淺沼組技術研究報告№32(2020)

４．劣化診断システムの適用による既存建物のリニューアル時の余寿命評価
Evaluation of Service life on Renewal Buildings Applying Deterioration Diagnostic System
加藤 猛＊１

新田 稔＊２

山﨑 順二＊１

山田 幸一＊３

要 旨コンクリート構造物の健全度を判断する上で中性化は重要な劣化指標である。そこで，名古屋支店の耐久性調査において，劣化診断システムを適用して中性化進行を指標とした耐用年数を評価した。具体的な手法として反発度や中性化深さの測定に加え，透気試験による耐久性評価のチャートを用いた。その結果，反発度による推定強度は設計基準強度を満たし，築 29 年経過後も屋内および屋外における中性化深さは 7mm 程度であった。また，耐久性評価のチャートによると名古屋支店の屋外では定期的なメンテナンスがされることで，今後概ね 70 年供用できると考える。
キーワード：劣化診断／中性化／透気試験／耐用年数
１．はじめにるコンクリートにおける中性化進行を指標とした耐久性評価のチャート 6)の図－14 を作成した。

コンクリート構造物の劣化要因の一つである中性化はコンクリート構造物の健全度を判断する上で重要な劣化

本報では，劣化診断システムを名古屋支店に適用して1)指標である。JASS5 では中性化進行予測手法として√t 則

耐久性，耐用年数，余寿命の調査を行なった結果についてが示されており，仕上材を有する場合，中性化速度係数に述べる。

各種仕上材の中性化率を乗じることで評価している。しかし，コンクリート自身，材料の品質が確保されていて２．劣化診断システム

も，施工には複数のプロセスを踏むため，施工過程により2.1 概要

耐久性能が左右される。さらに，実構造物においてはコン劣化診断システムの概要を図－1 に示す。耐久性評

クリート内部の水分状態やコンクリートが静置される環

価を行なうためには構造物の劣化度を適切に評価する

境条件によっても中性化の進行程度は異なる 2，3)とされことが重要である。0 次調査から 2 次視調査になるにている。そのためコンクリートを原位置で評価することつれて高度な評価が可能になるが，調査に要する費用が重要である。

や手間がかかるうえにコンクリートコアの採取などに透気試験は原位置におけるコンクリートの粗密の程度より，躯体の損傷が伴う。しかし，本システムは 0 次を非／微破壊で評価する方法として用いられており，土と 1 次調査の非破壊調査に加え，微破壊調査を行うこ木構造物では，コンクリートの施工中の品質確認のためとで，より詳細な調査が可能となる。非破壊調査およの評価試験として適用されるようになってきた。また，コ

び微破壊調査の結果による耐久性評価チャートを適用

ンクリート面において透気試験から得られる透気係数とし，建物の耐用年数を評価することで，建物の余寿命中性化速度係数には高い相関関係がある

4)とされているを定量的に推定する。

ため，透気係数よりコンクリートの中性化進行予測をするといった用途として起用することが望まれる。しかし，低度
コスト低仕上材を有する場合，透気試験が仕上材の影響を受けるため透気試験単体での中性化進行の評価は難しい。これ評価までに，仕上材を有するコンクリートにおける透気試験に関して実験的検討 5，6)をした結果，ダブルチャンバー法とドリル削孔法の透気試験結果を複合させた透気抵抗とコスト高高度仕上材を有するコンクリートの中性化速度係数との間に高い相関関係にあることを示した 6)。また，仕上材を有す*１技術研究所建築材料グループ

定期点検・書類調査（0次調査）
・外観目視
・使用材料の調査
・構造物情報の書類調査等
非破壊調査（1次調査）
・かぶり厚さ（電磁波レーダー法）
・表層コンクリートの品質（ダブルチャンバー法）
・仕上げ材の浮き・剥離（赤外線サーモグラフィー）等
詳細調査（2次調査）
・強度・中性化（コア採取）
・鉄筋腐食状況（はつり）・元素分析（XRD）

