JP2007039996A - コンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造物の補強と電気防食による内部鉄筋の防食を同時に行うことができ、コンクリート構造物の寿命を大幅に延ばすことができ、しかも、施工性を向上することができ、更には、工事費用を大幅に削減することのできるコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材を提供する。
【解決手段】コンクリート構造物の補強及び防食を行うための補強・防食材１０は、繊維強化樹脂とされる複数の補強筋を格子状に配置して形成されるＦＲＰ格子材１００と、電気防食電極２００とが一体化されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、内部に鉄筋を有したコンクリート構造物の補強及び防食技術に関するものであり、特に、繊維強化樹脂を格子状に形成したＦＲＰ格子材を使用してコンクリート構造物の補強と、電気防食による内部鉄筋の防食を同時に行うコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、斯かる方法に使用する補強・防食材に関するものである。

当業者には周知のように、鉄筋コンクリートは、圧縮には強いが引張りに弱いコンクリートを、引張りに強い鉄筋と組み合わせた経済的且つ合理的な複合材料である。また、鉄筋コンクリートは、自由な形状のものを築造可能であるので、基幹材料として、あらゆる分野で使用されている。

一方、近年、鉄筋コンクリートを使用したコンクリート構造物の老朽化、劣化の問題がクローズアップされている。

コンクリート構造物の老朽化、劣化要因のうち、その過半数を占めるものは、中性化或いは塩害による鉄筋の腐食と、それに伴う被りコンクリートの剥落である。

鉄筋の腐食により耐力が低下したコンクリート構造物の補修、補強の方法は、様々な方法があるが、通常行われている方法は、残存鉄筋の防錆、下地コンクリートのアルカリ付与、強度不足分の鉄筋補強、コンクリート断面修復、などである。

また、最も一般的に行われているのは、鉄筋を追加する方法であるが、この方法では、既存の鉄筋と追加した鉄筋の双方が比較的早期に腐食する危険性がある。

更に、コンクリート構造物の表面に炭素繊維シートを接着剤で貼り付ける方法も盛んに施工されているが、この方法では、コンクリート構造物の内部鉄筋の腐食や、接着剤の経年変化による機能低下のおそれがある。

これに対して、例えば強化繊維として炭素繊維などを使用し、マトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂を格子状に形成したＦＲＰ格子材をセメントモルタルのようなセメント系材料を使用して、コンクリート構造物に固着するコンクリート構造物の補強工法がある。この方法は、ＦＲＰ格子材は腐食しないために、鉄筋補強や、炭素繊維シート接着による補強方法に比べると、より増大した延命効果を期待できる。しかし、この方法においても、既存の内部鉄筋の腐食による再劣化は防止できない、という問題がある。

このように、従来のコンクリート構造物の補修、補強の方法は、コンクリート構造物の老朽化、劣化要因を完全に除去することは困難であり、修復後に再度鉄筋の腐食が進行して、コンクリート構造物を劣化させるおそれがある。

従って、劣化によって強度が低下したコンクリート構造物を補修して補強する際には、内部鉄筋の腐食を防止する手だてを講じることが必要となる。

コンクリート構造物の内部鉄筋を防食する方法として、電気防食原理を応用する工法が各種開発されている。

電気防食は、コンクリート構造物の内部鉄筋を陰極とし、陽極との間に直流電流を流すことによって、鉄筋を陰極として鉄筋の腐食電池を消滅させることで防食する「陰極防食法」が一般的である。

また、このとき、電気防食電極材料として、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、等の鉄よりも自然電位が卑な金属を使用する犠牲陽極法が最も一般的であるが、これらの金属はコンクリートのセメント水和物と反応するためにコンクリートに対しては使用し難い。このため、コンクリートに適用する電気防食では、通常は塩素イオンに強い、例えばチタン製の電極を使用して外部の直流電源から通電する外部電源方式が一般的である。

また一方、例えば特許文献１、２に記載するように、炭素繊維は電気抵抗が低い導体であるので、これを電気防食の電極材料として使用する技術が開発されている。

しかしながら、これらの技術は、コンクリート表面に接着した炭素繊維シートを陽極として通電するものであるが、電気防食の回路を形成するために炭素粉末や金属繊維を樹脂に混入し接着剤に導電性を付与させた場合には、接着力が低下し、炭素繊維による補強効果が半減するという問題がある。また、炭素繊維シートが通電による酸化により消耗するという問題もある。
特開２００４−２７７０９号公報 特開２００３−２７６０７号公報

