技報第 29 号

2018

表面被覆工法における 落防止性の性能規定
阪神高速技研(株)技術部設計課
正木
阪神高速道路(株)建設・更新事業本部大阪建設部設計課 新名
阪神高速技研(株)技術部設計課
玉置健太勉
脩人

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要旨

コンクリート構造物の劣化進行にともなう第三者損害を防止する目的で， 落防止性を有する表面被覆工法が施工されている．表面被覆工法の 落防止性は，コンクリート躯体との密着強度（付着性）や， 落するコンクリート片を保持する機能によって発揮されるが，その評価は，押抜き試験による初期の押抜き変位量や耐荷重の評価に留まっているのが実情である．本稿では，長期耐久性を考慮し，初期（標準状態）と劣化後の状態を対象として，主に付着性に着目した性能確認試験を実施した．その結果，がれる現象を考慮した性能試験を併用することで， 落防止性を適切に評価できる見通しを得た．また，耐荷重の評価においては， 落による変位の増加にともない，急激な強度低下を示す表面被覆材は，変位に追従した落への保持機能に乏しいことを確認したため，押抜き試験における表面被覆材の回避すべき破壊形態についても規定した．
キーワード:表面被覆工法， 落防止性，性能規定，長期耐久性，付着性，破壊形態

はじめにまっているのが実情であり，表面被覆材が 落防止性を発揮する各段階での性状（付着性， 落片既設コンクリート構造物における劣化の進行にの保持性）をふまえた，より適切な性能評価の体ともない，コンクリート片の 落による第三者へ系の構築が望まれる．また，押抜き試験の試験体の損害が懸念されている．阪神高速道路では，コの寸法は，促進劣化試験機内に設置できない大きンクリート構造物表面保護要領（以下「要領」とさのため，長期耐久性を考慮した促進劣化後の評

1）言う） を整備し，第三者への損害が懸念される価を行い難い状況にあり，この点においても，長箇所に 落防止性を有する表面被覆工法（C 種）

期耐久性を考慮した 落防止性の性能評価の体系を施工してきたが，旧要領 2）では C 種の本質的を構築し，長期的な性能を適切に把握することがな要求性能にあたる， 落防止性について規定さ望まれる．
以上の動機から，本稿では，経年劣化を想定しれていなかった．
表面被覆工法の 落防止性は，コンクリート躯

た促進劣化試験後の状態を評価対象として，付着体と表面被覆材との一体性（付着性）や，表面被性に着目した性能確認試験を実施することにより，覆材が 落片を保持する機能によって発揮される． 表面被覆工法での 落防止性の長期耐久性についただし，その評価は，押抜き試験による初期の標て考察した．併せて， 落防止性の要求性能とし準状態での耐荷重および押抜き変位量の評価に留て，押抜き試験に基づく規定を新たに設定した．

- 71 -

１．試験概要たものを 1 サイクル（168 時間）とし，合計 10サイクル（1680 時間）実施した．10 サイクル終

今回実施した性能確認試験では，主に付着性に了後，試験体を温度 23±2℃，相対湿度 50±5%着目し，表面被覆工法の劣化後の性能低下を把握の雰囲気で約 28 日間恒量化し，その後 30 日間同できる評価方法の検討と， 落防止性の長期耐久雰囲気で養生した．

性について考察した．

①キセノンランプによる促進耐候性試験 72 時間②水中に 18 時間浸せき（浸せき槽を設置した室
内環境：温度 23±2℃，相対湿度 50±5%）

1-1 試験対象
性能確認試験では，PT：塗膜系，PE：ポリエチ③-20℃で 3 時間静置（恒温槽設置の室内環境：レン系，V：ビニロン系，G：ガラスクロス系，設定なし）

