JP2012067360A - コンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法、およびコンクリート構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】設置作業を簡易に行えるコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法、およびコンクリート構造物を提供する。
【解決手段】電気防食電極２の取り付け方法としては、内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物１０の表面に、電気防食電極２とシート体４とを、前記電気防食電極が前記コンクリート構造物の表面に接触し、且つ前記シート体が、前記電気防食電極の外側を被覆するように固定し、前記シート体とコンクリート構造物の表面との間にグラウト５を注入することで、前記電気防食電極をコンクリート構造物に設置し、コンクリート構造物としては、コンクリート１の内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物であって、コンクリート表面に電気防食電極と、前記電気防食電極を外面から被覆するシート体が固定され、前記シート体とコンクリート表面との間にグラウト５が注入されて前記電気防食電極がコンクリート表面に設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物の電気防食に関し、特にコンクリート表面への電気防食電極の取り付け方法および電気防食電極が取り付けられたコンクリート構造物に関する。

従来より、コンクリート構造物中の鉄筋などの鋼材の腐食を防止するために、コンクリート構造物にチタン等の耐食性金属からなる電気防食電極を設置し、電気防食電極を陽極、鋼材を陰極として鋼材に防食電流を供給する方法が知られている。

前記電気防食電極をコンクリートへの設置する方法としては下記特許文献１から５に記載されているような各種方法が知られている。
例えば、コンクリート表面に溝を切削し、該溝内に電極を設置して、モルタルなどのグラウト材で被覆する方法（特許文献１および２）や、溝内に設置した電極を絶縁材で保護する方法（特許文献３）などが知られている。

あるいは、コンクリート表面に、陽極を設置した電極ホルダーをピンなどで固定するなどの方法がある（特許文献４および５）。

しかし、前記のようなコンクリート表面に溝を切削する方法では、まず、溝を形成してから、該溝内に電極を設置し、さらに電極の周囲にグラウトを充填して固定したり、電極を絶縁材で保護したりする工程が必要となり作業に手間がかかる。
特に、電極を設置する溝が横向きや下向きに開口している場合、つまり、天井や壁にあたる位置に電極を設置しようとすると、モルタルで電極を固定するまでの間、電極が溝から落下しないよう、電極を溝の内部に仮止めする必要があり、作業性がさらに悪いという問題がある。

また、コンクリート表面に溝を形成する場合には、溝部においては鋼材までのコンクリートの厚みが薄くなるため、短絡を防止するためにコンクリートの厚みを増す作業が必要となる場合もある。

さらに、コンクリート表面に溝を形成する場合では溝を切削するためのコンクリートカッターやコンクリートチッパーなどの切削工具が必要であり、電極ホルダーをピンなどの固定具を用いて電極をコンクリ−ト表面に取り付ける場合では固定具を取り付ける孔をコンクリート表面に開けるためのコンクリートドリルなどの工具が必要であり、いずれにしても、電気またはエアー工具を使用する必要がある。
しかし、例えば、桁端部などのような作業スペースが狭い場所に電極を設置する場合には作業間隔が小さく、工具での施工が困難となることや電源の確保が困難であり、また切削のための工具を使用するためのコードやホースが邪魔になり作業性が非常に悪いという問題もある。

特開平４−１１６１８４号公報 特開２００２−３７１３９１号公報 特開２００５−２５６１３２号公報 特開２００６−３２２０４３号公報 特開２００５−２９８９４０号公報

そこで、本発明は、設置作業が容易なコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法、およびコンクリート構造物を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物の表面に、電気防食電極とシート体とを、前記電気防食電極が前記コンクリート構造物の表面に接触し、且つ前記シート体が、前記電気防食電極の外側を被覆するように固定し、 前記シート体とコンクリート構造物の表面との間にグラウトを注入することで、前記電気防食電極をコンクリート構造物に設置することを特徴とするコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法を提供する。

