JP2006327910A - Method for electrochemical salt removal from concrete structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a salt removal method which enables salt removal from an objective concrete structure in a manner suited for the situation of the concrete structure and is capable of attaining the maximum economical salt removal effect. <P>SOLUTION: The electrochemical salt removal method for the concrete structure comprises performing simulated salt removal from a concrete sample 45 sampled from the concrete structure to analyze the relationship between current passing conditions and a salt removal effect, and removing salts from the concrete structure under the current passing conditions set according to the results of the analysis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、鋼材を内部に含むコンクリート構造物の電気化学的脱塩方法に関する。   The present invention relates to a method for electrochemical desalination of a concrete structure containing steel.

コンクリートの鉄筋やPC鋼材などの鋼材周辺に多量の塩化物が存在すると、鋼材表面の不動態皮膜が破壊され、鋼材の腐食が始まり、コンクリート構造物の耐久性が低下する。このようにコンクリート内部に存在する塩化物イオンによって、コンクリート中の鋼材が錆び、耐久性が低下する現象はコンクリートの塩害と呼ばれる。   When a large amount of chloride is present in the vicinity of steel materials such as concrete reinforcing bars and PC steel materials, the passive film on the surface of the steel material is destroyed, corrosion of the steel material begins, and the durability of the concrete structure decreases. The phenomenon that the steel material in the concrete is rusted by the chloride ions existing inside the concrete and the durability is lowered is called salt damage of the concrete.

電気化学的脱塩工法は、コンクリートの塩害の原因となる塩化物イオンを直流電流によりコンクリート外へ排出させる工法であり、塩化物イオンを排出し、鋼材の腐食環境を改善することにより、塩害を生じたコンクリート構造物の耐久性の低下を抑えることに極めて有効な工法である。   The electrochemical desalination method is a method in which chloride ions that cause salt damage to concrete are discharged out of the concrete by direct current. This is an extremely effective method for suppressing the decrease in durability of the resulting concrete structure.

例えば非特許文献1には電気化学的脱塩工法における設計・施工方法に関して記載されており、標準的な通電処理条件として1A/m2の電流密度で2ヶ月通電することが示されている。 For example, Non-Patent Document 1 describes a design / construction method in an electrochemical desalination method, and shows that current is supplied for 2 months at a current density of 1 A / m 2 as a standard energization treatment condition.

土木学会「電気化学的防食工法 設計施工指針(案)」Japan Society of Civil Engineers "Electrochemical anticorrosion method design and construction guidelines (draft)"

非特許文献1の脱塩設計施工マニュアルには、設計にあたって構造物の調査を行なうことや、電流密度、通電処理期間、電気回路の条件を決定しなければならないことが示されているものの、具体的な設計および施工管理方法は示されていない。   Although the desalination design construction manual of Non-Patent Document 1 indicates that the investigation of the structure must be carried out in designing, the current density, the energization processing period, and the conditions of the electric circuit must be determined. The design and construction management method is not shown.

このため、これまでの脱塩工法の設計および施工管理は施工者の経験によるもので、必ずしも施工対象となる構造物の状況に即したものではなかった。また、具体的な設計および施工管理方法が確立されていないため、施工期間も暫定的なものとなり、工法の効果や経済性も十分評価されていなかった。   For this reason, the design and construction management of the conventional desalination method are based on the experience of the installer, and are not necessarily in accordance with the situation of the structure to be constructed. In addition, since a concrete design and construction management method has not been established, the construction period has become provisional, and the effects and economics of the construction method have not been sufficiently evaluated.

本発明は、このような課題を解決し、脱塩対象のコンクリート構造物の状況に即した脱塩を可能ならしめ、経済的に最大の脱塩効果が得られるようにすることを目的とするものである。   The object of the present invention is to solve such problems, to enable desalting according to the situation of the concrete structure to be desalted, and to obtain the maximum desalting effect economically. Is.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、対象構造物からコンクリートサンプルを採取し、模擬脱塩を行ない、対象構造物の脱塩に関する特性値を把握することにより、実施工時の塩化物の経時的な移動を予測でき、必要とされる積算電流量などの具体的な設計および施工管理が可能であるとの知見を得て本発明を完成するに至ったものである。   As a result of intensive studies, the inventor collected a concrete sample from the target structure, performs simulated desalination, and grasps the characteristic values related to desalination of the target structure, thereby determining the chloride content at the time of construction. The present invention has been completed by obtaining knowledge that it is possible to predict movement over time, and that specific design and construction management such as a required accumulated current amount are possible.

