第5章

長期暴露された高力ボルトの腐食状態調査

5.1 調査概要
高力ボルトの遅れ破壊は、腐食等により発生した水素が大きく影響することが分かっている。
しかし実際の高力ボルトの点検は締付状態での外観目視検査にとどまってしまい、内部の腐食状況までは把握しきれていないのが実情である。
一方、高力ボルトの耐遅れ破壊性能を評価するには、ボルト軸部の腐食状況を確認する必要があるものの、点検時にボルトをばらして内部まで観察することは現実的ではない。
そこで本章では、過去に行われた、高力ボルトを締付状態で暴露したのちにばらして内部観察した事例、および実橋のボルトをばらして点検した事例を紹介する。これらの外観と内部の腐食状況を対比することにより、点検時に腐食状況を推定する参考にすることができる。
5.2 実腐食環境に設置された暴露試験体の腐食状態調査（その１）
本事例は 1990 年代～2010 年代に高力ボルト協会が行った暴露試験の結果を紹介している。5.2）
5.2.1 暴露試験の概要
暴露試験体は、写真 5.2.1 に示すように本州四国連絡橋の下部工コンクリート上面に設置されていた。年代毎に暴露場所は移動されたが暴露は継続され、その経緯は以下に示すとおりである。
暴露期間は通算で 19 年間である。
・1991 年～
・1994 年～・2006 年～2010 年：明石海峡大橋 1A 横：下津井瀬戸大橋 3P 橋脚基部
：大鳴門橋 1A

ボルト試験材は、F10T の裸材で、その軸部は当初より腐食環境に曝す意図から海水で濡らしたガーゼが巻かれ、10 本を添接板（厚膜形無機ジンクリッチペイント塗布、V 溝無し)に締付けて暴露されていた。暴露状況は写真 5.2.2 に示すとおりで、これらから４本を抜き取り腐食状態の調査が行われた。

暴露場所

写真 5.2.1 暴露場所

写真 5.2.2 暴露状況

56

5.2.2 調査結果
調査が行われた４本の暴露ボルトの外観を写真 5.2.3 に示す。外部環境に曝されているボルト頭、ワッシャー、ナットには全面に錆の進行がみられる。一方、ガーゼが巻かれていた軸部は、湿潤状態であったものの軽微な黒錆が確認された程度と報告されている。軸部には当初より発錆に必要となる塩化物や水分は十分に存在したものの、摩擦接合面、ボルト孔内に無期ジンクリッチペイントが塗布されていたことで、内部環境が外部環境より遮断され、長期に健全な状態が維持されたものと報告されている。

写真 5.2.3 暴露ボルトの外観
5.3 実腐食環境に設置された暴露試験体の腐食状態調査（その２）本事例は 1980 年代～2010 年代に本州四国連絡高速道路(株)と高力ボルト協会が行った暴露試験の結果を紹介している。5.3）

5.3.1 暴露試験の概要
暴露試験体は、写真 5.3.1 に示すように複せん断（摩擦接合）のボルト継手形状である。ボル
ト試験材は防錆処理した F10T（M22）で（防錆処理ボルト）、ボルト頭部を上面として架台に載せて海浜地区に暴露されていた。調査は暴露試験体 3 体（暴露ボルト 12 本）を回収し行われ、写真
5.3.2 に回収時の暴露ボルトの外観を示す。暴露ボルトの上面及び下面は図 5.3.1 に示す塗装仕様により防食されている。
暴露場所は一回移動されたが暴露は継続され、その経緯は以下に示すとおりである。暴露期間は通算で 28 年間である。
・1982 年～

