ISSN 0386-5878
土木研究所資料第 4130 号

土 木 研 究 所 資 料
コンクリートひび割れ部の塩分浸透性と鋼材腐食に関する暴露試験

平成 21 年 1 月

独立行政法人土木研究所
構造物メンテナンス研究センター

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土 木 研 究 所 資 料
第 4130 号 2009 年 1 月

コンクリートひび割れ部の塩分浸透性と鋼材腐食に関する暴露試験

つくば中央研究所 材料地盤研究グループ 基礎材料チーム（併）構造物メンテナンス研究センター 橋梁構造研究グループ

構造物メンテナンス研究センター 橋梁構造研究グループ
つくば中央研究所 材料地盤研究グループ 基礎材料チーム（併）構造物メンテナンス研究センター 橋梁構造研究グループ

構造物メンテナンス研究センター 橋梁構造研究グループ
構造物メンテナンス研究センター 橋梁構造研究グループ
構造物メンテナンス研究センター 橋梁構造研究グループ

上席研究員
上席研究員

渡辺 博志
木村 嘉富

主任研究員
研 究 員
交流研究員
交流研究員

古賀 裕久
中村 英佑
青山 尚
竹内 祐樹

要 旨
本報告書は，ひび割れがコンクリート構造物の耐久性に与える影響を検証するために実施した暴露試験の概要と調査結果をまとめたものである．本暴露試験では，268 体のひび割れを導入した RC 供試体をつく
ば，新潟，沖縄の 3 ヶ所に暴露し，暴露開始から 1 年後と 2 年半後に解体調査を行い，ひび割れ部における塩分浸透と鋼材腐食について検討した．この結果，塩化物イオンはひび割れの存在により容易にコンクリート内部へ浸透する傾向にあったが，かぶりが大きい供試体では，暴露地点の環境やひび割れ部の塩化物イオン濃度の大小にかかわらず，鋼材の腐食面積が小さくなることを確認した．
キーワード： ひび割れ，塩分浸透，鋼材腐食，コンクリート構造物，暴露試験目次

1. はじめに1

2. ひび割れ幅に関する規定と既往研究

2

2.1 各設計規準におけるひび割れ幅の取り扱い

2

2.2 既往研究

4

3. 暴露試験の概要

103.1 供試体の形状

103.2 実験パラメータ10

3.3 供試体の暴露状況

11

3.4 測定および解体調査の方法

134. 測定および解体調査の結果

144.1 ひび割れ幅の変動

144.2 自然電位

144.3 鋼材の腐食状態

164.4 塩化物イオン濃度194.5 EPMA による面分析

21

4.6 ひび割れ面の向きの影響

28

4.7 コンクリートの水セメント比の影響

28

4.8 初期塩化物イオンの影響

29

4.9 屋内に安置した供試体

29

4.10 円柱供試体の塩化物イオン浸透

30

5. 考察

32

5.1 鋼材位置のひび割れ幅と鋼材の腐食面積

325.2 暴露試験結果と現行道路橋示方書の規定内容の関係

33

5.3 暴露試験結果のまとめ

34

6. 結論

35

謝辞

37

参考文献

38

参考資料

40

1. はじめにコンクリート構造物には様々な原因によりひび割れが生じることがある．ひび割れは塩化物イオン
や水，酸素など腐食因子の浸透を容易にして鋼材腐食を助長する可能性が高いと考えられており，コンクリート構造物の耐久性を低下させる主な要因とされてきた．このため，コンクリート構造物に生
じるひび割れについては，設計と施工の両面において，耐久性上有害とならない範囲にひび割れ幅を制御することが求められている．
ところが，ひび割れがコンクリート構造物の耐久性に及ぼす影響については，必ずしも統一的な見解が得られていない 1)～3)．既往研究には，ひび割れがコンクリート中の鋼材の腐食を助長すると指摘するものがある一方で，両者には必ずしも明確な関係はみられないと指摘するものもある．既往研究
で異なる結果が得られた原因のひとつは，供試体の形状やひび割れ幅，かぶり，暴露期間など試験結果に影響を及ぼす可能性の高い実験パラメータがそれぞれの研究で異なっていたことが考えられる．
また，国内外のコンクリート構造物に関する設計規準を比較すると，これらで規定されているひび割
れ幅の許容値やその制御方法は様々であり，設計規準ごとにひび割れの取り扱いは大きく異なったものとなっている．
今後，性能照査型の設計規準の導入に伴い，コンクリート構造物の設計においても大幅な自由度が与えられることが予想されるが，その際には，構造物の安全性や耐久性が損なわれることがないよう適切な設計体系を構築しておくことが不可欠である．特に，コンクリートのひび割れについては，コンクリート構造物の耐久性と密接な関係があるため，その影響を適切に把握しておくことが重要である．例えば，現行の道路橋示方書 4)に準拠したコンクリート道路橋の設計では，鉄筋コンクリート構
造(RC 構造)は曲げ引張応力による曲げひび割れの発生を許容し，鋼材の許容応力度を設定することで耐久性上有害とならない範囲にひび割れ幅を制御しているが，プレストレストコンクリート構造(PC構造)は曲げ引張応力による曲げひび割れの発生を許容していない．また，活荷重作用時等に曲げひび割れの発生を許容するプレストレストコンクリート構造(PRC 構造)では，想定する荷重が作用した際にひび割れが発生しても，耐久性上有害とならない範囲にひび割れ幅を制御するよう設計が行われている．このことは構造形式によりひび割れに対する考え方が大きく異なることを意味しているが，構造形式の違いにかかわらず構造物を安全に供用していくためには，部材に発生する曲げひび割れが耐久性にどの程度の影響を及ぼすか明確に把握しておく必要がある．
これらのことを踏まえ，ひび割れがコンクリート構造物の耐久性に与える影響を検証することを目的として，曲げひび割れを導入した RC 供試体の暴露試験をつくば，新潟，沖縄の 3 ヶ所で開始した．
本報告書は，暴露試験の概要と試験開始から約 12 ヶ月後と約 28 ヶ月後の解体調査の結果をまとめたものである．実験パラメータにはひび割れ幅やかぶり，暴露期間など試験結果に影響を及ぼす可能性が高いものを採用し，定期的に供試体を回収・解体調査することにより，コンクリートひび割れ部の塩分浸透とひび割れが鋼材腐食に及ぼす影響について検討を行った．
なお，本暴露試験は，暴露開始から 10 年目まで実施することを予定して開始した．

1

2. ひび割れ幅の規定と既往研究
2.1 各設計規準におけるひび割れ幅の取り扱い
ここでは，国内外のコンクリート構造物の設計規準におけるひび割れ幅の規定内容を比較する．ひ
び割れ幅の許容値やその制御方法は，設計規準によってそれぞれ異なる内容が記載されている．
(1)道路橋示方書・同解説 Ⅲ コンクリート橋編 4)
RC 構造では，コンクリート表面のひび割れ幅が 0.2mm 程度以下となることを目安とした鋼材の応力度を許容応力度として示し，具体的な許容ひび割れ幅の規定は行っていない．PC 構造では，コンク
リートに生じる引張応力を許容引張応力度以下とし，原則としてひび割れの発生を認めていない．
(2)土木学会 コンクリート標準示方書 5)
表-2.1 に示すように，3 種類の環境条件に応じて，かぶりの関数として鋼材の種類ごとにひび割れ
幅の限界値を規定している．また，環境条件は，表-2.2 のように設定されている．
表-2.1 鋼材の腐食に対するひび割れ幅の限界値(mm)5)
鋼材の種類

鋼材の腐食に対する環境条件
一般の環境

腐食性環境

特に厳しい腐食性環境

異形鉄筋・普通丸鋼

0.005c0.004c0.0035c

PC 鋼材

0.004c－－注 1) 腐食性環境および特に厳しい腐食性環境の場合に，PC 鋼材に対して，ひび割れ幅の限界値を設定していないのは，プレストレストコンクリートではプレストレスにより曲げひび割れの発生を許さない制御が可能であること，PC 鋼材の腐食に対しては特に配慮を必要とすること等を考慮したためである．
注 2) PRC 構造において，腐食の検討対象となる最外縁鋼材が異形鉄筋である場合は，異形鉄筋に対するひび割れ幅の限界値を用いてよい．

