建設コンサルタンツ協会ホーム266号目次

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Project brief 3

プロジェクト紹介

今なお続くコンクリートのアルカリ骨材反応の内部進行性と対策
冨田 穣

写真 3

TOMITA Minoru
近畿技術コンサルタンツ株式会社
技術本部技師長

写真 2コアの表面観察による岩種の同定（コア番号②）のではないかと考えられる。

■ はじめに我が国の社会基盤となるコンクリ

ート構造物の長寿命化は、大きな課題である。中でもアルカリ骨材反応によるその被害は深刻で、早ければ建設後数年で顕在化する。

コア破断面の骨材周囲の反応リング（目視で 32 個）と、白色の滲出ゲル（コア番号⑪）多）、橋台 C（堅壁、ひび割れ少）の面ひび割れとコンクリート内部の反反応が内部進行性であると認めら用でコンクリートに圧縮が起こる。

ところで、コンクリートの水和反3 構造物でひび割れ分布調査、ハツ応リングは密接な関係にあるとはいれたので紹介する。

コンクリートに 3 軸方向の圧縮、言応に必要な水は水セメント比にしてリ調査を実施した。ひび割れ部の直え、コンクリートかぶり部が膨張してい換えればケミカルプレストレスの20 数％といわれている。すなわち、ハツリで、かぶり10cm の鉄筋に錆ひび割れるというよりは、コンクリー導入として作用するため、構造体全残りの水はセメントと反応していなはなく、指示薬の噴霧から中性化もト内部の反応で膨張圧が発生し、体としてはひび割れにもかかわらずい余剰水である。このことからだけ進んでいない。天端の鉄筋の曲線拘束する鉄筋位置を境界として構耐荷力低下はさほどではない。

でも、内部の反応は長期に及ぶこと部は応力が小さいかぶせ部のため造物表面にひび割れが発現するこを示唆している。

ハツリを省略した。3 橋台から採取との証しといえる。

■ アルカリ骨材反応と作用

アルカリ骨材反応は、コンクリート中のアルカリ金属イオン（アルカこのほど、建設後 40 年経過したリ性細孔溶液）と反応性骨材とがひび割れが主鉄筋の直角方向で奈良地方の跨道橋の橋台（写真1）

化学反応して吸水膨張し、骨材全なく主鉄筋沿いに入るのは、内部ので異常なひび割れが発見された。し周に反応リングや白色の滲出ゲル膨張圧で帯鉄筋が全周外方向に伸かも5 年前の定期点検時より進行が現れ、コンクリート表面がひび割び、その結果、外側にある放射状のし、一部補修した表面にも新しいひれる現象である。

コンクリートかぶり部がはじける。ま水平ひび割れと段差、全体には亀鉄筋コンクリートでは鉄筋量が少た、帯鉄筋の切断現象も、曲線部の甲状のひび割れと変色が見られ、ア対策に当たっては、なぜ長年のなければ亀甲状に、多ければ主鉄内側にクラックが入っていることかルカリ骨材反応による疑いが懸念

経過後に出現するのか、今後はどう筋に沿って、ときに段差を伴うひびら、材質や曲線加工のほかに、膨張された。上部に認められる水平ひび材の全てに岩種を同定した（写真なるのかを解明し推測する必要が割れとなる。内部の骨材膨張圧で圧で曲線部内側に股裂きのような割れと段差は、ブリーディングと、支2）。ところが、内部ひび割れは目視

粉末Ⅹ線回折では、反応性の鉱ある。今回の調査や試験結果から、周囲を拘束する鉄筋に引張り、反作局部曲げ引張り力が作用している

承部を固定とした片持ち梁の自由できず、期待する反応リングも見られ物である石英が卓越していること端の膨張によるせり上がり作用によなかった。しかし、コア端の破断面が判明した（図 2）。

るものと考えられる。外部環境もひから数多くの反応リングが見られる①〜⑯

び割れの顕在化に影響する。橋台

興味深い結果が得られた（写真3）。

は堅壁の両サイドに翼壁を抱え、背コア表面にあまり見られないのは回後に滞水しやすい。また、凍結防止

転ドリルの摩擦で剥ぎ取られたのでもかかわらず設計基準強度を上回っ剤の散布、橋の伸縮装置からの漏はないかと考えられる。図1にコアのていることから、コンクリートの反応水、路肩からの水はね、飛沫落下の表面観察から得られた橋台別の使余剰水が内部に存在して、今なお強影響を受ける。南側の翼壁は直射日用骨材の岩種構成と、コア破断面別度増が続いていると考えられる。

