新潟県内の耐候性鋼橋梁の腐食状態と腐食環境の相関に関する研究
建設構造研究室

成田 英樹

指

長井 正嗣

導教

官

岩崎 英治

1 . 耐候性鋼とは耐候性鋼材とは，普通鋼材と比較して耐表面処理を施したものである．通気性，通候性を向上させるために微量の Cu，Cr，水性に優れ安定化さび層形成に必要な水，Ni，Mo などの添加元素を溶接に悪影響を酸素は通し，安定化さび層の形成を阻害す及ぼさない程度に加え合金化したものである腐食性マイナスイオンの地鉄への到達をり，基本的には，普通鋼材と同様の性質を抑制する働きを有するものである．③は，持つ．そのため耐候性鋼材を大気中に暴露

普通鋼材と同様に塗装を施して使用するもしておくと普通鋼材と同様にさびが発生すのである．耐候性鋼材に塗装を施すことは，る．しかし，耐候性鋼材は乾湿を繰り返し耐候性鋼材の特性を引き出すことにはならていくうちに鋼材表面に Cu，Cr，Ni などず，また不経済となるため最近では使用さが濃縮された暗褐色の緻密なさび層が形成れていない．

されていく．この緻密なさび層が一般的に

図−1 に 1978 年から 1995 年までの耐候安定化さび層と呼ばれるものである．この性鋼橋梁の年度別発注鋼重量を示す．初期

安定化さび層が鋼材表面からの水や酸素のの段階では，裸仕様の橋梁は少なかったが，透過を防ぎ，その後の鋼材の腐食作用を抑追跡調査が実施され裸仕様橋梁の信頼性が制する働きをもつものであり塗装を施さな向上したことやオイルショック等の社会的くとも使用できる鋼材である．

な変化も加わりより一層の建設コストの低耐候性鋼材の橋梁への使用方法には減や維持管理費の削減を図ることから裸仕① 裸のまま使用する様の橋梁が増加してきている．

② 鋼材表面に表面処理を施し使用する③ 塗装して使用する

60000
耐候性鋼裸仕様
その他
裸耐候性鋼その他仕様

無塗装仕様，③を塗装仕様という．①は，耐候性鋼材を素地のままで使用するもので耐候性鋼材の持つ特性を最大限に引き出し鋼重（ｔｆ）の 3 種類があり，①または②の使用方法を40000

20000た使用方法であり，最も経済的である．しかし，安定化さび層が形成されるまでの初078 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95
年度期段階において，さび汁の流出やさびむらなどが問題となる．そこで，これらの問題

図−1

年度別発注重量 1 ）点を解決するために開発されたのが②の方法である．②は，耐候性鋼材表面に多孔質2 . 背景と目的な無機結晶質の複合皮膜を生成する特殊な日本経済の低迷が長期化する中で，公共事

業に対する風当たりは厳しさを増すばかり

膨大な数の橋梁調査には手間を要すること．

である．「良い製品をできるだけ安く」が社

そしてもう 1 つが，「耐候性鋼材は安定さ会のニーズとなり，低コストで低メンテナ

びができれば腐食が止まる」という誤解がンスな耐久性の高い構造物が求められていあるのでは，と考える．実際には，安定化る．鋼材の唯一の欠点は腐食することであさび層によって鋼材の腐食は進行を抑制さる．そのため鋼橋の建設にあたっては，塗せられるのであって，腐食が止まるのでは装を前提とした考え方が強く，周期的な塗ない．しかし，この誤解が耐候性鋼橋梁はり替えというメンテナンスが避けられなかメンテナンスフリーという認識を導き，そった．この維持管理に向けられる費用が，のため建設後のパフォーマンス調査が積極鋼橋のライフサイクルコストを押し上げる的に実施されないと考える．そこで当研究大きな要因となっている．そこで，維持管室では，昨年度より新潟県内における耐候理コストの低減を図るためにミニマムメン性鋼橋梁の建設後のパフォーマンス調査をテナンスが可能な耐久性のある鋼材として開始した．昨年度は，主にさび外観評価を耐候性鋼材への期待が大きく，耐候性鋼材実施し地図情報提供ソフトとして，耐候性を使用した無塗装耐候性鋼橋梁の採用が増鋼橋梁の情報提供を行ってきた．本年度の加している．

研究では，さび外観評価に加え耐候性鋼橋耐候性鋼材の安定化さび層の生成には，梁鋼材表面の付着塩分量計測，さび厚計測，飛来塩分が最も影響している．新潟県内で飛来塩分量計測を実施し，離岸距離，建設は，離岸距離が 20km 以上であれば飛来塩経過年数，周辺環境，風向き等を考慮しな分量の計測を省略できるが，20km 未満のがら橋梁毎の違いや地域毎の違いをまとめ，場合では，飛来塩分量を計測し，その値が耐候性鋼橋梁の腐食状態と腐食環境の関係0.05mdd 以下でなければ耐候性鋼材を無塗を明らかにし，今後の耐候性鋼橋梁設計計装で使用してはならない．しかし，飛来塩画の一助とする．