非破壊＋微破壊調査（1.5次調査）
・ダブルチャンバー法（非破壊）・ドリル削孔法（微破壊）図－1 劣化診断システムの概要*２東京本店建築部品質管理室
4-1*３名古屋支店建築部工事課

淺沼組技術研究報告№32(2020)

2.2 劣化診断システムにおける耐久性評価チャート「表面法」「ドリル削孔法」

耐久性評価チャートに関する概念図を図－2 に示

DC 法

DB 法す。
「表面法」であるダブルチャンバー法(以下，DC法)上材の中性化抑制効果について評価し，「削孔法」仕上材の評価であるドリル削孔法(以下，DB 法)でコンクリートの中コンクリートの評価性化に対する抵抗性を評価する。この 2 つの透気試験
図－2 評価方法の概念図を複合し評価することで仕上材を有するコンクリート
DB法 透気速度（kPa/sec）の中性化進行を指標とした耐久性評価を行う。
耐久性評価チャートを図－3 に示す。これは x 軸方向が DC 法による仕上材の評価を表し，y 軸方向が DB法によるコンクリートの評価を表している。DC 法お
よび DB 法の測定結果が位置する場所で，仕上材を有するコンクリートにおける中性化の抵抗性を判断し，寿命予測をする。基準として JASS57)の各供用年数を境界線として示している。なお，本報では，式(1) 6)

10130年
65年
100年
200年

0.10.010.001 0.01 0.1110100
DC法 透気係数（×10-16ｍ2）

図－3 耐久性評価チャート（R2=0.78)を用いて，中性化が 40mm に達するまでの中性化速度係数(A)に対応する透気抵抗(R)を用いて各25mm 50mm 25mm

供用年数の境界線とした。透気抵抗は式(2) 6)に示す。

ここに，

(1)

(2)

R:

透気抵抗

[－]

kT

:

透気係数

[×10-16m2]

API:

透気速度

[kPa/sec]:

重みづけ係数(α=0.5,β=2)[－]

Air flow

Innerchamber
OuterchamberSoftrubberEpoxy resinpump
NeedleSilicon tube

10 mm

= −1.67 ln( ) + 6.86
11=+

Vacuum pump

Vacuum pump
50 mm

Unidirectional air flow

Silicon plug

図－4 透気試験（左：DC 法，右：DB 法）
K:

透気係数

[×10-16m2]

2.3 透気試験L:

透気深さ[mm](1) ダブルチャンバー法（DC 法）

Vc:

内部チャンバーの体積[m3]DC 法は，透気性測定部の内部チャンバーと圧力調整用

A:

内部チャンバーの断面積[m2]の外部チャンバーの独立 2 重構造から成り立っている(図μ:空気の粘性[Ns/m2]－4 左)。外部と内部の圧力を等しく制御することで，外ε:空隙率(0.15)[－]

部から内部のチャンバーに空気の流入を物理的に排除し，

Pa:

外気圧

[N/m2]

ΔP:

t0~ tf 間の圧力増分[N/m2]

tf:

計測の終了時間

[s]

t０

:

測定開始時間(60 秒後)

[s]

α, β

Skin の影響 8)を根本的に解決した試験方法である。内部
チャンバー下からの栓流によるチャンバー内の経過時間と気圧変化量からかぶりコンクリートにおける透気係数(2) ドリル削孔法（DB 法）

および透気深さを式(3)，式(4)より求める。なお，内部・DB 法を(図－4 右)に示す。DB 法は，試験位置に設けた外部チャンバーをコントロールすることで内部チャンバドリル孔(直径 10mm×深さ 50mm)をシリコン栓にて密封ーにおける一次方向の透気性を評価している。このため，し，孔内を減圧後，孔内部の圧力が 21.3~25.3kPa の圧力測定部における空気流は，ベンチマークの RILEM 法における気体の流れと近いものと報告されている 9)。
+Δ−Δ=
∙
∙
2∙ ∙−
ここに，=2・・・・に戻るまでに要する時間より簡易透気速度（kPa/sec）を求めることで，かぶりコンクリートの透気性を評価する。削孔することで，仕上材による影響を大きく受けることな(3)

