「コンクリート構造物の補修・補強に関するフォーラム2016」

講演資料

亜硝酸リチウムを用いた
塩害、中性化、ＡＳＲの補修技術について

一般社団法人コンクリートメンテナンス協会
技術委員長

江良和徳
1

亜硝酸リチウムを用いた
塩害、中性化、ＡＳＲの補修技術について
１．はじめに
２．亜硝酸リチウムを用いた補修技術●ひび割れ注入工法 『リハビリシリンダー工法』●表面含浸工法『プロコンガードシステム』●表面被覆工法『リハビリ被覆工法』●断面修復工法『リハビリ断面修復工法』●内部圧入工法『ASRリチウム工法』●内部圧入工法『リハビリカプセル工法』
３．補修効果の検証と追跡調査●研究成果事例●施工後の残存膨張量試験結果●施工後の外観目視調査結果
４．おわりに2

１．はじめに3

技術資料P.37

亜硝酸リチウムとは亜硝酸リチウム40％水溶液

4技術資料P.37

亜硝酸リチウム【Lithium Nitrite ； LiNO2】・リチウム系化合物のコンクリート補修材料
・原材料は「ナフサ」，「リシア輝石」
・外観は青色または黄色の透明水溶液
・濃度は40％（限界濃度）

亜硝酸イオン

リチウムイオン

NO2－Li+

不動態被膜の再生により鉄筋腐食を抑制する

アルカリシリカゲルを非膨張化する『塩害・中性化対策』『ASR対策』
5

亜硝酸イオンによる鉄筋腐食抑制 ⇒ 不動態被膜再生
・塩害，中性化はいずれも不動態被膜の破壊による鉄筋腐食の問題⇒ 塩害，中性化対策とは，共に鉄筋腐食を抑制すること・亜硝酸イオン（NO2-）の防錆効果に関する研究は1960年代から多数報告
・酸化剤として鉄筋表面に作用し、主としてアノード反応を抑制
不動態被膜が破壊され，鉄筋が腐食している状態

鉄筋周囲に亜硝酸イオン（NO2-）が供給されると・・・

亜硝酸イオン（ NO2- ）が不動態被膜を再生する

亜硝酸イオン（NO2-）による不動態被膜再生メカニズム6

亜硝酸イオンによる腐食抑制メカニズム解説の例

電位

Ecorr

icorr

電流(logi)

分極曲線

7

リチウムイオンによるASR抑制効果 ⇒ ゲル非膨張化
・ASRは反応性骨材周囲に生成したアルカリシリカゲルの吸水膨張⇒ ASR対策とは，ゲルの吸水膨張を抑制すること・リチウムイオン（Li＋）のASR膨張抑制に関する研究は1950年代から多数報告
第2ステージ『アルカリシリカゲルの膨張』
水概念図

水

水

水

反応性骨材
Si

水

アルカリシリカゲル

Na2O・nSiO2 ＋(アルカリシリカゲル)

→

Li

反応性骨材

水反応式

リチウムによるゲルの非膨張化

mH2O
(水)

Na2O・nSiO 2・mH2O（吸水膨張！）

Si
水Li

水

非膨張化されたゲルNa2O・nSiO2
NaとLiとのイオン交換

Li2O・nSiO2

リチウムイオン（Li＋）によるアルカリシリカゲルの非膨張化

8リハビリ工法
内部圧入

ひび割れ注入油圧式

カプセル式

ASRﾘﾁｳﾑ工法

ﾘﾊﾋﾞﾘｶﾌﾟｾﾙ工法

ﾘﾊﾋﾞﾘｼﾘﾝﾀﾞｰ工法（CG-12005-A）

断面修復

表面保護

左官・吹付

表面被覆

表面含浸

（CG-110017-A）

ﾘﾊﾋﾞﾘ断面修復工法

ﾘﾊﾋﾞﾘ被覆工法

ﾌﾟﾛｺﾝｶﾞｰﾄﾞｼｽﾃﾑ

浸透拡散型亜硝酸リチウム『プロコン40』 （CG-100022-A）

混入用『PSL-40』

塗布用亜硝酸リチウム『ﾌﾟﾛｺﾝｶﾞｰﾄﾞﾌﾟﾗｲﾏｰ』
SBRｴﾏﾙｼｮﾝ『ﾌﾟﾛｺﾝ混和剤』（CG-150013-A）

9

２．亜硝酸リチウムを用いた補修技術

10

２．１ ひび割れ注入工法『リハビリシリンダー工法』

NETIS：CG-110017-A
11【一般的なひび割れ注入工法】
材料

・エポキシ樹脂系注入材（1種、2種、3種）
・セメント系注入材
・ポリマーセメント系注入材 など

目的

・ひび割れの閉塞・ひび割れを通じた劣化因子の侵入抑制【リハビリシリンダー工法】
材料

・セメント系注入材＋浸透拡散型亜硝酸リチウム

目的・ひび割れの閉塞・ひび割れを通じた劣化因子の遮断
・亜硝酸リチウムによる鉄筋腐食抑制 （塩害・中性化）
・亜硝酸リチウムによるASR膨張抑制 （ASR）
12