すなわち、本発明は、コンクリート構造物の電気化学的脱塩を行なうにあたり、該コンクリート構造物より採取したコンクリートサンプルを模擬脱塩することにより、あらかじめ通電条件と脱塩の効果との関係を解析し、この解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行うことを特徴とする。
また、前記解析は、前記コンクリートサンプルの塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係を求めることによって行われることを特徴とする。
また、前記解析結果に基づく通電条件の設定は、少なくとも積算電流量を設定するものであることを特徴とする。
また、前記解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行い、この脱塩中に、前記コンクリート構造物から抜き出された塩化物イオンの計測を行い、この計測結果に基づいて通電条件の補正を行うことを特徴とする。
That is, the present invention analyzes the relationship between the energization condition and the desalting effect in advance by performing simulated desalting on a concrete sample taken from the concrete structure when performing electrochemical desalting of the concrete structure. The concrete structure is desalted according to the energization conditions set based on the analysis result.
The analysis is performed by obtaining a relationship between a chloride ion concentration of the concrete sample and a chloride ion decrease amount per unit integrated current amount.
Further, the setting of the energization condition based on the analysis result is characterized in that at least an integrated current amount is set.
Further, the concrete structure is desalted under the energization conditions set based on the analysis result, and during the desalting, the chloride ions extracted from the concrete structure are measured, and the measurement result is Based on this, the current-carrying condition is corrected.

本発明の電気化学的脱塩方法によれば、コンクリート構造物より採取したコンクリートサンプルを模擬脱塩し、例えば塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係を求め、あらかじめ通電条件と脱塩の効果との関係を解析し、この解析結果に基づいて、コンクリート構造物の内部における通電時の塩化物濃度分布の経時変化の具体的な設計を行ない、あらかじめ実施工における通電条件(電流密度、通電期間、通電方法(通電にあたっての表面処理方法を包含する。))を設定し、この設定した通電条件によってコンクリート構造物の脱塩を行う。これにより、脱塩対象のコンクリート構造物の状況に即した脱塩が可能であり、経済的に最大の脱塩効果を得ることができる。   According to the electrochemical desalting method of the present invention, a concrete sample collected from a concrete structure is subjected to simulated desalting, for example, the relationship between the chloride ion concentration and the amount of chloride ion reduction per unit integrated current is determined, Analyzing the relationship between energization conditions and the effect of desalination in advance, based on the results of this analysis, we designed concrete changes over time in the chloride concentration distribution during energization inside the concrete structure. Energization conditions (current density, energization period, energization method (including surface treatment method for energization)) are set, and the concrete structure is desalted according to the set energization conditions. Thereby, desalting according to the situation of the concrete structure to be desalted is possible, and the maximum desalting effect can be obtained economically.

以下、本発明の実施形態例を説明するが、本発明はかかる形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜の変更を加えることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to such embodiments, and appropriate modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

本発明の電気化学的脱塩方法では、実際の脱塩の前工程として、以下の工程を行う。
(1)コンクリートサンプルを採取する工程
(2)コンクリートサンプルを模擬脱塩することにより、対象コンクリート構造物の通電条件と脱塩の効果との関係を解析する工程
(3)模擬脱塩による解析結果から、コンクリート構造物の内部における通電時の塩化物濃度分布の経時変化の設計を行い、実施工時の通電条件を設定する工程
以下、上記の各工程について詳細に説明する。
In the electrochemical desalting method of the present invention, the following steps are performed as a pre-step of actual desalting.
(1) Step of collecting concrete sample (2) Step of analyzing the relationship between energization condition of target concrete structure and effect of desalination by simulating desalination of concrete sample (3) Analysis result by simulated desalination Thus, the process of designing the temporal change of the chloride concentration distribution during energization inside the concrete structure and setting the energization conditions during construction will be described in detail below.

(1)コンクリートサンプルの採取
コンクリートサンプルは、脱塩対象のコンクリート構造物から採取する。通常、コンクリートのサンプルは該コンクリート構造物から切り取ったコンクリートコアを用いる。コンクリートコアの径には特に制約はないが、十分なデータを得るためには、直径は50mm以上であることが望ましい。なお、コンクリートサンプルは必ずしもコンクリートコアである必要はなく、他の方法で切り取ったものでもよい。サンプルの採取深さはコンクリート表面から該コンクリート構造物内部の鉄筋に相当する深さ以上であることが好ましい。
(1) Collection of concrete samples Concrete samples are collected from the concrete structure to be desalted. Usually, the concrete sample uses a concrete core cut from the concrete structure. Although there is no restriction | limiting in particular in the diameter of a concrete core, In order to acquire sufficient data, it is desirable that a diameter is 50 mm or more. In addition, the concrete sample does not necessarily need to be a concrete core, and may be cut by another method. The sampling depth of the sample is preferably equal to or greater than the depth corresponding to the reinforcing bar inside the concrete structure from the concrete surface.