そこで、従来、厳しい腐食環境下にあるコンクリート構造物を補修補強し、更に電気防食が必要な場合には、補修補強を先ず補強用鉄筋を使って行い、セメントモルタルなどの被覆材で固め、その後、電気防食電極を用いて電気防食工事を行っていた。

図１１に、従来のコンクリート構造物の補強及び防食方法の一例を示す。

つまり、従来においては、先ず、補強工事として、コンクリート構造物１の表面１ａに補強用鉄筋３Ａを取り付けた後、１次セメントモルタル２Ａを吹き付け、手塗りして、コンクリート構造物１と一体化させる。

次いで、電気防食工事として、チタン電極のような電気防食電極２００を上記１次セメントモルタル２Ａの表面に樹脂アンカー２０などにより取り付け、その後、電気防食電極２００に、２次セメントモルタル２Ｂを吹き付け、手塗りして、コンクリート構造物１と一体化させる。

また、電気防食電極２００とコンクリート構造物１の内部鉄筋３との間には、直流電源３０が接続される。

この場合、防食電流は、電気防食電極２００に近い補強用鉄筋３Ａに多く流れるため、腐食された本鉄筋３には電流が少ししか流れず、本鉄筋の電気防食の効果が出にくい傾向にあった。また、補強工事と電気防食工事にて、それぞれセメントモルタル２Ａ、２Ｂを施工するため、手間が掛かっていた。

そこで、本発明者らは、補強鉄筋や炭素繊維シートに代わるものとして、先に述べたＦＲＰ格子材を使用することに着目し、多くの実験研究を行った。その結果、ＦＲＰ格子材を電気防食電極と複合化することにより、腐食された本鉄筋を電気防食電極で集中的に電気防食し得ることが分かった。

また、ＦＲＰ格子材を電気防食電極と複合化することにより、従来、補強と電気防食の各々の工事を行うために使用していたセメントモルタルが共用できるために施工が極めて簡単になり、使用するセメントモルタルの量も大幅に削減し得ること、即ち、補修後のコンクリート構造物の死荷重も大幅に減少することが分かった。更には、補修後のコンクリート構造物の寿命を大幅に延ばし得ることも分かった。

本発明は、斯かる本発明者らの新規な知見に基づくものである。

本発明の目的は、コンクリート構造物の補強と電気防食による内部鉄筋の防食を同時に行うことができ、コンクリート構造物の寿命を大幅に延ばすことができ、しかも、施工性を向上することができ、更には、工事費用を大幅に削減することのできるコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材を提供することである。

本発明の目的は、特に、海岸線のような厳しい腐食環境にある橋梁や桟橋などのコンクリート構造物の寿命を大幅に延ばすことのできるコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材を提供することである。

上記目的は本発明に係るコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、繊維強化樹脂である複数の補強筋を格子状に配置して形成されるＦＲＰ格子材と、電気防食電極とが一体化された補強・防食材を、コンクリート構造物表面に締結具を用いて固定し、セメントモルタルを打設して前記ＦＲＰ格子材及び前記電気防食電極を被覆することによりコンクリート構造物を補強すると共に、
前記電気防食電極と前記コンクリート構造物の内部鉄筋との間に防食電流を流し、前記内部鉄筋の防食を行う、
ことを特徴とするコンクリート構造物の補強及び防食方法が提供される。

第１の本発明にて、一実施態様によれば、前記ＦＲＰ格子材を形成する前記繊維強化樹脂は、炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維にマトリックス樹脂が含浸されたものである。

第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記電気防食電極は、耐食性金属の板材に多数の開口部が形成されたメッシュ状構造としたものか、又は、耐食性金属のリボン状電極材を平行に配置した構造とされる。

第１の本発明にて、他の実施態様によれば、前記補強・防食材は、前記ＦＲＰ格子材がコンクリート構造物表面側に位置し、前記電気防食電極が外側に位置するように配置する。

第２の本発明によれば、繊維強化樹脂である複数の補強筋を格子状に配置して形成されるＦＲＰ格子材と、電気防食電極とが一体とされたことを特徴とするコンクリート構造物の補強及び防食を行うための補強・防食材が提供される。

第２の本発明にて、一実施態様によれば、前記ＦＲＰ格子材を形成する前記繊維強化樹脂は、炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維にマトリックス樹脂が含浸されたものである。

