テクニカルレポート

既設コンクリート構造物の予防保全を目的とした維持管理の現状と提案
竹田宣典＊1・江良和徳＊2・濱崎

仁＊3・山口明伸＊4・田中博一＊5

概 要 コンクリート構造物の維持管理において，長寿命化や LCC の観点から変状が顕在化する前に対策を講じる「予防保全」の重要性が認識されているが，予防保全的な維持管理の実施は多いとは言い難い。その理由として，劣化の初期段階における調査，診断，補修技術が体系化されていないことや，予防保全の具体的な手順が示されていないことなどが挙げられる。本稿では，維持管理業務に携わっている技術者を対象にした予防保全に関する意識や実施事例に関する調査
結果と普及に当たっての課題，予防保全に適用可能な調査，診断，補修技術の現状と課題，予防保全型の維持管理の手順の提案とこれに基づくライフサイクルコスト試算例について述べる。
キーワード：維持管理，予防保全，劣化，調査，診断，補修，ライフサイクルコスト

1.

はじめに

階における調査，診断，補修技術の情報や評価方法が体系化されていないことや，予防保全型の維持管理を行う

社会資本の老朽化が問題視される中，コンクリート構ための具体的な手順が示されていないことが一因として造物の維持管理においては，これまで，劣化が進行した挙げられる。近年，予防保全を視野に入れた調査技術や構造物の対策が急務であるとの考えから，主として「加補修技術が意欲的に開発されており，これらの技術の予速期」あるいは「劣化期」のコンクリート構造物を対象

防保全的な維持管理への適用性や適用状況，予防保全をにした事後保全的な対策を想定した研究や実施が多くな行うに当たっての課題について把握することは極めて重されてきた。昨今，コンクリート構造物の維持管理を長要と考えられる。

寿命化やライフサイクルコスト（LCC）の観点から捉え

このような背景のもと，日本コンクリート工学会では，た場合，変状が顕在化する前に対策を講じる予防保全的「既設コンクリート構造物の予防保全を目的とした調査・な対策を取ることが有効であるという認識が広まり，予診断・補修に関する研究委員会」（以下「予防保全研究委

防保全型の維持管理の重要性は広く認識されるようになっ

員会」と記述）を 2018 年度に発足させ，2 年間の活動後，てきている。

2021 年 3 月に委員会報告書・論文集を発刊した。この委

国土交通省は，2014 年より約 70 万橋の道路橋および員会では，主として劣化過程の初期段階にあり，外観上

約 1 万本の道路トンネルについて，知識と技能を有するの変状がまだ顕在化していない既設コンクリート構造物

者が 5 年に 1 度，近接目視を基本とする点検を行うことの維持管理を対象として，予防保全に関する調査，診断，を法令で定めた。その判定結果は，「支障は生じていない

補修技術の体系化と具体的事例の収集を行い，予防保全

が予防保全の観点から措置を講ずることが望ましい（判の手順を提案することを目的として調査・検討を行った。

定Ⅱ）」の構造物は，橋梁で 46％，トンネルで 56％に上

本稿では，「予防保全研究委員会」の検討内容に基づき，り，「早期に措置を講ずべき状態（判定Ⅲ）」の予備軍が①維持管理業務に携わっている技術者を対象にした予防実に 50％程度も控えていることが判明した。しかしなが保全に関する意識や実施事例に関するアンケート調査結ら，判定Ⅲ，Ⅳの構造物に対する事後保全型の修繕に比果と普及に当たっての課題，②予防保全に適用可能な調べて，判定Ⅱの予防保全型の修繕着手状況は極めて少な

査，診断，補修技術の現状と課題，③予防保全型の維持い状況にある。

管理の手順の提案とこれに基づくライフサイクルコスト

このように，実際に変状が顕在化する前に補修などを行う予防保全的な維持管理が行われることは多いとは言えないのが現状である。その一因として，劣化の初期段
＊1
＊2
＊3
＊4
＊5

たけだ・のぶふみ／広島工業大学大学院 教授（フェロー会員）
えら・かずのり／極東興和㈱ 事業本部補修部長（正会員）
はまさき・ひとし／芝浦工業大学 建築学部 教授（正会員）
やまぐち・としのぶ／鹿児島大学学術研究院 教授（正会員）
たなか・ひろかず／清水建設㈱ 技術研究所 社会システム技術センター長（正会員）

Vol. 59, No. 10, 2021. 10

試算例について述べる。

2.

予防保全の実態と課題

2.1 各機関，学協会における予防保全の考え方
予防保全の現状や実態を把握するにあたり，まず各機関や学協会における予防保全の考え方を整理した。土木
1）
分野では，「コンクリート標準示方書［維持管理編］」において予防維持管理という用語を『構造物に劣化を発生
857

あるいは顕在化させない，もしくは，性能低下を生じさ低減でき，かつ構造物を長寿命化できると認識している

せないための予防的処置を計画的に実施する維持管理』

ことが示された（図-2）。

として定義している。建築分野では，「建築物の耐久計画

次に，予防保全の事例調査では，回答者の 56％が予防に関する考え方」 において保全に関する用語が整理され保全に該当する業務に携わった経験があり，その件数はており，予防保全という用語を『計画的に対象物の点検，

