報 文

4年の暴露実験に基づく寒冷地の凍結防止剤散布環境下でのコンクリートのスケーリング進行予測に関する研究
Predicting the Progression of Scaling in Concrete Sprayed with De-icing Salt
in Cold Regions Based on Four-Year Exposure Tests
遠藤

裕丈

島多

昭典

高木

典彦

成田

德昌

渡辺

淳

ENDOH Hirotake, SHIMATA Akinori, TAKAGI Norihiko, NARITA Norimasa
and WATANABE Jun

冬期の道路交通の安全を確保するために凍結防止剤が路面に散布される寒冷環境下では、コンクリートのスケー
リングの進行を極力抑える対応が要求される。コンクリート構造物の建設にあたり、実際の環境に見合った過不足のない最適な配合設計や管理方法の検討を行うには、立地環境が考慮された劣化予測手法が必要となる。本研究では、環境条件として凍結融解の厳しさを表す凍害危険値と凍結防止剤散布車の出動回数、配合条件として水セメン
ト比とセメントの種類に着目し、実環境下でのスケーリングの進行に及ぼす環境、配合条件の影響を明らかにする
ため、18橋の道路橋で暴露実験を4年間行った。そして、取得したデータの範囲で、環境、配合条件からスケーリ
ング進行予測式の係数を決定する方法を示し、設計段階でのスケーリング進行予測方法、スケーリング抑制のための適切な設計・管理の考え方について考察した。
《キーワード：コンクリート；スケーリング；凍結防止剤；凍害危険値；予測》
In cold snow regions, de-icing salt is applied to road surfaces during the winter to ensure road safety.
Because these salts cause scaling of concrete, measures need to be taken to minimize the damage. For example,
concrete structural components should have chemical compositions optimized for the environments in which
they are used and effective management schemes should be developed to prevent concrete scaling. To help
achieve these objectives, methods need to be developed that can take environmental conditions into accountand predict concrete deterioration. In this research project, we conducted exposure tests by monitoring the
progression of concrete scaling on 18 bridges for four years to determine what factors influence scaling undernatural conditions. We focused on the following environmental and concrete compositional factors: the value ofrisk of frost damage that indicates the severity of concrete damage from freezing and thawing, the number oftimes vehicles were dispatched to a given bridge to apply de-icing salts and the water/cement ratio and typeof cement used in a given concrete structural component. After analyzing the data collected from these tests,
we developed a method of determining the values of coefficients in the mathematical formula used to predictthe rate of concrete scaling in relation to environmental and compositional factors. We also discussed methods
for predicting how scaling will advance when concrete is being designed, and effective concrete design andmanagement schemes to prevent scaling damage.
《Keywords：Concrete；Scaling；De-icing Salt；Value of Risk of Frost Damage；Prediction》

寒地土木研究所月報№811

2020年11月



11１．はじめに
寒冷地では、
冬期の道路交通の安全を確保するため、路面に凍結防止剤（主に塩化物）が散布されている。
一方、コンクリート部材では、凍結防止剤と凍結融解の複合作用によるスケーリング（表面がうろこ状に剥がれる形態の凍害、写真－1）が確認されている。ス
ケーリングに対するコンクリートの耐久性設計を適切に行うには、寒冷地の厳しい環境作用とスケーリングの進行の関係を明らかにする必要がある。

写真－1

道路橋下部コンクリートのスケーリング

長谷川は、気温、日射量、降水量などの気象条件に
表－1

よる凍結融解の厳しさを表す指標として、次式の凍害
危険値を提案している1)。さらに、表－1に示すように、
凍害危険値を6段階に分けて凍害危険度を定め、凍害の予想程度を整理している1)。


VF FT  F    T  I  c (1)

凍害危険値による評価1)