：泉大津市臨海部（海岸から 0.8km）

・2004 年～2010 年：大阪市住之江区緑木（海岸から 2 ㎞）57

写真 5.3.1 暴露状況

写真 5.3.2 暴露ボルトの外観（左：ボルト頭部，右：ナット部）

図 5.3.1 ボルトの塗装仕様
5.3.2 調査結果回収された暴露ボルト 12 本を解体調査した結果、発錆が観察されたのは暴露ボルト No.1、No.2の 2 本で、他の暴露ボルトは発錆が観られず健全であった。写真 5.3.3、写真 5.3.4 に暴露ボル
ト No.1 の外観とナットかかり部（B 部）の拡大を、写真 5.3.5、写真 5.3.6 に暴露ボルト No.2 の外観とナットかかり部（B 部）の拡大を示す。ボルトの塗膜を酸洗により全て除去し、鋼表面の観察を行った。しかし、茶色に見えた箇所には特に孔食や表面の凸凹は観察されなかった。茶色に見えたのはボルト孔等からの錆が付着したものと思われる。ナット部とボルト余長部の付け根付近の表面に多少の凹凸が観察された。これはタールエポキシ樹脂塗料の一部が何らかの原因で劣化し、そこから腐食因子が侵入し腐食が発生したと思われる。
写真 5.3.7 に主材と添接板の取外し後の腐食状況を示す。各ボルト孔の近くには錆は見られず、ボルトの外側には腐食がみられる、今回の試験体では当該箇所では腐食は見られなかったものの、添接板の密着性に何らかの不備があった場合に、腐食因子が添接板の合面から侵入することは十分考えられる。
以上の結果から判断すると、ボルト孔内部への腐食因子の侵入には図 5.3.2 に示す 2 つの経路があると予想できる。
①ボルト余長部の付け根から腐食因子が侵入②添接板の摩擦接合面から腐食因子が侵入58

ボルト軸部、ねじ部の腐食を防ぐためには、これらからの腐食因子の侵入を防ぐことが重要と考えられる。

写真 5.3.3 暴露ボルト No.1 の外観

写真 5.3.4 暴露ボルト No.1 のナットかかり部（B 部）の拡大

59

写真 5.3.5 暴露ボルト No.2 の外観

写真 5.3.6 暴露ボルト No.2 のナットかかり部（B 部）の拡大

60

写真 5.3.7 主材と添接板の腐食状況

図 5.3.2 想定される腐食因子の侵入経路

61

5.4 既設橋の高力ボルトの腐食状態調査
本節では、遅れ破壊の危険度を評価する観点で、ボルトの表面状態から、遅れ破壊の危険性のランク分けを想定し、そのランクとさびの面積率、海岸からの距離、経過年数との相関を考察した。
5.4.1 調査対象橋梁
調査橋梁は既設の 12 橋梁で、図 5.4.1 にその架橋位置を示す（当初 15 橋を選定したが 6、8、13 番は未調査のため欠番）。供用後の経過年数は 17 年から 49 年の範囲にある。調査橋梁の仕様は表 5.4.1 に示す。さらに各橋梁の解体後の摩擦接合面又はボルト孔及びボルトの外観は写真
5.4.1 から写真 5.4.12 に示す。なお、これらの橋梁で遅れ破壊が発生していたとの情報はなかった。
過去の高力ボルトの暴露試験結果 5.3）によると、遅れ破壊の発生箇所は、首下、不完全ねじ部、ナットかかり部が一般的で、そこに発生した孔食がその破壊起点とされている。したがって、この調査ではボルト頭側及びナット側の塗装の発錆状況と軸部及びねじ部の孔食の有無に着目して調査を行った。
5.4.2 調査結果調査を行った 12 橋の高力ボルトは、普通の高力ボルトではあるが、実橋で長期間使用されたボルトを解体・回収したものである。
遅れ破壊の危険度は、ボルトの表面錆の有無、表面凹凸の有無、軸部孔食の有無、ねじ部凹凸の有無、ねじ部孔食の有無、そして、ねじ部に孔食が存在する状態を考慮し、遅れ破壊の危険性のランク分けを以下のように考えた。
遅れ破壊危険度のランク

橋梁 No.

