橋梁補修工事における表面含侵工法について
維持管理室

南目 太

1. はじめに橋梁の維持管理においては、平成 26 年より始まった道路橋定期点検が今年度で 2 巡目も終わり、損傷橋梁の抽出・補修というステージから予防保全措置実施による橋梁の長寿命化ステージへ徐々に変化していくことが予想される。
橋梁の予防保全措置において一定の役割を期待されるのが、コンクリート橋における表面含侵工法であると考えられることから、ここでは表面含侵工法について過去の業務で得た知識等を基にまとめてみた。
2. 表面含侵工法の『島根県橋梁補修補強マニュアル̲R4.1』での位置付け※)以下、橋梁補修補強マニュアルと記載

図-1.表面保護工法の定義

表面含侵工法は右図でも示される通り、表面被覆工法と共に表面保護工法として定義されている。
表面被覆工法は主にシートまたはメッシュ等によってコンクリート表面を保護し劣化因子の侵入を抑制・防止して、コンクリート構造物の耐久性の向上又は劣化の進行を抑制する工法である。
また、表面含侵工法は、コンクリート表面に塗布した表面含侵材が内部に含侵して、劣化因子の侵入抑制

出典：『島根県橋梁補修補強マニュアル令和 4 年 1 月』

又は、新たな性能を付与する効果をもたらす工法である。
3. 表面含侵工法の種別と概要

表-1.表面含侵工法に期待される性能と適用効果

表面含侵工法は右表の通り、大きく区分して、シラン系、けい酸塩系、その他系に区分され、それぞれの特徴は以下の通りである。

① シラン系

出典：『ｺﾝｸﾘｰﾄﾗｲﾌﾞﾗﾘ-119 表面保護工法設計施工指針(案)「工種別ﾏﾆｭｱﾙ編」平成 22 年 9 月(社)土木学会』

アルキルアルコキシンランモノマーあるいは、オリゴマー又はこれらの混合物を主成分とし、水または有機溶剤で希釈した材料である。この材料をコンクリート表面に含侵させることにより、コンクリー
ト表層から数 mm の厚みの範囲に撥水層(吸水防止層)が形成され、水や塩化物イオン等の劣化因子の侵入を抑制する機能が付与される。
② けい酸塩系〇けい酸リチウム系
けい酸リチウムを主成分とする水溶液で、固化型けい酸塩系表面含侵材とも呼ばれ、材料自体の乾燥による固化によって空隙を充填する。中性化した部位へのアルカリ付与や脆弱部の強化などコンクリートの性能回復が主な用途である。
〇けい酸ナトリウム系
けい酸ナトリウムを主成分とする水溶液で、反応型けい酸塩系表面含侵材と呼ばれ、コンクリート中の水酸化カルシウムと反応し、C-S-H ゲルを生成してコンクリート中の空隙を充填する。このことにより、防水性の向上及び劣化因子の侵入抑制の効果が得られる。
③ その他系
無機質浸透性防水材、ポリマー含侵材、アルカリシリカ反応抑制材、塗布型収縮低減材などが存在する。

4. コンクリート構造物の維持管理における表面含侵材の種別毎適用範囲
表面含侵材の種別毎適用範囲は、中性化・塩害・凍害・アルカリ骨材反応等のコンクリート構造物主要損傷原因に対して、表-１より下表のように考えられる。
表-2.損傷原因毎の適用工法種別とその効果
損傷原因

