技術資料

シラン系表面含浸材塗布15～16年後の道路橋地覆コンクリートでの追跡調査
遠藤裕丈

島多昭典

１．はじめにシラン系表面含浸材は、コンクリート構造物の延命化を目的とした、コンクリートの劣化因子である水の浸入を抑える補修材である1)。この材料は、コンクリート表面を塗膜で覆う塗装や被覆材とは異なり、図－1に示すようにコンクリート表層へ含浸させ、表層を疎水性に改質し、吸水防止層を形成させることで、コンクリートに吸水抑制機能を付与する。施工が簡便

図－1

シラン系表面含浸材による改質の概念

で、塗布後も構造物の外観を変化させないことから、コンクリート構造物の劣化を予防するために広く適用

表－1使用したシラン系表面含浸材されている。
一方で、シラン系表面含浸材を塗布したコンクリー
ト構造物の長期に亘る耐久性についてはデータが少なく、十分明らかになっていない。そこで、北海道内の道路橋でシラン系表面含浸材の試験施工を実施し、現在、追跡調査を行っている。本稿では、塗布から15～16年経過した道路橋3橋の地覆コンクリートにおいて、主として鉄筋保護に着目した補修効果の持続状況を調

有効
No.

主成分系別

1 アルキルアルコキシシラン

標準

成分量 塗布量

水系(%)(g/m2)

42200

2 アルキルアルコキシシラン

水系

43300

3

シラン・シロキサン

水系

80200

4 アルキルアルコキシシラン

溶剤系

11.5

300

5

無溶剤系

90400

シラン・シロキサン

査したので、その結果について報告する。
表－2

２．調査概要２．１

シラン系表面含浸材

２．１．１

使用した製品

表－1に試験施工で使用したシラン系表面含浸材を水セメン

 品のポテンシャルの事前把握のために製準備したコンクリート供試体の配合

ト比 (%) セメント
45

単位量(kg/m3)

使用
高炉 B

水セメント

細骨材

粗骨材

1493157311069示す。シラン系表面含浸材は、28製品を使用した既往の実験2)で含浸と撥水に関して比較的良好な結果が示

含浸材をコンクリート表面（打設面）に塗布し、材齢されていた4製品を選び、これに北海道での施工実績

28日より性能試験を開始した。比較のため、無塗布のを有する1製品を加えた計5製品を使用した。以下、製供試体も準備した。

品名をNo.1～5と記す。

含浸性能は供試体を割裂し、割裂面に水を噴霧し、製品のポテンシャルの事前把握

撥水を呈した範囲を含浸域と判定し、吸水防止層の厚試験施工に先立ち、5製品のポテンシャルを事前にさとして測定した。遮塩性能は高さ20mm、幅25mm把握するため、実験室で含浸性能と遮塩性能を調べた。の枠を打設面に設置し、3%濃度の塩化ナトリウム水

表－2に実験で使用したコンクリート供試体の配合を溶液を打設面に厚さ6mm張り、90日間静置後、供試示す。供試体の寸法は220mm×220mm×100mmとし体を打設面に対して垂直方向にコンクリートカッターた。打設後、湿潤養生を3日間行い、養生後は温度20℃、で切断し、EPMA（Electron Probe Micro Analyzer）湿度60%の気中に保管した。材齢14日にシラン系表面により塩化物イオン浸透深さを調べた。

２．１．２11

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2024年１月

表－3

製品のポテンシャルの事前把握の結果

表－4

No.

12345

無※

吸水防止層の厚さ(mm)

2.9

1.6

2.9

2.46.6-

塩化物イオン浸透深さ(mm) 9.2

8.9

2.3

1.9

0.0 11.5※）無…無塗布

図－2

現場

試験施工を行った地覆コンクリートの配合

水粉体 使用セ比(%) メント

美幌 51.4

単位量(kg/m3)
水セメント 膨張材 細骨材 粗骨材

145252307131144

枝幸 43.2 高炉 B 149

315

307311069

白糠 46.5267307781111

普通早強138試験施工箇所

表－3に製品のポテンシャルの事前把握の結果を示す。塗布したコンクリートの表層には吸水防止層が形成されており、いずれの製品も含浸性能を有することを確認した。吸水防止層の厚さが最も大きかったのはNo.5の6.6mmであった。塩化物イオン浸透深さは、無塗布のコンクリートに比べると、塗布した方が小さい結果が示された。中でも、No.3～5の遮塩性能は比較

