土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.

水中不分離性コンクリートの海中 RC 構造物への適用性に関する研究
本橋

賢一1 ・大野俊夫2 ・鈴木基行3

1 フェロー

株式会社構造技術コンサルタント 技術部長（〒 113-0034 東京都文京区湯島 2-25-5 アイエフ湯島 2F）（元 鹿島建設技術研究所土木部 コンクリート研究室長）
E-mail: ken1-motohashi@ae.auone-net.jp
2 正会員 鹿島建設株式会社土木管理本部土木技術部 技術管理部長（〒 107-8348 東京都港区赤坂 6-5-11）
E-mail: ohno-t@kajima.com
3 フェロー 東北大学教授 大学院工学研究科土木工学専攻（〒 980-8579 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 6-6-06）
E-mail: suzuki@civil.tohoku.ac.jp

水中不分離性コンクリートを用いた RC 構造物の海中環境下における耐久性を検証するため，模擬海水中で作製した RC はり試験体と円柱供試体を東京湾の水深 5 m の海底に設置して，曝露 20 年後までその性能，RC はりの曲げ耐力，鉄筋の腐食，圧縮強度等のコンクリートの物理的性質，塩化物イオン量等を調査した．その結果，海中曝露 20 年経過後も，コンクリートの圧縮強度，ヤング係数等は暴露前と比べて同等かそれ以上で，また，RC はりの曲げ耐力は曝露前に比べて 1.05〜1.13 倍であった．さらに，RC はりの曲げ耐力の将来予測と腐食ひび割れ発生時期を検討した結果，寿命（供用開始から腐食ひび割れ発生までの期間）は 50 年を上回り，水中不分離性コンクリートを用いた海中 RC 構造物は満足できる耐塩害性を有することが明らかとなった．

Key Words : durability, marine environment, anti-washout underwater concrete, reinforced concrete beam, flexural capacity, reinforcement corrosion, prediction of service life

1. まえがき

中不分離性コンクリート設計施工指針 (案)」2)（以降，設計施工指針 (案)1991 と略記する）が発刊された．

四方を海で囲まれた我が国では古くから海洋空間を筆者らは，水中不分離性コンクリートを用いた RC 構

利用してきており，水産・交通運輸・空港港湾・工場等造物の海中環境における耐久性を検証するため，実海の施設が建設され，水中へのコンクリート打設も数多

洋環境に RC はり試験体等を曝露して，5 年，10 年，最く行われてきた．

後に 20 年で試験体を回収して，RC はりの曲げ耐力，鉄

近年では海峡大橋や海上空港等のコンクリート構造

筋の腐食および圧縮強度等の水中不分離性コンクリー

物が海洋環境に続々と建設され，構造物の大規模化とト自身の物理的性質等を調査した．本論文は，これらその重要性が高まり，品質が良好で施工が容易な水中の調査結果をまとめ，水中不分離性コンクリートの海

コンクリート技術の開発が進められてきた．

中 RC 構造物への適用性について考察したものである．

コンクリートは粒形，粒度，密度が異なり，かつ，水なお，本論文の一部，主に実験データに関しては参に洗われやすい材料で構成されていて，水中に送り込ま

考分献 3) および 4) に発表済みである．しかし，これれる過程，あるいは水中下で周囲に広がる過程で分離

らは速報と位置付けられ，本論文は，実験および解析しやすいという欠点を本来有している．この材料分離

方法，結果の考察を詳しく記述するとともに，「塩害をを最小限に抑えて均等質なコンクリートをいかに確保受ける RC 構造物の寿命予測手法」に関する筆者らのするかが水中コンクリートに関する既往の研究の主要研究成果を踏まえた知見を取り入れて評価を再検討し，課題であって，年代順に (1) プレパックドコンクリート

関連する示方書類の条文の分析を加えて，新しい知見工法を生み，(2) トレミーの改良がなされ（代表的なもと見解を提示した．

のに KDT トレミー工法・Kajima Double Tube トレミー工法がある），さらには (3) 混和剤によりコンクリート

2. 水中不分離性コンクリート設計施工指針(案) の骨子と課題そのものに水中で材料分離を生じにくい性質を付与する研究が進められた．
その成果は，まず 1989 年に「水中不分離性コンクリー(1)

設計施工指針 (案)1991 の骨子

トマニュアル（設計・施工）」 がまとめられ，次に土木

水中不分離性コンクリートの基本技術は 1979 年に当学会から 1991 年に「コンクリートライブラリー 67 水

時の西ドイツから日本に技術導入され，鹿島建設 (株)・

1)

153

土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.

三井石油化学工業 (株)（現在，三井化学産資 (株) が引結果を報告した．

継ぎ）・日本海上工事 (株) の 3 社が，業界に先駆けて開ア） セルロースエーテル系水溶性高分子を主成分とす

発に着手したものである．3 社は，我が国の材料を用いる混和剤を適量添加したコンクリートは，水中をた配合設計体系の確立ならびにフレッシュ性状および2 m 程度落下させて打設しても，水底に堆積したコンクリートは密実で所要の強度を有する硬化体と硬化物性の確認を行って，1981 年に社外公開し，その後多くの海洋構造物や河川内の基礎構造物に適用してなった．

きた．引続き，他社製品も多く開発されて，適用事例イ） コンクリートを鉄筋の上から打込む方法（水中落も増加した．

下高さ約 70 cm）で作製した RC はりは，品質の均

このような社会情勢を背景に，土木学会コンクリート

等性，たわみ，ひび割れ分散性および曲げ耐力の委員会では 1989 年 4 月に民間 27 社の賛同のもとに水点で陸上において作製した試験体とほぼ同等の性

中不分離性コンクリート研究小委員会（委員長：当時，能を有していた．

長瀧重義東京工業大学教授）を設置し，水中不分離性混

この論文は，水中不分離性コンクリートを用いて比和剤の品質規格案および設計施工指針案の作成を開始

較的容易に信頼性の高い RC 部材を構築できることをした．その後，約 2 年にわたり調査研究を重ね，1990

示したものである．一方，我が国の実情に鑑みて，湖年 8 月に「水中不分離性コンクリートに関するシンポ

沼・河川を中心とした淡水域での工事と海洋工事を比ジウム」を開催し，また，並行して国内外での既往の較すると，水中不分離性コンクリートを用いた RC 構造

文献調査やアンケートを通じて設計施工指針 (案) の作物の適用可能性は海洋環境下の方が圧倒的に大きいと成に関する情報収集を行って，前述したように 1991 年判断された．

5 月に「水中不分離性コンクリート設計施工指針 (案)」RC 構造物にとって過酷な海洋環境へ適用し拡大するには耐久性の検証が不可欠である．しかし，設計施工が発刊された．
曝露実験は設計施工指針 (案)1991 に先駆けて 1985 年

指針 (案)1991 発刊時にはまだその研究成果は少なく，に開始されたため，本論文に関わる同指針 (案) の骨子収集された文献は塩分の浸透性に関して 2 編6), 7) ，耐塩を以下に示す．

害性に関して 2 編8), 9) であった．そのうち，筆者らの報ア） 関連する用語，水中不分離性（同混和剤，同コン

告9) は本研究の海中曝露 20 年計画の耐久性検証実験のクリート），高性能減水剤，セルフレベリン性，充中で，曝露 5 年の途中経過を報告したものである．こてん性，スランプフロー，水中落下高さ，水中流の時点では曝露試験体は健全で，劣化の兆候は認めら

動距離，水中作製供試体，気中作製供試体およびれなかった．
近年，海洋環境にある RC 構造物の早期劣化に注目が水中気中強度比を定義した．
イ） 水中不分離性を水中気中強度比により表示するも集まり，JIS A 5308「レディーミクストコンクリート・のとし，一般に 0.70 以上，鉄筋コンクリートのよ1986 改正」では，コンクリート中の塩化物イオン量のうに，より高い品質のコンクリートが要求される上限が規定された．

場合には，さらに大きい水中気中強度比の水中不分

このように，設計施工指針 (案)1991 発刊の時点は RC

離性コンクリートの使用が望ましいことを示した．

構造物の塩害に関して注目が集まり始めた時代であっウ） 水中不分離性コンクリートの強度は，一般に水中て，水中不分離性コンクリートを用いた RC 部材の海洋作製供試体による材齢 28 日における試験値を基準

環境における耐久性に関しても，研究蓄積は未だ乏しとすることを定めた．すなわち，配合強度を水中い状況にあった．

作製供試体の圧縮強度を基に定めることとした．

一方，耐久性に関する研究方策には，実験や試験的エ） 施工の原則「コンクリートを静水中（流速 5 cm/s

適用によって証明する方法と理論的裏付けによって説

以下，水中落下高さ 50 cm 以下，水中流動距離 5 m

得力を高める方法がある．筆者らは，実績により耐久以下の条件で打ち込む」を定めた．

性を実証する研究の重要性を早くから認識し，同指針

クリートの圧縮強度試験用水中作製供試体の作り(案) 発刊の 7 年前の 1984 年に本研究に着手した．実験
結果を得るまでに長期間を要するので，その公表時に意見や批判に耐えうる合理的な研究計画を立案するこ方 (案)」を新設した．

と，同一の実験方法を継続すること，ならびに，実験オ） 二つの土木学会規準，「コンクリート用水中不分
離性混和剤品質規格 (案)」と「水中不分離性コン

データの保管・引継ぎに細心の注意を払うこと，に努

(2)

めた．

既往の研究と残された課題

水中不分離性コンクリートに関する我が国最初の研究論文5) は筆者らの研究グループのもので，以下の実験

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3. 土木学会コンクリート標準示方書における耐久性の照査

割れ発生後（加速期）は劣化因子がほぼ自由に鋼材まで侵入して鋼材腐食が加速度的に進行し構造物の劣化が急速に進むので，T 0 + T 1 を寿命とみなすのが妥当か

2012 年制定土木学会コンクリート標準示方書 （以降，RC 示方書 2012 と略記する）は，2013 年 3 月に発刊

つ実用的であると考えるものである．

されたばかりである．従来の 5 編編成に「基本原則編」

結果を報告13), 14) してきた．研究の最終目標は RC 示方

10)

筆者らもこの寿命予測に関する研究を手掛け，そのが加えられ，大幅な構成の改定と内容修正となった．

書 2012 と同一で，T 0 + T 1 を求めることができる合理

ここでは，本論文に関連する耐久性の照査に関して的な考え方を構築することであり，まず，潜伏期 T 0 に見解と考察を述べる．

ついておおまかなシステムの構築を試行した．

RC 示方書【設計編】において，耐久性に関する照査

潜伏期 T 0 は，鋼材腐食発生限界濃度 Clim ，コンクリーの章が設けられたのは 2007 年版からであって，今回のト中の塩化物イオン拡散係数 D，コンクリート表面の2012 年版では本編，標準とは別に 2 編：耐久性に関す塩化物イオン濃度 C0 およびかぶり（設計かぶり − 施る照査が独立した．特に充実したのが，塩害に対する鋼工誤差）を合理的に設定できれば，計算によって求め材腐食の照査の項目である．これは，塩害に対する RCることが可能である．

構造物の寿命予測あるいは耐久性設計と同意であり，最その結果の一例を Fig. 213) に示す．同図中に計算条件

近の 20〜30 年間で最も研究者の関心を集め，また研究の一部を示したが，詳細は文献 13) を参照されたい．同が進展した分野の一つと考えられる．

図から，コンクリートの圧縮強度の増加につれて潜伏期

その考え方の主流は RC 示方書 2012 改定資料に詳述

T 0 は伸長するが，その傾向はセメントの種類によってされているように，RC 構造物の寿命を示す限界状態を大きく異なり，T 0 の伸長効果が大きい順に OS70（高炉「鋼材腐食による腐食ひび割れ発生時点」とし，これをスラグ置換率 70%）
，SF（シリカフューム置換率 10%），