本発明のコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法は、前記のようにコンクリート表面に電気防食電極をシート体で被覆した状態でグラウトを注入して電気防食電極を固定するため、コンクリートの表面に溝を形成する必要がない。
よって、切削などによって溝を形成する工程が不要となり、簡単に電気防食電極の取り付け作業が行える。また、切削時に発生する粉塵などによる作業環境の悪化も防止できる。

さらに、電気防食電極をグラウトで完全に固定するまでの間、シート体によってコンクリート表面に電気防食電極が固定されているため、たとえコンクリート面が下方を向いている面あるいは斜面や地面に対して垂直な側面であっても、電気防食電極が落下することがないため、どのような設置面に対しても作業が容易に行える。
また、コンクリート表面に溝を形成する必要がないため、鋼材が露出するおそれがなく、鋼材と電気防食電極との十分な距離を確保でき、電気分布が良好で、分極性にすぐれたコンクリート構造物が得られる。

また、前記シート体が、一面側に接着部を有するシート体であり、前記電気防食電極を前記シート体の接着部の一部に接着によって固定し、前記電気防食電極が接着によって固定されていない前記接着部によって前記コンクリート構造物の表面に前記シート体を設置することが好ましい。

シート体が接着部を有するシート体である場合には、予め、電気防食電極をシート体に固定しておき、さらに電気防食電極が接着されていない接着部をコンクリート構造物表面に貼り付けることで、容易にシート体ごと電気防食電極をコンクリート表面に固定することができる。

尚、本発明における接着部は、シート体の一面側のうち、電気防食電極を固定する位置、および、コンクリート表面と接触する位置に設けられていればよく、シート体の一面側全体に接着部が設けられていることは必要ではない。
また、接着部の接着力は、少なくとも、電気防食電極をグラウトで固定するまでの間、電気防食電極をシート体に固定でき、且つシート体をコンクリート表面に固定できる程度の接着力があればよい。

また、前記電気防食電極を、導電性シートを介して前記シート体に固定することが好ましい。

導電性シートを介することで鋼材と電極との電流が流れやすくなるため防食効果がより高まり好ましい。

さらに、前記シート体をコンクリート表面に固定した後に、前記シート体に形成された切り込み部から前記グラウトを注入することが好ましい。

コンクリート表面にシート体を固定してからでも切り込み部からグラウトを注入でき、さらに作業効率がよい。

また、前記グラウトが硬化した後に、前記シート体に小孔を形成することが好ましい。

電極を設置した後に、電極と鋼材との電極反応によって酸素や水素などのガスが発生することがあるが、シート体に小孔を形成することで、これらのガスを逃すことができる。

また、本発明のコンクリート構造物としては、コンクリートの内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物であって、コンクリート表面に電気防食電極とシート体とが、前記電気防食電極が前記コンクリート構造物の表面に接触され、且つ前記シート体が、前記電気防食電極の外側を被覆するように固定され、前記シート体とコンクリート表面との間にグラウトが注入されて前記電気防食電極がコンクリート表面に設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、電気防食電極の設置作業を容易に行うことができる。
また、鋼材が露出するおそれがなく、鋼材と電気防食電極との十分な距離を確保でき、電気分布が良好で、分極性にすぐれたコンクリート構造物が得られる。

（ａ）本発明のコンクリート構造物を示す上面図、（ｂ）（ａ）のＸ-Ｘ断面図。 （ａ）本発明の方法で使用される電極付きシート体を示す上面図、（ｂ）（ａ）のＹ-Ｙ断面図。 （ａ）本発明の方法の一工程を示す上面図、（ｂ）本発明の方法の一工程を示す上面図、（ｃ）本発明の方法の一工程を示す一部断面図、（ｄ）本発明の方法の一工程を示す一部断面図． 実施例および比較例の分極量を示すグラフ。

