コンクリート構造物の補修・補強に関するフォーラム2019

セメント系補修材料の基礎知識～ひび割れ注入工法と断面修復工法を中心に～

一般社団法人セメント協会
コンクリート普及専門委員会
セメント系補修・補強材料推進WG

1

「セメント系補修・補強材料の基礎知識」
第二版
••

•
•
•

2006年8月に初版
セメント系補修・補強用材料の選定において、わかり易く、活用し易い、実務的な技術資料
断面修復工法、グラウト工法を中心に材料・工法の解説
2011年8月に改定版
ひび割れ注入材、表面被覆材、表面含浸材、電気化学的防食工法等の工法・材料の解説を追加
耐久性、ライフサイクルコストについて解説
補修・補強に関する現場での失敗事例を解説

2

セメント系補修工法の分類
ひび割れ被覆工法（ひび割れのみを被覆する工法）
ひび割れの補修

注入工法
充てん工法（鋼材が腐食していない場合の工法）
左官工法

断面の修復
補修工
法

表面の被覆

モルタル注入工法
コンクリート充てん工法
吹付け工法
表面被覆工法アンカーピニング工法

はく落の防止繊維シート被覆工法
外壁複合改修工法
電気防食工法

電気化学的な補修

脱塩工法
再アルカリ化工法

本日、ご紹介する内容
出典：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-2013-、p.121

3

ひび割れ注入工法

4

セメント系（無機系）の注入工法の位置づけ
評価Ⅰで対象とするひび割れ（乾燥収縮や水和熱のひび割れなど竣工から数年内に収集するひび割れをさす）

ひび割れ（乾燥収縮など）
ひび割れ部の挙動
小大

適用可能なひび割れ幅

適用可能なひび割れ幅

補修 工法
補修材料

0.2mm以下

0.2～1.0mm

1.0mm以上

0.2mm以下

0.2～1.0mm

1.0mm以上

ひび割れ
被覆工法

注入工法

充てん工法

ひび割れ被覆工法

注入工法

充てん工法

塗膜弾性
防水材
or
ポリマー
セメント
ペースト

エポキシ樹脂注入材
or
アクリル樹脂
系注入材
or
注入用
ポリマー
セメント

ポリマー
セメント
モルタル
or
可とう性
エポキシ樹脂〈軟式系〉
エポキシ樹脂注入材
or
アクリル樹脂系
注入材

シーリング材（ウレタン樹脂）（シリコン樹脂）
or
可とう性
エポキシ樹脂塗膜弾性防水材

出典：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-2013-、p.121を加筆修正

5

セメント系（無機系）ひび割れ注入材の特徴
役割
既存コンクリートと同質の注入材料でひび割れを充てんして、外部からの劣化要因から鉄筋を守る

材料の特徴
ひび割れの隅々に注入材を充てんさせるために、
1）通常のセメントよりも細かい（超微粒子セメント）
2）流動性が持続できるように材料設計
6

セメント系（無機系）ひび割れ注入材の特徴

残分値（質量％）

特徴1：通常のセメントよりも細かい（超微粒子セメント）
100
9080706050403020100

普通ポルトランドセメント

超微粒子セメントの最大粒径は、普通ポルトランドセメントの1/4程度

超微粒子セメント

0.1

1

10100

粒子径（μm）
超微粒子セメントの粒度分布 測定例（中村 他：MMCC研究報告、No.2（1989））

7

セメント系（無機系）ひび割れ注入材の特徴
特徴1：通常のセメントよりも細かい（超微粒子セメント）

8セメント系（無機系）ひび割れ注入材の特徴

Pロート（秒）

特徴2：流動性が持続する

4540
35302520151050

W/0=80%W/0=70%W/0=60%

水道水

NSKS-003
規定値

練混ぜ
0直後

W/Bによって、流動性が異なるものの、日本建築仕上材工業会の規定値を十分に満足する。

6030
注水からの時間（分）9セメント系（無機系）ひび割れ注入材の規格値一例
日本コンク
リート工学会

鉄道総合技術研究所

住宅都市
整備公団

流動性

25±5秒