凍害危険値 凍害危険度
0 ～ 200
0
201 ～ 5001
501 ～ 8002
801 ～ 1100
31101 ～ 1400
41401 ～
5

凍害の予想程度
－
ごく軽微
軽微
やや大きい
大きい
極めて大きいここに、V Fは凍害危険値、FTは外気温上の年間の凍結融解日数(日)、Fは外気温上の年間の凍結日数（日）、μは日射による融解率、Tは氷点下の温度差による凍害重み係数（なお、文献1）では「t」と表示されているが、後述する式(2)の「t」と区別するため、ここでは「T」としている）、I は凍結日の最低温度を考慮した算出上の補正値、cは湿潤程度による凍害軽減係数である。
図－1は長谷川が作成した北海道の凍害危険度の分
布である1)。北海道は凍害危険度0の地域がなく、1～5の地域が万遍なく存在し、厳しい環境にあることがわかる。しかし、現在のところ、この分布図をもとに定量的に劣化予測を行い、適切な配合設計や管理方法の検討ができるまでには至っていない。また、この分
布図では、凍結防止剤の影響までは考慮されていない。
そこで、実際の環境に見合うスケーリングに対するコンクリートの耐久性設計法の整備に向け、スケーリ
ングの進行と凍害危険値、凍結防止剤散布形態の関係を明らかにするため、冬期に凍結防止剤が散布される
北海道内の道路橋で4年間、暴露実験を行った。
２．実験概要図－1

長谷川が作成した北海道の凍害危険度分布図1)
表－2

コンクリートの配合（2016年作製）

単位量(kg/m3)
水セメ 使用した
記号 ント比 セメントのセメ
水
細骨材 粗骨材
(%)
種類
ント
333
810
1066
N45
45 普通ポルト 150
ランド
N55
55
145
264
879
1067
セメント
N65
65
150
231
925
1037
148
329
809
1065
B45
45
高炉
セメント
B55
55
145
264
875
1062
B種
B65
65
147
226
928
1040
目標スランプ：8±2.5cm、目標空気量：4.5±1.5%目した。水セメント比は45、55、65%、セメントの種類は普通ポルトランドセメント（以下、普通ポルトと

２．１

コンクリート配合・供試体

記す）もしくは高炉セメントB種（以下、高炉B種と供試体作製に用いるコンクリートの配合を表－2に記す）とした。細骨材は苫小牧錦岡産海砂（表乾密度示す。ここでは、配合条件としてスケーリングに及ぼ

2.72g/cm3、吸水率1.28%、粗粒率2.81、除塩処理済）、

す影響の大きい水セメント比とセメントの種類2)に着

粗骨材は小樽見晴産砕石（表乾密度2.68g/cm 3、吸水

12

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2020年11月

表－3

暴露実験箇所の環境

凍結防止
凍結防止
凍結防止
凍害 剤散布車
凍害 剤散布車
凍害 剤散布車No.
No.
No.
危険値 出動回数
危険値 出動回数
危険値 出動回数
(回/年)
(回/年)
(回/年)
1
829
76
7 1274179
13 137882
2 12737
8 1261374
14 2042
399
3
747
12
9 128144
15 1412399
4 12676
10 241150
16 1009149
5 1154160
11 121330
17 1062157
6 1185177
12 113087
18 693141
暴露実験箇所3)に加筆

図－2

11～4月の
日最低気温の平均（℃）

0

写真－2

5

0
‐2
‐4
‐6
‐8
‐10
‐12

暴露実験の状況（No.7）

率1.52%、粗粒率7.04、最大寸法25mm）を使用した。

凍害危険度
2
3
4

1

0

500

1000

1500

2000

2500

凍害危険値

図－3
暴露実験箇所における凍害危険値と露実験箇所における凍害危険値と図－3 暴
11～4月の日最低気温の平均との関係
11～4 月の日最低気温の平均との関係

スランプは8±2.5cm（2016年作製）、空気量は4.5±
1.5%を目標とし、AE減水剤（リグニンスルホン酸化

表－3に暴露実験箇所の環境を示す。凍害危険値は、合物とポリオールの複合体）とAE助剤（変性ロジン

現場に最も近い気象庁のアメダスもしくは北海道開発

酸化合物系陰イオン界面活性剤）で調整した。各配合

局のテレメータのデータを使用し、式(1)より求めた。

にはセメントの種類と水セメント比を組み合わせた記

北海道内の一般国道における凍結防止剤の散布形態は号を付した。

全線散布ではなく、凍結しやすい道路橋やカーブなど

供試体の寸法は100mm×100mm×400mmとした。

危険箇所へのスポット的な散布が多いことから、散布

打設後、常温下で湿布養生を7日間行い、その後は暴

環境は、道路橋への凍結防止剤散布車の出動回数で表露開始まで温度20℃、湿度60%の恒温恒湿室に静置しすこととした。出動回数は往復散布1回（往路と復路た。なお、恒温恒湿室での静置期間は28日以上としてで1回ずつ散布）を出動1回とし、年間平均値で表した。