(2)コンクリートサンプルの模擬脱塩
一つのコンクリートサンプルは、深さごとに適切な間隔で切断し、その切断されたサンプル毎に塩化物イオンの量を測定しておく。塩化物イオンの量は、通常、深さごとのサンプルを粉状に砕き、硝酸などで溶かした後、電位差滴定法などにより測定された塩化物濃度から、コンクリートの単位体積あたりの塩化物イオン量に換算した値を用いる。塩化物濃度の測定方法は硝酸で溶かされた溶液中の正確な塩化物濃度が測定できれば、必ずしも電位差滴定法による必要はなく、X線や他の分析手法によって測定が可能であれば、そのような方法によってもよい。
(2) Simulated desalination of concrete sample One concrete sample is cut at an appropriate interval for each depth, and the amount of chloride ions is measured for each cut sample. The amount of chloride ions is usually determined by crushing the sample at each depth into powder, dissolving with nitric acid, etc., and then determining the chloride ion amount per unit volume of the concrete from the chloride concentration measured by potentiometric titration. The value converted into is used. The chloride concentration measurement method is not necessarily required by potentiometric titration as long as the exact chloride concentration in a solution dissolved in nitric acid can be measured. It may be a different method.

次に、他のコンクリートサンプル(先のサンプルとは出来るだけ近接した部分から採取したものであるのが好ましい。)に対し、任意の期間で電気化学的脱塩(模擬脱塩)を施す。模擬脱塩の実施中は電圧と電流の関係から、予備データとしてコンクリートの抵抗値も求めておくとよい。模擬脱塩を行った後のコンクリートサンプルを分析し、脱塩後のコンクリートサンプルに残された塩化物イオン量を測定する。この測定方法は、前述した測定方法と同様でよい。   Next, electrochemical desalting (simulated desalting) is performed for an arbitrary period on another concrete sample (preferably taken from a portion as close as possible to the previous sample). During simulated desalination, the resistance value of concrete should be obtained as preliminary data from the relationship between voltage and current. The concrete sample after simulated desalting is analyzed, and the amount of chloride ions left in the concrete sample after desalting is measured. This measurement method may be the same as the measurement method described above.

コンクリートサンプルに対する模擬脱塩の結果から、対象コンクリート構造物の通電条件と脱塩の効果との関係を解析する。具体的には、塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係を、対象コンクリート構造物の特性値として求める。なお、積算電流量とは流した電流と期間の積分値である。   Based on the results of simulated desalting on concrete samples, the relationship between the energization conditions of the target concrete structure and the effect of desalting is analyzed. Specifically, the relationship between the chloride ion concentration and the amount of chloride ion decrease per unit integrated current is determined as the characteristic value of the target concrete structure. The accumulated current amount is an integrated value of the flowed current and the period.

(3)実施工時における通電条件の設定
模擬脱塩による解析結果から、脱塩対象のコンクリート構造物の内部における通電時の塩化物濃度分布の経時変化の設計を行うことにより、実施工時の通電条件を設定する。具体的には、脱塩対象のコンクリート構造物の脱塩対象断面を、適切な方法で塩化物イオンの移動量評価が可能な電気回路としてモデル化する。そのモデルにコンクリートサンプルに対する模擬脱塩から求められた特性値を代入して解析を行い、検討断面のある特定の位置における塩化物イオン量がある値となる積算電流量を求めることにより、該コンクリート構造物の電気化学的脱塩に必要な電流と通電期間が求められる。
(3) Setting energization conditions at the time of construction work From the analysis results by simulated desalination, by designing the temporal change of the chloride concentration distribution during energization inside the concrete structure to be desalted, Set energization conditions. Specifically, the cross section of the desalting target concrete structure is modeled as an electric circuit capable of evaluating the movement amount of chloride ions by an appropriate method. By substituting the characteristic value obtained from simulated desalting for the concrete sample into the model and performing analysis, the amount of chloride ion at a certain position on the cross-sectional area to be examined is calculated to obtain an integrated current amount. The electric current and energization period required for electrochemical desalination of the structure are required.

