技−06

河川樋門の凍害に関する調査について（独）土木研究所寒地土木研究所

耐 寒 材 料 ﾁｰﾑ（独）土木研究所寒地土木研究所

耐 寒 材 料 ﾁｰﾑ

遠藤裕丈（独）土木研究所寒地土木研究所

耐 寒 材 料 ﾁｰﾑ

草間祥吾

まえがき
北海道のような積雪寒冷地におけるコ○林田宏「 上 部 」、「 中 間 部 」、「 喫 水 部 」 に 分 け て調査を行った。

ンクリート構造物は凍害劣化を受ける。

なお、今回の調査では主に操作台部分

北海道に設置されている樋門などの河川に屋根のかけられていない樋門を対象にコンクリート構造物は、高度経済成長期調査を行った。などに多く作られ、構造物の老朽化等に調査箇所伴い、将来的に維持・更新費の増大が懸念される。
従って、ライフサイクルコスト縮減を目的とした適切な維持管理計画策定に資するため、河川樋門を対象として凍害劣化調査を行った。

１．調査概要
１．１ 対象構造物
凍害に影響を与える環境因子としては気温や凍結融解回数等の「地域条件」と水分供給状態や日射等の「部位条件」に大別される。

図 -1

調査箇所

表 -1

凍害危険度

凍害危険度

凍害の予想程度

54321

極めて大きい
大きい
やや大きい
軽微
ごく軽微

今回の調査では「地域条件」として凍害 危 険 度 が 高 く 、 道 北 地 域 に あ る 約 50
箇 所 の 河 川 樋 門 を 対 象 と し た（ 図 - 1）。こ
こ で 、 凍 害 危 険 度 と は 長 谷 川 1)が 提 案 した、外気温上の最低温度や凍結融解日数

門柱操作台

等 を 考 慮 し て 0～ 5 に グ レ ー ド 分 け し たものであり凍結融解作用の厳しさの目安と な る も の で あ る （ 表 - 1）。
また、「 部 位 条 件 」と し て 、凍 害 に 大 きな影響を与える水分供給状態の違いに着上部

目 し 、調 査 部 位 に つ い て は 写 真 -1 に 示 す

中間部

よ う に 「 操 作 台 」、「 門 柱 」、「 擁 壁 」 の ３

喫水部

部 位 を 選 定 し 、「 擁 壁 」 に つ い て は 更 に 、H i r o s h i H AYA S H I D A , H i r o t a k e E N D O H , S h o g o K U S A M A

写 真 -1

調査部位

擁壁

１．２ 調査方法
今回の調査では河川コンクリート構造

表 -2
点物の凍害劣化状況をマクロ的に把握する

凍害劣化度判定例

劣化事例写真点

0

劣化事例写真1

ため、外観目視調査を行い、凍害の劣化
度 は ASTM - C-672 の 目 視 判 定 法 に 準 じ
表－2 を用い判定した。このとき、部位中で最も劣化度が高い評点を対象部位の粗骨材の露出なし、深さ３mm以下の剥離なし劣化度とした。

23２．調査結果(1)部 位 別 の 凍 害 劣 化 度

粗骨材がいくつか露出する程度の剥離

評価１と評価３の中間程度の剥離

図－2 に部位別の凍害劣化度調査の結4果を示す。

5

操作台については劣化度０がなく、劣化度１～５まで幅広く分布している。特に他の部位と比べて劣化度３以上の割合粗骨材が全面露出する程の激しい剥離

評価３と評価５の中間程度の剥離が大きく、凍害劣化を顕著に受けている部位であるといえる。また、擁壁（喫水部）についても、劣化度３以上の割合が100%他の部位と比べ多くなっている。

90%

一方、門柱と擁壁（上部、中間部）に化度０～２がほとんどであり、外観上は凍害劣化をさほど受けていない。
これらの調査結果から、以下のようなことが考えられる。
まず、操作台については水平面である