【リハビリシリンダー工法】 塩害・中性化に対して技術資料P.47『ひび割れ注入材による劣化因子の遮断』
プラスアルファとして『亜硝酸イオンによる鉄筋腐食の抑制』を付与①自動低圧注入器をひび割れに沿って設置する②亜硝酸リチウム水溶液を先行注入する ⇒ 鉄筋防錆③超微粒子セメント系注入材を本注入 ⇒ ひび割れ閉塞、劣化因子遮断
優位性 ： ひび割れを通じて鉄筋に亜硝酸イオンを供給する

13

技術資料P.60【リハビリシリンダー工法】 ASRに対して『ひび割れ注入材による劣化因子（水分）の遮断』
プラスアルファとして『リチウムイオンによるゲルの非膨張化』を部分的に付与①自動低圧注入器をひび割れに沿って設置する②亜硝酸リチウム水溶液を先行注入する ⇒ ゲルの非膨張化③超微粒子セメント系注入材を本注入 ⇒ ひび割れ閉塞、劣化因子遮断
優位性 ： ひび割れ周辺のコンクリートにリチウムイオンを供給する

14

【リハビリシリンダー工法のメリット】
・単なる劣化因子の遮断だけでなく、亜硝酸リチウムの効果を付与できる
塩害・中性化 ： 鉄筋腐食抑制
ASR： ASRゲル膨張抑制
・無機系であるため、ひび割れ内部が湿潤でも施工可能
・超微粒子セメント系であるため、微細なひび割れにまで注入可能
・浸透拡散型亜硝酸リチウム『プロコン40』（NETIS：CG-100022-A）を使用【リハビリシリンダー工法のデメリット】
・無機系であるため、ひび割れ追従性はない
・無機系であるため、エポキシ樹脂系に比べて付着強度が低い【リハビリシリンダー工法の適用限界】
・主たる目的はあくまで「ひび割れの閉塞、劣化因子の侵入抑制」
・超微粒子セメント系注入材 ： 注入可能ひび割れ幅 0.2mm～30.0mm
・浸透拡散型亜硝酸リチウム ： プラスアルファの効果の限界
鉄筋腐食抑制効果はひび割れの範囲のみに限定される
ASR膨張抑制効果はひび割れの周囲のみに限定される
亜硝酸リチウムの物理的な注入可能量に限界がある
15

【浸透拡散型亜硝酸リチウム（先行注入）の供給範囲イメージ】①自動低圧注入器をひび割れに沿って設置②浸透拡散型亜硝酸リチウムを先行注入 ⇒ 鉄筋防錆
③超微粒子セメント系注入材を本注入 ⇒ ひび割れ閉塞、劣化因子遮断16

【リハビリシリンダー工法の積算】
概算工事費の例
ひび割れ幅（mm）

ひび割れ深さ（mm）

延長（m）

施工費
（円）

施工費
（円/m）

0.2～1.0100

100

1,100,000

11,0001.0～2.0200

100

1,400,000

14,0002.0～5.0300100

2,300,000

23,000・施工規模はひび割れ延長100m以上を想定
・コンクリートメンテナンス協会標準歩掛による材工の直接工事費・労務費はH28年度広島県単価

17２．２ 表面含浸工法『プロコンガードシステム』

NETIS：CG-150013-A
18

【一般的な表面含浸工法】
種類

・シラン系含浸材
・けい酸ナトリウム系含浸材（反応型けい酸塩系）
・けい酸リチウム系含浸材（固化型けい酸塩系） など

目的・コンクリート表面からの劣化因子の侵入抑制【プロコンガードシステム】
種類

・亜硝酸リチウム系含浸材＋けい酸リチウム系含浸材

目的・コンクリート表面からの劣化因子の侵入抑制
・亜硝酸リチウムによる鉄筋腐食抑制 （塩害・中性化）
・亜硝酸リチウムによるASR膨張抑制 （ASR）
19

【プロコンガードシステム】 塩害・中性化に対して技術資料P.45『表面含浸材による劣化因子の遮断』
プラスアルファとして『亜硝酸イオンによる鉄筋腐食の抑制』を付与①コンクリート表面を下地処理する②亜硝酸リチウム系含浸材を塗布し，内部へ含浸させる ⇒ 鉄筋防錆③劣化因子の侵入を抑制するために、けい酸リチウム系含浸材を塗布する⇒ 劣化因子の遮断
優位性 ： コンクリート表面から鉄筋に向けて亜硝酸イオンを浸透させる20【プロコンガードシステム】 ASRに対して『表面含浸材による劣化因子の遮断』
プラスアルファとして『リチウムイオンによるゲルの非膨張化』を部分的に付与