25秒以下

25±5秒

ブリーディング率

2％以下

2％以下

流下時間

NEXCO構造物
施工管理要領日本建築仕上材工業会

45秒以内

30秒以内

保水係数

30～65

0.30～0.65

硬化収縮率

3.0％以下3.0％以下

初期膨張率
乾燥

モルタル
接着強さ

0.05％以下

0～3.0％

2％以下
4N/mm2以上4N/mm2以上
1N/mm2以上

湿潤

付着力耐久性
保持率
曲げ強度

標準

0.5N/mm2
以上
4N/mm2以上

温冷

5N/mm2以上

4N/mm2以上
4N/mm2以上

圧縮強度

使用する構造物の設計基準強度以上

吸水率

15％以下

15N/mm2以上
15％以下＊試験方法などの詳細については、各規格をご参照ください。

15N/mm2以上
15％以下
10セメント系（無機系）ひび割れ注入材の試験法一例
収縮率
流下時間
• 漏斗等を使用し、注入材の施工性を評価• 練り混ぜ直後、60分後の流動性を測定

接着強さ• 材料の硬化に伴う収縮の程度を測定

Pロート試験機曲げ強さ

膨張収縮率測定状況• コンクリート等と注入材の接着性を • 注入材の曲げ強さを評価

接着強さの試験体評価する試験

接着強さの試験方法

11セメント系（無機系）のひび割れ注入材の施工①手動式・機械式注入工法
ひび割れにアルミパイプ等の注入器具を取り付けて、ひび割れを補修する方法②自動式低圧注入工法
ゴム、ばねの復元力や空気圧を利用した専用器具を使用して、低圧・低速で注入材を注入する方法
表 自動式低圧注入工法の種類（セメントジﾔーナル:コンクリートのひび割れがわかる本）

ゴムの復元力を利用

ばねの復元力を利用

空気圧を利用12セメント系（無機系）のひび割れ注入材の施工手順
下地処理

注入冶具取付ひび割れのシール注入材の練混ぜ

注 入

仕上げ
END

下地処理

表面の油分・ほこりを注入冶具の付着を阻害しない様、十分に除去注入冶具取付

プレートの設置間隔は25cmを目安に注入冶具をエポキシ樹
脂で貼付けひび割れのシール注入材が漏れない様、冶具の間のひび割れを止水材等で隙間無くシール
13

セメント系（無機系）のひび割れ注入材の施工手順
下地処理

注入冶具取付ひび割れのシール注入材の練混ぜ

注 入

注入材の練混ぜ

高速ハンドミキサー等で十分に練り混ぜて、目詰まり防止の為、細かい網（ストッキング）に材料を通し、練りダマを分離する
注 入

躯体内部が乾燥している場合、事前にクラック内部へ水通しを行う。作業中は、注入材が噴出す恐れがある為、メガネ等の保護具を必ず着用する
仕上げ

仕上げ
END

注入材の硬化を確認後、注入冶具を除去し、表面をサンダー等で平滑に仕上げる
14

セメント系（無機系）のひび割れ注入材の施工手順

15

特徴1：通常のセメントよりも細かい（超微粒子セメント）

断面修復工法16

断面修復工法の一般●左官工法，充てん工法，吹付け工法※過去に多く採用され，実績の多い工法【断面修復工法の特徴】
構造物を健全な状態に回復可能
既存コンクリートの性状に近い既存構造物あるいは建設時の水準以上とすることが可能

劣化したコンクリート部分ならびに腐食した鉄筋部分を完全に除去
セメントモルタル
ポリマーセメントモルタル
断面修復工法に使用する材料を適切に選択する

補強（力学的性能向上）も可能

鉄筋量の追加による構造物の耐荷性や耐震性等の向上

あらゆる劣化原因や劣化の進行過程に対応が可能

劣化原因(中性化，塩害，凍害，化学的腐食，ｱﾙｶﾘ骨材反応），劣化の進行過程（潜伏期，進展期，加速期，劣化期）

他の補修工法との併用による相乗効果

他の補修工法との併用実績が多い

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断面修復工法の種類と特徴■左官工法
型枠を設置せずコテ等を用いて断面修復材を塗りつける工法●型枠の設置が不要●断面修復箇所が小規模や点在している場合に適用（経済的理由）●施工方向：全ての方向に（下向き，横向き，上向き）適用可能