第２の本発明にて、他の実施態様によれば、前記電気防食電極は、耐食性金属の板材に多数の開口部が形成されたメッシュ状構造としたものか、又は、耐食性金属のリボン状電極材を平行に配置した構造とされ、前記ＦＲＰ格子材の一側表面に一体に成形されている。また、他の実施態様によれば、前記電気防食電極は、少なくとも一端に電流分配部材が電気的に一体に接続されている。

本発明のコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材によれば、コンクリート構造物の補強と電気防食による内部鉄筋の防食を同時に行うことができ、しかも、施工性を向上させることができる。又、本発明によれば、海岸線のような厳しい腐食環境にある橋梁や桟橋などのコンクリート構造物の寿命を大幅に延ばすことができる。

以下、本発明に係るコンクリート構造物の補強及び防食方法、並びに、補強・防食材を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
先ず、図１〜図５を参照して、本発明に従ったコンクリート構造物の補強及び防食方法に使用する補強・防食材の一実施例について説明する。

図１に、本実施例の補強・防食材１０を示す。本実施例にて、補強・防食材１０は、図示するように、繊維強化樹脂である複数の補強筋１０１、１０２を格子状に配置して形成されるＦＲＰ格子材１００と、電気防食電極２００とを有し、電気防食電極２００は、ＦＲＰ格子材１００の一側表面に樹脂にて一体的に取り付けられている。

ＦＲＰ格子材１００は、通常、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とを直角に交差して格子状に配置して形成される。ＦＲＰ格子材１００は、縦補強筋１０１と横補強筋１０２との交差角度が直角であることに限定されず、他の角度とすることもでき、又、必要に応じて、縦補強筋１０１と横補強筋１０２だけでなく他の方向に配置した補強筋をも使用して形成することができる。本実施例では、ＦＲＰ格子材１００は、上述のように、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とを直角に交差して格子状に配置して形成されるものとして説明する。

各補強筋１０１、１０２は、強化繊維を一方向に引き揃えて、ビニルエステル樹脂などのマトリックス樹脂を含浸させた帯状強化繊維を複数積層して形成される。繊維体積含有率は、３０〜７０％、通常、５０〜６０％ととされる。

ＦＲＰ格子材１００としては、強化繊維として炭素繊維を使用した炭素繊維ＦＲＰ格子材１００が好適に使用されるが、その他に、強化繊維としては、ガラス繊維又はアラミド繊維などを使用することができる。

特に、ガラス繊維は、炭素繊維に比較すると強度が低いためにＦＲＰ格子材１００を構成する縦補強筋１０１及び横補強筋１０２の断面積を大きくする必要があるが、繊維が廉価であるためにコストを大幅に低減することができる。

また、一般に、ガラス繊維はアルカリに弱いために、コンクリートの補強材には適さない材料ではあるが、ＦＲＰ格子材１００に適用する時は、マトリックス樹脂によりガラス繊維は被覆されており、更に、本発明では、電気防食電極２００の近傍に配置されるために、防食電流によってＦＲＰ格子材近傍は酸性雰囲気となり、コンクリート中のアルカリイオンはガラス繊維に対して殆ど影響を及ぼさない。

マトリックス樹脂としては、ビニルエステル樹脂の他に、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型のエポキシ樹脂、熱硬化型のエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等のラジカル反応系樹脂を使用し得る。

各補強筋１０１、１０２は、図３、図４を参照すると、補強筋幅（ｗ１）が３〜２０ｍｍ、厚さ（ｔ１）が１〜２０ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ１）は２５〜１５０ｍｍの格子板状に成形硬化される。それにより、全体として、図２に示すように、縦、横のサイズがＬ、Ｗとされる矩形状のシート状とされるＦＲＰ格子材１００が形成される。縦、横のサイズＬ、Ｗは、限定されるものではないが、Ｌ＝１〜６ｍ、Ｗ＝０．５〜３ｍとされ、通常、Ｌ＝３ｍ、Ｗ＝２ｍのものが好適に使用される。

このＦＲＰ格子材１００は、図３に示すように、筋の交差部分（即ち、交点部）１００Ａの厚さが他の部分の厚さと略等しくなるように、即ち、両側表面が平面を構成するように、成形硬化されている。