2011 年以降に増加傾向を示していた。予防保全の対象と試験，再調整，修繕などを行い，使用中の故障を未然にした構造物は橋梁が全体の 68％と最も多く，次いで護岸・防止するために行う保全』と定義し，事後保全と対比す

港湾施設，擁壁・函渠，トンネルがそれぞれ 8 ％を占めるものとして位置づけられている。

た。予防保全として実施した業務内容は点検・調査・診

2）

国土交通省では，構造物の機能に支障が生じていない

断が全体の 41％，補修設計が 37％を占めたのに対し，補が，早期に措置を講ずることが望ましい状態において，修工事は 16％にとどまっている。実施した予防保全業務

早期発見・早期対策を行うことにより，ライフサイクル

によって構造物の長寿命化に繋がったかどうかを問う設

コストの最小化と構造物の長寿命化を図ることを目的と問では，「確実に繋がった」および「繋がったと思う」とする考え方を予防保全と捉え，従来の「事後保全型」かポジティブな回答が 72％を占めた（図-3）。それに対し

ら「予防保全型」への転換を全国の道路橋へ展開してい構造物の LCC 低減に繋がったかどうかを問う設問では，る。東・中・西日本高速道路（NEXCO 3 社）が管理する「確実に低減できた」および「低減できたと思う」の回答

高速道路構造物を例にとると，橋梁構造物の維持管理はが 61％にとどまっており，「よくわからない」が 28％と定期点検，詳細調査の結果を踏まえて劣化予測を行い，多いことも特徴的である（図-4）。これは予防保全に関す健全度の評価，判定を行ったうえで，対策の時期や方法

る業務経験の実施時期の多くが 2011 年以降であり，実施を計画する予防保全型の維持管理を標準としている。

後の経過期間が短く経済性評価が困難であること，評価

2.2 アンケートによる予防保全の意識調査

方法そのものが明確でないことなどが主な原因であると維持管理業務に携わっている全国の技術者を対象にし考えられる。これまで予防保全に該当する業務に携わった予防保全に関する意識や実施事例に関するアンケート調査を実施したところ，1 055 件の回答が得られた。回答者の主な業種はコンサルタント 59％，建設会社 22％，官

3.5％

十分理解している

18.5％

22.9％

公庁 9 ％であった。回答者は 1 級土木施工管理技士，コンクリート診断士，技術士，コンクリート技士，RCCM

知らない以上が 61％，16～20 年が 11％を占めていた。

図-1

まず，予防保全の意識調査では，コンクリートの劣化過程，事後保全や予防保全の概念について十分に理解し

1.6％

予防保全の概念を知っているか
5.2％ているという回答が 70～80％程度を占めており，これら
47.9％

45.3％
あまり長寿命化につながらない

寿命化の観点から問う設問に対しては，いずれも予防保全の有効性を十分に認識している回答が 90％を超えている。大多数の技術者が予防保全は維持管理費（LCC）を長寿命化につながる
条件によっては長寿命化につながるは広く認知されていることが分かった（図-1）。予防保全の有効性を維持管理費（LCC）の低減および構造物の長知っているが，あまり理解していない

55.1％

等の資格を保有している技術者が多く，経験年数も 21 年

ある程度理解している

よくわからない

図-2

予防保全は長寿命化に繋がるか

Preventive Maintenance of Concrete Structures, Current Status and Suggestions
By N. Takeda, K. Era, H. Hamasaki, T. Yamaguchi and H. Tanaka
Concrete Journal, Vol.59, No.10, pp.857～864, Oct. 2021

Synopsis In the maintenance of concrete structures, the importance of preventive maintenance from the viewpoint ofservice life extension and LCC is recognized, but the implementation of preventive maintenance is not widespread. The
reasons for this are that investigation, diagnosis, and repair techniques for the early stages of deterioration have not beensystematized, and speciﬁc procedures for preventive maintenance have not been presented. This paper describes the resultsof a survey on the awareness of preventive maintenance among engineers engaged in maintenance work, preventive
maintenance implementation cases, and the challenges in the way of broader implementation, as well as the current stateand issues concerning survey, diagnosis and repair technologies applicable to preventive maintenance. Based on the resultsof the above mentioned survey, a maintenance procedure is proposed along with an example of life cycle cost estimation.
Keywords：Maintenance, Preventive maintenance, Deterioration, Investigation, Diagnosis, Repair, Life cycle cost858

コンクリート工学

4.5％ 10.3％

1.2％

確実に長寿命化につながった3.