脱塩対象のコンクリート構造物への実際の電気化学的脱塩は、以上の前工程を経て設定された通電条件にしたがって実施する。これによって、従来、コンクリート表面積あたりの電流密度1A/m2通電期間2ヶ月として一義的に定められていた電気化学的脱塩の施工を、該コンクリート構造物に適したものにすることができ、経済的に最大の脱塩効果を得ることができる。 The actual electrochemical desalting of the concrete structure to be desalted is carried out according to the energization conditions set through the preceding steps. As a result, it is possible to make the construction of electrochemical desalination, which has been uniquely determined as a current density of 1 A / m 2 energization period of 2 months per concrete surface area, suitable for the concrete structure, The maximum desalting effect can be obtained economically.

また、本発明においては、前記解析結果に基づいて設定した通電条件によってコンクリート構造物の脱塩を行い、この脱塩中に、コンクリート構造物から抜き出された塩化物イオンの時間的変化の計測を行い、この計測結果に基づいて通電条件の補正を行うことが好ましい。具体的には、コンクリート構造物から抜き出された塩化物イオンの計測結果が模擬脱塩の結果と異なる場合には、設計に用いた前記特性値を実際と合うように修正すれば、従来のように2ヶ月を待つことなく、施工の比較的初期の段階で施工計画の修正が可能となる。   Further, in the present invention, the concrete structure is desalted under the energization condition set based on the analysis result, and the temporal change of chloride ions extracted from the concrete structure is measured during the desalting. It is preferable to correct the energization condition based on the measurement result. Specifically, if the measurement result of chloride ions extracted from the concrete structure is different from the result of simulated desalination, if the characteristic values used in the design are corrected to match the actual values, Thus, the construction plan can be corrected at a relatively early stage of construction without waiting for two months.

以下、本発明の具体的な実施例を説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

(1)コンクリートサンプルの採取
脱塩対象のコンクリート構造物からφ50mm×100mm程度(対象構造物に悪影響のない範囲で大きい方が望ましい。)のコンクリートサンプル3本(供試体A,B,Cとする)を採取する。具体的には、図1に示すように、コアサンプルドリル12を用いて対象構造物11から採取する。
(1) Collection of concrete samples Three concrete samples (specimens A, B, and C) of φ50 mm x 100 mm from the concrete structure to be desalted (preferably larger as long as the target structure is not adversely affected). ). Specifically, as shown in FIG. 1, a core sample drill 12 is used to collect from the target structure 11.

供試体Aは脱塩前の塩化物イオン量の把握を目的とし、深さごとの塩化物イオン量を測定する。このため、供試体Aは深さ方向にコンクリートカッターなどで分割する。分割数は分析に必要な量より決定するが、1分割面の量で塩化物イオン量を測定可能な量以上として特に限定しない。本実施例では図2に示すように5分割し、深さごとのサンプルを粉状に砕き、硝酸で溶かしたのち、電位差滴定法より塩化物濃度を測定した。   Specimen A measures the amount of chloride ions at each depth for the purpose of grasping the amount of chloride ions before desalting. For this reason, the specimen A is divided in the depth direction with a concrete cutter or the like. The number of divisions is determined based on the amount necessary for analysis, but is not particularly limited as the amount of chloride ions can be measured by the amount of one division plane. In this example, as shown in FIG. 2, the sample was divided into five parts, the sample at each depth was crushed into powder, dissolved in nitric acid, and then the chloride concentration was measured by potentiometric titration.

(2)コンクリートサンプルの模擬脱塩による通電条件と脱塩効果との関係の解析
供試体B,Cは模擬脱塩に使用する。模擬脱塩は相対する2面に電流を流し、コンクリートサンプル中の電流量、通電時間と塩化物イオン濃度の変化性状を把握するものである。1本しか採取できない場合は、サンプルを分割し複数のサンプルを作成する。図3に2分割する例を示す。
(2) Analysis of relationship between energization condition and desalting effect by simulated desalting of concrete samples Specimens B and C are used for simulated desalting. In the simulated desalination, a current is passed through two opposing surfaces, and the amount of current in the concrete sample, the energization time, and the change properties of the chloride ion concentration are grasped. If only one sample can be collected, the sample is divided to create a plurality of samples. FIG. 3 shows an example of dividing into two.