表-2.2 鋼材の腐食に対する環境条件の区分 5)
一般の環境

塩化物イオンが飛来しない通常の屋外の環境，土中の場合等

腐食性環境

1. 一般の環境に比較し，乾湿の繰返しが多い場合および特に有害な物質を含む地下水位以下の土中の場合等鋼材の腐食に有害な影響を与える場合等
2. 海洋コンクリート構造物で海水中や特に厳しくない海洋環境にある場合等

特に厳しい腐食性環境

1. 鋼材の腐食に著しく有害な影響を与える場合等
2. 海洋コンクリート構造物で干満帯や飛沫帯にある場合および激しい塩風を受ける場合等

注 1) 「特に厳しい腐食性環境」とは，海水につかったり乾燥したりする干満帯および飛沫帯にある場合，あるいは海上大気中にあってときどき海水のしぶきがかかると考えられる場合等である．なお，塩化カ
ルシウム等の凍結防止剤をたびたび使用する場合にある構造物も，この環境にあると考えるのがよい．
注 2) 「腐食性環境」とは，たとえば，常に海水中にある場合あるいは塩分を含んだ大気中にある場合等で，一般的な環境より厳しいが，「特に厳しい腐食性環境」までは厳しくない環境のことである．海岸から
0.1～1km の距離にある構造物は，この環境にあると考えてよい．ただし，海岸からの水平距離が近くても，標高が高い構造物などで塩化物イオンの飛来がない場合は「一般の環境」とみなしてよい．

2

(3)EN19926)
表-2.3 に示すように，環境条件ごとに許容ひび割れ幅の推奨値を示している．ここで，環境条件は，コンクリートの規格である EN2067)における環境条件の区分に対応している．X0 は腐食の可能性が全くない環境，XC はコンクリートの中性化による腐食環境，XD は塩化物イオンによる腐食環境，XS
は海水からの飛来塩分による腐食環境を想定している．
表-2.3 最大ひび割れ幅の推奨値(mm)鉄筋コンクリート部材
環境条件

アンボンド PC 部材
疑似永久荷重X0，XC1
XC2，XC3，XC4
XD1，XD2，XS1，XS2，XS3

PC 部材
高頻度荷重

0.4
0.3

0.2
0.2
デコンプレッション(4)ACI 3188)
ひび割れ幅が構造物により大きなばらつきを有すること，ひび割れ幅と鋼材腐食の関係が必ずしも明確でないことなどから，実務上有害とならない範囲にひび割れ幅を制限するための鋼材間隔の算定式を示している．ただし，1999 年より以前の ACI 3189)では，許容ひび割れ幅を屋内で 0.33mm，屋外
で 0.41mm と規定しており，ひび割れ幅をこれらの値以下とするように鋼材を配置することが求められていた．
(5)AASHTO LRFD10)
ACI 318 と同様の理由から，許容ひび割れ幅の規定は行わず，ひび割れ幅を制御するための鋼材間隔の算定式を明記している．また，ここでは，橋梁管理者が構造物の供用される環境に応じて独自にひび割れ幅の制限値を設定できるようになっている．ただし，1998 年版の AASHTO LRFD11)では，厳しい腐食環境でなければ，許容ひび割れ幅は 0.4mm としてよいとしている．

ひび割れ幅の許容値は，設計規準により様々な方法で明記されており，大きく異なる内容となっている．しかしながら，許容ひび割れ幅の取り扱いが設計規準間で異なる一方で，各設計規準で規定されている許容ひび割れ幅の目安は，
概ね 0.2～0.4mm の範囲に収まっている．
道路橋示方書では 0.2mm，コンクリート標準示方書ではかぶりによって異なるが 0.175～0.350(かぶり 50～70mm で想定)，
EN1992では 0.2～0.4mm，ACI 318 と AASHTO LRFD ではひび割れ幅と鋼材腐食の関係は不明確とながらも，過去の規定では 0.4mm 程度以下としていた．すなわち，あまりにも幅の広いひび割れは，耐久性上有害であると考えられていたようである．
一方，構造形式ごとにひび割れの取り扱いを比較すると，PC 構造では，道路橋示方書はひび割れの発生を許容していないが，土木学会コンクリート標準示方書と EN1992 は厳しい腐食環境でなければひび割れの発生を許容している．

3

2.2 既往研究
これまでにも，ひび割れ部の塩分浸透や中性化，鋼材腐食など，ひび割れがコンクリート構造物の耐久性に与える影響については，数多くの研究が行われてきた．ここでは，暴露試験や室内試験，実構造物での調査事例など代表的な文献を調査し，次の 3 点からひび割れの影響を整理することとした．
①ひび割れが，外部からの塩化物イオンの浸透に及ぼす影響②ひび割れが，コンクリートの中性化に及ぼす影響③ひび割れが，コンクリート中の鋼材の腐食速度に及ぼす影響(1)ひび割れが外部からの塩化物イオンの浸透に及ぼす影響【ひび割れ内への塩水の浸入】
ひび割れがある場合には，かなり小さなひび割れ幅であっても，ひび割れ内に容易に塩水が侵入すると考えられる．例えば，大即ら 12)の実験では，曲げ載荷により導入した幅 0.3mm のひび割れを有す
るモルタル供試体を，塩水噴霧(NaCl3.1wt%，24 時間)および乾燥(60 時間)の繰返し環境に置いたところ，1 週間後にはひび割れ部の鋼材の自然電位が卑に移行していた．また，小林ら 13)の実験でも，曲げ載荷によるひび割れ(ひび割れ幅 0.05～0.85mm)を導入した供試体に塩水(NaCl5%，週 2～3 回)を散布したところ，1 ヶ月後の測定時には鋼材の自然電位が卑に移行していた．従って，ひび割れ部が海水中に没したり，直接波がかかったりする場合には，ひび割れ幅の大小に関わらず，ひび割れ内部には速やかに塩分が侵入すると考えられる．
【ひび割れ面からの塩化物イオンの浸透】先に示した文献によれば，ひび割れの内部には容易に塩水が侵入するといえる．このため，ひび割れを有する構造物では，構造物表面に加え，ひび割れ面からも塩分が侵入するおそれがある．この問
題に関し，我が国では，
塚原らの研究グループと町田らの研究グループが数多くの報告を行っている．
この結果，ひび割れ面から侵入する塩分の量は，コンクリート表面から侵入する塩分に比べると少な
いこと，コンクリート表面からの距離に応じて異なることが明らかにされている．そこで，ひび割れ
面から(ひび割れ面に垂直な方向へ)の塩分侵入量を予想する場合には，ひび割れ内の塩化物イオン濃度が浸漬している溶液の塩化物イオン濃度よりも小さいと仮定し，Fick の拡散方程式における表面塩
化物イオン濃度を低減して予測する手法が提案されている．
例えば，塚原ら 14)の検討では，コンクリートの水セメント比が 55％で，供試体表面の表面塩化物イ
0.2mm のひび割れ内での表面塩化物イオン濃度は，オン濃度が 4.0kg/m3 程度になるような条件の場合，表面から 20mm の位置で約 2.5kg/m3，表面から 40mm の位置では約 0.7kg/m3，表面から 60mm の位置
では約 0.6kg/m3 と推定している．
同様に，Machida ら 15)の検討でも，深さ 40mm 程度のひび割れ内では，その表面の塩化物イオン濃度は，コンクリート表面の塩化物イオン濃度の４割程度になるもの考えられる(町田らが提案する評価
方法にはさまざまなパラメータが含まれるので，条件によって結果が変わりうる．ここでは，標準的なコンクリートを仮定して試算した）．
これらの検討結果から，かぶりが大きい場合には，ひび割れ面から侵入する塩分が鋼材の腐食に与える影響を無視できる場合もあると考えられる．ただし，極端に幅の大きなひび割れに関しては，検討結果が少ないので，その適用範囲を明確にする必要がある(例えば，塚原らの検討では，幅が 0.075～0.2mm の範囲であれば，ひび割れ幅による影響はないものと考えられる)．