18

断面修復工法の種類と特徴■充てん工法型枠を設置し，流動性の高いモルタルやコンクリートを流し込む工法
断面が10cm以上：コンクリート打継ぎ工法，プレパックド工法
断面が5cm程度：モルタル充てん工法●大規模（100m2以上）に適用●厚い面でも塗り重ねが不要●型枠を組むことで，構造体の側面や下面にも施工が可能【側面充てんの施工】【下面充てんの施工】

19

断面修復工法の種類と特徴■吹付け工法型枠を設置せず，モルタルやコンクリートを圧縮空気や遠心力等により施工する工法●主に上向きや側面の断面修復に用いられる湿式吹付け工法●吹付け設備が比較的コンパクト●リバウンドが比較的少ない

乾式吹付け工法●施工能力が大きい●1層当たりの施工厚さが厚い(10cm以上）●長距離圧送が可能

20

施工の規模・方向による分類
コンクリー ト上 面
修復面積

規模（修復面積）

施工

方

ー

大～小コ
ン
ク
リ

向上向き，横向き，下向き

ト側
面

上向き施工
⇒

小吹付
け工法

左官工法

横向
き
施工

吹付
け工法

左官工法

左官工法

大充
填工法

充
填工法

充
填工法

吹付
け工法

下向き施工
コンクリー ト構 造 物

コンクリー ト下 面
21

断面修復材の選定フローの一例
発注者の補修指針、マニュアルの有無
有無断面修復材の品質規格の有無
有

品質規格に適合する製品の選定

無

類似した構造物の補修指針、マニュアル等の品質規格を参考に選定＊考慮すべき要求性能があれば、抽出・追加する補修対象の劣化原因、環境条件を考慮し、断面修復材の要求性能を抽出した後、規格値を決定
22

断面修復材の種類
セメントモルタルとポリマーセメントモルタルの材料構成②ポリマーセメントモルタル①セメントモルタル
セメント

細骨材

混和材料その他

ポルトラン
ドセメント
等

川砂、砕砂、珪砂、天然・人口
軽量骨材等

短繊維類、保水剤、化学混和剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、鉄筋
防錆材、膨張材、高炉スラグ微粉末、シリカフューム等

ポリマー〔エマルジョンタイプ〕
酢酸ビニル系（エチレン・酢酸ビニル等）、アクリル酸エステル（スチレン・アクリル酸エステル等）、スチレンブタジエンゴム（SBR）〔再乳化タイプ〕
酢酸ビニル系（エチレン・酢酸ビニル等）、アクリル酸エステル（スチレン・アクリル酸エステル等）
23

セメントモルタルとポリマーセメントモルタルの特徴
出典：土木学会：コンクリートライブラリー，表面保護工法設計施工指針（案）［工法別マニュアル編］，No.119

セメントモルタル① 構造体コンクリートと同等以上の強度、同等の弾性係数、熱膨張率が得られる。
② 練混ぜ、施工が容易で大断面の施工に適する。
③ 電気抵抗性が低い。

ポリマー
セメントモルタル① 構造体コンクリートとの接着（付着）力が大きく、乾燥収縮が小さい。
② 練混ぜ、施工が容易で大断面の施工にも適する。
③ 曲げ、引張強度が大きい。
④ 劣化因子の浸入に対する抵抗性に優れる。
24

セメントモルタルとポリマーセメントモルタルの特徴
出典：土木学会：コンクリートライブラリー，表面保護工法設計施工指針（案）［工法別マニュアル編］，No.119

種類
性能

セメントモルタル

ポリマーセメントモルタル
小←P/C→大ポリマーモルタル（エポキシ樹脂系）

施工方法の種類
左官・充てん・吹付け工法（３種類 ）＞ 左官工法（１種類）
弾性係数
高低曲げ/圧縮強度比
低高引張/圧縮強度比
低高
接着性（付着性） 可良
湿潤面接着性可可不可もある
熱膨張係数
小大耐火、耐熱性
大小価格安高注）本表基本性能の比較では、繊維を混入していないプレーンの状態を示している。

