iMaRRC
Newsletter

The National Research and Development Agency
Public Work Research Institute (PWRI)

iMaRRC Newsletter Vol.19 March 2021

Vol.23 October 2022

研究コラム 土木用 FRP の耐久性評価
FRP は、軽量かつ高強度などの特長を活かして、土木構造物においても、補修・補強を中心に様々な用途に使われています。FRP は鋼材が腐食しやすい塩害環境でも腐食しないため、この特長を活かした活用事例も多いですが、土木構造物の使用される様々な環境で全く劣化しないというわけではありません。このため、土木構造物の用いられる環境条件で FRP がどのように劣化するかを的確に把握するとともに、劣化を防止する手法を確立することが必要です。
iMaRRC では、土木構造物で用いられる FRP の長期耐久性について、これまでに様々な研究を行ってきました。
コンクリート構造物の補修・補強にしばしば用いられる、シート状の FRP は、布状の炭素繊維やアラミド繊維を構造物の表面に樹脂を含浸しながら貼り付けて硬化させます。この材料の長期耐久性を調べるため、板状の FRP やこれを張り付けたコンクリート板の、数十年にわたる屋外暴露試験を実施しています（Photograph-1）。特に補強用途で多く使われている、炭素繊維を用いた FRP（CFRP）の例（Figure-1）では、この材料が適切に作製された場合では、10 年程度の屋外暴露後でも、良好な力学性能や付着性能を保持することが分かっています。
水門や橋梁検査路のような用途では、ガラス繊維を用いた FRP（GFRP）の形材が用いられることがあります。この材料についても、使用環境を想定した屋外暴露試験や水中浸漬試験などを実施した
り、実際の構造物の劣化状況の調査などにより、その劣化性状や耐久性について検討しています。GFRP の場合には、長期にわたって良好な耐久性を発揮させるためには、適切な塗装などの保護層が重要であることなどを明らかにしています。
FRP の長期にわたる性状変化については、まだ不明の点も残っていることから、今後さらなる検討をすすめ、より信頼性の高い有効な活用技術の確立を目指しています。

CFRP laminated specimens

Concrete plates with CFRP laminates

Photograph-1 FRP specimens in the long-term exposure test

1Taking the advantage of its lightweight and highstrength, fiber-reinforced polymer (FRP) is used inconstruction structures for various purposes,
primarily for repair and reinforcement. Even in themost corrosive environments, FRP will not corrode.
However, this does not mean that FRP will not
deteriorate in various environments that construction
structures used. Therefore, the durability of FRP in
various environments of construction structures
should be investigated. iMaRRC has conductedvarious studies on the long-term durability of FRP
used for construction structures.
Photograph-1 shows the specimens in the longterm exposure tests of FRP sheets for concrete
structures. These tests are continued for several
decades to obtain the basic data on the durability of
FRP or adhesive properties between FRP andconcrete.
Figure-1 shows an example of the results of theexposure tests of carbon fiber-reinforced polymer(CFRP) sheets. The y-axis shows the retention ratio ofthe tensile strength of the CFRP sheet after theexposure tests at three locations with differentclimates. These results suggest that the tested
materials, fabricated under the appropriate conditions,exhibit good durability of tensile properties even after
ten years in various climate locations.
Because there are still some unknowns about thelong-term changes in the properties of FRP, we willconduct additional research in the future to develop
more reliable and effective utilization technology.

Figure-1 Example of the results of theexposure tests of CFRP sheets(I. Nishizaki, P. Labossiere, K. W. Neale, M. Demers and T.
Tomiyama, Proceedings of CDCC 2011, pp.91-99, 2011)

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iMaRRC Newsletter Vol.23 October 2022