低A：錆無し3、12↑

B：表面錆有り、表面凹凸有り

1、7、15↓C：軸部孔食有り、ねじ部凹凸有り 4、5、10、11、14

高D：軸部孔食有り、ねじ部孔食有り 2、9危険度

注）橋梁 No.15 は耐候性鋼材を使用した無塗装橋梁

6235142791410111215※国土地理院のホームページよりダウンロードした地球地図日本のデータに加筆
図 5.4.1 調査橋梁の架橋位置

63以下にボルト塗装部のさび面積率、橋梁の架橋位置の海岸からの距離、建設後の経過年数それぞれと遅れ破壊危険度のランクとの関係を示す。
(1) ボルト塗装部のさび面積率と遅れ破壊危険度の関係
ボルト塗装部のさび面積率と遅れ破壊危険度の関係を図 5.4.2 に示す。橋梁 No.9（千葉県）、
橋梁 No.10（山梨県）を除く全ての橋梁では、ナット側の塗装に高い腐食率がみられる。橋梁 No.9（千葉県）は塗替え塗装後の経過年数が短く健全であった。橋梁 No.10 （山梨県）については履歴がはっきりしないが塗膜が厚く、塗替え塗装が行われている可能性がある。したがって、橋梁No.9、橋梁 No.10 は腐食部を除去し再塗装が行われ、その後の経過年数が短いので発錆が観られなかったものと考えられる。
以上の結果より、ボルト塗装部のさび面積率が高くなると、ボルト表面も腐食、凹凸があり、さらには軸部に孔食、ねじ部に凹凸も発生する可能性が高まる傾向がみられる。したがって、ボルト塗装部のさび面積率は、高力ボルトの遅れ破壊危険度を評価する指標の 1 つとして有効と考えられる。

図 5.4.2 ボルト塗装部のさび面積率と遅れ破壊危険度64

(2) 橋梁の架橋位置の海岸からの距離と遅れ破壊危険度の関係
橋梁の架橋位置の海岸からの距離と遅れ破壊危険度の関係を図 5.4.3 に示す。海岸からの距離が近くなると共に危険度がランク C、ランク D と高くなる傾向がみられる。しかし、橋梁 No.10（山梨県）は海岸からの距離が 60km あるものの C ランクとなっている一方、No.15（沖縄県）のように海岸からの距離が近くても、今のところ B ランクに留まっている例もある。実環境では隣接する橋の間や、同じ橋の中でも部位ごとに局所的な暴露環境は異なることが想定され、架橋地点の選定について配慮すること、及び橋の中でも高力ボルトの使用位置に配慮することが良いと考えられる。

図 5.4.3 海岸からの距離と遅れ破壊危険度65

(3) 建設後の経過年数と遅れ破壊危険度の関係
建設後の経過年数と遅れ破壊危険度の関係を図 5.4.4 に示す。建設後の経過年数と共に遅れ破壊危険度が増加する傾向がみられる。橋梁 No.9（千葉県）は海岸から近く、特異な条件であると考えられる。橋梁 No.3（北海道）は 1996 年建設で建設後 17 年経過しているが、唯一 A ランクにとどまっている。この理由は、建設後の経過年数が短いこと、1990 年の道路橋示方書で摩擦接合面に無機ジンクリッチペイントの塗布が規定された以降に建設されたものであり、摩擦接合面の防食性能が高いことが考えられる。

図 5.4.4 建設後の経過年数と遅れ破壊危険度

以上は、既設の 12 橋梁から回収した高力ボルトの調査結果である。遅れ破壊危険度とナット部のさびの状態に相関があることは分かったが、他のパラメーターとの明確な相関は見られなかった。このことから点検時には少なくともボルト周辺のさびの状態を確認しておく必要があると考えられる。
また、超高力ボルトを実際の橋梁に適用した際の遅れ破壊危険度を適切に評価するためには、今後、更なる調査を積み重ねて検証していく必要があると考えられる。

66

67

山梨和歌山和歌山

長崎

沖縄

11121415

北海道

510北海道

4千葉

北海道

39北海道

2宮城

北海道

17

県名No.

