JP2006322043A - 電気防食用陽極ユニット及びこれを用いたコンクリート構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 耐酸化性金属で被覆した炭素繊維シートからなる陽極11と、バックフィル材12とが容器13内に収容される。バックフィル材は、アルカリ性水溶液を吸水させたポリアクリル酸塩系の吸水性高分子材料と、樹脂材料により吸水可能に形成された多孔性部材とからなり、多孔性部材はコンクリート表面に当接するように固定され、多孔性部材と吸水性高分子材料とは、吸水性高分子材料が乾燥収縮した際にも接触状態が維持されるように配置される。バックフィル材に吸水させたアルカリ性水溶液は、NaOH、LiOHの少なくとも一方を含む水溶液である。
【選択図】 図1
Description
例えば、特開2004−27709号公報には、耐酸化金属層が表面に設けられた炭素繊維シートをコンクリート構造物の電気防食に使用することが記載されている。また特開平11−200516号公報には炭素繊維シートを導電性接着剤で接着してコンクリート表面に固定する方法が記載されている。さらに、特開昭62−267485号公報及び特開2001−49472号公報には、バックフィル材として吸水性高分子材料を使用することが記載されている。
ここで、吸水性高分子材料としては、水分吸水時に乾燥重量の100〜1000倍に達するような膨潤度を有する乾燥ゲルを使用することが好ましい。この乾燥ゲルは、膨潤したときに多少の圧力が加わっても吸水した水が放出されないような保水力を有するものを使用することが好ましい。またアルカリ性水溶液はpH値が9.0以上の強アルカリ性水溶液を使用することが好ましい。
本発明の電気防食用陽極ユニットでは、炭素繊維シート自体が高耐久性及び高導電性を有するものであり、アルカリ性水溶液による優れた緩衝作用、吸水性高分子材料の優れた保水性による高イオン伝導性及び炭素繊維シートの耐酸化性金属の不働態化の組合せ効果によって、陽極の許容電流密度を大きくすることができる。許容防食電流密度が大きいので、陽極/コンクリート表面積比を小さくできる。すなわち、陽極を小型化、例えば、帯状に配置することができることにより、既に、表面被覆が施されている場合にも、除去処理等の前処理を施す面積が少なくて済む。
さらに、本発明では、陽極が容器内でバックフィル材に埋設されて一体化されているので、バックフィル材に吸水されたアルカリ性水溶液の蒸発を防止することができて、陽極とバックフィル材を保持することにより、長期に渡って陽極とコンクリート表面のイオン伝導性を維持することができる。その結果、陽極の劣化を抑制することができるので、均一な電流分布を得ることができて、効率的な電気防食を行うことができる。小型化、軽量化された電気防食用陽極ユニットは取扱いや施工が容易である。
このような耐酸化性金属で被覆した炭素繊維シートを陽極とすると共に、コンクリート構造物中の鋼材を陰極として、所定以上の防食電流を流した場合、陽極の分極電位を比較的低く抑制することができて、炭素繊維シートは一定の不働態保持状態を示し、不働態被膜は破壊されても直ちに自己修復される。すなわち、耐酸化性金属で被覆された炭素繊維シートからなる陽極では、酸素の発生反応を抑制し、塩素や二酸化炭素の発生反応は防止することができる。
本発明のコンクリート構造物に用いられる電気防食用陽極ユニットは、保護カバーである容器内に陽極やバックフィル材が収容されたものであり、バックフィル材はアルカリ性水溶液を含んだ吸水性材料からなるため、陽極の均一な電流分布と、コンクリート表面への高いイオン伝導性の維持とが可能であり、ユニットの小型化や軽量化が容易に行える。このような小型化かつ軽量化された電気防食用陽極ユニットの使用により、本発明のコンクリート構造物では、死荷重の増加を低減することができると共に、既存の被覆材の除去処理面積を少なくすることができる。また電気防食用陽極ユニットは、チタンピンにより固定されるので、迷走電流による腐食が防止される。
本発明のコンクリート構造物10は、図1及び図2に示したように、陽極11とバックフィル材12とが容器13内に収容された電気防食用陽極ユニットを、チタンピン16によりコンクリート構造物10の表面に固定したものである。なお、図1では、構成に対する理解を容易にするため、容器13を部分的に破断状態で描いた。