4

【ひび割れの閉鎖】
ひび割れを有するコンクリートが海水中にある場合には，比較的幅の小さなひび割れは閉塞し，初期ひび割れの有無が長期的な耐久性にほとんど影響を与えない場合がある．例えば，Mohammed ら 16)の調査では，約 15 年間の暴露の後では，0.5mm の幅のひび割れまで閉塞していたと報告されている．
また，黒田ら 17)は，ひび割れ部に塩水を通水させる試験を行っているが，0.25mm 程度のひび割れ
では，通水１週間程度で透過する水の量が大幅に減少している．
ただし，繰返し荷重の作用により生じるひび割れについては，ひび割れの閉塞を考慮することはできない．
【実構造物での調査事例】
ひび割れ部からの塩分の侵入に着目して実構造物の調査を行った事例は少なく，上記で示したような実験室で得られた知見が実構造物でもあてはまるかどうかは，現状では明確ではない．
田中ら 18)，19)は，海岸線に位置する実構造物のひび割れ部からコアを採取し，EPMA 分析で，ひび割れ部周辺の塩化物イオンの分布を調査している．この分析結果によると，ひび割れ部からの塩分の浸透は明確ではない．また，ひび割れ近傍では，中性化のため塩化物イオン濃度が周囲より小さい場合もあった．これらのコアでひび割れ部からの塩化物イオンの浸透が明確でなかった理由としては，
例えば，部材が海中に没することはなく，塩水の供給状況が実験室での促進試験状況とは異なっていること，表面付近のコンクリートが中性化している点で実験室での促進試験状況とは異なっていることなどが考えられる．
【ひび割れが外部からの塩化物イオンの浸透に与える影響のまとめ】
上記の調査結果をまとめると以下のようになる．
①ひび割れ内部には極めて容易に塩水が侵入し，ごく狭い範囲ながら鋼材の腐食が始まるおそれがある．
②ひび割れ面からの塩化物イオンの浸透量の大小は，ひび割れ幅よりコンクリート表面からの距離の影響が大きい．したがって，かぶりが大きい場合には，ひび割れ部からの塩化物イオンの浸透が鋼材腐食に影響を及ぼさないことも考えられる．
③幅の小さいひび割れは，材齢の増加とともに閉塞する場合もある．
④実構造物では，厳しい塩害環境にあっても，ひび割れ部からの塩化物イオンの浸透が認められない場合もある．

5

(2)ひび割れがコンクリートの中性化に及ぼす影響【ひび割れ部からの中性化(促進試験)】
コンクリートを促進中性化環境(相対湿度 60％，二酸化炭素濃度 5％程度の環境)に置くと，かなり小さい幅のひび割れであっても，ひび割れ部から二酸化炭素が容易に侵入し，中性化が進行するものと考えられる．例えば，稲熊ら 20)は，幅 0.03mm～0.6mm の曲げひび割れを有するコンクリート供試
体を促進中性化環境で中性化させる実験を行い，ひび割れの幅が 0.03mm と小さい場合でも，ひび割
れ箇所はひび割れのない場合の 2 倍以上の速さで中性化すること，ひび割れ幅が大きい箇所ほど中性化の速度が速くなることを明らかにしている．また，橋本ら 21)は，幅 0.05mm のひび割れを入れたモ
ルタル供試体を中性化促進環境で保管し，この結果，26 週間保管した供試体では，ひび割れ面から 1～9mm 程度の中性化領域が認められた(このときコンクリート表面からの中性化深さは約 12mm)ことを報告している．
ただし，中性化の進行にはコンクリートの含水率などの影響も大きく，環境条件によってはひび割
れ部からの中性化が認められないことも充分に考えられる(このような場合には，ひび割れ部以外の中性化の進行も緩やかである)．例えば，橋本ら 21)は，一般的な中性化促進環境での保管に，一日 2 時間の散水を追加した条件に置いた供試体では，ひび割れ部の中性化はほとんど見られなかったことを報告している．これは，ひび割れが水で満たされたためと考えられる．
【ひび割れ部からの中性化(実構造物での調査事例および暴露試験)】
先述した田中ら 18)，19)の調査では，ひび割れに沿って塩素や硫黄の濃度が明確に減少している場合があり，これらの調査箇所では，ひび割れ近傍のコンクリートが中性化していたものと考えられる．
植木ら 22)は，比較的交通量が多く二酸化硫黄が供給される道路構造物周辺にひび割れ幅 0.1～
0.3mm/m の曲げひび割れを導入したコンクリート供試体を設置したが，約 20 年の暴露を経ても中性化していなかったことを報告している．この原因としては，ひび割れ内に堆積物が充填され，これが二酸化炭素の供給を妨げた可能性があることを挙げている．
また，鳥取ら 23)は，ひび割れを有した状態で約 40 年間暴露されたコンクリート供試体の中性化深さを測定しているが，ひび割れ部周辺もそれ以外の部分でも，1mm 程度以下しか中性化していなかったことを報告している．
このように屋外に暴露されたコンクリートの場合は，周辺環境が中性化に与える影響が大きく，ひび割れの有無による中性化の進行速度への影響は明確ではない．
【ひび割れがコンクリートの中性化に及ぼす影響のまとめ】
上記の調査結果をまとめると以下のようになる．
①促進中性化環境などコンクリートの中性化が進行しやすい条件下にある場合には，ひび割れ部に容易に二酸化炭素が浸透し，ひび割れ部からの中性化が進行する可能性が高い．この場合，ひび
割れ幅 0.6mm 程度までの範囲では，ひび割れの幅が大きいほど中性化の進行速度が速い．
②周辺環境等によっては中性化の速度が小さい場合もあり，このような場合は，ひび割れの有無の影響が明確には現れない．