一方、電気防食電極２００としては、図５に示すように、薄い耐食性金属板材に多数のメッシュ（開口部）２００ａが形成されたメッシュ状構造とすることができる。

つまり、チタン等の耐食性金属からなるメッシュ状の基材、例えば、エキスパンデッドメタルからなる基材上に、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びルテニウム等の白金属の金属酸化物と酸化チタン、酸化タンタルなどのバルブ金属酸化物との複合酸化物からなる電極触媒被覆を形成したもの、又は、コバルトスピネル化合物からなる電極触媒被覆層を形成したものが好ましい。又、電極触媒被覆の形成に先立って、白金などの金属からなる下地層を形成したものであっても良い。

本実施例では、電気防食電極２００としては、厚さ（ｔ２）が０．４〜０．６ｍｍとされるチタン薄板にて形成されたエキスパンデッドメタルから成る基材、所謂、パンチングメタル板に上記電極触媒被覆を形成したものを使用した。このとき開口部２００ａを形成する平行に配置された線状のチタン材２０１、２０２の幅（ｗ２）は１ｍｍとされ、この線状のチタン材２０１、２０２にて形成されるメッシュ（開口部）２００ａの大きさ（目開き）は、長手方向大きさ（Ｌ１）×短手方向大きさ（Ｌ２）が、７６ｍｍ×３４ｍｍであった。

別法として、電気防食電極２００は、図６に示すように、細長形状のリボン状電極材２０３を平行に配置した構造とすることができる。このようなリボン状電極材２０３を一方向に平行に配置した構造とされる電気防食電極２００も又、上記メッシュ状構造の電極と同様に、チタン等の耐食性金属からなる基材上に、上記電極触媒被覆を形成したものを使用することができる。

例えば、リボン状電極材２０３は、基材としてチタンを使用した場合には、厚さ（ｔ３）が０．６ｍｍ、幅（ｗ３）が１３ｍｍ程度とされ、平行に配置されたリボン状電極材２０３は、互いに距離（Ｗ３）が１５０〜３００ｍｍだけ離間して配置される。

さらに、このリボン状電極材２０３を使用した電気防食電極２００は、使用するリボン状電極材２０３自体を、メッシュ状構造とすることができる。例えば、多数のメッシュ（開口部）、例えば、目開き２．５ｍｍ×４．６ｍｍ程度の開口部を備えたエキスパンデッドメタルにて形成することも可能である。これによって、電気防食電極２００の表面積を増加させることができ、更には、重量を軽量とし柔軟性に富むものとすることができ、曲げ、切断加工が容易となり、施工性が向上する。

上記メッシュ状構造或いは一方向配列リボン状構造とされる電気防食電極２００は、ＦＲＰ格子材１００の製造時に、或いは、製造後において、ＦＲＰ格子材１００の一側表面に樹脂にて一体的に固着される。特に、電気防食電極２００は、ＦＲＰ格子材１００の成形時においては樹脂接着が容易であり、電気防食電極２００との一体成形をより容易に達成し得る。

本実施例にて説明した、上記電気防食電極２００は、図１及び図６などを参照すると理解されるように、少なくとも一端に、各電極部材を導電接続する電流分配部材、即ち、ディストリビュータ２０４が、例えばスポット溶接などで電気的に一体に接続固定される。

電流分配部材２０４としては、電気防食電極の基材として使用するチタン等の耐食性が大きな金属材料で作製することが好ましい。通常、図１にて、幅（ｗ４）が１２ｍｍ、厚さ（ｔ４）が１ｍｍ程度のチタン製リボン状部材が使用されるが、被覆した電線などを用いて各電極部材を接合しても良い。

次に、図７〜図９を参照して、上記説明した補強・防食材１０を使用したコンクリート構造物１の補強及び防食方法について説明する。

図７〜図９に示すように、ＦＲＰ格子材１００と電気防食電極２００が一体とされた補強・防食材１０は、特に、ＦＲＰ格子材１００の交点部１００Ａを利用して、コンクリート構造物の表面に締結具２０で固定することにより、コンクリート構造物１に取り付けられる。締結具２０は、本実施例では、アンカーボルト２１と座金２２とで構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、その他ブラインドリベットなどの使用も可能である。

更には、締結具２０としては、絶縁性材料を用いることもできる。例えば、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂などの耐食性が大きな合成樹脂材料で形成されたプラスチック釘を使用することもできる。

