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Project brief 1
プロジェクト紹介【寄稿】252号目次域で腐食が一方的に進む。この1981年にかけて順次竣工したが、に見られること。

局部腐食の形態を、マクロセル腐

2002年にはカーテンウォール版の③ 水深の浅い取付バンド位置食と呼ぶ。

脱落が報告されていた。潜水目

ではほとんど発生せず、比較

港湾施設では、水面（平均干潮視調査の結果、カーテンウォール的深い取付バンド位置に発港湾構造物の維持補修プロジェクト面）直下付近にマクロセル腐食が版を取り付けているH形鋼の腐食生していること。

多く発生することが知られており、は 激しいもの の 、肉 厚 測 定 の 結④ 港外側杭でも港外側面（カー〜鋼構造防波堤の局部腐食事例を題材とした腐食メカニズムの推定〜集中腐食と称して特に警戒されて果、鋼管杭については比較的腐食

テンウォール版取り付け側）いる。
（図2）の進行は軽微であり、鋼管杭本体に集中していること。
メカニズムは不明であったが、は健全と判断していた。

板野誠司
ITANO Seiji
株式会社エイト日本技術開発
河川港湾部
港湾グループ■ はじめにて大きな弊害となっている。

このため、2009年にカーテンウ①②の状況から、取付バンドが局対 象 施 設 は 、日 本 海 の 沖 合

ォール版の付け替えを目的とした部腐食の発生に何らかの影響を80kmに位置する離島の内湾にあ補修工事が着手されたが、カーテ及ぼしていることは容易に想像がる鋼構造防波堤である。

ンウォール版や取り付け部材を撤ついた。

図3に示すように、RC製のカー去した段階で、鋼管杭本体に貫通しかし、一般的傾向として水面テンウォール版を、鋼製の取付バ孔等の著しい局部腐食が発見さ直下の腐食量が多いのに対して③修工事において発見された珍し

ンドとH形鋼を介して鋼管杭に取れた。の状況は考えにくいことや、取付り付 け た 構 造 で あ る。1979〜

厳しい財政制約下にある我が

鋼矢板や鋼管杭など鋼構造部

い局部腐食の事例を題材に、腐国では、近年、公共事業費が縮減材の腐食は、残存肉厚を測定する食の原因・メカニズムの推定につされ続ける一方で、高度経済成長ことで腐食量を定量的に評価でいて報告するものである。

期に集中して建設された多くのイきる。しかし、大半が水面下に没ンフラ施設が更新時期を迎えていする港湾施設では潜水士を介在る。港湾施設においても例外でする水中調査となるため、肉厚測バンドでも位置が限られる④の状■ 発生した局部腐食について況も原因は不明であった。

局部腐食の発生状況を図4に示■ 局部腐食の一般的な原因す。調査の結果、局部腐食の発生■ 腐食のメカニズム

定調査の実施頻度（時間間隔や調ード（還元）が同時に起こる電気化集中により重点的に取り組まれる査数量）が十分でなかったり、海学的反応である。
（図1）

中で、多くの港や施設では、既存生生物の付着によって十分な目視腐食環境が均一な場合、鋼材施設の延命化を重視しつつある。

調査さえ困難であったり、厳しいの表面に形成されるアノードとカソ

港湾施設では、施工期間が比調 査 環 境 に ある。また、溶 存 酸ードが、絶えず位置を変動しなが較的短いことや軟弱地盤への適素、pH、鋼材の化学成分や海生ら相互に入り混じって分布するた応性などから、以前から鋼構造形生物など、腐食に影響を与える因

め、鋼材全面が平均的に腐食す式が多用されてきた。しかし、鋼子が多様な中で、断片的な調査結る。この腐食形態をミクロセル腐構造形式では、腐食という経年変果から異常腐食の原因を究明す食という。反対に、腐食環境が偏化を避けて通ることができず、施る難しさもある。

ることでアノードとカソードの領域が固定される場合は、アノード領

本稿では、鋼構造防波堤の補のようなものが挙げられる。

かった。

M.S.L.
（平均水面）
M . L . W . L .（ 平 均 干 潮 面 ）鋼材
Fe

局部腐食の原因には、例えば次状況に一定の傾向があることがわ

カソード領域腐食とは、アノード（酸化）とカソはなく、新規施設の計画が選択と設の維持管理や延命化にあたっ■ 対象施設の情報

1）水面直下の集中腐食① 港内外の杭のうち、港外側

アノード領域（集中腐食）

杭のみに局部腐食が見られ

2）異種金属腐食ること。

3）河川水の混入
4）海生生物の着生② その大半は、取付バンドに【標準断面図】【 正 面 図 】

4.50m
港外側

しかし、対象施設の局部腐食の覆われていた部分の鋼管杭

図2 集中腐食の模式図

12.00m
港内側

上部工
（RC）

3.00m

3.00m

12.00m
3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

12.00m
3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

H.W.L.

