技報 第 8 号（2010 年）

ASR により劣化したコンクリート橋脚の補修・補強工法に関する研究
技術本部 開発メンテナンスグループ 奥山和俊

１．はじめに

2.3 試験の種類および載荷方法

アルカリシリカ反応（以降，ASR）に関する研究は 1980

クリープ試験前のコアの養生条件および試験体の種類を図

年代に活発に行われ，その範囲は材料工学，構造工学，維持-1 および表-1 に示す．試験体数は 12 体であり，試験体の種管理工学等多岐にわたっている．しかしながら，ASR の問題類は，クリープ試験前の養生方法および載荷荷重ごとに選定は未だに解決されておらず，ASR により劣化した構造物に対した．
シリーズⅠおよびシリーズⅢは，前養生条件を JCI-DD2する補修・補強工法の開発は現在においても大きな課題の一と同様の養生条件とし，3 ヶ月暴露した．クリープ試験を乾燥つである．

状態で行うコアについては，その後 1 ヶ月間，乾燥環境下にASR による構造物の劣化は材料条件，配合条件，環境条件暴露した．湿潤状態で試験するコアについては，引き続きがそろって初めて生じるため，現実の構造物の劣化状況を調JCI-DD2 の環境下に暴露した．一方，シリーズⅡでは，前養査すること無くして ASR の抑制を議論するのは困難であると生条件をデンマーク法と同様の養生条件とした．その後の養考えられる．そこで，劣化の調査としてコンクリートの物性

生条件はシリーズⅠおよびシリーズⅢと同様である．クリーや残存膨張量を確認し，それらのデータから現有耐力を的確

プ試験における載荷中の暴露条件については，乾燥状態の試に推定することや，今後の膨張挙動を把握することが必要で

験体は気中養生，湿潤状態の試験体は密封養生とするためにある．したがって，コンクリートの物性，残存膨張量，さらコアの表面にクロロプレン合成ゴム系接着剤を塗布した．コには施工環境等を総合的に評価し，膨張抑制効果のある最適

アの大きさは直径 68mm，長さ 240mm であり，載荷前の圧な補修・補強工法を選定することが重要な課題である．

縮 強 度 の 平 均 値 は 21.8N/mm2 ， 静 弾 性 係 数 の 平 均 値 は

本研究は ASRにより劣化した構造物の補強工法として適用11.4kN/mm2 であった．

されている PC 鋼材巻立て工法について着目した研究であり，なお，採取したコアが ASR により劣化しているかを確認す

ここでは一連の研究のうち，ASR により劣化したコンクリーるためにコアより薄片を作製し，偏光顕微鏡観察を行った．

トのクリープ性状について報告する．

２．試験概要残存膨張試験
・JCI-DD2・デンマーク法

乾燥（ 20℃，60% ）クリープ試験
（20℃，60%）
乾燥状態：2本2.1 試験目的
PC 鋼材巻立て工法を適用した橋脚については補強後のモニタリング調査等で ASR による膨張の拘束効果が確認されて1ヶ月間いるが，PC 鋼材の緊張力については耐震設計上の観点から決湿潤状態：2本定されており，ASR による膨張の拘束に必要な緊張力については明確にされていないのが現状である．このような問題を解決するにあたっては，ASR による劣化が生じたコンクリー

2ヶ月間3ヶ月間

トにプレストレスを導入した場合，既設構造物にどのような図-1 養生条件のフロー図変化が生じるかを継続的に把握する必要がある．そのために

表-1 試験体の種類は ASR により劣化したコンクリートのクリープ性状の把握が試験体必要となる．
そこで，本試験では，ASR による劣化が生じたフーチングから採取したコアを用いて様々な環境条件下におけるクリーシリーズⅠ

シリーズⅡ

プ試験を実施することにより，PC 鋼材巻立て工法に必要となる最適プレストレス量を定量化するための基礎的データを収集することとした．
2.2 コンクリートコア試験に用いたコアは石川県能登有料道路に位置する供用開始から 26 年が経過した橋梁のフーチングから採取した．

シリーズⅢ

No.
123456789101112

載荷応力

圧縮強度の35%
圧縮強度の35%
圧縮強度の50%

水平コアからのクリープ
寸法
採取位置
試験状態
（表面からの深さ）
1.42m
JCIDD2法乾燥2.50m
温度40℃
3.03m
湿度100%
湿潤8.90m
3.30m
直径:68mm
デンマーク法乾燥9.17m
高さ:240mm
温度50℃
1.69m
飽和N
aCl
溶液浸漬
湿潤6.54m
5.90m
JCIDD2法
乾燥
10.98m
温度40℃
10.60m
湿度100%
湿潤
8.90m
前養生条件

３．試験結果3.1 コアの偏光顕微鏡観察
採取したコアの偏光顕微鏡観察の結果を写真-1 に示す．安

橋脚の骨材には能登有料道路で一般的に用いられている門山岩砕石は角閃石，輝石および斜長石を有しており，ガラス前産の安山岩砕石が使用されており，また，冬季には凍結防質の両輝石安山岩であることが判明した．また，ASR により止剤が散布され ASR を促進させる環境条件であった．

