JP2003129262A - コンクリート鋼材の防食用具電気防食用部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り扱い易く安価で埋め込み可能なコンクリ
ート鋼材の防食用具を得る。 【解決手段】 鉄より卑な金属を保水性の多孔質材料で
被覆してなり，この多孔性材料の層を突き抜けて該卑な
金属に一端が接続された１本または複数本の導電線を有
しているコンクリート鋼材の防食用具である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，コンクリート鋼材
の腐食を防止する簡易な防食用具に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物は鋼材によって補強
されるものが多い。コンクリート中の鋼材が，二酸化炭
素，酸素，塩化物イオン，水などの劣化因子の浸入や拡
散によって腐食すると，コンクリートにひび割れを発生
させ，また構造物自体の強度低下をもたらして，構造物
としての機能低下を招く。

【０００３】従来より，コンクリート鋼材を電気化学的
に防食する技術としては，代表的には外部電源方式と流
電陽極方式が採用されてきた。外部電源方式は，直流電
源装置を使用し，その電極からコンクリート内部鉄筋に
対して防食電流を供給するもので，その電極として金属
酸化物をコーティングしたメッシュ状チタン電極，同リ
ボン状のチタン電極，棒状チタン電極等を使用し，これ
らをコンクリート構造物の表面部に埋め込むものなどが
知られている。流電陽極方式は，電解質中で鉄筋と接続
するだけで微小電流が供給できるように亜鉛板を陽極と
し，これをコンクリート表面に設置するものが代表的で
ある。

【０００４】このような外部電源方式，流電陽極方式
は，原理的にはいずれもコンクリート内の主たる鉄筋全
体を総合的に防食しようとするものであり，いきおい規
模も大がかりとなる。

【０００５】これに対して，コンクリート内の個々の鉄
筋に対して個別的に防食処理するという観点にたって，
鉄より卑な金属（鉄よりイオン化傾向が大きい金属）の
小片を犠牲陽極として各鉄筋の付近に鉄筋と導通関係を
もって配置する提案もなされている。これに類するもの
として例えば特開平６−２１７４号公報，特開平１０−
２４５２８０号公報，特開平１１−３２４５８９号，特
開２０００−２６５６１９号などに提案されたものがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】コンクリート鋼材の防
食対策は，コンクリート構造物の施工時になされること
のほか，コンクリート構造物の保守管理のときに行われ
る場合もある。後者の例では，内部鉄筋が腐食しコンク
リートにひび割れを発生させた場合に行われる。この場
合には，通常はその不健全な部分のコンクリートをはつ
り取り，腐食した鉄筋に防錆処理を施したうえ，断面修
復材料をその箇所に打ち込む断面修復工法が広く採用さ
れている。

【０００７】断面修復工法では，旧コンクリートと修復
材料との間の環境の相違からマクロセル電池が形成され
る結果，鉄筋に防錆処理を施しても，それだけでは不十
分であり，修復箇所での鉄筋の再腐食が発生することが
ある。その防止対策として前記のような電気防食法の採
用が考えられるが，断面修復箇所は一般に小断面で且つ
局所的に偏在することが多いので，外部電源方式や亜鉛
板を外部に設置する流電陽極方式等では規模が大きくな
りすぎ，不経済である。また，前記の公報類に提案され
ている比較的小型の犠牲陽極を外部に配置する例などで
は，外観を悪くする等の理由によって採用できないこと
が多いし，特に取り付け施工が困難な場合が多く，さら
に長期にわたって防食効果を維持するのが困難であると
いった問題がある。また，断面修復工法に限らず，コン
クリートと接する鋼材の防食のために，取り付けが簡単
で耐用寿命の長い防食用具が求められる箇所も多い。

【０００８】したがって，本発明の目的とするところ
は，前記のような問題のない簡易なコンクリート鋼材の
防食用具を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，鉄より
卑な金属を保水性の多孔質材料で被覆してなり，この多
孔性材料の層を突き抜けて該卑な金属に一端が接続され
た１本または複数本の導電線をもつコンクリート鋼材の
防食用具を提供する。使用状態では，前記の保水性の多
孔質材料に水またはアルカリ溶液を含浸させておく。

【００１０】鉄より卑な金属としては代表的には亜鉛ま
たは亜鉛合金が使用でき，これを被覆する保水性の多孔
質材料としてはアルカリ度の高いセメント系の多孔質モ
ルタルが好適である。したがって，本発明によれば，亜
鉛を多孔質のセメント系モルタルで被覆してなり，その
モルタル層を突き抜けて亜鉛に一端が接続された１本ま
たは複数本の導電線をもつコンクリート鋼材の防食用具
を提供する。セメント系モルタルにはアルカリ溶液等を
含浸させてアルカリ度を高める。これにより卑な金属の
イオン化（溶出）が促進され，また，卑な金属の表面が
その金属酸化物層で覆われる不動態化が防止され，長期
にわたる犠牲陽極作用を温存することができる。