H.W.L.+0.46
L.W.L.-0.07

取付バンド
(SS)

L.W.L.

カーテンウォール版（RC）
取付バンド(SS)

DL=-5.00

DL=-5.00

捨石【腐食反応機構】

既設杭φ700×t12(STK-41)

アノード反応：Fe → Fe2+ ＋ 2e既設杭φ700×t12(STK-41)

カソード反応：H2O ＋ 1/2O2 ＋ 2e- → 2OH-

【取付部模式図】【ミクロセル腐食とマクロセル腐食】
Fe2+O2Fe2+O2Fe2+O2

O2O2
Fe

O2O2

延ボルト締めカソード領域

鋼材Fe
各領域が固定化

図1 腐食反応のメカニズム

044

Civil Engineering Consultant

VOL.252 July 2011

マクロセル腐食【施設諸元】
構造形式 ： カ ー テ ン ウ ォ ー ル 式 防 波 堤

2+アノード領域

ミクロセル腐食

港
内側

港
外側

O2

絶えず
位置を変動
鋼材Fe

既設杭φ1000×t14(STK-41)

鋼管杭(STK)

山形鋼(SS)

ボルト(SUS)
Ｈ鋼(SS)

取付バンド(SS)

体：鋼管杭φ700×t12(S TK-41)
φ1000×t14(STK-41)

天 端 高 ：+1.40m

杭長設置水深 ： - 5 . 0 0 m ～ - 1 1 . 0 0 m

傾 斜 角 港 外 側 θ = 5 °, 港 内 側 θ = 1 5 °竣

溶接本

長 ：L=72.0m （図は一部省略）

工 ：1979年～1981年

港外側L=57.00m,港内側L=59.00m

カーテン版 ： B 2 9 4 0 × H 9 9 6 × t 2 0 0 ( R C )
取 付 部：H-350×350×12×19(SS41)
取付バンドP L(SS41)
ボルト・ナットM24(S US)
上部

工 ： σ ck = 2 1 0 k g / c m

2

カーテンウォール版は、H鋼フランジにボルト接合

図3 対象施設の説明図

Civil Engineering Consultant

VOL.252 July 2011045

■ 対策

発生状況や、周辺施設の腐食状況・鋼管杭の一部が取付バンドで致することが判明した。さらに材で、カーテンウォール版が最後までも検証の結果、1）〜4）のいずれ覆われることにより、覆われた料学の研究事例から、腐食環境下残っていた比較的水深の深い部以上の2点を支配的な腐食原因た。本事例のような隠れた腐食も、今回の局部腐食の支配的原因部分では恒常的に海水循環で繰り返し応力が作用すると局部分では、波圧による繰り返し応力と捉え、対策はそれらの腐食要因は、非常にやっかいである。施設ではないと判断した。

が悪化し、周辺部に比べて貧腐食を起こすことが判った。これが作用し続けたため、腐食が進行を排除すべく、カーテンウォール版の維持管理中の点検等であれば、酸素化する。

らをヒントに、次のように考えた。

した。港内側面より港外側面の腐の取り付け構造や腐食環境の改

通常、部材の撤去や取り外しを伴・これによりアノードに固定化さ・カーテンウォール版の存在に食が著しかったのは、港外側面に善策（防食工）を提案した。

わないため、隠れた腐食の発見はれ続けたために、マクロセルより、波圧は取付バンド箇所より大きな波圧が作用するためで腐食となった。
（図5）に集中して作用する。

ある。

■ 局部腐食の原因推定1
このように、通常と異なる腐食形態であることから、腐食原因を根本から考え直す必要が生じた。
局部腐食（マクロセル腐食）とな状況①②の説明ができる。

