土木技術資料 50-11(2008)

土研センター

ワッペン式暴露試験によるニッケル系高耐候性鋼の適用性評価
安波博道 ＊ 金井浩一 ＊＊ 中島和俊 ＊＊＊あれば、みなし規定によらず耐候性鋼材の適用は1．はじめに 1充分可能な場合もある。
一方、新しい耐候性鋼材であるニッケル系高耐

1.1 概要海水流路上に建設される瀬戸中央橋を対象とし候性鋼については、近年使用実績が増えつつあるて、建設地点近傍において本橋梁の腐食環境を模ものの、適用性に関する判断材料は必ずしも明ら擬した百葉箱内でのワッペン式暴露試験を実施し、かになっていない。そこで、本橋梁へのニッケルニッケル系高耐候性鋼の適用性を評価した。

系高耐候性鋼材の適用性を評価するため、詳細な

1.2 橋梁の概要調査および評価を行うこととなった。

対象橋梁は、大村湾から外海へ通じる早岐瀬戸

1.3 ワッペン式暴露試験の概要
耐 候 性 鋼 材 の 腐 食 減 耗 は 、 一 般 的 に 式 -1に 示を跨いで架設されるが（図 -1）、維持管理費用削減の目的から耐候性鋼材の適用が計画された。本される。

Y=A・X B

橋梁は外海からは離れており、静穏時には波浪に･･･

式-1

よる飛沫などはほとんど観測されない。しかしなこ こ で 、 Xは 経 過 年 数 を 示 し 、 Yは X年 経 過 後

がら、桁下空間が低い箇所（満潮時には鋼桁と海の 腐 食 減 耗 量 を 示 す 。 Aお よ び Bは 腐 食 速 度 パ ラ

水 面 の 離 隔 が 2m程 度 ） も あ り 、 台 風 な ど の 暴 風メータである。本式からわかる通り、経過年数 1時には海水飛沫が直接降りかかることも想定され

年 時 に お い て Yは す な わ ち Aと な る 。 一 方 、 標 準る。

的な環境における経過年数1年時の許容腐食量は、
経 過 年 数 100年 時 の 片 面 許 容 腐 食 量 0.5mm 2) か ら式-1の関係によって推定すると0.03mmとなる。

観潮橋

以上の関係より、橋梁を新設する場合の耐候性鋼

早岐百葉箱

小水橋

瀬戸中央橋

材適用性は、初年腐食量（A値）を精確に把握することで判断が可能であると考えられる。
ワ ッ ペ ン 式 暴 露 試 験 は 、 写 真 -1に 示 す 試 験 片早岐百葉箱
瀬戸中央橋
建設位置

を橋梁本体、または橋梁の腐食環境を模擬した百観潮橋

葉箱内に設置・暴露し、経年による腐食減耗量を試験片の質量変化から算定するものである。

鰐渕橋

図-1

橋梁建設位置ならびに暴露試験位置

サイズ：

現在、道路橋において JIS耐候性鋼材を用いる

2t×50×50mm

場合は、道路橋示方書に示されるみなし規定（飛来塩分量、あるいは離岸距離規定）が存在する。
この規定により、一般的には本橋梁のような海上橋梁では耐候性鋼材の適用は避けられる傾向にあ

写真-1

ワッペン試験片るが、たとえば静穏な内海上橋梁や、対象橋梁へ
本試験では、実橋の腐食環境に極力近似させるの飛来塩分を遮蔽する地形的，構造的な障害物が────────────────────────
Evaluation of applicability of weathering steel for steel bridgeby exposure tests using small samples

た め 、 百 葉 箱 を 写 真 -2(1)の よ う に 水 路 上 の 所 定の高さ（主桁下フランジとほぼ同じ高さ）に設置－ 58 －

土木技術資料 50-11(2008)

土研センターした。百葉箱の内部にはニッケル系高耐候性鋼、および JIS耐候性鋼によるワッペン試験片を設置

上面し た （ 写 真 -2(2)）。 こ こ で JIS耐 候 性 鋼 は 、 ワ ッ
ペン式暴露試験において多くの実績があるため、本試験の妥当性確認のため設置したものである。
試験片は装着板の上下面に取付け、所定の暴露期間（ 1年間）が経過した時点で回収し、質量計測により板厚減耗量を検出する。