以下、本発明に係る実施形態について説明する。
まず、本発明の電気防食電極が設置されたコンクリート構造物について、図１に基づいて説明する。
本実施形態のコンクリート構造物１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、コンクリート１の表面に長尺状の電気防食電極２の一面側が接触するように配置されており、該電気防食電極２の他面側には導電性シート３を介してシート体４が設けられている。
該シート体４は、前記電気防食電極２および導電性シート３よりも幅の広い長尺状であり、前記電気防食電極２および導電性シート３を外側から覆うようにコンクリート１表面に接着部によって接着されている。
前記該シート体４とコンクリート１表面の間であって、前記電気防食電極２の幅方向の側部には、グラウト５が充填され、前記電気防食電極２を固定している。

前記電気防食電極２としては金属からなる陽極電極が用いられ、材質としては、陽極として用いられ且つ耐食性を有する金属であれば特に限定されるものではなく、例えば、白金メッキチタン製電極、高珪素鋳鉄製電極、黒鉛製電極、フェライト製電極または金属酸化物製電極等を使用することができる。

また、前記電気防食電極２は、棒状あるいは帯状などの長尺状のものが好ましく使用できるが、特にエキスパンドメタル状の網目を有する金属体を用いることが好ましい。
尚、エキスパンドメタル状とは、ＪＩＳ Ｇ ３３５１に規定されたエキスパンドメタルの形状、またはこれと同様の形状をいう。

前記シート体４は、一面側に接着層４ａを備えており、該一面側に前記導電性シート３が前記接着層４ａを介して固定されている。
シート体４の材質は特に限定されるものではないが、前記電気防食電極２をコンクリート１表面に固定し、さらにその後、シート体４の内部にグラウトを充填するためある程度の伸縮性と、コンクリート構造物の外面に配置されるため防水性とを備えていることが好ましい。具体的には、例えば、アイオノマー樹脂製のフィルムやブチルゴムテープなどが好ましい。

前記シート体４には、複数の小孔（図示せず）が設けられており、電気防食電極２とコンクリート内部の鋼材との間で電流が流れることによる電極反応によって水素や酸素ガスが発生した場合に、外部にガスを逃がすことができる。

前記シート体４の接着層４ａは図２（ｂ）に示すようにシート体４の一面側の全面に設けられていてもよく、一部に設けられていてもよいが、少なくとも前記導電性シート３を接着する部分、および、それ以外の場所であってコンクリート１表面と接する部分（本実施形態では、幅方向の両端部の位置４ｂ）に接着層が形成され、該接着層によってシート体４がコンクリート１表面に取り付けられるように接着層が形成されることが必要である。

前記導電性シート３は導電性を有するシート材であり、一面側に接着層（図示せず）を備えており、該接着層を介して前記電気防食電極２と接着されており、他面側が前記シート体４の接着層４ａによってシート体４と接着されている。

本発明のコンクリート構造物において導電性シートのような導電層が用いられることは条件ではないが、このような導電層を介して前記電気防食電極２とコンクリート１の表面が接触されることで、防食電流の供給がより良好になるため好ましい。

導電性シートの材質は特に限定されるものではないが、例えば、炭素、ニッケル、錫、銀などからなる基材をシート状に加工したものなどが好ましい。

前記グラウト材５は、前記電気防食電極２を固定するためにシート体４とコンクリート１の表面との間に充填されている。
前記グラウト材５としては、モルタルやセメントペースト等のグラウト材の充填性が良好であるため好適に用いられるが、特に限定されるものではない。

次に、電気防食電極２をコンクリート表面に取り付ける方法について説明する。
まず、前記のような網目状の電気防食電極２を、導電性シート３を介して長尺状のシート体４の一面側の幅方向の中央部に配置して、図２に示すような形成する。

本実施形態のシート体４の幅は、前記電気防食電極２の幅よりも広く形成されており、且つ一面側には接着層４ａが設けられている。
前記導電性シート３はシート体４の中央部の接着層４ａ上に配置され、さらに導電性シート３の接着層の上面に前記電気防食電極２が接着される。
前記のようにシート体４の幅は、電気防食電極２の幅よりも広く形成されているため、電気防食電極２の幅方向の側部にはシート体４の両端部４ｂに接着層４ａが露出している、図２（ａ）に示すような電極付きシート２０が形成される。