亜硝酸リチウム系含浸材を含浸塗布①コンクリート表面を下地処理する②亜硝酸リチウム系含浸材を塗布し，内部へ含浸させる ⇒ ゲルの非膨張化③劣化因子の侵入を抑制するために、けい酸リチウム系含浸材を塗布する⇒ 劣化因子の遮断
優位性 ： コンクリート表層部にリチウムイオンを浸透させる21

【プロコンガードシステムのメリット】
・単なる劣化因子の遮断だけでなく、亜硝酸リチウムの効果を付与できる
塩害・中性化 ： 鉄筋腐食抑制
ASR： ASRゲル膨張抑制
・亜硝酸リチウムと固化型けい酸塩系とを組み合わせることにより、中性化に対する抵抗性が向上【プロコンガードシステムのデメリット】
・2種類の材料を塗布しなければならない
・施工技能や環境条件によってはコンクリート表面の白化現象を生じることがある【プロコンガードシステムの適用限界】・一般的な表面含浸工法の適用範囲は基本的に「潜伏期」
・プロコンガードシステムは潜伏期を超えて「進展期」や「加速期前期」まで適用可能。予防保全から軽微な変状の事後保全まで適応。
・ただし、含浸深さ（＝亜硝酸リチウムの効果）は表層の数10mm程度。
・また、亜硝酸リチウムの物理的な塗布可能量に限界がある。
22

【参考】 プロコンガードシステム施工後の白化現象の例

23

【塩化物イオン濃度に応じた亜硝酸リチウム系含浸材の塗布量】
劣化機構
： 塩害
設計に必要な値 ： 塩化物イオン濃度
亜硝酸リチウムの目標含浸深さ（鉄筋かぶりを目安として）亜硝酸リチウム必要量の設計 ⇒ 塩化物イオン濃度に応じて設定する[ NO2－ ] ／ [ CI－ ] モル比＝ 1.0となる量【設計上の仮定】
コンクリート表面から目標含浸深さまで亜硝酸イオンを均一濃度で分布させる【塗布可能量】
標準塗布量 ： 0.3kg/m2～
限界塗布量 ： 0.6kg/m2 程度
24

【塩化物イオン濃度に応じた亜硝酸リチウム系含浸材塗布量の算定】
例① 目標含浸深さ30mmの場合
塩化物イオン濃度（kg/m3）2.7

3.04.05.05.4

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ系
含浸材の塗布量（kg/m2）0.30

0.340.450.560.60

例② 目標含浸深さ50mmの場合
塩化物イオン濃度（kg/m3）1.6

2.0

3.03.2

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ系
含浸材の塗布量（kg/m2）

0.30

0.37

0.560.6025

【プロコンガードシステムの積算】
概算工事費の例
仕様

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ系
含浸材「ﾌﾟﾛｺﾝｶﾞｰﾄﾞﾌﾟﾗｲﾏｰ」
塗布量（kg/m2）

けい酸ﾘﾁｳﾑ系
含浸材「ﾌﾟﾛｺﾝｶﾞｰﾄﾞ」
塗布量（kg/m2）

施工面積
（m2）

施工費
（円）

施工費
（円/m2）

標準

0.3

0.1

100490,000

4,900

限界

0.60.1100600,000

6,000・施工規模は塗布面積100m2以上を想定
・コンクリートメンテナンス協会標準歩掛による材工の直接工事費・労務費はH28年度広島県単価26

２．３ 表面被覆工法『リハビリ被覆工法』

27

【一般的な表面被覆工法】
種類

・有機系（エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂など）
・無機系（ポリマーセメントモルタル系） など

目的・コンクリート表面からの劣化因子の侵入抑制
・美観性向上【リハビリ被覆工法】
種類

・亜硝酸リチウム含有ポリマーセメントペースト＋高分子系浸透性防水材（例）目的・コンクリート表面からの劣化因子の侵入抑制
・美観性向上・亜硝酸リチウムによる鉄筋腐食抑制 （塩害・中性化）
・亜硝酸リチウムによるASR膨張抑制 （ASR）

28

【リハビリ被覆工法】 塩害・中性化に対して技術資料P.46『表面被覆材による劣化因子の遮断』
プラスアルファとして『亜硝酸イオンによる鉄筋腐食の抑制』を付与①コンクリート表面を下地処理する②亜硝酸リチウム系含浸材を塗布し，内部へ含浸させる ⇒ 鉄筋防錆③亜硝酸リチウムを含有したポリマーセメントモルタル系表面被覆材にてコンクリート表面をコーティングする ⇒ 鉄筋防錆、劣化因子の遮断④被覆層の保護のために，上塗りを行う
コンクリート表面から鉄筋に向けて亜硝酸イオンを浸透させる29

