土木技術資料 54-2(2012)

土研センター

塗装・防食相談室の開設―その役割と調査事例（その2）―
片脇清士 ＊と異なっている。新設時に工場でブラストし上塗1．はじめに 1りまで行うのは、きわめて最近のことであり、少前号で報告したように、(財)土木研究センター

し前までは下塗りまでが工場で、中・上塗りは現で は 昨 年 11月 に 塗 装 ・ 防 食 相 談 室 を 開 設 し た 。

場で橋梁架設後に行っていた。その前は、現場に既設道路橋などの塗装や防食に関して技術者が相橋梁架設後、鋼材を黒皮のままにして、その上に談に答える所である。前号では、相談室へ期待さ塗装を下塗りから始めていた。

れる役割について、また、塗膜のはがれやさび、しかも、古い塗料は現在の塗料ほど性能が高く塗料などいくつかの相談・調査事例について紹介なく、前述したような施工条件と合わさって塗膜した。

が脆弱となっていることも十分考えられる。

本 稿 で は 、 塗 装 技 術 の 経 緯 や 再 塗 装 (塗 り 替 えしかし、永年経過した塗膜が全てひどく傷んで塗装）の課題、また、再塗装の際の調査方法や調いるというわけではない。穏やかな環境などでは査で使用する機器について紹介する。

塗 り 替 え な い ま ま に 20年 余 を 経 て も 目 立 っ た さびが生じていないこともある。このような塗膜は、

2．塗装技術の経緯その健全性を確認し有効に活用することが合理的

高 度 成 長 期 に 竣 工 し た 道 路 橋 に は 供 用 後 50年であり、省資源にもつながることになる。

を経過したものも少なくない。これらの橋の多く

米国など海外では、塗替えの際の塗装設計時には数回の塗替えを経て、写真-1に示すように10数塗膜調査が広く行われており、長寿命化とコストの塗膜層となっているものもある。これらの塗替削減のための有効な手法とされている。

え塗装は、最近架設された橋と比べ、施工と塗装材料の両面で大きく異なっている。
鋼 道 路 橋 塗 装 便 覧 初 版 は 1971年 に 発 刊 さ れ た

3．長期間経過した塗膜の調査
3.1 調査の必要性

が、鋼道路橋塗装に適切な塗装系がほぼ固まるのは 、 そ の 第 二 版 の 発 行 年 1979年 に な る 。 こ の 前塗膜の健全性は、外観だけから判断することは難しい。

後までは多様な塗装仕様が用いられており、その塗膜内部組織の調査

塗料の種類も多岐にわたった。

健全さの確認

健全である

健全でない弱点部の排除

塗替え
写真-1

10数の塗膜層となっている塗膜

長期にわたる塗膜寿命の確保
また、当時の橋は、その塗装のプロセスが現在

図-1────────────────────────Consulting team in PWRC for coating and corrosion
protection of road bridges-its role and case studies(part 2)-

塗替えのフロー

内 部 が 劣 化 し て い る 古 い 塗 膜 の 塗 替 え に Rc－
Ⅲ塗装系を用いると、旧塗膜の一部に弱点部を残－ 62 －

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し た ま ま に な り 、 Rc－ Ⅲ 塗 装 系 に 用 い る エ ポ キ

い箇所を判断することができ、スクリーニングにシ樹脂塗料などの優れた性能を十分に活かすこと役立つ。現場で塗膜構成を知るために用いられるができない。塗膜の長寿命化のためには事前調査のは、ペイントインスペクションゲージである。

により弱点となる層や耐久性が期待できない塗膜

これは、塗膜をV字形や円すい形に切り、切断さを判定し、これらを除去する必要がある。古い塗れ た 面 を 50倍 程 度 の マ イ ク ロ ス コ ー プ で 観 察 す膜においては、塗装工事時に付着した塩分などのることで塗膜の厚さ、構成を知ることができる。

除去処理が十分行われていない場合がある。以前

また塗膜の強さは、アドヒージョンテスターの測の鋼道路橋塗装便覧には、工事時の品質管理規定定でもって判断することができる。これは、塗膜に塩分処理が含まれていなかったからである。塩を上から引張り、その際の塗膜と塗膜、若しくは害地域にある橋梁においては塗膜層間に少なから鋼素材との付着力や塗膜自体の強度を計るものでぬ塩分が介在することがあり、これがはがれの一ある。