長寿命化につながったと思う

16.8％

あまり長寿命化につながっていない

4.7％

寿命化にはつながっていない

62.5％

4.5％

うえで，構造物の変状が顕在化する前や変状の程度が小さい段階で構造物の性能低下の状況を的確に把握し，将来の劣化進行予測や必要な対策を実施することが極めて確実に低減できた重要である。具体的には，対象とする構造物に発生し得低減できたと思う

図-4

境外力の「作用力」と，構造物あるいはその部位・部材低減はできなかった

53.1％

1.3％
5.1％

る劣化機構を選定したうえで，その劣化機構に対する環あまり低減できなかった

28.3％

よくわからないが有する「抵抗力」をそれぞれ適切に評価し，それら比その他

較検討することで将来の劣化進行予測と対策の要否判断を行うことになる。

実施した業務で LCC 低減に繋がったか

3.2 考慮すべき劣化機構の選定
692

予算
506

発注者の意識予防保全に関する指針・マニュアル・手順書

353

人的資源

334

予防保全技術の体系化

280

予防保全の有効性評価方法

269

市民の理解

果に基づく診断だけでなく，設計時や供用中の環境や使用条件等から決まる構造物に対する作用，あるいは構造

99

物が潜在的に保有する劣化要因などから考慮すべき劣化

65

施工者の意識0性化，塩害，凍害，化学的侵食，ASR，疲労などがある。
が小さい段階での診断や対策が主眼となるため，点検結138

設計者の意識予防保全の対象として設定する主な劣化機構には，中予防保全においては，変状が顕在化する前や変状の程度

263

技術開発

図-5

要

あるいは発生する可能性のある劣化機構を予め想定した実施した業務で長寿命化に繋がったか
7.6％

3.1 概

実効的な予防保全のためには，構造物に発生している，

よくわからない
その他

図-3

予防保全のための調査・診断技術の現状

200

400

600

800

予防保全の普及に何が必要か機構を選定し，それに応じた適切な調査・診断を行うことが重要となる。施工時点における反応性骨材の使用や海砂の除塩をはじめとする各種規定や基準類の有無や適た経験がないと回答した 44％の回答者においても，その切な施工が行われたかどうかの確認なども重要である。

理由の 90％が「該当する業務の機会がなかった」であり，点検によって局部的な変状が認められた場合は，まず，今後機会があれば予防保全に取り組んでみたいとの回答

その変状が初期欠陥，損傷，劣化のいずれに起因するもも 87％を占めている。

のかを検討する必要がある。劣化による変状が疑われた

予防保全の普及に必要な項目に関する問いに対しては，場合には，想定される劣化機構を，まずは環境条件や使「予算」という意見が最も多かった。橋梁など多くの構造用条件から決まる作用でスクリーニングにより，次に使物の維持管理を行っている地方自治体において予算が不用材料や施工性を中心とした要因を踏まえて点検で把握足していることは周知の通りであるが，一般には「予算」

した変状の特徴と各劣化機構の特徴を比較することで，と並んで「人的資源」の不足も課題として挙げられるこ

主要因となる劣化機構を推定することになる。

とが多い。しかし，今回の調査では「人的資源」よりも3.3 環境外力の評価（塩害の場合）「発注者の意識」，「予防保全に関する指針・マニュアル・

ここでは，塩害に関する環境外力の例を紹介する。塩手順書」を必要な要素とする意見が多く，「予防保全の有害に関する環境外力としては，飛来塩分や凍結防止剤な

効性評価方法」，「予防保全技術の体系化」という声も多どに起因する塩化物イオン供給量が重要な要因となる。

く見られた（図-5）。

しかし，飛来塩分は，海岸の状況や風況，陸地の地形や以上より，予防保全に関する認識はある程度浸透して障害物の有無，標高によっても輸送量が異なるほか，構おり，多くの技術者が予防保全に対し高い関心を持って造物の形状によって飛来塩分の影響が大きい部位と小さいるものの，予防保全の指針や評価方法の体系化が進んい部位の差も生じる。予防保全としては，対象構造物のでおらず，これが，予算や人手の不足と並んで予防保全

各部位への飛来塩分到達量を事前に評価することが極めの普及の足かせとなっていることが示された。このことて重要となる。以下に，現状の主な評価手法を示す3），4）。

から，予防保全の認識の普及，拡大のためには，その情（ 1 ） 直接的に飛来塩分を測定する方法

報の整理と体系化が重要であると考えられる。また，こ飛来塩分量を測定する方法として代表的なものに，土れらの整備された情報を積極的に発信していくことが発研式捕集器による方法がある。この測定方法では 10 cm

注者や施工者の意識改革にも繋がると考えられる。

×10 cm のステンレス板に付着した塩分をタンクに貯留し，その塩分濃度を測定することにより飛来塩分量を測Vol. 59, No. 10, 2021. 10859

定する。一方，ドライガーゼ法は，乾燥したガーゼに飛来塩分を捕集させる手法である。ガーゼに付着した塩分

4.

予防保全における補修技術の体系化を精製水などに溶解させ，その塩分量を測定することに

4.1 概より飛来塩分量を評価する。

予防保全の考え方を適用し，効率的かつ経済的にコン（ 2 ） 間接的に飛来塩分を測定する方法

要

クリート構造物の健全性を確保するためには，変状が顕構造物の表面に付着した塩分は全てが構造物の内部に在化する潜伏期や進展期の段階や変状の程度が小さい段浸透するのではなく，洗い流しやコンクリート多孔体へ

階で適切にその状況を把握し，それに応じた対策（補修）の吸着により一部の塩分が浸透する。薄板モルタルによを行う必要がある。また，効率性や経済性なども考えるる捕集法では，実際の構造物に近い材料を使って浸透塩と，できるだけ簡便で効果的な調査・診断技術や補修技

