〇工事概要

1971年に供用を開始して50年以上が経過している自動車専用道路のPCT桁橋（写真-1）では、波浪に伴う飛来塩分、台風に伴う高波の直接的な越波等で、20年が経過した1991年ごろから塩害による劣化が顕在化していた。変状が著しい径間より順次、断面修復と表面被覆を主体とする対策を実施したが、対策後も写真-2¹⁾に示すような再劣化が進行する箇所が増加した。

このため、2003年ごろから外部電源方式の電気防食工法を適用し、健全性の確保に一定の効果を得ていたが、新たな変状の顕在化や再劣化の進行はとどまることなく、また越波等による電気防食システムの度重なる損傷で電気防食を継続的に実施し保守することが困難となった。このような状況から2019年より新たに脱塩工法を実施することとした。

〇脱塩工法

• 脱塩工法は実用化されている仮設陽極方式のうち、コンクリートの表面形状が複雑な場合でも施工可能な図-1²⁾に示すファイバ方式を採用し、2週間、1.0A/m²（コンクリート表面積当たり）を通電後、さらに6週間、1.5A/m²で通電した。ただし、１週間のうち5日間通電、2日間通電休止とする間欠通電とした。陽極材はチタンメッシュ、電解質溶液にはK₂CO₃とH₃BO₃の混合溶液、溶液保持材にはセルロースファイバを用いた。

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  図-1²⁾　ファイバ方式概要

〇変状の発生

試験的に脱塩工法を実施した先行区間で、陽極システムを撤去しコンクリート表面の状態を確認すると、図-2¹⁾に示すように、橋軸方向のひび割れや事前に実施されていた断面修復箇所等にひび割れや浮きが発生していた。さらに、浮きの発生した図-2に示す黄色円範囲の断面修復箇所をはつり、内部鉄筋および鉄筋周りのコンクリートの状態を確認すると、鉄筋周囲5mm程度のセメントペースト部は湿潤状態となっていて、金属で容易に削れる程に軟化し、鉄筋周辺のコンクリートの空隙には図-3¹⁾に示す白色の析出物が確認された。このため同じ下フランジの通電の影響がないと思われる場所についても確認すると，そこでも白色の析出物が確認された。

〇原因

• 通電部と未通電部における白色析出物の走査電子顕微鏡（SEM）観察を行った結果を図-4¹⁾に、EDS分析を行った結果を図-5¹⁾に示す。白色析出物のSEM観察およびエネルギー分散型X線分光法（EDS分析）の結果、未通電部ではカルシウムのピークが卓越しているのに対し、通電部ではカリウムとシリカのピークが卓越している。これは、アルカリ骨材反応（ASR）生成物の典型例³⁾を参考にすると、通電部の白色物質はアルカリ（カリウム）－シリカ型のASRゲルであると推察された。

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  図-3¹⁾　内部の白色析出物

本構造物においては脱塩工法の適用前に、電気化学的脱塩工法による補修ガイドライン（案）⁴⁾を参考に、アルカリシリカ反応に関する事前調査を行っていた。コンクリートコアを採取し，ASTM C1260⁵⁾による促進膨張試験を実施した結果、14日での膨張率が0.061~0.071％であったため、同判定基準（平均値が0.1％を下回る）に基づき、ASRの影響は無害の領域にあると判断していた。しかしながら脱塩工法適用後にASRが促進されたと推定される結果となった理由についてさらに次のとおり検討した。

ウェブ、下フランジ側面、桁底面の通電部および未通電部においてコンクリート表面から40mmの深さまで10mm毎4段階に分けて試料を採取し、水溶性アルカリ（Na₂O、K₂O）量の測定を行った。通電部ではNa₂O、K₂O量ともに下フランジ側面が他の箇所に比べて大きな値を示した。この原因は電解溶液が桁下方側面に流下し溜まりやすく、コンクリート含水比が高く，電気抵抗が低くなり，電流が下フランジ部分に集中したためと考えられた。通電部は陰極である鋼材近傍にアルカリが集積する傾向を示した。K₂O量は未通電部で0.3~0.6kg/m³だったにもかかわらず、通電部では電解質溶液中のK₂CO₃から多量に供給された影響で20~50kg/m³が鉄筋かぶり部全体に分布していた。

以上のとおり、ファイバ内での電解質溶液の不均一性によって電流分布にばらつきが生じ，溶液の溜まりやすい下部において，多量のカリウムイオンが下フランジ側面の鉄筋近傍に供給されてASRを促進させたことが変状発生の原因と推定された。

〇対処方法

①変状が発生した部位については、残存膨張がほとんど無いと推定されること、②全塩化物イオン濃度がいずれの部位においても1.0kg/m³以下まで低減されて、指針³⁾に示される脱塩目標値2.5kg/m³以下であること、③通電部および未通電部のコンクリートの圧縮強度と弾性係数を測定し、通電による力学的性能への影響が小さいこと、等を確認した。このことから、変状部については、はつりとり、断面修復を適切に実施した。