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1 重防食塗装 - 防食原理から設計施工維持管理まで - 鋼構造物塗装小委員会 ( 社 ) 日本鋼構造協会

2 重防食塗装出版の経緯 1989 年 : 重防食塗装の実際発刊当時の最新知見による重防食塗装の定義ライフサイクルコストの試算など 2009 年 : 改訂作業開始 20 年間の重防食塗装の発展普及を反映させる重防食塗装の定義, 施工管理, 維持管理などの最新の情報を提供する 2012 年 2 月重防食塗装を発刊

3 鋼構造物塗装小委員会 ( 重防食塗装出版時 ) 委員長守屋進委員石田雅己幹事長斉藤誠大桑洋幹事市場幹之江成孝文笠原潔鈴木靖庸後藤正承高埜真二後藤宏明高柳敬志中村宏之中元雄治山内健一郎船山嘉実村瀬正次

4 目次はじめに推薦のことば第 1 章鋼材の腐食と防食第 2 章重防食塗装第 3 章防食設計第 4 章施工および施工管理第 5 章重防食塗装の維持管理第 6 章重防食塗装の耐久性評価試験第 7 章重防食塗料の今後の展開参考資料

5 第 1 章鋼材の腐食と防食 1.1 鋼材の腐食腐食腐食の分類と形態腐食と環境 1.2 鋼材の防食鋼構造物の防食法 1.3 鋼構造物塗装鋼構造物用防食塗料の変遷塗装系の変遷重防食塗装の適用 5

1.1 鋼材の腐食 1.1.1 腐食腐食とは金属材料が使用環境中の物質と化学反応 ( 酸化還元反応 )

6 1.1 鋼材の腐食腐食腐食とは金属材料が使用環境中の物質と化学反応 ( 酸化還元反応 ) あるいは電気化学反応によって金属イオンまたは非金属の化合物となって損耗していく現象図鋼材の表面で発生する局部電池の模式図 6

7 1.2 鋼材の防食鋼構造物の防食法 (1) 塗装腐食因子 ( 酸素水 ) 腐食促進物質( 塩化物イオン ) などの侵入を抑制紫外線酸素塩化物イオン雨水ふっ素樹脂塗料上塗塗膜ふっ素樹脂塗料用中塗塗膜エポキシ樹脂塗料下塗塗膜厚膜形ジンクリッチペイント塗膜 ( 防食下地 ) 鋼材図重防食塗膜の防食機構の模式図 7

8 (2) 厚膜被覆ポリエチレン被覆など (3) 溶融めっき溶融亜鉛めっきなど (4) 金属溶射亜鉛 - アルミニウム溶射など (5) 耐食性金属被覆 1) 耐食性金属板被覆 ( ステンレスシートなど ) 2) クラッド鋼 ( ステンレス鋼など ) 3) チタン箔シート (6) 耐食性金属材料ステンレス鋼材 (7) 電気防食 (8) 環境制御乾燥空気など 8

9 1.3.1 鋼構造物用防食塗料の変遷油性錆止め塗料調合ペイント合成樹脂塗料塗装系の変遷新設塗装系塗替塗装系の変遷塗装周辺技術の変遷塗装基準の一覧 ( 道路橋, 鉄道施設, 水門等 ) 重防食塗装の適用口絵写真他の防食法の適用例

10 第 2 章重防食塗装 2.1 社会基盤ストックの現状と課題 2.2 重防食塗装の定義重防食塗装の適用環境重防食塗装の定義 2.3 重防食塗装の機能重防食塗装の機能と構成防食下地中塗, 下塗塗膜上塗塗膜 2.4 重防食塗装系の耐久性と期待耐用年数重防食塗装系の耐久性重防食塗装系の期待耐用年数 2.5 塗料プライマー防食下地ミストコート下塗塗料中塗塗料上塗塗料弱溶剤形塗料

11 2.1 社会基盤ストックの現状と課題架設後 50 年以上の高齢橋が今後大幅に増加図道路橋整備の経年分布 ( 国土交通省資料による )

12 重防食塗装の定義 1 無機ジンクリッチペイントあるいは有機ジンクリッチペイントの防食下地を有することなお金属溶射皮膜溶融亜鉛めっき層も防食下地と見なすことができる 2 腐食因子の遮断性に優れたエポキシ樹脂塗料弱溶剤形エポキシ樹脂塗料超厚膜形エポキシ樹脂塗料ガラスフレーク含有エポキシ樹脂塗料などを下塗塗料とすること 3 耐候性に優れたポリウレタン樹脂塗料ふっ素樹脂塗料などを上塗塗料とすること 4 合計膜厚は 250~1000μm 程度であること 5 新設塗装に期待する耐久性 ( 防食性能と耐候性能 ) は厳しい腐食環境で 30 年以上であること防食下地遮断性に優れた下塗塗料耐候性に優れた上塗塗料合計膜厚 250~1000μm 厳しい腐食環境で 30 年以上の耐久性

13 重防食塗装仕様塗装工程塗料名標準使用量 (g/m 2 ) 標準膜厚 (μm) 塗装間隔製鋼工場素地調整ブラスト処理素地調整程度 ISO Sa 2 1 / 2 4 時間以内プライマー無機ジンクリッチプライマー 160 (15) 6 ヶ月以内 2 次素地調整ブラスト処理素地調整程度 ISO Sa 2 1 / 2 4 時間以内橋梁製作工場防食下地無機ジンクリッチペイント日 ~10 日ミストコートエポキシ樹脂塗料下塗日 ~10 日下塗エポキシ樹脂塗料下塗日 ~10 日中塗ふっ素樹脂塗料用中塗上塗ふっ素樹脂塗料上塗日 ~10 日

