頑丈なイメージのあるコンクリートですが、長く使ううちに劣化します。橋やトンネルなど暮らしに欠かせない構造物は新たに造り直すと時間やコストがかかることや、持続可能な社会への意識の高まりから、補修しながら使い続けることが求められます。そこで、私の研究室では劣化したコンクリート構造物を適切かつ経済的に維持管理する方法を研究しています。

特に注目しているのは「コンクリートのがん」と呼ばれるアルカリシリカ反応（ＡＳＲ）です。原因はコンクリート製造時に材料である石や砂にシリカという成分が含まれていると、セメントのアルカリ成分や雨水と反応してコンクリート内部にアルカリシリカゲルが生成されることです。このゲルが水分を吸収することで膨張し、コンクリートにひび割れを起こし、鉄筋が切れてしまう事例も確認されています。そのような場合には構造物の性能の低下が懸念されます。

研究室ではＡＳＲで劣化した橋脚の補強対策について、「段落し」を有する試験体を製作し実験しました。段落しとは、コスト削減のために１９８０年より以前に設計された道路橋に採用された鉄筋を間引く手法です。現在は段落しは採用されておらず、既に建設された橋脚についての耐震補強対策は確立されています。しかしながら、それらの補強対策はコンクリートの材料劣化を想定しておらず、ＡＳＲなどの材料劣化を生じた橋脚に対する耐震補強対策の構築が望まれています。

実験では、橋脚に見立てた試験体として、健全なコンクリートを用いて「段落しを有するもの」と「段落しを有しないもの」、その両者をＡＳＲで劣化させたもの、更に「炭素繊維シートにより補強を行ったもの」の計５種類を製作し、地震を模した荷重をかけ、耐力や変形、損傷などを比較しました。健全なものはエネルギーを吸収して粘り強く変形するのに対し、段落し＋ＡＳＲのケースでは、健全なものと比較して変形量が少なく粘り強さが無い状態になっていました。しかし、段落し＋ＡＳＲのケースでも、側面に炭素繊維シートを接着するという比較的簡易な補強により、粘り強さを有し健全なコンクリートを上回る性能を実現できました。また、シートを定着する時に金属の定着プレートを使うことで、シートの剥離を抑制できることも確認でき、経済的な補強対策工法の確立に向けた知見を得ることができました。

地震を模した荷重をかけると、「段落し＋ＡＳＲ」の試験体（左）は段落し位置に破壊が集中したが、
炭素繊維シートで補強した試験体（右）は段落し位置での破壊を抑制できた