る条件は、アノード／カソードが固■ 局部腐食の原因推定2定化されることであるから、その■ まとめに補修工事中に隠れた腐食が発本稿では、局部腐食の発生事な対応が必要である。本稿で原を持つ発錆面が破壊（活性化）因を 究明 ではなく 推定 と称しされ、再びアノードとなることで取付バンド箇所のうち、局部腐腐食が助長される。
（図6）ある。ここでヒントとなったのは、食が発生した水深の深い位置と、このメカニズムによって、腐食状腐食という酸化・還元反応におい発生していない浅い位置につい況③④の説明が可能となる。すなて、酸素が不足する領域がアノードて、その置かれていた環境の差にわち、水深の浅い部分では、カー着目した。すると、局部腐食が発テンウォール版が脱落したがため腐食状況を踏まえると、局部腐生した箇所は、カーテンウォール版に、繰り返し応力が軽微となり、著食の原因は次のように考えられた。

が脱落せずに残っていた箇所と一しい腐食に発展しなかった。一方ているのは、補修工事中に発見さ【取付部断面図・上から見た図】【取付部を鋼管杭側面から見た図】

れたため十分な調査が行えず、定カーテンウォール版（RC）

量的評価や実験等による裏付け

鋼管杭が伴っていないためである。

鋼管杭

このように、港湾構造物の腐食

取付バンド
溶存酸素 小→アノード

溶存酸素 小→アノード）
溶存酸素 大→カソード実 態 に は 未 解 明なところも多 い

取付バンド

が、その分チャレンジングな分野

溶存酸素 大→カソードともいえ、維持管理・補修プロジ
ェクトが一層活発化される中、研鋼管杭の一部が取付バンドで覆われることにより、覆われた部分では恒常的に海水循環が悪化し、周辺部に比べて貧酸素化する。
【標準断面図】【 正 面 図 】

終点側

4.50m
港外側

12.00m
港内 側

上部工
（RC）

3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

図5 腐食メカニズム1

12.00m
3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

取付バンド
(SS)

L.W.L.

【 正 面 図 】

終点側
カーテンウォール版（RC）

12.00m
取付バンド(SS)

DL=-5.00

3.00m

3.00m

起点側

12.00m
3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

12.00m
3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

3.00m

DL=-5.00

H.W.L.

捨石
既設杭φ700×t12(STK-41)

L.W.L.

既設杭φ7 00×t 12(STK-41)

港内側取付バンド跡（付着物の状況から推定）

終点
側

港
外側

起点
側

港
内側

港
内側

終点
側

港
外側

DL=-5.00

起点
側

港
内側

港
内側

【腐食発生状況模式図】

終点
側

港
外側

局部腐食
(貫通孔)

貫通孔
H35cm

凹み
H35cm

貫通孔
B11cm×H7cm

貫通孔
φ2cm

貫通孔
B26cm×H13cm

取付バンド撤去跡
B=0.50m

港
内側

取付バンド撤去跡
B=0.50m

貫通孔
φ数cm

鋼管杭(STK)

港
外側

局部腐食（貫通孔）

既設杭φ1000×t14(STK-41)

貫通孔B18cm×H6cm

起点側

港内側

既設杭φ700×t12(STK-41)

取付バンド撤去跡
B=0.50m

浅い取付バンド位置ではほとんど局部腐食が発生せず、比較的深い取付バンド位置に局部腐食が発生。

既設杭φ1000×t14(STK-41)
工事直前までカーテンウォール版が残っていた箇所（2002年確認）【標準断面図】
4.50m
港外側

局部腐食（貫通孔）
取付バンド(SS)

ボルト(SUS)
Ｈ鋼(SS)

取付バンドに覆われていた鋼管杭部分に局部腐食（貫通孔）が発生。
港内側杭や取付バンドに覆われていない部分の腐食速度は、一般値に比べても低い。

図4 腐食状況図

046

きたい。

H.W.L.

H.W.L.+0.46
L.W.L.-0.07

山形鋼(SS)究・開発等積極的に取り組んでい起点側

12.00m
3.00m

見された場合、工事中のため早急し続けることにより、被膜効果固定化される要因を探す必要がとなることである。

困難である。また、本事例のよう・発錆面に応力が繰り返し作用

このメカニズムであれば、腐食例とその原因推定について紹介し

Civil Engineering Consultant

カーテンウォール版が早期に脱落した箇所では、鋼管杭に作用する波圧が少ない。
カーテンウォール版が脱落せずに残っていた箇
所では、カーテンウォール版に作用する波圧が、集中荷重となり取付バンドを介して鋼管杭に作用する。

港内側

上部工
（RC）

H.W.L.+0.46
L.W.L.-0.07

カーテンウォール版
浅い部分は脱落

DL=-5.00
捨石既設杭φ700×t12(STK-41)

図6 腐食メカニズム2

VOL.252 July 2011

Civil Engineering Consultant

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