光を受け、雨水に晒され、乾湿の繰の反応リングの数を、橋台のひび割り返しを受ける。これらの環境条件れの程度と関連して掲げる。

び割れが発生していた。

表1

採取コアの観察、試験項目
試験方法

数量1）表面観察

観察、試験項目

φ 100 × 200〜 250 ㎜程度

16 本2）偏光顕微鏡観察

研磨薄片観察3 骨材 岩種の同定①3）粉末 X 線回折

不定方向と定方向
X 線回折装置

6 骨材 鉱物の同定①, ③, ⑤4）圧縮強度試験

採取コア
JISA1107、1108

8体

強度確認5）静弾性係数試験

採取コア
JISA1149

8体

ASR 関連分析

同上6）中性化試験

採取コア
JISA11528体

中性化進行度同上7）塩化物含有量試験

採取コア
JISA1154

8体

ASR 原因分析
塩化物浸透度同上8体

ASR 原因分析
将来予測②, ④, ⑥, ⑧,⑩, ⑫, ⑭, ⑯8）残存膨張量試験
写真 1046

 台A（正面に堅壁、側面に翼壁）と、上部の水橋
平ひび割れ

Civil Engineering Consultant

VOL.266 January 2015

目

的内部ひび割れ長反応リング
ゲル岩種の構成

コア番号①, ③, ⑤, ⑦,⑨, ⑪, ⑬, ⑮

割裂法
5 分割

採取コア
建設省総プロ法

橋台 A：①〜⑥、橋台 B：⑦〜⑫、橋台 C：⑬〜⑮■ 現地調査と試験項目

この橋台は、上部に鉄筋沿いのが整うと反応が促進する。

した16 本のコアの観察や試験項目
は、表1のとおりである。

■ コアの表面観察、岩種同定、■ 粉末Ⅹ線回折

コアの表面観察では、使用粗骨偏光顕微鏡観察からは、骨材には深海生物の放散虫（写真 4）の微化石が見つかり、チャートであると同定した。内陸のこの地方は古生代に形成された岩石が海底からもたらされた付加体であると考えられている。

■ コア試験結果から圧縮強度（図 3）が、ひび割れに静弾性係数（図 3）が、道路橋示方書の圧縮強度に対して示す値よ

ひび割れの多い橋台Aは、反応り大きく低下しているのも、微細な施工時期が数年異なり、並行に性骨材といわれるチャートが多い。

内部ひび割れを有するアルカリ骨材

近接する橋台 A（堅壁、ひび割れ当然、ひび割れの多い橋台Aと橋反応の特徴である。

多）、橋台B（堅壁、ひび割れ中、た台Bの翼壁上段部のコア破断面でだし南側の翼壁上段部はひび割れ数多くの反応リングが見られる。表中性化試験では全てが14mm 以浅であり、現在も良好といえる。

Civil Engineering Consultant

VOL.266 January 2015047

台

橋台Ａ部位

堅壁

堅壁

翼壁上

翼壁下

堅壁

多中多中少⓫⓬番号➊➋➌➍➎➏➐➑➒➓⓭⓮

⓰

100%

90%

石
英80%

313
321

岩種別構成比率60%

2010礫岩
閃緑岩

変成
岩

ト50%

橋台

ＡＢ

Ｃ部

位

堅壁

堅壁

翼壁上

堅壁

多中

多少

➊,➌,➎ ➐,➒⓫

⓭,⓯

5060

30402
圧縮強度(N/mm )

凝灰岩

1.20
1.00

9
13

橋 台部 位ひび割れ
コア 番号0.120

石英
チャート

0.110

変成岩
泥岩

砂岩

0.80

70.60

110.40砂岩

膨張率 （％）

79522532

24513

コア表面観察による橋台別の使用骨材の岩種構成と破断面の反応リングの数

15

図4

深さ0～2㎝

ＢＡ
堅壁多➋,➍,➏

堅壁

翼壁下2～4㎝

中➑,➓⓬8～10㎝とから、状況に応じた補修方法を模8索する必要がある。
表面保護工の材料としては、水を0.070はじくだけの性能ではなく、内部の1214

将来膨張の可能性あり

0.060
0.050

60.04016

水を発散させる撥水性のシラン系
40.030

応リングの多さからも、大半が反応止剤の影響と考えられるが、橋台Bあると判定する。試験結果から、40済みということになる。の翼壁上段部が低い値なので塩化年経過しひび割れが多く出現して一方、ひび割れが中程度の橋台物がひび割れの原因とは特定できいる橋台Aでは、残存膨張の余地