補強・防食材１０をコンクリート構造物１に設置するに際して、好ましくは、補強・防食材１０は、ＦＲＰ格子材１００がコンクリート構造物１の表面１ａ側となり、電気防食電極２００が外側に、即ち、表面１ａより離れた側に位置するようにして固定される。

このように、電気防食電極２００がＦＲＰ格子材１００を介してコンクリート構造物表面１ａに配置されることにより、電気防食電極２００がコンクリート構造物表面１ａと直接接触することが防止される。従って、電気防食電極２００が、万一にもコンクリート構造物１に埋設された内部鉄筋３と接触して短絡することが完全に防止され、電気防食作用が不可とされる可能性を回避することができる。

通常、ＦＲＰ格子材１００（及び電気防食電極２００）、即ち、補強・防食材１０は、図１に示すように、定尺サイズが、例えば縦（Ｌ）３ｍ×横（Ｗ）２ｍの矩形状とされ、この矩形状の補強・防食材１０を、所定の補強面積に合わせて、互いに隣接させて、或いは、隣接する補強・防食材１０を形成するＦＲＰ格子材１００の格子筋を互いに重ね合わせて、コンクリート構造物１の補強面に所定枚数設置される。また、補強・防食材１０は、１枚当たり３０個程度の締結具２０でコンクリート構造物１の表面１ａに固定される。つまり、締結具２０の個数は、概ね４〜６本／ｍ^２とされる。

補強・防食材１０をコンクリート構造物１の表面１ａに取り付けた後、補強・防食材１０に、セメントモルタルなどのセメント系材料２を吹き付け、手塗りして、コンクリート構造物１と一体化させて所定の厚さ（Ｔ）（＝１０ｍｍ〜５０ｍｍ）に被覆する。その後、セメントモルタル２は、常温硬化してコンクリート構造物１と一体化する。これによりＦＲＰ格子材１００及び電気防食電極２００を有する補強・防食材１０が、コンクリート構造物１に固着される。

斯かる補強方法にて、補強・防食材１０は、コンクリート構造物表面に固定することができ、軽量で、鉄筋と同様の補強効果を達成することができる。

上述にて理解されるように、本実施例の補強・防食材１０を用いた補強方法では、電気防食電極２００のメッシュ（開口部）２００ａ、又は、平行リボン状チタン材２０３、２０３の間（及び、リボン状チタン材２０３がメッシュ状部材とされる場合にはその開口部）、更には、ＦＲＰ格子材１００の補強筋１０１、１０２の隙間、から広い面積でセメントモルタル２がコンクリート面１ａに接着して補強・防食材１０を貼り付けた状態となるため、ＦＲＰ格子材１００及び電気防食電極２００をコンクリート構造物表面１ａにしっかりと定着できる。

又、本実施例によれば、施工が簡単で容易であると共に、セメントモルタル２が、従来、補強筋取り付け工事と、電気防食電極取り付け工事と、別々に必要であったが、本実施例では、共用できるために、セメントモルタル２の使用量が大幅に削減され、補修後のコンクリート構造物の死荷重を大幅に減少することができる。又、工事コスト的にも大幅な低減が可能である。

また、本実施例の補強・防食材１０は、例えば、強化繊維として炭素繊維を使用した炭素繊維ＦＲＰ格子材１００を使用した場合には、炭素繊維ＦＲＰ格子材１００の引っ張り強度が高く、従来の補強用鉄筋より薄く成形することが可能であり、更には、ＦＲＰ格子材１００の格子筋直交部１００Ａが他の平面と同一平面とされるので、使用する被覆材（セメントモルタル）量を大幅に削減することができる。

次に、図８を参照して、本発明の特徴をなすＦＲＰ格子材１００を利用した電気防食方法について説明する。

本実施例によれば、コンクリート構造物１に防食電流を通電するための通電装置、即ち、直流電源３０が設けられる。上記構成の補強・防食材１０の電気防食電極２００に、リード線３２及びディストリビュータ２０４を介して直流電源３０のプラス極（＋）が接続され、直流電源のマイナス極（−）は、リード線３３及びマイナス極端子３４を介してコンクリート構造物１の内部鉄筋３に接続される。

電気防食電極２００と鉄筋３との間には、所定の電流密度にて防食電流（ｉ）を通電する。通常、防食のための電流密度としては、１〜３０ｍＡ／ｍ^２（コンクリート面積）程度である。