分量を評価する。一方，ガーゼ拭き取り法は，一定範囲術が求められる。

（20×20 cm 程度）のコンクリート表面に付着した塩分を予防保全の体系を構築するためには，潜伏期および進ガーゼで拭き取ることで評価する。特別な機器が不要の展期において補修を行う場合に必要となる技術について，ため調査費用が安く，手軽に適用することができる。

現状でどの程度開発され，普及しているのかという現状（ 3 ） 蛍光 X 線による評価手法の整理・分析が必要である。また，補修技術を選定する

高い測定精度を持っているが，測定範囲が微小面積の場合の考え方について，構造物が置かれる環境条件や構平均であることから，コンクリート面を測定する場合に造物の状態，評価の時期などを考慮し，必要な性能項目

は骨材等の配置による塩分濃度の局部的な差異が大きくとその評価方法，評価基準の検討が必要である。

なる。その簡便さを活かして，立地条件別や部位別，さ本稿では，予防保全に適用可能な補修技術の中でも特らに経時変化などを含めた環境外力の一次評価ツールとに表面含浸工法による補修について，現状の技術の体系，

しての活用も効果的と考えられる。

変状の要因や程度に応じた材料・工法の適用性，工法・（ 4 ） 数値シミュレーションによる手法

材料選定のための評価技術の現状について紹介する。そ飛来塩分の移流拡散モデルとして粒子拡散手法の一種の他の補修技術については，研究委員会報告書5）を参照

である 3 次元ランダムウォーク法を用いた手法が提案さされたい。

れている。数値計算による構造物に到達する飛来塩分粒

4.2 変状の要因とその程度に応じた補修工法・材料

子の総量予測モデルと組合わせることで，より詳細な環予防保全を適切に効率よく実施するためには，変状・境外力評価が可能となる。

劣化の要因とその段階に応じた補修技術を選定すること

3.4 構造物の状態評価（塩害の場合）が極めて重要である。表-1 に表面含浸工法の体系と変状予防保全においては，コンクリート内部の塩化物イオ

要因・程度に応じた適用範囲を示す。

ン濃度分布，鋼材の腐食状況あるいは鋼材の腐食リスクを評価することになる

。

3），
4）

例えば，シラン系の表面含浸工法はコンクリート表層に吸水防止層を形成し，水や塩化物イオンの侵入を抑制（ 1 ） 塩化物イオン濃度分布に基づく評価

する効果があることから，塩害，アルカリシリカ反応，部材から採取したコア試料やドリル削孔粉を化学分析

凍害対策への適用が有効である。いずれも劣化過程が潜して塩化物イオン濃度分布を定量する方法である。濃度

伏期において適用するのが効果的であり，既設，新設コ

分布が得られれば，Fick の拡散方程式の解をフィッティ

ンクリート構造物へ適用可能である。ただし，コンクリー

ングさせることで表面塩化物イオン濃度と見掛けの塩化

ト内部は乾燥状態となることから，中性化に対しては効物イオン拡散係数を求め，それらに基づいて鉄筋位置で果が小さい場合もあり，中性化抑制対策として適用するの塩化物イオン濃度の将来予測から部材の状態を評価す場合は，他の補修工法との併用が必要となる。

ることができる。

けい酸塩系の表面含浸工法は，表層部を緻密化すると（ 2 ） 鋼材の腐食状況に基づく評価

ともに，アルカリ性を付与する効果もあることから，中はつりによって鉄筋を直接目視で調査する方法，ある性化，塩害，凍害対策への適用が有効である。アルカリ

いは自然電位法や分極抵抗法といった電気化学的計測手

シリカ反応への適用は，固化型であるけい酸リチウム系法がある。自然電位法や分極抵抗法はいずれもコンクリーの適用が可能であるが，アルカリシリカ反応による膨張

ト内部の鋼材の腐食状況を判定するものであり，分極抵

抑制を主目的とするのであれば，塗布型防錆材である亜抗法は腐食速度を定量できる。

硝酸リチウムを併用することで，更に効果が期待できる。

（ 3 ） 鋼材の腐食リスク評価

4.3 補修工法・材料の評価項目と評価方法

鋼材の腐食リスクを評価する方法としては，鋼材腐食

補修工法・材料の評価は，設計段階における工法・材に関連する物質である塩化物イオンや液状水の量を間接料選定のための評価，施工段階での施工品質の評価，維的に非破壊で評価する方法がある。具体の測定方法とし