ここで、吸水性高分子材料14に吸水させるアルカリ性水溶液はNaOH、KOH、LiOHの少なくとも一つを含む水溶液を使用し、その水溶液は4〜30wt%程度の濃度とする。
ポリアクリル酸塩系の吸水性高分子材料15は、イオン性官能基を導入した高分子網目からなる乾燥ゲルであって、水分を吸水したときに乾燥重量の100〜1000倍程度まで膨潤し、多少の圧力が加わっても吸水した水が放出されないような保水力を有するものを使用する。
多孔性部材14は、コンクリートに面接触し易いように面状に形成された面状部14aと、この面状部から突出するように設けられた凸部14bとからなり、この凸部14bは吸水性高分子材料15の内部に埋設される。この多孔性部材14は連続気泡構造であって、表面に膜のようなものが無く、吸水性が良く、或る程度の硬度と弾性を有し、耐候性、耐薬品性に優れた素材から成るものを使用する。例えば、ポリエチレン樹脂、ウレタンエーテル系樹脂、エステル系樹脂、合成ゴム、天然ゴム、その他特殊ゴム、ポリスチレン等の樹脂材料から形成されたスポンジ状の長尺部材から成るものを使用することができる。
陽極11としての炭素繊維シートは一対のチタンプレートにより上下から挟み、チタンプレートとコンクリート構造物10の鉄筋にそれぞれ電気配線を接続し、これら電気配線を電源まで延ばして接続する。このような防食構造では、炭素繊維シートを陽極として作用させ、鉄筋や鉄骨等の鋼材を陰極として作用させるように通電される。
最初に、コンクリート構造物における劣化部分を削り落として下地処理を行い、コンクリート構造物中の鋼材が電気的に導通状態になっているか確認する。そして、コンクリート中の鋼材に一定間隔で通電点(排流端子)や照合電極を設置し、断面欠損部の修復を行う。
次に、容器内に陽極(耐酸化性金属で被覆した炭素繊維シート)を配置し、アルカリ性水溶液を吸水させたポリアクリル酸塩系の吸水性高分子材料を容器内に充填し、この吸水性高分子材料と接触するように多孔性部材を配置する。つまり、多孔性部材の突出部分が吸水性高分子材料内に埋め込まれ、多孔性部材の面状部分が吸水性高分子材料の表面に接触するように配置する。
次に、コンクリートドリル等を使用してコンクリート表面に複数の孔を削孔し、各孔に絶縁用チューブを挿入する。そして、陽極、吸水性高分子材料及び多孔性部材が取付けられた容器をコンクリート表面に設置し、チタンからなるチタンピンを容器の孔とコンクリート表面の孔に挿入し、容器をコンクリート構造物に固定する。このとき、陽極の一端は容器の端部から外側に出ており、この陽極の一端を一対のチタンプレートで挟み込んで圧着し、このチタンプレートが陽極への通電点となるべく電気配線等を接続してプルボックス内に収容し、コンクリート表面に固定する。
容器同士の継ぎ目やコンクリート表面との隙間にシーリング材を充填して防水加工を行う。最後に、通電点を介して陽極へ電流が流れるように電源装置等を設置し、所定の電流を通電すれば、コンクリート構造物の電気防食構造が完成する。
11 陽極
12 バックフィル材
13 容器
14 多孔性部材
15 吸水性高分子材料
Claims (5)
- 保護カバーとして用いられる容器の内部に耐酸化性金属で被覆した炭素繊維シートからなる陽極を配し、該陽極の周囲にアルカリ性水溶液を含んだ吸水性高分子材料からなるバックフィル材を収容してなるコンクリート構造物の電気防食用陽極ユニット。
- 前記陽極の端部を、二枚のチタン製プレートで挟み込んで圧着してなる通電点が設けられてなる請求項1に記載のコンクリート構造物の電気防食用陽極ユニット。
- 前記バックフィル材が、NaOH、KOH、LiOHの少なくとも一つを含む水溶液を吸水性高分子材料に吸水させたものである請求項1又は請求項2に記載のコンクリート構造物の電気防食用陽極ユニット。
- 前記バックフィル材は、前記吸水性高分子材料に加えて、樹脂材料により吸水可能に形成された多孔性部材をも含むものである請求項1乃至請求項3のうちの一項に記載のコンクリート構造物の電気防食用陽極ユニット。
- 請求項1乃至請求項4のうちの一項に記載の電気防食用陽極ユニットを、前記バックフィル材がコンクリート表面に接触するように、チタンピンによりコンクリート表面に固定したものであるコンクリート構造物。
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