JP2011503365A

JP2011503365A - コンクリート構造における鉄筋の防食管理方法および機器

Info

Publication number: JP2011503365A
Application number: JP2010534991A
Authority: JP
Inventors: フナハシ，ミキ
Original assignee: フナハシ，ミキ
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP5441122B2; GB201010034D0; AU2008326648B2; US20090127132A1; GB2468982B; US7905993B2; GB2468982A; AU2008326648A1; NZ586209A; WO2009067304A2; WO2009067304A3; DE112008003131T5

Abstract

混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属テープを導電性接着剤の使用によりコンクリート表面に直接据え付けられるので、それによって溝、孔、セメント系グラウトまたは付加的なコンクリートの必要性がない。接着剤層の中に混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属粒子を設けることにより導電性接着剤が好適に形成される。コンクリートの覆いが浅いまたは鉄筋が密集している場合であっても、陽極と鉄筋間の短絡を起こすことなくコンクリート表面にＭＭＯ被覆テープ陽極を据え付け得る。全体的に見て、本発明は、さまざまなコンクリート構造体上への据付けを迅速且つ低コストで行うことを可能にする。テープ陽極および露出金属分布要素間の相互接続が、導電性接着剤またはスポット溶接により達成し得る。

Description

本発明は、概して鉄筋コンクリート構造体における防食管理、特に溝や孔、セメント系グラウトまたはコンクリートを必要とせずにコンクリート表面に直接据え付け得る、混合金属酸化物（ＭＭＯ：ＭｉｘｅｄＭｅｔａｌＯｘｉｄｅ）により被覆された貴金属テープに関する。

陰極防食法とは、塩化物が混入したコンクリート中の鉄筋の腐食を抑制する方法である。これまで、鉄筋コンクリート構造体のための外部電源陰極防食法に使用される陽極として様々な種類のものが開発されてきた。この陽極は、陰極防食システムにとって最も重要な構成部品のうちの１つであり、陰極防食電流を鉄筋に分布するために使用される。

最も効果的であり且つ最も耐久性に優れた陽極のうちの１つとして、例えば混合金属酸化物（ＭＭＯ）により被覆されたチタン基板などの耐腐食性を有する材料で作られているものがある。ＭＭＯ被覆陽極は、特殊処理を施した貴金属上に貴金属酸化物の混合物を塗布することにより作製される。被覆基板には、基板と被膜との間において良好な接合特性を得るべく高温下で複数の熱処理が施される。チタンは、耐腐食性および薬品侵食に対する抵抗力を有するとともに機械的強度が高いので基板材料として広く使用されているが、タンタルやニオブおよびジルコニウム陽極のような他の陽極も異なる用途で幅広く使用されている。

１９８４年に最初のＭＭＯ被覆チタン陽極が開発されて以来、この材料を使用して多くのコンクリート構造体が保護されてきた。但し、陽極を据え付けるためにはコンクリートまたはセメント系グラウトに埋設しなければならない。例えば、コンクリートオーバーレイ（重層）を伴うチタンメッシュ、鋸の切込溝においてセメント系グラウトに埋設されたチタンリボンまたはリボンメッシュ、あるいはドリル穴でグラウト中に埋設された離散的陽極などが挙げられる。但し、この種の据え付けでは、構造体に対してある程度の負荷がかかるとともに耐久性の問題が幾分懸念される。ＭＭＯ被覆陽極および据え付け技法の有用な考察が、非特許文献１に記載されている。なお、本考察は参照することにより全内容をここに援用するものとする。

ポール・チェス（Paul Chess）著，「コンクリート中の鋼鉄の陰極防食（CathodicProtection of Steel in Concrete）」，テーラー＆フランシス（Taylor & Francis），１９９８，ISBN：0419230106

オーバーレイコンクリート陰極防食システムは、構造に付加的な固定荷重をもたらす。また、既設コンクリートとオーバーレイされたコンクリート間で剥離が頻繁に発生することも重大な問題となっている。溝式または離散型のシステムでは、陽極を据え付けるために既設コンクリートを切削するかドリルで穴を空けなければならない。しかしながら、鉄筋を覆うコンクリートの覆いが浅いまたは密集している場合に、これらのタイプのシステムを据え付けることは不可能である。たとえ陽極を何らかの方法で溝またはドリル穴に据え付けられたとしても、陽極付近の鉄筋の周辺で短絡が生じ、陰極防食システムの動作不良につながり得る。

本発明は、混合金属酸化物（ＭＭＯ）により被覆された貴金属テープを、溝、孔、セメント系グラウトまたはコンクリートを必要することなく、コンクリート表面に直接据え付けられることを可能にすることにより、先行技術の欠点を克服する。好ましい実施形態としては、コンクリートの表面にそのテープを接合するために導電性接着剤が使用される。導電性接着剤は、ゴム入り接着剤の中に混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属粒子を入れることにより好適に形成される。

本発明によれば、コンクリートの覆いが浅いまたは鉄筋が密集しているコンクリートの表面に、陽極と鉄筋との間の短絡を起こすことなく、ＭＭＯ被覆テープ陽極を据え付け得る。全体的に見て、本発明は、さまざまなコンクリート構造体上への据付けを、迅速且つ低コストで行うことを可能にする。テープ陽極と露出金属分布要素との間の相互接続は、導電性接着剤またはスポット溶接で達成し得る。

図１は、随意的に上塗を使用した、テープ陽極の据え付けおよびテープ陽極の保護を説明する図である。図２は、随意的に被覆および非導電性オーバーレイを使用した、テープ陽極の据付けおよびテープ陽極の保護を説明する図である。図３は、採用し得る、露出金属要素へのテープ陽極の据え付け方法の実施例を示す図である。

