EE東北’23
2023年6月７日

蛍光X線分析装置によるコンクリートの塩分濃度測定
国土防災技術株式会社 営業本部法人営業部 企画広報課
吉井 彩香

目次
1.コンクリート塩分調査の必要性

2.蛍光X線分析法による試料分析
2.1従来分析(JIS法)と蛍光Ｘ線分析法
2.2分析コストと比較
３.実績と事例
3.1実績
3.2事例
４.参考技術

1.コンクリート塩分調査の必要性●高速道路等を含むインフラ構造物の約4割が、供用後30年以上経過し、経年劣化のリスクの高まりが懸念されている。
特に、コンクリート構造物である橋梁に至っては約6割が30年以上経過。
<高速道路の経過年数の推移><橋梁数（経過年別）>※「NEXCO東日本 インフラ長寿命化計画（行動計画） 令和3年11月11日

東日本高速道路株式会社」より引用

1.コンクリート塩分調査の必要性●塩害とは・・・ASR、疲労とともに三大損傷の一つコンクリート中に浸透したCl-（塩化物イオン）によって、鉄筋表面の不動態被膜が破壊され、鉄筋の腐食が進行する現象。
構造物表面への塩化物の付加

構造物内部への塩化物の浸透

塩害の発生メカニズム

ひび割れ，剥離など構造物破壊が発生

1.コンクリート塩分調査の必要性●塩害の発生要因

青森県が管理するAグループ橋梁のライフサイクルコストシミュレーション結果

・海水（風による付着および直接接触）・凍結防止剤（融雪剤）
・海砂（古いコンクリート構造物の材料）

日本全国、どこでも起こりうる問題です
インフラ構造物の維持管理にはコンクリートの塩分調査は不可欠※「青森県橋梁アセットマネジメント基本計画」より引用

劣化・損傷を早期発見し「予防保全」を行った場合、青森県の例では今後50年間で必要になる維持管理費用が最大2,055億円削減可能と試算

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.1従来分析（JIS法）と蛍光X線分析法
2.1 従来技術と蛍光X線分析法
1箇所につき粗骨材の最大寸法の3倍以上のコア1本を採取

コアを2cmピッチでスライスしそれぞれ150µm以下に粉砕JIS法にて塩化物イオン濃度測定【0～2cm】

【正面図】

JI
S法

硝酸で30分間煮沸した後，pH調整してろ過分析に要する期間：10検体/2週間【2～4cm】【4～6cm】

10cm

【断面図】

分析に要する期間： 1箇所/1週間【6～8cm】【8～10cm】

1箇所につきコンクリートドリルで3点から2cmピッチで粉末採取

蛍光
Ｘ
線分
析
法 3×

【正面図】

粉末試料を同深度毎に混合して数グラム分取し，75µm以下に微粉砕

専用カップに充填

蛍光X線分析法にて塩素イオン濃度測定【0～2cm】

分析に要する期間：30検体/1日【6～8cm】【2～4cm】

10cm

分析に要する期間：30箇所/1週間【8～10cm】【断面図】【4～6cm】

微粉砕～蛍光X線分析までの手順で特許取得（特許第6913413号）

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.2分析コストと比較① 蛍光X線分析法の原理

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.2分析コストと比較
試料
2次ﾌｨﾙﾀ

1次ﾌｨﾙﾀ
CCD

検出器
アワーズテック101A

強度（cps/uA）

Ｘ線管球

管球から発生するX線を試料に照射すると、元素ごとに固有のエネルギーの蛍光Ｘ線が発生

左のようなスペクトルが得られ、ピークのあるエネ
ルギー位置から元素を定性ピークの大きさ（蛍光Ｘ線の強度）から元素を定量
エネルギー（keV）

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.2分析コストと比較② 分析精度の検討

JIS法

JIS法

「蛍光Ｘ線分析装置を用いた塩化物イオン量の測定について」（東田ら、土木学会第65回年次学術講演会）より

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.2分析コストと比較
サンプルが粗粒

サンプルが微細J I S 法：粒径によらず分析値は一定

蛍光X線法：粒径が荒いと分析するごとに値が変わり、再現性ない

サンプルカップを振るたびに測定面の組成が変わる

組成は均一で、サンプルカップを振っても変化なし

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.2分析コストと比較③ 粉砕技術の開発
手動粉砕

本技術の独自粉砕法☆粉砕時間は9minで6検体（1.5 min/検体）！
☆粉砕容器（樹脂製容器）が使い捨てで洗浄不要！

★非常に疲れる・・・★時間もかかる・・・※30～60min/検体※容器は試料を試験後に保管、JISの試験機関に送付時にも活用しています。

安価な使い捨て容器を使用可能な自動粉砕装置と蛍光X線分析装置を組み合わせたコンクリート構造物の塩化物イオン濃度計測方法として特許取得完了！

2.蛍光X線分析法による試料分析 2.2分析コストと比較④ 蛍光Ｘ線分析の精度検証
粉末試料を同深度毎に混合して数グラム分取し，75µm以下に微粉砕

1箇所につきコンクリートドリルで3点から2cmピッチで粉末採取【正面図】

専用カップに充填

蛍光X線分析法にて塩素イオン濃度測定

硝酸で30分間煮沸した後，pH調整してろ過JIS法にて塩化物イオン濃度測定【0～2cm】【6～8cm】【2～4cm】

10cm【8～10cm】

【断面図】

3×

【4～6cm】

蛍光Ｘ線分析の精度確認
電位差滴定法による塩分濃度（kg/m3）

25

y = 0.9943x
R² = 0.9969

20※検量線作成（精度管理を兼ねる）のため、全体数量の 5 ％程度でJIS法分析も実施します。

15105005101520

蛍光X線分析による塩分濃度（kg/m3)