劣化度:4
劣化度:3

劣化度:4

劣化度:280%

劣化度:4
劣化度:3

劣化度:4

劣化度:2

劣化度:2

劣化度:4
劣化度:3

劣化度:370%

ついては劣化度５がなく、また、劣化度

劣化度:260%
構成比率

３～４の占める割合も非常に少なく、劣

劣化度:550%

劣化度:1
劣化度:2
劣化度:140%

劣化度:130%
20%

劣化度:1
劣化度:1
劣化度:010%

劣化度:0

劣化度:0

擁壁(上部）擁壁(中間部）

劣化度:00%
操作台

門柱

擁壁(喫水部）

図 -2

部位別の凍害劣化度

写 真 -2

操作台の凍害劣化状況

ことから、冬期に雪が堆積し、日射や春先などの温度上昇によって、水分が供給されやすく、劣化度が大きくなっていると考えられる。さらに、操作台は部材厚が比較的薄いことから、コンクリートの温度変化が他の部位に比べ厳しい。特に偶角部は温度変化が著しいことから凍害劣化が著しく進行している傾向にあった（ 写 真 -2）。次 に 、擁 壁（ 喫 水 部 ）に つ いても水面から水分が供給されるため、他の部位に比べ劣化度が大きくなっている

ものと考えられる。てもその割合も大きい。また、劣化度５

一方、門柱については、そのほとんどに向かって次第に割合が減少する傾向はの部分が操作台の下にあり、顕著な水分2 0～ 29 年 の も の と 同 様 で あ る 。一 方 、供の供給を免れている。凍害劣化を受けて用 年 数 が 40～ 4 9 年 の も の に つ い て は 、劣いる部分は操作台から経由してきている化度５がなく、また、劣化度１～４の割と思われる融雪水が供給されている部分合が同じとなった。

くらいであった。したがって、凍害劣化

これらの結果から、多少ばらつきはあを防ぐという観点からは操作台からの融るが、供用年数が長いほど劣化度が大き雪水を防ぐため操作台の下面端部に水切くなる傾向が読み取れる。

りを行うことがよいと思われる。

しかし、逆の見方をすれば、同じ供用

また、擁壁（上部・中間部）が門柱と年数の中でも劣化度が１～５までばらつ比べ、劣化度が若干大きくなっているのいており、あるものはかなり劣化していは、擁壁上部に堆積した雪からの融雪水るが、あるものはさほど劣化していないの供給があるためであると考えられる。ということが読み取れる。これは構造物

擁壁上部からの融雪水は擁壁の下の部分の個々の環境条件や水セメント比や空気に行くにしたがって、供給量が減少する量等のコンクリートの内部条件が異なるため、擁壁（上部）と擁壁（中間部）とためであると考えられ、今後は環境条件で劣化度に差が生じることが考えられたおよび内部条件について更に分析を行いが、今回の調査結果では、両者に顕著なたい。

劣化度の差は見られなかった。

( 3)凍 害 劣 化 の 補 修 に つ い て(2)供 用 年 数 と 凍 害 劣 化 度

凍害劣化を受けた構造物の補修の目

凍害は、水分の供給条件等が同じであ

的は、凍害の主原因である水の供給の抑

れ ば 、基 本 的 に 凍 結 融 解 回 数 が 多 い ほ ど 、制、劣化した部分の除去等である。これ劣化度は大きくなる。すなわち、環境条らの目的を満足する工法としてコンクリ件やコンクリートの配合等の条件が同一ー ト 示 方 書 [維 持 管 理 編 ]で は 劣 化 の 進 行であれば、構造物の供用年数が長いほど状 況 に 応 じ て 表 -3 の よ う な 工 法 を あ げ