N：ナイロン系，PP：ポリプロピレン系の 6 種類

④50℃で 3 時間静置（同上）の仕様を対象とした．
1-3 試験項目および試験方法
落防止性を求める表面被覆工法では，躯体と1-2 試験体作製
性能確認試験に用いる試験体は，初期性能に対の付着性が良好でない場合，一体性が望めず，塗応した標準状態の試験体と，長期的な性能評価を膜の膨れ，割れや がれが生じ，劣化因子の進入目的とした劣化試験後の試験体を作製した．後者を促すこととなる．劣化因子の遮断性を維持するは，以下の 2 種類の試験を採用した．

ためにも躯体に密着していることが要求される．

(1) 促進耐候性試験(1）～(3)に，標準状態および 2 種類の劣化試

従来から日本工業規格や土木学会規準等，多く験後の付着性の評価に適用した試験方法を示す．の機関で塗膜の促進試験法として採用しているキ各試験は，ばらつきを考慮し，3 体の平均値で評セノンランプによる促進耐候性試験とした．なお， 価した．併せて，各試験実施後に試験体の破壊箇試験方法は要領に準拠し，JIS K 5600-7-7:2008

所を観察し，図-1 のとおり，A：基板破壊（レイ塗料一般試験方法第 7 部：塗膜の長期耐久性-第タンス層を含む），AB：基板と塗布材の界面破断，

7 節：促進耐候性（キセノンランプ法）によりBG：塗布材内の凝集破壊，BK：塗布材間の界面破1500 時間の照射を行った．

断の 4 分類に評価した．また，（4）に標準状態の(2) 耐久性サイクル試験

3）みで実施した押抜き試験について示す．

キセノン照射による促進耐候性は，塗膜の外観，BG第３層第２層
第１層

色，光沢および白亜化等の低下傾向を把握するために用いられているが，コンクリート構造物に用BKAいられている圧膜形の表面被覆材では，付着性のAB塗膜基板低下傾向を把握し難いものと考えられる．そこで，
JIS A 6909：2014 建築用仕上塗材および JIS A

図-1 破壊箇所の模式図

6916：2014 建築用下地調整塗材の耐久性を評価(1) 付着性試験（JSCE-K 531-2013）

する項目として採用されている湿潤状態，低温状

本試験は，単軸引張により付着強さを直接的に態，高温状態を一定サイクル繰返す耐久性試験確認する試験である．試験体（150mm×70mm×（湿潤冷熱繰り返し）に（1）のキセノンランプ35mm）に，40mm×40mm の 4 辺に，基板に達する法による促進耐候性試験を組合せることで，複合まで塗膜に切込みを入れ，その試験体の表層塗膜的な劣化を想定した試験として実施した．試験は， （試験面）に接着剤を塗り，上部引張用鋼製治具
以下に示す①を実施した後，②～④を 4 回繰返しを接着し，単軸引張により破断に要する最大引張- 72 -

荷重（N）を求めた．付着強さ（N/mm2）は，最大に要した仕事量（N・mm）を 離面積（mm2）で除引張荷重を治具接着面積（1600mm2）で除して算した値として算出した．

出した．

上面布粘着テープ（L=260mm）(2) カッターナイフ 離試験 3）

塗膜

本試験は， 離現象を考慮し，かつ，現場で実下面布粘着テープ（L=210mm）

基板施することが可能な簡易的な付着性の評価方法として採用した．図-2 のとおり，ダイヤモンドカ10mmッターにて試験体に 50mm×5mm の 4 辺に，基板

図-3 布粘着テープの貼付け方に達するまで塗膜に切込みを入れ，カット部の短辺を刃先で弾き上げることで塗膜の 離を促し，離した長さを測定した． 離長さは，3 段階に設定したレベル（Ⅰ～Ⅲ）として評価した．