模擬脱塩状況を図4(斜視図)及び図5(模試的断面図)に示す。模擬脱塩は陽極41と電解質溶液42を入れた容器43に、上面に陰極44を設置した供試体45を立て込み、陽極と陰極の間に電流を流すものである。模擬脱塩用の供試体は相対する2面間に電流が流れるように、他の面(側面)は塗装材料などを用いて絶縁処理を施す。また、供試体45と電解質溶液中の陽極41が接する事がないようにスペーサー46で保持する。供試体45の向きは対象構造物に即した向きとし、対象構造物のコンクリート表面側が陽極側、コンクリート内部側が陰極側となるように立て込む。   The simulated desalination situation is shown in FIG. 4 (perspective view) and FIG. 5 (schematic cross-sectional view). In the simulated desalting, a specimen 45 having a cathode 44 placed on the upper surface is placed in a container 43 containing an anode 41 and an electrolyte solution 42, and a current flows between the anode and the cathode. The other surface (side surface) is subjected to an insulation treatment using a coating material or the like so that a current flows between the two opposing surfaces of the specimen for simulated desalting. Further, the specimen 45 and the anode 41 in the electrolyte solution are held by the spacer 46 so that they do not come into contact with each other. The specimen 45 is oriented according to the target structure, and is placed so that the concrete surface side of the target structure is the anode side and the concrete inner side is the cathode side.

本例では陽極材にチタンメッシュ、陰極材に鋼板、電解質溶液にはホウ酸リチュウム、スペーサーにはモルタルブロックを用いた。なお、これらの各材料は模擬脱塩の目的や実施工に応じたものを使用し、特に限定はしない。   In this example, a titanium mesh was used as the anode material, a steel plate as the cathode material, lithium borate as the electrolyte solution, and a mortar block as the spacer. In addition, each of these materials is used according to the purpose of the simulated desalting and the construction work, and is not particularly limited.

本例では供試体B,CをそれぞれB時間,C時間(C>B)通電し、通電終了後に、供試体B,Cを供試体Aと同じように5分割し、各層の塩化物イオン量を測定した。供試体B,Cの分割数は1分割面の量で各イオン量を測定可能な量以上として特に限定しないが、脱塩前に分析を行った供試体Aと合わせておくのが良い。   In this example, the specimens B and C were energized for B time and C time (C> B), respectively, and after energization, the specimens B and C were divided into 5 as in the specimen A, and the amount of chloride ions in each layer Was measured. The number of divisions of the specimens B and C is not particularly limited as the amount of each ion is more than the measurable quantity by the quantity of one division plane, but it is preferable to combine with the specimen A analyzed before desalting.

本実施例の模擬脱塩前(供試体A)と模擬脱塩後(供試体B,C)の塩化物イオン量を図6に示す。図6においては、5分割した供試体Aの表面側からA1〜A5、同じく5分割した供試体B,Cの表面側からそれぞれB1〜B5およびC1〜C5として示している。 FIG. 6 shows the amount of chloride ions before (desired specimen A) and after simulated desalting (samples B and C) in this example. In FIG. 6, A 1 to A 5 are shown from the surface side of the specimen A divided into five parts, and B 1 to B 5 and C 1 to C 5 are shown from the surface side of the specimens B and C divided into five parts, respectively. .

図6の塩化物イオン量の変化と積算電流量から、単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量(kg/m3・A・h)と塩化物イオン量(kg/m3)の関係を求めた。その結果を図7に示す。 From the change in chloride ion amount and accumulated current amount in Fig. 6, the relationship between chloride ion decrease (kg / m 3 · A · h) and chloride ion amount (kg / m 3 ) per unit accumulated current amount Asked. The result is shown in FIG.

図7において、YBNとYCN(Nは1〜5の整数)はそれぞれ下式によって求めた単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量である。
BN=(AN−BN)/AB
CN=(BN−CN)/AC
ここで、ABは供試体Bの積算電流量、ACは供試体Cの積算電流量から供試体Bの積算電流量を引いたものである。
In FIG. 7, Y BN and Y CN (N is an integer of 1 to 5) are chloride ion reduction amounts per unit integrated current amount obtained by the following equations, respectively.
Y BN = (A N −B N ) / A B
Y CN = (B N -C N ) / A C
Here, A B is the integrated current amount of the specimen B, A C is obtained by subtracting the integrated current amount of the specimen B from the integrated current amount of specimen C.