いる。

図－3は、すべての暴露実験箇所における凍害危険
値と11～4月の日最低気温の平均との関係を調べたも２．２のである。凍害危険値の大きい暴露実験箇所ほど、冬

暴露実験

暴露実験は図－2

3)に加筆に示す北海道内のNo.1～18の期の日最低気温は小さい傾向にあった。

道路橋で行った。写真－2に示すように、道路橋の排水管直下の敷地に単管パイプ製の架台を設置し、架台

２．３

スケーリングの評価の上に供試体を据え付け、排水管から垂れ落ちる凍結

スケーリングの評価方法としては、写真－3に示す防止剤が含まれる路面の融雪水を供試体に与えた。融

ASTM C 672で規定された目視評価4)があるが、ここ

雪水を与える面は打設面（100mm×400mm）とし、ではスケーリングの程度を定量的に評価するため、主打設面以外の5面はエポキシ樹脂でコーティングした。

としてスケーリング深さを測定した。

また、布テープを使用して打設面に高さ約10mmの枠

写真－4にスケーリング深さ測定装置と測定状況をを設け、供試体全体に融雪水が均等に行き渡るよう配示す。測定は、装置に備わる先端の尖ったφ4mmの慮した。

ステンレスの棒を打設面にあて、棒の先端がスケー

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13コンクリートの外観

状態

00

スケーリングなし

11

粗骨材の露出なし、
深さ 3mm 以下の剥離

本研究での目視評価（点）ASTM C 672 規定の目視評価（点）4)
本研究での目視評価（点）

図－4

44

3 点と 5 点の
中間程度の
剥離

5

粗骨材が全面露出する程の激しい剥離(露出のみ)

6

粗骨材が全面露出する程の
激しい剥離(表面凹凸大)5

写真－3

スケーリングの目視評価

3
2
1

0.01

0.1
1
10
平均スケーリング深さ（mm）

100

 均スケーリング深さと本研究でのスケーリング
平の目視評価の関係

平均スケーリング
深さ（mm）

粗骨材がいく
つか露出する
程度の剥離

4

12
10
8
6
4
2
0
12
10
8
6
4
2
0

平均スケーリング
深さ（mm）

33

5

平均スケーリング
深さ（mm）

1 点と 3 点の
中間程度の
剥離

22

6

60
40
20
12
10
8
6
4
2
0

N45

B45

N55

B55

N65

N65

0

1

B65

2

3

暴露年数（年）

図－5

4

0

1

2

3

4

暴露年数（年）

平均スケーリング深さの経年変化（全箇所一括表示）

粗骨材が広範に亘り欠落して表面に大きな凹凸が生じ
写真－4

スケーリング深さの測定状況

た状態では差が大きいと考え、後者の状態を6点とした。この図より、平均スケーリング深さ1mm以上はリングで凹んだ部分に入り込んだ際の下方への棒の粗骨材露出が顕著で、5mm以上は凹凸が大きい状態

