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National Research and Development Agency
Public Works Research Institute (PWRI)

iMaRRC Newsletter Vol.20 July 2021

Vol.20 July 2021

研究コラムあと施工アンカーのへりあきの検討
道路トンネル換気用ジェットファン（Photo-1）のような附属物をコンクリート構造物に取り付ける際は、ドリルで削孔したコンクリートに打込み設置する「金属系あと施工アンカー（以下、アンカー）」がよく使われます。iMaRRC ではアンカーを用いた附属物取付け箇所の安全性確保のため、設計や維持管理方法を検討しています。
アンカーの引抜試験を行った時の破壊形態の一つに、コンクリートがコーン状に破壊するものがあります（コーン状破壊）。
コーン状破壊を防ぐためのアンカーの設計計算では、Figure-1のように、傾斜 45 度のコーン状の破壊面を想定し、有効水平投影面積（Figure-2）とコンクリート強度などから設計耐力を算出します 1)。道路トンネル技術基準(換気編)・同解説では、
アンカーに取り付ける附属物の重さを 1/15 以下にするなど、十分余裕のある使い方が提案されています 2)。
しかし、実際にアンカーの引抜試験を行うと、Photo-2 に示
すように 45 度より傾斜が小さい、大きく扁平なコーンとなる
場合が多く観察され、コーン状破壊の実態と設計計算上の仮定に差があることがわかっています。
ところで、アンカーからコンクリート構造物の目地等の端部までの最小距離をへりあきといいます（Figure-2）。Photo-3に示すようにトンネルの覆工に目地がある場合も、この部分がEffect of edge distance on the load-bearing
capacity of the post-installed mechanical anchor
Jet fans in road tunnel are normally secured to thelining concrete with post-installed mechanicalanchors. One of the typical failure modes of thisanchor is the concrete cone failure by tensile force.
The formula for estimating the design concrete cone
failure load is shown by the Japan Society of Civil
Engineers. In this formula, it is assumed that the cone
failure surface has 45° inclination, and the load
capacity of the anchor is proportional to the cone’s
projected area. The anchor’s load capacity should be
reduced if the edge distance from the anchor is shortand the cone’s projected area sticks out from the edgeof the concrete member.
However, the actual area of a concrete cone
observed in experiments is wider than the estimated
45° cone. Therefore, the assumption of the cone
failure surface is tested to determine whether it isadequate or not.

アンカー

45°
コンクリートFigure-1: Concrete cone
failurePhoto-1: Jet fan in roadtunnel
有効水平投影面積約11.6°

Photo-2: Typical concrete cone failure in thetensile test
覆工コン
クリート

目地

有効埋込 本体
み長さ 直径
アンカー

約4°

へりあき
コーン状破壊面

有効埋込
み長さ 45°目地

目地

コンクリートFigure-2: Failure area assumed in the design code
(cone’s projected area)

Photo-3: Joints of concrete lining

1

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アンカー

有効埋込
み長さ

45°
45°コーンアンカー

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ここにアンカー

はみ出る

割裂ひび割れ

45°未満
良く観察される破壊コーン(a)

端部

Photo-4: Splitting failure observed around the anchor
near the concrete member’s edge

(b)

60
40

(kN)

Tensile failure load

Figure-3: Tensile test of the anchor near the concrete
member’s edge(a) design code assumption(b) typical cone shape observed in the tensile test

20
0

(a)

(b)

(a)

(c)

(b)

(c)

Figure-4: Tensile test results and calculated concrete cone failure load from the design code(a) test result without the effect of an edge(b) test result with the effect of an edge(c) calculation
端部になります。設計計算上は、傾斜 45 度のコーン状破壊部がコンクリート内に位置していればへりあきの影響はないものと想定しています。しかし、実際のアンカーの破壊形状を考慮すると、より広い範囲がコーン状に破壊していることから、へりあきの影響で破壊面積が制約され、耐力に影響が出るおそれがあると考えました（Figure-3）。
そこで、iMaRRC では、へりあきに余裕がある場合とない（45度コーンがコンクリート内にぎりぎり収まる）場合で引張試験を行い、既存の設計式で求められる耐力の計算値と比較しました。
その結果、実験で得られた引張耐力は、へりあきに余裕がない
場合は、余裕がある場合よりやや小さくなったものの、計算上の耐力より大きいことを確認しました（Figure-4）。しかし、試験