14 2.3.1 重防食塗装の機能と構成それぞれが異なる機能を有する塗料で構成表重防食塗装の塗膜構成と役割塗膜構成上塗塗膜中塗塗膜下塗塗膜防食下地重防食塗装における役割光沢と色相の保持による美観の保持下層塗膜( 防食下地 ~ 中塗塗膜 ) を紫外線から保護下塗塗料と上塗塗料の付着性確保色相調整で上塗塗料の隠蔽性確保腐食因子( 水, 酸素 ) と腐食促進因子 ( 塩化物など ) の浸透抑制犠牲防食作用, 緻密層形成, アルカリ性保持

15 2.3.2 防食下地 (1) ジンクリッチペイント 1 亜鉛の犠牲防食作用による鋼材の腐食抑制 2 亜鉛腐食生成物による腐食抑制作用 3 鋼材表面とその上層塗膜との付着性の確保水分塩分酸素下塗塗膜ミストコート亜鉛腐食生成物 ( 緻密化保護性 ) アルカリ性保持防食下地樹脂 ( シリケート, エポキシ樹脂など ) 空隙亜鉛粒子犠牲防食作用鋼材図ジンクリッチペイントによる防食下地のモデル

16 (2) 溶融亜鉛めっき層下塗塗料は亜鉛めっき用エポキシ樹脂塗料を使用ふっ素樹脂塗料上塗 (25μm) ふっ素樹脂塗料用中塗 (30μm) 亜鉛めっき用エポキシ樹脂塗料 ( 下塗 ) (4 0 μ m ) 鋼材防食下地 : 溶融亜鉛めっき層 (600g/m 2 以上 ) ( 合金層 ) (3) 金属溶射皮膜エポキシ樹脂塗料や無機系塗料などで封孔処理ふっ素樹脂塗料上塗 (2 5 μ m ) ふっ素樹脂塗料用中塗 (3 0 μ m ) エポキシ樹脂塗料 ( 下塗 ) (1 2 0 μ m ) ( 封孔処理 ) 防食下地 : 金属溶射皮膜 (1 0 0 μ m 以上 ) 鋼材

17 2.3.3 中塗下塗塗膜酸素, 水, 塩化物イオンなどの腐食性物質の高い浸透抑制効果透湿度酸素透過係数項目 (g m -2 24h -1 ) (cm 3 cm cm -2 sec -1 cmhg -1 ) 重防食塗装系 3 以下 1 以下一般塗装系 8 以下 100 以下上塗塗膜下塗塗膜を紫外線から保護塗膜劣化メカニズム対応技術下塗塗膜を紫外線から保護紫外線による分解紫外線による分解に強い樹脂顔料の使用顔料による紫外線の遮断光安定剤紫外線吸収剤の配合水分による加水分解加水分解しにくい樹脂の使用塗料中の酸化チタン ( 白色顔料 ) 酸化チタン表面の高密度処理の光触媒作用による分解酸化チタンに強い樹脂配合の改良

18 2.4 重防食塗装系の耐久性と期待耐用年数重防食塗装系の耐久性 20 年前後の耐久性を確認表重防食塗装系の暴露試験 / 実構造物での耐久性調査結果場所暴露期間上塗耐久性の調査結果腐食環境区分海洋技術総合研究施設 ( 駿河湾大井川沖 ) 1985~2005 年 U, F 20 年の耐久性が確認されたさらに長期の耐久性が期待される厳しい沖縄暴露試験 1990~2010 年 U, F 15 年以上の耐久性が確認されている腐食環境つくば暴露試験 1990~2010 年 U, F 広島暴露試験 1987~2007 年 U, F 新両国橋 1974~1999 年 U 25 年以上の耐久性を確認し塗替え実施因島大橋 1983~2004 年 U 20 年程度の耐久性を確認し中上塗りの全面塗大鳴門橋 1985~2004 年 U り替え塗装を実施厳しい瀬戸大橋 1988~2010 年 U 腐食環境 20 年以上の耐久性を確認された生月大橋 1991~2010 年 F F: ふっ素樹脂塗料 U: ポリウレタン樹脂塗料 20 年の耐久性が確認されさらに長期の耐久性が期待される一般腐食環境

19 (1) 防食性 20 年経過後も防食機能はほぼ初期のまま保持 (2) 耐候性ふっ素樹脂塗料上塗は 20 年経過後も光沢保持率は良好錆点数 ( 点 ) ジンクリッチペイント / ふっ素樹脂鉛系錆止め / 長油性フタル酸樹脂暴露年数 ( 年 ) 図海洋技術総合研究施設海上暴露 20 年の結果

20 2.4.2 重防食塗装系の期待耐用年数実績よりふっ素樹脂塗料の耐用年数は 20 年以上塗膜の消耗量から塗替えまでは 35 年と試算厳しい腐食環境における 20 年暴露試験でも腐食劣化なし厳しい腐食環境での期待耐用年数は 20 年以上

21 2.5 塗料プライマー一次防錆プライマーと呼ばれる無機ジンクリッチプライマー (15~25μm) 原板ブラスト処理した直後から工場製作の間の鋼材の発錆を防ぐ目的で塗付される防食下地 (1) 無機ジンクリッチペイント金属亜鉛末とシリケートやけい酸塩を主成分膜厚 75μm 程度ブラスト処理した鋼材面に塗付縮合重合反応で硬化するため相対湿度 50% 以下で塗付しない