図7に示すように、本実施例では、単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量yと塩化物イオン量xは、y=0.0011・x2.988、の関係式で表すことができることが判った。なお、本実施例では模擬脱塩を供試体B,Cの2本で実施したが、模擬脱塩を行う供試体の数は単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量yと塩化物イオン量xの関係を所用の精度で求めることを目的としているため、数を限定するものではない。 As shown in FIG. 7, in this embodiment, the chloride ion decrease amount y and the chloride ion amount x per unit integrated current amount can be expressed by a relational expression of y = 0.000111 × 2.988 . understood. In this example, simulated desalting was performed with two specimens B and C, but the number of specimens subjected to simulated desalting was the amount of chloride ion reduction y and the amount of chloride ions per unit integrated current amount. Since the purpose is to obtain the relationship of x with the required accuracy, the number is not limited.

(3)実施工時における通電条件の設定
電気化学的脱塩の目的は、コンクリート中の鋼材腐食の原因となる塩化物イオンをコンクリートの外に排出させることであるから、現在コンクリート中に存在する塩化物イオンが、どの程度の電流密度や通電期間でどれだけ排出されるかを推定する必要がある。一方、上記の関係式が得られれば、対象構造物の内部における塩化物濃度分布の経時変化などの具体的な設計を行なうことができ、あらかじめ実施工における通電条件(電流密度や通電期間、通電方法)を設定して、脱塩量の推移に関する施工管理が可能である。その一具体例を以下に説明する。
(3) Setting energization conditions at the time of construction The purpose of electrochemical desalination is to discharge chloride ions that cause corrosion of steel in concrete to the outside of the concrete, so it currently exists in concrete It is necessary to estimate how much chloride ions are discharged and how much current is discharged. On the other hand, if the above relational expression is obtained, a concrete design such as the temporal change of chloride concentration distribution inside the target structure can be performed, and energization conditions (current density, energization period, Method) can be set and construction management related to the transition of desalination amount is possible. One specific example will be described below.

対象構造物は図8に示すように離散化したモデルとして取り扱う。モデル化する範囲および分割するブロック数は制限されない。コンクリートは電気抵抗体とみなすことができ、図9に示す電気回路としたモデルとして取り扱いが可能なことが知られている。   The target structure is handled as a discrete model as shown in FIG. The range to be modeled and the number of blocks to be divided are not limited. It is known that concrete can be regarded as an electrical resistor and can be handled as a model of the electrical circuit shown in FIG.

モデル化した抵抗Rは、   The modeled resistance R is

Figure 2006327910
で示され、コンクリート中の塩化イオン濃度により変化する。ここで、α、βは、模擬脱塩時に予備データとして測定したコンクリートの抵抗値に基づく定数(もしくはコンクリートの種類に応じて経験的に求めた定数)であり、本実施例ではα=550、β=1.0、を採用した。Sはモデル化した各ブロックの断面積(m2)、Lはモデル化した各ブロック間の距離(m)である。
Figure 2006327910
It changes with the chloride ion concentration in concrete. Here, α and β are constants based on the resistance value of concrete measured as preliminary data at the time of simulated desalination (or constants obtained empirically depending on the type of concrete), and in this example α = 550, β = 1.0 was adopted. S is the cross-sectional area (m 2 ) of each modeled block, and L is the distance (m) between each modeled block.

Δt時間にI(A)の電流を通電したコンクリートの塩化物イオンの減少量は、模擬脱塩から求めた図7の関係式により、
ΔCl-(x)=0.0011×[Cl-2.988×I×Δt
で示される。ここで、ΔCl-(x)はΔt時間の間に減少する塩化物イオン量を示す。[Cl-]はΔt時間の通電を行う前の塩化物イオン量を示す。
The amount of decrease in the chloride ion of the concrete that is energized with the current of I (A) during the time Δt is represented by the relational expression of FIG.
ΔCl (x) = 0.0011 × [Cl ] 2.988 × I × Δt
Indicated by Here, ΔCl (x) represents the amount of chloride ion that decreases during the Δt time. [Cl ] represents a chloride ion amount before energization for Δt time.

図9に示す鉄筋位置以外の任意の節点の塩化物イオン量は、質量保存の法則から、
Cl-(x)=[Cl-](x)+ΔCl-(y)−ΔCl-(x)
となる。ここで、
Cl-(x):着目する要素の塩化物イオン量
ΔCl-(y):隣接した要素から流入する塩化物イオン量
ΔCl-(x):隣接した要素に流出する塩化物イオン量
From the law of conservation of mass, the amount of chloride ions at any node other than the reinforcing bar position shown in FIG.
Cl (x) = [Cl ] (x) + ΔCl (y) −ΔCl (x)
It becomes. here,
Cl (x): Chloride ion amount of the element of interest ΔCl (y): Chloride ion amount flowing from the adjacent element ΔCl (x): Chloride ion amount flowing out to the adjacent element

脱塩は、通常鉄筋と外部電極間には一定の電流を流すことから、図9の回路に流れる電流の総和は、I13+I14+I15、となる。 In desalting, since a constant current is normally passed between the reinforcing bar and the external electrode, the sum of the currents flowing in the circuit of FIG. 9 is I 13 + I 14 + I 15 .