写真－1

試験施工の様子（2004年10月実施）的高い傾向にあった。
２．２

試験施工

試験施工は、図－2に示す北海道美幌町、枝幸町、白糠町に位置する道路橋（以下、それぞれ美幌、枝幸、白糠と記す）で2004年10月に実施した。いずれの現場
も、冬期は最低気温が-10℃以下まで低下し、路面に

写真－2

試験施工前の白糠の地覆コンクリートの表面凍結防止剤が散布されている。
表－4に地覆コンクリートの配合を示す。いずれの品の塗布区間（1製品あたりの延長は4～5m）につき地覆も、道路側側面からの芯かぶりは50mmで設計さ40点測定を行い、その平均を求めた。

れている。使用鉄筋はD13で、純かぶりは約43.5mm

２．３．２

吸水防止層の残存状況である。写真－1に試験施工の様子を示す。試験施工

写真－3に示すように、地覆の道路側側面からφ70での塗布作業は、No.1～5のメーカー担当者が各社の×100mmのコアを採取した。そして、コアを割裂し独自仕様に基づいて行った。美幌と枝幸は、打設からて割裂面に水を噴霧し、撥水を呈した範囲を吸水防止約2ヶ月が経過した地覆に塗布している。一方、白糠層と判断し、厚さを測定した。

は、打設から約2年が経過し、凍結融解を既に2冬受け、２．３．３

中性化深さの測定

写真－2に示すように粗骨材の露出がみられない程度

地覆の道路側側面から採取したコア（写真－3）のの軽微な凍害が発生している地覆に塗布している。

割裂面にフェノールフタレイン1％溶液を噴霧し、赤紫色に着色しない範囲を中性化域とし、表面から赤紫２．３色に呈色した部分までの距離を調べ、中性化深さを求追跡調査

ここでは、試験施工から15年経過した美幌、16年経過した枝幸と白糠の地覆で追跡調査を行った。
２．３．１

平均スケーリング深さ

スケーリング深さはデプスゲージで測定した。1製
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めた。
２．３．４

塩化物イオン濃度分布

地覆の道路側側面から採取したコア（写真－3）をコンクリートカッターで深さ方向へ10mm間隔にスラ

12吸水防止層の厚さ（mm）

12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0

コア採取の様子10864201086420

図－3

美幌

枝幸

白糠

（15年経過）（16年経過）（16年経過）吸水防止層の厚さの測定結果

No.5

No.4

No.3

No.2

No.1

No.5

枝幸
枝幸
（塗布後16年経過）

無塗布No.4

No.3

No.2

No.1

No.5

美幌
美幌
（塗布後15年経過）

無塗布

No.4

No.3

No.2

無塗布

図－4No.1

天端面
道路側側面

平均スケーリング深さ（mm）

写真－3

No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5

0.0

白糠
白糠
（塗布後16年経過）

15～16年経過後の平均スケーリング深さ

イスし、JIS A 1154の電位差滴定法に準じて深さ0～

写真－4 No.5を塗布した美幌と枝幸の吸水防止層の状態（噴霧した水が付着していない部分が吸水防止層）

10mm、10～20mm、20～30mm、30～40mm、40～50mmの塩化物イオン量を測定し、塩化物イオン濃度分布を調べた。

認した様子である。ただし、吸水防止層の厚さはコアの割裂面で測定しているため、写真－4に示している

３．調査結果・考察

ノギスの値と図－4のグラフの値は一致しない。枝幸をみると、地覆の道路側側面にあたるコア左側の円面

３．１

平均スケーリング深さ

は紫外線の影響によって撥水機能が消失しているため

図－3に塗布から15～16年経過した地覆コンクリーに濡れ色を呈したが、吸水防止層は明らかに撥水してトの平均スケーリング深さを示す。シラン系表面含浸いる。本調査では、吸水防止層の機能消失に及ぼすコ材は有機（炭素化合物）で紫外線の影響を受けやすく、ンクリートのアルカリの影響1)は確認されず、15～16

今回の調査では紫外線の長期作用で表面の撥水性は消年を経た現在も吸水防止層は残存していることが確認失しており、スケーリングが確認された。美幌と枝幸された。

は天端面よりも道路側側面のスケーリングが大きかっ

図－4をみると、美幌ではNo.2、No.4塗布区間で吸た。この2橋はカーブ橋であるため（写真－1）、地覆水防止層が確認されなかった。この理由として、試験に路面水が集まりやすい構造の影響が考えられる。