6

(3)ひび割れがコンクリート中の鋼材の腐食速度に及ぼす影響
鋼材の腐食には，水と酸素が必要であり，腐食速度はこれらの供給状況に大きく左右される．ひび
割れが腐食速度に与える影響は，理論的には，水および酸素の供給状況への影響として考えることができる．例えば，ひび割れが完全に細孔溶液で満たされている場合には，腐食速度が細孔溶液中の酸素の拡散係数で律速されるため，ひび割れの有無は腐食速度にほとんど影響を与えないと考えられる．
このひび割れ内部が少しずつ乾燥すると，鋼材近傍まで酸素が侵入しやすくなり，腐食速度は大きくなると予想される．しかし，さらにひび割れ内部が乾燥すると，周囲のコンクリートの電気抵抗が上昇し，結果として腐食速度が小さくなると予想される．また，ひび割れがある部分とない部分で鋼材の自然電位に差が生じることから，ひび割れ近傍で腐食が活発に生じる部分とその周囲とでいわゆるマクロセル電流が流れ，局所的な腐食が生じるおそれもある．
ただし，鋼材近傍への水および酸素の供給に関しては，コンクリートの品質や含水状態，かぶりの大きさなどの影響もあり，ひび割れの影響のみを単独で評価することは難しい．このため，既往研究
では，ひび割れが鋼材腐食に与える影響について，塩分の侵入や中性化の進行に与える影響と同時に評価した実験がほとんどである．
【ひび割れを有するコンクリート中鋼材の腐食速度(室内試験)】
大野ら 24)は，かぶりや水セメント比，ひび割れ幅が異なる供試体を腐食促進試験環境(65℃の 3.2％
NaCl 水溶液に 24 時間浸漬及び 24 時間乾燥の繰返し)に置き，腐食を促進させた実験の結果，水セメ
ント比が 60％の供試体ではかぶりの大小の影響が，
水セメント比が 40％の供試体ではひび割れの有無
や大小の影響が大きかったことを報告している．
宮里ら 25)は，コンクリート供試体中に設置する鋼材を分割することで，ひび割れ部とその周辺部の腐食速度の違いやマクロセル電流による腐食速度を測定しているが，この結果，コンクリートの中性化により鋼材を腐食させた供試体でひび割れがある場合には，マクロセルによる腐食が卓越することを明らかにしている．一方，塩化物イオンにより鋼材を腐食させた供試体では，必ずしもひび割れの位置で腐食速度が卓越するわけではないことを示している．ただし，水セメント比が 40％の場合は，塩化物イオンによる腐食の場合でもマクロセル電流が卓越している．この理由として，低水セメント
比の密実なコンクリートではひび割れ部とこれ以外で水や酸素の供給量が大きく変わり得るが，水セ
メント比が大きいコンクリートでは，ひび割れ部とこれ以外での差が生じにくいためとしている．
【ひび割れを有するコンクリート中鋼材の腐食速度(実構造物での調査事例および暴露試験)】
先述した鳥取ら 23)，26)の暴露試験では，新潟県塩沢町で 1954 年に暴露を開始されたひび割れを有する供試体の 42 年後の解体調査を実施している．新潟県塩沢町は内陸部の積雪地帯に位置し，飛来塩分による塩化物イオンの供給はほとんど無いものと考えられる．この試験は，暴露開始から 6，11，20
年の時点でも解体調査を実施しており 27)，一般環境下におけるひび割れと鋼材腐食の関係を経年的に検討している．一連の調査結果によると，①暴露開始後 11 年までの腐食量は僅かであること，②著し
い腐食は暴露開始後 11～20 年の間で始まり，腐食の開始時期はひび割れ幅の影響を受けること，③暴
露開始後 20 年の時点では，ひび割れ位置と鋼材の腐食位置が一致し，ひび割れ幅が大きいほど鋼材の腐食程度も著しいこと，④暴露開始後約 40 年の時点では，鋼材全体で腐食が生じており，ひび割れ幅と鋼材の腐食程度に明確な関係はないことなどが報告されている．
ただし，暴露開始後 20 年以降では，ひび割れ幅が変動していることから，この結果のみからひび割れ幅と鋼材腐食の関係を検討することが困難な可能性もある(ひび割れ幅は暴露開始後 20 年で 0.05～0.5mm，42 年で 0.05～2.1mm)．
神山 28)は，東京都内の厳しい腐食環境にはない地域にひび割れを導入した供試体を 6～8 年間暴露
7

し，ひび割れが鋼材腐食に与える影響について検討している．鋼材の腐食範囲は，ひび割れによる鋼材の露出長が長くなるほど広くなり，
かぶりの大きい場合には相対的に鋼材の露出長も短くなるため，鋼材腐食を抑制するためには十分なかぶりを確保することが必要としている．ここでは，かぶり 25mmの供試体では腐食が生じていたが，かぶり 50～75mm の供試体では腐食が生じていなかったとのことである．これらの供試体の表面の残留ひび割れ幅は，0.01～0.06mm であった．
関・丸山ら 29)は，干満部と海水中を模擬した水槽内にひび割れを生じさせた RC はり供試体を浸漬し，鋼材の腐食傾向を検討している．試験期間は 5，7，9 年間の 3 期間であり，試験期間が長くなるほど腐食範囲が増加することを報告している．この試験結果をもとに，鋼材の引張強度の低下が軽微
かつ顕著な腐食の生じないひび割れ幅の制限値として，干満部で 0.15mm，海中部で 0.20mm を提案している．
西山ら 30)は，曲げひび割れを導入した RC はり供試体を東京都内に 2 年間暴露し，コンクリート表
面のひび割れ幅が同一であってもかぶりが大きい供試体では腐食が生じていないことを報告している．
また，2 年程度では暴露試験の実施期間としては十分ではなく，耐力の低下もほとんど生じなかった
ことを報告している．
秋元ら 31)は，曲げひび割れを導入した RC はり供試体を東京都内の飛来塩分の無い地点に 12 年間暴露した結果を報告している．この結果によると，ひび割れ幅が 0.1mm と微小であっても 10 年の暴露後には腐食が生じていたこと，コンクリート表面のひび割れ幅が同一であればかぶりが大きいものほ
ど腐食の発生時期が遅くなるとしている．鋼材の強度の低下はみられなかったとのことである．
片脇ら 32)は，
東京湾上の暴露台でひび割れ幅を保持した供試体の 3 年間の暴露試験を実施している．
この結果，ひび割れ幅が大きいほど鋼材は腐食しやすく，ひび割れ幅が 0.1mm 程度以下であれば軽微な腐食に留まることを報告している．
谷内田ら 33)は，厳しい腐食環境下にはない鉄筋コンクリート鉄道橋 75 橋のひび割れ，鋼材，中性化の状況を調査している．鋼材の腐食は，建設から 40 年以下の場合にはかぶりの他にひび割れ幅との関連が大きいが，建設から 40～60 年の場合にはひび割れ幅が小さくても中性化により鋼材腐食が進行していたことを報告している
国外では，Tremper34)が，海岸線で 10 年間の暴露試験を行っている．供試体はひび割れ面が上向きになるように設置し，ひび割れ幅は 0.13～1.3mm であった．この結果によると，全ての鋼材においてひび割れ部で軽微な腐食が生じたが，ひび割れ幅が腐食に及ぼす影響は認められず，コンクリートの水セメ
ント比の影響も明確ではなかったとのことである．また，暴露 2、3 年の腐食状態も確認したが，10 年後の腐食状態とほぼ同じ状態であり，数年の暴露で 10 年後の暴露試験の結果と同等の結果が得られたとしている．
Beeby35)，36)は，上記の Tremper34)以外にも複数の研究者による暴露試験の結果を引用し，ひび割れ幅
は腐食の開始時期に影響するが、長期的な腐食や腐食速度には影響しないと結論づけている．また，鋼材腐食を考える上で重要なのは鋼材位置のひび割れ幅であるが，既往文献の多くは部材表面のひび割れと腐食の関係を検討しており，ひび割れ幅と腐食についての議論を複雑にしているとも指摘している．

8

(4)文献調査結果のまとめ
既存研究を調査することにより，塩分浸透や中性化，鋼材腐食などひび割れがコンクリート構造物の耐久性に及ぼす影響についてこれまでに得られた知見を整理した．
表-2.4 に，
この結果をまとめる．
ひび割れの有無やひび割れ幅の影響は，中性化の進行に関しては比較的明瞭に認められた．また，試験室での実験では，ひび割れ部から塩化物イオンが容易に浸透し得ることが認められた．一方，実構造物や屋外に暴露された供試体の調査結果では，ひび割れの有無やひび割れ幅が，塩化物イオンの浸透や鋼材腐食速度の大小に与える影響は必ずしも明確ではなかった．この理由としては，ひび割れ
以外の要因(コンクリートの品質や含水状態など)の方が，コンクリート構造物の耐久性に及ぼす影響が大きいことが考えられる．なお，ひび割れ幅が小さい場合には，ひび割れの内部が析出物などで閉塞することも考えられるため，ひび割れの影響が認められなくなることも考えられる．

表-2.4 既存文献の調査結果のまとめ
実験室(促進環境)での検討
項目

ひび割れの有無

実環境での検討

ひび割れ幅※1

備考

ひび割れの有無およびひび割れ幅

ひび割れ部近傍への塩化塩化物イオン

影響大

影響小

不明確

物イオンの浸透には，かぶりの影響が大きい

中性化

影響大

影響大

影響が認められる鋼材の腐食速度にはコン
クリートの水セメント比

腐食速度

影響が認められる※2

不明確

不明確

や含水状態，かぶりの大小などの影響が大きく，相対的にひび割れの影響が明確にみられにくい※1 ひび割れ幅が 0.1～0.4mm 程度の範囲での検討結果に基づく．
※2 特に水セメント比 40％などの比較的高強度なコンクリートの場合に影響が認められる．