持保全段階での効果の持続性の評価など，様々な段階でては，電気抵抗率法や近赤外線分光法等がある。

行われる。

860

コンクリート工学

表-1

表面含浸工法の体系と適用範囲
変状要因・程度に応じた適用範囲

保護層形成系

○

○

△

△

△

△

○

－

○

△

－

－

防錆剤配合系

○

○

△

△

△

△

○

－

○

△

－

－

けい酸リチウム系

△

－

－

△

△

△

○

－

△

－

△

－

○

△

△

○

○

△

△

－

○

△

－
or
△

－

－

○

△

△

○

○

△

○

－

○

△

－
or
△

－

亜硝酸塩系

○

○

△

○

○

△

○

○

－

－

－

－

その他塩系

○

○

△

○

○

△

○

○

－

－

－

－

展
期

進

－

伏
期

潜

－

展
期

進

△

伏
期

潜

期

○

展

期

進

潜

－

伏

加速期前期

○

展
期

進

期

△

伏

潜

△

展

加速期前期

化学的侵食

期

害

△

－

進

凍

△

－

シラン・シロキサン系

固化型けい酸塩系

ASR

△

細分類

シラン系

鉄筋腐食抑制シラン系

中性化

○

小分類

伏

シラン系
表面含浸工法

害

期

潜

中分類

塩

けい酸ナトリウム系
けい酸塩系
表面含浸工法けい酸カリウム系
反応型けい酸塩系

けい酸塩混合系
副成分複合系
その他

けい酸塩系＋
シラン系含浸工法
その他

塗布型防錆材併用型※適用範囲凡例〇：適用対象，△：適用に検討が必要，×：適用すると支障等をきたす，－：適用対象外

表面含浸工法の場合，シラン系については，JSCE-K-571

標準調査（定期点検）「表面含浸材の試験方法」や NSKS-04「浸透性吸水防止

変状なし/
軽微な変状

材」が規定されている。実構造物への含浸深さや吸水防実施しない止層の形成の確認については，採取したコアによる水中

記録

NO

詳細調査の
要否判定
詳細調査

予防保全の
実施の有無

への浸せきによるはっ水部分の測定，EPMA や熱分解ガ

劣化機構の推定

劣化機構の推定予測

スクロマト分析などが有効であるが，コア採取が必要で環境外力の評価

性能の評価

あり，予防保全のために適用することは難しい場合があ

構造物の状態評価

る。けい酸塩系については，JSCE-K-572「けい酸塩系表

劣化予測の実施

面含浸材の試験方法（案）」が規定されているが，施工品

記録

不要

予防保全対策の要否判定
要質や効果の持続性の評価には，表面硬度や透気試験が適

対策

不要

記録
記録

事後保全型管理対策の比較検討ているものの，施工品質や補修効果の持続性については

対策の種類
選定

非破壊，かつ標準化された方法が少なく，これらの試験

予防保全を目的とした維持管理手順の提案

要

実績，LCC 評価，構造物重要度評価など

このように，現状では材料選定のための評価は行われ

5.

対策の要否
判定

予防保全対策の候補選定

用されている。

方法の開発，標準化も今後の課題となる。

記録

要

YES

実施する

不要

事後保全
対策

予防保全対策
予防保全対策の選定
記録

予防保全対策の実施

予防保全型管理図-6

予防保全型維持管理手順の流れ

5.1 予防保全型維持管理手順の流れ
高速道路構造物，鉄道構造物，道路構造物，電力構造予防保全型維持管理の範囲に入っている場合には，次に物，建築物における予防保全を目的とした維持管理体系

維持管理を実施する管理者が予防保全を実施するかどうの現状，予防保全に対する考え方，取組み事例についてかを判断する。予防保全を実施すると判断した場合には，調査を行い，劣化機構に応じた予防保全を実施するため劣化機構の推定，環境外力の評価，構造物の状態評価，の検討事項を整理した。その結果に基づき提案した「予劣化予測の実施を行い，維持管理を実施する管理者が予防保全型維持管理手順の流れ」を図-6 に示す。まず，標防保全対策の要否判定を行う。予防保全対策の要否判定

準調査（定期点検）の結果，対象とする構造物の状態がには，現状は「まだ変状が生じていない」あるいは「軽「まだ変状が生じていない」あるいは「軽微な変状が生じ

微な変状が生じている」状態であるが将来的に劣化が顕ている」かどうかを判定する。軽微ではない変状が発生

在化するかどうかを見極めることが重要である。なお，している場合には，事後保全型の維持管理に移行する。

劣化機構の推定，環境外力の評価，構造物の状態評価，Vol. 59, No. 10, 2021. 10861

劣化予測の実施については，定量的に詳細に実施するこ浸深さは 6 mm，含浸した箇所の塩化物イオンの見掛けのとが基本であるが，これまでの同様な環境条件，劣化状

拡散係数は，コンクリートの 0.01 倍となる 0.005 cm2/年

況において信頼性のある評価が実施可能な場合には，実と設定した。また，施工後 20 年間は含浸深さおよび塩化積などにより簡易的に実施してもよい。予防保全対策が物イオンの見掛けの拡散係数は一定とし，20 年ごとに再必要であると判断した場合，予防保全対策の候補を選定

補修することとした。

し，実積，LCC 評価，構造物の重要度評価などにより，表面被覆工法については，表面被覆材の膜厚と塩化物対策の比較検討を行い，対策の種類を選定する。この際，イオンの透過量を設定することで補修後の劣化予測が可予防保全対策と事後保全対策との比較を行い，維持管理能となる。膜厚は 0.5 mm，塩化物イオンの透過量は日を実施する管理者の判断により，事後保全対策を選定す

本道路協会の塩害対策指針（C 種）に相当するようにることも可能である。予防保全対策を選定した場合，比0.001 mg/cm2・day と設定した。また，施工後 20 年間