移動量から求めた。装置にはステンレス棒が6mm間と捉えることができる。

隔で9本配置されており、供試体端部から50、100、…、
350mm位置の7箇所で測定を行い、計63点の測定値の３．実験結果・考察

平均（以下、平均スケーリング深さと記す）を求めた。
図－4は今回の暴露実験での平均スケーリング深さ

３．１

平均スケーリング深さの経年変化と目視評価の関係である。ASTM C 672は「粗骨材が図－5に平均スケーリング深さの経年変化を示す。

全面露出する程の激しい剥離」を最高の5点としてい図にはNo.1～18の全箇所の結果を配合ごとに一括表示

るが、本研究では同じ5点でも粗骨材の露出のみと、している。水セメント比が大きい供試体ほどスケーリ

14

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2020年11月

N55

N65

B45

B55

B65

供給された路面融雪水表層へ侵入した水は、緻密な内部へ流動しにくいため、表層は未凍結水が集中し水圧が高まりやすく、スケーリングが発生しやすい。

コンクリート
供試体（高炉B種使用）

コンクリート
供試体（普通ポルト使用）

侵入した水は内部へ流動しやすいため、表層は水圧が高まりにくく
スケーリングは進行し
にくい。

図－6

一方で、コンクリート
全体が飽水しやすいた
め、組織が脆弱な場合、コンクリート全体の耐久性低下が危惧される。

セメントの種類によるスケーリングの進行の違い

ングが進行している傾向にあった。水セメント比が同じケースを見比べると、全体的に高炉B種を使用した方がスケーリングは進行しているように見受けられ4年年暴露後の平均
4年暴露後の平均
スケーリング深さ（mm） スケーリング深さ（mm）

暴露4年を経たNo.5に曝した供試体（普通ポルト供試体はN45とN55はペーストが残存し、N65は大きく崩壊）

4年暴露後の平均
スケーリング深さ（mm）

写真－5

N45

12
10
8
6
4
2
0
12
10
8
6
4
2
0
60
40
20
12
10
8
6
4
2
0

B45

N55

B55

全箇所の
最小値6回/年

N65

N65

1

る。その一方で、普通ポルトを用いた水セメント比65%において、暴露1～2年以降、2年間で平均スケー

N45

図－7

リング深さが約50mmに急増し、写真－5に示すよう50回/年以上の箇所の平均値

破線円内の2点（崩壊）を除いた
50回/年以上の箇所の平均値

B65

10
100
1000 1
10100
1000
凍結防止剤散布車
凍結防止剤散布車
出動回数（回/年）
出動回数（回/年）

 結防止剤散布車出動回数と4年暴露後の
凍
平均スケーリング深さに供試体の半分以上が崩壊し、同じ現場に曝した水セ
メント比が同じ65%の高炉B種を使用した供試体より

一般に緩やかである2)が、この2箇所のN65は暴露1～2

スケーリングが進行したケースがNo.5など2箇所で確

年でひび割れの発生などで透水性がさらに高まり、全認された。

体が飽和しやすい状態へ変化し、水セメント比が大き

図－6に示すように、高炉B種を使用すると、コン

いことも相まって、急速に崩壊に至ったと考えられる。

クリートの透水性は小さくなるため、表層へ供給された水は深部へ流動しにくく、そのまま表層に蓄積され、３．２

凍結時に生じる水圧が表層に集中するためスケーリン

３．２．１

暴露環境と平均スケーリング深さの関係
凍結防止剤散布車出動回数の影響

グが促進されやすくなる 。一方、普通ポルトを使用

図－7に凍結防止剤散布車出動回数と4年暴露後の平すると、表層から深部への水の移動が生じやすいため

均スケーリング深さの関係を示す。著者らは過年度に

表層では水圧が高まりにくく、スケーリングの進行は

暴露2年までの結果を整理した既報 5)で、出動回数が2)

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

15

4年暴露後の平均
スケーリング深さ（mm）

図－8

表－4

N45

12
10
8
6
4
2
0
60
40
20
12
10
8
6
4
2
0

B45

N55

B55

平均スケーリング深さ（mm）

4年暴露後の平均
4年暴露後の平均
スケーリング深さ（mm） スケーリング深さ（mm）

凍結防止剤散布車出動回数50回/年以上

12
10
8
6
4
2
0

60

12

t

3.51log 2

50

Dm=15.1e

40

8

30

6

20
0

4

No.5
N65

10
0

1

2

3

4

No.5
B65

2
5

0

0

1

暴露年数（年）

図－9t2.17log 2

Dm=5.20e

10

2

3

4

5

暴露年数（年）

スケーリング進行予測式の導出の一例（縦軸のレンジはデータにあわせて設定している）に図－8のデータの平均を求めたものである。
全体的に、凍害危険値が大きい暴露実験箇所ほど、大きな平均スケーリング深さが記録されやすい傾向にN65あった。このことから凍害危険値は、凍結防止剤を含
N65