In the case of enough edge distance, most failuremode in the tensile test was the concrete cone
failure. On the other hand, in the case of minimumedge distance (edge distance is the same as theembedment depth), splitting cracks have been
observed and the anchor broke without a cone,though tensile failure loads in the test were larger
than the calculated concrete cone failure loads. Fromthese test results, the edge distance of the anchor
should be kept as an estimated 45° cone in theconcrete member.

後の破壊状況を見ると、へりあきに余裕がある場合は、コーン状破壊が見られる一方、へりあきに余裕がない場合は、Photo-4 に示すように、アンカー近傍のコンクリートに割裂ひび割れが生じるなど壊れ方が異なる場合があり、留意が必要であることがわかりました。
研究成果は、アンカーを用いた附属物取付け箇所の、より信頼性の高い設計方法確立のために活用していきたいと考えています。
※実験動画等のページ（short video）http://www.pwri.go.jp/team/imarrc/activity/movie.html
1) 公益社団法人土木学会：コンクリートのあと施工アンカー工法の設計・施工指針（案）、141 コンクリートライブラリー、pp.46～、2014
2) 社団法人日本道路協会：道路トンネル技術基準（換気編）
・同解説、平成 20 年改訂版、p.136、2008.1

2

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研究コラム

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赤外分光分析によるアスファルトの劣化診断の省力化

アスファルトは供用中に紫外線や熱により劣化が進行しApplication of Infrared Spectroscopy to evaluate

ます。このような劣化は、アスファルト舗装にひび割れなど

aging asphalt

を引き起こす原因のひとつとなっています。現状では、ひび

During service, asphalt may deteriorate, causing damage

割れなどの損傷がある程度進行してからの補修が中心とな

such as cracks in the asphalt pavement. Therefore, if theっています。しかし、損傷が顕在化する前に、アスファルト

degree of asphalt deterioration can be properly evaluated,の劣化度合いを適切に把握することができれば、優先的に補efficient maintenance is expected. However, evaluation of

修する箇所を選定しやすく、予防保全や延命化対策が可能と

the deterioration of asphalt in service is insufficiently done

なり、舗装の長寿命化に繋がるものと考えられます。そのた

because it takes a lot of time and damages the pavement

めには、供用中のアスファルトの劣化度合いを調べる必要が(Figure-5).

ありますが、現状の技術では、実道からコアを採取し、アス

iMaRRC focused on the method to evaluate the degree

ファルトを溶剤で抽出する等、労力を要します（Figure-5）。

of aging asphalt using infrared spectroscopic analysis

そこで、維持管理において、アスファルトの劣化診断を取

because it is easy to carry out in the field. With the

り入れるのに適しており、専門知識や技術をあまり必要とせ

attenuated total reflection (ATR), a small amount of

ずに、現場でも実施しやすい手法として、赤外分光分析を利asphalt coated on the aggregate can be examined for the

用する方法に着目しました。この方法は、従来法（Figure-5）

degree of deterioration (Figure-6). This is a safer method

よりも工程やサンプル量が少なく、測定から得られるアスフ

because it can reduce the amount of organic solvent used

ァルトの酸化劣化の度合いを表す指標は、従来の指標（針入for extraction.

度）と高い相関性があります。iMaRRC では、赤外分光分析

Infrared spectroscopic analyzers in small sizes haveによる劣化診断をより手軽で利用しやすいものにするため

recently been accessible, and a hand-held type analyzerのサンプリング方法や、測定手法について研究しています。

(Figure-7) is expected to be used in the fields and asphalt

赤外分光分析の測定手法の一つである全反射測定法（ATR

plants. In the future, we improve the accuracy of法）であれば、現場で採取したわずかなアスファルト混合物

deterioration of asphalt pavement, and contribute to theに含まれる微量のアスファルトから、短時間で劣化度合いを

efficient maintenance of asphalt pavement.