22 (2) 有機ジンクリッチペイント ( エポキシジンクリッチペイント ) 金属亜鉛末とエポキシ樹脂塗料を主成分防錆性は無機ジンクリッチペイントよりやや劣る密着性が良く素地調整程度 1 種または2 種で塗膜を除去した塗替塗装に適用ミストコート無機ジンクリッチペイント塗膜には空隙が多く下塗塗料を直接塗装すると泡やピンホールを生じる無機ジンクリッチペイント塗膜の上に塗る下塗塗料を30~60% 希釈した塗料 ( ミストコート ) を塗装して空隙の充填およびシールするミストコート塗膜が乾燥不十分の場合その上に塗装された塗料の溶剤で溶けてしまうので16 時間以上の塗装間隔が必要下塗塗料下塗塗料は鋼材面, 防食下地と密着して水, 酸素, 塩化イオンなどの腐食因子の浸透を抑制する

23 2.5.5 中塗塗料下塗塗膜の色を隠蔽と下塗塗膜と上塗塗料を密着させるため上塗塗料に近い色で密着性のよい中塗塗料を塗付する上塗塗料上塗塗料の機能は着色や光沢など所要の外観を得ること水や酸素の塗膜内への浸透を抑制することふっ素樹脂塗料上塗は非黄変性イソシアネートなどを硬化剤とし耐候性, 耐水性, 耐薬品性, 耐熱性に優れている

24 第 3 章防食設計 3.1 構造や環境が腐食に及ぼす影響桁端部道路線形や構造形式が腐食に及ぼす影響 3.2 構造設計塗膜がつきにくい部位水仕舞作業空間付属施設 3.3 重防食塗装仕様新設鋼橋の塗装仕様塗替鋼橋の塗装仕様その他の鋼構造物の塗装仕様 3.4 重防食塗装の LCC LCC の試算 LCC 低減効果

25 3.1 構造や環境が腐食に及ぼす影響同一構造物でも部位によって腐食性が異なる濡れ時間の長い部位短い部位飛来塩分が流されやすい部位流されにくい部位湿気がこもりやすい部位と風通しの良い部位紫外線を強く受ける部位受けない部位

26 3.1.1 桁端部桁端部は局部腐食を生じる代表的な部位である水分や土砂や塵が堆積しやすい部位が集中的に腐食する支点部の垂直補剛材に腐食がある場合は少ない板厚減少であっても耐荷力に大きく影響する写真桁端部への土砂の堆積写真桁端部の部分腐食

27 3.1.2 道路線形や構造形式の影響トラス橋やアーチ橋では滞水に起因する腐食が生じる事例が見られる構造物の設計時に水が溜まらない構造や水が抜けるような配慮が必要山間部部の橋梁などで草や樹木に覆われて湿度が高い環境となる隣接する道路と高低差があり凍結防止剤の跳ね上げが懸念される

28 3.1.3 同一構造物内の腐食環境の違い構造物全体が同一の環境にはならず腐食環境が大きく異なる場合がある河川上の径間は濡れ時間が長くなり下フランジ全体にさびが生じている同一橋梁の陸上部は良好な状態 (b) 河川上部分の塗膜劣化 (C) 陸上部部分日射を多く受ける部位に白亜化が見られる( ポリウレタン上塗 ) 南向き面北向き面

29 図鈑桁橋の代表的な腐食原因と発生部位

30 図アーチ橋の代表的な腐食原因と発生部位

31 図トラス橋の代表的な腐食原因と発生部位

32 3.2 構造設計構造物の設計にあたって配慮が必要な事項塗膜の点検や塗替作業を行うために必要な措置塗膜の早期劣化をもたらす漏水や滞水への対策塗膜厚不足が生じやすい部位の工夫

33 3.2.1 膜厚が付きにくい部位 1 部材角部は専用加工機やグラインダーによる曲面仕上げを行うとともにその部分だけエアレススプレー塗装に先立ち刷毛で先行塗装を行う 2 ブラストなどの素地調整作業及び塗装作業が容易に行える構造とする 3 溶接部でビード表面の不規則な凹凸などにより膜厚が確保しにくい場合には溶接表面を仕上げるなどの適切な処置を行う 4 スカラップ及び切欠きは 50mm 程度とする 5 狭隘部をなくす 6 高力ボルト接合継手のトルシアボルトのピンテール跡が鋭利な形状することが多いのでグラインダーなどで平滑仕上げする 7 無処理ボルトでは付着しているミルスケール, 錆, 汚れ, 油分が素地調整で十分に除去できず膜厚も確保し難いので防錆処理ボルトや防錆キャップを使用するとよい

34 3.2.2 水仕舞い 1 桁端部の風通しをよくする 2 泥, 塵埃の堆積及び滞水を防止する 3 床版, 伸縮装置, 排水管からの漏水を防止する 4 排水管は排水枡から鉛直に下ろし鋼部材最下端からの突出長を十分確保する 5 横引き構造の排水処理とする場合は十分な排水勾配をつけて大口径の管を使用し管のジョイントからの漏水対策を行う 6 床版に水抜き孔を設ける場合はホースなどにより鋼桁に直接排水がかからない位置まで確実に導水する 7 非排水型伸縮装置を使用する 8 桁端に設置されている伸縮装置からの漏水を防ぐために二重に止水工を施すなどして伸縮装置からの漏水を完全に防ぐ

35 9 箱桁継手部はフランジ端面や添接板の隙間から箱桁内に侵入するのでシール材で雨の侵入を防ぐ桁端には滞水を防ぐため集水用仕切板と排水孔を設ける写真集水用仕切板の例