合理的に算出することである．RC 示方書 2012 では，の収集がほぼ整った「鋼材の発錆を照査の限界状態」とOS45（高炉スラグ置換率 45%）
，OF20（フライアッシュ
置換率 20%），OPC（普通ポルトランドセメント）であっ
た．このことは，コンクリート中の塩化物イオン拡散

している．

係数に及ぼすセメントの種類の影響をいかに適切に評

現状ではこれが難しいことから，理論と裏付けデータ

ここで，塩害を受ける RC 構造物の寿命予測の考え方

価するかが重要であることを示唆している．

11)の先駆けとなったのは，Gjorv の論文（1971）と Browne

ここで，より重要なことは，セメント使用の主流で12)の論文（1982）であると推測する．RC 構造物の塩害ある OPC（普通ポルトランドセメント）を用いた場合，劣化の進行過程を，Fig. 113) のように捉えるものである．

圧縮強度 60 MPa でも T 0 が 20 年に達しないということ

供用期間 T は二つの期間で示され（T = T 0 + T 1 ）
，潜伏

である．

期 T 0 は塩化物イオンの浸透拡散の影響で鉄筋腐食が開始するまでの期間（言い換えれば，鉄筋周囲の塩化物
イオン濃度が鋼材腐食発生限界濃度 Clim に達するまでの期間），進展期 T 1 は鋼材腐食開始から錆の膨張圧によってかぶりコンクリートの表面にひび割れが達するまでの期間と定義される．この鉄筋方向に沿ったひび➹⪅ࡽࡣ㸪Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸ࡓᵓ㐀≀ࡢᾏ୰⎔ቃ࡟࠾ࡅࡿ⪏ஂᛶࢆ᳨ドࡍࡿࡓࡵ㸪ᐇᾏὒ⎔ቃ࡟ࡣࡾヨ㦂య➼ࢆ᭚㟢ࡋ࡚㸪 ᖺ㸪 ᖺ㸪᭱ᚋ

Fig. 1 Progress of chloride-induced deterioration.13)࡟ ᖺ࡛ヨ㦂యࢆᅇ཰ࡋ࡚㸪ࡣࡾࡢ᭤ࡆ⪏ຊ㸪㕲➽
Fig.1 Progress of chloride-induced
deterioration

Notes: thickness(10cm),
cover thicknesstidal(10zone,cm),annual
tidal zone,
average
Notes:cover
averageannual
temperatemperature (15◦ C)Υ of cement: OS70 (slag replacement 70%), OS45
Type
(Slag replacement 45%), SF (silicafume replacement10%), OF20 (flyash replacement 20%), OPC (ordinary portland cement)
Calculation condition: Clim = 0.6 kg/m3 (Cl− ) for OS,
SF, 1.0 kg/m3 (Cl− ) for OPC, OF, C0 = 15 kg/m3 (Cl− )·㸪 㸪Fig. 2 Relation between T 0 and compressive strength with· types of cement.
㸪 13)Υ
various ࡢ⭉㣗࠾ࡼࡧᅽ⦰ᙉᗘ➼ࡢỈ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ
⮬㌟ࡢ≀⌮ⓗᛶ㉁➼ࢆㄪᰝࡋࡓ㸬ᮏㄽᩥࡣ㸪ࡇࢀࡽࡢ➹⪅ࡽࡣ㸪Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸ࡓ ᵓㄪᰝ⤖ᯝࢆࡲ࡜ࡵ㸪Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡢᾏ୰ 155㐀≀ࡢᾏ୰⎔ቃ࡟࠾ࡅࡿ⪏ஂᛶࢆ᳨ドࡍࡿࡓࡵ㸪ᐇᾏᵓ㐀≀࡬ࡢ㐺⏝ᛶ࡟ࡘ࠸࡚⪃ᐹࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬ὒ⎔ቃ࡟ࡣࡾヨ㦂య➼ࢆ᭚㟢ࡋ࡚㸪 ᖺ㸪 ᖺ㸪᭱ᚋ

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PhotoSpecimens
2 Specimens
at setting
Photo
1Specimens
Specimens
at concrete-casting.
㸯at setting
up intoup
theintoseathe sea.
Photo㸯
at concrete-casting  Photo2
RC 示方書 2012 の性能照査の規定「鋼材位置におけ࡟㸪ࡼࡾ㧗࠸ရ㉁ࡢࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡀせồࡉࢀࡿሙྜ࡟
࡟㸪ࡼࡾ㧗࠸ရ㉁ࡢࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡀせồࡉࢀࡿሙྜ࡟
る塩化物イオン濃度が，設計耐用期間中に鋼材腐食発生ࡣ㸪ࡉࡽ࡟኱ࡁ࠸Ỉ୰Ẽ୰ᙉᗘẚࡢỈ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࡣ㸪ࡉࡽ࡟኱ࡁ࠸Ỉ୰Ẽ୰ᙉᗘẚࡢỈ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥ
限界濃度に達しないこと」は割り切った表現を試みれࢡ࣮ࣜࢺࡢ౑⏝ࡀᮃࡲࡋ࠸ࡇ࡜ࢆ♧ࡋࡓ㸬ࢡ࣮ࣜࢺࡢ౑⏝ࡀᮃࡲࡋ࠸ࡇ࡜ࢆ♧ࡋࡓ㸬
ば，「塩害を受ける RC 構造物の寿命は，本来，T 0 + T 1࢘㸧Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡢᙉᗘࡣ㸪୍⯡࡟Ỉ୰࢘㸧Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡢᙉᗘࡣ㸪୍⯡࡟Ỉ୰が妥当である．しかし，T 1 を精度良く予測することは
స〇౪ヨయ࡟ࡼࡿᮦ㱋 ᪥࡟࠾ࡅࡿヨ㦂್ࢆᇶ‽࡜᪥࡟࠾ࡅࡿヨ㦂್ࢆᇶ‽࡜స〇౪ヨయ࡟ࡼࡿᮦ㱋
現状では難しいので，次善の策として当面
T 0 を寿命とࡍࡿࡇ࡜ࢆᐃࡵࡓ㸬ࡍ࡞ࢃࡕ㸪㓄ྜᙉᗘࢆỈ୰స〇ࡍࡿࡇ࡜ࢆᐃࡵࡓ㸬ࡍ࡞ࢃࡕ㸪㓄ྜᙉᗘࢆỈ୰స〇
したい．これは安全側の照査である．
」と理解される．

Table 1 Types of exposure specimens and test items.
Type of specimens

Test item

Testing age

Compressive strength
Cyrindrical
specimens

Young’s modulus
Density

7, 28, 91 days
1, 3, 5, 10, 20
years

Ultrasonic wave propagation velocity౪ヨయࡢᅽ⦰ᙉᗘࢆᇶ࡟ᐃࡵࡿࡇ࡜࡜ࡋࡓ㸬౪ヨయࡢᅽ⦰ᙉᗘࢆᇶ࡟ᐃࡵࡿࡇ࡜࡜ࡋࡓ㸬
この姿勢を筆者らは肯定するものであるが，前述の࢚㸧᪋ᕤࡢཎ๎ࠕࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ㟼Ỉ୰㸦ὶ㏿௨࢚㸧᪋ᕤࡢཎ๎ࠕࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ㟼Ỉ୰㸦ὶ㏿௨
筆者らの試算結果「かぶり10 cm，年間平均気温 15◦ C，Appearance

Reinforcedୗ㸪Ỉ୰ⴠୗ㧗ࡉ௨ୗ㸪Ỉ୰ὶື㊥㞳௨ୗࡢ
干満帯の条件で，OPC（普通ポルトランドセメント）使ୗ㸪Ỉ୰ⴠୗ㧗ࡉ௨ୗ㸪Ỉ୰ὶື㊥㞳 ௨ୗࡢ concrete beamspecimens

用の場合，圧縮強度
60 MPa でも T 0 が 20 年に達しな᮲௳࡛ᡴࡕ㎸ࡴࠖࢆᐃࡵࡓ㸬᮲௳࡛ᡴࡕ㎸ࡴࠖࢆᐃࡵࡓ㸬い」は通常の海洋土木構造物の供用期間に合致せず，し࢜㸧஧ࡘࡢᅵᮌᏛ఍つ‽㸪ࠕࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ⏝Ỉ୰୙ศ㞳࢜㸧஧ࡘࡢᅵᮌᏛ఍つ‽㸪ࠕࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ⏝Ỉ୰୙ศ㞳

Half-cell potential

5, 10, 20 years

Corrosion property
Flexural capacity
Compressive strength

たがって，現行のRC 示方書の塩害に関する照査規定はᛶΰ࿴๣ရ㉁つ᱁᱌ࠖ࡜ࠕỈ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜ
ࠖ࡜ࠕỈ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜ
ᛶΰ࿴๣ရ㉁つ᱁᱌Young’s modulus
Core specimens
いずれ実用性に問題が生じるのではないかと懸念するࢺࡢᅽ⦰ᙉᗘヨ㦂⏝Ỉ୰స〇౪ヨయࡢసࡾ᪉᱌
᱌ࠖࢆࠖࢆࢺࡢᅽ⦰ᙉᗘヨ㦂⏝Ỉ୰స〇౪ヨయࡢసࡾ᪉
taken fromreinforced
concete beam

のである．
᪂タࡋࡓ㸬
᪂タࡋࡓ㸬

4. 水中不分離性コンクリートを用いた RC は᪤ ࡢ◊✲࡜ṧࡉࢀࡓㄢ㢟᪤ ࡢ◊✲࡜ṧࡉࢀࡓㄢ㢟
りの耐久性の検証（海中曝露 20 年間の追Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ࡟㛵ࡍࡿᡃࡀᅜ᭱ึࡢ◊✲Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ࡟㛵ࡍࡿᡃࡀᅜ᭱ึࡢ◊✲跡）ㄽᩥ㸧㸧ࡣ➹⪅ࡽࡢ◊✲ࢢ࣮ࣝࣉࡢࡶࡢ࡛㸪௨ୗࡢᐇ㦂⤖Density

