告l設の腐食抑

日本下水道事業団品質管理センタ 一次長

ヰl).尺

伐3

きたし、 1) 、 2) 、. 3) 、 4) 、 5\

7. はじめに

2. 腐食抑制技術と防食技術

下水道事業は維持管理の時代を迎えており、「事故の未然防止」も含む膨大な施設のストックの計画的な 「維持管理、保全」が望まれている。下水2.1

コンクリ ー ト腐食問題と対策の体系化

我が国で1980年代から顕在した下水道施設におト腐食問題は、まける硫酸による気相部コンクリ ー トの劣化に対しさに、将来にわたって維持管理上の重要な課題の一つである。

加とともに、各分野（産官学）で、さまざまな腐日本下水道事業団と（社）日本下水道協会により、食対策技術が開発・実用化されてきた。

道施設の硫酸による コ ンクリ

ーては、1990年代に入り、実態調査の報告事例の増はじめて実務者に参考となる3種類のテキストや日本下水道事業団技術評価委員会の 「報告書」 1)

マニュアル類が発刊されて、すでに4年が過ぎた。
ト腐食抑制には、用語の定義を含む①下水道施設における硫酸による コ ンクリ ー トの腐食機構及び腐食現象の体技術及び防食技術の評価に関する報告書一硫酸系的な説明、②開発・採用された各種 コ ンクリ ーによる コ ンクリ ー ト腐食の機構と総合対策の方

卜腐食対策技術の機能の評価、③ コ ンクリ ー ト腐針ー（以下、「報告書」 ）食環境に応じた最適な総合的対策の選定のために① 下水道構造物に対する コ ンクリ

1ー)② 下水道管路施設腐食対策の手引き（案）（以下、「手引き」） 2)③ 下水道 コ ンクリ ー ト構造物の腐食抑制技術及び防食技術指針（以下、「指針」） 3)

必要な基本方針などが体系的にまとめられている。
報告書では、「硫酸による コ ンクリ ー ト腐食の主な対策技術」（表 ー 1)について、腐食抑制技術と防食技術に分けて、技術の分類、対象施設、原理と対策を体系化してある。ここで、腐食抑制技術

ト腐食対策に関するこれら一連の図とは、硫酸生成を抑制するための技術であり、防書の作成に関与した経験を踏まえて、ここでは、食技術とは、 コ ンクリ ー トの硫酸による劣化を直「手引き」と 「指針」作成の背景とポイントを簡潔接的に防ぐ技術である。

コ ンクリーに解説するとともに、「指針」の改訂方針を含む日管路施設における圧送管後の コ ンクリ ー ト劣化

本下水道事業団の最近の取組みについて紹介する

現象（段階①、②、③、④）のイメ ー ジを図 ー 1に示す。防食技術だけに頼るのではなく、表 ー 1が、詳細については、参考文献を参照していただ
月刊下水道Vol. 29 No.1167

ンクリ ー ト表面の被覆 （塗布型ライニンに示す「技術の分類」の①～⑤のある段階 （あるうち、いは複数の段階）で対策を講じることにより、

コグエ法とシ ー トライニングエ法）の設計、 施工管ンクリ ー ト腐食の進行を防ぐ、 あるいは、 大幅に理、 検査などを対象としているが、［報告書」の内遅らせることが可能であり、 ライフサイクル

コス容に基づいて、 以下の新たな視点を取り入れ、 大トで判断する場合、 下水道施設内の腐食環境を適幅に［コ ンクリ ー ト防食指針（案）」（平成9年6正に把握した上での腐食抑訓技術①～④の採用は、月）6)から改訂されている。

非常に有効な維持管理上の手段である。

①

2.2

コを総合的に示し、指針の作成

コンクリ ー ト腐食抑制技術を含めた総合的な対策を対象とする。

（主として、ポンプ場・処理場）②「指針J 3)は、 表ー1の「技術の分類」では、⑤ コ ンクリ ー トの耐硫酸性向上および表面被覆の表ー 1

硫酸による コ ンクリ ー ト腐食機構と腐食対策補修を前提とした診断 （調査・評価）に基づく最適な設計・施工を可能とする。

③

腐食条件に応じた最適な防食被覆工法が選択

硫酸によるコンクリ ー ト腐食の主な対策技術（下水道構造物に対するコンクリ ー ト腐食抑制技術及び防食技術の評価に関する報告書）

対策技術の分類

技術の分類

対象施設

①下水中の硫酸イオン濃度低下

主として管路施設

管路施設

嫌気性化防止：圧送管への空気注入、 酸素注入、 硝酸塩注入等
伏越し管の構造変更
ビルピット対策
自然流下の管きょでの再曝気、 沈殿物の排除、
コンクリ ー ト表面の洗浄、 フラッシング