36 工場塗装の留意点沿岸部の製作工場塗装工場や仮置きヤードや付着塩分量を 50mg/m 2 以下に管理する必要に応じて水洗を行う非常に厳しい腐食環境 ( 海上橋の飛沫部 ) や塗替塗装が行えない部位には環境遮断性能が優れた超厚膜形エポキシ樹脂塗料やガラスフレーク含有塗料 (300~1000μm) を使用する工場塗装ではエアレススプレー塗装が適用されるが現場連結部や補修部分の塗装が刷毛やローラーの場合上塗塗膜の外観が若干異なって見れることがあるが防食上の問題はない現場連結部の防食性能を確保するため連結部の部材は製作時に無機ジンクリッチペイントを塗布する摩擦接合継手の現場連結部には部材製作時にすべり摩擦係数 0.4を確保するための無機ジンクリッチペイントが塗布される 1 接触面片面あたりの最小乾燥膜厚 :30μm 2 接触面の合計乾燥膜厚 :90~200μm 3 乾燥膜厚中の亜鉛含有量 :80% 以上 4 亜鉛末の粒径 (50% 平均粒径 ) :10μm 程度以上

37 図塗膜劣化程度変状深さによる局部補修塗装方法

38 1 局部補修塗装 (a) 点錆部打痕傷からの錆部の素調整 (b) 点錆部打痕傷からの錆部の塗装 (c) ボルト頭部の塗装写真局部補修塗装の例

39 2 部分塗替塗装図劣化部位に応じた塗装範囲の決定例

40 3 全面塗替塗装写真全面塗替塗装における素地調整 (3 種,4 種 )

41 3.4 重防食塗装の LCC LCC = I+M+R LCC : 塗装のライフサイクルコスト I : 新設塗装のイニシャルコスト ( 工場塗装, 現場補修, 現場塗装を含む ) M : 供用期間中に発生する塗装メンテナンスコストの合計 ( 塗膜点検, 局部補修塗装, 部分塗替塗装を含む ) R : 供用期間中に発生する全面塗替塗装コストの合計

42 年間の LCC (1) 各塗装系の積算単価と期待耐用年数表各塗装系の積算単価と期待耐用年数塗装系積算単価 ( 円 / m 2 ) 新設重防食塗装系 7,286 新設一般塗装系 3,169 塗替重防食塗装系 12,790 塗替重防食塗装系 5,625 塗替一般塗装系 5,524 期待耐用年数 ( 年 ) 一般環境 50 厳しい環境 30 一般環境 10 厳しい環境一般環境 40 厳しい環境一般環境 50 厳しい環境 30 一般環境 10 厳しい環境

43 (3)LCC の低減効果塗装系の変遷塗装費種別新設塗装費 ( 円 /m 2 ) 塗替塗装費 ( 塗替回数 ) ( 円 /m 2 ) 塗替塗装費 ( 塗替回数 ) ( 円 /m 2 ) 供用年数 100 年間のLCC( 円 /m 2 ) 供用年数 100 年間のLCC 指数 ( 一般塗装系を100とした場合 ) 表 LCC の比較 ( 一般環境 ) 新設重防食塗装系塗替重防食塗装系新設重防食塗装系 ( 期待耐用年数 50 年 ) 7,286 塗替重防食塗装系 (50 年 -1 回 ) 5,625 新設一般塗装系塗替重防食塗装系塗替重防食塗装系新設一般塗装系 ( 期待耐用年数 10 年 ) 3,169 塗替重防食塗装系 (40 年 -1 回 ) 12,790 塗替重防食塗装系 (50 年 -1 回 ) 5,625 新設一般塗装系塗替一般塗装系新設一般塗装系 ( 期待耐用年数 10 年 ) 3,169 塗替一般塗装系 (10 年毎 - 合計 9 回 ) 49,716 12,911 21,584 52,

44 60,000 50,000 ( 円 / m2 ) 40,000 30,000 20,000 10, ( 年 ) 新設一般塗装系 G-Ⅰ 塗替一般塗装系 GR-Ⅴ 新設一般塗装系 G-Ⅰ 塗替重防食塗装系 HR-Ⅰ 塗替重防食塗装系 HR-Ⅳ 新設重防食塗装系 H-Ⅰ 塗替重防食塗装系 HR-Ⅳ 図供用年数 100 年間の LCC 比較 ( 一般環境 )

45 4.1 施工第 4 章施工および施工管理重防食塗装の塗装工程, 素地調整法, 塗装方法 4.2 施工管理施工管理項目, 素地調整の管理, 塗装の管理 4.3 塗膜変状 ( 塗膜欠陥 ) 塗装時または塗装直後に発生する塗膜変状塗装後比較的短期間に発生する塗膜変状塗膜の耐久性低下による塗膜変状, 塗膜変状の事例 4.4 安全衛生管理火気に関する注意有機溶剤の摂取や中毒に関する注意安全衛生管理に関わる法規制, 重防食塗装に関わる廃棄物の分類と対応騒音規制, 粉塵対策, 臭気対策

46 図新設鋼橋の塗装工程例 ( 全工場塗装 ) 鋼板加工溶接下塗塗装切断ブラスト処理(製品ブラスト)一次防錆プライマー架設ブラスト処理(原板ブラスト)製鋼工場製作工場補修塗装中塗塗装上塗塗装仮組立現地現場継手部の塗装鋼板加工溶接下塗塗装切断ブラスト処理(製品ブラスト)一次防錆プライマー架設ブラスト処理(原板ブラスト)製鋼工場製作工場補修塗装中塗塗装上塗塗装仮組立現地鋼板加工溶接下塗塗装切断ブラスト処理(製品ブラスト)一次防錆プライマー架設ブラスト処理(原板ブラスト)製鋼工場製作工場補修塗装中塗塗装上塗塗装仮組立現地現場継手部の塗装4.1.1 重防食塗装の塗装工程 4.1 施工

