の 品質性能 を定 量 的に設 計 で き るこ と

，

お よ び既 存 建 築 物の_{余 寿 命}を定量的に予測 で き ることを例 証した。

　

な お

，

塩 害によっ て鉄 筋が腐食し た ケ

ー

スへ の本 手 法 の _{拡 張}が今後の課 題である

。

　 謝 　辞 　本 研 究の

一

部は

，

昭 和55年か ら 5年間に わ たっ て実 施さ れ た建 設 省 総 合技術開 発 プロジェ ク ト 「建 築 物の耐 久 性 向 上 技 術の開 発 ：鉄筋コ ン ク リ

ー

ト造 分 科 会 （分 科 会 長 ：岸 谷 孝

一

東 京 大 学教授 ［現日本 大 学 教 授 ］）」にお い て_行っ たもの であ る

。

　本 研 究 を進める に当た り， 東京 大 学 岸 谷 孝

一

一

_{教 授 （現} 日本 大 学 教 授 ）

，

建 設 省建築研究 所 第

2

研 究 部 友 沢 史 紀 室長 （現 東 京 大 学 教 授 〉お よ び 住宅 都 市 整 備公団 住 宅 都 市研 究 試 験 所 福士



_{勲 専 門 役}の_御指導を頂い た。 また

，

大 阪 大 学の鈴 木 計 夫 教授に は

，

本 研 究 をま とめ るに際し 貴重な御 助 言をい ただいた

。

こ こ に記 して感 謝の意を表

一

₆₆

一

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昭 和60 年10月

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PP

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101

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iO2 12） 福ゴ： _勲

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_友沢 史 紀

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日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概集

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昭和 　 　 55年9月

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32 13）　日本 建 築 学 会 ：コ ンク リ

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トの調 合 設 計

・

調 合 管 理

・

畆 　 　 質検 査 指針案

・

同解説

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技 報 堂 出版

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昭 和51年2月12目

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　 　 pp

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82

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85 14） 押 田 文 雄

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和 泉 意登 志 ： コ ン ク リ

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トの 中性 化 深さのば 　 　 らつ きにつ い て

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日本 建 築 学 会 大会 学 術 講 演梗概集

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昭 　 　 和 62年10月

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251

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25Z 15｝　建 設 大 臣 官 房 技 術 調 査 室 監 修

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国 ｝：技 術 研 究セ ンタ

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編 　　　；建 築物の_{耐 久性 向}

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ヒ技 術シリ

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ズ建築 構造編1　鉄 　 　 筋 コ ン クリ

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ト造 建 築 物の耐久 性 向上 技 術

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技 報 堂 出 版

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32 17｝ 芳賀敏 郎

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橋 本 茂 司：_{統計 解析}プロ グ ラム の基 礎

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口科 　 　 技 連 出版 社

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1980

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7

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pp

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82

〜

83 18｝ 岸 谷 孝

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：鉄 筋コ ン クリ

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トの耐 久 性

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鹿島出 版会

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　 　 1963 19）　日本 建 築 学 会：_建築⊥事標準仕 様 書

JASS

　5_{鉄 筋}コ ンク 　 　 　リ

ー

ト工事

，

昭和61年9月 N工 工

一

Eleotronio _Library

SYNOPSIS

UDC:691.32I69.059.22I624.012.45

A

RELIABILITY

DESIGN

METHOD

OF

COVER

THICKNESS

FOR

REINFORCEMENT

IN

CONCRETE

STRUCTURES

'

-On

case of reinforcement corrosion cqused

by

concrete

by [TOSH] IZUMI, Chief Research Engifieer, HIDEO

KASAMI, ResearchManager, and FUMIO OSHIDA,

search Engineer of Takenaka Technical Research

atory, Members ofA,I.J.

'

A

calculating method of thecover thickness forreinforcement required

for

_providing

durability

toreinforced concrete structures was studied

based

on theconcept

_gf

thereliability- engineering.

'

-

_.

The mAin Tesults are summarized as

foliows.

D

The corrosion _probabilityof Teinforcement

(P),

caused by carbnation, iscalculated using the average

value

(C,)

and coefficient of variation

(v)

og the carbonation

depth

of cQncrete, and th'eaverage value

(D)

and standard

deviation

(a)

of cover thickness

for

reinforcernent.

This

is

due

to the testresults thatthe scatte[ of the

carbonation

depth

of conc[ete and the cover thickness

for

ieinforcement isapproximated

by

the normal

distribu-tion.

'

''

'

2}

Using

thiscorrosion _probabilityof reinforcement, a

failure

condition of areinforced concrete structure can

b'e

_{quantitatively}

defined.

3)

The

design

thickness of the concrete cover

(D,)

required

for

_providing

durability

can

be

determined

with

the expectecl service

life

{T),

the environmental condition

(a>,

the

finishing

material

(t9L

the water-cement ratio of concrete

(x),

the cDefficient of variation of the carbonation

depth

Df concrete

(v),

the standard

deviatiDn

ef the

coyer thickness

for

reinforcement

(a)

and the allowable _probabilityof ieinforcement corrosibn

(Ph)

at the

falure

condition of a reinforced concrete structure.

4)

This

method

is

also applicable tothe

design

of thequality of concrete and

finishing

inaterialsrequired

for

providing

durabilityand to the estimation of the remaining service lifeof existing reinforced concrete structu'res'.