中性化

塩害

凍害

ｱﾙｶﾘ骨材反応適用できる表面含侵材

けい酸ナトリウム系

シラン系
けい酸ナトリウム系

シラン系
けい酸ナトリウム系

シラン系
けい酸リチウム系考えられる主な効果
けい酸塩系の主成分は、けい酸塩アルカリ金属塩であることから内部に浸透することで、中性化したコンクリートに若干ではあるがアルカリ性付与が期待できる。
コンクリート内部の空隙に侵入し無機の固形物が形成されることから、空隙の充填が図られ、劣化因子の侵入抑制効果が期待できる。
未反応の成分は乾燥後析出するが、水の供給により析出物が融解し再反応するため、空隙の充填挙動が長く継続する。
シラン系は、塗布によってコンクリート表面や空隙壁面にアルキル基が固着し撥水層が形成され、水が移動媒体となる塩化物イオンの侵入を抑制できる。
けい酸ナトリウム系はコンクリートが緻密化するため、塩化物イオン等の劣化因子の侵入を抑制することができる。
シラン系は、塗布によってコンクリート内部に吸水防止層が形成され、コンクリート内部の水分が凍結する際の膨張で生じる凍害を抑制できる。
けい酸ナトリウム系はコンクリートが緻密化し、空隙内への水の侵入を抑制できるため、コンクリート内部の水分が凍結する際の膨張で生じる凍害を予防できる。
シラン系は、塗布によってコンクリート表面に撥水層が形成されることから、遮水性が高くなり、アルカリ骨材反応に必要なの水分の供給を抑制できる。
けい酸リチウム系はナトリウム系より遮水効果が高く、アルカリ骨材反応に必要なの水分の供給を抑制できる。

また、上記表面含侵材の適用に当たっては、下記の注意点がある。
表-3.表面含侵材の注意点
表面含侵材の種別

シラン系

けい酸ナトリウム系

けい酸リチウム系

注 意 点
シラン系表面含侵材のコンクリート内部における吸水防止効果は 10 年以上保持されている等の事例はあるが、表面の撥水効果については 2 年〜5 年と比較的短いとされ表面の撥水効果を期待して使用する場合は、再塗布等について考えておく必要がある。
また、表面の撥水性は有するが水の圧入に対する抵抗性はないことから、橋座面等水が滞留する箇所については、注意が必要。
また、中性化に対しては、空隙を充填するではなく空気の透過性は保持されているので、中性化抑制機能は期待できない。
（中性化の進行が促進されている事例の報告もある。
）
けい酸ナトリウム系はコンクリート中の水酸化カルシウムと反応し充填が図られる。空隙を充填することから、炭酸ガス等の透過を阻害し中性化の進行に対して効果があるとされているが、すでに中性化が進行している箇所においては、水酸化カルシウムが失われているため反応が生じない。このような箇所には、反応促進剤の併用が必要である。
アルカリ骨材反応が考えられる箇所については、アルカリ性を補填する可能性があり使用に当たっては注意する必要がある。
けい酸リチウム系は含侵後の乾燥によって固化することから、中性化が進行している箇所においても固化できる。またアルカリ性も付与する効果が期待できることから中性化ついても一定の効果は考えられるが、コンクリート内部の細孔を完全に埋めることがないことから、中性化の進行抑止効果は少ない。
また、上記の 2 種の表面含侵材と比較して比較的高価であるため、単独で使用されることは少なく、他の補修工法との併用で使用されることが多い。

5. 表面含侵工法の主な材料と特徴
表面含侵材は主成分等の種類毎に多種の製品が販売されている。ここでは主要な表面含侵材（シラン系及びけい酸ナトリウム系）について概要を次ページの『表-4主要表面含侵材一覧』に取りまとめた。

6. まとめ
表面含侵材は配合されている化学成分及びその組み合わせによって、多種多様な製品が存在し、採用に当たりどの製品を採用するか非常に迷うことが多い。
また、橋梁補修補強マニュアルにおいては、一部の損傷原因による特定要因に起因するひび割れの対策でのみ、表面含侵工が選定できる対策方針フローとなっており、鉄筋露出等の損傷においては表面含侵工による対策が選定できる対策方針フローになっていない。
表面含侵工法自体が健全度Ⅲクラスの損傷を補修するタイプの工法でないことから、現在の健全度Ⅲ判定の橋梁補修が追い付いていない状況を考えると、致し方ないことであると考えられるが、損傷原因に環境的要因が大きい場合、更なる損傷の発生を比較的安価に予防できる表面含侵工法は今後、採用を検討する場面が増えてくるものと考える。その際に今回のレポートが参考になれば幸いである。
最後に、表面含侵材は近年急速に普及してきたものであり、効果の実績及び耐久年数等不明なことが多く、設計に当たって迷うことが多い製品である。今後研究が進み、それらの点について明らかになっていくことを望む。