【リハビリ被覆工法】 ASRに対して『表面被覆材による劣化因子（水分）の遮断』
プラスアルファとして『リチウムイオンによるゲルの非膨張化』を部分的に付与①コンクリート表面を下地処理する②亜硝酸リチウム系含浸材を塗布し，内部へ含浸させる ⇒ ゲルの非膨張化③亜硝酸リチウムを含有したポリマーセメントモルタル系表面被覆材にてコンクリート表面をコーティングする ⇒ ゲルの非膨張化、劣化因子の遮断④被覆層の保護のために，上塗りを行う
コンクリート表層部にリチウムイオンを浸透させる30

【リハビリ被覆工法のメリット】
・単なる劣化因子の遮断だけでなく、亜硝酸リチウムの効果を付与できる
塩害・中性化 ： 鉄筋腐食抑制
ASR： ASRゲル膨張抑制【リハビリ被覆工法のデメリット】
・無機系であるため、ひび割れ追従性はない【リハビリ被覆工法の適用限界】
・主たる目的はあくまで「劣化因子の侵入抑制」
・亜硝酸リチウムによるプラスアルファの効果の限界
・亜硝酸リチウムの含浸深さ（＝亜硝酸リチウムの効果）は表層の数10mm程度の範囲に限定される。
・亜硝酸リチウムの物理的な塗布可能量には限界がある。
・一般的な表面被覆工法と同様に、コンクリート表面を覆うため、以後のモニタリング性は低下する。
31

【塩化物イオン濃度に応じた亜硝酸リチウム含有ポリマーセメントペーストの塗布厚さ】
劣化機構
： 塩害
設計に必要な値 ： 塩化物イオン濃度
亜硝酸リチウムの目標含浸深さ（鉄筋かぶりを目安として）亜硝酸リチウム必要量の設計 ⇒ 塩化物イオン濃度に応じて設定する[ NO2－ ] ／ [ CI－ ] モル比＝ 1.0となる量【設計上の仮定】
コンクリート表面から目標含浸深さまで亜硝酸イオンを均一濃度で分布させる【塗布可能量】
標準塗布厚さ ： ｔ＝2mm～
限界塗布厚さ ： t＝5mm程度
32

【塩化物イオン濃度に応じた亜硝酸リチウム含有ポリマーセメントペーストの塗布厚さ】
例① 目標含浸深さ50mmの場合
塩化物イオン濃度（kg/m3）3.64.05.06.06.5

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ含有
ﾍﾟｰｽﾄ塗布厚さ（mm）

23455

例② 目標含浸深さ70mmの場合
塩化物イオン濃度（kg/m3）2.5

3.0

4.04.7

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ含有
ﾍﾟｰｽﾄ塗布厚さ（mm）

245533

【リハビリ被覆工法の積算】
概算工事費の例
仕様（標準）

塗布量

1層目

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ系含浸材『ﾌﾟﾛｺﾝｶﾞｰﾄﾞﾌﾟﾗｲﾏｰ』

0.3kg/m2

2層目

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ含有
ﾎﾟﾘﾏｰｾﾒﾝﾄﾍﾟｰｽﾄ『RVﾍﾟｰｽﾄ』

4.0kg/m2（ｔ＝2mm）

3層目

高分子系浸透性防水材『ｱｲｿﾞｰﾙEX』

0.25kg/m2

施工面積
（m2）

100

施工費
（円）

施工費
（円/m2）

1,050,000 10,500

・施工規模は塗布面積100m2以上を想定
・コンクリートメンテナンス協会標準歩掛による材工の直接工事費・労務費はH28年度広島県単価34

２．４ 断面修復工法『リハビリ断面修復工法』

35

【一般的な断面修復工法】
材料

・ポリマーセメントモルタル系

目的・コンクリート浮き、はく離部の修復・劣化因子（塩化物イオン）の除去【リハビリ断面修復工法】
材料

・亜硝酸リチウム含有ポリマーセメントモルタル

目的・コンクリート浮き、はく離部の修復・劣化因子（塩化物イオン）の除去
・亜硝酸リチウムによる鉄筋腐食抑制 （塩害・中性化）
・亜硝酸リチウムによるマクロセル腐食抑制
36

技術資料P.51【断面修復工法】『亜硝酸イオンによる鉄筋腐食の抑制』『コンクリート劣化部の除去』およびそれに伴う『内部の塩化物イオンの除去』①かぶりコンクリートの不良部をはつりとり，鉄筋を露出させる②露出した鉄筋の錆をケレンした後，亜硝酸リチウム系含浸材および亜硝酸リチウム含有ペーストを塗布する ⇒ 鉄筋防錆③亜硝酸リチウム含有ポリマーセメントモルタルにて断面欠損部を修復するはつりだした鉄筋に直接亜硝酸イオンを供給する