く削孔内のコンクリート部における透気性の評価ができると示唆されている 10)。算出式については式(5)に示す。
25.3 − 21.3(kPa)
透気速度 =(5)
圧力が戻るまでの時間(sec)

(4)
4-2

淺沼組技術研究報告№32(2020)

３．調査概要3.1 建物概要
調査した建物の外観を写真－1 に，建物の概要を表－1に示す。調査建物は竣工から 29 年経過しており，外壁のタイルの張替えや複層塗材の重塗り等はされておらず，また屋内の仕上材についても同様である。調査位置につ

写真－1 調査建物外観

いては図－5 に示す。
表－1 建物概要

3.2 調査項目

JIS A 1155「コンクリートの反発度の測定方法」11)に準じ

建物名称
竣工年
所在地
構造種別
階数てリバウンドハンマーを実施した。リバウンドハンマー

コンクリートの仕様

は 1 ヶ所につき 9 点測定した平均値を反発度 R とする。

仕上材の仕様（調査部）(1) 反発度 R
コンクリートの表面がみられた図－5 の位置において㈱淺沼組 名古屋支店
1991 年
愛知県名古屋市中村区名駅南 3-3-44
鉄骨鉄筋コンクリート造
地下 1 階，地上 8 階
Fc=24 B1F 柱，壁 1F 床，梁Fc=21 基礎，地中梁 1F～塔屋，屋根複層塗材，モルタル(2) 仕上材の劣化度
透気試験を行う位置において JIS K 5600-8「塗膜劣化の評価」12)に基づき，仕上材の膨れ，さび，割れおよびはがれの程度を表－2 および表－3 に示す等級表より等級分けすることで仕上材の劣化度を目視で評価した。
(3) かぶり厚さおよび中性化深さ
かぶり厚さは電磁波レーダで測定し，中性化深さはNDIS 3419（ドリル削孔粉を用いたコンクリート構造物の中性化深さ試験方法）13)に準じ，4 点測定した平均とした。

図－5 調査位置(4) 比抵抗（コンクリート内部の水分状況）
比抵抗は，Φ10×50mm の孔を 50mm 間隔に 4 点削孔

表－2 欠陥の量を表示するための等級表 12)

し, 図－6 中の写真に示すステンレスブラシ電極を挿入して測定する。図－6 中の写真に示す比抵抗計を用いて100Hz の矩形波電流を C1 と C2 間に印加して，P1 と P2間での電位差を測定し，式(6)によって比抵抗を求める。
V
比抵抗(ρ) = 2 ∙ π ∙ a ∙(6)
I
ここに，
ρaV
I:

比抵抗[kΩ･cm]:

電極間隔[cm]:

P1 と P2 間の電位差[V]

印加電力

[A]

表－3 欠陥の大きさを表示するための等級表 12)(5) 透気試験
DC 法については，6 点測定し,相乗平均したものを透気係数 kT とした。DB 法については，4 点測定し，相乗平均したものを透気速度とした。

４．調査結果4.1 反発度 R
反発度 R での強度を推定には，構造物から採取したコアによる圧縮強度と反発度 R の検量線を引き，検量線から強度を推定することが望ましいが、調査建物からコア

図－6 比抵抗測定方法
4-3

淺沼組技術研究報告№32(2020)

表－4 仕上材の劣化等級
屋内

劣化現象
膨れさび
割れ
はがれ

屋外

B1-階段

1F-階段

6F-階段

1F-階段

6F-階段

6F-壁

8F-壁0 (S0)000 (S0)

0 (S0)00
2 (S2)0 (S0)
000 (S0)

0 (S0)
0
22 (S2)0 (S0)
0
4
4 (S4)0 (S0)
03
1 (S3)0 (S0)00
1 (S1)＊S:欠陥の大きさの等級（kgf/cm2）,50に 示 さ れ る 強 度 推 定 式 Fc=13R-184

40

および Fc=7.3R+100（kgf/cm2）から得30られた値の平均値を推定強度として示す。

反発度R

建築学会15)

