第64回(2020年度)

北海道開発技術研究発表会論文

白鳥大橋ハンガーロープの塗替塗装について―技術開発による長寿命化に向けた取り組み―
室蘭開発建設部

室蘭道路事務所○鬼海 伸之福田 悟史
道路設計管理官付
豊島 真生

白鳥大橋は一般国道37 号に架かる吊橋で、北海道開発局が管理する唯一の吊橋である。吊橋
部材の補修には特殊な工法を採用されることが多い。ハンガーロープの塗替塗装もその一つであり、浸漬塗装による塗り替えを計画している。浸漬塗装は塗料の粘度、塗装の速度、施工時の環境等により、付着量に影響を与える工法であるため、試験施工等を行い、各種条件を決定した。本稿では塗替塗装の概要及び施工条件の決定に向けた取り組みについて報告する。
キーワード：吊橋、塗装、長寿命化、維持・管理

1. はじめに

2. ハンガーロープの構造

ハンガーロープ（図-2）は吊橋独特の部材であり、桁白鳥大橋（図-1）は一般国道37号にかかる長大吊橋でに作用する荷重をメインケーブルに伝達させる重要部材ある。橋長1,380mの3径間2ヒンジ補剛吊桁形式の吊橋でである。亜鉛メッキ鋼線を撚り合わせた構造で、表面に1998年6月に供用が開始された。中央径間720mは国内第は塗装が施されている。本橋に設置されているハンガー10位の規模で東日本最大、積雪寒冷地においては国内でロープは444本であるが、1本のハンガーロープはメイン唯一の大規模吊橋である。
ケーブル上に鞍掛され、両端を補剛桁に定着する構造で本橋は架替えの難しい大規模橋梁であるため、長寿命あるため、見かけ上、888本のロープが桁上に配置され化を図るためには合理的かつ計画的な管理を要する。している。 ロープ長はメインケーブルの形状に合わせてかしながら大規模吊橋は国内でも数えるほどしかなく、格点ごとに変化しており、長いところで路面から約70m、そのため維持管理に関する技術的知見も少ない。特に吊短いところでは約2mほどの長さとなっている。
橋にしかない特殊な部材の維持管理は、試行錯誤を繰り返しながら行っているのが実情である。
現在、建設後22年が経過し、長寿命化に向け予防保全の観点から塗装補修を計画的に進めているところである。