B65

む融雪水が作用する環境下で発生するスケーリングの進行とも関係があると考えられる。
３．３

立地環境を考慮したスケーリングに対するコ
ンクリートの耐久性設計に関する考察

0

1000
2000
凍害危険値

0

1000
2000
凍害危険値

 害危険値と4年暴露後の平均スケーリング深さ
凍（凍結防止剤散布車出動回数は50回/年以上）
凍害危険値ごとに整理した図－8のデータの平均

図－8 のデータの平均（mm）
凍害
危険度 N45 N55 N65 B45 B55 B65～800 2 以下 0.3
0.6
3.6
0.3
0.9
2.7
801～1100
3
0.3
0.6
4.7
0.5
1.3
5.6
1101～1400
4
0.5
1.6
9.4
0.9
2.3
5.4
1401～
5
0.4
3.7
20.4
0.4
2.1
8.4
凍害危険値

ここで、スケーリングの進行と関係のある凍結防止剤散布車出動回数と凍害危険値の2つに着目し、取得したデータの範囲で立地環境を考慮したスケーリング
に対するコンクリートの耐久性設計について考察す
る。
３．３．１

スケーリング進行予測式

考察は、2018年発刊の土木学会コンクリート標準示
方書［維持管理編］の改訂資料6)に掲載されている次式のスケーリング進行予測式により行った。
b log

50回/年以上の環境と50回/年未満の環境ではスケーリ

Dm  ae

t
A

(2)



ングの程度が異なり、50回/年以上の環境では散布車

ここに、D mはスケーリングの程度を定量的に表す

出動回数によらずスケーリングが大きく、路面の融雪指標（スケーリング量、スケーリング深さなど）、t

水はスケーリングが発生しやすい塩分濃度が持続しやは凍結融解履歴（サイクル、供用年数など）、Aはtを

すい考察を述べた。そこで本報でも概ね50回/年前後

無次元化させるための係数（一般に最長経過期間のに着目してスケーリングの発生状況の違いを調べた。

1/2）、a、bは係数である。

水のかかり方や現場の違いによるばらつきは見受けら

図－9に一例として、No.5の道路橋に暴露したN65、れるが、全体的に4年暴露後も同様の傾向が示された。

B65の供試体におけるスケーリング進行予測式を示

３．２．２

す。D mは平均スケーリング深さ、tは暴露年数とし、凍害危険値の影響

図－8は、スケーリングが大きかった凍結防止剤散

Aは最長経過年数4年の1/2の2としている。この場合、

布車出動回数が50回/年以上の箇所を対象に、凍害危

N65はa＝15.1、b＝3.51、B65はa＝5.20、b＝2.17となる。

険値と4年暴露後の平均スケーリング深さの関係を整

３．３．２

スケーリング進行予測式の係数a、b

理したものである。また、表－4は凍害危険値を凍害

No.1～18に暴露した全ての供試体を対象に、式(2)

危険度（表－1）ごとに区分し、それぞれの区分ごとのAを2とし、データをフィッティングさせてスケー

16

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2020年11月

X軸,Y軸の説明
スケーリング
進行予測式

Dm= a e水セメント比45%6

普通ポルト使用

水セメント比55%54bの平均=1.17(a>0.3)bの平均=0.79(a>0.3)3

スケーリング進行予測式

凡例

tb log 2

Dm= a e

高炉B種使用2.5

水セメント比65%
図‐10の平均

bの平均=2.00(a>0.3)

2.0

1.0
0.5

1

0.0

0

図－10

0.5

1

1.5

2 0

1

2

3

4

5

6 0 1 2 3 4 5 6101316

図－11

暴露した全ての供試体のスケーリング進行予測式の係数aとbの関係

リング進行予測式を導出し、係数aとbの関係を調べた。

y = 0.1e0.05x

1.5

2
0

t

b log 2３．３．３

y = 0.0963e0.0463x
R² = 0.9913

40

50
60
70
水セメント比(%)