百葉箱

橋台

写真-3

試験片の外観写真［1年経過時点］

暴露開始から 1年経過時点の平均板厚減耗量を早岐駅

表-3に示す。
写真-2(1)

百葉箱設置状況
表-3

腐食による平均板厚減耗量［1年経過時点］

質量(g)
設置面
ワッペン試験片

装着板

ニッケル系
高耐候性鋼
JIS
耐候性鋼

写真-2(2)

上面
下面
平均上面
下面
平均

初期

1年

38.91
38.91

38.44
38.24

38.26
38.45

37.70
37.75

平均板厚減耗量
(mm)
0.021
0.014
0.018
0.031
0.030
0.030

2.2 適用性評価に関する分析と考察

百葉箱内状況［設置時］1年経過時点における平均板厚減耗量の上下面平 均 値 と 、 そ の し き い 値 を 表 -4に ま と め る 。 な

2．試験結果および評価

お、適用性評価に当たっては、百葉箱と実橋との2.1 調査結果

腐 食環 境の相 違を 考慮し 、平 均板厚 減耗 量は表 -1年経過後の暴露試験現地で百葉箱から装着板3の測定結果に補正係数1.5を乗じる 2) ものとする。

を取り外して撮影した試験片の外観を写真-3に示
表-4す。

平均板厚減耗量としきい値［1年経過時点］

1年経過時点においては、やや色むらがあるも補正係数の の 、 各 試 験 片 共 に 粒 径 1mm程 度 の 一 様 な さ びが形成されており、異常さびは確認されなかった。

ニッケル系
高耐候性鋼
JIS耐候性鋼－ 59 －

平均板厚減耗量(mm)
補正前
補正後
0.018

しきい値(mm)0.0261.50.0300.0300.045土木技術資料 50-11(2008)

土研センター
表-4のとおり、1年経過時点においてニッケル行 っ た 。 各 橋 梁 の 架 橋 位 置 は 図 -1を 参 照 の こ と 。

系高耐候性鋼はしきい値を満足する結果となり、耐候性鋼橋梁である小水橋および鰐渕橋の腐食状

ニッケル系高耐候性鋼の裸仕様による適用は可能

況を写真-4に示す。

であると判断できる。
次 に 、 1年 の 暴 露 試 験 結 果 を も と に し た 100年

表-5

暴露試験データの比較対象とした既設橋梁

橋梁名

後の長期の腐食減耗量を予測する。
鋼材の腐食減耗量推定式は式-1によるが、1年間の暴露試験結果をもとにする長期腐食減耗量の予測 に 当 た っ て は 、 腐 食 速 度 パ ラ メ ー タ A， Bを 以

小水橋
（Ni系高耐候性鋼）

下のように取り扱う。
A値 ： 1年 の 暴 露 試 験 結 果 に よ る 平 均 板 厚 減 耗 量（補正係数1.5を乗じたもの）
B値：日本鋼構造協会による全国41橋暴露試験か

鰐渕橋（Ni系高耐候性鋼）

らの回帰式（式-2）によって算出

B=-4611.3A 3 +769.19A 2 -32.421A+1.0109 ･･･式-2
以 上 の 要 領 に よ り 、 暴 露 期 間 50年 経 過 時 及 び

観潮橋
（塗装橋）

腐食環境、状況
北向きの海岸から至近距離に建設されて お り 、 建 設 か ら 4年 を 経 過 し た 時 点で層状さびが発生している。ニッケル系高耐候性鋼の裸仕様が適当でないと判断される。
内海の汽水域の河川橋であるが、静穏な 気 候 で あ る 。 建 設 か ら 4年 を 経 過 した時点で未だ非成長さびの状態であり、ニッケル系高耐候性鋼の適用が適当であると判断される。
瀬戸中央橋と同じ早岐瀬戸上に架かるトラス橋（ただし、本橋梁に比べ水路上 の 空 間 は 大 き い ）。 マ ク ロ 環 境 が 本 橋
梁と同程度とみなすことができる。

100年経過時の腐食減耗量を算出する（図-2）。
1.50
平均板厚減耗量（mm）

ニッケル系高耐候性鋼
JIS耐候性鋼
1.00
１00年しきい値(0.5mm)0.691

Y=0.045X

0.500.606

Y=0.026X
0.00025
図-250
暴露期間（年）75100

写真-4(1)