表-4.主要表面含侵材一覧
商 品 名MCI-2018【島根県公表価格製品】

アクアシール 1400

マジカルリペラー

プロテクトシル BHN

NETIS 登録HK-110008-A

KT-070047-V

TS-03006-V

KK-120047

準備中

メーカー

CORTEC CORPORATION(米国)

大同塗料(株)

ｶｼﾞﾏ・ﾘﾉﾍﾞｲﾄ(株)BASF ジャパン(株)井上商事(株)

ｱﾙｺｷｼﾗﾝ、複合型ｱﾐﾉｶﾙﾎﾞﾝ酸塩(防錆剤)

アルキルアルコキシラン

シラン・シロキサン

アルキルアルコキシラン

ｼﾗﾝ・ｼﾛｷｻﾝ、亜硝酸ﾘﾁｳﾑ

主 成 分

シラン
系
表面
含侵材

概要

鉄筋コンクリート構造物の表面に塗布 コンクリート表面に塗布することで、コ コンクリート表層部にシリコーン樹脂 コンクリート表面に含浸して形成され 鉄筋防錆・ＡＳＲ膨張抑制に効果があるすることで、シラン成分が表層に撥水層を ンクリート表層部に厚い吸水防止層を形 の吸水防水層(シランとシロキサンの最適 た吸水防止（保護）層により外部からの劣 とされる、亜硝酸リチウムを配合した、シ形成して外部からの腐食劣化因子の浸入 成する。
配合)を形成し、塩害。中性化・凍害・アル 化因子（水、塩化物イオン等）の侵入を抑 ラン・シロキサン系表面含侵材。
を抑制する。
この吸水防止層がコンクリートへの水 カリ骨材反応などの劣化進行を遅らせ、コ 止して、コンクリート構造物の予防保全と コンクリート表層部で吸水防止層を形
ま た 、 同 時 に 配 合 さ れ て い る 防 錆 剤 の浸入を防ぎ、 塩害、凍害、アルカリ骨材 ンクリート構造物の耐久性を向上。
耐久性向上を図る表面保護材。
成し、水・塩化物イオン、二酸化炭素等劣濃度 98%以上の純粋なシランモノマーで 化因子の侵入を防ぐ。
(MCI)がコンクリート内部を浸透移行しな 反応等の劣化要因からコンクリート構造がら最終的に気化し、その分子が埋設鉄筋 物を保護する。
あるので深く浸透し、撥水成分が表面に残に吸着して保護層を形成し、鉄筋自体の腐 無溶剤タイプで高濃度のため浸透性にらず、塗重ねや再塗布ができ、補強・補修食を抑える。
優れており、 ジェル状で天井や垂直面で材の上塗り施工も可能。
も垂れずに塗布可能な安定した吸水防止層が得られる。

気温 0℃以上
気温 0℃以上
気温 5℃〜40℃
気温 0℃以上
気温 0℃〜40℃
ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 表面含水率 8%以下 ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 表面含水率 6%以下 ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 表面含水率 6%以下 ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 表面含水率 8%以下 ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 表面含水率 6%以下
施工方法
表面研磨→塗布→養生→塗布→養生 塵埃除去→塗布→養生下地処理→塗布→養生
表面研磨→塗布→養生→塗布→養生→塗布→養生 下地処理→塗布→養生→塗布→養生
透水抑制率---91%
Ａ
80%以上
Ａ85%
Ａ
88%
Ａ
性 吸水抑制率---86%
Ａ
80%以上
Ａ92%
Ａ90%
Ａ
透 湿 性---95%
Ａ
80%以上
Ａ92%
Ａ
86%
Ａ---100%
Ａ30%以上
Ａ
18%
Ｂ
100%
Ａ
能 中性化抑制率---100%
Ａ
80%以上
Ａ100%
Ａ
100%
Ａ
塩化物イオン浸透抑制率
参考概算工事費5,150 円/m2 ※)1
3,731 円/m2 ※)2
2,854 円/m2 ※)2
3,024 円/m2 ※)2
7,660 円/m2
商 品 名シリケートガード【島根県公表価格製品】
RGC インナーシール
ＣＳ-２１
エバープロテクト
Ｏｓｍｏ
施工条件