 ケーリング進行予測式のス
係数bと水セメント比の関係

設計段階でのスケーリング進行予測方法に関する考察図－10に全ての供試体のスケーリング進行予測式の係

本項では新設部材を想定し、設計段階でのスケーリ

数aとbの関係を示す。
平均スケーリング深さの絶対量と関係のある係数

ング進行予測方法について考察する。

aは0～16の範囲に広く分布していた。水セメント比

図－11は、前項をもとに整理したb（a＞0.3の範囲

65%に関しては、a＝10.6および15.1の2点は供試体のの値の平均）と水セメント比の関係である。bは、い半分が急速に崩壊したN65の2箇所（図－5、写真－5）

ずれの水セメント比でも0以上となるよう、相関係数

で、これ以外の顕著な崩壊に至っていない供試体につが最も大きい指数関数で回帰し、式(3)で表すことといては0～6の範囲に分布していた。

する。

スケーリング進行予測式のグラフの概形と関係のあるbをみると、aが0.3より大きい場合はaによらず概ね(3)b  0.1e 0.05W / C 

1～2前後の範囲に収束していた。しかし、aが0.3以下の場合は0～6の範囲に広く分布していた。今回の暴露

ここに、W/Cは水セメント比(%)である。

実験では、スケーリングの進行が非常に緩やかで、各aは凍結防止剤散布車出動50回/年以上・未満にわけ

年のスケーリング深さの測定値が4年間を通じて極めて整理する。平均スケーリング深さが水セメント比、て小さい（aが極小）場合、初期（1～2年目）と最終

セメントの種類、凍害危険値の影響を受ける（図－5、の4年目の測定値は、絶対差は僅かでも、比で表すと4表－4）ことに鑑みてaと凍害危険値、水セメント比の年目の方が小さく表示されるケースもあれば、逆に大大凡の関係を調べた図－12より、式(4)で表すことときく表示されるケースもあった。前者は変化の割合がする。

経年的に減少する概形のグラフ（bが小さい）となるが、逆に後者は変化の割合が経年的に増加する概形のグラ
a m  VFフ（bが大きい）となり、このこともあってbの大小傾m p  eqW / C

向がばらついたと思われる。
そこで、スケーリングの進行が比較的大きく、bのばらつきが全体的に小さくなるa＞0.3の範囲を対象(4)



ここに、VFは凍害危険値（定義は式(1)）、W/Cは水セメント比(%)、m、p、qは係数である。

に、bの平均を求めた。その結果、水セメント比45%

Aは、前述の通り2とする。

は0.79、55%は1.17、65%は2.00であった。なお、bにこれらを総合すると、設計段階においてスケーリ

及ぼす使用セメントの影響については明確な傾向が見ングの進行を式(2)で予測するときの係数a、b、Aは、受けられなかった。

それぞれ表－5のようになる。なお、p、qに関しては、
出動回数50回/年以上（図－12）に加えて、50回/年未満について調べた値もあわせて示している。

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0.003

スケーリング進行予測式

Dm= a et

blog 2

16
N45

12

N55

0.132xR² = 0.9907

y = 0.0028x
R² = 0.0865

y = 0.0006 x

y = 0.0002 x

8

普通ポルト
y = 5E‐07e

N65

y = 0.0006x
R² = ‐5E‐04

y = 0.0002x
R² = ‐0.466

0.002

y = 0.0028 x
0.001

4

0.000

0
16

0.003
B45

12

B55
y = 0.0004x
R² = ‐0.233

y = 0.0004 x

8B65y = 0.0012x
R² = 0.0383

高炉B種 y = 6E‐06e

0.0955xy = 0.0027x
R² = 0.3332

R² = 0.9925

y = 6E‐06e0.0955x

0.002

y = 0.0012 x

y = 0.0027 x
0.001

4
0

y = 5E‐07e0.132x

0500 1000 1500 2000 2500 0
凍害危険値

500 1000 1500 2000 2500 00.000

500 1000 1500 2000 2500

凍害危険値

40

凍害危険値

50

60

70

水セメント比(%)

凍害危険値とスケーリング進行予測式の係数aとの関係（大凡の分布を原点通過の一次関数で近似）

水セメント比と左図の一次関数の傾きとの関係

凍結防止剤散布車出動回数50回/年以上の箇所

図－12 スケーリング進行予測式の係数aと凍害危険値・水セメント比の大凡の関係（出動回数50回/年以上）
図－12 スケーリング進行予測式の係数 a と凍害危険値・水セメント比の大凡の関係（出動回数 50 回/年以上）