【００１１】さらに改善された防食用具として，本発明
によれば，保水性の多孔質材料で被覆された鉄より卑な
金属を，水またはアルカリ溶液と共に液透過性の容器内
に収容し，該鉄より卑な金属に一端が接続された１本ま
たは複数本の導電線をもつコンクリート鋼材の防食用具
を提供する。

【００１２】

【実施の形態】本発明の防食用具は，鉄より卑な金属を
保水性の多孔質物質で被覆したものであるが，鉄より卑
な金属としては，流電陽極材料として普通に使用されて
いる亜鉛，マグネシウムまたはアルミニウム（これらの
金属を主成分とする亜鉛合金，マグネシウム合金または
アルミニウム合金を含む）等を使用することができる。
以下，鉄より卑な金属として「亜鉛」を例として説明す
る。

【００１３】陽極材料としての亜鉛を，本発明では保水
性の多孔質物質で被覆する。多孔質物質としては，保水
機能を有する無機材料であることが好ましい。保水機能
を有することによって亜鉛はアルカリ溶液と接触するこ
とが可能となり，亜鉛がこの多孔質材料内の液中に溶出
することにより，犠牲陽極としての機能を果たす。多孔
質材料内にアルカリ溶液が含浸されていると，亜鉛の溶
出が促進されると同時に酸化亜鉛の被膜による不動態化
が防止できるので，犠牲陽極作用を長期にわたって維持
することができる。このため，本発明の防食用具は，使
用中にはアルカリ溶液または湿潤状態のアルカリを該多
孔質物質に含浸させておくのが好ましい。

【００１４】このようなことから，コンクリートと同じ
セメント系のモルタル材料によって，この保水性の多孔
質の被覆を形成することが特に好ましく，この場合には
耐候性に優れ且つ長期にわたって防食作用を維持できる
コンクリート鋼材用の犠牲陽極を構成することができ
る。

【００１５】多孔質モルタルを得るには，モルタルの混
和材料として軽量細骨材や起泡剤，膨張材等を使用した
り，或いは練混ぜ法を考慮して，モルタル中の空気量を
適正に調整した未だ固まらないモルタルを製造し，これ
を亜鉛に被覆し，硬化した状態で細孔が分散した多孔質
の被覆となるようにすればよい。モルタルの練混ぜのさ
いに，アルカリ金属化合物を添加して，アルカリ度をさ
らに高くしたモルタルを得ることもできる。とくに，練
混ぜ水として，水酸化カリウム（ＫＯＨ），水酸化ナト
リウム（ＮａＯＨ），水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）等を
溶解したアルカリ溶液を使用して練り混ぜるとアルカリ
度の高い多孔質モルタルを簡単に形成することができ
る。

【００１６】以下，図面を参照しながら，保水性の多孔
性材料として多孔質モルタルを用いた場合を例として説
明する。

【００１７】図１は，本発明に従う防食用具の一実施例
を示した斜視図，図２はその略断面図である。本例の防
食用具６Ａでは，図示のようにコイン状の亜鉛１をすっ
ぽりと多孔質モルタル２で覆い，２本の導電線３ａと３
ｂを，互いに対向するように亜鉛１に接続したものであ
る。亜鉛１の寸法は特に限られるものではないが，直径
が１０〜７０ｍｍ程度，高さが２〜１０ｍｍ程度である
のが使いよい。

【００１８】図３は，本発明に従う防食用具の他の実施
例を示した斜視図であり，本例の防食用具６Ｂでは，棒
状の亜鉛１をすっぽりと多孔質モルタル２で覆い，２本
の導電線３ａと３ｂを，棒状亜鉛１の一方の端と他方の
端に接続したものである。この場合の寸法も特に限られ
るものではないが，幅が５〜２０ｍｍ程度，長さが２０
〜１５０ｍｍ，厚みが２〜７ｍｍ程度であるのが使いよ
い。

【００１９】図４は，本発明に従う防食用具のさらに他
の実施例を示した略断面図であり，本例の防食用具６Ｃ
では，棒状の亜鉛１をすっぽりと多孔質モルタル２で覆
い，そのものを液透過性の容器４内に収容すると共にこ
の容器４内にアルカリ溶液５を装填し（例えば（例えば
保水性材料にアルカリ溶液を含浸させた状態で装填す
る），棒状亜鉛１の一方の端と他方の端に接続した導電
線３ａと３ｂを，容器４の外側に引き出したものであ
る。アルカリ溶液５はｐＨが１３以上の高アルカリのも
のが好ましい。アルカリとしては，ＫＯＨ，ＮａＯＨ，
ＬｉＯＨ等の水溶液を使用することができる。