図-1 白鳥大橋全景

図-2 ハンガーロープ

KIKAI Nobuyuki, FUKUDA Satoshi, TOYOSHIMA Masao－ 568 －

（1 月 27 日差し替え版）

3. ハンガーロープの塗装方法

4. 浸漬塗装の課題解決に向けた取り組み(1) 浸漬塗装の施工課題と試験計画の立案(1) ハンガーロープ塗装における課題
浸漬塗装による本格的な施工の実施に向けて、以下のハンガーロープは車道近傍に位置しており、なおかつ点を事前に明らかにすることが必要と考えた。
高所での塗装作業となるため、塗料の飛散防止は重要な①想定した塗料粘度における塗装器からの漏れの防止施工課題である。また撚り線ワイヤーであるため通常の②想定した塗料粘度で形成される塗膜の膜厚確保刷毛塗りではワイヤー間の谷部など狭隘部分の塗膜を確③風による塗膜への影響度合保することが難しい。さらにロープ数が888本と非常にこれらは、実際のロープ形状や気象環境を踏まえて評多いことから施工時間短縮、コスト縮減も必要とされる。
価することが重要であるが、実橋での試験はそれなりに設備規模が大きくなるため何度も試験することは現実的(2) 浸漬塗装工法のメリット・デメリットではない。そこで図-4に示すよう段階的に試験をおこな
上記の課題を解決するため、本橋では浸漬塗装工法をいながら、施工条件を詰めていくこととした。
採用した。浸漬塗装は、ハンガーロープを囲むように特殊な塗装容器を取り付け、その内部に塗料を貯めた状態
塗装器製作 目的：浸漬塗装器の試作と動作検証のまま、容器自体を降下させることで、ロープ表面に塗料を付着させる工法である（図-3）。
目的：浸漬塗装における塗料特性把握
貯留された塗料の中をロープが通っていくため、狭隘
室内試験
手段：テストピースに浸漬塗装を行い、なロープの谷部までも均等な塗膜が形成される。また、粘度と膜厚の関係性を把握
刷毛塗りとは異なり、一度の塗装で厚膜施工が可能なた
目的：ロープ断面への付着量把握
め、塗り回数の削減、施工時間の短縮が可能になる。
予備試験
手段：実橋ロープと同じ形状の試験片に浸漬塗装を行い検証
さらに塗料の入った容器をロープに沿って移動させる
目的：実環境での塗膜状態の確認仕組みであることから、通常、塗料を塗り付ける際に生実橋試験
手段：実橋ロープに浸漬塗装を行いじる塗料の飛散も防止することもできる。加えて、機械風による影響等を検証的な塗装方法になるため、塗装作業員の技量による品質図-4 浸漬塗装の試験フロー差も生じずらいというメリットを有する。
(2) 塗装器製作
一方、デメリットとして、使用する塗料の粘度や塗装浸漬塗装による補修塗装は本四高速(株)が管理する吊器の降下速度により付着量が変わってしまうこと、粘度の低い塗料の場合は容器から漏れ出す可能性が高いこと、 橋群で先行して実施されているが、本橋のハンガーロープは本四の吊橋に比べ細いロープ（φ44）を使用してい施工時の気温により塗料粘度が変化するため品質が確保るため浸漬塗装器をそのまま適用することが難しかった。
可能な粘度をあらかじめ条件設定する必要があること、そのため試験開始にあたり、本四の塗装器を参考に本橋厚膜施工となるため塗装直後は風の影響を受けやすいな専用の浸漬塗装器を試作した。浸漬塗装器はハンガーロ
どがあげられる。
ープに設置できるよう半割れ構造になっており、底面にしたがって、適正な施工品質を確保するためには、あはロープを通すための開口が設けられている。さらに開らかじめ本橋に合わせた施工条件を設定する必要があっ口部に三段構成の刷毛を配置することで開口部からの塗た。特に本橋は国内の吊橋の中でも強風の発生頻度が多料漏れを防ぐ構造となっている（図-5、6）。
いなど施工環境が厳しいことから、室内試験や実橋試験を行い実現性の高い施工条件とすることが重要であった。
ハンガー
ロープ
回転ギア

塗料の貯留部

塗料
シール

下降

刷毛

刷毛塗り

シール

漏れ防止用
刷毛ブラシ
(3 段)

浸漬塗装

図-3 刷毛塗りと浸漬塗装のイメージ

図-5 浸漬塗装器の概要図

KIKAI Nobuyuki, FUKUDA Satoshi, TOYOSHIMA Masao－ 569 －（1 月 27 日差し替え版）

(4) 室内試験
工場試験において粘度の低い塗料は漏れ易く、さらに必要な膜厚が確保できないことも確認された。浸漬塗装の場合、塗料粘度を上げると付着量も多くなるため、塗料の使用量が増えてしまう。そのため、適正な膜厚確保が可能な粘度を把握することが必要とされた。実橋のロープに数種類の粘度で試験を行えば、容易に結果が得られるが、実橋試験は設備規模が大きく、現実的でない。
そこで室内試験である程度の傾向を把握し、その結果をもとに試験条件を決定することととした。
室内試験は実際のロープ同様、亜鉛メッキ処理された
図-6 試作した浸漬塗装器
テストピース（平板）を貯留した塗料に浸し、実際の施工と同じ速度で引きあげ塗料を付着させた。乾燥後に膜試作器が完成した段階で、製作工場内に模擬ロープ2厚を測定し、塗料の付着傾向を分析した。なお、塗料粘本による簡易的な試験設備を設置し、塗装器の試運転を度は温度によって変化するため、試験室の室温を5℃、行い、その挙動を確認するとともに、塗料漏れの有無を15℃、20℃、30℃、40℃と変化させながら、粘度1～7ポ確認した。試験で使用した塗料･粘度は他吊橋における実績値を参考にした。表-1に塗料仕様と試験結果を示す。 イズの塗料を準備し試料を作成した（表-2）。試料の作成状況を図-8に示す。また、膜厚測定した結果を粘度ご
表-1 工場試験の塗料仕様と試験結果とに整理した結果を図-9に示す。すべての粘度で目標膜中塗り上塗り厚はクリアできることが判明するとともに、本格施工に柔軟型エポキシ 柔軟型ふっ素樹脂
塗料種類向け参考となる下記知見も得られた。
樹脂塗料塗料
粘 度
15ポイズ
3ポイズ
貯留高15cm
8cm
塗装器動作
良好
良好
漏れ出し
無漏れが多い乾燥膜厚
208 μm31 μm(目標膜厚）（150 μm）（45 μm）
試験の結果、塗料粘度の低い上塗り塗料に対し、底面開口部からの漏れ出しと膜厚不足が確認された。そのため実橋試験に向け、漏れ防止構造と上塗り塗料の設定粘度を見直すこととした。
(3) 漏れ防止構造の見直し
底面開口部からの漏れ出しは刷毛とロープとの密着不足に起因していると考え、密着性を高めるため硬さの異なる2種類の刷毛を組み合わせるとともに開口部周囲にシール材を追加する構造とした（図-7）。その後、工場内で再度塗料を貯留した結果、漏れ防止が確認できた。
シール追加～室内試験で得られた知見～①粘度１ポイズ以上であれば膜厚は確保できる②粘度計は±1.5ポイズ程度の誤差を有する③粘度調整には±１ポイズ程度の調整幅が必要
以上を踏まえ、測定誤差及び調整幅を考慮しても施工粘度を4ポイズ以上とすることで必要な膜厚は確保できると判断した。
表-2 作成した試料の一覧
No.
123456789101112131415161718