5, 10, 20 years

Ultrasonic wave propagation velocity
Carbonation depth
Chloride contentㄽᩥ ࡣ➹⪅ࡽࡢ◊✲ࢢ࣮ࣝࣉࡢࡶࡢ࡛㸪௨ୗࡢᐇ㦂⤖ᯝࢆሗ࿌ࡋࡓ㸬り 40 mm の場合で断面幅 250 ×断面高さ 270 ×長さ(1) ᯝࢆሗ࿌ࡋࡓ㸬
実験の概要⬟ᛶࡣᾏὒ⎔ቃୗࡢ᪉ࡀᅽಽⓗ࡟኱ࡁ࠸࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬࢔㸧ࢭ࣮ࣝࣟࢫ࢚࣮ࢸࣝ⣔Ỉ⁐ᛶ㧗ศᏊࢆ୺ᡂศ࡜ࡍࡿ
2⬟ᛶࡣᾏὒ⎔ቃୗࡢ᪉ࡀᅽಽⓗ࡟኱ࡁ࠸࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬
300 mm）である．RC はり試験体は，かぶり 40 mm，࢔㸧ࢭ࣮ࣝࣟࢫ࢚࣮ࢸࣝ⣔Ỉ⁐ᛶ㧗ศᏊࢆ୺ᡂศ࡜ࡍࡿ
試験体は，
1984 年に鹿島建設技術研究所内の仮設水
70mmᵓ㐀≀࡟࡜ࡗ࡚㐣㓞࡞ᾏὒ⎔ቃ࡬㐺⏝ࡋᣑ኱ࡍࡿ
の 2 水準と曝露開始前に曲げひび割れを導入すᵓ㐀≀࡟࡜ࡗ࡚㐣㓞࡞ᾏὒ⎔ቃ࡬㐺⏝ࡋᣑ኱ࡍࡿ
ΰ࿴๣ࢆ㐺㔞ῧຍࡋࡓࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡣ㸪Ỉ୰ࢆ⛬ΰ࿴๣ࢆ㐺㔞ῧຍࡋࡓࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡣ㸪Ỉ୰ࢆ
槽の模擬海水中で作製され，1985 年から千葉県市原市⛬
るか否かの2 水準を組み合わせた 4 種類である．各種࡟ࡣ⪏ஂᛶࡢ᳨ドࡀ୙ྍḞ࡛࠶ࡿ㸬ࡋ࠿ࡋ㸪タィ᪋ᕤᣦᗘⴠୗࡉࡏ࡚ᡴタࡋ࡚ࡶ㸪Ỉᗏ࡟ሁ✚ࡋࡓࢥࣥࢡ࣮ࣜ
の東京湾の水深5 m の海底に設置されて曝露実験が開始࡟ࡣ⪏ஂᛶࡢ᳨ドࡀ୙ྍḞ࡛࠶ࡿ㸬ࡋ࠿ࡋ㸪タィ᪋ᕤᣦᗘⴠୗࡉࡏ࡚ᡴタࡋ࡚ࡶ㸪Ỉᗏ࡟ሁ✚ࡋࡓࢥࣥࢡ࣮ࣜ
試験体の調査項目をTable 1 に示す．
された．曝露場所の環境条件は千葉県環境センターの㔪᱌᱌Ⓨห᫬࡟ࡣࡲࡔࡑࡢ◊✲ᡂᯝࡣᑡ࡞ࡃ㸪཰㞟ࢺࡣᐦᐇ࡛ᡤせࡢᙉᗘࢆ᭷ࡍࡿ◳໬య࡜࡞ࡗࡓ㸬㔪
Ⓨห᫬࡟ࡣࡲࡔࡑࡢ◊✲ᡂᯝࡣᑡ࡞ࡃ㸪཰㞟ࢺࡣᐦᐇ࡛ᡤせࡢᙉᗘࢆ᭷ࡍࡿ◳໬య࡜࡞ࡗࡓ㸬◦㸧㸪㸧㸧
公開資料によれば，
各年 9 月の上層水温は 17.0〜18.2 C
塩化物イオン量試験は，JCI-SC4「硬化コンクリートࡉࢀࡓᩥ⊩ࡣሷศࡢᾐ㏱ᛶ࡟㛵ࡋ࡚
⦅㸧㸪
㸪⪏ሷᐖᛶ
࢖㸧ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ㕲➽ࡢୖ࠿ࡽᡴ㎸ࡴ᪉ἲ㸦Ỉ୰ⴠୗࡉࢀࡓᩥ⊩ࡣሷศࡢᾐ㏱ᛶ࡟㛵ࡋ࡚⦅㸪⪏ሷᐖᛶ࢖㸧ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ㕲➽ࡢୖ࠿ࡽᡴ㎸ࡴ᪉ἲ㸦Ỉ୰ⴠୗ
15)
㸧㸪㸧㸧
㸧㸧
程度で，潮流速は日々大きく変化するものの，比較的穏の全塩分を対象とした
࡟㛵ࡋ࡚⦅
⦅㸧㸪
࡛࠶ࡗࡓ㸬ࡑࡢ࠺ࡕ㸪➹⪅ࡽࡢሗ࿌㧗ࡉ⣙ 㸧࡛స〇ࡋࡓ㸧࡛స〇ࡋࡓ ࡣࡾࡣ㸪ရ㉁ࡢᆒ➼ᛶ㸪ࡣࡾࡣ㸪ရ㉁ࡢᆒ➼ᛶ㸪 中に含まれる塩分の分析方法」
࡟㛵ࡋ࡚࡛࠶ࡗࡓ㸬ࡑࡢ࠺ࡕ㸪➹⪅ࡽࡢሗ࿌㧗ࡉ⣙
やかな海域である．曝露期間は最長20 年で，途中 5 年
もので，鋼材腐食（腐食面積率，腐食減量）の試験は，
ࡣᮏ◊✲ࡢᾏ୰᭚㟢 ᖺィ⏬ࡢ⪏ஂᛶ᳨ドᐇ㦂ࡢ୰࡛㸪ᖺィ⏬ࡢ⪏ஂᛶ᳨ドᐇ㦂ࡢ୰࡛㸪ࡓࢃࡳ㸪ࡦࡧ๭ࢀศᩓᛶ࠾ࡼࡧ᭤ࡆ⪏ຊࡢⅬ࡛㝣ୖ࡟ࡣᮏ◊✲ࡢᾏ୰᭚㟢ࡓࢃࡳ㸪ࡦࡧ๭ࢀศᩓᛶ࠾ࡼࡧ᭤ࡆ⪏ຊࡢⅬ࡛㝣ୖ࡟

と 10 年で試験体を回収・調査する計画であって，曝露「コンクリート中の鋼材の腐食評価方法」15) に᭚㟢ᖺࡢ㏵୰⤒㐣ࢆሗ࿌ࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬ࡇࡢ᫬Ⅼ࡛
ᖺࡢ㏵୰⤒㐣ࢆሗ࿌ࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬ࡇࡢ᫬Ⅼ࡛
࠾࠸࡚స〇ࡋࡓヨ㦂య࡜࡯ࡰྠ➼ࡢᛶ⬟ࢆ᭷ࡋ࡚࠸ࡓ㸬JCI-SC1
᭚㟢࠾࠸࡚స〇ࡋࡓヨ㦂య࡜࡯ࡰྠ➼ࡢᛶ⬟ࢆ᭷ࡋ࡚࠸ࡓ㸬
5 年の調査結果は報告済み9) である．試験体の作製状況準拠した．腐食面積率とは，展開図に写しとった腐食ࡣ᭚㟢ヨ㦂యࡣ೺඲࡛㸪ຎ໬ࡢ඙ೃࡣㄆࡵࡽࢀ࡞࠿ࡗࡓ㸬ࡇࡢㄽᩥࡣ㸪Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸࡚ẚ㍑ ࡣ᭚㟢ヨ㦂యࡣ೺඲࡛㸪ຎ໬ࡢ඙ೃࡣㄆࡵࡽࢀ࡞࠿ࡗࡓ㸬ࡇࡢㄽᩥࡣ㸪Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸࡚ẚ㍑
を Photo 1 に，海底への設置状況を Photo 2 に示す．
部分の面積をプラニメータや画像処理装置等により測㏆ᖺ㸪ᾏὒ⎔ቃ࡟࠶ࡿ ᵓ㐀≀ࡢ᪩ᮇຎ໬࡟ὀ┠ࡀᵓ㐀≀ࡢ᪩ᮇຎ໬࡟ὀ┠ࡀⓗᐜ᫆࡟ಙ㢗ᛶࡢ㧗࠸ 㒊ᮦࢆᵓ⠏࡛ࡁࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡋ㒊ᮦࢆᵓ⠏࡛ࡁࡿࡇ࡜ࢆ♧ࡋ㏆ᖺ㸪ᾏὒ⎔ቃ࡟࠶ࡿⓗᐜ᫆࡟ಙ㢗ᛶࡢ㧗࠸
定したもので，腐食減量とは，腐食生成物を除去した㞟ࡲࡾ㸪ࠕࣞࢹ࢕࣮࣑ࢡࢫࢺࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ࣭
ࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬୍᪉㸪ᡃࡀᅜࡢᐇ᝟࡟㚷ࡳ࡚㸪†἟࣭Ἑ 㞟ࡲࡾ㸪ࠕࣞࢹ࢕࣮࣑ࢡࢫࢺࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ࣭
ࡓࡶࡢ࡛࠶ࡿ㸬୍᪉㸪ᡃࡀᅜࡢᐇ᝟࡟㚷ࡳ࡚㸪†἟࣭Ἑ(2) 実験方法
鋼材の重量を mg 単位で計測して，試験前の鋼材の重ᨵṇ࡛ࠖࡣ㸪ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ୰ࡢሷ໬≀࢖࢜ࣥ㔞ࡢୖᕝࢆ୰ᚰ࡜ࡋࡓῐỈᇦ࡛ࡢᕤ஦࡜ᾏὒᕤ஦ࢆẚ㍑ࡍࡿ࡜㸪 ᨵṇ࡛ࠖࡣ㸪ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ୰ࡢሷ໬≀࢖࢜ࣥ㔞ࡢୖa) ᕝࢆ୰ᚰ࡜ࡋࡓῐỈᇦ࡛ࡢᕤ஦࡜ᾏὒᕤ஦ࢆẚ㍑ࡍࡿ࡜㸪
試験体の種類と調査項目
量との差（重量損失量）を百分率で表したものである．
㝈ࡀつᐃࡉࢀࡓ㸬Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸ࡓ ᵓ㐀≀ࡢ㐺⏝ྍᵓ㐀≀ࡢ㐺⏝ྍ 㝈ࡀつᐃࡉࢀࡓ㸬Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸ࡓ
海中曝露に供した試験体は円柱供試体（φ100 ×
試験は引張鉄筋の両端フック部を除いた直線部（長さH200 mm）と RC はり試験体（基本形状寸法はかぶ約 2 000 mm）を対象とした．

156

土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.
Table 2 Mix-proportion of concrete.
MS

fck′

SpreadAir content

W/C

s/a

(mm)

(N/mm2 )

(cm)

(%)

(%)

(%)

W

C**

S

G

UWB***

20

21

40〜45*

3.5 ± 1

52.6

42.8

202

384

710

983

2.44

Quantity per unit volime of concrete (kg/m3 )* A spread of 40 to 45 cm is equivalent to a slump flow of 39 to 46 cm (In case of placing for structure with simple shape)** Type of cement: Ordinary portland cement*** UWB: Admixture for anti-washout underwater concrete
Table 3 Quality test results (part 1).
Hardened concrete Specimens prepared in theair (28 days)

Fresh concrete
Spread*Air content

DensityCompressive
strength(N/mm2 )Young’smodulus(kN/mm2 )Density(kg/m3 )Concretetemperature
(◦ C)

(cm)

(%)

41.5

3.7

2 240

22.0

28.7

24.1

2 260

(kg/m3 )*Based on DIN1048
Epoxy-coated reinforcing bar D10 (SD295)
ᅽ⦰㕲➽࠾ࡼࡧࡏࢇ᩿⿵ᙉ➽Compression reinforcement andstirrups࢚࣏࢟ࢩᶞ⬡ሬ⿦㕲➽'
6'

Tension reinforcement
D19 (SD295)
ᘬᙇ㕲➽'
6'# 

# Concrete cover; 40mm

# 







ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ
ᡴ㎸ࡳ᪉ྥdirection
Concreting

Concreting direction

㹁
㹊
3

3








     ࠿ࡪࡾ P P

    PP

Fig. 3 Shapes and dimensions of RC beam specimens.

Fig.3 Shapes and dimensions of RC specimensb) 使用材料およびコンクリートの配合

Table 4 Quality test results (part 2).