1981

1972

不明

1984

29

41

不明

29

外面塗装

S10T(M20)

Ｆ10Ｔ（Ｍ22）

F11T(M22)

F11T(M22)

不明

Ｆ11Ｔ(M22)

Ｆ10T(M22)

Ｆ10Ｔ（M不明 ）①一部浮き錆
②小凹凸有＋孔食有①黒皮状態①一部浮き錆
②小凹凸有＋孔食有①一部浮き錆
②小凹凸有①頭側 ：0%②ナット側：0%①頭側 ：100％さび②ナット側：95％さび①頭側 ：100％さび②ナット側：100％さび①薄い浮き錆状態②小凹凸あり＋孔食有（径1ｍｍ）①頭側 ：0%②ナット側：0%①頭側 ：30％さび②ナット側：80％さび①黒皮状態，一部に浮錆あり②一部に凹凸有＋孔食有（径1mm)①頭側 ：0%②ナット側：0%①一部浮き錆
②小凹凸有①黒皮状態②ごく一部に孔食有①頭側 ：40％さび②ナット側：70％さび①頭側 ：30％さび②ナット側：30％さび①一部浮き錆
②小凹凸有＋孔食有①頭側 ：100％さび②ナット側：95％さび①黒皮状態（一部に油残存）①頭側： 0%Ｆ11Ｔ（Ｍ22） ②ナット側： 0%③添接面： 0%①一部浮き錆
②小凹凸有

軸部状況

①全面浮錆，一部硬い錆
②小凹凸有＋孔食有①頭側 ：0％さび②ナット側：0％さび
添接面：全面さび（床版から漏水が原因）①頭側： 0%さび
不明（Ｍ22） ②ナット側： 0%さび
③添接際：さび進展有F9T(M22)

ボルト種類

不明 Ｆ10Ｔ(M22)，6

補強19401946

不明

494633174345

経年

1964

1967

1980

1996

1970

1968

供用

ネジ部状況

①一部に浮き錆②凹凸有①一部に浮き錆
②凹凸有

①黒皮状態

①一部浮き錆
②小凹凸有①薄い浮き錆状態②小凹凸あり①黒皮状態，一部に浮錆あり②一部に凹凸有＋孔食有(径1mm)①一部浮き錆
②凹凸有①黒皮②ごく一部山に凹凸有①一部に浮き錆②一部に凹凸有①黒皮状態（一部に油残存）①全面浮錆，一部硬い錆
②小凹凸有＋孔食有①一部に浮き錆②凹凸無し

表 5.4.1 調査橋梁の仕様

不明

AA

B

B

B

A

AA

A

A

A

不完全ネジ部

0.5

2.9

6.7

22.7

59.1

1.8

60

25.2

0.4

29

2.5

40

海からの距離(km)

○

○○

○

硬さ調査

2体中，１体調査

2体中，１体調査

3本調査

備考

No.1 北海道 鷹泊跨線橋【現地全景】(43.921962,142.134458)【撤去後外観】

頭部側【解体後外観】

ナット側

ボルト表面

添接板摩擦面No.1表補剛材摩擦面

No.2表

No.3表

写真 5.4.1 調査橋梁の解体後の外観（1/12）
No.2 北海道 鬼泊橋(44.023882,141.664791)【撤去後外観】
頭部側【解体後外観】

ナット側側面

ボルト表面
横材添接面

No.1

No.2

縦材添接面

No.3

写真 5.4.2 調査橋梁の解体後の外観（2/12）68

側面

No.3 北海道 上温威市府跨線橋
上温威子府跨線橋(44.815974,142.269929)【撤去後外観】
頭部側【解体後外観】

ナット側

ボルト表面

添接面その１No.1表

添接面その２添接面

Web面

Web面

添接面

No.2表
No.2表

No.3表

写真 5.4.3 調査橋梁の解体後の外観（3/12）
No.4 北海道 高砂跨線橋(44.02257,141.667836)

