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凍害
コンクリート工学研究室
岩城 一郎
凍害とは
劣化要因：凍結融解作用
 劣化現象：コンクリート中の水分が凍結と融解を
繰り返すことによって，コンクリート表面からス
ケーリング，微細ひび割れおよびポップアウトな
どの形で劣化する現象．
 劣化指標：相対動弾性係数（コンクリート標準示
方書〔施工編〕），凍害深さ（同〔維持管理編〕）

凍害による劣化機構
三浦尚著，土木材料学，コロナ社より抜粋
 コンクリート中のペーストおよび骨材に含まれている水分が凍結すると，
体積が増大し，それによって発生した圧力は，近くに空げきがあって緩
和されない限り，まわりのペーストを破壊し，コンクリートにすき間（細か
いひび割れ）をつくる．その後，水が供給されてそのすき間が水で満たさ
れた後，再び凍結すると，膨張によってそのすき間がさらに広がる．そし
て，このようなことが繰り返されることによって劣化は進行する．
 コンクリートの間げき中の水はアルカリ溶液であるため，コンクリートの
温度が下がると，大きな間げきの水の一部が氷になる．すると，同じ間
げき中の未凍結部分ではアルカリ濃度が高くなり，浸透圧の関係で周
辺の凍結していない水を引きよせる（その結果，一部の間げきの脱水に
より，コンクリートは凍結初期には収縮する）．そのため，氷の体積はま
すます増大し，その膨張圧によってコンクリートが破壊される．ただし，
多くの気泡がある場合には，水の移動が妨げられ，このようなことは起
こらない．
 コンクリート中にある過冷却の液体と氷との蒸気圧の違いによって，大
きな間げき，あるいはコンクリート表面などのような凍結可能な所への
水分の移動が起こる．その結果，ペースト中に部分的な脱水が起こり
（この結果，コンクリートは凍結の初期には収縮する），また，裂け目や
ひび割れ中への氷の蓄積が起こる．
凍害による劣化機構の概念図
図：日本コンクリート工学協会，「融雪剤によるコンク
リート構造物の劣化研究委員会報告書」より抜粋
凍害による劣化形態
(1) ひび割れ
D-cracking
Map-cracking
写真：土木学会，コンクリートライブラリー109，
「コンクリートの耐久性に関する研究の現状とデータ
ベース構築のためのフォーマットの提案」より抜粋
(2) スケーリング（scaling）
縁石のスケーリング（融雪剤の影響）
スケーリング
(3) ポップアウト（pop out）
鋼材の露出
低品質粗骨材
の使用
腐食の促進
写真：土木学会，コンクリートライブラリー109，
「コンクリートの耐久性に関する研究の現状とデータ
ベース構築のためのフォーマットの提案」より抜粋
凍害に影響を及ぼす要因
内的要因
 水セメント比：細孔組織が緻密で凍結可能な自由水が少ない．
 空気量：AEコンクリート（微小な気泡を人工的に連行させたコン
クリート）とすることにより耐凍害性が飛躍的に改善
 飽水度（コンクリート中の空隙にどれ位水分が満たされている
か？）：ある値以下であれば，優れた耐凍害性を示す．一般に
Non-AEで80%程度，AEで90%程度（理論上は飽水度91.7%以下
であれば氷の形成に伴う膨張圧は作用しない．）
 気泡間隔係数 ASTM C 457：200-250μm以下とすることにより
優れた耐凍害性を示す．
外的要因
 気象条件（最低気温，日射量，凍結融解回数），水の供給条件
 最低気温：冷却最低温度が低いほどより小さな細孔径まで凍結
可能．
 日射量：凍害は凍結作用だけでなく融解作用が不可欠．
 水の供給条件：乾燥していれば凍害は発生しない．
凍害に影響に影響を及ぼす要因
Referring to Properties of Concrete, 4th Edition
by A. M. Neville
凍害に関する今後の検討課題
凍害の発生
中性化及び塩分浸透の促進
耐久性の低下
CO2及びCl－のコンクリート
内部への浸透
鉄筋腐食の
促進
スケーリング及び
微細ひび割れの進展
設計時のかぶり
スケーリング
深さ
・凍害による劣化を他の劣化要因
（例えば中性化や塩害）との複合劣化
問題として捉える．
・凍害を受けたコンクリート内部の
物質移動性の把握→モデル化
健全部
鉄筋
劣化深さ
元の
微細ひび割れ コンクリート
表面
凍害による劣化形態の概念図
凍害に影響を及ぼす要因
内的要因
 水セメント比：細孔組織が緻密で凍結可能な自由水が少ない．
 空気量：AEコンクリート（微小な気泡を人工的に連行させたコン
クリート）とすることにより耐凍害性が飛躍的に改善
 飽水度（コンクリート中の空隙にどれ位水分が満たされている
か？）：ある値以下であれば，優れた耐凍害性を示す．一般に
Non-AEで80%程度，AEで90%程度（理論上は飽水度91.7%以下
であれば氷の形成に伴う膨張圧は作用しない．）
 気泡間隔係数 ASTM C 457：200-250μm以下とすることにより
優れた耐凍害性を示す．
外的要因
 気象条件（最低気温，日射量，凍結融解回数），水の供給条件
 最低気温：冷却最低温度が低いほどより小さな細孔径まで凍結
可能．
 日射量：凍害は凍結作用だけでなく融解作用が不可欠．
 水の供給条件：乾燥していれば凍害は発生しない．
凍害に対する劣化対策
水セメント比を下げ，組織を緻密化する
 AEコンクリートとすることによりコンクリート中に
所定の空気量を連行する．
 良質な骨材を使用する．
 水分の供給を遮断することにより，コンクリート
内部の飽水度の上昇を防ぐ．