47 4.1.2 素地調整法素地調整方法の種類 (1) 物理的素地調整法 ( ブラスト処理法機械工具処理法 ) 鋼構造物 (2) 化学的素地調整法 ( 酸洗処理など ) 自動車家電製品など鋼構造物塗装に用いる素地調整法 (1) ブラスト処理工法 ( 重防食塗装系に用いる素地調整法 ) 新設塗装 : 製鋼工場, 製作工場塗替え塗装 : 現場ブラスト処理塗替え塗装に用いる (2) 機械工具処理工法 (3) 塗膜剥離剤工法

(3) 塗膜剥離剤工法塩素系塗膜剥離剤高級アルコール系塗膜剥離剤主成分塩素系有機溶剤アルコール系有機溶剤塗膜への効果溶解型浸透軟化膨潤型皮膚刺激性強い刺激があるほとんどない消防法非該当第 4 類第 3 石油類労働安全衛生法第 2 種有機溶剤非該当 PRTR 法第 1

48 (3) 塗膜剥離剤工法塩素系塗膜剥離剤高級アルコール系塗膜剥離剤主成分塩素系有機溶剤アルコール系有機溶剤塗膜への効果溶解型浸透軟化膨潤型皮膚刺激性強い刺激があるほとんどない消防法非該当第 4 類第 3 石油類労働安全衛生法第 2 種有機溶剤非該当 PRTR 法第 1 種指定化学物質非該当環境特徴表塗膜剥離剤の特徴毒性発ガン性物質家庭用洗剤程度生分解性難分解性約 30 日で水と炭酸ガスに分解放置時間は数十分放置時間は24~48 時間表層の塗膜のみ剥離多層塗膜を一度に剥離剥離塗膜の回収がしにくい剥離塗膜の回収が容易塗替え塗装で有害物質 (PCB など ) を含む旧塗膜の除去に有効写真高級アルコール系塗膜剥離剤による塗膜剥離状況

49 4.1.3 塗装方法 (1) 塗装方法の種類と特徴表塗装方法の種類と特徴塗装方式刷毛ローラー圧送式刷毛, 圧送式ローラーエアースプレー特徴平滑, 均一に塗装する技能が必要平面部に適する施工効率がよい泡や貫通孔 ( ピンホール ) が残留する可能性が高く, 仕上がり感が劣る連続的作業が可能, 塗料ロスが多い平滑で塗装面の仕上がりがよいスプレーミストの飛散が多いスプレーエアレススプレー静電 ( 液体 ) 作業能率がよい厚膜に塗付できるスプレーミストの飛散が多い塗着効率が高い, スプレーミストの飛散が比較的少ない

50 4.2.1 施工管理項目表施工管理項目工程管理項目管理方法素地調整防食下地下塗中塗上塗塗装最終検査除錆度, 表面粗さ目視判定 ( 除錆度, 粗さ, 清浄 ) 作業条件管理天候, 温湿度, 露点, 作業時間, 戻り錆の有無塗装前検査戻り錆の有無, 油脂, 塵埃, 付着塩分など塗料調合粘度, 混合比, シンナー希釈率, 塗料温度, 可使時間, 熟成時間塗膜厚ウエット膜厚作業条件管理天候, 温湿度, 露点, 作業時間塗装前検査塗膜外観, 硬化程度, 塗装間隔塗料調合粘度, 混合比, シンナー希釈率, 塗料温度, 可使時間, 熟成時間塗膜厚ウエット膜厚作業条件管理天候, 温湿度, 露点, 作業時間塗膜厚検査塗膜外観検査特記仕様書による塗料使用量検査

51 素地調整施工時の留意事項 1 ブラスト処理作業時の相対湿度 80% 以下 2 ブラスト作業条件の確認所定の除錆度, 表面粗さを確保するための作業条件の確認 3 固着物の除去スパッタ, スラグなどの固着物の事前除去 4 ブラスト処理後の塗装ブラスト処理後速やかに塗料を塗付 (4 時間以内に塗装 ) 5 ブラスト処理面の清掃鋼砕, 研削材の除去 ( エアーブローワイヤーブラシ処理など ) 6 付着塩分量管理 ( 塗装前素地調整 ) 海上輸送や海上橋に対する付着塩分量管理 (50mg/ m2以下 )

52 4.2.3 塗装の管理 (1) 塗料の準備施工条件チェックシートの活用準備作業に対する注意事項解説 1) 缶の開口 2) 撹拌 3) 調合 4) 希釈 5) 可使時間 ( ポットライフ )

53 (2) 塗装施工 1) 塗膜厚の管理,2) 先行増塗り ( エッジ部の塗膜厚確保 ) 3) 塗付量,4) 補修, 手直し,5) 塗装間隔,6) 塗膜の養生塗装後塗膜が硬化する過程で留意すべき事項 1 温湿度環境の急変を避ける 2 水濡れに注意する ( 降雨, 降雪, 結露対策 ) 3 塵埃, その他の飛来物の付着を防止する 4 塗膜上の歩行作業を禁止する塗膜硬化の確認方法 1 触診で塗膜硬さを確かめる指触試験 2 溶剤を含ませた布を塗膜に圧着させた後塗膜表面をこすり剥がれや膨潤状態を評価するラビング試験 3 鉛筆硬度やバーコル硬度計による塗膜硬度の評価試験

(3) 塗装環境塗装条件に対する留意事項を解説 1) 温度適性温度範囲での施工低温施工時の対策( 保温 ) 写真 4.2.