9

「0.5mm 以上」で 0.5～0.77mm の範囲にあり，複数のひび割れが発生した場合には最も幅の大きいひ
び割れで供試体を分類した．試験中のひび割れ幅の変動を抑制するため，「0.3mm 前後」と「0.5mm以上」の供試体には，ひび割れ導入後に約 10mm×約 10mm の厚さ 0.1mm もしくは 0.3mm のステンレ
ス片を端部に挿入し，エポキシ樹脂で覆って固定した．
かぶりは 20，30，50，70mm の 4 種類とした．
暴露期間は，試験結果の経時的な変化を把握できるよう 1，2.5，5，10 年の 4 期間を予定した．本
報告書では，暴露期間 1 年(暴露開始から約 12 ヶ月後)と暴露期間 2.5 年(暴露開始から約 28 ヶ月後)の解体調査結果を報告する．
コンクリートの水セメント比は 55%を基本とし，比較のため一部で 35%の供試体も製作した．本暴
露試験の供試体に使用したコンクリートの配合を表-3.2 に示す．
なお，コンクリート中にあらかじめ内在する塩化物イオンがひび割れを有する供試体中の鋼材の腐食に及ぼす影響を検討するため，つくばで暴露する供試体の一部では，コンクリート練り混ぜ時に塩化物イオン濃度 0.3kg/m3 となるよう塩化ナトリウムを混入したものも製作した．
3.3 供試体の暴露状況
写真-3.1，3.2 に，試験開始時と試験開始約 28 ヶ月以降の供試体の暴露状況を示す．供試体は架台の上に 120mm 間隔で，ひび割れ面を下向きにして設置した．橋梁上部工など実際のコンクリート構
造物で生じることの多い部材下面の曲げひび割れを模擬したためである．ただし，ひび割れ面の向きが試験結果に与える影響を把握するため，新潟ではひび割れ面を上向きにして設置した供試体も暴露した．架台の高さは，つくばと新潟で約 1m，沖縄で約 0.5m とした．試験開始約 28 ヶ月以降においても，供試体の暴露状況が大きく変化することはなかった．

(a)つくば

(b)新潟

(c)沖縄

写真-3.1 供試体の暴露状況(試験開始時)(a)つくば(b)新潟
写真-3.2 供試体の暴露状況(約 28 ヶ月以降)

11

(c)沖縄

4.3 鋼材の腐食状態
回収後の供試体を解体し，取り出した鋼材の腐食状態を目視観察した．いずれの暴露期間においても，腐食の生じていた供試体ではひび割れと腐食の発生位置は一致し，ひび割れを導入していない供試体で腐食は生じていなかった．
写真-4.1，4.2 に，つくばのかぶり 20mm の供試体の鋼材の腐食状態の写真を示す．つくばの暴露場
は内陸部にあるため塩害環境下にはなかったが，ひび割れを導入した供試体では鋼材に腐食が生じていた．腐食区間長は導入したひび割れ幅が大きいものほど長く，腐食範囲の大小はひび割れ幅の大小と概ね一致していたと考えられる．これは，ひび割れ幅の大きい供試体ほどコンクリートと鋼材の付着が切れた区間が長くなったことや塩化物イオンや水，酸素など腐食因子の浸透が容易であったことなどが原因と考えられる．ただし，暴露期間の違う鋼材の腐食状態を比較しても，暴露期間が長くなることで鋼材の腐食区間が大幅に増加したような傾向は見受けられない．
約 28 ヶ月程度の暴露期間では，腐食の発生範囲はひび割れ部近傍のみに限定されると考えられる．
除錆後の鋼材表面を目視観察すると，暴露期間 1 年の供試体で孔食による断面欠損を伴うような激しい腐食は生じていなかった．このため，暴露期間 1 年の供試体で生じた腐食は，鋼材表面のごく軽微なものであったと考えられる．ところが，暴露期間 2.5 年の供試体では，特に新潟と沖縄のかぶりが小さくひび割れ幅の大きい供試体において，孔食によると思われる軽微な断面欠損を伴う腐食が生じていたものもあった．写真-4.3 に，沖縄のかぶり 20mm のひび割れ幅 0.5mm 以上の供試体における除錆前後の鋼材の写真を示す．軽微ではあるが，除錆後に孔食によると思われる断面欠損を伴う腐食が生じていたことを確認することができる．
なお，他の鋼材の腐食状態の写真については，付属の CD-ROM に収録している．

16

4.4 塩化物イオンの浸透図-4.5 に新潟，図-4.6 に沖縄のかぶり 70mm の供試体の塩化物イオン濃度の測定結果を示す．新潟
では供試体表面から 10mm までの深さの塩化物イオン濃度が内部よりもわずかに大きくなっただけであったが，沖縄では表面から 10～20mm の深さの塩化物イオン濃度が最も大きく，明らかに塩化物イオンの浸透が認められる．0～10mm ではなく 10～20mm の塩化物イオン濃度が最大となった原因は，コンクリート表面付近の中性化によるものと思われる．また，新潟と沖縄を比較すると，沖縄の方が塩化物イオンの供給量が多く，厳しい塩害環境にあったと考えられる．
次に，図-4.7 に，鋼材位置の塩化物イオン濃度を示す．コアを 10mm ごとにスライスして塩化物イ
オン濃度を測定したため，ここでは鋼材表面から 10mm 深い位置までの塩化物イオン濃度を「鋼材位置の塩化物イオン濃度」と定義した(例えば，かぶり 70mm の供試体では，コンクリート表面から 70～80mm におけるφ50mm のコアの塩化物イオン濃度)．図-4.5，4.6 の結果と同様に，鋼材位置の塩化物イオン濃度は，沖縄の方が新潟よりも大きく，沖縄の方が厳しい塩害環境下にあったものと思われる．また，新潟の鋼材位置の塩化物イオン濃度は，どちらの暴露期間のどの供試体においても 0.5kg/m3程度以下と小さく，塩化物イオン濃度の供給量が必ずしも多くなかったのではないかと推察される．
図-4.5～4.7 において暴露期間 1 年と 2.5 年の結果を比較すると，鋼材位置の塩化物イオン濃度は，新潟で同程度，沖縄においては若干低下する傾向にあり，試験開始約 12 ヶ月後から約 28 ヶ月後の期間における塩化物イオン濃度の増加を明確に確認するには至らなかった．すなわち，ひび割れ部への塩化物イオン濃度の浸透は，比較的短期間で容易に生じ，その後の増加量はそれほど大きくないと考えることができる．
また，沖縄のひび割れを導入した供試体に着目すると，暴露期間の違いにかかわらずかぶりが小さ
いほど鋼材位置の塩化物イオン濃度が大きくなる傾向は等しいが，ひび割れ幅と塩化物イオン濃度の大小の関係では傾向が異なった．すなわち，暴露期間 1 年の結果では，かぶりの小さい供試体(50mm以下)において，ひび割れ幅が小さいほど鋼材位置の塩化物イオン濃度が大きくなる傾向にあったが，暴露期間 2.5 年の結果ではひび割れ幅の大小にかかわらず鋼材位置の塩化物イオン濃度は概ね同程度であった．この原因は，供試体間の個体差の影響もあるが，ひび割れ面を下向きにして供試体を暴露しており，塩化物イオンは短期的にはひび割れ幅が小さい供試体で毛細管現象により水とともにひび
割れ内部へ浸透したが，長期的にはひび割れ幅の大きい供試体でひび割れ開口部から直接浸透し，かぶりが小さい供試体ほどこの傾向が顕著に現れたためではないかと推察される。