図-4 試験状況（見かけの 離抵抗性試験）(4) 押抜き試験（JSCE-K 533-2010）
本試験は，コンクリート片に対する 落抵抗性

図-2 試験状況（カッターナイフ 離試験）
(3) 見かけの 離抵抗性試験

3）（ 落片の保持性）を定量的に評価する試験であ

本試験は，定性的なカッターナイフ 離試験にる．試験体（U 形側溝ふた 400mm×600mm×60mm）

対し，塗膜の 離現象を考慮し，付着性を仕事量を半浸せき状態で施工した表面被覆材（中央部で示し，定量的な評価を与える試験として実施し400mm × 400mm ） に 対 し ， 試 験 体 中 央 の コ ア 部た．併せて，本試験は，付着性試験で A：基板破（被覆材施工面を 5mm 残しφ100mm にコア削孔）壊となった仕様について，塗布材の性能を評価すに面外方向の強制変位を与え，変位 10mm 以上にる方法としても位置付けた．

おける最大荷重（kN）を計測した．

(a)試験体準備
試験体（150mm×70mm×35mm）に，幅 50mm×長２．試験結果

さ 60mm を基板に達するまで塗膜に切込みを入れ，試験面は端部から 10mm を基板と塗膜の界面からカッターナイフで強制的にとおり，2-1 付着性試験離させる．図-3 の

図-5 に付着性試験の結果を示す．単軸引張に離した塗膜（10mm）の下面に幅 50mm， よる付着強さは，全ての仕様において 2 種類の劣長さ 210mm の布粘着テープ（JIS Z 1524 相当品） 化試験後も要領で規定する品質基準 2N/mm2 以上を貼り，上面から長さ 260mm の布粘着テープ（同を満足する結果となった．付着強さは，標準状態上）を貼り合わせ，この 2 枚のテープで塗膜を挟と劣化試験後で仕様ごとに大小関係の違いはあるみ込むように接着する．

ものの，概ね同程度の値となった．破壊箇所は，(b)試験および評価方法

大半の仕様で A：基板破壊となった．PT 仕様では，試験体を図-4 のとおり，台に固定し，被覆材標準状態から AB：基板と塗布材の界面破壊となを 135 度方向へ引張速度 100mm/min で引っ張り，り，十分な粘着強さは有するものの，塗布材内や離抵抗力を試験機で測定した．見かけの 離抵塗布材間の界面と比較して，基板と塗布材の界面抗性は，布粘着テープを試験体から 離させるのの付着が低いことを確認した．V 仕様では，複合- 73 -

的な劣化を想定した耐久性サイクル試験後に破壊ーナイフ 離試験結果と概ね合致する傾向となっ箇所が，A：基板破壊から AB：基板と塗布材間のた．破壊箇所は，大半は AB：基板と塗布材の界界面破断に変化し，塗布材の付着強さが長期的に面破断となったが，G，N 仕様の標準状態では低下したことが認められる結果となった．

BG：塗布材内の凝集破壊，PP 仕様の標準状態および促進耐候性試験後は BK：塗布材間の界面破8付着強さ(N/mm2)断となった．このことから，単軸引張による付着6性試験では，大半の仕様が A：基板破壊となり，塗布材としては基板の強度以上の付着強さという4良好な結果を示したことに対し， がれる状態を2考慮した本試験では，破壊に介在する塗布材のがれ易い箇所の特定が可能となり，仕様間の破壊

0
破壊箇所 AB PT
AB AB A PE
A A A VA AB A G
A A A NA A A PPA APTPE

標準状態VGN促進耐候性モードの違いが窺える結果となった．

PP耐久性サイクルPT

図-5 付着性試験結果

PEVG

N

PP

破壊箇所 ABAB AB ABAB AB ABC(V)AB AB ABD(G)AB AB ABE(N)AB AB AB
AB AB
A(PT)
B(PE)
F(PP)