コンクリートの配合を Table 2 に示す．セメントは普Test items

通ポルトランドセメントを使用した．水中不分離性混和剤 UWB の主成分はセルロースエーテル系水溶性高分子である．

c) 品質管理試験結果
品質管理試験結果を Table 3 と Table 4 に示す．設計基
準強度 21 N/mm2 に対して，材齢 28 日圧縮強度は水中作  

7 days28 days

91 daysCompressive strength(N/mm2 )

16.4

24.0

27.5

Young’s modulus(kN/mm2 )

17.6

19.6

22.0

Density (kg/m3 )

2 260

2 250

2 270

3 580

3 850

3 810

Ultrasonic wave propa-

製供試体で 24.0 N/mm  2 ，気中作製供試体で 28.7 N/mm  2 ，   gation velocity (m/sec)
水中気中強度比は，0.84 であった．

Chloride ion content
Cl− (kg/m3 )d) 試験体の作製方法と曝露方法
試験体は全て模擬海水中（海水と同等の塩化物イオ
ン濃度 18 000〜19 000 mg/L に調整）で作製した．

Specimens prepared underwater

0.21

)

た．引張鉄筋の腐食に着目したため，引張鉄筋以外の試験体の形状寸法および作製方法は次のとおりであ
鉄筋とスターラップにはエポキシ樹脂塗装鉄筋を用い，
䡚㼼
る．円柱供試体（φ 100 × H200 mm）は水深 60 cm のスペーサにはプラスチックスペーサを，結束線にはビ*A spread of 40 to 45cm is equivalent to a slump flow of 39 to ニール被覆線を使用した．
46cm. (In case of placing for structure with simple shape)
水槽の底に鋼製型枠を置き，有孔ガイドパイプを介して水面際から水中不分離性コンクリートを打ち込んだ．

曲げひび割れを導入する試験体には，海中曝露の前

海中落下高さは 40〜60 cm である．円柱供試体の本数に荷重を載荷して曲げひび割れを発生させた．荷重レ

は各材齢 3 本である．曝露前の円柱供試体の塩化物イ

ベルは等曲げモーメント区間の引張鉄筋の応力度 σ s =−オン量は 0.21 kg/m (Cl ) であった．
3

RC はり試験体の形状寸法は Fig. 3 に示すとおりで，176 N/mm2 (1 800 kgf/cm2 ) になるように一度荷重を載荷して曲げひび割れを発生させ，その後除荷して
σs =Specimens prepared in the air(28days)

打設時のコンクリート海中落下高さは0〜30 cm であっ
Air content

98 N/mm2 (1 000 kgf/cm2 ) となる荷重を保持した．この

䉝

157

)

土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.
Table 5 Test results on cylindrical specimens.
Test items

91 Days

1Y

3Y

5Y

10Y

20Y

1
2
3

2.58
2.35
2.29

2.76
2.66
2.88

3.05
3.07
3.00

2.80
2.86
—

3.12
3.10
3.14

3.11
2.86
—

2.82
2.92
2.86

Average

2.41

2.77

3.04

2.83

3.12

2.98

2.87

Standard deviation

0.12

0.09

0.03

0.03

0.02

0.13

0.04

1

1.98

2.18

2.38

2.41

2.38

2.24

1.91

2

1.89

2.24

2.35

2.36

2.30

2.12

2.14

䞊

2

3

2.03

2.20

2.34

2.32

2.23

—

2.18

䞊

Average

1.97

2.21

2.36

2.36

2.30

2.18

2.08

Standard deviation

0.06

0.03

0.02

0.04

0.06

0.06

0.12

1
2
3
䞊

2.25
2.24
2.25

2.27
2.29
2.28
2.27
2.27
ᅽ⦰㕲➽࠾ࡼࡧࡏࢇ᩿⿵ᙉ➽ 2.28
࢚࣏࢟ࢩᶞ⬡ሬ⿦㕲➽'
2.28
2.27 6'2.27

2.28
2.27
2.28

2.23
2.14
—

2.29
2.25
2.27

×103 kg/m3

# # Average

2.25



2.28

2.28

2.28

Standard deviation

0.005

࠿ࡪࡾ
PP
0.005
0.009

1
2
䞊
3

3.86
3.86
3.84

3.71
3.86
3.86

Average

3.85

2.27

ᘬᙇ㕲➽'# 

2.18

2.27

Ultrasonic wave
propagation
velocity

×103 m/sec  

㹁
㹊

4.20
4.13
4.24



3.81

0.005

3

0.005

0.042

0.015

4.16
4.16
4.12

3.60
4.12
4.09

4.01
4.00
—

3.57
3.99
3.98

4.15

3.94



3





4.19

4.01

3.85



Standard deviation

0.001

0.007

0.004

0.002

0.010

0.000

0.002

Nut
ᅽ⦰㕲➽࠾ࡼࡧࡏࢇ᩿⿵ᙉ➽Plate࢚࣏࢟ࢩᶞ⬡ሬ⿦㕲➽' 6'PVC
 pipeᘬᙇ㕲➽' 6'# Prestressing tendonࡢ≀ᛶ್ࡣ㸪

# 㹁
㹊bar
Steel round3

# 







ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ
ᡴ㎸ࡳ᪉ྥ

3

   ࠿ࡪࡾ P P  ࡋࡓ⬤ᙅ㒊ࡀ

×10 kN/mm

Density㸪ࡑࡢ≉ᐃ࡟

ࡀఛ࠼ࡓ㸬᭚

28 Days䞊Young’s modulus

Exposure period

No.

×10 N/mm2

Compressive
strengthᙉᗘ࠾ࡼࡧ᭚

್࡟ẚ࡭ ࡚

Unitࡣㄆࡵࡽࢀࡎ㸪ࡁ࠸෇ᰕ౪ヨ retaining method. 
Crack
Fig.4 Crack retaining method Fig. 4ࢀࡓࡶࡢ࡜᥎

時のひび割れ幅は等曲げモーメント区間において，コࡀᾏ୰᭚㟢 㹼 ᖺࢆࣆ࣮ࢡ࡟㸪᭚㟢 ᖺ௨㝆ⱝᖸࡢపୗ
ンクリートの引張縁で 0.04〜0.20 mm，引張鉄筋位置でࢆ⏝࠸ࡓࢥࣥ ഴྥࡀぢࡽࢀࡓࠖ࡜࠸࠺⤖ᯝࡣ㸪࣏ࣝࢺࣛࣥࢻࢭ࣓ࣥࢺ
0.04〜0.06 mm であった．曝露開始時には 2 体一組としࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺ࡛ࡣ࠶ࡿព࿡㑊ࡅࡀࡓ࠸ࡶࡢ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬㱋 ᖺࡲ࡛ᅽ て
Fig. 4 に示すように PC 鋼棒で緊張して σ s =98 N/mm2ࡉࢀࡓ෇ᰕ౪ (1ᨵၿࡢ᪉ྥᛶ࡜ࡋ࡚ࡣ㸪⪏ᾏỈᛶ࡟ඃࢀࡿ࡜ホ౯ࡀ㧗࠸
000 kgf/cm2 ) になるように荷重を保持した．

ࡀ㸪ࡑࡢኚ໬    PP    3 Photo3
Specimens
at pulling
Photo
Specimens
at pullingup. up       

s/a
(%)

㧗⅔ࢭ࣓ࣥࢺࡢ౑⏝ࡀᥦ᱌ࡉࢀࡿ㸬䡚

E 5&ࡣࡾヨ㦂య࡛࠶ࡗࡓ㸬࣏ (3)
実験結果と考察ࡶᮦ㱋 㹼 ᖺ ‫ۑ‬ヨ㦂యࡢእほ
曝露 20 年での試験体の回収状況を Photo 3 に，曝露㼼*A spread of 40 to 45cm is equivalent to a slump flow of 39 to 46cm. (In cas ᾏ⏕⏕≀㝖ཤᚋࡢ ࡣࡾヨ㦂యࡢ⾲㠃ほᐹ࡛ࡣ㸪㕲ᛶࡢඃࢀࡓࢭ 期間中に試験体表面に付着した海生生物を除去した後Admixture for anti-washout underwater concrete➽࡟ἢࡗࡓࡦࡧ๭ࢀࡸ㗵Ồ࡞࡝ࡣㄆࡵࡽࢀ࡞࠿ࡗࡓ㸬᭚
ᬑ㏻ 㸼᪩ᙉ のRC はり試験体の表面状況を Photo 4 に示す．
  ***UWB:㸧㸪 㸧       Photo4
RC4beamafter cleaning
Photo
RCspecimens
beam specimens
after upcleaning up.uality t࡛ࡶ㸪 a)㟢㛤ጞ๓ࡢࡦࡧ๭ࢀࡢ࠺ࡕ㸪ẚ㍑ⓗᖜࡢ኱ࡁ࡞ࡦࡧ๭ࢀ
円柱供試体   ࡣ෌☜ㄆࡉࢀ㸪᪂ࡓ࡞ࡦࡧ๭ࢀࡢⓎ⏕ࡣㄆࡵࡽࢀ࡞࠿ࡗ
円柱供試体の曝露 28 日以降の物性変化について，圧縮ཧ↷㸧㸬ヨ㦂యࡢ➃㒊ࡸ㝮ゅ㒊࡟≀యࡢ⾪✺ࡓ㸦強度，ヤング係数，
密度および超音波伝播速度を Table 5ࡀఛࢃࢀࡿከᑡࡢᦆയࡀㄆࡵࡽࢀࡓࡀ㸪඲⯡ⓗ࡟೺඲࡛⤒ᖺኚ໬㸪ල に示す．同表中には，円柱供試体
3 本の個々の値，平均࠶ࡿ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬ࡲࡓ㸪᭚㟢ᮇ㛫୰࡟ຎ໬ࡀᚰ㓄ࡉࢀ㡢Ἴఏ᧛㏿ᗘ 値および標準偏差を示した．全ての品質項目とも，試࡟௨ᚋຎ໬ࡢ

䡚

験値は曝露 1〜5 年をピークに，曝露 10 年以降で若干)Air contentの低下傾向が見られた．また，曝露 3 年の圧縮強度お(䉝

よび曝露 10 年の密度がその前後の曝露期間の試験値に

㼼*A spread of 40 to 45cm is equivalent to a slump flow of 39 to 46cm. (In case of placing for structure with simple shape)
158

土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.



Notes: Explantory notes mean exposure period - cover thickness - with or without flexiral crack - specimen number

Notes ; explantory notes mean exposure period – cover thickness – with or without flexiral crack – specimen number
Fig. 5 An example of measurement of half-cell potential of reinforcement.

の発生は認められなかった（Photo 4 参照）．試験体のの特定に至らなかった．海中曝露 20 年の円柱供試体の端部や隅角部に物体の衝突が伺われる多少の損傷が認
5 years exposure-overall average

物性値は，曝露 28 日と曝露 1 年の値の中間にあることめられたが，全般的に健全であると判断された．また，が伺えた．曝露 20 年の円柱供試体の表層部にはやや軟曝露期間中に劣化が心配された PC 鋼棒緊張装置は機能化した脆弱部が存在したが，RC はり試験体ではその存を維持していると観察された．

在は認められず，海水に接する面積が体積に比して比○引張鉄筋の腐食量

Chloride ion content (kg/m )比べて一時的に低下した．原因を検討したものの，そ較的大きい円柱供試体では海水の化学作用による変質

Fig. 5 に，かぶり 40 mm で曲げひび割れ有りの場合の引張鉄筋の自然電位の測定結果を示す．自然電位の全般的な傾向は，曝露 5 年で −350〜 − 450 mV，10 年が早く現れたものと推測された．
森，国広の研究16) では，各種セメントを用いたコンク
リートの円柱供試体を海中養生して，材齢 20 年まで圧で −400〜 − 500 mV，20 年で −450〜 − 550 mV であっ