評価することが可能です（Figure-6）。iMaRRC では、サンプルを少量に抑えるだけでなく、抽出するための有機溶剤の使用量も抑える方法を検討し、従来よりも安
全な評価方法を考案しています。
近年では、赤外分光分析装置の小型化や、ハンドヘルドタイプの装置（Figure-7）が市場に流通しており、舗装現場やプラントでの活用が期待されます。今後、実道の劣化状態と、赤外分析による劣化度合いとの相関関係についてデータを蓄積し、
アスフ

Figure- 5 Common steps for determining the aging level of asphalt

ァルト舗装の劣化診断の精度向上を図り、舗装の効率的な維持管理に貢献していきたいと考えています。※実験動画等のページ（short video）
http://www.pwri.go.jp/team/imarrc/activity/movie.html

Figure-6 Sampling method
for asphalt aggregate with ATR

3

Figure-7 Hand-held type FTIRNational Research and Development Agency
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研究者紹介 iMaRRC Researchers
1. 佐々木 靖人

Mr. Yasuhito Sasaki was assigned to the Executive

4 月より土木研究所理事兼Director of iMaRRC in April 2021.

iMaRRC センター長をつとめていま

He joined PWRI of the Ministry of Construction

す。

(MOC) as a geologist in 1987. Since then, he has

私は 1987 年に地質職として建設

worked on the geological environment and materials

省に入省し、土研地質研究室（現地for dams and roads, except when working at Kyusyu

質チーム）に配属されました。以降、Regional Development Bureau of MOC. There is no九州地方建設局に在籍した時期を除

geologist in the Ministry of Land, Infrastructure,き、土研でダムや道路・地質環境・地質材料に関わる研究にTransport and Tourism (MLIT) now, so almost all of

携わってきました。ちなみに国土交通省には地質職が不在の

the geological supports for construction sites and theため（国土地理院を除く）、土研が地質的な技術相談や基準

technical standards related to geology are conducted by

類の検討をほぼ担っています。

the geologists of PWRI.

前職（地質監）では全国のダム現場（＝山と居酒屋）を歩いてきましたが、今は現場が減ったので、趣味で借りている

He mentions two points in the meaning of his
assignment as the Executive Director of iMaRRC.

300 坪の畑での野菜作り、キャンプ・山歩きなどのアウトド

First, both geology and artificial materials are theア、自然写真撮影などで気を紛らわせています。

"component" that support civil constructions. Also,

そんな私が iMaRRC を兼務することになり、その意義をthere are many technical common points in both test

自問自答していますが、主に２つあげられると思います。

methods. The distribution and performance of geology

一つは、地質も人工材料も土木施設を支える「部材」であare sometimes inhomogeneous and uncertain which

ることです。試験方法など共通するものも多いです。ところ

can cause accidents frequently. So, “geological risk

で地質は分布や物性が不均質・不確実で、不確実性に起因す

management” is most important in public works

る事故や災害が多いため、最近では土木事業における「地services. The same concept of risk management may

質・地盤リスクマネジメント」が重要となっています。人工effectively maintain structures, because artificial

材料の場合も、最初は均質ですが次第に劣化し、不均質・不materials are homogeneous when constructed,

確実になっていきますので、構造物の維持管理ではリスクマ

however, they will gradually become inhomogeneous

ネジメント的な考え方が有効と思います。

and uncertain through a long time of service andもう一つは、異分野連携の重要性を痛感していることです。

deterioration.