施工でシラン系表面含浸材が含浸せず、当初から吸水防止層が未形成であったことや、吸水防止層は形成さ３．２

吸水防止層の厚されていたものの厚さが小さく、スケーリングによって図－4に塗布から15～16年経過した地覆コンクリー

吸水防止層が消失したこと、などが考えられるが、特トにおける吸水防止層の厚さの調査結果を示す。試験定に至らなかった。一方、枝幸と白糠は、No.2、No.4２で行った製品のポテンシャル施工に先立って２．１．

塗布区間で吸水防止層が確認されている。このことの事前把握では、吸水防止層の厚さの最大値はNo.5のは、同じ製品でも、施すコンクリートの状態によって6.6mmであったが（表－3）、No.5を塗布した美幌と枝結果が異なる場合があり、含浸性能を十分引き出すに幸はこれよりも大きく、最大10mmの箇所も確認されは現場条件を考慮した施工方法の検討が重要であるこた。写真－4は、No.5を塗布した美幌と枝幸の地覆かとを示す。

ら採取したコアに水を噴霧し、吸水防止層の状態を確
13

白糠でコアを採取した日の天候は雨であった。写真
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中性化深さ（mm）

12.0
美幌、塗布後15年経過

10.0
8.0
6.0

無塗布（2.2mm）

4.0
2.00.0無塗布
無塗布

雨上がり直後の地覆（白糠、塗布後16年経過）

水分が付着・侵入せず
また、スケーリングも抑制

表面の撥水性が紫外線の作用で消失

水分極表層に水分が蓄積しスケーリングに至る

水分吸水防止層

23.0
18.0
13.0
12.0
中性化深さ（mm）

写真－5

吸水防止層は残存塗布調査で確認された吸水抑制機能の経年変化－5は雨上がり直後に撮影した白糠のNo.4 塗布区間と無塗布区間の様子である。No.4塗布区間をみると、無中性化深さ（mm）

図－5

No.4No.4No.5
No.5

No.3
No.3

No.4
No.4

No.5
No.5

No.3
No.3

No.4
No.4

No.5
No.58.0
無塗布（4.3mm）

6.0
4.0
2.0

No.1
No.1

No.2
No.212.0

今回の調査（塗布15～16年経過）

No.3
No.3

10.0

無塗布
無塗布

経年

No.2
No.2

枝幸、塗布後16年経過

0.0

水分侵入は抑制No.1
No.1

白糠、塗布後16年経過

10.0
8.0

無塗布（4.7mm）

6.0
4.0
2.00.0無塗布
無塗布

塗布区間に比べて表面の濡れ色が薄いことがわかる。

No.1
No.1

No.2
No.2

図－6中性化深さ

これは、塗布区間では吸水防止層の効果で吸水が少なく、コンクリートの乾きが早いことを示唆している。
機能の経年変化である。スケーリングはみられるものの吸水防止層が残存しており、吸水抑制機能は続いていることがわかった。スケーリングに関して、著者らは既往の実験でシラン系表面含浸材の定期的な再塗布がスケーリングの長期抑制に効果的であることを確認しており3)、今後は実環境での再塗布によるスケーリ

25

塗布後15～16年経過した地覆の中性化深さ (mm)

図－5は３．
１および本節をもとに整理した吸水抑制

美幌
20

白糠
1510

中性化深さ

図－6に塗布から15～16年経過した地覆の中性化深さの測定結果を示す。全体的に、塗布区間の中性化深無塗布↓500ング抑制について検討していきたいと考えている。
３．３

枝幸

2468101214

製品のポテンシャルの事前把握で調べた
塩化物イオン浸透深さ（mm）

図－7 製品のポテンシャルの事前把握で調べた塩化物
イオン浸透深さと今回調査した地覆の中性化深
図－7 製品のポテンシャルの事前把握で調べた塩化物イオさの関係ン浸透深さと今回調査した地覆の中性化深さの関係

さは無塗布区間と同程度もしくはそれより深い値であった。美幌と枝幸はNo.3とNo.5の中性化深さがやや大塗布

中性化深さ

きく、特に高炉B種使用の枝幸で傾向が顕著であった。
図－7は、製品のポテンシャルの事前把握で調べた塩化物イオン浸透深さ（表－3）と、今回調査した地覆の中性化深さ（図－6）の関係を整理したものである。