開示する本発明は、混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属テープ陽極を用いた、鉄筋コンクリート構造体の保護と腐食予防に関する。好ましい実施形態としては、導電性接着剤を使用してテープ陽極をコンクリート表面に貼り付ける。より具体的には、陽極テープをコンクリートに接合可能なエポキシまたは他の接着剤（ゴム入り接着剤を含む）の中に、ＭＭＯ被覆貴金属粉末を導入する。

適切なゴム入り接着剤は、透明な包装用テープに使用されるものに類似したものである。これは非導電性であるので、ＭＭＯテープからの電流は、真下にあるコンクリートに伝達されない。しかしながら、ＭＭＯ被覆粒子の直径が、乾燥した接着剤フィルムの厚さより大きい場合は、粒子のある程度の部分が接着剤層を通して露出される。それゆえ、そのテープがコンクリート表面上に圧縮されると、粒子はコンクリートに対して許容できる程度の接触をなす。接着剤に十分な粒子を含ませることにより、ＭＭＯテープとコンクリート間の接触抵抗が、適切な陰極防食を提供できるように十分低くなる。

基板金属テープ陽極はチタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブからなるものでもよい。但し、耐食性と入手し易さによりチタンまたはチタン合金が最も好ましい金属である。テープ陽極の幅は、好ましくは５ｍｍ以上であり、その厚みは０．００１ｍｍから１ｍｍの範囲、好ましくは０．１ｍｍから０．３ｍｍの間である。

導電性接着剤には、チタン、タンタル、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、コバルト、またはそれらの混合物の混合金属酸化物で被覆された貴金属粉末を使用する。粉末の金属としては、陽極本体と同じ様に、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブまたはその合金であってもよい。

粉末の粒径は、１０〜１０００メッシュの範囲であってもよい。接着剤中にＭＭＯ被覆粉末を混合することにより、テープ陽極と既設コンクリートとの間の接触電気抵抗は、コンクリートの電解質を通じて鉄筋の中に陰極防食電流を流すのに十分低いものとなる。

図１は、導電性接着剤２によりコンクリート４に貼り付けられた状態の金属テープ陽極１を示す横断面の略図である。テープ陽極のコンクリートへの接着耐久性をより長い期間にわたり強化するために、コンクリート被覆、防水膜、内張り、あるいはキャップ３を随意的に用いてテープ陽極を覆うようにしてもよい。更に、図２に示すように、陽極テープの耐久性をさらに強化するために、被覆３に加えて、または被覆３を用いることなく、テープ陽極の上に固体またはメッシュ状のテープ５を設けてもよい。テープ５は、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）または他の非導電性材のものでもよい。

一般に、コンクリート中の鉄筋に対する陰極防食電流要求に応じて陽極テープがコンクリート表面の上に一定間隔で配置される。また、その間隔も鉄筋への電流分布に基づく。図３に示すように、テープ陽極は、スポット溶接または導電性接着剤によって点７で露出金属テープ６に電気的に相互接続できる。「露出」金属テープは、テープ陽極と同じ金属でもよく、あるいは、異なる材料を使用してもよい。

Claims

コンクリート中の鉄筋の腐食を抑制するための陽極であって、混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属基板と、露出したコンクリート表面に前記基板を接合するための導電性接着剤とを有する陽極。
前記ＭＭＯ被覆基板が細長いテープ形状である請求項１に記載の陽極。
前記導電性接着剤が混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属粒子を含む請求項１に記載の陽極。
前記導電性接着剤が、当該接着剤層の厚みより大きい直径を有する混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆貴金属粒子を含む請求項１に記載の陽極。
前記貴金属基板が、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、またはそれらの合金からなる請求項１に記載の陽極。
前記貴金属基板が、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、またはそれらの合金からなり、且つその被覆が、チタン、タンタル、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、またはコバルトの酸化物からなる請求項１に記載の陽極。
前記導電性接着剤が、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、またはそれら合金からなる混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆粒子を含む請求項１に記載の陽極。
前記導電性接着剤が、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、またはそれらの合金からなる混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆粒子を含み、且つ当該粒子が、チタン、タンタル、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、またはコバルトの酸化物で被覆されている請求項１に記載の陽極。
前記導電性接着剤が、１０〜１０００メッシュの範囲における混合金属酸化物（ＭＭＯ）被覆粒子を含む請求項１に記載の陽極。
前記ＭＭＯ被覆基板が、５ｍｍ以上の幅と０．００１ｍｍから１ｍｍの範囲の厚みを有する細長いテープ形状である請求項１に記載の陽極。
露出したセメントの表面に接合されるＭＭＯ被覆基板を覆うセメント・キャップを更に含む請求項１に記載の陽極。
露出したセメントの表面に接合されるＭＭＯ被覆基板を覆う非導電性の層を更に含む請求項１に記載の陽極。
露出したセメントの表面に接合されるＭＭＯ被覆基板を覆うガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の層を更に含む請求項１に記載の陽極。
前記ＭＭＯ被覆基板が露出金属テープに相互接続される請求項１に記載の陽極。
前記ＭＭＯ被覆基板が導電性接着剤を使用して露出金属テープに相互接続される請求項１に記載の陽極。
前記ＭＭＯ被覆基板が露出金属テープにスポット溶接される請求項１に記載の陽極。
コンクリート中の鉄筋に対する陰極防食電流要求に応じてコンクリートの上に一定間隔で配置された複数の基板を含む請求項１に記載の陽極。