V-033

土木学会西部支部研究発表会 (2022.3)

発砲ウレタン被覆によるコンクリート構造物の中性化抑制
鹿児島工業高等専門学校（学）〇前畑 天蒔，（正）安井 賢太郎
宮崎大学（正）神山 惇，鹿児島大学（正）審良 善和
1．はじめに

表1
水セメント比(%)
60

わが国の橋梁は高度経済成長期に多く建設されたため，現在使用されているほとんどの橋梁が高齢化を迎えている．高齢化に伴い，不具合が発生する可能性は大き

水180

表2

くなり，車両重量制限や通行止め等の交通規制に至る例

名称も多い．加えて，更新には多大なコストがかかることか

概略図

理を行う必要がなく，橋梁部材にウレタンを吹付けて発泡させるため，施工時の交通規制が不要で工期を最小限ULに留めることができる．さらに，ウレタンの自己接着力と高い気密性により，コンクリートの中性化を抑制できると推察される．既往の研究 2)では，RC 造建築物の壁N-uc

面にウレタンを使用した場合における中性化抑制効果を報告しているが，土木構造物における使用を想定した研究は行われていない．

N-us

本研究は，ウレタン被覆によるコンクリート構造物の中性化抑制効果を明らかにすることを目的に，コンクリ
Cートブロックにウレタンを吹付けた供試体を作製し，様々な使用状況を想定した中性化試験を実施した．
2．実験方法

■N-uc からウレタン剥離
1) PL を 24 週間中性化促進
2) ウレタンを吹付け
3) 剥離して結束バンドで固定■ひび割れ発生した構造物
・事前載荷により，約 0.5 mm 幅のひび割れを発生

C-us■ひび割れ発生した構造物からウレタンが剥離
1) C にウレタンを吹付け
2) 剥離した状態で曝露

EI●PL の対照区（実験室で曝露）

EO●PL の対照区（屋外で曝露）

児島県財部町産），及び砕砂（鹿児島県川内市産）を使用

形状は，100×100×100 mm の立方体であり，中央部に異■供用数年後にウレタン被覆
1) PL を 24 週間中性化促進
2) ウレタンを吹付け，発泡■ひび割れ発生した構造物にウレタン被覆
・C にウレタンを吹付け

表 1 に中性化試験に使用したコンクリート供試体のし，中性化を進行させるため水セメント比を 60%とした．

■構造物からウレタンが剥離
1) PL にウレタンを吹付け，発泡2) 剥離して結束バンドで固定■構造物とウレタン接着なし
1) PL の上部にウレタン（ブロック体）を設置
2) 結束バンドで固定（US との比較用）

C-uc

2.1 供試体の作製方法
配合を示す．材料に普通ポルトランドセメント，砕石（鹿想定する状況／作製方法■構造物にウレタン被覆
・PL にウレタンを吹付け，発泡US試みが行われている 1)．この工法は橋梁に特別な事前処

各供試体の概要

UC

メンテナンス技術の一つに，発泡ウレタン（以下，ウレタン）を既設橋梁の桁下に充填し，橋梁を土工化する粗骨材994■対照区・コンクリート供試体

た計画的な修繕，並びにメンテナンス技術の開発が推進されている．

単位量 (kg/m³)
セメント 細骨材
300
944

PL

ら，老朽化対策では，事後保全から予防保全に切り替え形鉄筋（D13-SD345）を配置した．コンクリートの曝露

コンクリート供試体の配合

2.2 中性化試験

面は型枠面とし，曝露面以外は保護のためエボキシ樹脂

表 2 に中性化試験に使用した供試体の概要を示す．EI，を塗布した．一方，ウレタンは軽量盛土等に使用されるEO を除いた供試体は全て，室温 20℃，湿度 80%，CO₂ポリオールとイソシアネートの 2 液混合タイプ（フォー

濃度 5%の促進中性化環境に設置した．EI は，CO₂濃度ムライト W）を使用し，コンクリート上面に吹付けて発が約 0.05%の実験室に設置し，EO は，CO₂濃度約 0.04%泡させた後，100×100×100 mm の立方体に成形した．