 研究の範囲で整理した設計段階でのスケーリン
本
グ進行予測のための式(2)の予測式の係数a、b、AabAp・eq・W/C・VF

0.1e0.05W/C

2

ここに、 W/C：水セメント比(%)(45≦W/C≦65)
VF：凍害危険値（式(1)）
p、q：下表に示す値

ここに、
W/C：水セメント比(%)(45≦W/C≦65)

箇所：No.1～18
配合：NP45,55,65、BB45,55,65
経過：4年（4冬）崩壊（N65）

4年暴露後の平均スケーリング深さの実測値（mm）

表－5

使用 凍結防止剤散pqセメント 布車出動回数
50 回/年以上 0.0000005 0.132
普通
ポルト 50 回/年未満 0.00002 0.041
50 回/年以上 0.000006 0.096
高炉 B 種50 回/年未満 0.00002 0.056【条件】 ・空気量は 4.5%・供用開始時のコンクリート表面は乾燥状態
・環境作用を受けるコンクリート面は上向きで、コンクリート面は滞水しやすい・想定する凍害形態はスケーリングのみ（崩壊は対象外）

60
40
20
14
12
10
8
6
4
2
0

y=0.657x+0.484（崩壊を除外）

0

2

4

6

8

10

12

14

計算値（mm）（t=4年）

図－13

計算値と平均スケーリング深さの実測値（暴露4年目を対象に評価）

図－13は、表－5の係数をもとに式(2)より求めた暴

なお、今回の暴露実験では、2箇所のN65の劣化形

露4年目の計算値と、平均スケーリング深さの実測値

態がスケーリングから途中で急速な崩壊に転ずる挙動を比較したものである。回帰式の傾きは1を下回ってが確認された。しかし、設計段階で崩壊に転ずる時期

おり、劣化調査データがない新設段階でも、立地環境を求めることは難しいため、予測に先立ち、あらかじや配合などの条件から係数を設定し、スケーリングのめ水セメント比の上限を定めることが望ましいと思わ進行を概ね安全側に予測することは可能と考えられ

れる。

る。
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スケーリング抑制のための適切な設計・
の数字は凍害危険値。空気量は4.5%
普通ポルト

例えば、部材の使用予定年数を100年とし、平均ス
ケーリング深さの許容上限について、ペーストが残存する目視評価4点（写真－3）の状態を維持管理限界に設定し、4点の平均の1.5mm（図－4）と仮定する。この場合、式(2)のDmに1.5mm、a、b、Aに表－5の値を入力すると、図－14の上図のように、水セメント比、セメントの種類、凍結防止剤散布車出動回数、凍害危
険値の諸条件と、平均スケーリング深さが1.5mmに達する年数の関係を表すグラフが得られる。そして、図

平均スケーリング深さが1.5mmに達する年数の考え方について考察する。

100

800

60 2500

1400

20

2000
2500

0
100

2500 2000

60

18橋に4年間、水セメント比とセメントの種類の異なるコンクリートを暴露し、凍結防止剤を含む路面の融雪水を供給させ、スケーリングの経年変化を調べる暴
露実験を行った。本研究の範囲で得られた知見をまと

800

500

2000

40

2500

20
0

45

47

49

51

53 55 45 47
水セメント比(%)