2-2 カッターナイフ 離試験Ⅰ

図-6 にカッターナイフ

Ⅱaレベル離試験結果を示す．

本試験は， がれ易さを定性的に捉える試験であⅡb

る．破断箇所は，標準状態を含めいずれも AB：Ⅲ基板と塗布材の界面破断となった． がれ易さについては，付着性試験で十分な付着強さを有した

標準状態

促進耐候性

耐久性サイクル

PT，G 仕様において，標準状態からレベルⅢの結（Ⅰ：0-2mm, Ⅱa：3-5mm, Ⅱb：6-10mm, Ⅲ：11-50mm）

果となり， がれる状態を考慮することで，単軸レベルⅠ ： 離なし，あるいは極めてわずかな 離（0～2mm）
レベルⅡ ： 離するが比較的短い長さ（3～10mm）で停止するもの
レベルⅢ ： 比較的容易な 離，および全面 離（11～50mm）

引張による付着性試験では把握できない仕様の違

図-6 カッターナイフ 離試験結果

いによる塗布材の性能が把握できることを窺わせる結果となった．その他の仕様は，全体的に標準12見かけの剥離抵抗性(N/mm)

状態と比較して劣化試験後にレベルが低下する傾向となった．
2-3 見かけの 離抵抗性試験
図-7 に見かけの離抵抗性試験の結果を示す．

付着性試験では 6 仕様とも良好かつ優位な差が認

86420

められなかったのに対し，本試験では，仕様間でAB AB AB PE※ AB AB AB
AB AB BK PP
BK AB
破壊箇所 AB PT
V AB BG AB
G AB BG N

差が認められた．PT，G，PP 仕様は相対的に見かPTPEVGNPP※AB+BK（同率）けの 離抵抗性が小さく，鉛直方向以外の力が働標準状態

促進耐候性耐久性サイクル

図-7 見かけの 離抵抗性試験結果

く 離に対し，破壊に介在する脆弱層の発現を窺わせる結果となった．標準状態と劣化試験後の比102-4 押抜き試験

較では，6 仕様とも見かけの 離抵抗性は，標準

図-8 に 6 仕様の押抜き試験結果を示す．最大状態＞促進耐候性試験後＞耐久性サイクル試験後

荷重は，一般的に適用されている品質基準で一様に低下することが確認でき，上述のカッタ

1.5kN4）を上回っており，いずれの仕様も問題な- 74 -いことを確認した．

る付着性試験では，破壊箇所は大半の仕様で A：

また，破壊形態に着目し，過年度に実施した試基板破壊を示したことから，このときの付着強さ

験結果（本稿の 6 仕様を含む 21 仕様）については，基板の強度に基づくものであり，塗布材自体確認したところ，一部，最大荷重を計測した後に， の躯体に対する密着強さ，あるいは，押抜き試験
面外方向に脆性破壊（塑性変形を伴わないせん断時の押抜き抵抗性に相当するとは考え難い．即ち，破壊）を呈する試験体が認められた（図-9 右）．

押抜き試験は，単軸引張による付着性試験のよう更に，面外方向に脆性破壊したこれらの試験体は， に仕様間の差異が確認できる評価方法とは言い難最大荷重を計測した後に急激な強度低下を示していことが推測された．

おり，面外方向への脆性破壊と急激な強度低下には一定の相関性がみられた．

一方，押抜き最大荷重と見かけの 離抵抗性は，相関傾向が比較的低く，両者は互いに異なる性能一方，面内方向に延性破壊（分離破断）した試を評価しているものと考えられた．前述で述べた

験体（図-9 左）では，表面被覆材が面外方向にように， がれる現象を考慮した見かけの 離抵追随しながら 落片を保持することが確認できた抗性試験では破壊に介在する塗布材の脆弱箇所がため，これを望ましい破壊形態と位置付けた．

確認でき，劣化試験後の物性として，仕様間の性能の差異も確認できるものと推察された．これら

5.0のことから， 落防止性の評価にあたっては，押抜き試験や単軸引張による付着性試験だけでなく，荷重（kN）4.0剥がれる現象を考慮した見かけの 離抵抗性試験

3.0等を併用することで，多角的な評価ができるものと考えられた．

2.01.5

また，押抜き試験では，標準状態での押抜き性

1.0

能は把握できるが，劣化後の物性としての評価を行う際，試験体の寸法上，促進劣化状況を再現し0.0PT

PE

VGN

PP

にくい．本稿で採用したカッターナイフ 離試験

図-8 押抜き試験結果（最大荷重）や見かけの 離抵抗性試験の試験体寸法であれば，劣化状況を模擬した促進耐候性試験や耐久性サイクル試験を行うことが可能であり，劣化後の物性評価が可能になると考えられる．