ポンプ場・処理場

嫌気性化防止：揚水ポンプの適正運転
処理場の適正運転②下水あるいは汚泥中の硫化物生成抑制

コ ン ク リ ー ト腐食の抑制技術（硫酸生成の抑制）③溶存硫化物の固定と硫化水素の気相中への放散防止⑭沼荒酸を生成する硫黄酸化細菌の活動抑制

コ ン ク リ ー ト防食技術（コンクリ ー トへの対策）

68⑤コンクリ ー トの酎硫酸
性向上および表面被覆

原理と対策
硫化水素生成ポテンシャルの低下：
工場排水・温呆排水等の規制、海水浸入の防止

管路施設、 ポンプ場・処理場

液相中の硫化物の酸化・固定化；塩化第二鉄注入、ポリ硫酸第二鉄注入
硫化水素の放散を抑制する構造：
合流部の撹乱防止
段差・落差の解消

管路施設、 ポンプ場・ 処理場

気相中止Sカス濃度の希釈。除去：
換気・脱臭
コンクリ ー ト表面の乾燦：換気
硫黄酸化細菌の代謝抑制：
コンクリ ー トヘの防菌剤・抗菌剤の混入

管路施設、 ポンプ場・処理場

コンクリ ー ト自身の耐硫酸性向上：
耐硫酸性コンクリ ー ト
コンクリ ー ト表面の被覆：塗布型ライニングエ法
シ ー トライニング工法
管更生工法

月刊下水道Vol. 29 No. 11

特集2

図ー 1

下水道施設における硫酸によるコンクリ ー ト劣化現象の予測モデルのイメ ー ジ（圧送管後のコンクリ ー ト腐食の例）

段階③：硫酸の生成（硫化水素の生物酸化）① ：硫酸による コ ンクリ ー ト腐食
段階②：硫化水素の気相中への放散
段階① ：汚水の嫌気化・硫化水素の生成

侵入深さ

解析対象とするコンクリ ー ト腐食の進行段階表ー 2

設計腐食環境の分類（下水道コンクリ ー ト構造物の腐食抑制技術及び防食技術指針）

I芍尤、

年間平均1-IzSガス濃度が50ppm以上で、 硫酸によるコンクリ ー ト腐食が極度に見られる腐食環境

い類

い類

II類

年間平均H2Sガス濃度が10-50ppmで、 硫酸によるコンクリ ー ト腐食が顕著に見られる腐食環境

ll I類

II 2類

m 類

年間平均印Sガス濃度がlOppm未満で、 硫酸による コ ンクリ ー ト腐食が明らかに見られる腐食環境

皿類

皿2類

W 類

硫酸による腐食はほとんど生じないが、性状態になりえる腐食環境

コ

ンクリ ー トに接する液相が酸できるように、 各種工法の特徴の整理、 品質管施設の点検、 補修および改築の難易も考慮するこ

理 ・ 性能保証 ・ 検査方法を明確化し、 防食被覆ととして、 ポンプ場 ・ 処理場内の設計腐食環境を工法の性能保証期間を義務付ける。

表 ー 2に示すようなI戌員、

I 2類、

II 1類、II 2類、 III 1類、 III 2類およびW類に分類、 再定義した。
「指針Jでは、 年間平均Hぶガス濃度を指標に
月刊下水道Vol. 29 No. 11

また、 設計腐食環境条件と防食被覆工法のエ法
69

腐食箇所における対策の基本方針や特殊な腐食箇規格(D種、 C種、 B種、 A種）を分離し、 設計
腐食環境条件と工法規格の関係を表ー

3により規所における対策の考え方をわかりやすく整理した
上で、 必要となる 用語の定義や各種腐食対策技術定した。
2.3の体系化を図 った。

手引きの作成（管路施設）
1「手引き」では、 まず、 管路施設における硫酸)によるコンクリ ー ト腐食状況の程度を劣化度ランなどの参考図書に基づいてコンクリ ー ト腐食が発ク(A、 B、 C)で判定す るこ と に し ている

生する箇所の特定、 各種腐食対策技術の体系化を（表 ー 4参照）。

「手引ぎJ 2) の作成に当たっては、「報告書」

ート

腐食を受けた施設の過去の実態調査やモルタル調査結果の解析や追加の資料要求を行うことによ

供試体暴露試験の解析結果に基づいて、 硫酸によ図るとと もに、 全国の自治体に対するアンケり、 管路施設におけるコンクリーるコンクリ ー ト腐食環境を施設内の平均H心ガス