凍結融解回数が多くなり、劣化度は大きくなる。そこで、劣化の顕著な操作台について供用年数と凍害劣化度の関係の検供用
１０～１９年

供用
２０～２９年

供用
３０～３９年

供用
４０～４９年

00005討を行った。その結果を図－3 に示す。
ま ず 、 供 用 年 数 が 10～ 1 9 年 の も の については全て劣化度１となっている。次に 、供 用 年 数 が 20～ 29 年 の も の に つ い ては、劣化度１～５まで分布しており、劣化度 1 の割合が最も大きく、劣化度５に4凍害
劣化度

3210

向かって次第に割合は減少している。さら に 、供 用 年 数 が 30～ 3 9 年 の も の に つ いては、劣化度１よりも２の割合が大きくな り 、20～ 2 9 年 の 劣 化 度 ２ の 割 合 と 比 べ

50100501005010050100

構成比率(%)図 -3

供 用 年 数 と 凍 害 劣 化 度（ 操 作 台 ）ている。また、同示方書では、コンクリに至ったことなどが考えられる。

ート構造物は凍害を受けることにより、当研究所では適切な除去範囲等の判コンクリート組織内部に微細ひび割れが断に資するため凍害診断手法の検討を進発生し、組織がゆるむため、凍害を受けめており、これについては今後、原因もた部分のコンクリートの物性値は大きく含めて検討していきたいと考えている。

低下しているため、基本的には凍害を受けた箇所を取り除き、断面修復など凍害を受けた箇所を取り替える対策が有効であるとしている

3)

。

あとがき
本調査の範囲で得られた結果は次の通りである。

今回の調査の中で、凍害劣化を受け、( 1) 操 作 台 や 擁 壁 （ 喫 水 部 ） な ど の よ う

補修を行ったと思われる樋門がいくつかに水分の供給が多い部位は凍害劣化見られた。これらの樋門に関しては、補度が大きい傾向にある。

修履歴がないため、定かではない部分も( 2) 供 用 年 数 が 長 い ほ ど 劣 化 度 が 大 き く

あ る が 、写 真 - 2 の よ う な 断 面 欠 損 や そ れなる傾向がある。に伴う鉄筋露出を伴う状態にいたって、( 3) 供 用 年 数 が 同 じ も の で も 環 境 条 件 や断面修復を行い、その上から表面被覆工内部条件の違いにより、劣化度が異を行ったものと考えられる。その中にはなる。

写 真 -3 に 示 す よ う に 断 面 修 復 を 行 っ た部分が欠損し、再劣化している事例が見受けられた。

( 4)

凍害劣化を補修した箇所の中には再劣化を生じている箇所もあった。

本調査は河川コンクリート構造物の凍この原因については、①凍害劣化を受害劣化状況をマクロ的に把握するため、け、組織がゆるんだ部分の除去が十分で外観目視調査により、凍害劣化度の判定はなかった。②表面被覆により閉じこめを行ったが、今後は凍害診断手法確立にられた水分により劣化が進み、断面欠損向けて、超音波法などを用いて、凍害深さ等の評価を行いたい。

表 -3

凍害劣化グレードと補修工法

構造物の外観上のグレード

標準的な工法Ⅰ（潜伏期）（表面処理）＊

Ⅱ（進展期）

表面処理

Ⅲ（加速期）

表面処理，ひび割れ注入，断面修復

Ⅳ（劣化期）

ひび割れ注入，増厚，打換え，巻立て2)

最後に現地調査の実施、各資料の収集に当たり、北海道開発局の関係の方々に多大なる御協力をいただきました。ここに記して深甚の謝意を表します。

＊：予防的に実施される工法

参考文献
1 ) 長 谷 川 寿 夫；コ ン ク リ ー ト の 凍 害 危 険
度算出と水セメント比限界値の提案，セメ ン ト 技 術 年 報 ，Vol.29，pp 248 -253，19 75
2) 土 木 学 会 ； コ ン ク リ ー ト 標 準 示 方 書［ 維 持 管 理 編 ］， pp.124， 2 001 .13 ) 文 献 2)， pp .12 3

写 真 -3

補修後の再劣化