縮強度の経年変化を調べている．海中養生された円柱

Depth from concrete surface (cm)た．ASTM の鉄筋腐食性評価19) においては，「−350 mV

供試体の圧縮強度は材齢91 日以降も増進するが，その 以下（飽和硫酸銅電極）では 90%以上の確率で腐食有変化傾向はセメントの種類にり若干異なるものであっり」との評価基準である．これに照らし合わせると，引た．ポルトランドセメントを用いた場合，いずれも材
張鉄筋は曝露10 年でほぼ間違いなく腐食が開始していࡓ 㗰Წ⥭ᙇ⿦⨨ࡣᶵ⬟ࢆ⥔ᣢࡋ࡚࠸ࡿ࡜ほᐹࡉࢀࡓ㸬 ᙉᗘࡢሙྜࡢࢆㄞࡳྲྀࡿ࡜ ᖺᮍ‶࡜࡞ࡗࡓ㸬
齢 1〜5 年で圧縮強度は増進から下降に転じ，耐海水性
た．曝露 5 年ではかぶりの大小や曲げひび割れの導入‫ۑ‬ᘬᙇ㕲➽ࡢ⭉㣗㔞ཝᐦ࡟ࡣ᮲௳ࡀ୍㒊┦㐪ࡍࡿࡶࡢࡢ㸪௒ᅇࡢ᭚㟢ᐇ㦂ࡢ
の優れたセメントは良好な順に，高炉 C ＞中庸熱 PC ＞
࡜ᩚྜࡍࡿࡶࡢ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬࡟㸪࠿ࡪࡾ࡛᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ᭷ࡾࡢሙྜࡢᘬ の有無によって，また場所によって腐食開始か否か不普通 PC ＞早強 PC であったと報告されている．他の文࡟⭉㣗㠃✚⋡࡜⭉㣗ῶ㔞ࡢ ᐃ⤖ᯝࢆ♧ࡍ㸬᭚ᙇ㕲➽ࡢ⮬↛㟁఩ࡢ ᐃ⤖ᯝࢆ♧ࡍ㸬⮬↛㟁఩ࡢ඲⯡ 明確な状態にあると判断された．鉄筋の発錆を不動態献17), 18) でも，海中曝露された場合，材齢 3〜5 年をピー
被膜の破壊時とする定義にしたがえば，曝露5 年の全ⓗ࡞ഴྥࡣ㸪᭚㟢 ᖺ࡛㹼㸪 ᖺ࡛㹼 㟢 ᖺ㸪࠿ࡪࡾ࡛ࡢ⭉㣗㠃✚⋡ࡣ 㹼 ࡛㸪⾲㠃ࡢクに以後劣化の兆候が見られたと報告されている．
ての RC はり試験体において腐食は既に開始したと判㸪 ᖺ࡛ 㹼
࡛࠶ࡗࡓ㸬ࡢ㕲➽⭉ 㯮⓶ࡀ๤ࡀࢀࡿ⛬ᗘࡢ㍍ᚤ࡞㗵ࡀᒁᡤⓗ࡟ほᐹࡉࢀࡓ㸬
したがって，今回の円柱供試体の品質の経年変化，具断された．
㣗ᛶホ౯ 㸧࡟࠾࠸࡚ࡣ㸪ࠕ௨ୗ㸦㣬࿴◲㓟㖡㟁 ࠿ࡪࡾࡢሙྜࡣ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ㒊ศࡢࡳ࡛㸪࠿ࡪࡾ
体的には「圧縮強度，ヤング係数および超音波伝播速
ここで，
Fig.
2 に戻って，同図の OPC の設計基準強ᴟ㸧࡛ࡣ 㸣௨ୖࡢ☜⋡࡛⭉㣗᭷ࡾࠖ࡜ࡢホ౯ᇶ‽࡛࠶ࡢሙྜࡣ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ㒊ศ࡜ࡑࢀ௨እ࡛ࡶ㍍ᚤ࡞
度が海中曝露 1〜5 年をピークに，曝露 10 年以降若干度 21 MPa の場合の T を読み取ると 10 年未満となっࡿ㸬ࡇࢀ࡟↷ࡽࡋྜࢃࡏࡿ࡜㸪ᘬᙇ㕲➽ࡣ᭚㟢 ᖺ࡛࡯ 㗵ࡀほᐹࡉࢀࡓ㸬᭚㟢 0 ᖺ௨㝆ྲྀࡾฟࡋࡓ㕲➽ࡢ┠どの低下傾向が見られた」という結果は，ポルトランド
た．厳密には条件が一部相違するものの，今回の曝露ࡰ㛫㐪࠸࡞ࡃ⭉㣗ࡀ㛤ጞࡋ࡚࠸ࡓ㸬᭚㟢 ᖺ࡛ࡣ࠿ࡪࡾ ほᐹ࡟࠾࠸࡚᫂☜࡞⭉㣗ࡀほᐹࡉࢀጞࡵ㸪⭉㣗㠃✚⋡ࡣ
セメントコンクリートではある意味避けがたいものと実験の T 0 と整合するものと判断された．
ࡢ኱ᑠࡸ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀࡢᑟධࡢ᭷↓࡟ࡼࡗ࡚㸪ࡲࡓሙᡤ ⣙ 㹼 㸣࡟ቑ኱ࡋࡓ㸬ᘬᙇ㕲➽ࡢ⭉㣗ῶ㔞㸦㕲➽㛗判断された．改善の方向性としては，耐海水性に優れ
Table 6 に腐食面積率と腐食減量の測定結果を示す．
࡟ࡼࡗ࡚⭉㣗㛤ጞ࠿ྰ࠿୙᫂☜࡞≧ែ࡟࠶ࡿ࡜ุ᩿ࡉࢀ
ࡢ㕲➽ ᮏࡢᖹᆒ್㸧ࡣ㸪ヨ㦂య యࡢᖹᆒ್
ると評価が高い高炉セメントの使用が提案される．
曝露 5 年，かぶり 40 mm での腐食面積率は 1〜3%で，࡛᭚㟢 ᖺ㸪 ᖺ࠾ࡼࡧ ᖺ࡟࠾࠸࡚㸪ࡑࢀࡒࢀ⣙ 㸣㸪b)ࡓ㸬㕲➽ࡢⓎ㗵ࢆ୙ືែ⿕⭷ࡢ◚ቯ᫬࡜ࡍࡿᐃ⩏࡟ࡋࡓ
RC はり試験体
表面の黒皮が剥がれる程度の軽微な錆が局所的に観察࡟㸪ࡣࡘࡾฟࡋࡓᘬ
ࡀ࠼ࡤ㸪᭚㟢 ᖺࡢ඲࡚ࡢ ࡣࡾヨ㦂య࡟࠾࠸࡚⭉㣗ࡣ࠾ࡼࡧ 㸣࡛࠶ࡗࡓ㸬○試験体の外観された．かぶり 70 mm の場合は曲げひび割れ部分のみᙇ㕲➽ࡢ≧ἣ㸦᭚㟢 ᖺ㸧ࢆ♧ࡍ㸬᪤࡟㛤ጞࡋࡓ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬
曝露 20 年までの RC はり試験体の海生生物除去後ので，かぶり 40 mm の場合は曲げひび割れ部分とそれ以࡟ᡠࡗ࡚㸪ྠᅗࡢࡢタィᇶ‽ ࡇࡇ࡛㸪 ❶ࡢ
表面観察では，鉄筋に沿ったひび割れや錆汁などは認外でも軽微な錆が観察された．曝露 10 年以降取り出し
められなかった．曝露開始前のひび割れのうち，比較

た鉄筋の目視観察において明確な腐食が観察され始め，的幅の大きなひび割れは再確認され，新たなひび割れ

腐食面積率は約 10〜20%に増大した．引張鉄筋の腐食

159土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.
Table 6 Measurement of reinforcement corrosion.
Concrete
cover
(mm)

Corrosion area percentage (%)

Corrosion weight loss (%)

Exposure period (years)

Exposure period (years)

5

Initial
crack
Yes

40

1〜3

No
70

10

20

5

10

20

16.6

63.7

—

0.79

1.35

20.2

76.2

—

0.75

1.46

Yes

0

11.7

78.1

0

0.56

1.48

No

0

10.0

50.9

0

0.60

1.33

Table 7 Test results of core specimens and flexural capacity of RC beam specimens.
Type of specimens
Concrete
cover
(mm)

Test results for core specimens

Flexural crack Exposure
before exposure period(years)Compressive Young’s Density
Ultrasonic wave
Carbonation Bending test
Maximum load
strengthmoduluspropagation velocity
depth(N/mm2 ) (kN/mm2 ) (kg/m3 )(m/sec)
(mm)
(kN)

—

0

—

—

—

—

—

125.5

Yes

5
10
20

30.1
30.6
30.1

23.3
26.0
26.1

2 220
2 220
2 230

4 280
4 050
3 960

0.0
—
2.8

128.5
129.6
136.8

No

5
10
20

27.5
30.2
28.1

23.6
25.1
26.1

2 230
2 240
2 260

4 340
4 110
4 060

0.0
—
0.3

121.6
134.2
132.2

—

0

—

—

—

—

—

119.1

Yes

5
10
20

24.6
29.0
29.6

21.6
23.0
25.7

2 170
2 190
2 220

4 100
3 990
3 940

0.0
—
2.7

128.5
134.0
135.7

No

5
10
20

26.4
31.4
27.9

23.6
25.5
24.7

2 220
2 230
2 250

4 290
4 140
3 980

0.0
—
0.0

118.7
124.7
132.5

5
10
20

27.2
30.3
28.9

23.0
24.9
25.6

2 210
2 220
2 240

4 250
4 070
3 980

0.0
—
1.4

—
—
—

27.5

22.0

2 270

3 810

—

—


40

70

Average of measured
values for core specimens
91-days results for cylinder

RC はり試験体では，曲げ試験実施後に曲げひび割
れとスターラップを避けてはり側面から水平方向にφ100 mm コアを（5 本／各試験体）採取して，圧縮強度（3 本），塩化物イオン量（1 本）および中性化深さ（1 本）の各試験に供した．Table 7 にコア試験体の諸試験結果を示す．コア試験体の圧縮強度は，曝露 5 年，10 年および 20 年でそれぞれ 27.2，30.3，28.9 N/mm2 であり，曝露前の円柱供試体の材齢 91 日圧縮強度 27.5 N/mm2（Table 4 参照）と比較して同等または若干上回り，曝露Photo 5 Reinforcement
uncovered (after
20 years xposure).
Photo5 Reinforcement
uncovered

20 年後も劣化の兆候は認められなかった．ヤング係数と密度も暴露前の円柱供試体の試験値に比べてほぼ同等
か若干増大しており，劣化の兆候は認められなかった．

 

減量（鉄筋長 2 000 mm の鉄筋 2 本の平均値）は，試験体

一方，超音波伝播速度は，曝露 5 年をピークに，104ࡓ体の平均値で曝露
5 年，10 年および 20 年において， ᙉᗘ㗰Წ⥭ᙇ⿦⨨ࡣᶵ⬟ࢆ⥔ᣢࡋ࡚࠸ࡿ࡜ほᐹࡉࢀࡓ㸬ࡢሙྜࡢ ࢆㄞࡳྲྀࡿ࡜ ᖺᮍ‶࡜࡞ࡗࡓ㸬10
年と 20 年ではわずかに低下した．中性化深さは曝露
それぞれ約
0.0%
，
0.7%
および
1.4%
であった．
Photo
5
年までは観察されなかったものが，曝露 20 年で 1.4 mm‫ۑ‬ᘬᙇ㕲➽ࡢ⭉㣗㔞ཝᐦ࡟ࡣ᮲௳ࡀ୍㒊┦㐪ࡍࡿࡶࡢࡢ㸪௒ᅇࡢ᭚㟢ᐇ㦂ࡢに，はつり出した引張鉄筋の状況（曝露20 年）を示す．
࡟㸪࠿ࡪࡾ࡛᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ᭷ࡾࡢሙྜࡢ
ᘬ○ᙇRC
はりから採取したコア試験体の性状㕲➽ࡢ⮬↛㟁఩ࡢ ᐃ⤖ᯝࢆ♧ࡍ㸬⮬↛㟁఩ࡢ඲⯡と僅かではあるが，初めて測定された．これらの結果࡜ᩚྜࡍࡿࡶࡢ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬から，RC
はり試験体は曝露 20 年まで物理的性質に大࡟⭉㣗㠃✚⋡࡜⭉㣗ῶ㔞ࡢᐃ⤖ᯝࢆ♧ࡍ㸬᭚ⓗ࡞ഴྥࡣ㸪᭚㟢 ᖺ࡛㟢 ᖺ㸪࠿ࡪࡾ

㸪 ᖺ࡛

㹼

㸧

㣗ᛶホ౯

࡟࠾࠸࡚ࡣ㸪ࠕ

㹼

㸪 ᖺ࡛

࡛࠶ࡗࡓ㸬

㹼

ࡢ㕲➽⭉

࡛㸪⾲㠃ࡢ

㯮⓶ࡀ๤ࡀࢀࡿ⛬ᗘࡢ㍍ᚤ࡞㗵ࡀᒁᡤⓗ࡟ほᐹࡉࢀࡓ㸬௨ୗ㸦㣬࿴◲㓟㖡㟁 160࠿ࡪࡾᴟ㸧࡛ࡣ 㸣௨ୖࡢ☜⋡࡛⭉㣗᭷ࡾࠖ࡜ࡢホ౯ᇶ‽࡛࠶࡛ࡢ⭉㣗㠃✚⋡ࡣ 㹼ࡢሙྜࡣ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ㒊ศࡢࡳ࡛㸪࠿ࡪࡾࡢሙྜࡣ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ㒊ศ࡜ࡑࢀ௨እ࡛ࡶ㍍ᚤ࡞

