建設機械施工 Vol.67

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No.9 September 2015

CMI 報告コンクリート内部に発生した微細ひび割れの微破壊試験法に関する研究

谷

倉泉・渡邉晋也

1．はじめに

2．微破壊試験法

近年，コンクリート構造物の内部に写真─ 1 のよ現在，コンクリート中の微細ひび割れの調査方法と

うな水平に発生した微細なひび割れが多数の構造物かしては，コア（φ50 mm ～ 100 mm）試験体を採取しら発見され，報告 1），2） がなされている。既往の研究て，持ち帰り，試験室で蛍光エポキシ樹脂等を微細ひでは，その発生原因としてアルカリシリカ反応によるび割れに含浸させて調査する方法（写真─ 2）が一般ものと，凍結融解作用によるものであるとの指摘があ的である。しかしながら，その場合の問題点としては，る。両者は，コンクリート内部でシリカゲルもしくはコア径にもよるが，削孔部がコンクリート構造物に与水が膨張して生じる問題であることから，同様の劣化える影響が少なからずあると考えられる。また，試験メカニズムで微細な水平ひび割れが生じていることが室に持ち帰らないと調査ができないことから，結果を推定される。

得るまでに時間を要してしまうことなどが挙げられコンクリート内部に発生した微細な水平ひび割れる。その結果，調査できない部位があったり，緊急対は，コンクリート構造物の耐力を低下させると考えら応ができないなどの問題があったりする。そこで，本れることから，早期に発見して補修・補強する必要が研究で開発した微破壊試験法は，コンクリート構造物ある。しかしながら，コンクリート中の水平ひび割れに損傷をなるべく与えず，調査結果も現場で確認できは，コア抜きで調べられる以外に外観からの調査で確る方法とした。試験法の作業フローを図─ 1 に示す。

認することは不可能である。すなわち，床版内部の水本微破壊試験法は，調査箇所にφ5 mm の水循環式

平ひび割れを確実，かつ簡便に調査する手法が求めら

ドリルを用いて削孔した後，浸透性の極めて高い特殊れているのが現状である。

樹脂を一般的な注射器で注入する。特殊樹脂の硬化にそこで，本研究は微破壊試験法に着目し，コンクリー
ト中の微細な水平ひび割れを調査する手法について試験検討を行ったものである。以下に，微細ひび割れ調査方法の概要および調査結果について報告する。

写真─ 1

RC 床版内部に発生した水平ひび割れ

写真─ 2

従来のひび割れ調査法

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写真─ 3

図─ 1No.9

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水平ひび割れを有する試験体微破壊試験法のフロー

写真─ 4

工業用内視鏡の調査状況

用内視鏡（ファイバースコープ）を混入して観察・記録する。調査に用いる穴径は最大φ9 mm となり，コンクリート構造物に与えるダメージはほとんどないと考えられる。調査方法のイメージを図─ 2 に示す。

3．予備試験
（1）予備試験概要
予備試験として，人工的にコンクリート版の中央に水平ひび割れを発生させた試験体（写真─ 3）を用いて調査を行った。調査は，上述した順序に従って実施
し，工業用内視鏡の撮影条件としては，壁面観測を視野角 120 度の直視レンズと視野角 60 度の側視レンズを用いた。ひび割れの幅計測は，ステレオレンズを用いて測定した。調査状況を写真─ 4 に示す。
（2）予備試験結果
図─ 2

調査のイメージ

調査の結果，直視レンズで測定した場合，ひび割れ部に特殊樹脂（オレンジ色）が充填されていることが確認された。写真─ 5 に示すようにひび割れの視認要する時間は約 20 分程度であり，その間は静置する。

も容易なことが確認できた。次に，ひび割れ幅につい

その後，同一箇所にφ9 mm の水循環式ドリルを用いてはステレオレンズにより計測した結果，写真─ 6 にて削孔を行い，その後壁に沿って上部より小径の工業示すように 0.18 mm ～ 0.65 mm のひび割れを確認す

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写真─ 5

写真─ 7

使用した撤去床版

写真─ 8

微細ひび割れの状況

写真─ 6

直視レンズによる測定結果結

ひび割れ幅の測定結果結（3）調査結果（a）床版上面からの調査結果ることができた。したがって，コンクリート内部のひこの微破壊試験法は，交通規制下での調査を想定しび割れ幅も現場で迅速に把握することができることがていることから，本調査で樹脂注入の支障になりうる確認できた。と考えられるアスファルト合材を介した場合の調査方法について検討を行った。その結果，削孔は特に問題

4．撤去床版内部のひび割れ調査もなく，コンクリートと同様にアスファルト合材も削孔することができた。また，特殊樹脂についても，注（1）撤去床版の概要

入漏れなどは無く，コンクリート内部の微細な水平ひ寒冷地に設置されていた橋梁床版であり，橋梁の架び割れに充填をすることが確認できた。また，床版上設年次は昭和 40 年で，供用開始から本調査の実施ま面から，工業用内視鏡で観察したコンクリート内部のでに 46 年間供用されていた。その外観を写真─ 7 に