ト腐食実態の把濃度を指標として腐食環境条件（［種、 II種、 1II

据・定量化を試みた。
「手引き］は、 管路施設の腐食対策設計の実務

種： 「指針」のI類、 II類、 1II類と、 ほぼ同じ定的マニュアルとして、 事例に基づいて、 劣化度ラ義）と平均印Sガス濃度および供用年数10年未満

ンクと腐食環境条件、 腐食対策の 分類、 一般的なの 劣化度ランクで定義したものが表 ー 4である 。

表ー 3

設計腐食環境条件と工法規格の関係（下水道コンクリ ー ト構造物の腐食抑制技術及び防食技術指針）
塗布型ライニングエ法の工法規格

設計腐食環境I2類
I 1 類、II 2 類
II 1 類、fil 2 類
叫類
w類

種
c種
B種
A種

D1

表ー 4

シ ー トライニングエ法の工法規格
Dz 種
D2 種

腐食環境条件と平均H2Sガス濃度の関係（下水道管路施設腐食対策の手引き（案））I種

腐食環境条件ロ
硫化水素の発生要因近傍で、Hぶガスの滞留が多く、腐食が厳しい環境。（維持管理上、発生源対策を必要とする。）

平均Hぶガス濃度(pprrり50以上

摘要
放置した場合、供用年数10年未満で劣化度Aランク 注1 に達する腐食環境を想定。

Il種

硫化水素の発生要因に近傍し、硫化水素ガスの滞留があり、腐食速度が緩やかな環境。（発生源対策を必要とする場合と必要としない場合がある。）

10-50

放置した場合、1共用年数10年未満で劣化度Bランク 注 ］に達する腐食環境を想定。

I11種

硫化水素の発生要因に近傍しているが、硫化水素ガスの滞留は少なく、腐食速度が小さい環境。

10未満

放置した場合、供用年数10年未満で劣化度Cランク 沖1 に達する腐食環境を想定。

注1)劣化度ランクの定義① 劣化度Aランク：鉄筋が露出している状態② 劣化度Bランク：骨材が露出している状態③ 劣化度Cランク：コンクリ ー ト表面が荒れた状態
注2)管路施設の腐食環境条件のI種、II種、1ll種は、表ー2に示すポンプ場・処理場の腐食環境の分類I類、II類、皿類の定義とほぼ同じ。
70

月刊下水道 Vol 29 No. 11

特集2

管路施設内で下水が嫌気性化することによりコ果から想定される腐食箇所を整理したものが表 一

ンクリ ー ト腐食が発生しやすい箇所や溶存硫化物5である。

を含む特殊排水が排出されることによりコンクリート腐食が発生しやすい箇所（一なお、 管路施設では、一般的な腐食箇所以外に、般的な腐食箇所）

最小流速が確保できない箇所の上下流部、 硫酸塩の要因と腐食環境条件の分類により、 実態調査結を多量に含む特殊排水が排出される箇所の下流部、

表ー 5管路施設における 一 般的な腐食箇所での腐食環境条件（下水道管路施設腐食対策の手引き（案））II

種

圧送管延長が500m以上で、水量が比較的多い場合。

飲食店があるオフィスビルや、 デパ ー ト等比較的大規模なオフィスビルのビルピットから排出される場合。

圧送管延長が500m未満で、水量が比較的少なく、かつ、硫酸塩等の硫黄成分を含む特殊排水の流入がない場合。

比較的小規模なオフィスビ
ルのビルピットから 排出される場合。

m

種

圧送管延長が1,000m以上で、上流より硫酸塩等の硫黄成分を多量に含む特殊排水の流入がある場合。

種

表ー 6

一

高濃度溶存硫化物を含む特殊排水が、下水管に流入する可能性がある場合。 特殊排水の水質調査を基に、 II種、 皿種を設定する必要がある。

伏越し上流部に圧送管が布設されている場合や、硫酸塩等の硫黄成分を含む特殊排水の流入がある場合。
伏越し管内での滞留時間が1時間以上に及ぶ可能性がある場合。

般的な腐食箇所における対策の基本方針（下水道管路施設腐食対策の手引き（案））

環境対策

種

耐強酸性の管材等の採用のみでは対応が困難で空気注入や酸素注入、薬品添加等の発生源対策の併用が不可欠な環境。
発生源対策と耐強酸性の管材等を併用する。

環境対策

II種

維持管理面や周辺地域環境条件等により発生源対策を併用する必要がある場合と、発生源対策を必要とせず耐強酸性の管材のみで対策が十分な環境。
●耐強酸性を有する管材を使用する。
（樹脂あるいはセラミック材料等により管材が構成されている材料）●耐強酸性を有する材料をコンクリ ー ト管の内而に被覆し 一 体化する。
（樹脂やセラミック材料あるいはシ ー トをコンクリ ー ト内面にライニングしたもの）