較結果から具体的な予防保全対策を選定して実施する。

は膜厚および塩化物イオンの透過量は一定とし，20 年ご

5.2 予防保全を目的とした維持管理における LCC 算
定例
（1） 概

とに再補修することとした。
断面修復工法については，塩化物イオンの見掛けの拡説

散係数を設定することで補修後の劣化予測が可能となる。

様々なケースを想定するため，予防保全を開始する時

断面修復材の見掛けの拡散係数は，土木学会表面処理工期，劣化環境条件および予防保全開始後の維持管理限界

法設計施工指針案9）に示されている 0.25 cm2/年とした。

を検討要因とした。予防保全を開始する時期については，脱塩工法については，脱塩工法施工後の塩化物イオン

潜伏期，進展期，加速期前期とした。劣化環境条件につ濃度分布を，脱塩工法施工前の 0.4 倍としてその後の塩いては，腐食ひび割れが発生する進展期の終了時期を約

化物イオン濃度分布を評価した。

35 年，約 25 年，約 15 年となるように表面塩化物イオン

電気防食工法については，外部電源方式を用い，施工量を設定し，それぞれの劣化速度を小，中，大とした。

後は，鉄筋の腐食は進行しないものとし，配線および電予防保全開始後の維持管理限界については，潜伏期，進源装置を 20 年ごと，陽極材を 40 年ごとに取り替えるこ

展期，加速期前期とし，全 24 ケースについて維持管理シととした。

ナリオを設定して LCC を算出した。さらに，劣化環境条（ 3 ） 維持管理シナリオの設定

件ごとに事後保全型維持管理を実施した場合の維持管理

予防保全を開始する際の補修時には，電気防食工法を

シナリオを設定して LCC を算出し，予防保全型維持管理

除き，対象とする鉄筋位置の塩化物イオン量が腐食発生を実施した場合と比較検討した。

限界塩化物イオン量より小さくなるようにした。鉄筋腐（ 2 ） LCC 算定にあたっての前提条件

食の評価は，基本的にかぶり 30 mm，鉄筋径 9 mm の配対象とした構造物は，土木学会委員会 で実施された力筋を対象とし，補修後の塩化物イオンの再拡散の影響

ケーススタディで検討された日本海沿岸部に建設されたが懸念される場合には，かぶり 50 mm の主筋についても道路橋とした。劣化を評価する上部工の範囲は，主桁の評価した。構造物の劣化の進行状況は部材により異なる

側面および下面，床版の下面とした。上部工のコンクリー

ことが考えられるが，簡略化するため，すべての桁と床トは，普通ポルトランドセメントを使用し，水セメント

版の劣化の進行は一様になるものと設定した。

6）

比は 50％とした。上部工の主筋のかぶりは 50 mm，鉄筋予防保全型維持管理については，劣化速度 3 水準，予径は 28 mm とし，配力筋のかぶりは 30 mm，鉄筋径は防保全開始時期 3 水準，予防保全開始後の維持管理限界

9 mm とした。

3 水準の合計 24 通りについて，予定供用年数で設定した対象とした劣化機構は，飛来塩分による塩害とした。

維持管理限界を超えない維持管理シナリオを合計 50 ケー

潜伏期，進展期の劣化予測は，日本コンクリート工学会

ス設定した。予防保全開始時期の劣化グレードを進展期の LECCA 2（コンクリート構造物の長期性能シミュレーとした場合の維持管理シナリオを表-2 に示す。

ションプログラム）を用いて行い，加速期前期から劣化

事後保全型維持管理については，定期点検の際，剥離・期については，LECCA 2 により算出された塩化物イオン

剥落が確認され，鉄筋の腐食が進行し加速期後期に入っ濃度から，日本コンクリート工学会のコンクリート構造ていると確認された時期に対策を実施することとした。

物の LCC 評価研究委員会報告書で示された方法 により事後保全型維持管理のシナリオを表-3 に示す。

鉄筋の断面減少率を算出した。

（ 4 ） LCC 算定の範囲とコスト7）対象とした補修工法は，表面含浸工法，表面被覆工法，

LCC は，初期建設コスト，維持管理コスト（点検・調断面修復工法，脱塩工法，電気防食工法の 5 種類とした。

査コスト，補修・補強に関わるコストなど供用時にかか

表面含浸工法については，含浸深さ，含浸した箇所の塩るコストの合計），撤去・更新コストの合計で基本的に算化物イオンの見掛けの拡散係数を設定することで補修後出される。さらに，機会損失費用など（維持管理を実施の劣化予測が可能となる。既往の文献 を参考にして，含することによって失われる期待収入など）が考慮される

8）

862

コンクリート工学

1 000表-2 予防保全型維持管理のシナリオ（予防保全開始時劣化グレード進展期の場合）

供用後

工法 1

工法 2

工法

断面修復工
（50 mm 厚）

表面含浸工

表面含浸工 1 回

脱塩工

表面含浸工

表面含浸工 2 回

電気防食工

−

陽極などの取替え

断面修復工（50 mm 厚）

表面含浸工

表面含浸工 2 回

脱塩工

表面含浸工

表面含浸工 3 回

3

電気防食工

−

陽極などの取替え1

断面修復工（50 mm 厚）

表面含浸工

表面含浸工 3 回

2

電気防食工

−

陽極などの取替え1

断面修復工（50 mm 厚）

表面含浸工

断面修復工
（50 mm 厚）

表面被覆工

脱塩工

表面含浸工

表面含浸工 1 回

断面修復工
（50 mm 厚）

表面含浸工

表面含浸工 1 回

断面修復工
（50 mm 厚）

表面被覆工

表面被覆工 1 回

1
1

小

2

33 年

3
1
2

潜伏期

2

大

3

4

2

中

小

進展期

24 年

15 年

33 年

3
進展期

1
5

中

2

24 年

3

脱塩工

表面含浸工

表面含浸工 2 回

表面含浸工

表面含浸工 2 回

6

大

15 年

7

小

33 年

断面修復工
（50 mm 厚）

表面含浸工

24 年

断面修復工
（50 mm 厚）

表面含浸工

表面含浸工 1 回

15 年

断面修復工
（50 mm 厚）

表面含浸工

表面含浸工 2 回

8

大

9

No.