19

4.5 EPMA による面分析
図-4.8，4.9 に炭素，図-4.10，4.11 に塩素，図-4.12，4.13 に硫黄の EPMA による面分析の結果をそれぞれ暴露期間ごとに示す．
まず，塩素の分布に着目すると，いずれの供試体においてもコンクリート表面付近においては塩素の濃度が低い領域が存在した．コンクリートの中性化により塩化物イオンが移動・濃縮したためと考えられる．また，ひび割れの影響に着目すると，「ひび割れなし」では表面付近のみに塩化物イオンが浸透していたが，ひび割れを有する供試体ではこれよりも深い位置までひび割れに沿って塩化物イオンが浸透していた．ただし，塩化物イオンの浸透程度は必ずしもひび割れ幅の大小とは一致しておらず，コンクリート内部深くまで浸透した塩化物イオンは，ひび割れ幅の大きい供試体（「0.5mm 以上」）
よりもひび割れ幅の比較的小さい供試体（「0.2mm 以下」，「0.3mm 前後」）で多くなる傾向にあった．
沖縄よりも塩素の浸透程度は小さいが，新潟でも同様の傾向は確認された．このため，短期的には，
曲げひび割れが発生しているコンクリート構造物においては，ひび割れ幅の大小にかかわらず比較的
容易にひび割れに沿って塩化物イオンが浸透し，その浸透程度は必ずしもひび割れ幅の大小と一致しないと考えることができる．本暴露試験では，先に述べた塩化物イオンの測定と EPMA による面分析に異なる試料を用いたため，厳密には両者の結果は一致しない．しかしながら，塩化物イオンの浸透
状況の傾向は概ね等しい結果が得られたようである．
次に，炭素と硫黄の分布に着目すると，いずれの供試体においてもコンクリート表面付近で炭素が高濃度となり，この高濃度領域で硫黄が低濃度となっていた．これらの領域は塩素の濃度が低くなっていた領域とも概ね一致する．硫黄は，塩素と同様に中性化により移動・濃縮することが知られており，ここでの結果はコンクリート表面付近においてコンクリートの中性化が進行していたことを示すものと考えられる．一方，ひび割れ部に着目すると，「0.5mm 以上」ではコンクリート表面から 5mm程度の位置まで炭素の高濃度領域および硫黄の低濃度領域が確認されたためこの部分では中性化が進行していたと考えられるが，これよりも深い位置や他の供試体ではひび割れに沿って中性化が進行していると考えられる部分を確認するには至らなかった．
既往研究 18)，19)では，供用開始から 30 年以上経過した実構造物から採取したコアにおいて，ひび割
れ部の中性化によりひび割れに沿った塩化物イオンの浸透は必ずしも生じていなかったことが報告されている．一方，本暴露試験の結果では，暴露期間が約 28 ヶ月と比較的短いこともあり，ひび割れ部の中性化はほとんど生じておらず，ひび割れに沿った塩化物イオンの浸透が確認されたと考えられる．
また，ナトリウムの分布についても面分析を行ったが，ここではコンクリート表面ならびにひび割
れ部のどちらにおいても外部からの浸透を確認するには至らなかった．
なお，上記以外の供試体の EPMA による面分析の結果は付属の CD-ROM に収録している．

214.6 ひび割れ面の向きの影響
図-4.14 に，新潟に暴露したひび割れ面の向きの異なる供試体の鋼材の腐食面積率を比較して示す．
暴露期間は 2.5 年である．ひび割れ面の向きにかかわらず，腐食面積率は同程度であるため，新潟に暴露した供試体においては，ひび割れ面の向きが試験結果に与えた影響は小さいと考えられる．

腐食面積率(%)

10
新潟(ひび割れ面：下向き)
新潟(ひび割れ面：上向き)

8
6
4
2

かぶり20mm

かぶり30mm

かぶり50mm

0 5mm以上

0 3mm前後

0 2mm以下なし

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0

かぶり70mm

供試体

図-4.14 鋼材の腐食面積率(ひび割れ面の向きの影響)※暴露地点新潟，暴露期間 2.5 年，水セメント比 55%

4.7 水セメント比の影響
図-4.15 に，水セメント比の異なる供試体の鋼材の腐食面積率を示す．暴露期間は 2.5 年である．ここでは，暴露地点ごとに異なるかぶりの供試体で水セメント比 35%の供試体を暴露したが，腐食面積
率は暴露地点やかぶりが等しければ水セメント比にかかわらず同程度であった．
今回の暴露試験では，塩化物イオンなど腐食因子の浸透がひび割れ部からに限定されており，この結果，水セメント比の違いによる影響が明確には認められなかったものと考えられる．

腐食面積率(%)

10
W/C35%

8

W/C55%

6
4
2

かぶり20mm

つくば
かぶり30mm新潟
かぶり50mm

0 5mm以上

0 3mm前後

0 2mm以下なし

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0 5mm以上

0 3mm前後

0 2mm以下なし

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0

沖縄
かぶり70mm

供試体

図-4.15 鋼材の腐食面積率(水セメント比の影響)※暴露期間 2.5 年，初期塩化物イオン濃度 0kg/m3

28

4.8 初期塩化物イオンの影響
図-4.16 に，つくばに暴露した塩化物イオンを混入した供試体の鋼材の腐食面積率を示す．暴露期
間は 2.5 年である．この結果によると，ひび割れ幅が大きい供試体では初期塩を混入した供試体で腐食面積率が大きくなる傾向にあった．今回混入した初期塩化物イオン濃度は 0.3kg/m3 であり，コンク
リート中の塩化物イオン濃度としては極めて小さかったが，塩化物イオンを混入していない供試体と比較すると，ひび割れを有する供試体では腐食面積が若干大きくなるようである．

腐食面積率(%)

10
初期塩なし

8

初期塩あり

6
4
2

かぶり20mm

つくば
かぶり30mm新潟
かぶり50mm

0 5mm以上

0 3mm前後

0 2mm以下なし

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0 5mm以上

0 3mm前後なし

0 2mm以下

0

沖縄
かぶり70mm

供試体

図-4.16 鋼材の腐食面積率(初期塩化物イオンの影響)※暴露地点つくば，暴露期間 2.5 年，水セメント比 55%

4.9 屋内に安置した供試体
今回の暴露試験では，つくば，新潟，沖縄の屋外に暴露した供試体と同時に製作し，土木研究所内の実験棟内に安置した供試体もあった．これらの供試体は，実験棟内の気温や湿度の変化の影響は受けるが，塩化物イオンや水は一切供給されない環境に安置した．暴露期間 2.5 年の供試体の解体調査時にこれらの供試体の解体調査も実施したが，鋼材腐食は生じていなかった．塩化物イオンや水が供給されない環境のもとでは，ひび割れを導入した供試体中で鋼材腐食が生じる可能性は低いと考えられる．これらの供試体の一覧を表-4.1 に示す．

表-4.1 屋内に安置した供試体の一覧
ひび割れ幅
0.2mm以下
0.2mm以下
0.3mm前後0.2mm以下
0.2mm以下
0.3mm前後

かぶり 水セメント比 初期塩化物イオン濃度(mm)(%)(kg/m3)
30
70

55
0

30
70

35

29

5.3 暴露試験結果のまとめ
本暴露試験のこれまでの結果を，塩化物イオンの浸透，中性化，鋼材の腐食速度の 3 つの観点から整理すると表-5.1 のようになる．
まず，塩化物イオンの浸透については，ひび割れを有する供試体ではひび割れに沿った塩化物イオンの浸透が確認されたが，ひび割れ幅の大小とひび割れ部や鋼材位置の塩化物イオンの大小に明確な関係はなかった．また，厳しい塩害環境下にあると思われる沖縄では，塩化物イオンの浸透程度が新潟よりも大幅に大きくなった．このため，塩化物イオンの浸透に関しては，ひび割れの有無と暴露環
境は「影響大」であるが，ひび割れ幅の影響は「不明確」と考えられる．
中性化については，ひび割れの有無や暴露環境にかかわらず，コンクリート表面付近のみで進展していたため，これらの影響は必ずしも大きくないと考えられた．このため，「影響小」とした．
鋼材の腐食については，腐食位置がひび割れ位置と一致し，かぶりが小さくひび割れ幅の大きい供試体で腐食面積が大きくなり，暴露期間 2.5 年の結果では微量ながら断面欠損を伴う腐食も生じていた．また，沖縄の供試体の腐食面積は，新潟やつくばよりも大きくなる傾向にあった．このため，鋼材の腐食速度に関しては，いずれも「影響大」とした．
なお，かぶりについては，塩化物イオンや中性化による鋼材の腐食リスクには影響を及ぼすが，かぶり自体の大小は塩化物イオン濃度の浸透や中性化進展の速度や程度とは無関係と考えられる．このため，かぶりの影響は，鋼材の腐食速度のみに記載した．
ただし，表-5.1 は暴露期間 2.5 年までの結果をもとに整理したものであるため，今後も暴露試験な
らびに解体調査を継続し，得られた成果を反映していくことが必要である．