４．まとめ
図-9 表面被覆材の破壊形態

本稿では，表面被覆工法の 落防止性について，主に付着性に着目した性能確認試験を通して，そ３．押抜き試験と付着性試験との関係の耐久性の考察を行った．
①単軸引張による付着性試験では，標準状態と比

ここでは，前項の 3 種類の付着性試験のうち，較して，劣化試験後の付着強さの低下傾向はあま定性的な方法であるカッターナイフ 離試験を除り認められなかった．一方， がれる現象を考慮

く 2 種類について，押抜き最大荷重との相関性をしたカッターナイフ 離抵抗性試験や見かけの確認した．押抜き最大荷重と付着強さは，比較的離抵抗性試験では，長期的な性能値の低下傾向が良好な相関傾向を示した．ただし，単軸引張によ確認できた．

- 75 -

②単軸引張による付着性試験だけでなく， がれも，一体性「2N/mm2 以上」の性能レベルを有するる現象を考慮したカッターナイフ 離試験や見かことが望ましい．

けの 離抵抗性試験を併用することで，被覆材の② 落防止性（押抜き変位・荷重）押抜き変位 10mm 以上（点検時の損傷発見に配脆弱箇所の特定など， 落防止性について多角的な評価ができる可能性が認められた．

慮）において 1.5kN 以上を有すること．最大荷重③押抜き試験では供試体の寸法上，劣化状況を再を発揮した後に，急激な強度低下を示さないこと．

現することは困難であるが，カッターナイフ 離表面被覆材の破壊形態が，脆性的な破壊を示さな試験や見かけの 離抵抗性試験であれば，試験体いこと．の寸法は比較的小さく，劣化状況を模擬した促進耐候性試験や耐久性サイクル試験を行うことが可能であり，ある程度，劣化後の物性評価が可能になると思われる．
一連の検討を受け，現行の要領において，表面被覆材の 落防止性の要求性能として規定を設けた．
①一体性

参考文献
1) 阪神高速道路株式会社：コンクリート構造物表面保護要領，道路構造物の補修要領 第 2 部 第 2 編，2018.7.
2) 阪神高速道路株式会社：コンクリート構造物表面保護要領，道路構造物の補修要領 第 2 部 第 2 編，2007.1.
3) 山田卓司，佃洋一，山本貴士，国枝稔，宮川豊章：表面被覆工法の付着性能評価における促進劣化試験の適用に関する研究，材料，Vol.62，No.8，pp524-530，
2013.84) 東・中・西日本高速道路株式会社：構造物施工管理要領,pp.Ⅲ-57, 2017.7

促進耐候性試験を 1500 時間行った後においてSPECIFICATION OF SPALLING RESISTANCE PERFORMANCE OF THE SURFACE COAT
Kenta MASAKI, Tsutomu NIINA and Shuto TAMAKI
Hanshin Expressway Company Limited uses the surface coating method as a preventive measureagainst deterioration of the concrete structure. Its performance is usually shown by bond strength andspalling resistivity and generally evaluated in load and deformation. A performance test focused on bondstrength was conducted to consider long-term durability. The results showed that spalling resistance could
be properly evaluated by bond strength tests with concrete spalling taken into account. It was also foundthat surface coating materials which exhibited a sudden drop in strength under load had no sufficientresistance.

正木 健太

阪神高速技研株式会社
技術部 設計課
Kenta Masaki

新名 勉

阪神高速道路株式会社
建設事業・更新本部
大阪建設部 設計課
Tsutomu Niina- 76 -玉置 脩人

阪神高速技研株式会社
技術部 設計課
Shuto Tamaki