0

この図をみると、塩水が侵入しにくい製品を使用した地覆ほど中性化深さは大きい傾向にあった。

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2024年１月0

相対湿度（%）

100

吸水抑制や内部の水分蒸散による内部湿度低下

この理由について、図－8で考察する。
中性化は、コンクリートに侵入した二酸化炭素が炭無塗布

図－8

塗布箇所における中性化促進要因の考察

14美幌、塗布後15年経過

8.0

塩化物イオン量（kg/m3）

7.0
6.0

枝幸、塗布後16年経過
無塗布No.2No.4No.1No.3
No.5203040
表面からの深さ（mm）

50

白糠、塗布後16年経過
No.1
No.3
No.5

無塗布
No.2
No.4

No.1
No.3No.5

無塗布
No.2
No.4

5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0010010203040
表面からの深さ（mm）

50010203040
表面からの深さ（mm）50

図－9塩化物イオン濃度分布
塩化物イオン濃度分布
図－9酸イオンに変化し、セメント水和物と反応することでけては大きく減少する分布を呈した。枝幸の中性化深進行する。よって、中性化にはイオンに変化するためさは、無塗布区間とNo.1、No.2、No.4が4mm前後にの水分が必要で、コンクリートが乾燥状態にあると中対し、No.3は22mm、No.5は13mmと大きい（図－6）。

性化は進行しない。逆にコンクリートが湿潤状態にあNo.3とNo.5塗布区間では、紫外線の影響で撥水機能がると、空隙が水分で閉塞されるため二酸化炭素の侵入消失した表面に固定化した塩化物イオンが中性化で解が少なくなり、中性化は進行しない。このため、中性離し、中性化の促進とともにコンクリート内部の未中化は、二酸化炭素の侵入とイオン化が両方起きる中程性化領域へ濃縮移動する現象6)が生じたと考えられる。

度の湿度のときに最も進行する4)、5)。無塗布のコンク

白糠は、深さ40～50mmの塩化物イオン量が美幌、リートは吸水しやすく、含水状態になりやすい。これ

枝幸よりも多い。塗布前に凍結融解を2冬受け、凍結に対し、塗布したコンクリートは吸水防止層が形成さ防止剤も先行して供給されている影響が考えられる。

れているため水分の供給が抑制されることと、コンク

深さ方向の濃度勾配は無塗布区間の方が緩やかで、深リート内部で蒸発した水分が外気へ逸散する作用も加さ45mmの塩化物イオン量は無塗布区間の方が多かっ

わって、コンクリート内部の相対湿度が中性化しやすた。

い値まで低下し、この状態が15～16年間持続したと考

土木学会コンクリート標準示方書［設計編］には、えられる。このことから、今回の調査で示された中性水セメント比およびセメントの種類と腐食発生限界塩化の進行は、吸水抑制機能の持続を示唆すると考えら

化物イオン量の関係として、次式が示されている7)。

れる。
３．４普通ポルト）
普通ポルト）
高炉 B 種）高炉B種）
早強ポルト）
早強ポルト）

塩化物イオン濃度分布

図－9に塗布15～16年後の地覆における深さ50mm

Clim＝－3.0(W/C)＋3.4 
Clim＝－2.6(W/C)＋3.1 
Clim＝－2.2(W/C)＋2.6 

(1)
（1）
(2)
（2）
(3)
（3）

までの塩化物イオン濃度分布を示す。表面近傍の深さ

ここに、C lim は腐食発生限界塩化物イオン量(kg/5mmについては、枝幸のNo.3を除いて、塗布区間のm )、W/Cは水セメント比（0.3≦W/C≦0.55）である。

方が小さかった。深部の傾向は以下のようであった。

式(2)、(3)より、腐食発生限界塩化物イオン量は、

美幌は、No.3とNo.5塗布区間の塩化物イオン量が、枝幸が1.9kg/m3、白糠が1.5kg/m3となる。美幌はW/C無塗布区間および他製品塗布区間よりも大幅に少なが0.57のため式(1)が適用できず、安全側に評価するい。美幌のNo.3とNo.5塗布区間は吸水防止層が4～と従前基準の1.2kg/m3となる。白糠では、純かぶりに8mm残存しており（図－4）、外部からの塩化物イオあたる深さ約43mm位置の塩化物イオン量が限界を上