中

事後保全
開始時劣化
グレード

事後保全型維持管理のシナリオ

再劣化後
維持管理
限界

劣化
速度

事後保全開始時の補修工法
工法 1

工法 2

工法 1
断面修復工
（50 mm 厚）

2

電気防食工

断面修復工 陽極などの（50 mm 厚）
取替え

1

断面修復工
（50 mm 厚）

断面修復工（50 mm 厚）

小

10

加速期後期

11

進展期

中

40 年

30 年

2

断面修復工 陽極などの電気防食工（50 mm 厚）
取替え

1

断面修復工
（50 mm 厚）

大

12

20 年

2

No.1-2

No.1-3No.4-1

No.4-2

No.4-3

No.7

No.10-1

No.10-2

500
400
300
200
100
0

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
供用年数

図-7 劣化速度小の LCC 試算結果
（予防保全開始時劣化グレード進展期の場合）

900
800
700
600

No.2-1

No.2-2

No.2-3No.5-1

No.5-2

No.5-3

No.8

No.11-1

No.11-2

500
400
300
100
0

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
供用年数

図-8 劣化速度中の LCC 試算結果
（予防保全開始時劣化グレード進展期の場合）

再劣化時の補修工法

断面修復工（50 mm 厚）1600

No.1-1

200

表-3

供用後

700

1 000

断面修復工
（50 mm 厚）

加速期
前期

800

LCC（百万円）

劣化
速度

再補修時の補修工法

LCC（百万円）

維持管
理限界

予防保全開始時の補修工法

1 000

工法 2

断面修復工 表面含浸工（50 mm 厚）
2回

断面修復工 陽極などの電気防食工（50 mm 厚）
取替え場合もある。また，LCC 評価は期間が長いため，異なる
時間における貨幣価値の差をなくして比較するため，将No.3-1
No.3-2
No.6
No.9
No.12-1
No.12-2

900

LCC（百万円）

No.

予防保全
開始時劣化
グレード

900

800
700
600
500
400
300
200
100
0

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
供用年数

図-9 劣化速度大の LCC 試算結果
（予防保全開始時劣化グレード進展期の場合）来にかかるコストを割引率により現在価値に換算される場合もある。ここでは，構造物の予定供用年数を 100 年

深さが 50 mm となるため費用が高くなり，断面修復工をとし，予定供用期間中には撤去・更新は行わないこととしない脱塩工の方が有利となった結果であると考えられした。また，機会損失費用や割引率は考慮しないこととる。また，予防保全開始時期を潜伏期とした場合には，した。したがって，LCC 算定は，初期建設コスト，点検・

表面含浸工の方が表面被覆工よりも LCC が小さくなる結調査コスト，補修コストの合計として実施した。

果となったが，シナリオ No.4-1 および No.4-2 を比較す（ 5 ） LCC 算定結果

ると，表面含浸工と表面被覆工の LCC はほぼ同等となる

劣化速度小で予防保全の開始時期を進展期とした場合結果となった。これは，維持管理限界を進展期とするこの LCC 算定結果を図-7 に示す。維持管理限界を潜伏期とで，表面含浸工および表面被覆工いずれにおいても，とし脱塩工と表面含浸工を併用したシナリオ No.1-2 お

再補修をする必要がなくなることが影響しているものとよび維持管理限界を進展期とし脱塩工と表面含浸工を併考えられる。

用したシナリオ No.4-3 の LCC が事後保全と比較して半劣化速度中で予防保全の開始時期を進展期とした場合

分程度と比較的小さくなる結果となった。予防保全の開の LCC 算定結果を図-8 に示す。脱塩工と表面含浸工を併始時期を進展期とした場合，断面修復工を適用する場合，用したシナリオ No.2-2 と No.5-3 の LCC が事後保全とVol. 59, No. 10, 2021. 10863

比較して半分程度に小さくなる結果となった。これは，が多く寄せられた。しかしながら，予防保全型の維持管

劣化速度小の場合と同様に，予防保全の開始時期を進展

理を普及させるには，予算，人的資源，発注側の意識，期とした場合，断面修復工を適用する場合，深さが 50 mm

指針類の整備，技術の体系化などが必要であることが解っとなるため費用が高くなり，断面修復工をしない脱塩工

た。今後，予防保全に適用できる技術を整理，体系化すの方が有利となった結果であると考えられる。電気防食ることが重要であり，これらの情報を発信していくことを適用したシナリオ No.2-3は，事後保全と比較して LCC