小水橋腐食状況（下フランジ下面）

写真-4(2)

鰐渕橋腐食状況（床版橋，床版下面）

腐食減耗量の長期予測

これらの結果から、裸仕様によるニッケル系高耐候性鋼の適用は十分可能であると考えられるが、裸仕様による JIS耐候性鋼の適用は慎重に判断する必要があると考えられる。
仮に裸仕様による JIS耐候性鋼を適用した場合には、建設後あるタイミング（本予測によると、
建 設 後 30年 強 経 過 時 ） に お い て 、 腐 食 減 耗 量 のしきい値を超過するため、いずれ補修塗装を実施するなどの対策が必要になると考えられる。
比較対象橋梁における平均板厚減耗量の経時変

2.3 他橋梁のワッペン式暴露試験結果との比較
本 橋 梁 の 適 用 性 評 価 の 傍 証 と し て 、 表 -5に 示
す橋梁において実施したワッペン式暴露試験との比較による評価を行った。これらの試験では、

化 、 お よ び 本 橋 梁 の 暴 露 試 験 結 果 を 図 -3に 示 す 。
また、 1年の暴露試験結果を基にした長期腐食減
耗量の予測を図-4に示す。

ワ ッ ペ ン を 主 桁 に 直 接 貼 付 し 、 1年 後 に 計 測 を－ 60 －土木技術資料 50-11(2008)

土研センター
表-6を収集することを目的として、腐食モニタリング

平均板厚減耗量としきい値［1年経過時点］

平均板厚減耗量(mm)
早岐百葉箱

0.026

小水橋

0.066

鰐渕橋

0.011

観潮橋

0.013

しきい値(mm)試験の実施を予定している。
腐食モニタリング試験は、完成した瀬戸中央橋の 本 体 に ワ ッ ペ ン 試 験 片 を 直 接 貼 付 （ 図 -5） し 、1年 、 3年 、 5年 、 10年 間 の 4水 準 に 渡 る 暴 露 試 験 、0.030

および調査分析を行い、各部位における腐食減耗量の変化を高精度で計測するものである。

平均板厚減耗量（mm）

1.5
早岐百葉箱
小水橋
鰐渕橋
観潮橋

0.897

Y=0.066X
1.0A1橋台100年しきい値(0.5mm)
0.5

P1橋 脚CL

G1桁

G2桁0.606

Y=0.026X①-10.709

Y=0.013X
0.741
Y=0.011X

0.002550
暴露期間（年）

75

①-2
①-3

図-5

ワッペン試験片設置位置

1004．まとめ
図-4

腐食減耗量の長期予測（ニッケル系高耐候性鋼）

海水流路上のような高腐食環境下において、ワッペン式暴露試験による腐食減耗量の予測を行

早岐百葉箱による暴露試験結果と既設橋梁での暴露試験結果を比較すると、次の事がわかる。

うことにより、ニッケル系高耐候性鋼の裸仕様による適用が可能であるとの判断材料を提供するこ

早岐百葉箱による暴露試験結果は、鰐渕橋，観とが出来た。

潮橋に比べ 1年経過時点では若干上回っているものの、大きく外れた結果ではなく、環境の類似性備が確認できる。したがって、裸仕様によるニッケ
ル系高耐候性鋼の適用が適当であった既設の鰐渕考
本 稿 は 、 平 成 18、 19年 度 に お い て 長 崎 県 土 木部より受託した業務を纏めたものである。

橋と同程度の腐食予測結果であることから、瀬戸中央橋において裸仕様によるニッケル系高耐候性鋼の適用は可能であると考えられる。

参考文献
1） (社 )日本道路協会：道路橋 示方書・同解 説 II鋼橋編、H14.3
2） (社)日本鋼構造協会：耐候性鋼橋梁の可能性と新しい技術、H18.10

3．腐食モニタリング試験計画
瀬戸中央橋における各部位の精確な腐食速度を把握し、以後の維持管理計画策定に供するデータ
安波博道*

財団法人土木研究センター
材料・構造研究部長、工博Dr.Hiromichi YASUNAMI

金井浩一**

財団法人土木研究センター
技術研究所材料・構造研究部主任研究員
Koichi KANAI－ 61 －中島和俊***

財団法人土木研究センター
材料・構造研究部研究員
Kazutoshi NAKASHIMA