鉄筋コンクリート製灯標の劣化診断技術
独立行政法人海上技術安全研究所
構造基盤技術系 保守管理技術研究グループ グループ長

丹羽

1．はじめに敏男 Toshio Niwa

施設に大別している。RC 製灯標は、光波標識に区分される。

2012年12月2日に発生した中央自動車道上り線笹子トンネルの天井板の崩落事故 1）（2）灯標の機能を受け、早急に交通インフラの点検を実施し、灯標とは、船舶に障害物および航路の所在迅速に実態把握を行うとともに、現在、適切などを示すために岩礁、浅瀬などに設置されかつ効率的な交通インフラの維持管理・更新た構造物で、灯光を発し構造が塔状のものをのあり方について見直しが図られているとこ

いい、RC 製、鋼製および繊維強化プラスチッ

2）ろである 。

ク製のものがあり、固定式灯標と呼ばれる。

本解説では、海上に設置されている航路標

また、海底に設置された沈錘の係留装置で接識などを対象に、腐食劣化の進捗度合いに応続し、航路などを示す浮体式灯標と呼ばれるじた点検・保守管理手法の最適化を図る腐食ものもある。

劣化診断モニタリング技術の確立ならびに劣化診断マニュアルの作成を目的として、国土（3）RC 製灯標の設置基数

交通省総合政策局より2013年度に受託した

2012年度末において、海上保安庁で管理・研究の一部である鉄筋コンクリート（Rein-運用されている灯標は、固定式灯標が356基、forced Concrete，以下、RC と略す）製灯標

浮体式灯標が168基である。また、固定式灯を対象とした研究成果について紹介する。

標のうち、RC 製灯標は172基あり、第六管区（瀬戸内海地区）と第七管区（北九州地区）

2．RC 製灯標の概要に全体の約6割が設置されている。

（1）航路標識としての種別（4）RC 製灯標の来歴

航路標識 3）とは、「灯光、形象、彩色、音響、陸上に設置されている灯台などと異なり気電波等の手段により港、湾、海峡、その他の象、海象の強い影響を受ける場所に建設し、日本国の沿岸水域を航行する船舶の指標とす

建設技術や建設費用に加え建設後の維持管理るための灯台、灯標、立標、浮標、霧信号所、も容易でないことから、1945年以前に建設無線方位信号所ならびにその他の施設をいされた灯標の基数は少数である。1945年以う。」と航路標識法に定義されている。また、降は、土木技術の発達および海運、水運業の海上保安庁では、現在、視覚により利用する発展に伴って積極的に新設が進められ、主要光波標識、無線を用いる電波標識および他のな航路筋にある岩礁、浅瀬などに多くの灯標が設置されている。

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陸上の RC 製構造物のかぶりの約3〜4倍の厚3．RC 製灯標の現地調査
2.（3）項に記述したように、海上保安庁で管理・運用されている RC 製灯標172基から以下の選定要件により現地調査対象標識2基を選定した。

さである。

（3）調査項目および方法①構造物調査およびコンクリート材料試験
目視による変形、外壁などの亀裂、外装変質剥離などの構造物調査を実施した。また、1灯標あたり4箇所からコンクリート（1）RC 製灯標の現地調査箇所の選定
要件

材料試験用の供試体を採取し、コンクリー
ト圧縮強度試験 4）、コンクリート中性化試①設置後の経過年数：法定耐用年数50年を験 5） ならびにコンクリート塩分含有量試

経過しようとする標識および設置基数が多験 6） を実施した。それぞれの試験方法は

い年代、かつ、法定耐用年数を10年後ぐ日本工業規格に基づいて実施した。

らいに迎える標識② RFID 腐食環境検知システムによる診断②設置環境等：後述する埋め込みセンサ等のRFID（Radio Frequency Identification）

管理が比較的容易に行える環境に設置され腐食環境検知システム7）とは、コンクリーた標識

ト構造物内の鉄筋周辺における腐食環境を③管区要請：老朽化等が懸念される標識構造物の表面から与える無線電波にて測定④その他：建設時の詳細な配筋図面等が保存診断するシステムである。腐食環境センサ