次に前記電極付きシート２０をコンクリート１の表面に設置する。
まず、コンクリート１の表面を、洗浄し、必要に応じてコンクリートサンダーなどを用いて粗化する。
このような洗浄や粗化などの前処理を行うことは必ずしも条件ではないが、前記シート体４を接着しやすくなるという利点がある。

前記前処理を施したコンクリート１の表面に、前記電極付きシート２０を図１（ｂ）に示すように、前記電気防食電極２がコンクリート１表面に接触するように貼り付ける。この時、前記電気防食電極２の両側に露出している接着層４ｂをコンクリート１の表面に接触させてシート体４を固定する。

次に、図３（ａ）に示すように、前記シート体４の上面にグラウト注入用の孔５を形成する。
このような孔５はシート体４にカッターなどで切り込みをいれることで容易に形成できる。前記孔５を設ける数や位置は、シート体４の長さや充填するグラウトの流動性などに合わせて任意の数や位置に設定することができるが、例えば、シート体４の長手方向に１個／１ｍ間隔程度に形成することが好ましい。
前記のようにシート体４にカッターなどで切り込みを入れる際に、内側に位置する前記導電性シート３にもカッターなどの刃が到達するようにして、同時に切り込みを入れ前記導電性シート３にも孔３ａを形成する。

シート体４に穿設した孔５に、図３（ｂ）に示すように、プラグ６を取り付ける。
前記プラグ６としては、通常コンクリート構造物のひび割れにモルタルを注入するために用いられる注入プラグが使用できる。
さらに、該プラグ６から、注入ポンプ７を用いてモルタルを注入し（図３（ｃ））、このモルタルが硬化することで電気防食電極２が固定される。
この時、前記電気防食電極２は網目状であるため、プラグ６から注入されたモルタルは、シート体４の孔５、導電性シート３の孔３ａから電気防食電極２まで到達し、さらに電気防食電極２の網目の隙間を通過して、電極付きシート２０とコンクリート１の表面の間にまんべんなくゆきわたって注入される。

さらに、グラウトが完全に硬化してから、図３（ｄ）に示すような、スパイクローラー８を用いてシート体４にガス抜き用の小孔を複数設けてもよい。

前記方法で電気防食電極をコンクリート構造物に取り付けるので、コンクリート表面に溝などを形成することなく簡単に電気防食電極の取り付け作業が行える。
しかも、電気防食電極をグラウトで完全に固定するまでの間、シート体でコンクリート表面に固定させておくことができるので、例えば、電気防食電極を構造物の下向きの面、斜面や側面などに取り付ける場合であっても、シート体で電気防食電極を固定しておくことでき、作業性が良好である。

尚、本実施形態では、シート体４の一面側に設けられた接着層によってシート体とコンクリート表面を固定したが、シート体４とコンクリート表面の固定手段はこのような接着層に限らず、例えば、接着テープなどでコンクリート表面に止めつけてもよい。
シート体４がコンクリート表面へ固定されている状態は、少なくとも充填されたグラウトが硬化するまでの間維持されていれば、電気防食電極の設置は可能である。
但し、シート体４によって電極外面が被覆されている場合には、電極が露出することを確実に防止できるため、電極の取り付け後にもシート体４で覆われていることが好ましい。

また、本実施形態ではシート体４にグラウト注入用の孔を設けて、該孔からグラウトを注入したが、グラウトの注入箇所は孔に限らず、例えば、シート体とコンクリート表面の接触箇所の一部を非接着にしておき、該非接着箇所からグラウトを注入してもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。