温度環境

液温（℃）

20℃程度

2015℃程度

171830℃程度

5℃程度

40℃程度

26101211.5393837

粘度（ポイズ）
753765435435434331

希釈率（％）
0.0
3.4
7.0
1.0
2.5
5.0
7.2
8.3
0.0
2.8
7.0
6.0
7.0
9.0
0.0
2.0
4.0
8.0

馬毛の刷毛（硬）山羊毛の刷毛（軟）図-7 改良した漏れ出し防止構造

図-8 室内試験における試料の作成状況

KIKAI Nobuyuki, FUKUDA Satoshi, TOYOSHIMA Masao－ 570 －

（1 月 27 日差し替え版）

(6) 実橋試験
本橋は平均風速10m/s以上の強風が年間を通し頻繁に発生する環境にある。ハンガーロープの施工時にも強風が生じる可能性は高く、風速による塗装品質への影響度合いを把握するため、表-4に示す試験条件のもと、実橋試験を実施した。試験箇所は主塔近傍の2格点（SW86,87)で計画した。塗装延長は各ロープともに桁から1.5m程度とし、格点周囲に安全設備（図-10）を設置、またゴンドラ設備の代わりにハンガーロープに試験用降下装置（図-11）を取り付け、浸漬塗装器を実際の施工速度（毎分1m/s）で降下させて塗装した。
試験項目
試験数量
図-9 膜厚測定結果
塗料粘度(5) 予備試験
室内試験は塗料特性の把握が目的であったため簡易的に平板で試験を行った。しかし実際のロープはワイヤーを撚り合わせた、複雑な断面形状を有する。そのため、どの程度の膜厚が得られるかが不明であった。そこで、実際に使用されているワイヤーロープと同じ形状のロープ（φ42mm、L=2.5m、4本）を用意し実橋試験の事前作業として予備試験を実施した。目標粘度は3、4、5、6ポ
イズの4ケースとし、ロープごとに、試験日の気温に合わせて塗料を目標粘度に調整、浸漬塗装器で塗装した。
乾燥後に塗膜片を採取し顕微鏡で膜厚を測定した結果、すべての粘度で膜厚は確保されていたため、凹凸のあるロープでも膜厚は確保できると判断した。膜厚判定結果
を表-3に示す。なお膜厚の判定は目標膜厚を45μmとし、塗装便覧に示される以下の2つの判定方法を準用し評価した。

風速条件

表-4 実橋試験の試験条件①膜厚、②風に影響度合い
3格点 ロープ10本※試験途中で1格点（ロープ4本）追加
中塗：15ポイズ×10本
上塗：4ポイズ×4本、6ポイズ×6本※試験途中で6ポイズを追加①弱風(7m/s以下)、②強風(8m/s以上)

図-10 実橋試験用の安全設備～膜厚の判定方法～
判定a：平均膜厚が目標膜厚(45μm)の90％以上である
判定b：最小膜厚が目標膜厚(45μm)の70%以上である
表-3 予備試験における膜厚判定結果
判
定a判
定b