撤去後外観
頭部側

ナット側拡大図

ナット側

全景

解体後外観

添接面その１
添接板
添接面

ボルト表面
主部材

No.2表

No.3表
添接面その２主部材

Web面
添接板

No.4表

写真 5.4.4 調査橋梁の解体後の外観（4/12）
69

No.5 北海道 宮下橋(44.098681,141.970797)【現地全景】【撤去後外観】
頭部側

ナット側（中央に溶断線有り）【解体後外観】

塗装面

ボルト表面
No.30裏
摩擦面

塗装面

摩擦面

No.33裏

No.36裏

写真 5.4.5 調査橋梁の解体後の外観（5/12）
No.7 宮城県 温湯橋【撤去後外観】
ナット側1/2【解体後外観】
ボルト穴外観No.2

ナット側2/2

ボルト表面

ボルト穴外観No.10

No.2表

No.8表

ボルト穴外観No.8

No.10裏

写真 5.4.6 調査橋梁の解体後の外観（6/12）
70

No.9 千葉県 銚子大橋

(35.740312,140.824127)【撤去後外観】【現地全景】

頭部側【上面横繋材】【解体後外観】
ボルト外観

ナット側

ボルト表面
No.ち8表ボルト穴外観No.8

No.ち9裏

ボルト穴外観No.9

ボルト穴外観No.10

No.ち10表

写真 5.4.7 調査橋梁の解体後の外観（7/12）
No.10 山梨県 相川三之橋交差点拡幅橋(35.659462,138.557284)【撤去後外観】【現地全景】【解体後外観】
添接板

頭部側

ナット側

【床組】

ボルト表面
主桁 主桁

主桁 主桁

添接板

No.30裏

No.31表ボルト穴外観No.30

ボルト穴外観No.31

ボルト穴外観No.32
No.32表

写真 5.4.8 調査橋梁の解体後の外観（8/12）
71No.11 和歌山県 初湯川大橋(33.962013,135.401473)【撤去後外観】【現地全景】【下横鋼】【解体後外観】

ボルト表面
No.10裏

No.12裏

No.13裏

写真 5.4.9 調査橋梁の解体後の外観（9/12）
No.12 和歌山県 市ノ瀬橋側道橋(33.714684,135.46666)【撤去後外観】

頭部側

ナット側

全景

【解体後外観】
ボルト穴外観

ボルト表面
No.1表

ボルト穴外観No.2

No.2表ボルト穴外観No.1

ボルト穴外観No.3

No.3表

写真 5.4.10 調査橋梁の解体後の外観（10/12）72No.14 長崎県 龍頭線橋

(33.024146,129.988582)【撤去後外観】【現地全景】

頭部側【解体後外観】

ナット側

ボルト表面
G1桁下流②表
No.10裏

No.12裏脚下流(下)②

No.13裏脚下流(下)③

写真 5.4.11 調査橋梁の解体後の外観（11/12）
No.15 沖縄県 辺野喜橋（耐候性）(26.797125,128.232697)【撤去後外観】【現地全景】【解体後外観】

頭部側

ボルト表面

ボルト穴周り外観その１

ボルト穴周り外観その2

Ｌ4表

Ｌ5表

Ｌ8裏

写真 5.4.12 調査橋梁の解体後の外観（12/12）
73

ナット側

第 5 章 参考文献
5.1) （独）建築研究所 （独）物質・材料研究機構 （一社）日本鉄鋼連盟：「先端技術による新しい鋼構造建築システムの開発」「超高力ボルトの性能評価法の開発」委員会 最終報告書，2005.35.2)

池田秀継，畑中清：耐力点締付法に用いる摩擦接合用高力ボルトの暴露試験報告，鋼構造
論文集，第 21 巻，第 84 号，2014.125.3) （一社）日本鋼構造協会：JSSC テクニカルレポート No.91，高力ボルトの遅れ破壊特性評
価ガイドブック，2010.774