37

【リハビリ断面修復工法のメリット】
・浮き、はく離部を単に断面修復するだけでなく、亜硝酸リチウムの効果を付与できる
塩害・中性化 ： 鉄筋腐食抑制
・特に塩害の場合、塩化物イオン濃度に応じて亜硝酸リチウム混入量を定量的に設定することができる。

【リハビリ断面修復工法のデメリット】
・亜硝酸リチウム混入量が多くなると、単位当たりの施工費が高価となる【リハビリ断面修復工法の適用限界】
・一般的な断面修復工法と同様に、補修効果は断面修復した範囲に限定される。（あたりまえですが。）
・劣化原因が塩害や中性化の場合、浮きはく離範囲（＝断面修復範囲）以外でも鉄筋腐食は進行している。
リハビリ断面修復工法と他工法とを組み合わせた総合的な補修
38

【断面修復材に混入する亜硝酸リチウム（PSL-40）混入量】
劣化機構
： 塩害
設計に必要な値 ： 塩化物イオン濃度
亜硝酸リチウム必要量の設計 ⇒ 塩化物イオン濃度に応じて設定する[ NO2－ ] ／ [ CI－ ] モル比＝ 1.0となる量【設計上の仮定】
ポリマーセメントモルタル系断面
修復材に亜硝酸イオンを均一濃度で混入する【混入可能量】
限界混入量の目安 ： 170kg/m3程度

39

【塩化物イオン濃度に応じた亜硝酸リチウム（PSL-40）混入量の算定】
例① 塩化物イオン濃度に応じた混入量
塩化物イオン濃度（kg/m3）3.0

5.07.010.015.0

断面修復材への亜硝酸ﾘﾁｳﾑ（PSL-40）混入量（kg/m3）

11.3

18.826.3

37.356.0

例② NEXCO設計要領 第二集 橋梁保全編の記述
4-6 塩害対策
4-6-6 材料
断面修復材に防錆材を入れる場合には、亜硝酸リチウムを固形分で55kg/m3混入させるとよい。
※ 亜硝酸リチウム固形分で55kg/m3 ⇒ 亜硝酸リチウム40％水溶液で137.5kg/m340

【リハビリ断面修復工法の積算】
概算工事費の例
・はつり、鉄筋ケレン、鉄筋防錆処理あり
・施工面積10m2、はつり深さ50mm、延べ施工量0.5m3
塩化物ｲｵﾝ濃度（kg/m3）

混入用亜硝酸ﾘﾁｳﾑ
施工面積「PSL-40」混入量（m2）（kg/m3）

施工費
（円）

施工費
（円/m2）

3.0

11.3

101,213,000

121,300

5.0

18.8

101,240,300

124,000

10.0

37.3

101,305,050

130,500

・国土交通省標準歩掛による材工の直接工事費・労務費はH28年度広島県単価41

２．５ 内部圧入工法（その１）『リハビリカプセル工法』

NETIS：CG-120005-A
42

【一般的な内部圧入工法】
該当なし【リハビリカプセル工法】
材料

・浸透拡散型亜硝酸リチウム

目的・基本的に、亜硝酸リチウムによる鉄筋腐食抑制 （塩害・中性化）
根本的な鉄筋腐食抑制という同じ目的で適用される工法【電気防食工法】
目的・防食電流の通電による鉄筋腐食抑制 （塩害・中性化）43技術資料P.48【リハビリカプセル工法】 ・・・塩害・中性化に対して『亜硝酸イオンによる鉄筋腐食の抑制』（NETIS：CG-120005-A）①コンクリートにφ10mm、L=100mm程度の削孔を500mmの間隔で行う②カプセル式加圧装置にて浸透拡散型亜硝酸リチウムを部材表層部に内部圧入する③削孔箇所を充填材にて埋め戻す以後の鉄筋腐食を根本的に抑制する
削孔箇所から鉄筋周囲へ亜硝酸イオンを圧入する

44

【リハビリカプセル工法 施工状況】

45

【亜硝酸イオンによる鉄筋腐食抑制の概念】

抑制根拠 ： 亜硝酸イオンが不動態被膜を再生し、鉄筋腐食を抑制する
基本方針 ： 不動態被膜を再生するために必要な亜硝酸イオンを供給する【劣化要因が塩害の場合】
既往の研究により、以下の亜硝酸イオン量があればOK[ NO2－ ] ／ [ CI－ ] モル比＝ 1.0となる量例）

鉄筋位置での塩化物イオン濃度

亜硝酸リチウム
必要量

亜硝酸リチウム40％水溶液
必要量1.2kg/m3

1.97kg/m3

4.48kg/m3

5.0kg/m3

7.47kg/m3

18.67kg/m3

10.0kg/m3

14.94kg/m3

37.34kg/m3

これだけの量の亜硝酸リチウムをコンクリート中に供給できる工法は内部圧入だけ46

【リハビリカプセル工法のメリット】
・亜硝酸リチウムによる鉄筋腐食抑制効果を最も積極的に活用する工法。
・塩害の場合、塩化物イオン濃度に応じて亜硝酸リチウム圧入量を定量的に設定することができる。
・腐食発生限界を超える塩化物イオン存在下でも鉄筋を腐食させない。