反発度40

推定強度

302020リバウンドハンマーの測定結果および反発度 R10により推定される強度を図－7 に示す。地下の躯体

0Fc=2410Fc=21

推定強度（N/mm2）が得られなかったため、日本材料学会 14)および日本

0G1G2

では設計基準強度 24N/mm2、地上の躯体では設計基

w1B1

準強度 21N/mm2 であるが図－7 より B1 の平均反発C1C21F

C3C1C2C3C14F

C2C36F図－7 反発度および推定強度度は 45.7 であり、1，4 および 6F の平均反発度は42.3 であることから躯体の設計基準強度の違いを反発度 R によって確認することができた。また、いずれの位置においても推定強度は設計基準強度を満たしていることが確認された。

B1-内階段

1F-内階段
写真－2 屋内仕上材の状況

6F-内階段1F-外階段6F-外階段

6F-外壁

4.2 仕上材の劣化度
本調査における仕上材の劣化度の結果を表－4に、また調査時における仕上材の状況を写真－2および写真－3 に示す。調査結果より屋内・屋外に関わらず、膨れやさびの劣化現象は認められなかった。屋内では、1F-内階段において一部はがれがみられたものの、割れやはがれの劣化もほとんど認められなかった。一方、屋外では外部階段において割れやはがれによる劣化が確認された。特に、6F-外階段では劣化が著しく、また写真－3 の

8F-外壁
6F-外階段-全体
写真－3 屋外仕上材の状況

6F-外階段-全体よりはがれは局所的に多く発生し4.3 中性化深さ
かぶり厚さと中性化深さを図－8 に示す。かぶり厚さの平均は 50.3mm で最大かぶり厚さは屋内6F-階段において 67mm、最小かぶり厚さは屋外8F-壁および屋外-8F-壁において 20mm であった。
中性化深さは屋内・外において複層塗材とモルタかぶり厚さ・中性化深さ(mm)ている状態であった。
80706050403020100

かぶり厚さ中性化深さ

モルタル

B1-壁 B1-階段 1F-階段 6F-階段 1F-階段 6F-階段 6F-壁ルが施されている位置の中性化深さは同程度であ

屋内り，築 29 年経過しているものの，中性化深さの平8F-壁屋外

図－8 かぶり厚さおよび中性化深さ

均は 7.0mm と中性化進行の程度は小さいことがわかる。また，4.2 節で示したように屋内に比べ屋外の仕上材に割れやはがれなどの劣化が生じていても，コン複層塗材の劣化は進行しているにも係わらず，屋内と屋クリートの中性化進行に及ぼす影響は少ないと考えられ外の違いによる中性化進行の違いは認められなかった。

る。
ここで，中性化が鉄筋に到達したときに鉄筋の腐食が4-4淺沼組技術研究報告№32(2020)

10000
比抵抗（KΩ･cm）開始するといった考えのもと、かぶり厚さと中性化深さの差を中性化残りとした。すなわち、中性化残りが 0mmになる時点が鉄筋腐食の開始する時期とされる。屋外8F-壁を除く測定位置において JASS5 に示される最低かぶり厚さの 30mm 以上の中性化残りがあることから、中1000100
101性化の進行に起因する鉄筋腐食の可能性は少ないと考え

B1-階段 1F-階段 6F-階段 1F-階段 6F-階段 6F-壁られる。一方で屋外-8F-壁のように中性化残りが 14.0mm

屋内と少ない位置においては、今後のコンクリートの中性化

8F-壁

屋外

図－9 比抵抗進行度を定量的に評価し、中性化による鉄筋腐食の寿命予測をする必要があると考える。
DB法 透気速度（kPa/sec）

104.4 比抵抗（コンクリート内部の水分状況）
比抵抗の測定結果を図－9 に示す。屋内-B1-階段の比抵抗は 46 kΩ･cm と相対的に小さく， 1，6 および 8F では屋内外とも概ね 100~1000kΩ･cm であり，比較的乾燥していることがわかる。地下と地上での Fc の違いも考えられるが，地下は開口部がなく，地上よりも静置環境