25

３.実績と事例 3.1実績
実績：23件（10,000検体以上）
発注年度

件名

発注元金額
（税抜）

工期

～ 2018.10 優良業務表彰

備考H29（2017）

東北自動車道十和田管内居熊井橋他２橋塩分調査業務

NEXCO東日本東北支社十和田管理事務所

24,810,000 2017.10

H30（2018）

山形自動車道 釈迦堂橋塩分調査業務

NEXCO東日本東北支社山形管理事務所

337,000 2019.3～

2019.4R01（2019）

東北自動車道 十和田管内構造物調査業務

NEXCO東日本東北支社十和田管理事務所

32,530,000 2019.6～

2020.2R01（2019）

秋田自動車道横手管内構造物調査業務

NEXCO東日本東北支社横手管理事務所

18,770,000 2020.2～

2021.3R02（2020）

コンクリート中塩化物イオン調査

民間企業

5,750,000 2021.2～

2021.8R03（2021）

湯沢横手道路 皆瀬川橋構造物調査業務

NEXCO東日本東北支社秋田管理事務所

22,000,000 2021.4～2022.4R03（2021）

秋田自動車道 協和橋構造物調査業務

NEXCO東日本東北支社秋田管理事務所

1,100,000 2021.6～2021.8

R03（2021）

東北自動車道平野橋（下部工）橋梁補修図作成業務

NEXCO東日本東北支社福島管理事務所

900,000 2021.6～ 2021.11

R03（2021）

コンクリート中塩化物イオン調査

民間企業

25,350,000 2021.8～2022.3

R03（2021）

東北自動車道 本宮～福島飯坂間構造物補修設計

NEXCO東日本東北支社福島管理事務所

42,880,000 2021.9～2022.8

R03（2021）

秋田自動車道 横手IC～協和IC間橋梁補修検討業務

NEXCO東日本東北支社秋田管理事務所

21,000,000 2021.9～ 2022.12R03（2021）

磐越自動車道 磐梯熱海～津川間構造物補修設計

NEXCO東日本東北支社会津若松管理事務所

27,488,000 2021.12～2022.4

R03（2021）

秋田自動車道 大久保橋含有塩分量分析業務

NEXCO東日本東北支社秋田管理事務所

800,000 2021.12～2022.1

R03（2021）

コンクリート中塩化物イオン調査

民間企業

5,180,000 2021.12～2022.8

R03（2021）

八戸自動車道 八戸管内橋梁塩分量調査

NEXCO東日本東北支社八戸管理事務所

1,800,000 2021.12～2022.3

R03（2021）

東北自動車道 仙台管内塩分量調査

NEXCO東日本東北支社仙台管理事務所

12,980,000 2022.3～ 2022.10

R04（2022）

コンクリート中塩化物イオン調査

民間企業

15,200,000 2022.4～ 2022.11 施工中

R04（2022）

東北自動車道 福島管内構造物補修設計

NEXCO東日本東北支社福島管理事務所

27,180,000 2022.4～

R04（2022）

磐越自動車道 いわき三和～小野間塩分量調査

NEXCO東日本東北支社郡山管理事務所

10,080,000 2022.6～ 2022.11 施工中

R04（2022）

山形自動車道 R4山形管内構造物補修設計

NEXCO東日本東北支社山形管理事務所

24,800,000 2022.6～

2023.6 施工中

R04（2022）

東北自動車道 R4仙台管内塩分量調査

NEXCO東日本東北支社仙台管理事務所

13,580,000 2022.9～

2023.3 施工中

R04（2022）

東北自動車道 紫波IC～安代IC間塩分量調査

NEXCO東日本東北支社盛岡管理事務所

27,850,000 2022.9～

2023.7 施工中

R04（2022）

八戸自動車道 R4八戸管内塩分量調査

NEXCO東日本東北支社八戸管理事務所

7,800,000 2022.9～

2023.3 施工中2023.2 施工中

３.実績と事例 3.2事例
JIS法による塩分調査の場合・・・

全面6cmまで要はつり：調査箇所

全面10cmまで要はつり

費用＆工程両面で調査地点を絞る必要がある ⇒ 最危険側の視点で調査地点を選定 ⇒ 過大な対策の実施
概算はつり量：4.7 ｍ3 ⇒

施工費：9,400万円

３.実績と事例 3.2事例
蛍光Ｘ線分析法による塩分調査の場合・・・

：調査箇所

4cmまで
要はつり対策不要

10cmまで要はつり6cmまで要はつり対策不要

現地状況から必要十分な調査地点を選定
概算はつり量：3.2 ｍ3 ⇒対策不要⇒

被害状況に応じた対策工の選定

施工費：6,400万円（3,000万円の削減）⇒

対策コストの最適化

４.参考技術
可搬型測定機器を駆使し、目視に頼らず試料採取地点や要対策範囲を最適化します。
39125740
143
1.2

1.3

0.8

1.2

101
46 17
107

311
2.6

428
226

13
2.91.52.77.2
131.8

46

試料採取地点＆要対策範囲の最適化：調査箇所
表面塩分濃度測定状況

測定結果画面

ご清聴ありがとうございました
詳細はブースB-011にて