表-5.1 暴露試験結果のまとめ(暴露期間 2.5 年)
各項目に及ぼす影響の程度
項目
ひび割れの有無

ひび割れ幅

暴露環境

かぶり

塩化物イオンの浸透

影響大

不明確

影響大

－※

中性化

影響小

影響小

影響小

－※

鋼材の腐食速度

影響大

影響大

影響大

影響大

※：かぶりの大小は塩化物イオンや中性化による鋼材の腐食リスクに影響を及ぼすが，塩化物イオンの浸透や中性化進展の速度や程度とは無関係である．

34

6. 結論
本報告書では，つくば，新潟，沖縄の 3 ヶ所におけるひび割れを導入した RC 供試体の暴露試験の概要と試験開始から約 12 ヶ月後と約 28 ヶ月後の解体調査の結果をまとめたものである．本報告書の範囲内で得られた知見を以下にまとめる．
【塩化物イオンの浸透について】
塩化物イオン濃度は，ひび割れの存在により容易にコンクリート内部へ浸透した．しかし，その浸透の程度はひび割れ幅の大小と明確な関係はなく，ひび割れ幅の比較的小さい供試体(「0.2mm 以下」，「0.3mm 前後」)の方がひび割れ幅の大きい供試体(「0.5mm 以上」)よりも浸透の程度が大きくなることもあった．
試験開始約 12 ヶ月後から約 28 ヶ月後にかけて，ひび割れ部や鋼材位置の塩化物イオン濃度の大幅な増加はみられなかった．このため，ひび割れ部への塩化物イオンの浸透は比較的短期間のうちに生じたと考えられた．
【中性化について】
ひび割れ幅の大きい供試体(「0.5mm 以上」)ではひび割れに沿った中性化の進行がみられたが，表面から 5mm 程度の深さまでであった．これ以外の供試体では，中性化はコンクリート表面付近のみで生じており，ひび割れ部での進行を明確に確認するには至らなかった．このため，塩化物イオンの移動・濃縮もコンクリート表面付近でのみ生じており，ひび割れ部では生じていなかった．
【鋼材腐食について】腐食の発生位置はひび割れ位置と一致し，ひび割れを導入していない供試体では腐食は発生していなかった．また，鋼材の腐食面積は，かぶりが小さくひび割れ幅の大きい供試体で大きくなった．自然電位は，ばらつきがあったが，概ねこれらの供試体で卑になる傾向にあった．
試験開始約 12 ヶ月後から約 28 ヶ月後にかけての腐食面積の大幅な増加はみられなかったが，かぶりが小さくひび割れ幅の大きい供試体には軽微な断面欠損を伴う腐食が生じていたものもあり，鋼材の腐食は進行していたと考えられた．
【暴露地点の影響について】
沖縄，新潟，つくばの順に，鋼材の腐食面積率や鋼材位置の塩化物イオン濃度は大きくなった．沖
縄の暴露場が新潟の暴露場よりも厳しい塩害環境下にあったためと考えられた．
また，塩化物イオンの供給のないつくばにおいても，かぶりが小さくひび割れ幅の大きい供試体では腐食が生じており，塩害環境下にはない場合でもひび割れにより腐食が生じることを確認した．
【かぶり，鋼材位置のひび割れ幅の影響について】かぶりの大きい供試体では，表面のひび割れ幅が同程度であっても相対的に鋼材位置のひび割れ幅
が小さくなるため，鋼材の腐食面積は小さくなる傾向にあった．また，鋼材の腐食範囲はひび割れ部
だけでなくこの近傍にも広がっており，コンクリートと鋼材の付着の切れた範囲にまで及んでいたと考えられた．かぶりの大きい供試体では，この付着切れの範囲も小さくなると考えられた．すなわち，
かぶりの大きな供試体では，かぶりコンクリート自身が塩化物イオンや水，酸素などの腐食因子の浸透抑制に寄与したことに加えて，付着切れの範囲も小さく，腐食面積が小さくなったと考えられた．
35

【ひび割れ面の向き，水セメント比，初期塩化物イオンの影響について】
ひび割れ面の向きや水セメント比，初期塩化物イオンの違いが試験結果に与えた影響は必ずしも大きくなかった．ただし，この結果は，ひび割れ面の異なる供試体は新潟のみ，初期塩化物イオン濃度は 0.3kg/m3 のみの限られた範囲内でのものである．

なお，本暴露試験は暴露開始から 10 年目までを予定して開始した．今後も継続的に供試体の回収と解体調査を実施し，得られた知見については適宜報告していく予定である．

36

謝辞
本暴露試験を実施するにあたっては，新潟および沖縄の暴露場の提供等において，国土交通省北陸地方整備局，同高田河川国道事務所直江津国道維持出張所，内閣府沖縄総合事務局北部国道事務所の方々のご協力を賜りました．ご協力いただいた関係各位に深く感謝いたします．

37

参考文献
1) 日本コンクリート工学協会： コンクリートのひび割れ調査，補修・補強指針 -2003-，2003
2) 日本建築学会： 鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)・同解説，pp.223-233，
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EN 206-1:2000，2000
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11) American Association of State Highway and Transportation Officials： AASHTO LRFD Bridge Design
Specifications SI Units Second Edition 1998，1998
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ひび割れ部に生じる腐食の形成機構に及ぼす水セメント比の影響，土木学会論文集，No.606，V-41，
pp.63-73，1998
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16) T. U. Mohammed, T. Yamaji, T. Aoyama, H. Hamada： Marine Durability of 15-Year Old Uncracked andPrecracked Concrete Made with Different Cements，土木学会論文集，V-54，pp.201-214，2002
17) 黒田正信，下村真弘，森芳徳，伊藤洋： 海水が浸透するひびわれ中の鉄筋腐食に関する基礎実験，
コンクリート工学年次論文集，Vol.12，No.1，1pp. 453-458，1990
18) 田中良樹，河野広隆，渡辺博志： 実構造物のコンクリートのひび割れ部における塩分浸透，土木学会論文集 E，Vol.62，No.1，pp.38-51，2006
19) 田中良樹，河野広隆，渡辺博志： コンクリートひび割れ部における塩分浸透，土木研究所資料第3950 号，2004
20) 稲熊弘，伊藤裕一，関雅樹，稲熊唯史： コンクリートのひび割れ箇所の中性化進行度に関する一考察，土木学会年次学術講演会講演概要集，Vol.60，No.5，pp.123-124，2005
21) 橋本真幸，大竹淳一郎，早野博幸，栩木隆： ひび割れが中性化の進行および鋼材腐食に及ぼす影響，土木学会年次学術講演会講演概要集，Vol.60，No.5，pp.427-428，2005
22) 植木博，佐々木一哉，井野勝彦，山内博司： 一定ひびわれ幅を有する鉄筋コンクリート暴露供試38