研究コラム 遅延エトリンガイト生成を抑制するための蒸気養生時の留意点
プレキャストコンクリート製品は、早期に強度を得るため蒸気養生を用いて製造されることが一般的ですが、その際の温度管理が適切でないと硬化後に長期間かけてコンクリートを膨張させる遅延エトリンガイト生成（以下、DEF）という劣化を生じさせるおそれがあります（Photograph-2）。
DEF のメカニズムについては、まだ不明な点が多くありますが、養生中のコンクリート温度を 70℃程度以下にすることで、劣化を抑制できると考えられています。出荷時の製品では DEF が生じるかを確認できないので、製造時に適切に蒸気養生されていることが重要です。
蒸気養生設備内の雰囲気温度の設定の仕方や、蒸気吹出口付近で局所的に高温になることなどについては、一般的なことはわかっておりましたが、DEF を生じさせない観点からこれらを考慮する具体的な方法は示されていませんでした。このため土木研究所では、道路プレキャストコンクリート製品技術協会と共同研究を行って、適切な蒸気養生中の温度管理方法を検討しました。
まず、道路用プレキャストコンクリート製品などを製造している
約 90 社の工場に対して調査を行い、蒸気養生設備（Photograph-3）の種類や蒸気を制御する雰囲気温度の測定位置などの実態を明らかにしました。続いて、実態調査の結果を踏まえて、プレキャスト工場において実際の製造を再現した実験を行い、測定位置によって雰囲気温度が相当に異なること（Figure-2）を明らかにしました。
これらの成果をとりまとめ、DEF を抑制するための留意点として、蒸気を制御する温度の測定位置、蒸気吹出口からプレキャスト製品まで確保する距離などを提案しました。この知見をプレキャス
ト製品の製造者が活用することで、DEF の抑制につながることが期待されます。
※本研究の成果をまとめた報告書の掲載ページ：
https://www.pwri.go.jp/team/imarrc/research/tech-info.html

Important considerations for preventing delayed
ettringite formation
Precast concrete products are generally
manufactured through steam curing to gain strength
at an early stage, but if the temperature is not properly
controlled during this process, there is a risk ofdelayed ettringite formation (DEF), a deterioration
mechanism that causes concrete to expand over along period after curing (Photograph-2).
Although there are still many unknowns regarding
the mechanism of DEF, it is believed that thedeterioration can be controlled by keeping theconcrete temperature below approximately 70°C
during curing. Because it is impossible to confirm
whether DEF is present in a product at the time ofshipment, the temperature of products during thesteam-curing process should be properly controlled.
However, specific methods for controlling thetemperature of products from the viewpoint ofpreventing DEF have not been reported. Thus,
iMaRRC collaborated with the Road Precast
Concrete Association to investigate appropriate
temperature control methods during steam curing.
First, a survey was conducted on approximately 90plants that manufacture precast concrete products toclarify the actual conditions of steam-curing facilities(Photograph-3) and the locations where the ambient
temperature to control steam was measured. Based on
the survey results, we then experimented to reproduce
actual production at a precast factory and found thatthe ambient temperature varies considerably
depending on the measurement position (Figure-2).
Based on these results, we proposed considerations
for preventing DEF, such as the measurement
position of temperature to control the steam and thedistance to be secured from the steam outlet to theprecast products. It is expected that manufacturers ofprecast concrete products will use this knowledge toprevent DEF.
①側壁中央部②側壁天井角部
工場内気温

70③設備中心部④床面中央部

雰囲気温度（℃）

60
50403020

蒸気吹出口よりも低い位置で測定すると周囲よりも顕著に低い温度になる
この点で蒸気を制御すると温度過剰になるおそれ100

Photograph-2 Precast concrete

Photograph-3 Example of steam

product deteriorated by DEF

curing facility

02

4

6

8
10時間（h）

1214Figure-2 Ambient temperature during steam curing

216

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予告 第２回 iMaRRC 講演会を開催します。
iMaRRC は、平成 28 年度から開始された土木研究所の第 4 期中長期計画
では、社会資本の戦略的な維持管理・更新への貢献および持続可能で活力ある社会の実現への貢献を目標として、材料および資源に関する様々な研究に取り組んできました。令和 3 年度の第 4 期中長期計画終了の節目に当たり、その主要な成果を報告するとともに、第 5 期中長期計画の展望について報告するため、以下のとおり第 2 回 iMaRRC 講演会を開催することとなりました。なお、本講演会では、材料および資源の関連分野でご活躍中の研究者をお招きした特別講演も併せて実施します。興味のある方はご参加頂けましたら幸いです。
日時：令和 4 年 11 月 8 日（火）13 時～17 時 15 分
場所：一橋講堂中会議室（東京都千代田区）
開催方法：会場開催 WEB 併用（予約制）

Announcement of an upcoming eventThe 2nd iMaRRC lecture meeting will beheld in Hitosubashi Hall in Chiyoda-ku,
Tokyo, on November 8, 2022. This lecture
meeting presents an outcome of the 4th
medium to long-term plan of PWRI
(2016FY-2021FY) and a vision of the next
medium to long-term plan. Keynote
addresses will also be held by researchers in
the fields of materials and resources.
We look forward to many people joining
this lecture. For more information, please see
the PWRI and iMaRRC websites.