凍害危険度

0

設計条件（例）
 部材の使用予定年数100年
 平均スケーリング深さの許容上限は1.5mmートの耐久性設計法の整備に向け、北海道内の道路橋

1400 1100

1400 110080分の接触を許容できる最大期間を安全側に定めること

実際の環境に見合うスケーリングに対するコンクリ

200

1100

40

水分と接触しないよう管理する最低期間と、部材と水

４．まとめ

500

80

－14の下図のように、配合・環境条件をもとに部材が

ができる。

高炉B種

500

凍結防止剤散布車
出動回数50回/年未満

次に、スケーリング抑制のための適切な設計・管理

2000 1400 1100 800

凍結防止剤散布車
出動回数50回/年以上

管理の考え方に関する考察

部材が水分と接触しないよう管理する最低期間

100‐N 年

例、導水工法の適用、防水製品の活用

部材が水分と接触することを許容できる最大期間

図－14

N年

1

平均スケーリング深さが1.5mmに達する年数（年）

３．３．４

2

49

51

3

53

4

55

5 （地域）

100
N

現場の
凍害危険値

設計値
水セメント比（％）

スケーリング抑制のための設計・管理の概念の例

めると、以下のようになる。
(1)普 通ポルトを使用すると、高炉B種を使用した場

一方、図－6の概念は、スケーリング抵抗性の評価

合に比べるとスケーリングは進みにくくなるが、と、塩化物イオン浸透抑制の評価は対応しない場合が

水セメント比が大きい場合、経年途中で劣化形態あることを示唆する（例、スケーリングは小さいもの

がスケーリングから崩壊に転じる危険性がある。

の、塩化物イオンは深く浸透）。このため、暴露供試(2)凍 結防止剤散布車出動回数50回/年以上の環境で体の塩化物イオン量を測定し、凍害危険値・散布車出

は、凍害危険値が大きい地域ほどスケーリングが動回数と表面塩化物イオン量・塩化物イオン浸透状況

進行しやすい。

の関係を明らかにし、凍結防止剤散布環境下での塩害(3)コンクリートの配合や環境条件をもとに、設計段に対する設計法を整理していきたいと考えている。

階においてスケーリングの進行を安全側に予測す本研究ではスケーリング進行予測式の係数を決定する手法、ならびに、スケーリングを許容上限以下る要素として水セメント比、セメントの種類、凍害危に抑えるための水掛かり抑制期間を検討するため

険値、凍結防止剤散布車出動回数に着目した。今後は、の考え方を示した。

部材の向き（側面など）など今回考慮しなかった要素が係数に及ぼす影響や、今回整理した設計法と実際の構造物のスケーリング状況の比較も行いたい。

５．今後の予定・課題
今後は、暴露5、6年目にスケーリングのデータを取

謝辞：今回の暴露実験にあたり、研究の趣旨をご理解得し、図－13と同様の整理を行い、本研究で整理したの上で、道路橋排水管直下の敷地へのコンクリート供設計法の信頼性を引き続き検討する予定である。

試体の設置についてご了承いただいた、北海道開発局

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の道路事務所ならびに河川事務所、北海道の出張所、

3)

国土地理院発行2.5万分1地形図

環境省の自然保護官事務所の各位に対しまして、謝意

4)American Society for Testing and Materials :を表します。

Standard Test Method for Scaling Resistanceof Concrete Surfaces Exposed to Deicing
Chemicals，C 672

参考文献
5)
1)
2)

遠藤裕丈，安中新太郎，高木典彦：北海道の凍結

長谷川寿夫：コンクリートの凍害に対する外的要防止剤散布環境下での凍害暴露実験2冬目の評価，因の研究，北海道大学学位論文，p.131，1974.12

コンクリート工学年次論文集，Vol.41，No.1，
pp.797-802，2019.7

遠藤裕丈，田口史雄，名和豊春：スケーリングの進行性に及ぼす凍結融解を受けるまでの期間の暴

6)

露環境の影響，土木学会論文集E，Vol.66，No.3，

土木学会：2018年制定コンクリート標準示方書［維持管理編］改訂資料，p.39，2018.10

pp.348-365，2010.9

20

遠藤 裕丈
ENDOH Hirotake

島多 昭典
SHIMATA Akinori

高木 典彦
TAKAGI Norihiko

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
耐寒材料チーム
主任研究員
博士（工学）

寒地土木研究所
寒地保全技術研究グループ
耐寒材料チーム
上席研究員
技術士（建設）寒地土木研究所
技術開発調整監付
寒地技術推進室
研究員

成田 德昌
NARITA Norimasa

渡辺 淳
WATANABE Jun

寒地土木研究所
技術開発調整監付
寒地技術推進室
道北支所
研究員

寒地土木研究所
技術開発調整監付
寒地技術推進室
道東支所
主任研究員

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