原因となることが知られている。
またこれまで多様な塗装仕様が用いられていたが、塗料には各々塗り重ねの特性があるため、不適切な組み合わせを避けることが重要であり、このためには塗装の履歴を正確に知る必要がある。
古い塗装は記録が残されていることが少なく、どのようなものを塗重ねてきたかを推定する必要がある。いくつかの調査手法の組合せで、古い塗装であってもその当時の施工条件や塗装材料を再写真-2

膜厚計による測定状況

現することができる手法が開発されている。橋梁の設計図が失われていて建設当時を推定する再現設計が可能となるように、塗膜はその歴史を塗膜自体に残していることを上手に利用した調査手法である。さらに、適切な塗替え塗装系を選定するには、より詳細な調査結果があることが望ましい。
3.2 塗膜調査の方法
塗膜調査の方法は、現場で塗膜の構成や劣化状況を判断するための簡易な方法と、表-1に示した塗膜内部組織まで調査する詳細な調査方法がある。
後者の方法は、 4．調査のための高度分析に記述し、ここでは前者の簡易な方法を説明する。
表-1

詳細な試験・検査項目

項目

写真-3

ペイントインスペクション計による測定状況

調査方法

鋼材素地調整の観察

顕微鏡観察

塗膜構成

顕微鏡観察、FT-IR分析

塗膜介在物の有無

EPMAによる元素分析

現場で簡易な調査を行うためには、ポータブルな機器を用いることが重要である。施工検査時に用いる膜厚計は、塗膜調査時にも有効である。非破壊検査であるため短時間で広い範囲を測定することが可能で、塗膜厚の変化から弱点となりやす－ 63 －写真-4

アドヒージョンテスターによる測定状況

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EPMAによって観察されたジンクリッチペイン

4．調査に用いる高度分析

トのいたみ（われ）観察事例を図-2に示す。ジン

塗膜の高度分析調査では、表-2に示す調査方法

クリッチペイントが剥がれた部分の近傍の塗膜をを現地の塗膜や鋼材の劣化状況や調査目的に応じ観察したところ、ジンクリッチペイント部分にわて組み合わせ、腐食原因物質の定量や、塗膜と鋼れの原因となる塩分が測定されたものである。図

材の表面と内部の状況や形状、塗膜の機能（防食-3は別の塗膜の例であるが、塗膜断面にClが介在性）等について調査分析を行う。

している。この形態から見て、塗装時に塩分が混

原 因 究 明 調 査 に は 、 EPMA （ Electron Probe入したものと考えられる。

Micro Analyzer 電子線マイクロアナライザ）で同様に、微細分析で塗膜の内部を分析すると塗の 塗 膜 等 の 成 分 分 析 や FT － IR （ Fourier

膜下鋼材表面に汚染物が残っていることが確認さTransform Infrared Spectroscopy フーリエ変換

れれば、塗装時の素地調整が不十分であったと推赤外分光法）による塗膜の形態分析が効果的にな定することもできる。

ることが多い。また、腐食促進試験器を用いて短塗膜期間で劣化状況の再現や、熱分析により塗膜の硬塗膜化過程を追跡することも行われる。
表-2現象
腐食の程度

ジンクリッ
チペイントの劣化過程
エポキシ・ふっ素樹脂
塗料の劣化過程

調査現象と分析手法

分析手法
レーザ顕 微 鏡 、デジタル厚 さ計 により腐食深さを測定
促 進 試 験 機 器 ＋ EPMAの 組 み 合 わ
せにより腐食形態を測定
EPMAにより劣化過程を測定
促 進 試 験 機 器 ＋ EPMAの 組 み 合 わせにより劣化過程を測定
促進試験機器＋付着力試験器の組み合わせにより劣化過程を測定

ClFe
図-3

マッピングによるEPMA写真

このようにEPMAを用いることでさまざまな形態分析ができるようになり、腐食形態や劣化パターンの分析が定量的にできるようになった。図

FT－IR、顕微鏡により塗料を分析促進試験機器＋FT－IRの組み合わせにより劣化過程を測定-4は FT－ IRを 用 い た 塗 膜 の 種 類 の 同 定 事 例 を 示

