34P01 第28回日本道路会議海塩粒子が飛来する鋼橋の洗浄による防錆福井県宮本重信 ○北嶋浩名古屋工業大学小畑誠物質・材料研究機構篠原正福井鐵工(株) 牧野芳行永田和寿奥村茂１.はじめに福井県には冬の季節風によって飛来する海塩粒子によって腐食が促進されている橋梁が多い．このような腐食対策として米国では洗浄がなされている．筆者らは，福井県のほとんどの橋に設置されている消雪装置からの井戸水を用いて写真-1 の洗浄装置の製作し，2008 年と 2009 年の春に河口から 4.5km に位置する三国大橋（鋼橋，橋長 542m）の洗浄を行ったので，その結果と効果を報告する．２.洗浄の水，装置，対象橋，付着塩分量など福井の橋梁のほとんどには井戸水利用の消雪装置が設置されているので，橋脚毎のバルブからその地下水を得て写真-1 橋梁洗浄の状況洗浄した．この地下水は塩水化が進行し，0.7%塩化ナトリウム水であった．散水洗浄機を載荷したトラックは橋面車道を 1 橋脚（延長 60m)走行し，その後 1 橋脚を後進し，再度前進して橋脚に至る．次に，洗浄機は軸回転して橋脚を避けて次のスパンに至る．橋長当たり塗装面 32 ㎡に 128 ㍑の散水を 3 回，塗装面での合計で 12 ㍑/㎡の散水とした．桁と桁の中間は写真-2から分かるように，管と管理用通路が洗浄の遮蔽となり効率性を下げた．また，腐食の著しい横桁下フランジ上面へはノズルを進行方向に傾けて対処した．写真-2 三国大橋の腐食状況対象とした三国大橋で腐食の著しい箇所は，桁内側の下フランジ上下面，箱桁底天井，ボルトナットである（写真-2）．次に桁内側のウエブが著しく，桁外側の下フランジ上下面，ボルトナット，ウエブは，冬期飛来塩分の付着は降雨で洗浄され腐食は抑制される．この三国大橋では塗装の塗り替えを一度に行ってこなかったので，桁内側の下フランジ上面，ウエブの塩分付着量を表面塩分計 SNA2000 で計測し，塗装後年数経過で整理した図-1 が得られた．３.洗浄の結果と効果図-1 付着塩分量の経年変化 2008 年 5 月に洗浄したこの橋を 2009 年 3 月 4 日午後～ 6 日午前中に洗浄した．この洗浄前後の付着塩分量を表面塩分計 SNA2000 で計測した結果を河川上下流で平均化して図-2 に示す．また，塗装後約 5 年経過の現場の鋼橋で十分塩分を除去後に.07%濃度の食塩水を十分散水した結果を図-2 の（）に記した．桁外側の下フランジ上面で，洗浄によって 175mg/㎡が 1653mg/㎡にと増えたが，これは 0.7%の塩水の蒸発による限界 445mg/㎡を超えており天井部から高濃度塩水が垂れて蒸発したとも考えられる．なお，この部分は 50 第28回日本道路会議日後には 251mg/㎡に低下した．腐食の著しい雨の当たらない箇所の下フランジ上面では 2,680mg/㎡が 794mg/㎡に，箱桁底では 704 が 498mg/㎡に削減され， 175→1,653（洗浄直後） →251（50日後）設置した．腐食の著しい下フランジ上面の ACM セ図-2 洗浄前後での付着塩分量の変化ンサが示す洗浄前後各約 25 日間（平均湿度を 70 ％ 7000 温は洗浄前 6.9 ℃洗浄後 8.8 ℃）の平均腐食速度は各 6000 図-3 と仮定した．付着塩分量と相対湿度の腐食速度へ 0 ，腐食の環境温度の依存年数は環境腐食性指数を求める式を，相対湿度と気温はア図-3 付着塩分量の変化（下フランジ上面）メダス標準気象データを用いて裸の鋼の腐食を見積も 5 った．その結果の図-4 では，3 月末に 0.8mg/㎡にまでを良質の水に替えて 0.2mg/㎡にまで洗浄しても約 25% の削減効果に止まっている．４ .コスト縮減効果三国大橋（塗装面積 17,500 ㎡）を Ra-Ⅲ，Rc-Ⅲ，RcⅠの塗装で行い，各々の耐久年は 8 年，10 年，30 年洗浄なし毎年3月末に0.8ｇ/㎡に洗浄毎年3月末に0.2g/㎡に洗浄 4 3 2 1 0 0 で，その塗り替え年数は裸鋼の腐食速度に反比例する年数として，それが洗浄によって 2 倍,3 倍に延命されるとした場合の面積当たりの年間費用を試算した．その結図-4 洗浄による腐食量の違い（下フランジ上面）表-1 コスト縮減効果果の表-１では，維持費は洗浄によって約 42 ～ 64 ％ 8年毎塗り替え洗浄費+16,24年塗り替え費に縮減される．５.まとめ Ra-Ⅲ \ 660/㎡年塩分濃度 0.7%の地下水散水による洗浄を実橋で行 Rc-Ⅲ い費用対効果を明らかにしたい． \ 390/㎡年 3倍延命 \ 280/㎡年 \ 669/㎡年 2倍延命 \ 395/㎡年 3倍延命 \ 283/㎡年 30年毎塗り替え洗浄費+60,90年塗り替え費～ 3 倍の腐食延命になると試算された．今後塗装鋼に対応した ACM センサの開発などで，より精度の高 2倍延命 10年毎塗り替え洗浄費+20,30年塗り替え費い，その付着塩分濃度の変化を付着塩分量と ACM センサで調べた．その結果，裸鋼では洗浄によって 2 30 倍延命となっている．また，0.7%の塩分を含む地下水裸鋼での腐食量mm 洗浄するという今回の方法で，洗浄無しに比べて約 2 25 の影響では篠原らの研究を 1） 30 1000 0 図-1と塩分飛来が冬期に集中していることを考慮し 25 2000 20 ケースで腐食量を見積もった．塩分付着量の推移は 3000 20 に 0.8mg/㎡に，毎年 3 月末に 0.2mg/㎡に洗浄という 3 洗浄なし毎年3月末に0.8ｇ/㎡に洗浄毎年3月末に0.2g/㎡に洗浄 4000 15 次に，下フランジ上面について，洗浄なし，3 月末 5000 15 々 19.9mm/y，6.3mm/y で，洗浄で 3 倍に延命される．付着塩分量mg/㎡に調整のため洗浄後の日数は 25 日より短い，平均気 10 せて取り付けた L 型模型鋼板を 2008 年 12 月 3 日に C 704→498(463) 単位：NaCl mg/㎡ ( )：0.7%塩水での洗浄限界 10 箱桁内側の塗装表面に ACM センサ表面を一致さ 2,680→794(445) 5 された． 667→151(62) 87→94(62) 5 ウエブでは箱桁底では 667mg/㎡が 151mg/㎡に低減 Rc-Ⅰ \ 429/㎡年 2倍延命 \ 275/㎡年 3倍延命 \ 203/㎡年文献 1）篠原正,元田慎一,押川渡:ACM センサによる環境腐食性評価,材料と環境,54,pp.375-382,2005