で日照・風雨の影響を受ける屋外に設置した．
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中性化試験期間は 28 週（72 週まで継続）であり，曝露から 4，12，24，28 週後に供試体を回収した．割裂した供試体の破断面に 1%フェノールフタレイン溶液を噴霧し，非発色部を中性化深さとして測定した．
3．試験結果と考察
図 1 にウレタン有無と中性化深さの関係を示す．対照
区の PL に中性化が生じた一方で，ウレタンで被覆した
図1

UC，ウレタンの剥離した US は共に中性化が進行しなかウレタン有無と中性化深さの関係45 mmった．また，UL も中性化が進行していることから，曝露面にウレタンを直接吹付けず，後載せで設置する方法
では中性化を抑制できないことが明らかとなった．
図 2 にひび割れ，及びウレタン有無と中性化深さの関係を示す．N-uc は中性化の進行したコンクリートをウレタンで被覆したものである．被覆 4 週後の中性化深さの違いは現時点では見られなかった．ひび割れ発生供試

図2

体 C の曝露 4 週後の中性化深さは，鉄筋まで達していひび割れ・ウレタン有無と中性化深さの関係た．一方，ウレタンでひび割れ部分を被覆した C-uc，それを剥離した C-us は共に中性化が進行しなかった．
図 3 に曝露環境と中性化深さの関係を示す．一般に屋外に設置したコンクリートは，屋内に比べて中性化が進行しないことが知られている．本実験においても，実験室に設置した EI よりも屋外に設置した EO の中性化深さが小さい傾向が見られた．ここで，魚本ら 3)が提案し図3た中性化速度式を用いて，EO が PL（28 週時）と同じの曝露環境と中性化深さの関係中性化深さに達するまでの期間を計算したところ約 20年であった．即ち，EO と同じ環境であれば，約 20 年間はウレタン被覆によってコンクリートの中性化が進行しないことが示唆された．
(a) ウレタン表面(b) USの剥離面(c) コンクリート表面
図 4 各供試体の表面組織

図 4 に各供試体の表面組織を示す．US，及び C-us はウレタンを剥離したにも関わらず中性化を抑制したことから，この理由について以下に考察する．(a)はウレタ

2) ひび割れを発生させたコンクリート供試体は急激な中性化の進行が認められたが，ひび割れ箇所がウレタン表面である．(b)は US のウレタン剥離面であり，残存ンに被覆されることで，中性化を抑制した．

したウレタンがコンクリート表面を覆っていた．なお，(c)はコンクリート表面であり，ウレタン被覆していない場合には骨材が見られた．このことから，残存したウレタンが水や空気を遮断したものと考えられ，地震や走行車両がもたらす構造物の振動によりウレタンが剝離した場合でも，中性化が抑制される可能性が示唆された．
4．まとめ
本研究より得られた成果を以下に示す．
1) ウレタンを被覆したコンクリート供試体は中性化抑制効果が認められた．

3) ウレタンが剝離した場合でも，残存したウレタンによって中性化が抑制される可能性が示唆された．
謝辞：本研究は，「老朽橋梁の軽量盛土への更新に関する技術研究会（RBH 技術研究会）」に協力いただいた．ここに記して感謝の意を表す．
参考文献：
1) 神山惇，末次大輔，福林良典，三田部均：一面せん断試験
における発泡ウレタンとコンクリート境界面におけるせん
断強度特性，ジオシンセティックス論文集，Vol.35，No.12，
pp.141–148，2020
2) 横田和男，喜田浩司，佐々木晴夫，高井賢，久保田浩：吹付けウレタンフォームの中性化抑制効果と接着性能の評価，
日本建築学会大会学術講演梗概集，pp337–338，2010
3) 魚本健人，高田良章：コンクリートの中性化速度に及ぼす要因，土木学会論文集，No.451/V-17，pp119–128-712-