されている標識および RFID タグ※2を所定の位置（後述の表2参照）に設置し、定期的に測定を行う。

（2）選定対象標識
調査対象とした RC 製灯標は、愛知県西尾腐食環境センサおよび RFID タグの設置は2013年11月末日に実施した。

市にある中島灯標（1965年12月設置）およ腐食環境センサと RFID タグの設置方法

び悪波灯標（1973年12月設置）である。中を図2に示す。腐食環境センサの設置位置

島灯標および悪波灯標の外観と設置位置を図

は、かぶりの半分の位置（腐食環境センサ1に示す。中島灯標および悪波灯標のかぶNo.1）とかぶりの位置（腐食環境センサ

り ※1は、 そ れ ぞ れ11 cm お よ び14 cm で、No.2）とし、RFID タグの設置位置は表面から深さ3 cm の位置とした。また、腐食図1

現地調査対象標識

環境センサおよび RFID タグの設置については、所定の深さに直接設置した。なお、埋め戻し材には、セメント系無収縮モルタ
ルを用い、タイルと目地モルタルにて外装※１
かぶり
RC の鉄筋の表面とこれを覆うコンクリートの表面までの最短距離をいう。

仕上げを実施した。
③自然電位による診断
自然電位計測用導線を実構造物の鉄筋およびダミー鉄筋に設置し、100 MΩ以上の内部抵抗を持つテスタを使用し、土木学会基準 8） に準じて計測した。自然電位計測※2
RFID タグ
リーダーからの電波をエネルギー源として動作するID 情報を埋め込んだパッシブタグをいう。

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図2表1

腐食環境センサと RFID タグ、自然電位計測用導線の設置方法

構造物調査とコンクリート材料試験結果

調査項目
変形部位

中島灯標

悪波灯標

基礎 西側に補修跡あり

異常なし

灯塔 異常なし

異常なし

基礎 一部剥離、赤錆あり
外装等の亀裂南西に0.5 mm 幅亀裂（基礎から踊場）
灯塔
長さ20 cm 亀裂多数
基礎 外装なし。
外装変質剥離灯塔 踊場昇降口にタイル剥離3枚と浮きあり
圧縮強度中性化
塩分含有量

基礎 21.5 N/mm2

南西に幅2 mm の縦断亀裂あり
長さ20 cm 亀裂4箇所
南南東高さ1.7 m に鉄板露出
外装なし
タイル表面損傷25枚
タイル13枚剥離
31.5 N/mm2

灯塔 22.7〜35.3 N/mm2

15.3〜17.7 N/mm2

基礎 非発色部深さ0.4 mm

非発色部深さ0.0 mm

灯塔 非発色部深さ0.6〜2.7 mm

非発色部深さ1.4〜2.1 mm

基礎 7.11 kg/m3

1.84 kg/m3

灯塔 2.74〜3.41 kg/m3

0.94〜1.95 kg/m3

用導線の設置は、上述の腐食環境センサとの概要を表1に示す。中島灯標、悪波灯標

RFID タグと同日に実施した。

ともに、外壁などにわずかな亀裂および外自然電位計測用導線の設置方法を図2に装仕上げタイルの剥離や脱落があるもの示す。自然電位の計測位置は、上述の腐食の、構造的欠陥は見られなかった。観察さ環 境 セ ン サ（No.1お よ び No.2） と 同 様、れた灯塔部の損傷の一例を図3に示す。

かぶりの半分の位置とかぶり位置であり、また、中島灯標および悪波灯標の圧縮強かぶりの半分の位置では腐食環境センサと度の設計値は、18〜21 N/mm2以上と想定同時期に埋没したダミー鉄筋の自然電位をされるが、著しい強度低下は認められな計測し、かぶり位置では実構造物の鉄筋のかった。しかしながら、中島灯標、悪波灯自然電位を計測した。

標ともに、コンクリート中に含まれる塩化物イオン量が土木学会の鋼材腐食発生限界（4）現地調査結果①構造物調査およびコンクリート材料試験
結果
構造物調査とコンクリート材料試験結果
309）濃度（1.2 kg/m3）を超えており、鉄筋の腐食が進展しているものと診断された。
事実、コア抜き後に露出した鉄筋は、径が細くなるような腐食状態ではないものの、

図3

灯塔部の損傷の一例

図4

RC 製灯標の鉄筋の腐食状況

図4に示すように鉄筋表面に発錆が確認さ（青）」と判断された。この結果は、3.（4）れ た。 日 本 建 築 学 会 の 鉄 筋 腐 食 評 価 基①項の結果と相反する結果となっている