土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.

and ratioof flexural
flexuralcapacity
capacity(after(afterexposure㸭before
exposure/beforeexpo
exposure).
Fig. 7Fg7Relatikon
Relatikonbetween
betweenexposure
exposure period
period andratio of

Chloride ion content (kg/m3)

20

試体の塩化物イオン量は 0.21 kg/m3 (Cl− ) であった．

5 years exposure-overall average
10 years exposure-overall average
20 years exposure-overall average

15

次に，曝露 5 年のコアの塩化量イオン量分布から見掛けの拡散係数を求めると D = 1.80 × 10−7 cm2 /sec となり，同一水セメント比の普通コンクリートの通常の値のバラツキの範囲内20), 21) にあると判断された．

10

本論からはずれるが，圧縮鉄筋とスターラップに使用したエポキシ樹脂塗装鉄筋はその防錆性能を十分に5発揮していると観察された（Photo 5 参照）．
○ RC はりの曲げ耐力

0
0

2

4

6

8

10

12

Table 7 中に RC はり試験体の曲げ試験での最大荷重

Depth from concrete surface (cm)Fig.Fig.6
6 Chloride
contentdistribution
distribution
in cores.
Chloride content
in cores㸸

を，Fig. 7 に曲げ耐力比（海中曝露後／曝露前）の経年変化を示す．同図から，
かぶりの大小（40 mm，70 mm）
㸻㸫㸪 㸻 や曲げひび割れの導入の有無によって曲げ耐力比（海ほᐹࡉࢀࡓ㸬 きな変化がなく全般的に健全であるものの，長年の海ᙉᗘࡢሙྜࡢ ࢆㄞࡳྲྀࡿ࡜ ᖺᮍ‶࡜࡞ࡗࡓ㸬
水の化学的作用で試験体表面近くから徐々にわずかなཝᐦ࡟ࡣ᮲௳ࡀ୍㒊┦㐪ࡍࡿࡶࡢࡢ㸪௒ᅇࡢ᭚㟢ᐇ㦂ࡢ 
変質が開始したものと推測された．
࡜ᩚྜࡍࡿࡶࡢ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬ࡾࡢሙྜࡢᘬ
ࡣ㸪࠾ࡼࡑ· ࡜᥎ᐹࡉࢀࡓࡀ㸪ࢥ࢔ᮏᩘࡀ
コアの塩化物イオン量分布をFig. ᐃ⤖ᯝࢆ♧ࡍ㸬᭚
6 に示す．塩化物࡟⭉㣗㠃✚⋡࡜⭉㣗ῶ㔞ࡢ㟁఩ࡢ඲⯡ᮏ 㸦ྛ ࡣࡾヨ㦂య㸧࡜ࢹ࣮ࢱࡀᑡ࡞࠸ࡓࡵ㸪ཝᐦ࡞
イオン量は曝露の時間経過（5→10→ 20࡛㸪⾲㠃ࡢ年）ととも
ᖺ࡛㹼 㟢 ᖺ㸪࠿ࡪࡾ࡛ࡢ⭉㣗㠃✚⋡ࡣ 㹼ホ౯ࡣ㞴ࡋ࠿ࡗࡓ㸬
40 mm 位置で 11 → 12 → 12 kg/m3 (Cl− )，同ࡢ㕲➽⭉ に，かぶり㯮⓶ࡀ๤ࡀࢀࡿ⛬ᗘࡢ㍍ᚤ࡞㗵ࡀᒁᡤⓗ࡟ほᐹࡉࢀࡓ㸬࡞࠾㸪mm
位置でࡢሙྜࡣ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ㒊ศࡢࡳ࡛㸪࠿ࡪࡾ
7 →࡟♧ࡋࡓࡼ࠺࡟㸪᭚㟢๓ࡢỈ୰స〇౪ヨ
10 → 11 kg/m3 (Cl− )，同 100 mm 位置࿴◲㓟㖡㟁 70࠿ࡪࡾ· ࡛࠶ࡗࡓ㸬でయࡢሷ໬≀࢖࢜ࣥ㔞ࡣ
4 → 8 → 10 g/m3 (Cl− ) と変化し，コンクリート中へホ౯ᇶ‽࡛࠶
ࡢሙྜࡣ᭤ࡆࡦࡧ๭ࢀ㒊ศ࡜ࡑࢀ௨እ࡛ࡶ㍍ᚤ࡞
ḟ࡟㸪᭚㟢 ᖺࡢࢥ࢔ࡢሷ໬㔞࢖࢜ࣥ㔞ศᕸ࠿ࡽぢ᥃
の塩化物イオンの浸透拡散は曝露
10 年までに急速に進᭚㟢 ᖺ࡛࡯ 㗵ࡀほᐹࡉࢀࡓ㸬᭚㟢 ᖺ௨㝆ྲྀࡾฟࡋࡓ㕲➽ࡢ┠ど行し，
その後はやや減速するようであった．設計施工指ࡅࡢᣑᩓಀᩘࢆồࡵࡿ࡜࡜࡞ࡾ㸪ྠᖺ࡛ࡣ࠿ࡪࡾ ほᐹ࡟࠾࠸࡚᫂☜࡞⭉㣗ࡀほᐹࡉࢀጞࡵ㸪⭉㣗㠃✚⋡ࡣ針୍Ỉࢭ࣓ࣥࢺẚࡢᬑ㏻ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡢ㏻ᖖࡢ್ࡢࣂࣛࢶ
(案)1991 に規定されたかぶりの最小値の標準 75 mm
࡚㸪ࡲࡓሙᡤ ⣙ 㹼 㸣࡟ቑ኱ࡋࡓ㸬ᘬᙇ㕲➽ࡢ⭉㣗ῶ㔞㸦㕲➽㛗
位置での塩化物イオン量を読みとると，曝露5 年で約࢟ࡢ⠊ᅖෆ 㸪 㸧࡟࠶ࡿ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬ࡿ࡜ุ᩿ࡉࢀ
ᮏࡢᖹᆒ್㸧ࡣ㸪ヨ㦂య యࡢᖹᆒ್
3 ࡢ㕲➽−6 kg/m(Cl ) であって，鋼材腐食発生限界濃度（一般ᮏㄽ࠿ࡽࡣࡎࢀࡿࡀ㸪ᅽ⦰㕲➽࡜ࢫࢱ࣮ࣛࢵࣉ࡟౑
ࡿᐃ⩏࡟ࡋࡓ に，
࡛᭚㟢
ᖺ㸪
ᖺ࠾ࡼࡧ
ᖺ࡟࠾࠸࡚㸪ࡑࢀࡒࢀ⣙ 㸣㸪−
1.2 kg/m3 (Cl)）を大きく超えていた．既に進展期⏝ࡋࡓ࢚࣏࢟ࢩᶞ⬡ሬ⿦㕲➽ࡣࡑࡢ㜵㗵ᛶ⬟ࢆ༑ศ࡟Ⓨ࡟㸪ࡣࡘࡾฟࡋࡓᘬ
࠾࠸࡚⭉㣗ࡣ にあると判断されたが，
࠾ࡼࡧ 㸣࡛࠶ࡗࡓ㸬
鉄筋腐食の程度は軽微に止まっཧ↷㸧㸬᥹ࡋ࡚࠸ࡿ࡜ほᐹࡉࢀࡓ㸦ᙇ㕲➽ࡢ≧ἣ㸦᭚㟢 ᖺ㸧ࢆ♧ࡍ㸬
ていた．
‫ۑ‬5&ࡣࡾࡢ᭤ࡆ⪏ຊࡢタィᇶ‽
また，同図から，コンクリート表面塩化物イオン濃୰࡟ ࡣࡾヨ㦂యࡢ᭤ࡆヨ㦂࡛ࡢ᭱኱Ⲵ㔜ࢆ㸪
度は，およそ 15 kg/m3 (Cl− ) と推察されたが，コア本数
࡟᭤ࡆ⪏ຊẚ㸦ᾏ୰᭚㟢ᚋ㸭᭚㟢๓㸧ࡢ⤒ᖺኚ໬ࢆが 1 本／（各 RC はり試験体）とデータが少ないため，♧ࡍ㸬ྠᅗ࠿ࡽ㸪࠿ࡪࡾࡢ኱ᑠ㸦㸪㸧ࡸ᭤ࡆ
厳密な評価は難しかった．
㸸㸻㸫

なお，Table 4 に示したように，曝露前の水中作製供中曝露後／暴露前）は若干変化するが，海中曝露 5 年，

10 年および 20 年で，それぞれ 0.98〜1.08，1.02〜1.12
および 1.05〜1.13 であって，海中曝露した RC はりはࡦࡧ๭ࢀࡢᑟධࡢ᭷↓࡟ࡼࡗ࡚᭤ࡆ⪏ຊẚ㸦ᾏ୰᭚㟢ᚋ
曝露開始後 20 年間，設計曲げ耐力（96.8 kN，Fig. 8 参㸭ᭀ㟢๓㸧ࡣⱝᖸኚ໬ࡍࡿࡀ㸪ᾏ୰᭚㟢 ᖺ㸪 ᖺ࠾ࡼ照）を上回る性能を維持していた．この結果は，コア試ࡧ ᖺ࡛㸪ࡑࢀࡒࢀ㹼 㸪 㹼 ࠾ࡼࡧ㹼
験体において圧縮強度，ヤング係数および密度に 20 年
࡛࠶ࡗ࡚㸪ᾏ୰᭚㟢ࡋࡓࡣࡾࡣ᭚㟢㛤ጞᚋ ᖺ間ほとんど変化がなく，劣化の兆候がみられないこと，
㛫㸪タィ᭤ࡆ⪏ຊ㸦 㹩 㸪ᚋ㏙ࡢ 㹥 ཧ↷㸧ࢆୖならびに曝露 20 年の RC はり試験体の鉄筋の腐食減量ᅇࡿᛶ⬟ࢆ⥔ᣢࡋ࡚࠸ࡓ㸬ࡇࡢ⤖ᯝࡣ㸪ࢥ࢔ヨ㦂య࡟࠾が約 1.4%（はり試験体 4 体の平均値）と僅かであった࠸࡚ᅽ⦰ᙉᗘ㸪ࣖࣥࢢಀᩘ࠾ࡼࡧᐦᗘ࡟
ᖺ㛫࡯࡜ࢇ
ことが裏付けている．かぶりの大小や曲げひび割れ導࡝ኚ໬ࡀ࡞ࡃ㸪ຎ໬ࡢ඙ೃࡀࡳࡽࢀ࡞࠸ࡇ࡜㸪࡞ࡽࡧ࡟入の有無が，鋼材腐食量や RC はりの曲げ耐力に及ぼす᭚㟢ᖺࡢ ࡣࡾヨ㦂యࡢ⭉㣗ῶ㔞ࡀ⣙ 㸣㸦ࡣࡾヨ影響は小さいと判断された．
㦂యయࡢᖹᆒ್㸧࡜ഹ࠿࡛࠶ࡗࡓࡇ࡜ࡀ⿬௜ࡅ࡚࠸ࡿ㸬
水中不分離性コンクリートを用いて海中打設，海中曝露された RC はりの挙動の時系列変化は以下のとお࠿ࡪࡾࡢ኱ᑠࡸࡲࡆࡦࡧ๭ࢀᑟධࡢ᭷↓ࡀ㸪㗰ᮦ⭉㣗㔞
りであった．
ࡸࡣࡾࡢ᭤ࡆ⪏ຊ࡟ཬࡰࡍᙳ㡪ࡣᑠࡉ࠸࡜ุ᩿ࡉࢀア） 曝露 5 年の塩化物イオン量は，かぶり 40 mm 位置
ࡓ
㸬
3
−
で
11
kg/m
(Cl
)
，かぶり
75
mm
位置で（設計施工
Ỉ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸࡚ᾏ୰ᡴタ㸪ᾏ୰᭚
指針 (案)1991 の最小かぶりの標準）6 kg/m3 (Cl− )㟢ࡉࢀࡓࡣࡾࡢᣲືࡢ᫬⣔ิኚ໬ࡣ௨ୗࡢ࡜࠾ࡾ࡛
を示し，一般的にいわれている鋼材腐食発生限界
࠶ࡗࡓ㸬濃度 (1.2 kg/m3 (Cl− )) を大きく超える値であった．
しかし，RC はり試験体を解体して取り出した引張161㸭
土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.