また、直流電源３０としては、電圧３０Ｖのもので、電源装置１台につきコンクリート構造物１の表面積で５００ｍ^２を防食範囲としてカバーするもので、電流容量が１５Ａであるものが好ましく、定電流電源を好適に使用することができる。勿論、定電圧電源を使用しても良い。

上記構成により、電気防食電極２００とコンクリート構造物１の内部鉄筋３との間に防食電流が流れ、内部鉄筋３の防食が行われる。

なお、図示してはいないが、内部鉄筋３には、照合電極が接続される。

上記本実施例の構成によれば、単に補強・防食材１０をコンクリート構造物１に固定し、電気防食電極２００と、内部鉄筋３との間に直流電源３０を接続するだけでよく、そのために、電気防食のための特別な配線作業は最小限度にてすみ、電気防食のための施工を、延いては、コンクリート構造物の補強及び防食の施工性を著しく向上させることができる。

次に、上記構成のＦＲＰ格子材１００を作製するためのＦＲＰ格子材１００の成形法について説明する。

図１０に、ＦＲＰ格子材１００の成形法の一実施例を示す。本実施例では、ＦＲＰ格子材１００に使用する強化繊維としては炭素繊維を使用した。

本実施例の成形法によれば、クリール１１より解じょされた多数本の炭素繊維ｆは、樹脂含浸工程へと送給される。樹脂含浸工程では、多数本の炭素繊維ｆは、樹脂が収容された含浸槽１２を通すことにより樹脂が含浸され、集合されて帯状炭素繊維Ｆとされる。樹脂槽１２には、混合容器１３から樹脂が供給される。この樹脂が含浸された帯状の炭素繊維Ｆは、平面状の成形型１４へと導かれる。

成形型１４は、矩形状の浅い箱体とされ、周壁部材にガイド溝１５が形成されると共に、ピン１６が植設されている。又、本実施例では、成形型１４の底部には、電気防食電極２００が配置されている。

樹脂が含浸された帯状の炭素繊維Ｆは、成形型１４の周壁ガイド溝１５とピン１６とを利用して、縦横方向に引き回し、縦横部材、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とからなる格子材１００に成形する。

上述の方法にて成形されたＦＲＰ格子材１００は、格子材１００が硬化する前に、且つ、型フィルムなどによる型押しをした後、成形型１４内に保持された状態で硬化される。その後、ＦＲＰ格子材１００は、カッター１７により格子材１００を成形型１４より切断分離される。

上記方法により、ＦＲＰ格子材１００の一側表面に電気防食電極２００が樹脂で一体に接着された補強・防食材１０が作製される。

勿論、他の方法によれば、成形型１４の底部には電気防食電極２００を配置することをせずに、ＦＲＰ格子材１００を作製し、その後に、このＦＲＰ格子材１００の一側表面に、電気防食電極２００を樹脂で一体に接着し、補強・防食材１０を作製することも可能である。

本発明者らは、本発明の上記構成の補強・防食材１０を使用したコンクリート構造物１の補強及び防食の効果を実証するために下記仕様の補強・防食材１０を作製し、この補強・防食材１０を既設コンクリート構造物１の補修のために、コンクリート表面に締結具２０で固定し、セメントモルタル２を打設した。従来と同様に、十分な補強効果を得ることができた。

実験例
・格子材１００の材料
強化繊維： 炭素繊維
マトリックス樹脂： ビニルエステル樹脂
強化繊維：マトリックス樹脂＝４０：６０（体積％）
・格子材１００の寸法
補強筋幅（ｗ１）： ７ｍｍ
厚さ（ｔ１）： ２ｍｍ
格子間距離（Ｗ１）：１００ｍｍ
全体形状： 縦（Ｌ）３ｍ、横（Ｗ）１ｍの矩形
・電気防食電極２００
チタン材のパンチングメタル板
板厚（ｔ２）： ０．５ｍｍ
チタン材幅（ｗ２）： １ｍｍ
メッシュの目開き：７６ｍｍ×３４ｍｍ

上記補強・防食材１０を１５０枚、コンクリート構造物表面に設置した。各炭素繊維ＦＲＰ格子材１００は、締結具２０を１ｍ^２当たり４個の割合で使用して固定し、セメントモルタル２を打設して固定した。極めて施工が簡単で容易であった。又、セメントモルタルの使用量も従来の１／２〜１／３程度で良かった。