10）

では、グレードⅢ（点錆がつながりが、74日経過時点では、埋め戻し材であ面錆となり、部分的に浮き錆が生じているるセメント系無収縮モルタルに浸透する塩状態）に相当する。従って、両者ともに腐化物イオンが腐食環境センサ設置位置まで食の進展期から加速期への遷移段階にある到達していないことを意味している。今後、と考えられる。

定期的に診断を行う計画であり、その診断準以上のことから、海上保安庁で管理・運結果に基づいて劣化診断に有効な手法であ用されている RC 製灯標について、定期的るか判断したい。なお、補修効果の確認やに鉄筋の腐食状態を調査・把握することが新設または設置年数が少ない（コンクリー望ましい。特に、設置年数が40年を超えトのダメージが少ない）RC 製灯標の劣化る RC 製灯標について、調査結果次第では、診断には有効な手法と考えられる。

今後の補修・建て替え計画を立案することが急務と考えられる。
② RFID 腐食環境検知システムによる診断結果③自然電位による診断結果
鉛照合電極による自然電位の計測結果を
表3に示す。表3には、鉛照合電極による計測値に補正値を加え、飽和硫酸銅電極に腐 食 環 境 セ ン サ の 計 測 結 果 を 表2に 示対する自然電位の値に換算した値と ASTMす。腐食環境センサは、設置した位置におC 87611） による判定基準により判定した

ける腐食環境度合いを青（安全領域）、黄（点結果も併記した。ASTM C 876による判定

検領域）および赤（危険領域）の3色の色（腐食確率）では、各灯標ともに腐食環境で判別される。計測結果より腐食環境センセンサ設置時に埋設したダミー鉄筋は「不サ位置から74日経過した時点では、全て確定」、実構造物の鉄筋は「90％以上の確の腐食環境センサ設置位置で「安全領域率で腐食あり」と判断された。実構造物のSE 178 March 2015 31

表2

腐食環境センサの計測結果

腐食センサ設置位置
鉄筋かぶり 腐食センサ設置後 腐食センサ基礎からの高さ 表面からの深さ 測定結果
（cm）
経過日数No.
（cm）（cm）
1755.5
安全領域
中島灯標
1174213011.0
安全領域
灯標名

悪波灯標

表3147411407.0

安全領域

215014.0

安全領域

自然電位計測結果

自然電位
表面からの 計測時の鉄筋位置
外気温 計測値
換算値
判定
(cm)
(℃ )
(mV) (mV vs CSE)
（腐食確率）
ダミー鉄筋
5.5557−247
不確定
中島灯標
3.1
実構造物の鉄筋11336−46890％以上の確率で腐食あり
灯標名

悪波灯標

鉄筋の種類

ダミー鉄筋

7

実構造物の鉄筋143.3

530−274

不確定

335−469

90％以上の確率で腐食あり

鉄筋の結果は、図4の目視による鉄筋腐食

こで、この手続きを省略する目的で、リモー診断と同様の結果を示しており、有効な手トセンシングシステムを検討することとし法であることが確認された。

た。ここでは、RFID 腐食環境検知システム

4．リモートセンシングシス
テムの検討による RC 製灯標の劣化診断を対象としたリモートセンシングシステムについてのシステ
ム設計を行った一例を示す。

航路標識が設置されている海域は、漁船をRFID 腐食環境検知システムは、図5に示す始め多くの船舶が航行していることから、調WIMO（Wireless Monitoring System） デ ー

査の実施に当たっては設置海域を担当する海タサービスを使用したリモートセンシングが上保安部署に調査内容や安全対策などを記載可能である。WIMO で計測したデータをリした作業許可申請書または海上作業届けを提アルタイムに保存するサービスで、インター出するとともに、付近の関係漁業協同組合なネット上に計測結果、現場名、コメントなどどに調査実施概要について周知する必要があを保存、いつでも、どこからでも確認が可能

り、ある程度の期間を要することとなる。そである。
このリモートセンシングシステムでは、セ

図5

RFID 腐食環境検知システムによるリモートセンシングシステム

ンサ設置箇所に高出力型リーダーライタと取り込みアンテナを設置することで、パーソナルコンピュータ（PC）の自動プログラムにより任意の設定時間に計測を行い、計測と同時に携帯電話網を使用してデータをインターネットの専用サーバーにアップロードすることができる。ただし、本システムを利用するためには AC100 V の定電源が必要である。
従って、太陽光発電により蓄電したバッテリが必要となること、RC 製灯標ごとに高出力