Notes: Related equation between corrosion weight loss (y) and exposure period (x) used for above mentioned Figure,
Notes: Relatedequation between
corrosionweightloss (y) andlogarithm
approximation:y = 1.0052
ln(x)− 1.6251,
R2 exposure= 0.9867period(x) used for above mentioned Figure ,linear approximation: y = 0.0719x
R2 = 0.953 㸻
㸸 − 0.0436, 㸫
Fig. 8 Prediction of future on flexural capacity of RC beam speciomens.
㸸㸻
㸫
㸪 㸻

Table 8 Subjunctive physical properties of concrete in the future prediction.

   Properties

ofconcreteࡣ㸪࠾ࡼࡑ
Design valueᮏ 㸦ྛMaximum compressive stress (N/mm2 )Young’s modulus (kN/mm2 )17.9∗117.9

· ࡜᥎ᐹࡉࢀࡓࡀ㸪ࢥ࢔ᮏᩘࡀ

ࡣࡾヨ㦂య㸧࡜ࢹ࣮ࢱࡀᑡ࡞࠸ࡓࡵ㸪ཝᐦ࡞Age of 28 days

∗2

24.0

Strain at maximum compressive stress (×10−6 )ࡦࡧ๭ࢀࡢᑟධࡢ᭷↓࡟ࡼࡗ࡚᭤ࡆ⪏ຊẚ㸦ᾏ୰᭚㟢ᚋ
2 000

3 500

㸭ᭀ㟢๓㸧ࡣⱝᖸኚ໬ࡍࡿࡀ㸪ᾏ୰᭚㟢 ᖺ㸪 ᖺ࠾ࡼ

19.6

ホ౯ࡣ㞴ࡋ࠿ࡗࡓ㸬

Strain at end of yielding shelf (×10−6 )

2 000

ࡧ

ᖺ࡛㸪ࡑࢀࡒࢀ

3 500

㹼

㸪

㹼

࠾ࡼࡧ

㹼

ࡣࡾࡣ᭚㟢㛤ጞᚋᖺ

2*1 Maximum compressive stress of design strength: 21.0 (N/mm )×0.85
࡟♧ࡋࡓࡼ࠺࡟㸪᭚㟢๓ࡢỈ୰స〇౪ヨ࡞࠾㸪࡛࠶ࡗ࡚㸪ᾏ୰᭚㟢ࡋࡓ
*2 Maximum
compressive stress at 28 days: measurement of compressive
strength testయࡢሷ໬≀࢖࢜ࣥ㔞ࡣ· ࡛࠶ࡗࡓ㸬㛫㸪タィ᭤ࡆ⪏ຊ㸦㹩 㸪ᚋ㏙ࡢ㹥 ཧ↷㸧ࢆୖ

ḟ࡟㸪᭚㟢 ᖺࡢࢥ࢔ࡢሷ໬㔞࢖࢜ࣥ㔞ศᕸ࠿ࡽぢ᥃
鉄筋の腐食面積率は，曝露5 年，かぶり 40 mm でࡅࡢᣑᩓಀᩘࢆồࡵࡿ࡜࡜࡞ࡾ㸪ྠ
1〜3%であって，軽微な錆が局所的に観察されるᅇࡿᛶ⬟ࢆ⥔ᣢࡋ࡚࠸ࡓ㸬ࡇࡢ⤖ᯝࡣ㸪ࢥ࢔ヨ㦂య࡟࠾
あって，かぶりコンクリートに従来の水中コンク
࠸࡚ᅽ⦰ᙉᗘ㸪ࣖࣥࢢಀᩘ࠾ࡼࡧᐦᗘ࡟
ᖺ㛫࡯࡜ࢇ
リートで発生しがちであったジャンカ等の致命的୍Ỉࢭ࣓ࣥࢺẚࡢᬑ㏻ࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࡢ㏻ᖖࡢ್ࡢࣂࣛࢶ
程度であった．
㸪 㸧࢟ࡢ⠊ᅖෆ࡟࠶ࡿ࡜ุ᩿ࡉࢀࡓ㸬イ）
曝露 10 年から腐食面積率の増加が目立ち始めた࡝ኚ໬ࡀ࡞ࡃ㸪ຎ໬ࡢ඙ೃࡀࡳࡽࢀ࡞࠸ࡇ࡜㸪࡞ࡽࡧ࡟な品質欠陥を生じがたいので，このことが鋼材腐
᭚㟢食の進行に対して抑止力として働いていると考えᖺࡢ ࡣࡾヨ㦂యࡢ⭉㣗ῶ㔞ࡀ⣙ 㸣㸦ࡣࡾヨが（Table 6 参照），曝露 20 年の腐食減量（試験体ᮏㄽ࠿ࡽࡣࡎࢀࡿࡀ㸪ᅽ⦰㕲➽࡜ࢫࢱ࣮ࣛࢵࣉ࡟౑
㦂యられた．
యࡢᖹᆒ್㸧࡜ഹ࠿࡛࠶ࡗࡓࡇ࡜ࡀ⿬௜ࡅ࡚࠸ࡿ㸬4体の平均）は約1.4%であって，腐食の進行速度⏝ࡋࡓ࢚࣏࢟ࢩᶞ⬡ሬ⿦㕲➽ࡣࡑࡢ㜵㗵ᛶ⬟ࢆ༑ศ࡟Ⓨ ○࠿ࡪࡾࡢ኱ᑠࡸࡲࡆࡦࡧ๭ࢀᑟධࡢ᭷↓ࡀ㸪㗰ᮦ⭉㣗㔞RC はりの曲げ耐力の将来予測は緩慢であった．
ཧ↷㸧㸬᥹ࡋ࡚࠸ࡿ࡜ほᐹࡉࢀࡓ㸦ࡸRC ࡣࡾࡢ᭤ࡆ⪏ຊ࡟ཬࡰࡍᙳ㡪ࡣᑠࡉ࠸࡜ุ᩿ࡉࢀ
はりの曲げ耐力の将来予測を行った．曝露 5 年，

ウ）
曝露 20 年において，水中不分離性コンクリート‫ۑ‬5&ࡣࡾࡢ᭤ࡆ⪏ຊ
自身の物理的性質は曝露前と比べて同等かそれ以୰࡟ ࡣࡾヨ㦂యࡢ᭤ࡆヨ㦂࡛ࡢ᭱኱Ⲵ㔜ࢆ㸪
上の値を示し，RC はり試験体の曲げ耐力比（海中࡟᭤ࡆ⪏ຊẚ㸦ᾏ୰᭚㟢ᚋ㸭᭚㟢๓㸧ࡢ⤒ᖺኚ໬ࢆ
曝露後／暴露前）は 1.05〜1.13 であって，設計曲♧ࡍ㸬ྠᅗ࠿ࡽ㸪࠿ࡪࡾࡢ኱ᑠ㸦㸪㸧ࡸ᭤ࡆ
げ耐力を上回る性能を維持していた．

ࡓ年および 20 年の引張鉄筋の腐食減量から将来の腐食㸬10エ） ただし，曝露の進行に伴って，超音波伝播速度の用した．解析の仮定条件は以下のとおりである．

緩慢な低下と中性化のわずかな進行が認められた．
したがって，普通ポルトランドセメントを用いた
場合，通常のコンクリートにおいて指摘されている「材齢 1〜5 年をピークに，以降コンクリートの減量を推定し，均一腐食として鉄筋断面積が減少するỈ୰୙ศ㞳ᛶࢥࣥࢡ࣮ࣜࢺࢆ⏝࠸࡚ᾏ୰ᡴタ㸪ᾏ୰᭚と仮定して，また腐食減量に応じて降伏点とヤング係
㟢ࡉࢀࡓ ࡣࡾࡢᣲືࡢ᫬⣔ิኚ໬ࡣ௨ୗࡢ࡜࠾ࡾ࡛
数を低減して，曲げ耐力を算定した．解析ソフトは「鉄࠶ࡗࡓ㸬
筋コンクリート任意断面解析アドイン CARCAS」を使• コンクリートの物性値：コンクリートの物性値を Table 8 に示す．コンクリートの応力−ひずみ関係は，
RC 示方書 2002【構造性能照査編】に記されているモデルを用いた．

物理的性質が徐々に低下する」という傾向は，水• 鉄筋の物性値：鉄筋の腐食減量の将来推定にあたっ

中不分離性コンクリートにおいても同様に認めらては，曝露年数と腐食減量の関係から，曝露 5 年，10

れ，緩やかな速度ながら変質が表層部から既に開年および 20 年の実測値を対数近似した場合と，曝露始しているものと推定された．

10 年と 20 年の実測値を線形近似した場合の 2 パターオ） 水中不分離性コンクリートを用いた RC 構造物のンを設定した．曝露 200 年における腐食減量の推定

海中環境下における挙動は，鉄筋位置における塩値は，対数近似で 3.7%，，線形近似で 14.3%と算定さ化物イオン濃度が鋼材腐食発生限界濃度に達する

れ，線形近似は対数近似の約 4 倍の腐食速度となっまでが短く，鋼材の発錆は比較的早い時期に生じて，将来予測を行う上で厳しい条件であった．腐食減

たが，その後の腐食速度は比較的緩慢であった．

量の変化から平均的な腐食速度（腐食減量の増加速

水中不分離性コンクリートは充てん性が良好で度）を求めると，線形近似の場合で 0.0719%／年また162土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.

実現象に合致したシナリオであると判断された．

は 2.815 mg/cm2 ／年，対数近似の場合で 0.0185%／年または 0.728 mg/cm ／年であった．
2

水中不分離性コンクリートを用いた海中 RC 構造物• 腐食減量と降伏点残存率，ヤング係数残存率との関の寿命（供用開始から腐食ひび割れ発生までの期間）は係：文献 22) には，腐食減量と降伏点およびヤング

50 年を上回り，満足できる耐塩害性を有すると，結論

係数との関係がそれぞれ式 (1) および式 (2) のようにされる．本結論は部材寸法が 30 cm 程度の比較的小寸

示されており，本検討における鉄筋の物性値につい法の試験体から得られたものであることから，よりマッては，この両式を考慮することとした．

シブな部材においてはさらに良好な耐久性が期待でき(降伏点残存率) = 1.0 − 1.32 × (腐食減量, %)ると推察される．

(1)

海中 RC 構造物の腐食ひび割れ発生後の腐食速度の(ヤング係数残存率) = 1.0 − 0.0113 × (腐食減量, %)(2)

把握が必要であり，今後の研究の進展を待ちたい．

• 鉄筋の応力−ひずみ関係：降伏点で一定の応力値を示すバイリニア型でモデル化した．
• 腐食後の鉄筋断面積の算出方法：式 (3) に示す．
A′s = A s × (1 − X/100)

5. 結論
水中不分離性コンクリートを用いて模擬海水中で作製した RC はり試験体と円柱供試体を，東京湾内の水深(3)5 m の海底に設置し，曝露開始 20 年後までその性能変化を追跡調査した．本論文の総合結論は，「水中不分離性コンクリートを用いた海中 RC 構造物の寿命（供用∵ Wi′ = A′s · L′ · γ = Wi · (1 − X/100)= A s · L · γ · (1 − X/100)′
L ≑ L（腐食後の鉄筋の長さ変化は，
直径方向に比べて微小と考えられる）