体中の鉄筋の腐食，土木学会年次学術講演会講演概要集，Vol.49，No.5，pp.536-537，1994
23) 鳥取誠一，土田伸治，宮川豊章： ひび割れと鉄筋腐食に関する暴露試験に基づいたコンクリート
構造物の劣化予測，コンクリート工学論文集，Vol.10，No.3，pp.1-15，1999
24) 大野義照，鈴木計夫，田村博： コンクリートのかぶり厚さとひび割れの鉄筋腐食への影響，セメ
ント・コンクリート論文集，No.62，pp.642-647，1992
25) 宮里心一，大即信明，木村勇人，水流徹： モルタルの欠陥部に生じる塩害あるいは中性化による鉄筋腐食の形態と速度，土木学会論文集，N0.690，V-53，pp.83-93，2001
26) 小寺満，土田伸治，宮川豊章，鳥取誠一： 鉄筋コンクリートのひび割れと鉄筋の腐食に関する長期暴露試験－塩沢雪試験場における暴露実験－，コンクリート工学，Vol.35，No.2，pp.9-17，1997
27) 西田勝美，杉木六郎，冨山勝三： 鉄筋コンクリートのひびわれと鉄筋のさび－塩沢における 20
年放置実験の結果－，コンクリート工学，Vol.14，No.5，pp.36-40，1976
28) 神山一： コンクリート中の鉄筋のさび，セメント・コンクリート，No.308，Vol.10，pp.50-57，1972
29) 関博，丸山浩： 長期間海水浸漬した鉄筋コクリートはりのひびわれと内部鉄筋の腐食，港湾技術研究所報告，第 12 巻，第 3 号，pp.203-225，1973
30) 西山啓伸，秋元泰輔，富沢修次： ひびわれによる鉄筋の腐蝕に関する実験(その 2)，土木学会年次学術講演会講演概要集，Vol.13，No.5，pp.258-259，1975
31) 秋元泰輔，小坂寛巳，山内博司： ひびわれの生じている鉄筋コンクリート部材の耐久性に関する研究，コンクリート工学，Vol.27，No.2，pp.31-39，1989
32) 森芳徳，西島高秀，片脇清，小林茂敏，古賀康之： 海上に暴露した供試体中の鉄筋の腐食，日本
コクリート工学協会，コンクリート構造物のひび割れに関するシンポジウム発表報文集，Vol.10，
No.3，pp.1-16，1999
33) 谷内田昌煕，石橋忠良，佐藤勉： 鉄筋コンクリート橋梁のひびわれと鉄筋腐食に関する調査・研
究，土木学会論文集，Vol.378/V-6，1987
34) Bailey Tremper ： The Corrosion of Reinforcing Steel in Cracked Concrete，ACI Journal，Vol.43，No.10，
pp.1137-1144，194735) A. W. Beeby： Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete and its relation to Cracking，The StructuralEngineer，Vol.56A，No.3，pp.77-81，1978
36) A. W. Beeby： Cracking, Cover and Corrosion of Reinforcement，Concrete International，Vol.5，No.2，
pp.35-40，198337) 気象庁ホームページ：http://www.jma.go.jp/jma/index.html

39

参考資料
参表-1 に，供試体の一覧を示す．
参表-1 供試体の一覧(次貢へ続く)①番号 ②ひび割れ幅

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64

0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上③かぶり ④暴露期間 ⑤W/C
(mm)
(年)
(%)

⑥初期塩化物⑥初期塩化物
イオン濃度 ⑦暴露地点 ①番号 ②ひび割れ幅 ③かぶり ④暴露期間 ⑤W/C イオン濃度 ⑦暴露地点
(mm)
(年)
(%)
(kg/m3)(kg/m3)

65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132

20

30
1

55

0

つくば

50

70

20

30
1

55

0

新潟

50

70

20

30
1

55

0

沖縄

50

70

20

30
2.5

55

0

つくば

50

70

40

0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上

20

30
2.5

55

0

新潟

2.5

55

0

沖縄

5

55

0

つくば

5

55

0

新潟

5

55

0

沖縄

50

70

20

30

50

70

30

50

70

30

50

70

30

50

70

参表-1 供試体の一覧(前貢からの続き)①番号 ②ひび割れ幅

133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200

0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上③かぶり ④暴露期間 ⑤W/C
(mm)
(年)
(%)

⑥初期塩化物⑥初期塩化物
イオン濃度 ⑦暴露地点 ①番号 ②ひび割れ幅 ③かぶり ④暴露期間 ⑤W/C イオン濃度 ⑦暴露地点
(mm)
(年)
(%)
3
3
(kg/m )
(kg/m )

20

30

1

55

0.3

つくば

50

20

30

25

55

0.3

つくば

50

30
5

55

0.3

つくば

50

30

50

つくば

1

35

0

70

沖縄

30

50

新潟

つくば

25

35

0

新潟

70

沖縄

30

つくば

50

70

5

35

0

新潟

沖縄

41

201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268

0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上
0.2mm以下
0.3mm前後0.5mm以上

30

50

つくば

10

55

0

70

新潟

沖縄

30
10

55

0.3

つくば

50

30

50

つくば

10

35

0

新潟

70

沖縄

30

新潟

30

沖縄

50

つくば
10

55

0

50

沖縄

70

つくば

70

新潟

30
2.5

55

0

新潟

2.5

35

0

新潟

70

30

70

参写真-1，2 に，試験開始時のつくば，新潟，沖縄の暴露状況を示す．

参写真-1 つくばの暴露状況

参写真-2 新潟の暴露状況

参写真-3 沖縄の暴露状況

43

44

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

リード線設置方向

252
251
250
249
244
243
242
241
224
223
222
221

220
219
218
217
216
215
214
213
204
203
202
201

左側の数字：供試体番号
右側の数字：暴露期間

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

192
191
190
189
164
163
162
161
160
159
158
157
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5

108
107
106
105
104
103
102
101
100
99
98
97
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5

180
179
178
177
156
155
154
153

道

2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

路

152
151
150
149
148
147
146
145
64
63
62
61
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

60
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50
49
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

168
167
166
165
144
143
142
141
1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
※各架台に，12個ずつ設置※空白は，未設置位置

140
139
138
137
136
135
134
133
16
15
14
13

北

参図-3，4，5 に，つくば，新潟，沖縄の供試体の配置図を示す．

参図-3 つくばの供試体の配置図

国

道

歩

道

257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268

2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

225
226
227
228
233
234
235
236
253
254
255
256

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

117
118
119
120
193
194
195
196
205
206
207
208

5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
10
10

181
182
183
184
109
110
111
112
113
114
115
116

2.5
2.5
2.5
2.5
5
5
5
5
5
5
5
5

69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80

2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

29
30
31
32
169
170
171
172
65
66
67
68

1
1
1
1
1
1
1
1
2.5
2.5
2.5
2.5

17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

左側の数字：供試体番号
右側の数字：暴露期間

参図-4 新潟の供試体の配置図

45

防
波
堤

北

リード線設置方向※各架台に，12個ずつ設置

海

33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44

国

道

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

左側の数字：供試体番号
右側の数字：暴露期間

128
127
126
125
124
123
122
121
188
187
186
185

5
5
5
5
5
5
5
5
2.5
2.5
2.5
2.5

45
46
47
48
173
174
175
176
81
82
83
84

1
1
1
1
1
1
1
1
2.5
2.5
2.5
2.5

212
211
210
209
200
199
198
197
132
131
130
129

10
10
10
10
5
5
5
5
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85
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2.5
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2.5
2.5

229
230
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10
10
10
10
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10
10
10
10
10
10
10

海

北

リード線設置方向※各架台に，12個ずつ設置

参図-5 沖縄の供試体の配置図

46本報告書に付属する CD-ROM に収録したデータは以下のものである．

001 報告書本文
002 供試体の一覧
003 測定データ
0031 コンタクトゲージ
0032 自然電位
0033 鋼材の腐食状態
0034 鋼材の腐食状態の写真
0035 塩化物イオン濃度
0036 EPMA 分析
004 その他
0041 写真
0042 供試体の配置図
0043 ひび割れ図

47

土木研究所資料
TECHNICAL NOTE of PWRI
No.4310 January 2009
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