25

断面修復工の要求性能（力学的性能）■圧縮強度試験
角柱供試体（JIS A 1171, JIS R 5201）

円柱供試体（JIS A 1132, JIS A 1108）
鋼製型枠

ブリキ製
使い捨て型枠

プラスチッ
ク製
使い捨て型
枠

角柱供試体の型枠
円柱供試体の型枠角柱供試体による測定状況

円柱供試体による測定状況〈評価での留意点〉
・供試体の形状および寸法が違うため、同一材料を使用しても強度値が異なる。
・環境温度によって、強度発現性が異なる（試験室と実現場では強度値が異なる）。

26

断面修復工の要求性能（力学的性能）■接着強度試験（JIS A 1171）

引張荷重

ポリマー
セメントモルタル
モルタル基板■接着強度試験（その他の試験方法）

油圧式簡易引張試験機

建研式引張試験機

 基材にコンクリー
ト平板を使用 試験時にカッタで切込みを入れるが、若材齢では接着強度に影響する場合がある
27

断面修復工の要求性能（力学的性能）〈接着強度の評価における留意点〉
破断箇所と接着強度値により評価が大きく異なる。

28

断面修復工の要求性能（ひび割れ抵抗性）
ひび割れ抵抗性試験

長さ変化率試験方法（直接モルタルの長さ変化を測定する）〈長さ変化の評価における留意点〉
試験方法により養生条件が異なる（JIS A 1171，NEXCO試験法432等）

養生条件によりモルタルの乾燥収縮が異なる
長さ変化試験の測定状況例
29

断面修復工の要求性能（耐久性能）
中性化試験●中性化促進環境槽内（CO2濃度5％）に静置した試験体を割裂し，試薬で中性化深さを測定する。この結果から中性化速度係数を算出。

塩化物イオン浸透深さ試験.
●塩水に浸漬した後，試薬で浸透深さ○を測定して評価●電気泳動による試験前後の濃度の○差から評価
30

断面修復工の要求性能（耐久性能）
凍結融解抵抗性試験●試験体温度が+5～-18℃となるように凍結融解を行った後，外観，共鳴振動（相対動弾性係数），質量変化から評価。

耐硫酸性試験

●所定の濃度の薬品（硫酸）に浸漬後，31○浸透した深さから評価

断面修復工の要求性能（施工性能）
モルタルのフレッシュ性状を確認する試験方法
フロー試験器具

スランプ試験器具

左官材、吹付け材の施工性能を主に評価する器具
現場で試験困難

J14ロート試験器具

充填材の施工性能を主に評価する器具

現場で簡易に試験可能

32

断面修復工の施工フロー
コンクリートの劣化の場合
コンクリートの劣化
劣化

コン

ク

リ

鉄筋腐食に起因する劣化の場合
鉄筋腐食に起因する劣化

ー

トの除去

【6.1.2(1)】

鉄 筋 の 錆 除 去
塗 布 含 浸 処 理 および 吸 水 調 整 処 理【6.1.2(2)】鉄 筋 防 錆 処 理
左官工法 【6.1.3(2)】充てん工法
型枠・機材設置【6.1.3(3)】計量