ここに，開始から腐食ひび割れ発生までの期間）は 50 年を上回
り，満足できる耐塩害性を有する．
」とまとめられる．

X ： 腐食減量（%）

研究結果を項目別に要約すると以下のとおりである．

γ ： 密度Wi , A s , L ： 腐食前の質量，断面積，鉄筋長Wi′ , A′s , L′ ： 腐食後の質量，断面積，鉄筋長(1) 円柱供試体の圧縮強度，ヤング係数および超音波
伝播速度は海中曝露 1〜5 年をピークに，曝露 10年以降で若干の低下傾向が見られた．また，円柱RC はりの曲げ耐力の将来予測の解析結果を Fig. 8 に示す．同図から，設計曲げ耐力を下回るまでの曝露年数は，腐食減量を線形近似した場合で約 170 年となった．

供試体の表層部には曝露 20 年でやや軟化した脆弱

ただし，この試算の仮定には，鉄筋の孔食の影響が考が早く現れたものと推測された．RC はり試験体で慮されていないこと，緩やかではあるがコンクリート

は脆弱部の存在は認められなかった．

表面からの脆弱化が進んだ場合，それに伴って有効断部が観察され，海水に接する面積が比較的大きい
円柱供試体では海水の化学的作用による表面劣化(2) RC はり試験体から採取したコア試験体の圧縮強度，ヤング係数および密度は，曝露前の円柱供試体の試験値と比較して，同等または若干上回るも面が減少することの影響が考慮されていないこと，ならびに，鉄筋の付着性能の劣化の影響が考慮されていないこと，に留意する必要がある．

のであって，曝露 20 年後においても劣化の兆候は

ここで，腐食ひび割れの影響について考察する．3. で認められなかった．

述べたとおり，腐食ひび割れの発生とともに進展期から

一方，超音波伝播速度は，曝露 5 年をピークに，加速期（Fig. 1 参照）に移行し，腐食速度が急変する（増大する）ものと理解される．腐食ひび割れ発生限界腐食

10 年と 20 年では僅かに低下した．中性化深さは
曝露 10 年までは観察されなかったものが，曝露 20

量は，文献 23), 24) によれば，数〜数十 mg/cm2 とされ，年で 1.4 mm と僅かではあるが，初めて観察された．

非常に小さな値である．今回の RC はり試験体の腐食ひ(3) RC はり試験体の自然電位の測定結果と腐食量はび割れ発生限界腐食量を 50 mg/cm2 と仮定すると，寿命比較的良く対応しており，曝露 5 年までに全試験（T 0 + T 1 ）は線形近似の場合で 17.8 年（= 50/2.815），対体とも不動態被膜の破壊に至ったものと判定され数近似の場合で 68.7 年（= 50/0.728）と計算され，当然た．この時点でのコアの塩化物イオン量は，かぶのことながら，腐食速度の仮定が異なると寿命（T 0 +T 1 ）り 75 mm 位置で 6 kg/m3 (Cl− ) であって，一般的にの推定値がかなり大きく変化する結果となった．海中言われている鋼材腐食発生限界濃度を大きく超え

曝露 20 年で腐食ひび割れが未発生である今回の曝露実る値であった．

験結果を総合すると，今回の実験条件の範囲では，対引張鉄筋の腐食減量は，曝露 5 年，10 年および数近似のケース（曝露 69 年で腐食ひび割れが発生する

20 年で，それぞれ約 0.0，0.7，1.4%であった．

が，この時点では設計値以上の曲げ耐力を有する）が(4) RC はり試験体の曲げ耐力比（海中曝露後／曝露163土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.

前）は，海中曝露 5 年，10 年および 20 年で，それ主導的役割を担われ，早逝された大友忠典氏のご指導

ぞれ 0.98〜1.08，1.02〜1.12 および 1.05〜1.13 でに感謝いたします．

あって，RC はりは海中曝露開始後 20 年間，設計最後に，本研究に対して，(財) 建設工学研究振興会か

曲げ耐力を満足する性能を維持していた．

ら昭和 60 年度建設工学奨励金が授与され，研究遂行のかぶりの大小（40 mm，70 mm）や曲げひび割れ

費用の一部として役立たせていただいたことを付記しの導入の有無は，鋼材腐食発生の時期に多少影響て御礼申し上げます．

を及ぼすようであるが，腐食減量や RC はりの曲
げ耐力に及ぼす影響は小さいと理解された．

参考文献(5) 水中不分離性コンクリートを用いた RC 構造物の海中環境下における挙動は，T 0 は比較的短い（鋼材の発錆は比較的早い時期に生じる）が，常時海水中にあって酸素の供給速度が制限されて鋼材の腐食速度が緩慢であるため，T 1 は長く期待できると判断された．
(6) 進展期にある RC はり試験体の鉄筋腐食速度が今後も継続すると仮定して，RC はりの曲げ耐力の将来予測を試みた結果，100 年以上の長期間にわたって設計曲げ耐力を満足すると計算された．

(7) 腐食ひび割れの発生によって腐食速度は急変（増加する）すると考えられることから，既往の文献を参考に，腐食ひび割れ発生限界腐食量を 50 mg/cm2と仮定して，寿命（T 0 + T 1 ）を求めると，線形近似の場合で 17.8 年，対数近似の場合で 68.7 年と計算された．

(8) 海中曝露 20 年で腐食ひび割れが未発生である今回の曝露実験結果を総合すると，今回の実験条件の範囲では，対数近似のケース（曝露 69 年で腐食ひび割れが発生するが，この時点では設計値以上の曲げ耐力を有する）が実現象に最も合致したシナリオであると判断された．
海中 RC 構造物の腐食ひび割れ発生後の腐食速度の把握が必要であり，今後の研究の進展を待ちたい．
謝辞：

海中曝露実験の実施にあたり長年にわたって場所の提供と調査のご支援をいただきました三井化学(株) ならびに三井石化産資 (株)（現，三井化学産資 (株)）の関係各位に感謝の意を表します．
水中不分離性コンクリートの開発は，海外技術の見極め・導入・開発・試験的適用・本格普及というステー
ジをたどり，本四架橋プロジェクト明石海峡大橋下部工（直径 80 m ×高さ 65 m × 2 基）に 50 万 m3 と大量使用されて，それまでの研究開発の成果が一気に花開いた．
本論文の研究テーマの着想から約 30 年，曝露実験の遂行に 20 年，この間，鹿島建設技術研究所の多くの先輩，後輩並びに関係者の皆様にご指導，ご助言，ご協力をいただきました．特に海外技術の日本への導入時に

1641) (財) 沿岸開発技術研究センター，(財) 漁港漁村建設技術
研究所：水中不分離性コンクリートマニュアル（設計・施工），1989.
2) (社) 土木学会：コンクリートライブラリー 67 水中不分
離性コンクリート設計施工指針 (案)，1991.5.
3) Ohno, T., Morita, Y. and Matsumoto, S. : Durability of antiwashout underwater concrete after 20 years exposure in seawater, CONSEC’07 Tours, France, 2007.
4) 大野俊夫，盛田行彦：水中不分離性コンクリートの長期暴露試験結果，電力土木，No. 330, pp. 75-77, 2007.7.
5) 小谷一三，大友忠典，本橋賢一，末永昭紀，和泉隆：新しい水中コンクリートの開発研究−ハイドロクリートを水中施工した無筋及び鉄筋コンクリートの実験例−，鹿島技術研究所年報，第 29 号，pp. 15-20, 1980.7.
6) 関博，宮田克二，北峯博司，金子雄一：水中不分離性混和剤を用いたモルタルの水密性に関する実験的考察，水中不分離性コンクリートに関するシンポジウム論文集，
1990.8.
7) 大即信明，長瀧重義，早川和良，塩谷恒利敏：水中不分
離性混和剤を用いたモルタルの塩化物イオン浸透性に関する検討，水中不分離性コンクリートに関するシンポジ
ウム論文集，1990.8.
8) 福手勤，浜田秀則：水中不分離性コンクリートに埋設された鉄筋の腐食について，水中不分離性コンクリートに関するシンポジウム論文集，1990.8.
9) 本橋賢一，溝渕利明，須田久美子：水中不分離性コンク
リートを用いた RC 梁の海中曝露実験，水中不分離性コンクリートに関するシンポジウム論文集，pp. 153-160,
1990.8.
10) 土木学会：2012 制定コンクリート標準示方書，2013.3.
11) Gjorv, O. E. : Long-time durability of concrete in seawater,
ACI Journal, Vol. 68, No. 1, 1971.
12) Browne, R. D. : Design prediction of the life for reinforced
concrete in marine and other chloride environment, Durability of Building Materials, Elsevier Scientific PublishingCo., pp. 13-125, 1982.
13) Yamamoto, A., Motohashi, K., Misra, S. and Tsutsumi, T. :Proposed Durability Design for RC Marine Structures, Concrete Under Severe Conditions : Environment and Loading(Volume One), 1995.
14) Tsutsumi, T., Motohashi, K., Misra, S. and Yamamoto, A.
: Reinforcement corrosion in concrete subjected to earlysea-water attack, Proceeding of the Japan Concrete Institute, Vol. 13, No. 1, pp. 651-656, 1991.
15) (社) 日本コンクリート工学協会：コンクリート構造物の腐食・防食に関する試験方法ならびに基準 (案)，1987.4.
16) 森茂二郎，国広悦司：各種セメントを用いたコンクリートの永年試験，セメント・コンクリート，No. 319, pp. 8-13,
1973.9.
17) 西林新蔵：コンクリートの耐海水性−その研究の現状と将来−，セメント・コンクリート，No. 410, pp. 2-9, 1981.4.
18) 森好生，野木孝次：コンクリートの耐海水性に関する研究−材齢 10 年試験結果報告−，セメント・コンクリー
ト，No. 417, pp. 10-17, 1981.11.
19) ASTM Designation : Standard Test Method of Half Cell

土木学会論文集E2（材料・コンクリート構造）, Vol. 70, No. 2, 153-165, 2014.
23) 須田久美子，Misra Sudir，本橋賢一：腐食ひび割れ発生
限界腐食量に関する解析的検討，コンクリート工学年次
論文報告集，Vol. 14, No. 1, pp. 751-756, 1992.
24) 鈴木三馨，福原尚之，丸屋剛：ひび割れ発生限界腐食量と腐食生成物の膨張率の定量化に基づく構造・耐久連成
解析システムの高精度化，大成建設技術センター報，第43 号，2010.

Potentials of Reinforcing Steel in Concrete.
20) 土木学会：2012 年制定コンクリート標準示方書［設計編：標準］2.1.4.2, 2013.3.
21) 審良善和，濱田秀則，大即信明，Terek, U. M.：円柱供試
体側面から浸透した塩化物イオンの拡散係数の算出方法
について，コンクリート工学年次論文集，Vol. 27, No. 1,
pp. 613-618, 2005.
22) 日本コンクリート工学協会：コンクリート構造物のリハ
ビリテーション研究委員会報告書，1998.10.

(2013. 7. 23 受付)

A STUDY OF ANTI-WASHOUT UNDERWATER CONCRETE
ON UTILIZATION FOR RC MARINE SUBMERGED STRUCTURES
Kenichi MOTOHASHI, Toshio OHNO and Motoyuki SUZUKI
In order to evaluate the utilization of anti-washout underwater concrete for RC marine submerged structures, RC
beam specimens and cylindrical specimens prepared in artificial seawater have been exposed into actual marine environment in Tokyo bay for 20 years. RC beam specimens were arranged for four types of beam specimens (with orwithout flexural cracks, with a concrete cover 40mm or 70mm). This report describes a series of test including tests
on flexural capacity and reinforcement corrosion of RC beam specimens, and physical properties of concrete such ascompressive strength, Young’s modulus, ultrasonic wave propagation velocity and chloride content. The results of test
showed RC beam specimens have kept on suﬃcient flexural capacity as compare with the design requirement after 20
years marine exposure. The prediction the future change of flexural capacity of RC beam specimens was conducted,
and it can be said RC beam specimens could maintain suﬃcient performance over 100 years long. Furthermore, theprogressive period until the initiation of longitudinal cracking on RC beam specimens could be estimated approximately
69 years.

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