回路の抵抗は塩化物イオン量により変化するが、Δt時間の間は一定と仮定して、塩化物イオン量より各回路の抵抗を求め、回路の抵抗および電流の総和の関係から、各回路に流れる電流Inを算出する。各回路間のInが求まると、Δt時間の各要素間の塩化物イオンの流入・流出が求まり、前記式から脱塩に伴う塩化物イオンの挙動を計算することができる。 The resistance of the circuit varies depending on the amount of chloride ions, but assuming that it is constant during the time Δt, the resistance of each circuit is obtained from the amount of chloride ions. From the relationship between the resistance of the circuit and the total current, calculating the current I n flowing. If I n between the circuits is obtained, Motomari inflow and outflow of chloride ions between elements Δt time, it is possible to calculate the behavior of chloride ion with the above formula for desalination.

具体的な計算方法としては、通電時間のΔtを1時間として、通電前の各要素の塩化物イオン量を初期値として、繰り返し計算する。計算ごとに塩化物イオン量は変化するため、回路の抵抗はその変化に応じた抵抗を用いる。   As a specific calculation method, Δt of energization time is 1 hour, and the chloride ion amount of each element before energization is an initial value, and the calculation is repeated. Since the amount of chloride ions changes with each calculation, the resistance of the circuit uses a resistance corresponding to the change.

本実施例における設計の妥当性を確認するために、脱塩前後に対象コンクリート構造物の塩化物イオン量を測定した。図10に脱塩前の塩化物イオン量(kg/m3)の分布を示す。また、図11に脱塩26日後(624A・h/m2)と脱塩79日後(1896A・h/m2)の設計値(括弧内の数値)と実際に測定した塩化物イオン量(kg/m3)を示す。また、図12に鉄筋位置での設計値と実測値の比較を示す。これらの結果から、実際の電気化学的脱塩において、検討断面のある特定の位置における塩化物イオン量がある値まで低下するのに必要な積算電流量を設定することが可能であることが分かる。 In order to confirm the validity of the design in this example, the chloride ion content of the target concrete structure was measured before and after desalting. FIG. 10 shows the distribution of chloride ion amount (kg / m 3 ) before desalting. Further, FIG. 11 shows the design values (numbers in parentheses) after 26 days of desalting (624 A · h / m 2 ) and 79 days after desalting (1896 A · h / m 2 ), and the actually measured chloride ion amount (kg / M 3 ). FIG. 12 shows a comparison between the design value and the actual measurement value at the reinforcing bar position. From these results, it can be seen that, in actual electrochemical desalting, it is possible to set the integrated current amount required to reduce the chloride ion amount to a certain value at a specific position in the examination cross section. .

なお、塩化物イオン量と塩化物イオン減少量の関係や、コンクリートの抵抗と塩化物イオン量の関係は直線的な関係ではないため、上記の計算の精度は、Δtの設定に影響される。Δtを短く設定すれば計算精度は向上するが、計算時間が長くなり、Δtを長く設定すると計算精度は低下するが、計算時間は短くなる。本実施例ではΔtを1時間で計算し、図11、12に示す程度の計算結果が得られた。   Since the relationship between the chloride ion amount and the chloride ion decrease amount and the relationship between the concrete resistance and the chloride ion amount are not linear, the accuracy of the above calculation is affected by the setting of Δt. If Δt is set short, the calculation accuracy is improved, but the calculation time is lengthened. If Δt is set long, the calculation accuracy is lowered, but the calculation time is shortened. In this example, Δt was calculated in one hour, and the calculation results shown in FIGS. 11 and 12 were obtained.