54 (3) 塗装環境塗装条件に対する留意事項を解説 1) 温度適性温度範囲での施工低温施工時の対策( 保温 ) 写真バンドヒータによる保温例 2) 湿度高湿度, 結露に対する注意 ( 露点管理 ) 3) 降雨, 降雪, 降霜に対する注意 4) 風風速 5m/sec 以上では塗装しない 5) 照度十分な照度の確保写真冬季施工時のジェットヒータでの保温例

55 4.3 塗膜変状 ( 塗膜欠陥 ) 塗料の変質亜鉛末の変質, 増粘, ゲル化, 顔料の沈殿など発生現象, 推定原因, 性能影響処置塗装時または塗装直後に発生する塗膜変状硬化不良, スプレーダスト, 流れ, たれ, リフテイングなど発生現象, 推定原因, 性能影響処置塗装後比較的短期間に発生する塗膜変状膨れ, 割れ, 剥がれなど発生現象, 推定原因, 性能影響処置塗膜の耐久性低下による塗膜変状塗膜の消耗, 光沢低下, 変退色など発生現象, 推定原因, 性能影響処置

56 塗料の変質塗膜変状につながる塗料の変質 (1) 亜鉛末の変質 (2) 増粘 [ 塗料の変質事例 ] (3) ゲル化 (4) 顔料の沈殿写真増粘写真ゲル化写真顔料の沈殿

57 第 5 章重防食塗装の維持管理 5.1 維持管理の重要性 5.2 点検と調査塗膜点検調査の種類点検方法と評価 5.3 重防食塗膜の塗替方式局部補修塗装部分塗替塗装全面塗替塗装 5.4 点検結果のデータベース化 5.5 本州四国連絡橋における重防食塗膜の維持管理事例塗替塗装の基本方針塗膜点検塗替塗装時期の判定重防食塗装の塗替塗装方法塗替塗装工事

58 5.1 維持管理の重要性図高齢橋 (50 歳以上 ) の割合の推移

59 図塗替塗装の概念適切な時期に塗替塗装を実施することで重防食塗装系のほうが一般塗装系より鋼構造物の防食性能を長期間維持できる塗膜点検を定期的に実施し塗替時期と塗替方法を決定する必要に応じて詳細調査で異状劣化の原因を究明する点検及び調査結果の記録はデータベース化する

60 5.2 点検と調査塗膜点検調査の種類表塗膜点検調査の内容と時期点検調査の種類内容時期初期点検定期点検詳細調査輸送, 架設時の塗膜損傷や施工不良品質不良に起因する初期欠陥の有無および維持管理のための初期値を測定する防食機能, 景観機能の劣化の進行状態から塗装系選定の良否判断と塗替塗装計画に対するデータ収集を行う補修, 塗替えの必要性の判定や補修, 塗替えの方法を決定する際に劣化原因や劣化程度をより詳細に把握するために調査を行う供用後 2 年以内初期点検後 5 年ごと必要時定点調査塗膜の劣化メカニズムの解明や塗替時期の判定のための耐久性評価 ( 塗膜の消耗速度ほか ) に関するデータ収集と同一箇所で詳細調査を行う参考 : 国土交通省道路局橋梁定期点検要領架設直後から 5 年ごとに行う

部分的な重防食塗膜変状の例写真 5.2.1 上塗塗膜の剥離 ( 海上橋, ポリウレタン樹脂塗料上塗, 供用後約 20 年 ) 写真 5.2.2 無機ジンクリッチペイントの剥離 ( 陸上橋, ポリウレタン樹脂塗料上塗, 供用後約 20 年 ) 写真 5.

61 5.2.2 点検方法と評価 (1) 重防食塗膜の劣化形態重防食塗膜は防食機能の観点から防食下地のジンクリッチペイントが健全である間は防食機能は維持されている防食機能から塗膜劣化を考慮する必要はなく景観の観点から上塗塗膜の消耗や剥離及び中塗塗膜の消耗について考慮する部分的な重防食塗膜変状の例写真上塗塗膜の剥離 ( 海上橋, ポリウレタン樹脂塗料上塗, 供用後約 20 年 ) 写真無機ジンクリッチペイントの剥離 ( 陸上橋, ポリウレタン樹脂塗料上塗, 供用後約 20 年 ) 写真無機ジンクリッチペイントの剥離 ( 陸上橋, ポリウレタン樹脂塗料上塗, 供用後約 20 年 )

62 5.3 重防食塗膜の塗替方式局部補修塗装継手部, 桁端部, 漏水箇所, 架設中の傷などで局部的な錆, 剥がれなどの塗膜変状部位を対象部分塗替塗装特定の部位 ( たとえば下フランジ ) または部材の塗膜劣化が進んでいる場合その範囲資料 1: 国土交通省道路局 ; 鋼道路橋の部分塗替え塗装要領 ( 案 ) 全面塗替塗装鋼構造物の全体部位の塗替塗装

63 5.4 点検結果のデータベース化塗膜点検及び調査結果は適切な塗膜の維持管理のための重要なデータである橋梁維持管理システムや道路構造物のアセットマネジメントに活用データベースの基本的な項目 1 橋梁情報 : 構造物名, 所在地, 形式, 竣工時期, 外観写真, 製作会社 2 設置環境 : 飛来塩分量, 架設場所の環境 ( 年間平均気温, 湿度, 降雨量, 結露時間 ) 3 塗装仕様 : 塗装系, 塗替えの有無及び塗替時期, 塗料製造会社 4 点検結果 : 目視調査 ( 錆, 割れ, 剥がれ, 膨れ, 変退色 ), 計器調査記録 5 補修履歴 : 時期, 素地調整程度, 塗替塗装仕様, 補修塗装箇所, 補修前後の記録写真, 欠陥再発時の状況写真記録, 原因調査資料