私が携わってきたダムでは、計画段階から維持管理段階まで、

Second, he strongly feels the importance of

構造設計・地質・水理等の専門家が一緒に何度も現場（＋居collaboration between different specialties. He has

酒屋）に行き、同じ物を見て課題解決に取り組む「ワンチーmuch experience working with other specialists suchム」システムです。その時重要なのは、互いの専門への無知

as structure design and hydraulics. The specialist teamを恥ずかしがらず、率直に疑問や意見を交わすことです。こthat has different backgrounds enable to find uncertain

れにより課題の整理や深掘りが可能となり、リスクの発見や

risk and to solve the problems. PWRI also has many

課題解決の糸口をつかむ確率が格段に上がります。土研の強specialists in various scientific areas. This is one of the

みは異なる専門家の連携ができる人と部署があることで、

advantages of PWRI. iMaRRC also must reinforce

iMaRRC も内外の連携をさらに強化しなければならないと考えています。連携の強化方法は、私自身は「現場主義と飲みニュケーション」でしたが、コロナ禍の時代、新しい連携
スタイルを模索したいと思います。
4collaboration with researchers in PWRI and them inother researchers on institutes, including international.

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2. 関島 竜太

Mr. Ryuta Sekijima joined the Materials and Resources

令和3 年4 月にiMaRRC 材

Research Group of iMaRRC as an exchange researcher in

料資源研究グループに交流

April 2021. I belong to the Japan Paint Inspection and研究員として着任致しまし

Testing Association (JPIA),た。本拠地は（一財）日本塗

the only third-party

organization for paint inspection and testing in Japan. I

料検査協会という塗料検査

have worked hard there since I graduated from university.

に関する我が国唯一の第三This time, I had a novel opportunity to work for this者機関です。大学卒業から一

institute, and I started tackling an unprecedented big job as

途に勤めてまいりましたが、

the first delegate of my organization. Testing and research

この度、出向という新たなチャンスを頂き、前例のない大仕事に本拠地の第一号として挑戦させて頂きました。検査と研究は目的こそ違いますが、事実を正確に結果にするという点で共通する面もあります。交流研究員の受入れの目的である“土木技術水準の向上と土研及び本拠地の双方の業務の質の向上”のため、土研で多くの技術を習得し、スキルアップとともにネットワークを広げ、何かを残したいと思っております。また、コロナ禍ではございますが、人生初の単身生活を満喫し、本拠地と家庭に凱旋帰国できたらと思っております。

have different purposes, but I think they have somethingcommon in which they draw out facts accurately. In
response to the purposes of this exchange researcher
system, “Improving researchers level of civil engineering
technology and heightening the quality of work for boththe Public Works Research Institute and affiliations”, I
want acquire many techniques and skills, to expand myconnections, and finally to establish something special
during this experience. I will also enjoy my firstone-person's life, though COVID-19 is still spreading. At
the end of this mission, I hope to return to JPIA and ourhome with firm self-confidence like a triumphal return.

3. 野本 真兵令和 3 年（2021 年）4 月に

Mr. Shinpei Nomoto joined the iMaRRC as a

iMaRRC 材料資源研究グループ

collaborating researcher in April 2021. While in university,の交流研究員として着任致しましhe researched inorganic thin films, he realized theた。大学では無機薄膜の研究をしimportance of public infrastructure due to the impact of theていましたが、在学中に起こったGreat East Japan Earthquake that occurred while he was in

東日本大震災の影響も有り公共イ

school. After graduating from university, he joined a road

ンフラの重大性を実感しました。

paving company, and since then, he has been in charge of

そして大学卒業後に道路舗装会社

quality control of asphalt mixtures manufactured at asphaltに入社し、以来神奈川県内のアスファルト合材製造工場で製

manufacturing plants in Kanagawa Prefecture for eight

造されるアスファルト混合物の品質管理を 8 年間担当してyears. After that, he was seconded to the Public Works

いました。その後土木研究所への出向の機会を頂き、現在はResearch Institute and currently researching pavement

アスファルトの赤外分光測定等、舗装用材料に関する研究を

materials such as infrared spectroscopic measurement of

行っています。

asphalt. Although it is a short time, he wants to touch

勤務先が道路舗装会社故に、社会に出てからはアスファル
ト舗装についてのみしか学んでこなかったのですが、
iMaRRC では同フロア内で様々な分野の研究が行われており日々知見を広めています。短い間ですが沢山のはじめてに触れ大きく成長したいと思っています。
5

many people for the first time and grow big.