特別講演①：「コンクリート工学における DX」東京大学 石田哲也教授
特別講演②：「脱炭素・カーボンニュートラル社会に向けた下水道技術の開発」長岡技術科学大学 姫野修司准教授
本セミナーの詳細については、後日、土木研究所ウェブサイト、iMaRRC ウェブサイトに掲載いたします。

研究者紹介 iMaRRC Researchers
1. 太田 雄一郎

Mr. Yuichiro Ota joined the Materials and Resources

令和4 年 4 月にiMaRRC 材料資源

Research Group of iMaRRC as an exchange researcher

研究グループに交流研究員として着in April 2022. He is a salesman at Harima Chemicals,

任致しました。出向元はハリマ化成

Inc. He is in charge of marketing for new business（株）という会社で、新規事業参入のentries. He has been seconded in iMaRRC to learn

ための営業活動とマーケティングをtechnology in the field of road paving. While in担当しております。この度、新たに道university, he was involved in structural analysis

路舗装分野の技術を学ぶために受け

through ultrasound spectroscopy, and at the company,入れていただきました。大学では超音波による構造解析、会社ではコーティング剤や製紙用薬剤の開発と、土木とはあまり関わりのない分野に携わっていました。故に初めて知ることも多く、日々様々なことをご教示いただきながら、そして楽しみながら研究活動に取り組んでおります。
特に道路舗装に重要な役割を果たすアスファルトに関する研究に従事しております。アスファルトは特徴的な性質を有しているので非常に興味深い材料です。一方で中々手強い材料でもあり、服についたアスファルト汚れを落とすのに苦労しています。
出向元に戻るまでに少しでもアスファルトと仲良くなれるよう努力して参ります。

he was involved in the development of coating agentsand papermaking agents, fields unrelated to civilengineering. Therefore, he has learned many newthings.
In particular, he is engaged in research on asphalt,
which plays an important role in road paving. Asphalt isvery interesting because it has unique properties. On theother hand, it is also a tough material, and he had somedifficulty removing asphalt stains from his clothes. By
the time he returns to Harima Chemicals, Inc., he will
do his best to get along with asphalt as much as possible.

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2.髙山 遼太郎

Mr. Ryotaro Takayama joined the Materials andResources Research Group of iMaRRC as an exchange

令和 4 年 4 月に iMaRRC 材料資源研究グループの交流研究員として着任

researcher in April 2022. He researched organic
synthesis while in university, and then he joined a

致しました。大学では有機合成を専攻し、卒業後は化学メーカーに入社しchemical company and developed a resin used for

様々な用途で使用される合成樹脂の研various products.

究開発に携わってきました。
この度、土木研究所への出向という貴重な機会を頂くこととなり、現在はアスファルト舗装材料分野に関する研究に取り組んでいます。アスファルト舗装材料の研究は私自身にとって新たな挑戦であり、未熟ではあります
が、土木研究所の職員の皆様や他の交流研究員の方々に色々と教えて頂き、楽しみながら研究を進めています。
映画鑑賞が好きで、家の近くに映画館があるのでしょっちゅう観に行っています。最近は同じ映画を 3 回観ました。多分まだ増えます。
限られた期間ではありますが、少しでも貢献できるよう、また様々な方々と交流を深めて、多くを学び成長できるよう頑張ってまいりたいと思います。

At the moment, he has a valuable opportunity towork for Public Works Research Institute to researchasphalt pavement materials. This work is new andchallenging for him; he has little knowledge about thefield. However, he enjoys studying and researchingwith PWRI staff and other collaborating researchers.
He likes watching movies. He frequently goes to acinema located near his home. Recently, he watched thesame movie three times, and he may do so again.
Although his research period is limited, he will do hisbest to contribute as much as he can and to learn andgrow by interacting with different people.
Mr. Naoya Tsuda joined the Materials and Resources