64 第 6 章重防食塗装の耐久性評価試験 6.1 耐久性試験とその特徴 6.2 標準的な暴露試験暴露環境,6.2.2 暴露試験の規格,6.2.3 標準的な暴露試験 6.3 実環境における暴露試験大気環境における暴露試験,6.3.2 海洋環境における暴露試験実構造物での塗装試験,6.3.4 実構造物での塗膜実態調査 6.4 促進劣化試験促進耐候性試験,6.4.2 促進腐食試験複合サイクル促進腐食試験 6.5 現地塗膜調査目視調査,6.5.2 計器調査,6.5.3 分析調査,6.5.4 環境計測 6.6 塗膜の性能評価試験塗膜の機械的性質,6.6.2 塗膜の化学的性質塗膜の長期耐久性,6.6.4 塗装した鋼材の電気化学的測定

65 6.2.2 暴露試験の規格大気暴露試験の規格日本工業規格 JIS Z 2381:2001 大気暴露試験方法通則 JIS K :2002 塗料一般試験方法第 7 部 : 塗膜の長期耐久性第 6 節 : 屋外暴露耐候性国際標準化機構 ISO 規格 ISO Paints and varnishes - Natural weathering of coatings - Exposure and assessment ISO Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmosphrers - Classification 米国材料試験協会 ASTM 規格 ASTM D Standard Practice for Conducting Exterior Exposure Tests of Paints and Coatings on Metal Substrates 65

66 6.2.3 標準的な暴露試験場標準的な暴露試験場 ( 公的試験機関 ) 日本ウェザリングテストセンター (a) 銚子暴露試験場標準的暴露場 (b) 宮古島暴露試験場亜熱帯地域 (c) 宮古島海岸暴露場亜熱帯海岸地域 (d) 旭川暴露試験場寒冷地域日本塗料検査協会 (a) 御前崎暴露試験場写真日本塗料検査協会 : 御前崎暴露試験場 66

67 日本ウエザリングテストセンター (a) 銚子暴露試験場 (b) 宮古島暴露試験場 (c) 宮古島海岸暴露場 (d) 旭川暴露試験場写真日本ウエザリングテストセンターの暴露場 67

68 6.3 実環境における暴露試験実環境における塗膜の耐久性評価 1 実環境や実環境より厳しい環境 ( 促進評価を目的 ) に暴露架台を設置して塗装した鋼板試験体を暴露する方法 2 比較的大きな各種の塗装を施した鋼材 ( 鋼管や形鋼が使用される場合が多い ) を実環境に設置暴露する方法 3 実際の鋼構造物に試験塗装する方法 4 実際の鋼構造物の塗装を追跡調査する方法 68

69 6.3.1 大気環境における暴露試験 (1) 土木研究所表土木研究所関連の実環境暴露試験場環境暴露場所環境条件などの詳細温帯の海上海中での暴露試験で飛来塩分の多い駿河湾海洋技術総合研究施設海上環境である海上沖ノ鳥島熱帯で海の影響を強く受ける阿字ヶ浦漂砂観測桟橋海上環境での暴露試験である亜熱帯の沿岸部に位置し紫外線強度が強く飛来塩沖縄建設材料耐久性研究施設分の影響を強く受ける環境にある海浜冬期に強い季節風が吹く沿岸部に位置し飛来塩分北陸建設材料耐久性研究施設の影響を受ける比較的温暖な環境で他の厳しい環境での試験との建設材料研究施設比較対象となる高原に位置し朝晩の気温低下が大きい環境にある朝霧環境材料観測施設 ( 結露しやすい ). 飛来塩分のない山間部環境内陸交通量の多い道路脇に位置し降雨の影響を受けにく東京建設材料研究施設い場所にある北海道小利別暴露試験場日本有数の寒冷地における暴露試験である北海道美々暴露試験場 69

70 (1) 土木研究所 ( 海上 ) 1) 駿河湾大井川沖海洋技術総合研究施設 2) 沖ノ鳥島 70

71 (1) 土木研究所 ( 海浜内陸 ) 4) 沖縄建設材料耐久性研究施設 6) つくば建設材料研究施設 8) 東京建設材料研究施設 5) 北陸建設材料耐久性研究施設 7) 朝霧環境材料観測施設 9) 小利別暴露試験場 71

72 第 7 章重防食塗料の今後の展開 7.1 水性塗料 7.2 無溶剤形塗料 7.3 低溶剤形塗料 7.4 無機系塗料 7.5 寒冷地用塗料 7.6 中塗上塗兼用下塗上塗兼用塗料 7.7 新しいふっ素樹脂塗料厚膜形ふっ素樹脂塗料シロキサン架橋形ふっ素樹脂塗料高耐久性ふっ素樹脂塗 7.8 省検査形膜厚制御塗料 7.9 その他

73 7.1 水性塗料光化学スモッグの要因といわれるトルエンキシレンなどのVOC 規制が強化鋼構造物塗装ではトルエンキシレンなどの強溶剤系塗料からミネラルスピリット中心の弱溶剤系への移行が進行さらにVOC 排出量削減のために無溶剤形塗料および水性塗料へと転換が求められている土木研究所と塗料メーカー 6 社は共同研究を行い水性塗装系の実用性評価を実施鋼道路橋塗装のVOC 削減暫定水性塗装仕様を提案

74 7.2 無溶剤形塗料大幅なVOC 削減効果実用化されている代表例無溶剤形エポキシ樹脂塗料無溶剤形変性エポキシ樹脂塗料使用樹脂ビスフェノールF 型エポキシ樹脂アルキルグリシジルエーテルネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルキシレン樹脂低分子アミン樹脂など無溶剤形塗料は溶剤形塗料に比べて塗料や施工性に十分な知識と管理が必要