環境
対策

皿 種

防菌・抗菌コンクリ ー ト等の防食材料が使用可能な環境。
耐強酸性の管材や硫黄酸化細菌の増殖抑制効果を有する防食材料を使用する。
（樹脂やセラミック等の管材や防菌・抗菌コンクリ ー ト）

月刊下水道Vol.29 No.1171

管内貯留部、 海沿い部で海水を含む地下水 の浸入がある箇所 の下流部など でコンクリー

ト腐食がさ

同研究（平成12年度～平成15 年度）を実施した成果 もある。

らに顕在化することがある。
ーリ ー ト劣化現象の予測モデルの開発』について共一5に示した 般的な腐食箇所における腐食発生源対策の腐食抑制技術 の例 としては（表 一

対策 の基本方針を腐食環境舞に環境と対策につい

1)、 空気、 酸素あるいは硝酸塩 の注入（嫌気性化

表てまとめたものが表2.4

ー6 である。

防止）、 ビルピソト対策 （嫌気性化防止）、塩化第二鉄注入（液相中の硫化物の酸化・ 固定化）、 換

腐食抑制技術の活用

気・脱臭（気相中のH岱ガス濃度の希釈・除去）（新設時の対応と建設後の対応）

等がある。

3

表 ー 5 と表 ー 6に示した管路施設を例にすれば、圧送管吐出し先の管路施設 （腐食環境条件I種）

指針改訂の方向性

では、 耐強酸性 の管材等の採用のみでは対応が困難で、 発生源対策の併用が不可欠であり、 また、m 種の腐食環境条件 では、 新たに、 防菌・抗菌コンクリー

平成13 年3月に「報告書」 が、 また、 平成14年
1 1月に「指針」が発刊されてから （（屑）下水道業務

ト等の防食材料が使用可能な環境と位置

管理センタ ー の刊行物として）、 平成18年6 月 現付けら れており、 幅広い範囲 での腐食抑制技術 の在 の販売実績は、 それぞれ1,500部、 6,500部であ採用が期待される。

り、 硫酸によるコンクリ ー ト腐食の対策について硫黄酸化細菌の働きを抑制する防菌・抗菌コン
クリーは、 帽広く認知されてぎている。

トには、直下水道新技術推進機構で建設 技「指針」 の発 刊からほぼ4 年が経過したことも術審査証明を取得している技術 7) 、 8) があり、 こあり、 現在 までの実績、 指摘されている課題を踏のうち、「下水道用ビックリ ー ト管」 は、 平成16

まえて、 日本下水道事業団では、 本年度中の改訂年10月に国）日本下水道協会のII類資器材に登録を予定している。
主な改訂点は、 塗布型ライニングエ法とシ ー トされている。
下水道施設を新設 する場合には、 腐食環境に関ライニングエ法を対象に、 以下のとおりである。

する実測値がないため、「指針」や「手引き」を参

lit

設計編と施工編の分離、 維持管理 の位置付け考にして、 さらに、 類似の既存施設 での情報を活⑳

JIS改訂などに伴う試験方法の変更（参考 資

用して、 腐食抑制技術を含む総合的な腐食対策を設計、 施工することになる。
方、 既存旅設 の対応は、計画的な定期点検などにより、 腐食箇所 や腐食条件を特定でき れば 、

®

一料）
@

＠

耐用年数(10 年保証） の条件整理
施工管理における専門技術者の資格要件［新設」と「既設 の補修Jの明確な区分

策 の組合せの選択が可能になる。 この場合、 図 一
1にイメージを示したようなコンクリー、ライフサイクルコストを最小にする最適な腐食対
なお、 日本下水道事業団技術 開発部では、 防食ト劣化現技術に位置付けられる「コンクリ ー トの耐硫酸 性象の予測モデル（段階 1 : 汚水の嫌気化・硫化水の向上」に関する共同研究の成果を踏まえて、 平素の生成、 段階2 : 硫化水素の気相中への放散、成18年 1 月に、 日本下水置事業団技術評価委員会

段階3 : 硫酸の生成（硫化水素の生物酸化）、 段階の松尾友矩会長（東洋大学学長） へ「耐酸性モル4 : 硫酸によるコンクリ ー ト腐食）を活用するこタル防食技術」を諮問しているが（答申予定は、とが、 危険箇所・範囲を特定する上 で有効である。
この予測モデルでは、 日本下水道事業団と鹿島