発生したひび割れや空隙は，ASR ゲルにより充填されていた．

技報 第 8 号（2010 年）
したがって，採取したコアは ASR により劣化していることが確認された．

ASRゲル
ASRゲル
セメントモルタル

3.2 クリープ試験のひずみの挙動

ASRゲル
ASRゲル

各シリーズのクリープひずみの変化を図-2 に示す．
シリーズⅠに関しては，乾燥状態のコアの方が湿潤状態よ安山岩

りもクリープひずみが大きく，載荷 56 日の時点でおよそ 7 倍0.25mm0.5mmの差があった．この理由として，乾燥状態では ASR ゲルへの水分の供給が少ない状態であり，初期状態としてゲル自体に微細な空隙が存在しているためと考えられる．この空隙が載写真1コアの偏光顕微鏡観察結果（左：骨材界面の ASR ゲル，右：骨材内部の ASR ゲル）

荷荷重によって潰されるとともに，ゲルが空隙部に移動したことによりクリープひずみが生じたものと推測される．一方，分を保持しており，このゲルが載荷荷重に対して粘・弾性的な挙動を示した結果，クリープひずみが吸収されたものと考えられる．このように，普通コンクリートのクリープ機構はセメントペースト内の微細空隙の変形とそれに伴う自由水のクリープひずみ（μ） +：収縮,-：膨張

湿潤状態においてクリープが小さいのは ASRゲルが十分な水

2000
1600
1400
1200
1000
800
600
400
2000-2000

移動が主要因であるが，ASR により劣化したコンクリートのれる．
シリーズⅡに関しても，シリーズⅠとほぼ同様の傾向であったが，クリープひずみの値そのものはシリーズⅠより低い値となった．これは，シリーズⅡは前養生として飽和 NaCl溶液に浸せきする条件のためシリーズⅠよりコンクリート中比例して増加したためであると考えられる．
以上より，構造物に ASR による劣化が生じ，乾燥状態にあ28
材齢（日）35424956

No.5(乾燥）No.6(乾燥）No.7(湿潤）No.8(湿潤）

1600
1400
1200
1000
800
600
400
200007142128
材齢（日）35422000
クリープひずみ（μ） +：収縮,-：膨張た．これは，湿潤状態のコアのクリープひずみが載荷応力に21-200シリーズⅢに関しては，シリーズⅠと同様に乾燥状態と湿
潤状態のひずみ差は 3 倍程度でシリーズⅠよりも小さくなっ

14

シリーズⅡ（デンマーク法 35%）

1800の含水率が高かったことがひずみ量に影響したと考えられる．
潤状態でクリープひずみの挙動が相違したが，乾燥状態と湿

72000
クリープひずみ（μ） +：収縮,-：膨張クリープ機構は ASR ゲル自身の粘弾性挙動が主要因と考えら

No.1(乾燥）No.2(乾燥）No.3(湿潤）No.4(湿潤）シリーズⅠ（JCI-DD2法 35%）

1800

56

No.9(乾燥）No.10(乾燥）No.11(湿潤）No.12(湿潤）シリーズⅢ（JCI-DD2法 50%）

1800

49

1600
1400
1200
1000
ひび割れ発生

800
600
400
200
0-200

る環境条件においては，施工後数十年が経過し，コンクリー

07142128
材齢（日）354249トのクリープひずみが終了したと考えられる段階でも，持続図-2 クリープひずみの経時変化

56

荷重を加えることにより，クリープひずみが進行する可能性のあることが判明した．

今後は構造物の環境状態に応じたクリープ係数を適切に設定し，プレストレス量にクリープによる減少量を加味するこ

４．まとめとでプレストレス量の最適化が図れるものと考えられる．

従来，PC 鋼材巻立て工法のプレストレス量は耐震補強の観点から 1/3σpy と決定されており，この基準を ASR により劣５．おわりに化した橋脚にも適用している．今後は ASR の膨張を拘束する

本報告は，著者が博士後期課程の在籍期間中に行った研究観点から必要なプレストレス量を決定することが重要である．

について，一部を概説したものです．3 年間，ご支援，ご協力

本報告はこの最適プレストレス量を定量化するための基礎的頂きました皆様に深く感謝致します．

データを収集することを目的として，クリープ試験を実施した．その結果，クリープひずみは，コアの環境条件によってKey Words：ASR，PC 鋼材巻立て，クリープ大きく変化し，乾燥状態においてクリープひずみが最も増加した．これは，湿潤状態のコアでは ASR ゲルが粘弾性的な性質をもちクリープひずみの発生が緩和されたのに対して，乾燥状態では ASR ゲルに水分が無い状態であり，骨材自身の微細な空隙やひび割れが載荷荷重によって潰されたことによりクリープひずみが増大したものと推察された．

奥山和俊