3. 津田 直弥
令和 4 年 4 月に iMaRRC 材料資源研

Research Group of iMaRRC as an exchange researcher in

究グループに交流研究員として着任いApril 2022. He majored in civil engineering while in

たしました。

university, and in 2015, he joined a chemical

大学では土木を専攻し、2015 年よりmanufacturing company, which is his organization. After

現本拠地である化学メーカーに入社いjoining the company, he was assigned to the product

たしました。入社後は商品開発の部署にdevelopment department and engaged in the development

配属され、新製品の開発に従事してきまof new products. Currently, he is researching on

した。

developing performance evaluation methods and design

現在は、下水道施設で使用される樹脂を用いた防食材料や更methods for issues such as organic acid resistance and生管について、耐有機酸性やクリープ等の課題に対する性能評

creep for corrosion protected materials and liner pipes,

価手法や設計手法を開発することを目標に、日々研究を行ってwhich are made of resins and used in sewage facilities.

います。着任中は研究テーマに関わらず、幅広い分野の人と交During his time in iMaRRC, regardless of his research

流し情報交換することで、土木技術者としての視野を広げていtheme, he would like to broaden his horizons as a civil

きたいと考えております。

engineer by interacting with people in a wide range of

プライベートではバンド演奏を趣味としております。元々関fields and exchanging information. In private, he enjoys

西に暮らしていたため、向こうで共に演奏していたメンバーとband performances. He used to live in the Kansai area, so

離れることは寂しかったですが、一方でこちらに来て新しい人

he was saddened to leave the members he used to playと演奏する機会が得られました。今後も仕事でもプライベート

with, but on the other hand, he was able to come here andでも、新しい人との出会いを楽しみにしてつくばでの生活を満

have the opportunity to work with new people. He looks

喫したいと思います。

forward to meeting new people and enjoying his life inTsukuba, both at work and in private.

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iMaRRC Newsletter Vol.23 October 2022

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

研究成果の概要
Abstract

コンクリート工学年次大会 2022 年次論文奨励賞(JCI Annual MeetingPaper Award)

小沢 拓弥,
道路橋コンクリート床版の上面 公益社団法人日本コ July 15th,
田中 良樹,
補修界面における開口挙動
ンクリート工学会
2022
古賀 裕久,(Opening behavior on repair (JapanConcrete
上仙 靖material interface at the top layer Institute)(Takumi OZAWA,of reinforced concrete
Yoshiki TANAKA,
bridge decks)
Hirohisa KOGA,
Yasushi JOSEN)
研究成果の概要：
本論文は、研究開発プログラム「短繊維補強コンクリートを用いた橋梁床版の耐久性向上技術に関する共同研究」に基づく成果です。本研究では，床版上面補修における基礎的な検討として、弾性床と見なせる厚い版に上面補修を模擬した供試体から、輪荷重下における補修材の変形挙動や界面の開口挙動を把握することを目的としました。界面の開口挙動の把握には、有限要素法を用いて解析的に検討するとともに、輪荷重走行試験を実施しました。その結果、界面付近に輪荷重が作用する場合、界面の変形量は 0.01mm オーダーとかなり微小であったが、実験値と解析値とで開口挙動の傾向が概ね一致することを確認しました。

コンクリート工学年次大会 2022 年次論文奨励賞(JCI Annual MeetingPaper Award)

角田 貴也,
PCaPC 部材の塩化物イオン浸公益社団法人日本コJuly 15th,櫻庭 浩樹,
透抵抗性の迅速評価手法の検討
ンクリート工学会
2022
俵 道和,(Rapid evaluation method for(Japan Concrete
古賀 裕久
chloride ingress resistance ofInstitute)(Takaya TSUNODA,PCaPC)
Hiroki SAKURABA,
Michikazu TAWARA,
Hirohisa KOGA)
研究成果の概要：
コンクリートの高耐久化を目的として高炉スラグ微粉末などの混和材の活用が注目されており、この普及に向けて混和材を用いることによる塩化物イオン浸透抵抗性の向上効果を迅速に評価する手法の確立が望まれています。本検討では、混和材を用いたプレキャストプレストレストコンクリート（PCaPC）部材の品質管理に電気抵抗率試験による塩化物イオン浸透抵抗性の迅速評価手法を導入することを想定し、電気抵抗率の測定誤差および品質の日間変動の程度を、複数の打設日で製作したコンクリート供試体を用いて検討しました。この結果、電気抵抗率の測定結果は概ね正規分布に従うこと、その変動係数は 10%程度であり、コンクリートの圧縮強度と概ね傾向が一致することなどを確認しました。

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5