130年65年100年200年
屋内
屋外

0.1

0.010.001の湿度が高かったためと考える。いずれの場合でも既報

0.010.1110100

DC法 透気係数（×10-16ｍ2）

15,16)に示される比抵抗の 10~2015)または 30 16)kΩ･cm より

図－10 透気試験結果（耐久性評価チャート）も大きいため，コンクリート中の水分が透気試験に及ぼす影響は少ないと考えられる。
中性化速度係数（mm√year）

124.5 透気試験
(1) コンクリートおよび仕上材の透気試験結果
DC 法および DB 法を測定し，図－3 の劣化診断の耐久性チャートに載せた結果を図－10 に示す。y 軸の DB 法
によるコンクリートの評価では透気速度が 0.64~5.10kPa/sec の範囲に分布している。材齢 3 ヶ月を対象としたコンクリートの試験結果ではあるが，野中ら

y = -1.67ln(x) + 6.86

10864式(1)
屋内
屋外

200.118)によると短110100

透気抵抗期（供用年数 30 年）の透気速度は 0.45kPa 以下と示され

図－11 透気抵抗と中性化速度係数ているので粗なコンクリートとわかる。一方 x 軸の DC法による仕上材の評価は 0.0011~3.49×10-16m2 と幅広く

この結果は調査時におけるコンクリートや仕上材の状態

0.1×10-16m2 を境に屋内の透気係をあらわしているものであり，材齢が経過によりコンク数が大きく，屋外の透気係数が小さくなる傾向がある。

リートにひび割の発生や，仕上材の劣化の進行等で，中性この結果を検討するうえで，式(1)および式(2)から得ら化に対する抵抗性が低減することが推察される。そのたれる透気抵抗と本調査の中性化深さによる中性化速度係め，仕上材を塗り重ねる等のメンテナンスを定期的にす数の関係を図－11 に示す。図－11 より屋外の結果は概ることで 100 年程度の長期的に供用できると考える。

分布している。また，ね式(1)の関係式上にプロットされるが，屋内の結果は式

図－10 のチャートでは屋外-8F-壁は 200 年以上の耐用(1)からはずれており，透気試験から得られる透気抵抗が年数となっているが，かぶり厚さが 20mm であるため，小さくても中性化速度係数は小さい結果であった。これ

屋外-8F-壁については式(2)で得られた透気抵抗から式(1)は，仕上材により中性化の進行が抑制されていたためのにより中性化速度係数で評価した。これによると，屋外結果であると考える-8F-壁における透気抵抗は 14.56 で中性化速度係数は(2) 耐用年数2.39mm√year となる。中性化深さが 20mm 達するまで

図－10 のチャートをもとに調査対象の耐用年数は，屋の経過年数は 70 年と考えられ，築 29 年経過しているこ

外で概ね 100 年または，200 年以上の耐用年数を示した。とから残り約 40 年で中性化が鉄筋に達すると推察される。屋外-8F-壁はかぶり厚さが不足していることに加4-5

淺沼組技術研究報告 №32(2020)

え，屋外環境であるから，中性化の進行だけでなく，鉄6) 加藤猛，今本啓一，清原千鶴，山﨑順二：透気試験複筋の腐食因子である水分の浸透も抑制する必要がある。

合法による仕上材付きコンクリートの中性化速度のそのため屋外-8F-壁では気密性が高く，さらに防水性の評価手法に関する実験的検討，コンクリート工学年

高い仕上材を用いることが有効であると考えられる。

次論文報告集，Vol.40，No.1, pp.561-566, 20187) 日本建築学会：建築工事標準仕様書・同解説 JASS5
鉄筋コンクリート工事 2015, pp.154-161,2015

５．まとめ
名古屋支店の耐久性調査において劣化診断システムの8) Torrent, R.,and Ebensperger, L., Studie über Methoden zur

適用により，強度，仕上材，中性化および耐用年数に関Messung

して以下のことが得られた。

Überdeckungsbetons anf der Baustelle – Teil 1, p119,(1) リバウンドハンマーの反発度による強度推定では，

Office Féderal des Routes, Suisse, Zürich, Januar 1993.