(実施例)
長さ３ｍ、高さ２．５ｍ、厚さ２０ｃｍのコンクリート壁に、直径１３ｍｍ（Ｄ13）の鉄筋を高さ方向に２０ｃｍ間隔で複数本、壁面の表面から３０ｍｍの深さに埋設したコンクリートを試験対象とした。
実施例として、前記コンクリート壁面表面に長さ５０ｃｍの２本の電極（エルガードチタンリボンメッシュ＃100、エルガード社製）を、前記壁面の中央部であって、前記鉄筋の上部に位置する付近に、高さ方向に１５ｃｍ間隔で配置し、シート材（スコッチ強力防水補修テープ50ｍｍ幅、住友スリーエム株式会社製）、および導電性シート材（導電性メッシュテープ＃2465ＲＹ、住友スリーエム株式会社製）を用いて、前記の方法で、シート材および導電性シート材によってコンクリート表面に前記電極を固定し、その後カッターで適宜数箇所に孔をあけ、該孔にプラグ（グラウトプラグＡ、日本シーカ株式会社製）からグラウト材（ハイスタッフ、日鉄セメント株式会社製）を注入して，２８日放置し硬化させたものを準備した。

（比較例１）
比較例１として、前記実施例と同様のコンクリート表面の前記電極を配置した位置と略同じ位置に、深さ２０ｍｍ，幅２０ｍｍ、長さ５０ｃｍの溝を２本形成し、内部に実施例と同様の電極を埋設して、上からモルタル材で固定したものを準備した。
尚、この時の２本の電極の間隔は１０ｃｍであった。

（比較例２）
比較例２として、前記比較例１と、電極の間隔を２０ｃｍにした以外は、同様にしたものを準備した。
前記実施例、比較例１および２の分極試験（Ｅ-log I試験）をそれぞれ行った。
分極試験は、土木学会の「電気化学的防食工法設計施工指針」に記載の方法に従って行った。

使用装置は下記のとおりであり、測定電圧、電流は表１に示すとおりである。
通電試験装置；ポテンショガルバノスタッド（ＨＡ−151Ａ、北斗電工株式会社製）
電位測定機器；高入力抵抗マルチメータ（734、横河電気株式会社製）
照合電極；鉛照合電極（ＰｂＭ−５型、日本防蝕工業株式会社製）

測定結果を図４に示す。
図４のグラフより、実施例は電極間の距離が１０ｃｍ比較例１よりも５ｃｍ電極間が広いにもかかわらず、比較例１と同程度の分極量であることが明らかである。すなわち、実施例は電流分布が良好なコンクリート構造物であるといえる。
従って、電極の設置間隔を広くとることができ、電極の設置数や設置面積を減らすことができる。

１：コンクリート、
２：電気防食電極、
３：導電性シート、
４：シート体、
５：グラウト、
10：コンクリート構造

Claims (7)

1. 内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物の表面に、電気防食電極とシート体とを、前記電気防食電極が前記コンクリート構造物の表面に接触し、且つ前記シート体が、前記電気防食電極の外側を被覆するように固定し、
   前記シート体とコンクリート構造物の表面との間にグラウトを注入することで、
   前記電気防食電極をコンクリート構造物に設置することを特徴とするコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法。
2. 前記シート体が、一面側に接着部を有するシート体であり、前記電気防食電極を前記シート体の接着部の一部に接着によって固定し、前記電気防食電極が接着によって固定されていない前記接着部によって前記コンクリート構造物の表面に前記シート体を設置する請求項１に記載のコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法。
3. 前記電気防食電極を、導電性シートを介して前記シート体に固定する請求項１または請求項２に記載のコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法。
4. 前記シート体をコンクリート構造物の表面に固定した後に、前記シート体に設けられた切り込み部から前記グラウトを注入する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法。
5. 前記グラウトが硬化した後に、前記シート体に小孔を形成する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコンクリート構造物への電気防食電極の取り付け方法。
6. コンクリートの内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物であって、コンクリート表面に電気防食電極とシート体とが、前記電気防食電極が前記コンクリート構造物の表面に接触され、且つ前記シート体が、前記電気防食電極の外側を被覆するように固定され、前記シート体とコンクリート表面との間にグラウトが注入されて前記電気防食電極がコンクリート表面に設置されていることを特徴とするコンクリート構造物。
7. 前記シート体が、一面側に接着部を有し、前記接着部の一部を介して電気防食電極とシート体が固定され、前記電気防食電極が固定されていない接着部によって前記コンクリート表面に前記シート体が固定されている請求項６に記載のコンクリート構造物。

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