32表4RC 製灯標の劣化診断マニュアル

診断方法
目視検査

判定基準
ひび割れ
（時間が経過したもの）

備考
・ひび割れは、鉄筋の腐食の進展期から加速期に移行する段階で発生（コンクリート自身の収縮によりひび割れが発生する場合もあるので注意）

グレードⅤ（Ⅰ〜Ⅴの5段階評価）
・はつりによる調査
厚 い 層 状 の 錆 が 広 が っ て 生 じ、・日本建築学会 鉄筋コンクリート造建築物の耐鉄筋の腐食状況
断面積で20％以上の欠損を生じ
久性調査診断及び補修指針（案）同解説ている箇所がある状態：劣化期
コンクリート
圧縮強度（設計強度）以上
・JIS A 1107
圧縮強度試験
コンクリートpH 低下領域（中性化深さ）
・JIS A 1152
中性化試験
コンクリート・JIS A 1154鋼材腐食発生限界濃度1.2 kg/m3
塩化物イオン量・土木学会コンクリート標準示方書（施工編）の以下試験
基準・上記3つの試験を実施するためコンクリートのコア抜きが必要となるが、この穴を利用し腐食RFID 腐 食 環 境 腐食環境を “ 色 ” 判定
計測システム （安全、点検、危険領域）
環境センサ、RFID タグ並びに自然電位計測用導線を設置するのが効果的−350 mV 以 下 で90％ 以 上 の 確
・ASTM C 876基準
自然電位法
率で腐食有り（v.s. 飽和硫酸銅電・導線設置後の水密性等に配慮する必要がある
極）型リーダーライタ、取り込みアンテナならびに PC などの機器を設置する必要があり、コストパフォーマンスが低いこと、条件によっては基地の設置や人的配置が必要になることなど考慮するとリモートセンシングによる保守管理は実用的でないものと考えられる。

5．おわりに
3. 節の現地調査を通じて RC 製灯標の腐食診断手法としての適否を評価し、表4に示す劣化診断マニュアルを作成し、海上保安庁に提出した。現在、海上保安庁では、対象を全国の RC 製灯標などに拡大して試行を実施し参考文献
1）国土交通省：中央自動車道笹子トンネル天井板落下事故関連情報，2013．
http://www.mlit.go.jp/road/road̲tk1̲000033.html
2）国土交通省：社会資本の老朽化対策に関する国土交通省の主な取組，2015．
http://www.mlit.go.jp/sogoseisaku/point/sosei̲point̲mn̲000003.html
3）（一財）日本航路標識協会：航路標識，http://www.jana.
or.jp/kouro/new̲kouro.html
4）日本工業規格：JIS A 1107「コンクリートからの供試体の採取方法および圧縮強度試験方法，2012.
5）日本工業規格：JIS A 1152「コンクリートの中性化深さの計測方法」，2011.
6）日本工業規格：JIS A 1154「硬化コンクリート中に含まれる塩化物イオン量の試験方法」，2012.
7）国土交通省：国土交通省技術活用システム（NETIS）KT110059.
8）（公社）土木学会：土木学会基準「コンクリート構造物における自然電位測定方法（JSCE-E601），2007.
9）（公社）土木学会：土木学会コンクリート標準示方書（施工編）
10）（一社）日本建築学会：鉄筋コンクリート造建築物の耐久性調査 診断及び補修指針（案）同解説
11）米 国 試 験 材 料 協 会 規 格：ASTM C 876 Standard test
method for corrosion potentials of uncoated reinforcing
steel concreteており、今後、正式に採用される予定である。
本稿は、2013年度、国土交通省総合政策局から受託した「航路標識等の腐食劣化診断モニタリング技術の開発」の一環として実施されたものである。関係各位に対して感謝します。にわとしお

1984年長岡技術科学大学工学部卒業、1986年同大学院工学研究科修士課程修了。三菱自動車工業（株）に入社、九州大学工学部教員（助手、講師）を経て、2002年（独）海上技術安全研究所へ転任。2009年から現職。博士（工学）。

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