75 7.3 低溶剤形塗料 VOC 含有量を従来塗料に比べて低くした塗料社団法人日本塗料工業会では溶剤含有量 30%(WT%) 以下の塗料を分類実用化されているものエポキシ樹脂塗料変性エポキシ樹脂ポリウレタン樹脂塗料上塗など土木研究所と塗料メーカー 5 社は共同研究で河川構造物の現場塗替塗装に無溶剤形エポキシ樹脂塗料低溶剤形エポキシ樹脂塗料の適用検討を実施河川構造物の VOC 削減提案仕様と塗料品質規格案を作成

76 7.4 無機系塗料シロキサン結合(Si-O-Si) を主体とした樹脂を使用した鋼構造物用上塗塗料シロキサン結合は化学結合エネルギーが高いために従来塗料よりも高い耐候性が期待できる重防食塗料の上塗のふっ素樹脂塗料と同等以上の耐候性図沖縄暴露試験での光沢保持率

77 7.5 寒冷地用塗料低温時の施工性乾燥性に優れた塗料硬化機構エポキシポリオール樹脂とイソシアネートの重合反応硬化アクリル酸とアミンのマイケル付加反応樹脂末端にイソシアネート基をもち大気中の水分で架橋土木研究所と塗料製造会社で寒冷地用塗装系の施工性に関する検討を実施中供試した塗装系は低温時の施工可能

78 7.6 中塗上塗兼用下塗上塗兼用塗料塗装のコストを削減するためには工程短縮が有効な手法中塗上塗兼用塗料は中塗と上塗の機能を併せ持つ塗料であり中塗と上塗の 2 工程を 1 工程で仕上げることが可能下塗上塗兼用塗料は下塗と上塗の機能を併せ持つ塗料

79 7.7.1 厚膜形ふっ素樹脂塗料ふっ素樹脂塗料を厚膜で塗装することにより防食下地をより長期間にわたって健全な状態で維持塗装工程の短縮が可能となり塗装コストの削減塗装のトータルコストの低減が期待できる鋼橋石油タンク各種プラントなどの鋼構造物の上塗塗料で使用

80 7.7.2 シロキサン架橋形ふっ素樹脂塗料シロキサン架橋形ふっ素樹脂塗料はふっ素含有量が 15% 以下でも従来のふっ素樹脂塗料と同等の耐候性光沢保持率 /% シロキサン架橋形ふっ素樹脂塗料上塗イソシアネート架橋形ふっ素樹脂塗料上塗 60 光沢保持率 /% シロキサン架橋形ふっ素樹脂塗料上塗イソシアネート架橋形ふっ素樹脂塗料上塗暴露期間暴露期間 / months ( 月 ) 試験時間 ( 時 )/ hours 図沖縄暴露 2 年図促進耐候性 ( キセノン )

81 7.7.3 高耐久性ふっ素樹脂塗料本州四国連絡橋の海峡部長大橋では自然景観との調和を図るため橋の色は淡彩色が主体白色顔料の酸化チタンを多量に使用しており紫外線, 水, 温度や塩分などの環境要因を受けやすく光触媒作用により上塗塗膜の劣化が想定以上に早いことが課題本州四国連絡高速道路株式会社では屋外暴露耐候性試験と実橋試験塗装により性能評価し暫定規格を制定

82 7.8 省検査形膜厚制御塗料塗装作業者や検査者が目視により規定膜厚が確認でき膜厚検査の省力化が図れる規定膜厚に達していない箇所を目視で確認でき補修作業が軽減され膜厚計による確認が不要塗膜欠陥が少なくなり結果として塗膜の期待耐用年数が延び LCC の低減に繋がる

83 参考資料 1. 鋼道路橋の部分塗替え塗装要領 ( 案 ) 国土交通省道路局平成 21 年 9 月各地方整備局で試行中 2. 道路橋の予防保全に向けた提言道路橋の予防保全に向けた有識者会議平成 20 年 5 月 3. 参考文献 1988 年以降の重防食塗装に関係する参考文献一覧各章毎の文献, 特定な構造物に関する文献, 今後の課題に関する文献, 規格に関する文献, その他の文献

鋼道路橋防食便覧目次 A5 判 592 頁本体価格 7,500 円平成 26 年 3 月 31 日初版第 1 刷発行平成 29 年 5 月 30 日第 3 刷発行第 Ⅰ 編共通編第 1 章総則 Ⅰ 総論 Ⅰ 適用の範囲 Ⅰ 用語 Ⅰ-4 第 2 章鋼

鋼道路橋防食便覧目次 A5 判 592 頁本体価格 7,500 円平成 26 年 3 月 31 日初版第 1 刷発行平成 29 年 5 月 30 日第 3 刷発行第 Ⅰ 編共通編第 1 章総則 Ⅰ 総論 Ⅰ 適用の範囲 Ⅰ 用語 Ⅰ-4 第 2 章鋼鋼道路橋防食便覧目次 A5 判 592 頁本体価格 7,500 円平成 26 年 3 月 31 日初版第 1 刷発行平成 29 年 5 月 30 日第 3 刷発行第 Ⅰ 編共通編第 1 章総則 Ⅰ-1 1. 1 総論 Ⅰ-1 1. 2 適用の範囲 Ⅰ-2 1. 3 用語 Ⅰ-4 第 2 章鋼道路橋の腐食 Ⅰ-5 2. 1 鋼の腐食 Ⅰ-5 2. 2 腐食の分類と形態 Ⅰ-6 2. 3 環境と腐食