粘度
平均膜厚判定基準判定
最小膜厚判定基準
判定

3ポイズ
80 μm
40 μm
Ok
38 μm
31 μm
Ok

4ポイズ
79 μm
40 μm
Ok
44 μm
31 μm
Ok

5ポイズ
73 μm
40 μm
Ok
41 μm
31 μm
Ok

6ポイズ
100μm
40 μm
Ok57 μm
31 μmOk

以上の結果及び測定誤差等の影響も考慮し、実橋試験における上塗りは目標粘度を4ポイズ以上とした。

図-11 浸漬塗装器と試験用降下装置
なお塗料の試験粘度について、当初4ポイズで計画したが、試験中、塗装外観に図-12に示すような風による塗料のヨレ･タレが生じることが判明した。特に粘度の低い上塗りは風による影響を受けやすく、4m/s程度の低風速でもヨレ･タレが発生することがわかった。中塗りは低風速時に発現しなかったことから、粘度が高い方が発現を抑制できると考え、試験本数を増やし6ポイズの試験粘度を追加し試験を進めた。

KIKAI Nobuyuki, FUKUDA Satoshi, TOYOSHIMA Masao－ 571 －

（1 月 27 日差し替え版）

5. まとめ
試験結果から、施工に向けた以下の知見が得られた。
①粘度は±1ポイズ程度の調整幅を見込む必要がある②風による塗膜のヨレ・タレを抑えるため、上塗りは6ポイズとした方が良い③粘度に関わらず風による膜厚への影響はない
図-12 浸漬塗装後の外観（塗料のヨレ・タレ）
上塗り塗装時の外観観察から、粘度を6ポイズとした方が塗料のヨレ･タレは抑制でき、施工品質面で有利となることがわかった。そのため、上塗りの施工粘度は6ポイズとすることとした。
なお、膜厚測定の判定結果を表-6、7に示すが、粘度に関わらず必要な膜厚は確保できること、さらに強風時においても膜厚は確保できることがわかった。
表-6 中塗り塗装の膜厚判定結果
膜厚
粘度 風速

SW86-①
SW86-②
SW86-④
SW87-①
SW87-③SW87-④

SW84-③SW84-④
SW86-②
SW87-③
SW87-④
SW84-①
SW84-②
SW86-①
SW86-④
SW87-①

評価

以上を踏まえハンガーロープに対する浸漬塗装の施工条件を以下のように決定した。
1)塗料の粘度
中塗：15ポイズを目標に±1ポイズの誤差を認める
上塗：6ポイズを目標に±1ポイズの誤差を認める
2)施工時の風速
塗料に風速の制約はないため、高所作業の安全基準（風速10m/s以下）に準拠し施工する

6. おわりに目標
判定a 判定b
膜厚150 Ok!
Ok!
150 Ok!
Ok!
150 Ok!
Ok!
150 Ok!
Ok!
150 Ok!
Ok!
150 Ok!
Ok!

本橋のハンガーロープ塗り替えはコスト縮減・工期短縮が重要課題であり、有効な解決策として浸漬塗装方法
158 340 247の採用を考えた。しかしながら使用する塗料の粘度や施
159 315 170
159 302 160
工条件など不明な要素があったため、今回、試験により
152 224 185
それらを明らかにした。実際の施工はゴンドラを設置し、157 225 195
その中で浸漬塗装を行うが、ロープ途中で塗装作業を中151 183 138
断することはできない。そのため必要な量の塗料を予め調合したうえでゴンドラに積込み、塗装器に注ぎ足しな
表-7 上塗り塗装の膜厚判定結果
膜厚評価
がら施工することになる。しかしながら、塗料の調合量
粘度 風速
目標
平均 最小判定a 判定b （使用量）など、施工計画を立案するために明らかにす
膜厚べき事項はまだあるのが実情である。そのため、現在、
6865
4145 Ok!
Ok!
ゴンドラを使用した実際の施工に近い形での試験施工を
6956
3645 Ok!
Ok!
4983
3445 Ok!
Ok!
進めているところである。その結果については改めて報4 10 1134545 Ok!
Ok!
告したいと考える。
666464933744

平均

最小12848671038476

46
38
38
3446
53

45
454545
4545

Ok!
Ok!
Ok!
Ok!
Ok!
Ok!

Ok!
Ok!
Ok!
Ok!
Ok!
Ok!

謝辞：本稿の執筆にあたり、室蘭工業大学岸徳光特任教授を始め、白鳥大橋維持管理計画検討会の各委員に多大なるご指導を頂いた。この場を借りて謝意を表す。
以上

KIKAI Nobuyuki, FUKUDA Satoshi, TOYOSHIMA Masao－ 572 －

（1 月 27 日差し替え版）