NETIS 登録KT-130009-VE

KK-100013-VG

CB-020055-V

KT-080005-V

HK-070015-VG

メーカー

ｼｮｰﾎﾞﾝﾄﾞ建設(株)(株)ｱｰﾙｼﾞｰｼｰｼﾞｬﾊﾟﾝ

(株)アストン(株)エバープロテクト(株)ﾘﾅｯｸ八千代

けい酸ナトリウム

けい酸ナトリウム、カリウム

けい酸ナトリウム

けい酸ナトリウム、カリウムけい酸ナトリウム

主 成 分

けい酸
ナトリウム系
表面
含侵材

プロコンガードシステム S概要

特殊けい酸ナトリウムを主成分とする B 完全無機質の粒子コロイドが空隙・細孔 けい酸塩系含浸防水・止水材で、コンク コンクリートの空隙に浸透したエバー コンクリート表面に塗布し、コンクリー液に、反応促進剤である A 液を混合する 2 を塞ぎ、内部の水酸化カルシウムと反応 リート構造物のひび割れや空隙を安定し プロテクトと水酸化カルシウムが反応し、 ト表層部の空隙を閉塞・緻密化し、水や劣液性のけい酸塩系表面含浸材。
し、C-S-H ゲルを形成。粒子コロイドの物 た C-S-H 結晶等で埋めることにより、防水 安定した構造のゲルを形成する。反応ゲル 化因子の侵入を抑制し、コンクリート構造理的作用と化学反応の相乗効果にてコン 性能あるいは止水性能を発揮する。水和反 により空隙の径がより小さく緻密になり、 物に長寿命化対策を施す、環境に影響の無クリートを緻密化し、劣化因子の侵入を防 応活性成分の添加により、コンクリートの 水分等が侵入できない含浸保護層を形成 い完全無機質製品による安全な製品。
材齢を問わず効果を発揮する。
する。
リチウムを適正配合する事により、反応ぐ工法。
過程を調整し、表面の浅い部分のみで反応材料に退色性の着色材を混ぜることかが終了しない。
ら、施工後の外観を変化させずに施工時の塗布確認が目視で可能。

気温 0℃以上
ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 乾燥状態
施工方法
下地処理→塗布→乾燥養生
透水抑制率
55%
性 吸水抑制率
10%
透 湿 性
44%
35%
能 中性化抑制率24%
塩化物イオン浸透抑制率
参考概算工事費3,169 円/m2
施工条件※）概算工事費は一部を除き 2022 度単価、

ＣＣＣＡＣ

ｺﾝｸﾘｰﾄ表面温度 5℃〜70℃
ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 乾燥・湿潤状態
表面洗浄→塗布→湿潤養生
46%
Ｃ
56%
Ｃ
43%
Ｃ
68%
Ａ
41%
Ｃ
3,745 円/m2※)1

NETIS 登録

施工単価

気温 5℃以上 30℃未満
ｺﾝｸﾘｰﾄ表面温度 1℃〜70℃
雨天でも材料が流れない程度なら施工可能
雨、強風、降雪にさらされない環境
ｺﾝｸﾘｰﾄ表面状態 湿潤状態
清掃→塗布→散水養生→塗布→散水養生 表面洗浄→塗布→散水養生→塗布→散水養生 清掃→散水→塗布→散水養生→塗布→散水養生→表面残材洗浄
39%
Ｃ
35%
Ｃ
62%
Ｂ
22%
Ｃ
45%
Ｃ
18%
Ｃ
25%
Ｃ
51%
Ｃ
83%
Ａ
33%
Ａ
42%
Ａ
23%
Ｂ
11%
Ｃ
26%
Ｃ
30%
Ｃ
4,050 円/m2
3,900 円/m2
3,756 円/m2、※)2013 年度単価