分量の計測には最低でも 1 年の期間を必要とするため実際には飛来塩分量を計測せずに近隣の耐候性鋼橋梁のパフォーマンスか3 . 調査対象と調査方法

本研究では，当研究室でその位置が確ら使用の適否を判断する場合もある．した

認できている新潟県内の耐候性鋼橋梁

がって，耐候性鋼橋梁のパフォーマンスデ188 橋のうち約 10％にあたる 19 橋（耐ータの収集は必要であり現在，各機関で耐候性鋼裸仕様 8 橋，耐候性鋼表面処理仕候性鋼橋梁の追跡調査が行われている．一様橋梁 11 橋）を調査対象とし，外観調査，方，新潟県内においては，これまで耐候性表面付着塩分量調査，さび厚調査を行い、鋼橋梁の建設後のパフォーマンス調査が行

県内 6 箇所において飛来塩分量調査を実われた例は少なく，数橋の耐候性鋼橋梁の施した．裸仕様橋梁のさび外観調査には，調査が行われた程度である．建設後のパフ一般的に用いられている 5 段階評価基準

ォーマンス調査が積極的に行われていないを適用した．表面処理仕様橋梁は，表面理由として次の 2 点が考えられる．1 つは，処理膜の残っている橋梁が多いため 5 段

階評価基準を適用できない．そこで，当研究室で独自に設定した 3 段階調査基準（写真−1）を用いた．評価Ａが安定化さび又は表面処理膜の剥離中，評価Ｂがフジツボ状のさび，評価Ｃがウェハース状の剥離さびを示している．
また，より定量的で客観的な計測を行うために付着塩分量調査には表面塩分計

写真−3

電磁式膜厚計写真−4

飛来塩分捕集箱（写真−2）を，さび厚調査には電磁式膜厚計（写真−3）を用いて調査を行った．
飛来塩分量調査には土研式タンク法（写真−4）を用いて県内 6 箇所にて 2002 年 8 月より計測を開始した．この内，5 箇所については，既設の耐候性鋼橋梁の高欄に飛来塩分捕集箱を設置して計測を実施している．

4 . 結果と考察
計測の結果，外面桁と内面桁では腐食状態に違いがある事が確認できた．外面桁は，安定化さび処理膜の剥離中雨水による洗い流し作用により付着塩分量も少なく，直接太陽光があたるため湿潤時間も短いため良い状態のさびが形成されやすい．逆に内面桁では太陽光が直接あたる事が無く，結露等で発生した水分による湿潤時間も長くなるため，外面桁よりも腐食

フジツボ状のさび

写真−1

ウェハース状のさび

3 段階評価基準

しやすい環境にありさび状態も悪くなりやすいと考える．また内面桁下フランジ上面は，塵埃等が堆積しやすい構造であり，桁上方の付着塩分が結露等により洗われ溜まりやすい．そのため，最も腐食状態が悪くなりやすい部位の一つであると考える．
また，直接北西の季節風が直接あたる面の付着塩分量及びさび厚の値が，直接あたらない面のその値よりも大きい事が確認で

写真−2

表面塩分計

きた．

2002 年 8 月から 2003 年 1 月までの計測

5 . 結論

データから算出した飛来塩分量を表−1 に本研究より得られた知見を以下に示す．

示す．最も飛来塩分が多いとされている時

・ 外面桁と内面桁のさび状態に違いがあ期のみのデータから算出しているため各設置場所とも大きい値を示しているが，記号る．
・ 外面桁よりも内面桁のさび状態が悪く

Ｓ1，Ｈ，Ｋ2，Ｕについては年間を通した値でも耐候性鋼橋梁適用基準である 0.05ｍなりやすい．
・ 内面桁下フランジ上面が最も腐食しやｄｄを上回ることが予測できる．また，記号 U，A，GI は離岸距離がほぼ等しいが Uすい部位である．
・ 風向きが腐食状態に大きく影響していに比べ A，GI の値が小さいことがわかる．
これは，A，GI の場所と海岸との間にはる．
・ 付着塩分量は春から秋にかけて減少し300m 前後の山地があるため，この山地により飛来塩分がある程度処断されるためとていく．
・ 裸仕様橋梁では，付着塩分量が少ないと考える．

さび厚も薄くなり外観評価も良い状態を示す．
飛来塩分量結果

記号

設置場所

離岸距離（km）

周辺地形

日平均飛来塩分量＊mdd（mg/d㎡/day）

S１

巻町

8

平地

0.219

K2

柿崎町

9

山あい0.233

H

月潟村

15

平地0.359

U

新津市

17

平地0.195

A

越路町

18

平地0.060GI

長岡市

16

丘

0.046

500
内面さび厚量（μｍ）

表−1

裸仕様
安定化処理

400
30020010000100200300400
内面付着塩分量（ｍｇ/㎡）

500＊：
2002年 8月から2003年1月のデータより算出

図−2

付着塩分量とさび厚の関係

付着塩分量とさび厚の関係を図−2 に示す．裸仕様橋梁では，付着塩分量が多くな

参考文献

るにつれさび厚の値も大きくなっていく事

1） （社）日本橋梁建設協会：無塗装橋梁のが確認できる．表面処理仕様では，表面処手引き，1998．

理膜の影響によりバラツキが大きくはっき2） 加賀谷 悦子：耐候性橋梁の状態調査とりとした関係は見られないが，裸仕様と比分析に関する研究，長岡技術科学大学修較して付着塩分量の値が大きいわりに，さ士論文，2002．

び厚の値はそれほど大きくない事がわかる．

3） 日本鋼構造協会・鋼橋の性能照査型設計
対応研究委員会 鋼橋の防食・LCC 部会：鋼橋の LCC 評価と防食設計，2002．