微細な水平ひび割れ発生状況を写真─ 9 に示す。コ示す。床版上面の一部では砂利化している箇所が確認

ンクリート内部の多数の水平ひび割れを確認することされ，切断面を観察すると微細なひび割れも点在してができた。

いることが確認できた。微細なひび割れを写真─ 8 に（b）床板下面からの調査結果示す。写真中の赤矢印は，微細ひび割れを示す。

本調査の支障になると考えられるのは，特殊樹脂を注入することが可能かどうかである。下面からの削孔（2）調査概要

は写真─ 10 に示すような方法で実施した。調査の結本調査では，アスファルト未撤去の床版上面からの果，特殊樹脂の注入は問題なく行うことができ，微破調査と，床板下面からの調査の 2 通り実施した。調査

壊試験法についても上面から実施した場合と変わらなは，図─ 1 に示す微破壊試験法のフローに準拠してい結果が得られた。

行っている。

（c）撤去床版のまとめ
本試験研究では，現場を模擬した方法で床版上面お建設機械施工 Vol.67

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写真─ 11

写真─ 9

撤去床版内部に発生している水平ひび割れ

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ひび割れ幅の測定結果することができ，効率の良い確実な調査を実現することが可能である。
2）‌工業用内視鏡を用いて調査をする場合，様々なレンズを組み合わせることで，多面的な視点からの調査が可能である，本研究では，3 種類のレンズを用いて検討を行った結果，ひび割れの有無だけでなく，微細なひび割れ幅なども確認することができた。
今後，水平ひび割れが構造物の耐荷力等に与える影響について構造物ごとに検討するとともに，非破壊試験法による面的な評価についても研究を実施していく予定である。

6．おわりに
写真─ 10下面からの削孔状況

本報告では，コンクリート床版に発生した水平ひび割れの調査方法として，微破壊試験法を開発し，試行よび床版下面からのコンクリート内部の微破壊調査をした結果についてとりまとめた。現在，実際に供用さ行った結果，両者ともに確実調査が行えることが確認れている橋梁で試験施工を行った結果，凍害と考えらできた。また，コンクリート内部に発生していたひびれる水平ひび割れを検知でき，その成果は補修・補強

割れ幅は写真─ 11 に示すように 0.11 mm ～ 0.92 mm

設計にも反映されている。また，凍害だけでなく，アであった。

ルカリ骨材反応が生じているコンクリート構造物の劣化程度を把握する目的にも使用され始めている。

5．まとめ

戦後から現在にかけて建設された数多くのコンクリート構造物は，過酷な供用環境のもとでの劣化，損本検討研究では，コンクリート構造物の内部に発生傷が進んできている。これらの構造物を適切に維持管している微細な水平ひび割れを調査する微破壊試験法

理し，末永く安全に使用することは，我々土木技術者について検討を行った。コンクリート内部のひび割れの使命でもある。

は外観に変状が出にくく，特に床版などでは適切な非施工技術総合研究所では，多岐にわたる社会のニー破壊検査方法もないことから，直接内部を確認する，ズに沿って，様々な土木構造物の調査方法や維持管理

新たなコンクリート内部の調査方法開発し，その適用手法の研究を継続し，社会に貢献していきたいと考え性について検討を行った。得られた知見を以下に示す。ている。

1）‌従来のコア採取による調査方法と比べて，本研最後に，本報告は日本非破壊検査協会 主催の 2014

究で開発した微破壊試験方法は，構造物に与え年度秋季大会に投稿したものを加筆・修正をしたもの

る影響や調査結果が得られるまでの時間を短縮である。

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辞本研究を実施するにあたり，国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所 岡田慎哉 博士（現，北海道開発局 留萌開発建設部 道路計画課 課長）にご助言と［筆者紹介］谷倉 泉（たにくら いずみ）一般社団法人日本建設機械施工協会
施工技術総合研究所
研究第二部 部長
技術士（建設），特別上級土木技術者試験体の提供をしていただきました。ここに付記し感謝の意を表します。
《参 考 文 献》
1）三田村浩ほか，46 年間供用した積雪寒冷地における道路橋 RC 床版の損傷状況の調査，土木学会北海道支部 論文報告集 第 69 号，部 門
A-112）参納千夏男ほか，ASR と凍害による複合劣化を生じた電力土木施設の調査事例，コンクリート工学年次論文集，Vol.28，No.1，pp989994，2006

渡邉 晋也（わたなべ しんや）一般社団法人日本建設機械施工協会
施工技術総合研究所
研究第二部 主任研究員
博士（工学）