次いで、電気防食電極２００のディストリビュータ２０４を導線３２にて直流電源３０のプラス極（＋）に接続した。直流電源３０のマイナス極（−）は、内部鉄筋３に電気的に接続された端子３４に導線３３を介して接続した。

また、直流電源３０としては、３０Ｖ１５Ａの定電流電源を使用した。

直流電源３０により、コンクリート構造物１に防食電流密度１５ｍＡ／ｍ^２にて防食電流（ｉ）を流し、防食作用の効果を確認したが、良好な結果を得ることができた。

特に、海岸線のような厳しい腐食環境にある橋梁や桟橋などのコンクリート構造物の寿命を大幅に延ばすことができた。

本発明に係る補強・防食材の一実施例を示す斜視図である。 炭素繊維ＦＲＰ格子材の斜視図である。 炭素繊維ＦＲＰ格子材の交点部の構成を示す拡大斜視図である。 炭素繊維ＦＲＰ格子材の一部拡大斜視図である。 電気防食電極の一実施例を示す平面図である。 本発明に係る補強・防食材の他の実施例を示す斜視図である。 本発明に従ったコンクリート構造物の補強及び防食方法の一実施例を説明するための斜視図である。 本発明に従ったコンクリート構造物の補強及び防食方法の一実施例を説明するための断面図である。 炭素繊維ＦＲＰ格子材の交点部と締結具との配置関係を説明する図である。 炭素繊維ＦＲＰ格子材の成形法の一実施例を説明する工程図である。 従来のコンクリート構造物の補強及び防食方法の一例を説明するための断面図である。

符号の説明

１ コンクリート構造物
２ セメントモルタル
３ 鉄筋
１０ 補強・防食材
２０ 締結具
２１ アンカーボルト
２２ 座金
３０ 直流電源
３４ 内部端子
１００ ＦＲＰ格子材
１００Ａ 交点部
１０１ 縦補強筋
１０２ 横補強筋
２００ 電気防食電極
２０１、２０２ 線状のチタン材
２０３ リボン状チタン材
２０４ 電流分配部材（ディストリビュータ）

Claims (8)

1. 繊維強化樹脂である複数の補強筋を格子状に配置して形成されるＦＲＰ格子材と、電気防食電極とが一体化された補強・防食材を、コンクリート構造物表面に締結具を用いて固定し、セメントモルタルを打設して前記ＦＲＰ格子材及び前記電気防食電極を被覆することによりコンクリート構造物を補強すると共に、
   前記電気防食電極と前記コンクリート構造物の内部鉄筋との間に防食電流を流し、前記内部鉄筋の防食を行う、
   ことを特徴とするコンクリート構造物の補強及び防食方法。
2. 前記ＦＲＰ格子材を形成する前記繊維強化樹脂は、炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維にマトリックス樹脂が含浸されたものであることを特徴とする請求項１のコンクリート構造物の補強及び防食方法。
3. 前記電気防食電極は、耐食性金属の板材に多数の開口部が形成されたメッシュ状構造とされるか、又は、耐食性金属のリボン状電極材を平行に配置した構造とされることを特徴とする請求項１又は２のコンクリート構造物の補強及び防食方法。
4. 前記補強・防食材は、前記ＦＲＰ格子材がコンクリート構造物表面側に位置し、前記電気防食電極が外側に位置するように配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強及び防食方法。
5. 繊維強化樹脂である複数の補強筋を格子状に配置して形成されるＦＲＰ格子材と、電気防食電極とが一体とされたことを特徴とするコンクリート構造物の補強及び防食を行うための補強・防食材。
6. 前記ＦＲＰ格子材を形成する前記繊維強化樹脂は、炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維にマトリックス樹脂が含浸されたものであることを特徴とする請求項５のコンクリート構造物の補強及び防食を行うための補強・防食材。
7. 前記電気防食電極は、耐食性金属の板材に多数の開口部が形成されたメッシュ状構造とされるか、又は、耐食性金属のリボン状電極材を平行に配置した構造とされ、前記ＦＲＰ格子材の一側表面に一体に成形されたことを特徴とする請求項５又は６のコンクリート構造物の補強及び防食を行うための補強・防食材。
8. 前記電気防食電極は、少なくとも一端に電流分配部材が電気的に一体に接続されていることを特徴とする請求項７のコンクリート構造物の補強及び防食を行うための補強・防食材。

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