平成19年3月 ）、 今回の「指針」改訂への反映は予定していない。

建設（株）が、『下水道施設における硫酸によるコンク72

月刊下水道Vol. 29 No. 11

特集24おわりに年問題」（組織・人材の弱休化）に象徴される『下水道技術の継承問題』の解決も残された重要な課題である。

「報告書J、「手引き」、［指針」の発刊により、ようやく実務者は手探りの状態を脱し、 硫酸によるコンクリ ー ト腐食問題に対する腐食抑制技術をく参考文献＞はじめとする総合的な対策を手中にしたが、「手引1)「下水道構造物に対するコンクリ ー ト腐食抑制技術及び防食技術の評価に関する報告書一 硫酸によるコンクリ ー ト腐食の機構と総合対策の方針ー」日本下水直事粟団技術評価委員会、平成13年3月21日
2)「下水道管路施設腐食対策の手引き（案）」（杜）日本下水道協会、
平成14年5 月
3) 1下水道コンクリ ー ト構造物の腐食抑制技術及び防食技術指針」日本下水道事槃団、平成14 年11月
4)中沢均： 「わかりやすいコンクリ ー ト腐食診断と腐食対策選定の考え方」月刊下水道VoL24、No.15、2001 年12月 号
5)中沢均： ［『下水道コンクリ ー ト構造物の腐食抑制技術及び防食技術指針』と『ド水遁管路胞設腐食対策の手引き （案）』詳説」月刊下水道VoL26、No.2、2003年 2 月号
6)「コンクリ ー ト防食指針（案）」日本下水道事業団、平成 9年6月7)建設技術審査証咀第0303号「ビソクリ ー ト（防菌コンクリ ート）」（財）下水道新技術推進機構、2004年3月3日
8)建設技術審査証明第0401号「ゼオマイティ （コンクリ ー ト用抗菌剤）」（月）下水道新技術推進機構、2005年3月3日

き」の第5章には、以下の課題が整理されている。
①管路施設内調査が不十分、②気相部への硫化水素ガス放散量の定量化、③維持管理を含む総合的な腐食対策が不可欠（発生源対策、腐食抑制、防食、防臭）、④維持管理のしやすい管路施設の構造基準の見直し、⑤維持管理面（定期点検、 排水指導、安全対策）「手引き」等の発刊から4年が過ぎたが、今でもなお、実務者のこの問題に対するさらなる理解と情報の公表・集約化など、 まだまだ、解決すべき課題は多い。 さらに、密閉された下水道旅設の中で進行しているコンクリ ー ト腐食問題への対応には、幅広い知識と経験が求められるため、「2007

雨水技術情報交換会：下水道研発後、 堺市の雨水対策等を紹介
幹事に国総研の吉田研究員加わる
下水道研究発表会後の会場における開催が恒例となった 「雨水技術情報交換会」（幹事：古米弘明東京大学大学院工学系研究科教授、榊原隆さいたま市建設局副理事）が7月27日、大阪・アジア太平洋トレ ー ドセ
ンタ ー (ATC)において開催された。
今回は、まずこの4月に政令指定都市になったばかりの堺市の上下水道局下水道部 ・ 三谷吉
文副参事が、同市の下水道計匪や10年間で改善満席の会場には、立ち見が出た
する合流式下水月刊下水道 Vol. 29 No. 11

道に関する事業概要等を説明した。次に、国土技術政策総合研究所下水道研究室で雨水対策をメインテ ー マに研究している吉田敏章主任研究員がノンポイント対策について解説、ノンポイント汚濁の調査結果や簡易な負荷量把握手法なども紹介した。また、総合的な都市浸水対策について話題提供した東大の古米教授は、「効果など何もかもわかってから進む時代は終わった。
”“総合的 ということをもう一 歩前進させるためには、不確実な現象に対しても、モニタリングとモデルを組み合わせて取り組んでいくべきJことを強調した。
参加者は80名以上で、予備のイスが設けられているにもかかわらず立ち見が出た。
なお、「都市排水モデルに関する国際会議」が2009年に東京で開俯されること、2011年に開催される［第12回都市雨水排除に関する国際会議」の開催国がブラジルに決まったこと等が報告された。また、今回より幹事に加わった吉田主任研究員は、「多くの先達の集う雨関連の会議に、幹事として参画することができ、気が引き締まる思いです。情報の共有化等を通じ、雨対策の技術の発展に貢献したい」と抱負を述べた。
73