が発注者や施工者の意識向上につながると考えられる。

は 9 ％小さくなる結果となった。76 年間と長期間にわた

近年，予防保全型の維持管理に適用できる環境外力の評

り電気防食をすることで LCC は大きくなるものの，鉄筋価技術，構造物の調査・診断技術および補修技術が数多腐食を確実に抑制することが可能であるため，構造物のく開発されており，これらの技術を適切に用いることに重要度などを考慮する場合，電気防食を適用するシナリより，効果的な予防保全型の維持管理が実施できるもの

オを選択する方が安全側と評価できる。

と考えられる。

劣化速度大の場合の LCC 算定結果を図-9 に示す。劣また，予防保全を目的とした維持管理手順の提案を行っ化速度大については，事後保全と比較して LCC が最も小たが，実施する際には予防保全のための対策技術の選定

さくなる場合でも 30％程度であり，劣化速度小や中の場

や LCC 評価が重要となる。今後，調査・診断技術の高度

合よりも予防保全を実施する効果が小さい結果となった。

化，補修技術選択のための試験方法の確立，LCC 評価の

これは，劣化速度大のような厳しい環境下では，比較的蓄積と検証を重ねることにより，予防保全型の維持管理

早い時期に断面修復工と表面含浸工を併用した補修を実手順を確立させ，事後保全型から予防保全型の維持管理施する必要があり，再補修回数が多くなるためと考えらへの移行が進むことを期待したい。

れる。そのため，断面修復工と表面含浸工を併用するシナリオと電気防食を適用するシナリオの LCC の差が小さ

謝

辞

本学会「既設コンクリート構造物の予防保全

くなる結果となった。したがって，劣化速度大のようなを目的とした調査・診断・補修に関する研究委員会」で厳しい環境下では，劣化の程度のばらつきなどを考慮す

実施しました予防保全に関する意識調査アンケートにごると，LCC は高いが鉄筋の腐食の進行を確実に防止でき協力頂きました諸氏に謝意を表します。また，本委員会

る電気防食工法を選択する方が安全側の評価と言える。

の活動にあたり，委員各位（野島昭二（中日本高速技術

予防保全で電気防食を適用する場合，事後保全と比較しマーケティング），上田洋（鉄道総合技術研究所），遠藤て LCC は約 30％小さくなる結果となった。これは，事裕丈（寒地土木研究所），湯地輝（東洋建設），宮内博之

後保全の場合，断面修復工と併用する必要があるためで（建築研究所），飯塚弘道（旭化成アドバンス），花房賢治

あり，電気防食を適用する場合においても，予防保全の（ポゾリス ソリューションズ），都築正則（大林組），井

優位性が確認された。

上真澄（北見工業大学），山本誠（住友大阪セメント），

劣化速度，予防保全開始時期などに関わらず，予防保位田達哉（国士館大学），審良善和（鹿児島大学），皆川

全型維持管理を実施した場合の LCC は事後保全型維持管

浩（東北大学），堤知明（国際廃炉研究開発機構），松沢

理を実施した場合の LCC よりも小さくなる結果となり，

晃一（建築研究所），順不同敬称略），および顧問（十河予防保全型維持管理の優位性が明らかとなった。しかし，茂幸氏（近未来コンクリート研究会））には，多大なご協

予防保全管理型維持管理を実施する場合，劣化環境条件，

力を頂きました。ここに記して感謝の意を表します。

開始時期，維持管理限界などによって LCC は大きく変化することがわかった。なるべく早い時期に開始し，その後の劣化をある程度許容するシナリオを設定すれば，LCCを小さくすることが可能であるが，実際の劣化のばらつきなどを考慮すると，LCC は若干高くなるものの，維持管理限界を潜伏期か進展期とするシナリオを選択する方が安全側であることが示された。

6.

あとがき

本稿では，本学会「既設コンクリート構造物の予防保全を目的とした調査・診断・補修に関する研究委員会」の活動成果の概要を報告した。実務を担当する技術者を対象に行ったアンケート調査結果から，コンクリート構造物の事故の未然防止，長寿命化，LCC 低減の観点から，予防保全型の維持管理を行うことが有効であるとの意見
864

参考文献
1） 土木学会：2018 年制定コンクリート標準示方書［維持管理編］，
2018. 102） 日本建築学会：建築物の耐久計画に関する考え方，1988. 103） 土木学会：塩害環境の定量評価に関する研究小委員会（348 委員会）
委員会報告書，2015. 114） 日本コンクリート工学会：自然環境下のコンクリート劣化に関するシンポジウム 委員会報告書・論文集，2018. 95） 日本コンクリート工学会：既設コンクリート構造物の予防保全を目的とした調査・診断・補修に関する研究委員会報告書・論文集，2021. 36） 土木学会：材料劣化が生じるコンクリート構造物の維持管理優先度研究小員会（342 委員会（第 2 期）
）委員会報告書，pp.287～387，
2015. 117） 日本コンクリート工学会：コンクリート構造物の LCC 評価研究委
員会報告書，pp.12～32，2012. 68） 遠藤裕丈・島多昭典：寒冷環境下における約 10 年間のシラン系表面含浸材の効果に関する追跡調査，第 56 回（平成 26 年度）北海
道開発技術研究発表会，2015. 29） 土木学会：表面処理工法設計・施工指針（案），2005. 4
コンクリート工学