【００２０】以下に，これらの防食用具の使用例を断面
修復工法を例に挙げて説明する。断面修復工法では，各
種の劣化を起こした不健全な部分をはつり取り，鉄筋を
露出させた凹部（欠損部）に修復材料を打ち込むことが
行われる。既設コンクリートの不健全な部分は局所に点
在して発生し，不健全の程度もまちまちである。このた
め，はつり取った凹部の大きさやその形状，鉄筋の露出
状態等もそれぞれが異なっているが，その程度に応じ
て，本発明の防食用具を１個または複数個使用して以下
のようにして取り付ける。

【００２１】図５は，図１の防食用具６Ａの使用例を示
した断面修復箇所の略断面であり，７は既設コンクリー
ト（旧コンクリート），８は凹部に打ち込んだ修復材
料，９は内部鉄筋，10は旧コンクリート７と修復材料８
の境界（プライマー層）を示している。図５の使用例で
は，はつり取った修復箇所（凹部）に露出する鉄筋９に
対し，旧コンクリート７と修復材料８との境界付近とな
る鉄筋端部位置（２カ所ある）に，それぞれ図１の防食
用具６Ａを取り付けたものであり，各防食用具６Ａに付
いている２本の導電線のうち，一本は鉄筋露出部に，他
の一本は旧コンクリート部の鉄筋に対して，速乾性の導
電性ボンドを用いて連結してある。そして，各防食用具
６Ａの多孔質モルタルには水またはアルカリ溶液例えば
水酸化カリウム水溶液を含浸させた上で，各防食用具６
Ａをすっぽりと修復材料８の内部に埋め込んでしまって
ある。この例では美観に悪影響を与えることはない。

【００２２】図６は，防食用具６Ａに付いている導電線
を鉄筋９の露出端近傍に巻き付けた以外は，図５のもの
と同様の略断面図である。この場合には，鉄筋９の表面
に形成されていた酸化物を除去して鋼材の金属表面を露
出させ，そこに導電線を巻き付けたものであり，防食用
具６Ａの取り付け施工が容易になる共にその取り付けも
安定する。

【００２３】図７は，図２の防食用具６Ｂの使用例を示
した断面修復箇所の略断面であり，図中の符号は図５の
ものと同じである。図７の使用例では，鉄筋９に防食用
具６Ｂを沿わせて１個配置すると共に，その導電線３ａ
と３ｂを，旧コンクリート７からそれほど離れていない
２ケ所の位置で鉄筋９に巻き付けたものである。この例
でも防食用具６Ｂは水またはアルカリ溶液を含浸させた
状態で修復材料８の内部に埋め込まれている。本例のよ
うに薄型のリボン状としたものでは，鉄筋９が表面近く
位置して修復材料のかぶりが浅い場合であっても，十分
に対応可能となり，また，完全に埋め込まれているので
美観に悪影響を与えることはない。

【００２４】図８は，図４の防食用具６Ｃの使用例を示
した断面修復箇所の略断面であり，図中の符号は図４や
図５のものと同じである。図８の使用例では，防食用具
６Ｃを修復材料８の表面近くの凹部に設置したものであ
り，その導電線３ａと３ｂの他端を，旧コンクリート７
からそれほど離れていない２カ所の位置で鉄筋９に巻き
付けたものである。

【００２５】断面修復工法では，各種の修復材料が使用
されるが，前記の使用例では実質上どのような修復材料
が使用された場合でも適用できる。例えば断面修復材料
として，樹脂系のものにはＳＢＲ系，ＥＶＡ系，ＰＡＥ
系などのポリマーセメント（防せい剤添加系，再乳化型
粉末樹脂配合系を含む）に類するものが，また，セメン
ト系のものには，普通ポルトランドセメント，早強ポル
トランドセメント，超速硬セメントなどのセメント，骨
材，コンクリート用混和剤などを配合した普通セメント
モルタルまたはコンクリート等が知られているが，どの
ような修復材料でも本発明の防食用具は適用可能であ
る。

【００２６】以上は，断面修復工法に本発明の防食用具
を適用した使用例を示したが，本発明の防食用具は断面
修復工法に限られることなく各種のコンクリート鋼材の
防食に適用できることは勿論である。例えば桟橋などの
海洋構造物を新設するときに本発明の防食用具を使用す
ることができる。