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ニュース

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研究職 1day 仕事体験を実施しました

土木研究所ではリクルート活動の一環として長期および短期のインターンシップの受け入れを実施しています。短期
インターンとして、昨年度の 2 月に「研究職 1day 仕事体験」
を行いました。このインターンでは、研究所の概要や実験施設の見学だけでなく、自分の興味のある研究グループにて、
そのグループに所属している職員（研究者）とともに、研究についてディスカッションする時間が設けられています。どんな研究を行っているのか、今後どのような研究が必要となるかを話しながら、土木研究所の役割を学んでもらいます。
iMaRRC 先端材料・高度化担当では、1day 仕事体験において、大学生 1 名を受け入れました。iMaRRC で扱ってきた様々な土木材料を実際に見て、触れてもらいながら、今までの研究成果等について知ってもらいました。また、iMaRRCの研究員の専門が土木だけでなく、化学や農学など多岐に渡っており、自身の専門に捉われず、多様なバックグラウンドを持った人材が活躍できる部署であることにも興味を持ってもらえました。
夏季のインターンや研究職１day仕事体験等のイベントについては、土木研究所の採用ページをご覧ください。

1day-Internship report
PWRI has conducted long-term and short-term
internships as recruitment activities. As a short-term
intern, they held a “Researcher 1day work internship” inFebruary. In addition to the outline of the institute andthe tour of the experimental facility, this intern has time
to discuss research with researchers. Students will learn
about the research and mission of PWRI throughdiscussions with researchers.
iMaRRC was accepted as a student in the 1day work
internship. We explained our research while seeing andtouching the various civil engineering materials handled
by iMaRRC. She was interested in the fact that thebackgrounds of iMaRRC researchers are not only incivil engineering also in chemistry, agriculture, andmore. iMaRRC allows researchers with various
expertise to play an active role.
If you are interested in recruiting events, please see therecruitment page of PWRI.

受賞報告 Research Awards
賞
Award

受賞者
Recipient Name

論文名
Title

表彰団体
Awarding
organization

受賞日
Date

令和2 年度廃棄物資源循環学会関東支部研究発表会
優秀発表賞
(2020
Kanto-branchworkshop of JSMCWM,
Outstanding Presentation
Award)

宮本 豊尚(MIYAMOTO Toyohisa)

下水汚泥焼却炉のし渣混
焼に関する実態調査(Survey on Screenings
Co-firing on Sewage
Sludge Incinerators)

一般社団法人廃棄物資源循
環学会関東支部(The Japan Society ofMaterial Cycles and Waste
Management (JSMCWM)
Kanto Branch)

March
2021

4th,

令和2 年度土木学会論文賞(2020 JSCE Paper Award)

佐伯 竜彦，
富山 潤，
中村 文則， 飛来塩分環境下にあるコ
中村 亮太，花岡 大伸，安 琳， ンクリートの表面塩化物
佐々木 厳，遠藤 裕丈
イオン濃度評価式の検討(SAEKI Tatsuhiko, TOMIYAMA (An Estimation Method forJun, NAKAMURA Fuminori, Surface
Chloride
NAKAMURA
Ryota, Concentrationon
HANAOKA Daishin, AN Lin, Concrete under Airborne
SASAKI Iwao, ENDO Hirotake) Chloride Environment)

公益社団法人土木学会(Japan Society of Civil
Engineers)

June
2021

11th,

iMaRRC Newsletter 発行元：（国研）土木研究所 先端材料資源研究センター（ iMaRRC）
Tel:029-879-6761 Fax: 029-879-6733 Email: imarrc-at-pwri.go.jp *送信の際は、-at-を@に変更してください6