【リハビリカプセル工法のデメリット】
・亜硝酸リチウム圧入量が多くなると、単位当たりの施工費が高価となる【リハビリカプセル工法の適用限界】
・高強度コンクリートへの適用不可（上限の圧縮強度：40N/mm2）
・塩化物イオン濃度が過度に含まれている場合は適用不可（上限の塩化物イオン濃度：10kg/m3程度）
・浮き、はく離の著しい範囲には断面修復工法を施す必要がある。
リハビリ断面修復工法とリハビリカプセル工法とを組み合わせた総合的な塩害補修

47

【塩化物イオン濃度に応じた浸透拡散型亜硝酸リチウム（プロコン40）の圧入量】
劣化機構
： 塩害
設計に必要な値 ： 塩化物イオン濃度（亜硝酸リチウム圧入量の設定）
鉄筋かぶり深さ（亜硝酸リチウムの目標圧入深さの設定）
コンクリート圧縮強度（設計圧入日数の算定）
亜硝酸リチウム必要量の設計 ⇒ 塩化物イオン濃度に応じて設定する[ NO2－ ] ／ [ CI－ ] モル比＝ 1.0となる量【設計上の仮定】コンクリート表面から目標圧入深さまで亜硝酸イオンを均一濃度で分布させる【圧入可能量】
限界圧入量 ： 37kg/m3程度（塩化物イオン10kg/m3相当）
48

塩化物イオン濃度と亜硝酸リチウム設計圧入量との関係

49

【塩化物イオン濃度に応じた浸透拡散型亜硝酸リチウム（プロコン40）の圧入量】

塩化物イオン濃度（kg/m3）

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

浸透拡散型
亜硝酸ﾘﾁｳﾑ（ﾌﾟﾛｺﾝ40）圧入量（kg/m3）

7.5

14.9

22.4

29.9

37.3

単位体積あたり圧入量は塩化物イオン濃度に応じて設定（塩害の場合）

50

【リハビリカプセル工法の積算】※ 亜硝酸リチウム圧入量、圧入日数などによって工事費が大幅に変わります。
個別案件毎にリハビリカプセル工法積算資料に準拠して積算する必要があります。
具体的な積算についてはコンリートメンテナンス協会へお問い合わせください。

51

２．６ 内部圧入工法（その２）『ASRリチウム工法』

52

【一般的な内部圧入工法】
該当なし【ASRリチウム工法】
材料

・浸透拡散型亜硝酸リチウム

目的・基本的に、亜硝酸リチウムによるASR膨張抑制 （ASR）
根本的なASR膨張抑制という同じ目的で適用される工法

【新技術】
該当なし
53

【ASRリチウム工法】 ・・・ ASRリチウム工法『リチウムイオンによるゲルの非膨張化』
・コンクリートに削孔して，亜硝酸リチウム40%水溶液を加圧注入．
注入量： Li/Naモル比0.8となるLiNO2
削孔径： φ10mm，20mm，38mm
削孔間隔 ： 500mm，750mm，1000mm
注入圧力 ： 0.5MPa～1.5MPa
注入期間 ： 20日～40日程度①ひび割れ注入および表面被覆により，コンクリート表面のひび割れを閉塞する②コンクリートに小径の削孔を行い，圧入孔とする③油圧式圧入装置，配管，パッカーを設置して，浸透拡散型亜硝酸リチウムを加圧注入する④所定の量の亜硝酸リチウムをコンクリート内部に圧入した後，削孔箇所を無収縮グラウト材にて埋め戻す

削孔箇所からコンクリート内部全体へリチウムイオンを圧入する

54

【ASRリチウム工法 施工状況】

55

【リチウムイオンによるASR膨張抑制の概念】

抑制根拠 ： リチウムイオンがASRゲルを非膨張化し、ASR膨張を抑制する
基本方針 ： ASRゲルを非膨張化するために必要なリチウムイオンを供給する
既往の研究により、以下のリチウムイオン量があればOK[ Li＋ ] ／ [ Na＋ ] モル比＝ 0.8となる量例）

コンクリート中のアルカリ総量

亜硝酸リチウム
必要量

亜硝酸リチウム40％水溶液
必要量3.0kg/m3

4.10kg/m3

10.26kg/m3

4.0kg/m3

5.47kg/m3

13.68kg/m3

5.0kg/m3

6.84kg/m3

17.10kg/m3

これだけの量の亜硝酸リチウムをコンクリート全体に供給できる工法は内部圧入だけ

56

【ASRリチウム工法のメリット】
・亜硝酸リチウムによるASRゲル膨張抑制効果を最も積極的に活用する工法。
・アルカリ総量に応じて亜硝酸リチウム圧入量を定量的に設定することができる。
・ASR膨張を根本的に抑制する唯一の工法であり、再劣化が生じない。