B の堅壁と翼壁下段部に、膨張のない。

は少なく、すでに膨張が終息を迎え残存ポテンシャルがあり、将来にわ可能性が大であることが推測でき応リングである。反応の内部進行つつあることを如実にとらえている。

たってひび割れが継続して発現するる。破断面に見られた反応リングの性による40 年という積年の膨張圧少なさからも、将来の反応の余地のが、拘束鉄筋外側のかぶり部のコ大きさを予感させる。

ンクリート引張り強度とのバランス■不定方位回折：全岩粉砕（コア番号①、③、⑤混合）

Ｑｚ：石英が卓越

ひび割れ部には、浸水と鉄筋腐0.010

図5食を防ぎその進行性に追従できる
012345678
測定材齢 （週 ）91011121314残存膨張量試験結果■ 反応の内部進行性

コンクリート中のアルカリ金属と反応性骨材、それにセメントと水和柔軟型樹脂の注入を行い、美観上から表面保護工による処理を施して平成 25 年度にこれらの補修が実施された。

■ おわりにコンクリートのアルカリ骨材反応を超え、異常ひび割れをもたらしたは、表面的に補修してもこの現象はといえる。

終結しない。反応が内部進行性な■ 対策

ので再度ひび割れが生じる。
一方、表面保護工上に新しく出現対策については、ひび割れが発するので判別しやすく、これがシグて内在していることから、内部の反現する前に行う予防保全と、発現しナルと考えると、むしろ管理がしや応が長期に継続する必要3 条件はてから行う事後補修がある。従来

すい。建設10 年、管理100 年といわ整っている。これに外部から刺激は、外部要因である雨水などの水分れるとおり、長いお付き合いと割りを繰り返し受けることで膨張反応供給の遮断、凍結防止剤の塩化物切り、記録を残し、次なるステップのは促進、蓄積される。その証しが内遮断、そのためのコンクリート構造変状の兆候をとらえることが肝要で部の深いところでの骨材周囲の反物の表面保護工が考えられたが、ある。

反応していない剰余水が依然とし粉末 X 線回折による鉱物の同定

水を避けるべく、水抜き工を適切に水対策も必要である。

0.020

0.000

樹脂が有望である。また、余分な滞設置することや、伸縮装置からの漏2反応による将来の膨張の可能性がVOL.266 January 2015

6～8㎝

余剰水で反応が継続されているこ

橋台Aの高い値は上からの凍結防Civil Engineering Consultant

4～6㎝

わたる進行性であることと、内部の10コアの破断面に見られた骨材の反048

1

今回のことからひび割れが長期にＣ
堅壁
少⓮,⓰0.05％以上の膨張率でアルカリ骨材

写真 4 偏光顕微鏡による岩種の同定（放散虫チャート）qz：石英、clc（qz）：石英化した玉髄、clp：玉髄質石英、rd：放散虫
微化石、m：基質、倍率：×152、コア番号①
図2⓭,⓯

塩化物含有量の橋台表面からの分布

塩化物含有量試験（図 4）では、

残 存 膨 張 量 試 験（ 図 5）では、⓫50.090

10%

13

➐,➒

30.08020➊,➌,➎

Ｃ

翼壁上 堅壁
多少0.200.10020%16堅壁
中鉄筋が腐食し始める限界値

0.130

石英片岩

40%

17ＢＡ
堅壁
多1.400.00

設計基準強度と圧縮強度、静弾性係数の関係

図3

台花崗岩

泥岩

30%

図11

ひび 割れ

00%
コ ア 破 断 面の反 応 リ ング の数

115斑岩

チャ

159

コア 番号70%

橋部 位
ひび割れ
コア 番号

1.60

72

⓯

2.00
1.80

4

コ ア

道路橋示方書(H24)

設計基準強度(21)4橋台Ｃ

静弾性係数(x10 N/mm )橋台のひび割れ橋台Ｂ

塩化物含有量（kg/m3）

橋

Civil Engineering Consultant

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