施と練混ぜ工養【6.1.2(1)】【6.1.2(3)】
吹付け工法
機材設置
【6.1.3(4)】【6.1.3(1)】【6.1.3(2)(3)(4)】

生

前前処処
理理工工

断断面
面
修
修
復工復工

【6.1.4および6.1.5】
33

前処理工での留意点1
フェザーエッジの発生防止
フェザーエッジ部では断面修復材の厚みが薄くなり，はがれ，ひび割れ等の再劣化を起こしやすい。

はつり箇所の周囲に10mm程度カッターを入れる

断面図

鉄筋

フェザーエッジ

断面図

鉄筋

カッター目地（深さ１０mm程度）

下地材のほこり等の除去
高圧洗浄等で下地に残るほこり，脆弱部は取り除く

はつり作業により生じる，下地材のほこり等は断面修復材の接着不良の要因となる。

34

前処理工での留意点2
プライマー材(吸水調整材），防錆材(亜硝酸塩系）使用の留意点

断面修復材とプライマーの組合せによっては，接着強度に差が生じる場合がある。

防錆材を断面修復材に添加した場合，断面修復材の物性（流動性，凝結時間等）が変化する場合がある。

●プライマーは，施工要領書●に記載された材料を使用。
●希釈の有無，塗布量，塗布●間隔を確認の上使用。

●防錆材（亜硝酸塩系）を●断面修復材に添加する際は，●製造業者に確認。

35

前処理工での留意点3
鉄筋の錆除去，防錆処理における留意点

鉄筋のほこりの除去

高圧洗浄でほこりを確実に除去

防錆材の付着を阻害

錆を落とした鉄筋を放置す
ると，錆が再び生じる

防錆材の塗布は，錆落し後早めに行い，塗り残しがないように塗布

ポリマーセメント系防錆材の塗布方法

鉄筋の凹凸が鉄筋防錆材でなくならないように注意して塗布

錆の再発生防止〔悪い塗布例〕

防錆ペースト〔良い塗布例〕

鉄筋36

断面修復工での留意点1●練混ぜ水量が物性に与える影響
練混ぜ水量の増加(過剰)練混ぜ水量の減少(不足)

流動性
コテ押え
吹付け
圧縮・曲げ強度

上 昇
ダ レ
ダ レ低 下

低 下
負荷増
閉 塞
上 昇

接着・耐久性

低上

指標

下昇※

※状況により低下：締め固め不足が発生した場合●練混ぜ水量は，製造業者が定めた範囲内で決定。
●フロー試験等で，材料の適切な硬さを判断する。
出典：土木学会：西日本旅客鉄道 鉄道本部施設部：コンクリート構造物補修の手引き[第三版]37断面修復工での留意点2●練混ぜ機械が性能に与える影響
アルミ製攪拌羽根のハンドミキサ
容器や骨材により削られ，アルミの粉が発生
アルミの粉がセメントのアルカリ成分と反応することで発泡（水素ガスが発生）し，断面修復材の強度低下を起こす場合がある。

アルミ製攪拌羽根の付いたハンドミ
キサは使用しない38

断面修復工での留意点3●練混ぜ機械が性能に与える影響
ハンドミキサの羽根の形状
ディスクタイプ

カゴタイプ

流動性の高い材料に適する充てん材(グラウト材)向き

粘性の高い材料や繊維が入った材料に適する
左官、吹付け材向き

羽根の形状は練り混ぜる材料の種類に合わせ適宜選択

39

断面修復工での留意点4●練混ぜ時間が性能に与える影響
練混ぜ時間が短い場合，接着強度が低くなる傾向
ポリマーセメントモルタルでは，練混ぜ時間が短いと，ポリマーの性能が発揮されない場合があるため。

所定の性能を発揮させるため十分な練混ぜが必要
ただし，過剰な練混ぜは，エアーの巻き込み等による強度低下をまねく場合もある。

適切な練混ぜ時間を確認
40

断面修復工での留意点5●養生方法，冬期・夏期の注意事項
強風・直射日光による乾燥ひび割れ防止
シート養生，養生剤の塗布
冬期，強度発現前の初期凍害防止
・練混ぜ水に温水を使用
・シート養生，ヒーター養生※急結の恐れがあるため水を40℃以上に加熱しない〔シート養生状況〕

夏期，高温時の異常凝結防止
・練混ぜ水に冷水を使用，冷却41

施工例のご紹介

42■施工例（その１） 断面修復工法（左官工法）
劣化したRC構造物（橋梁）の欠損部〈現場概要〉☆高速道路の高架橋の鉄筋腐食による断面欠損。
☆アルカリ性付与材および防錆ペーストを適用。
☆ポリマーセメント系断面修復材（左官工法）で補修。