EPMAは 、 電 子 顕 微 鏡 （ SEM） と 波 長 分 散 型が異なるので明瞭に区別することができ、劣化のす。エポキシ樹脂塗料とアルキド樹脂塗料とでは、含有する樹脂化合物分子の赤外線吸収スペクトルのX線分析装置を組み合わせた分析装置で、物体状況も判断できる。の表面の状態（元素の分布状況）をマッピングすることができる。また、塗膜への外部からの腐食物質（塩分等）の侵入状態を見ることができる。
HighLowFe
図-2

ZnCl

EPMAによって観察されたジンクリッチ
図-4

ペイントのいたみ（われ）－ 64 －

FT―IRを用いた塗膜の種類の同定

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5．調査によって得られる効果

6．あとがき

塗膜や鋼材の調査によって、同じ工事費用で（ 財 ） 土 木 研究 セ ン ターで は 、 塗装・ 防 食 相 談

あっても塗装がより長寿命となりライフサイクル室における対応だけでなく、材料・構造研究部にコストの低減につながる場合や、ほぼ同じ性能でおいて、化学、塗装、橋梁構造の専門家集団が、ありながら塗装工事費用が安くなるなど、多くの中立的かつ総合的な観点から鋼橋塗装工事に関し経済効果をもたらしている。て計画から調査・設計、施工、施工・品質管理ま

鋼 道 路 橋 塗 装 ・ 防 食 便 覧 で は 、 Rc－ Ⅰ 塗 装 系での支援を行っている。

を 推 奨 し て い る 。 Rc－ Ⅰ 塗 装 系 を 用 い た 塗 装 工

具体的には、目視による外観目視を始め、腐食

事 は 比 較 的 高 額 で あ る た め 、 安 価 で す む Rc－ Ⅲや塗膜劣化、さらに腐食自他部材の板厚計測や付塗装系を用いようとする発注機関もあるが、ライ着塩分量調査の実施、それらの調査結果に基づくフサイクルコストの点で高いものについている場

塗替えの要否・時期、塗替え範囲、塗替え方法の合がある。旧塗膜に損傷が現れているのに原因が提案を行う。さらに、腐食が進行している部分が不明なまま、3種ケレンを用いた塗装系を適用し、ある場合、橋梁としての健全性の評価やその腐食数年で塗膜が大きくはがれた事例である。本来な部分に対する補強の要否や方法などについて診

ら ば 、 20年 ～ 30年 の 寿 命 は あ る と 思 わ れ る が わ断・評価し提案を行っている。経済的で耐久性のず か 10年 余 で 再 塗 装 せ ざ る を 得 な く な っ た の はある塗替え方法を検討されている方は、活用して大きなムダといえよう。

いただきたい。

橋梁管理者の関心が高い事例を表-3に示す。
表-3

事例

塗装系事象対応（調査）

大きなはがれを生じた塗膜

B-1
ほか

塗替え後数年ではがれ原因究明と塗装仕様選定

大きなはがれを生じた塗膜

C-2
ほか

塗替え後数年ではがれ

原因究明と塗装仕様選定

早期さびの発生

RcⅢ

塗替え後数年でさび腐食原因究明と塗装仕様選定

B-1

PCB を含む塗膜の塗替工事方法と施工管理

A

Rc － Ⅲ
塗装系の適用性確
認調査と塗装系の選定

PCBを含む塗膜

長期に経年した塗膜

参考文献

事例と対策案

効果
1

効
果
2

○○

○

○

○○

成果
再発
防止
再発
防止
再発
防止
適切
な処
理
適切
な処理1)
2)

3)
4)
5)

効果1：調査によって同じ工事費用ではあるが長寿命となり、ライフサイクルコストが低減される
効果2：調査によって工事費用が安くなる－ 65 －

片脇清士 ：橋と塗装－橋を美しくまもる、山海堂
1996
片 脇清士 ：40年の歩 み －道路橋 塗装 の歩み (日 本
橋 梁 ・ 鋼 構 造 物 塗 装 技 術 協 会 創 立 40 周 年 記 念 特集)、橋梁・鋼構造物塗装、Vol.34、No.2、2006
片脇清士 ：道路橋塗替えに関する研究、道路保全
技術センター講演会、2009年12月
片脇清士：橋梁長寿命化修繕計画と塗装工事 橋
梁・鋼構造物塗装、Vol.38、No.2、2010
片脇清士 、中野正則：最近の塗装劣化や塗 装方法に関する事例、日本道路会議、2011

片脇清士*

財団法人土木研究センター
土木研究アドバイザー、工博、技術士（建設部門）
Dr. Kiyoshi KATAWAKI