【 ASRリチウム工法のデメリット】
・施工工期が長く、単位当たりの施工費が高価となる
・圧入後の表面仕上げによっては、ひび割れからの漏水や遊離石灰の析出などが目立つ場合もある【 ASRリチウム工法の適用限界】
・高強度コンクリートへの適用不可（上限の圧縮強度：40N/mm2）
・残存膨張量が無害の構造物に対しては適用する意味がない
57

【アルカリ総量に応じた浸透拡散型亜硝酸リチウム（プロコン40）の圧入量】
劣化機構
： ASR
設計に必要な値 ： アルカリ総量（亜硝酸リチウム圧入量の設定）
部材構造寸法（亜硝酸リチウム圧入範囲の設定）
コンクリート圧縮強度、静弾性係数（設計圧入日数の算定）
亜硝酸リチウム必要量の設計 ⇒ アルカリ総量に応じて設定する[ Li∔ ] ／ [ Na∔ ] モル比＝ 0.8となる量【設計上の仮定】
コンクリート部材全体にリチウムイオンを均一濃度で分布させる【圧入可能量】
限界圧入量 ： 37kg/m3程度（アルカリ総量11kg/m3相当）
58アルカリ総量と亜硝酸リチウム設計圧入量との関係

59

【アルカリ総量に応じた浸透拡散型亜硝酸リチウム（プロコン40）の圧入量】

アルカリ総量（kg/m3）

3.0

4.0

5.0

6.0

浸透拡散型亜硝酸ﾘﾁｳﾑ（ﾌﾟﾛｺﾝ40）圧入量（kg/m3）

10.3

13.7

17.1

20.5

単位体積あたり圧入量はアルカリ総量に応じて設定（ASRの場合）

60

【ASRリチウム工法の積算】※ 亜硝酸リチウム圧入量、圧入日数などによって工事費が大幅に変わります。
個別案件毎にASRリチウム工法積算資料に準拠して積算する必要があります。
具体的な積算についてはASRリチウム工法協会またはコンリートメンテナンス協会
61へお問い合わせください。

【塩害で劣化したコンクリートの補修工法選定フローの例】

技術資料P.66

鉄筋腐食抑制を考慮した予防保全

62

【ASRで劣化したコンクリートの補修工法選定フローの例】

技術資料P.66

63

３．補修効果の検証と追跡調査

64

１．『亜硝酸リチウム含有モルタルの塩分浸透抑制に関する研究』福田杉夫，桝田佳寛，鹿毛忠継，山田義智
・沖縄県の海洋構造物にて暴露試験・無処理の範囲の鉄筋は塩害により著しく腐食しており，断面欠損も認められた・亜硝酸リチウムを用いた表面被覆を実施した範囲の鉄筋は表面錆程度

無処理範囲

亜硝酸ﾘﾁｳﾑ含有
ﾎﾟﾘﾏｰｾﾒﾝﾄﾍﾟｰｽﾄ塗布65

２．『亜硝酸リチウム圧入工の鉄筋腐食抑制効果に及ぼす相対湿度の影響』
大寺稔雅，李春鶴，江良和徳，堀田成治
湿度

100

自然電位

0-100
60
-200
40-30020-400湿度

自然電位80-10060-20040-30020-400

-500

0304
313
320
323
326
329
332
335
338
341
344
347
350
363
369
376
383

0

100

304
313
320
323
326
329
332
335
338
341
344
347
350
363
369
376
383

-500

自然電位（mV vs CSE）

80

相対湿度(％)

自然電位（mV vs CSE）

0100

材齢(日)

材齢(日)

相対湿度40%

相対湿度(％)

100

相対湿度60%・鉄筋腐食が進行したコンクリート供試体に、亜硝酸リチウム内部圧入工を適用
・圧入前の卑な自然電位から、時間の経過とともに貴な電位へと移行することが示された
66

３．『リチウムイオンによるASR膨張抑制効果に関する一考察』
江良和徳，三原孝文，山本貴士，宮川豊章

膨張量（μ）

圧入機

バッテリーｱｲｿﾚｰﾀｰ
パッカー

分配器

6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0-500 0内部圧入 モル比0.6
リチウムなしSEM
EPMA
TOF-SIMS
内部圧入実施

100

200

300

400

500

促進膨張期間（days）

・反応性骨材を用いたASR供試体を作成し，材齢188日で亜硝酸リチウムを内部圧入
・内部圧入実施を境に，ASR膨張の進行が抑制されていることが分かる
・さらに，内部圧入した供試体から試料を採取し，ゲル中のNa+，Li+を分析
67