施工状況

施工状況

43

■施工例（その２） 断面修復工法（左官工法）
経年劣化した導水路〈現場概要〉☆磨耗により導水路の躯体コンクリート表面が劣化。
☆高圧洗浄機により脆弱部を除去し，止水を行った。
☆ポリマーセメント系断面修復材（左官工法）で補修。

補修前状況

補修後状況
44

■施工例（その３） 断面修復工法（充てん工法）
融雪剤で凍害劣化した橋台〈現場概要〉☆東北地方山間部の道路橋台コンクリートが劣化。
☆融雪剤を含む水が路面から橋台側面に供給され劣化が促進。
☆高流動ポリマーセメント系断面修復材（充てん工法）で補修。

補修前状況

補修後状況
45

■施工例（その４） 断面修復工法（充てん工法）
化学的腐食により劣化した橋台〈現場概要〉☆北海道に所在する道路橋の強（pH=1.5）と接触するフーチング部および橋台躯体かぶり部が化学的腐食により劣化。
☆耐酸性セメントを用いたコンクリート（充てん工法）で補修。

型枠の設置

コンクリートの充てん状況

施工状況
46

■施工例（その５） 断面修復工法（充てん工法）
塩害により劣化した桟橋〈現場概要〉☆桟橋の橋桁部のコンクリート劣化(塩害)部分をはつり落とし、鉄筋を露出・防錆処理し、スターラップ筋を交換。
☆設計荷重増に伴う鉄筋量を増加させた後、充てん工法で補修。

打設状況

10年経過後の橋桁部の外観補修終了後の橋桁

47

■施工例（その６） 断面修復工法（湿式吹付け工法）
施工規模の大きい建築構造物〈現場概要〉☆施工後80年以上経過した大規模建築物☆中性化等による劣化が進行。
☆炭酸ガスの遮断性に優れるポリマーセメントモルタルで補修。

施工状況

施工状況
48

■施工例（その７） 断面修復工法（湿式吹付け工法）
橋脚巻き立てによる耐震補強〈現場概要〉☆橋脚の耐震補強工事に、ポリマーセメントモルタルを巻き立てる■工法が採用された。
☆湿式吹付け工法用断面修復材（ポリマーセメントモルタル）を使用。

吹付け状況

耐震補強後の橋脚
49

■施工例（その８） 断面修復工法（乾式吹付け工法）
塩害により劣化した道路橋RC床版の下面〈現場概要〉☆寒冷地にあり，凍結防止剤として塩化○カルシウムが散布されていた高架橋の○床版端部。
☆凍結防止剤による塩害劣化が顕在化。
☆長距離圧送が可能な乾式吹付け工法○が採用された。

吹付け状況

道路橋の外観施工終了後の状況

50

■施工例（その９） ひび割れ注入工法
漏水を伴うひび割れが発生したコンクリート壁面〈現場概要〉☆ダムの取水棟に発生した漏水を伴うひび割れを超微粒子セメントスラリーで補修☆ひび割れ幅0.2～0.4mm、躯体厚さ3.0mの壁面に、手押しポンプで注入材を低圧注入。
☆ひび割れ内部の洗浄ののち、セメント比120％の低濃度スラリーを先行注入☆ひび割れ幅によって60～80％の範囲（標準70％）で本注入

補修前の状況

補修の状況
注入状況

51

セメント系補修・補強材料の製品紹介
左官工法、吹付け工法等工法毎に整理した製品カタログを作成しました。
製品を検討する際にご活用下さい。

左官工法用（ポリマー）セメントモルタルの一例

本製品紹介は会場の出入口付近にございます。
ご自由にお持ち帰り下さい。

製品紹介の表紙52

セメント系補修・補強材料の製品紹介－お詫びと訂正箇所のご案内－
配布しております製品紹介に間違った表記がございます。
謹んでお詫び申し上げるとともに下表のように訂正させていただきます。

掲載頁

正誤

7,8,
裏表紙

日鉄高炉セメント株式会社

日鉄住金高炉セメント株式会社

4,5,6,
日鉄セメント株式会社
7,8,11,
https://cement.nipponsteel.com/
裏表紙

日鉄住金セメント株式会社
http://www.ns-cement.nssmc.com/

53

ご清聴有難うございました54