設計基準強度を満たしていること確認できた。

9) Schönli, K. and Hilsdorf, H.: Evaluation of theundBeurteilung

derKennwertedes(2) 屋内および屋外の仕上材は，屋内では劣化がほとん

effectiveness of curing of concrete structure, ACI SP-100,

ど進行していなかったが，屋外では割れやはがれのConcrete Durability. Katharine and Bryant Mather Intern.

劣化が進行していた。

Confer., Vol.1, pp.207-226, Detroit, ACI, 1987

(3) 屋内と屋外で仕上材の劣化進行程度は異なるが，屋

10) 下澤和幸，本庄敬祐，山﨑順二，今本啓一：塗仕上げ

内と屋外での中性化深さはほぼ同程度であり，平均を施した鉄筋コンクリート造建築物のかぶりコンクは 7mm であった。

リートの性能評価方法に関する検討，コンクリート(4) 劣化診断システムの結果から，屋外においては今後工学年次論文報告集，Vol.35，No.1, pp.2019-2024, 2016の定期的なメンテナンスの実施によって耐久性を維

11) 日本規格協会：JIS ハンドブック建築Ⅱ2012：JIS A持または向上させることで，今後少なくとも概ね 701155 コンクリートの反発度の測定方法
12) 日本規格協会：JIS ハンドブック塗料 2015：JIS K 5600-年間の供用が可能であると判断できる。

8-1~5 塗料一般試験方法-第 8 部：塗膜劣化の評価 1［謝欠 陥の量 ，大 きさ及 び外観の 変化に 関す る表示 ,辞］

耐久性調査にご協力いただきました名古屋支店改修工

pp.422-459

事作業所の関係者の皆様にはここに感謝の意を示します。

13) 日本非破壊検査協会：NDIS 3419「ドリル削孔粉を用いたコンクリート構造物の中性化深さ試験方法」，［参考文献］

19991) 日本建築学会：建築工事標準仕様書・同解説 JASS514) 日本材料学会（材料試験協会）実施コンクリート強度

鉄筋コンクリート工事 2015, pp.202-210, 2015

判定法委員会：シュミットハンマーによる実施コン2) 木野瀬透，今本啓一，清原千鶴：実構造物の鉄筋腐食

クリートの圧縮強度判定方法（案），材料試験，Vol.7,に影響を及ぼすひび割れ，中性化および含水率に関No.59, 1958

する実地調査，コンクリート工学年次論文報告集，

15) 日本建築学会：コンクリート強度推定のための非破Vol.36，No.1, pp.1227-1232, 2016

壊試験方法マニュアル, 1983

3) 中田清史，野口貴文：築 89 年を経過した SRC 造建16) 半井健一郎，蔵重勲，岸利治：かぶりコンクリートの築物におけるコンクリートの中性化進行と環境条

透気性に関する竣工検査－スイスにおける指針－，

件・仕上げ種類・含水状態，コンクリート工学年次論

コンクリート工学，Vol.49，No.3, pp.3-6, 2011

文報告集，Vol.39，No.1, pp.619-624, 201717) 蔵重勲，廣永道彦：透気係数の含水依存性を考慮した

4) 田中章夫，今本啓一：表層透気性による既存 RC 構造

コンクリートの表層品質の非破壊評価法の一提案，

物の中性化予測に関する研究，日本建築学会構造系

セメント・コンクリート論文集，Vol.65，No.1, pp.225-論文集，Vol.78, No.691，pp.1539-1544，2013.9

232, 20115) 加藤猛，今本啓一，清原千鶴，山﨑順二：仕上材を有

18) 野中英，湯浅昇：簡易透気試験による構造体コンクリするコンクリートの透気性評価に関する実験的検討，

ートの中性化抵抗性評価，日本建築学会構造系論文

コンクリート工学年次論文報告集，Vol.39，No.1,集，Vol.80, No.711，pp.727-734，2015.5

pp.595-600, 20174-6