試料分析範囲（SEM）

ゲル中のNaの分布（EPMAより）

ゲル中のLiの分布（TOF-SIMSより）“Na”が多く存在しているゲルの位置に“Li”も同様に存在している．（白の楕円）⇒リチウムイオンを内部圧入することにより，骨材界面付近およびひび割れに生成しているゲル中にリチウムイオンが到達
セメントペースト中にも“Li”が多く存在している．（赤の楕円）⇒内部圧入工によるLiの浸透経路は，ひび割れを通じた移動だけでなく，連続空隙内の浸透またはコンクリートマトリックス中への圧力勾配や濃度勾配による移動なども推定される

４．『リチウムイオン内部圧入工を施工した構造物の長期耐久性について』
江良和徳，徳納武使，峯松昇司，宮川豊章【施工前（2005年9月撮影）】【施工後5年経過（2009年8月撮影）】

施工前状況と施工後4年経過時の状況

69

【残存膨張量試験（JCI-DD2法）による定量評価】
0.120%
施工前
施工直後

0.100%

施工後4年経過0.081%

膨張率(%)

0.080%
0.060%
0.05%

0.040%

ASR膨張性が低減
された状態を維持

0.026%

0.020%

0.018%
0.000%
01020304050 60 70
促進期間（day)8090

100 110 120

・施工前（赤）と施工直後（青）を比較すると，リチウムイオン内部圧入工を施工することによりASR膨張性が低減されることがわかる．
・施工直後（青）と施工後4年経過時（黒）を比較すると，圧入後4年経過してもASR膨張性が低減された状態で維持されていることがわかる．
70

５．『亜硝酸リチウム系表面含浸材の併用効果に関する基礎的研究』
江良和徳，大山省吾，毛利雄紀，十河茂幸

71

（2016年3月現在）
発注者

施工件数

国土交通省

14件

県・市・町

47件

民間

14件

ASR
46件
塩害/中性化 19件
複合劣化
10件
72

【ASRリチウム工法施工後の残存膨張量試験結果】
年度

名称

発注者

残存膨張量
（施工前）

残存膨張量
（施工後）

備考

H24

湯村大橋

島根県

0.065％

0.019％

JCI-DD2法

H24

山内高架橋

佐賀県

0.180％

0.012％

JCI-DD2法

H24

上関大橋

山口県

―

0.020％NaOH浸漬法

H24

大橋

香川県

―

0.039％

JCI-DD2法

H24

御山大橋

香川県

0.213％

0.008％

JCI-DD2法

H24

石川橋

香川県

―

0.007％

JCI-DD2法

H24

楠川橋

香川県

―

0.026％

JCI-DD2法

H25

東宮新橋

山形県

0.280％

0.025％

JCI-DD2法

H25

西沢川橋

山梨県

―

0.027%

JCI-DD2法

H26

仁多大橋

島根県

―

0.024％

JCI-DD2法

H27

灘橋

島根県

0.024%

JCI-DD2法

H27

石井橋

島根県

0.092％

0.016%

JCI-DD2法

H27

今川立坑

大阪府

―0.052%

NaOH浸漬法73【ASRリチウム工法施工後の外観目視調査結果】
平成16年度 陶橋 （国土交通省四国地方整備局）の例

再劣化なし

再劣化なし
施工前（2005年）

施工後10年経過（2015年）

74

【ASRリチウム工法施工後の外観目視調査結果】
平成19年度 御手洗橋 （国土交通省中国地方整備局）の例

再劣化なし

再劣化なし
施工前（2007年）

施工後8年経過（2015年）

75

【ASRリチウム工法施工後の外観目視調査結果】

西庄跨線橋（四国地整） H17度施工（ASR）
H28年4月撮影

米岡小橋（鳥取県） H22度施工（ASR）
H27年5月撮影76

【ASRリチウム工法施工後の外観目視調査結果】

大橋（香川県） H24度施工（ASR）
H28年4月撮影

仁多大橋（島根県） H26度施工（ASR）
H27年10月撮影

77

【リハビリカプセル工法施工後の外観目視調査結果】

一の宮橋（鳥取県） H24度施工（塩害）
H27年5月撮影

浜玉橋（九州地整） H27度施工（塩害）78
H28年4月撮影

【リハビリカプセル工法施工後の外観目視調査結果】

湯村大橋（島根県） H24度施工（ASR）
H27年10月撮影

船久橋（島根県） H25度施工（ASR）
79
H27年5月撮影

４．おわりに80【あらためて、亜硝酸リチウムを用いた補修技術とは】・亜硝酸リチウムを用いたひび割れ注入工、表面含浸工、表面被覆工、断面修復工および内部圧入工
・劣化原因、劣化程度に応じた定量的な補修設計が可能
・将来予測、維持管理シナリオに応じた主体的な工法選定が可能
・様々な場面で構造物の長寿命化に寄与することが可能

持続可能な社会の形成のために81