【００２７】〔試験例〕図９に示したように，断面積が
１５０×１５０ｍｍで長さが１０００ｍｍのロッド状の
供試体コンクリート11内にＳＤ２９５−Ｄ１９の鉄筋12
を，両端が供試体から突出させないようにして供試体の
長手方向に並行にして完全に埋め込んだ。そして，供試
体11の一方の端部を，鉄筋12が露出するように，断面積
が９０×９０ｍｍで長さが２００ｍｍの部分だけはつり
取り，この欠損部に修復材料８として，ポリマーセメン
ト（デンカ社製の商品名ＲＩＳショット）を装填した。

【００２８】そのさい，図１に示したようなコイン状の
本発明に従う防食用具６Ａ（卑な金属として亜鉛を使用
したもの）を，その導電線を鉄筋12に接続した状態で補
修材料８内に埋め込んだ。防食用具６Ａは，練混ぜ水に
水酸化リチウムを溶解した多孔質モルタル層（ｐＨ＝１
３.３）で亜鉛を包み込んだものであり，これを修復材
料８内に埋め込むさいにはこの多孔質モルタル層に水を
含浸させた。供試体コンクリート11は，塩害環境下にお
かれた既設コンクリートを想定して，水セメント比５５
％で，塩化物イオンを１０Ｋｇ／ｍ³混入したものであ
る。

【００２９】比較のために，防食用具６Ａを取り付けな
かった以外は，前記と全く同様の供試体を作った。そし
て，防食用具６Ａを取り付けた３体と，取り付けなかっ
た３体について，いずれも鉄筋の自然電位を導電線13を
通じて測定することによって腐食状況を確認した。この
試験を１２カ月続けたあと，鉄筋腐食面積率を，ＪＣＩ
−ＳＣＩに従う「コンクリート中の鋼材の腐食評価方
法」に従って，測定した。その結果，防食用具６Ａを取
り付けた鉄筋腐食面積率は平均０.１６％であった。こ
れに対し，防食用具６Ａを取り付けない比較例での鉄筋
腐食面積率は平均１.０％であった。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように，本発明は，安価で
取り扱い易いコンクリート鋼材の防食用具を案出したも
のであり，この用具はコンクリート内や修復材料内に埋
め込むことも可能なものである。本発明の防食用具を使
用すると，これまで防食対策がやっかいなために放置さ
れていたコンクリート鋼材に対しても簡易防食ができる
ようになるので，コンクリート構造物の耐久性向上に多
いに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の防食用具の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】図２の防食用具の略断面図である。

【図３】本発明の防食用具の他の実施例を示す斜視図で
ある。

【図４】本発明の防食用具の他の実施例を示す略断面図
である。

【図５】本発明の防食用具の使用例を示す略断面図であ
る。

【図６】本発明の防食用具の他の使用例を示す略断面図
である。

【図７】本発明の防食用具の他の使用例を示す略断面図
である。

【図８】本発明の防食用具の他の使用例を示す略断面図
である。

【図９】本発明の防食用具の試験例を説明するための供
試体の略断面図である。

【符号の説明】

１・・鉄より卑な金属（亜鉛） ２・・保水性の多孔質材料（多孔質モルタル） ３（３ａ，３ｂ）・・導電線 ４・・液透過性の容器 ５・・アルカリ溶液 ６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）・・本発明に従う防食用具 ７・・既設コンクリート（旧コンクリート） ８・・修復材料 ９・・鉄筋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K060 AA02 BA05 BA13 BA33 BA41 BA43 BA45 DA03 DA07 EA01 EA08 EA19 EB01 FA09 FA10 4K062 AA05 BA02 BA17 EA06 EA14 FA01 FA08 GA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄より卑な金属を保水性の多孔質材料で
   被覆してなり，この多孔性材料の層を突き抜けて該卑な
   金属に一端が接続された１本または複数本の導電線をも
   つコンクリート鋼材の防食用具。
2. 【請求項２】 亜鉛または亜鉛合金を多孔質のセメント
   系モルタルで被覆してなり，そのモルタル層を突き抜け
   て亜鉛または亜鉛合金に一端が接続された１本または複
   数本の導電線をもつコンクリート鋼材の防食用具。
3. 【請求項３】 保水性の多孔質材料で被覆された鉄より
   卑な金属を，水またはアルカリ溶液と共に液透過性の容
   器内に収容し，該鉄より卑な金属に一端が接続された１
   本または複数本の導電線をもつコンクリート鋼材の防食
   用具。
4. 【請求項４】 多孔質のセメント系モルタルで被覆され
   た亜鉛または亜鉛合金を，水またはアルカリ溶液と共に
   液透過性の容器内に収容し，該亜鉛または亜鉛合金に一
   端が接続された１本または複数本の導電線をもつコンク
   リート鋼材の防食用具。