ン侵入が吸水防止層によって抑制された効果と考えら

回る2～3kg/m3に達していたが、今回の調査では地覆れる。

表面に顕著な錆汁は確認されなかった。一方、著者ら

3

枝幸は、無塗布区間とNo.1、No.2、No.4塗布区間のは既往の実験で、シラン系表面含浸材を塗布すると腐濃度分布がほぼ同じであったのに対し、No.3とNo.5塗

食要因の水分が減少し、4kg/m3でも腐食に至らない

布区間は表面から深さ10～30mmにかけて塩化物イオ結果を報告している8)。また、鋼材腐食に対する照査

ン量が大きく増加し、深さ30mm から深さ45mmにかは水の浸透も考慮される7)ことから、15～16年経過の15

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2024年１月

参考文献

吸水防止層

鉄筋
地覆
コンクリート

路面

吸水防止層は、経年後も残存吸水抑制

かぶりコンクリートは、湿度低下に起因する中性化が進行（これは、腐食を引き起こす水の浸透抑制効果の持続を示唆）

図－10

腐食に対する補修効果向上

水分減少

本調査の範囲での補修効果の考察

1） 土木学会：表面保護工法設計施工指針（案），工種別マニュアル編，コンクリートライブラリー
119，pp.143-153，2005.4
2） 林大介，守屋進，杉田好春：各種浸透性コンクリート保護材の性能に関する実験的検討，コンクリートの表面被覆および表面改質に関するシンポジ
ウム論文集，土木学会，pp.45-54，2004.2

現時点で吸水防止層は残存しており腐食抑制効果は続

3） 遠藤裕丈，島多昭典：スケーリングの進行抑制にくと考えられるが、今後も追跡調査を行い、長期的な及ぼすシラン系表面含浸材の再塗布の効果，第23補修効果を明らかにする予定である。

回コンクリート構造物の補修，補強，アップグレ
ード論文報告集，pp.279-284，2023.10
4） 鄭載東，平井和喜，三橋博三：モルタルの中性

４．まとめ化速度に及ぼす温度・湿度の影響に関する実験
シラン系表面含浸材を塗布して15～16年経過した寒冷下の道路橋3橋の地覆コンクリートで、主として鉄筋保護に着目した補修効果の持続状況を調査した。

的研究，コンクリート工学論文集，Vol.1，No.1，
pp.85-94，1990.
5） Papadakis, V.G.，Fardis, M.N.，and Vayenas,

含浸性能が十分引き出され、表層に吸水防止層が形

C.G.：Effect of composition, environmental

成された現場では、吸水防止層が残存していた。深部factors and cement-lime mortar coating onの一部で塩化物イオン量が無塗布区間より多い傾向も

concrete carbonation，Materials and Structures

示されたが、これは中性化の影響が考えられる。凍結

25，pp.293-304，1992.

融解を2冬受けた後にシラン系表面含浸材を塗布した

6） 青山實伸，有馬直秀，北川勝明，川村満紀：中

白糠は無塗布区間の方が深さ方向への濃度勾配が緩や性化領域における塩分移動メカニズムに関するかで、ある程度の塩化物イオン浸透抑制効果が見られ考察，コンクリート工学年次論文集，Vol.35，

たものの、塗布前に先行浸透した塩化物イオンの内部

No.1，pp.817-822，2013.7

拡散は防げていない可能性もあり、シラン系表面含浸材をさらに深く含浸させる等、より効果的な対策が望

7） 土木学会：2022年制定コンクリート標準示方書［設計編］，pp.158-170，2023.3

まれる。なお、中性化や塩化物イオン浸透が進行して

8） 遠藤裕丈, 島多昭典：塩化物イオンを含む鉄筋コも、図－10に示すように、吸水抑制による鉄筋腐食のンクリートへのシラン系表面含浸材の適用による抑制が期待されるが、これも調査を継続し、明らかに腐食抑制効果と適用限界，第21回コンクリート構していきたい。

造物の補修，補強，アップグレード論文報告集，pp.197-202，2021.10

寒地土木研究所月報

№852

遠藤 裕丈
ENDOH Hirotake

島多 昭典
SHIMATA Akinori

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
耐寒材料チーム
主任研究員
博士（工学）

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
耐寒材料チーム
上席研究員
技術士（建設）

2024年１月



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