以上説明したように、本実施例によれば、模擬脱塩によって塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係を求め、この関係に基づいてコンクリート構造物の内部における通電時の塩化物濃度分布の経時変化の具体的な設計を行ない、あらかじめ実施工における通電条件(本実施例では積算電流量)を設定し、この設定した通電条件によってコンクリート構造物の脱塩を行う。これにより、脱塩対象のコンクリート構造物の状況に即した脱塩が可能であり、経済的に最大の脱塩効果を得ることができる。なお、実施工における通電条件の設定は、積算電流量の設定に限らず、例えば通電にあたっての表面処理方法などの通電方法も含むことができる。   As described above, according to the present embodiment, the relationship between the chloride ion concentration and the amount of chloride ion reduction per unit integrated current amount is obtained by simulated desalination, and the inside of the concrete structure is determined based on this relationship. Design concrete changes in chloride concentration distribution over time during energization, set energization conditions (cumulative current in this example) in advance, and demineralize the concrete structure according to the energization conditions set. Do. Thereby, desalting according to the situation of the concrete structure to be desalted is possible, and the maximum desalting effect can be obtained economically. In addition, the setting of the energization condition in the implementation work is not limited to the setting of the integrated current amount, and may include an energization method such as a surface treatment method for energization, for example.

コンクリートサンプルの採取方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the collection method of a concrete sample. コンクリートサンプルの分割の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the division | segmentation of a concrete sample. コンクリートサンプルの分割の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the division | segmentation of a concrete sample. 本発明の実施例における模擬脱塩状況を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the simulation desalination condition in the Example of this invention. 本発明の実施例における模擬脱塩状況を説明するための模試的断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the simulation desalination condition in the Example of this invention. 本発明の実施例における模擬脱塩前後の塩化物イオン量を示す図である。It is a figure which shows the chloride ion amount before and behind the simulation desalting in the Example of this invention. 本発明の実施例における単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量と塩化物イオン量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the chloride ion reduction | decrease amount per unit integrated current amount and the chloride ion amount in the Example of this invention. 本発明の実施例における対象構造物の離散化したモデルを示す図である。It is a figure which shows the discretized model of the target structure in the Example of this invention. 本発明の実施例における対象構造物をモデル化した電気回路図である。It is the electric circuit diagram which modeled the target structure in the Example of this invention. 本発明の実施例における対象構造物の脱塩前の塩化物イオン量の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the chloride ion amount before the desalting of the target structure in the Example of this invention. 本発明の実施例における対象構造物の脱塩後の塩化物イオン量の設計値と実測値を示す図である。It is a figure which shows the design value and measured value of the chloride ion amount after the desalting of the target structure in the Example of this invention. 本発明の実施例における対象構造物の鉄筋位置での塩化物イオン量の設計値と実測値の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the design value of the chloride ion amount in the reinforcing bar position of the object structure in the Example of this invention, and a measured value.

符号の説明Explanation of symbols

11:コンクリート構造物
12:コアサンプルドリル
41:陽極
42:電解質溶液
43:容器
44:陰極
45:供試体
46:スペーサー
11: Concrete structure 12: Core sample drill 41: Anode 42: Electrolyte solution 43: Container 44: Cathode 45: Specimen 46: Spacer

Claims (4)

コンクリート構造物の電気化学的脱塩を行なうにあたり、該コンクリート構造物より採取したコンクリートサンプルを模擬脱塩することにより、あらかじめ通電条件と脱塩の効果との関係を解析し、この解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行うことを特徴とする電気化学的脱塩工法。   When electrochemically desalinating a concrete structure, a concrete sample collected from the concrete structure is simulated and desalted to analyze the relationship between the energization condition and the desalting effect in advance. An electrochemical desalting method characterized in that the concrete structure is desalted according to the energizing conditions set in the above. 前記解析は、前記コンクリートサンプルの塩化物イオン濃度と単位積算電流量あたりの塩化物イオン減少量との関係を求めることによって行われることを特徴とする請求項1に記載の電気化学的脱塩工法。   2. The electrochemical desalination method according to claim 1, wherein the analysis is performed by obtaining a relationship between a chloride ion concentration of the concrete sample and a chloride ion decrease amount per unit integrated current amount. 3. . 前記解析結果に基づく通電条件の設定は、少なくとも積算電流量を設定するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学的脱塩工法。   The electrochemical demineralization method according to claim 1 or 2, wherein the setting of the energization condition based on the analysis result is to set at least an integrated current amount. 前記解析結果に基づいて設定した通電条件によって前記コンクリート構造物の脱塩を行い、この脱塩中に、前記コンクリート構造物から抜き出された塩化物イオンの計測を行い、この計測結果に基づいて通電条件の補正を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電気化学的脱塩工法。   Desalination of the concrete structure is performed according to the energization conditions set based on the analysis result, and during the desalting, chloride ions extracted from the concrete structure are measured, and based on the measurement result The electrochemical demineralization method according to any one of claims 1 to 3, wherein the energization condition is corrected.
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