JP2012136747A - 照合電極の設置方法、およびコンクリート構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】照合電極の設置、取替え作業が容易に行える照合電極の設置方法およびコンクリート構造物を提供する。
【解決手段】照合電極６の取り付け方法としては、コンクリート１の内部に鋼材２が設置されたコンクリート構造物１０への照合電極の設置方法において、前記コンクリート構造物の表面に開口する凹部を前記コンクリートの表面に形成し、前記凹部内に、前記照合電極を、前記鋼材の電位を測定可能に設置することを特徴とし、コンクリート構造物としては、コンクリート内部に鋼材が設置されたコンクリート構造物において、前記コンクリートの表面に開口する凹部を備え、前記凹部に、前記鋼材の電位を測定する照合電極が設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、照合電極の設置方法およびこれらの方法で照合電極が設置されたコンクリート構造物に関する。

コンクリート中に鉄筋などの鋼材が埋め込まれたコンクリート構造物においては、前記鋼材が腐食などで劣化すると、構造物全体の耐久性が低下する。
このような鋼材の劣化を防止するために、コンクリート構造物に陽極を設置し、この陽極と鋼材間に防食電流を流して、鋼材の電位を腐食反応が停止する電位に維持する電気防食が行なわれている。

電気防食を効果的に行なうためには、鋼材の電位をモニタリングしてどの程度の防食電流を流すかを決定する必要がある。
そこで、コンクリート構造物に照合電極を設置して、この照合電極で鋼材の電位を測定してモニタリングする方法が知られている。
照合電極としては、従来からコンクリート中に埋め込んで設置する埋め込み式の照合電極が多く用いられている（特許文献１）。

埋め込み式の照合電極は、例えば、コンクリート表面が広範囲にわたって舗装されているなど、鋼材の直近のコンクリート構造物表面に照合電極を設置できない場合でも、鋼材近傍に照合電極を設置できる、という利点がある。

ところで、照合電極は長期間使用すると照合電極内の電解質液がコンクリート中に溶出していき、測定能力の安定性が低下していくため、一定期間使用した照合電極は、コンクリート中から取り出して新しい電極と取り替える必要がある。

しかし、埋め込み式の照合電極を取り替えるためには、コンクリートを削って古い照合電極を取り出し、新しい照合電極を再び設置してからモルタルなどで埋めるという作業が必要となり、非常に手間がかかっている。

また、照合電極が設置されている付近のコンクリート構造物表面には、配管接続用ボックス等の設置物が設置されている場合もある。
この場合、設置物付近のコンクリートを削る際には設置物を破損するおそれがあるため、破損を防止するために設置物を取り外す必要があり、煩雑な工事が必要であった。

特開平７−１７４７２７号公報

そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、照合電極の設置、取替え作業が容易に行える照合電極の設置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、本発明の照合電極の設置方法は、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への照合電極の設置方法において、前記コンクリート構造物の表面に開口する凹部を前記コンクリートの表面に形成し、前記凹部内に、前記照合電極を、前記鋼材の電位を測定可能に設置することを特徴としている。

前記のように、コンクリート構造物の表面に開口している凹部内に照合電極を配置することで、コンクリートで照合電極を上から埋めることなく設置でき、さらに、照合電極を取り出す際にはコンクリートを削ることなく、コンクリート構造物の外側から取り外すことができる。よって、照合電極の取り替え作業が容易に行える。

本発明では、前記照合電極が収容される収容部と、前記収容部の内側と外側とを電気的に接続する接続部とを備えた取付け治具を、前記凹部内に前記収容部が配置されるようにコンクリート構造物の表面に着脱可能に取り付け、前記コンクリート構造物に取り付けられた前記取付け治具の前記収容部に前記照合電極を収容し、前記接続部を介して前記照合電極と前記収容部の外側とを電気的に接続することが好ましい。

取付け治具を介して照合電極を取り付けることで、より、容易且つ確実に照合電極をコンクリート構造物に着脱可能に取り付けることができる。

また、本発明では、前記照合電極が収容される収容部と前記収容部の内側と外側とを電気的に接続する接続部とを備えた取付け治具の前記収容部に、前記照合電極を、前記接続部に電気的に接続されるように収容し、前記照合電極が収容された前記取付け治具を、前記凹部内に前記収容部が配置されるように、コンクリート構造物の表面に着脱可能に取り付けることが好ましい。

前記取付け治具に照合電極を予め収容してから、コンクリート構造物内部に前記取付け治具を取り付ける場合には、取付け治具と照合電極を同時にコンクリート構造物に取り付けることができるため、作業現場での工程が少なくできる。
よって、コンクリート構造物が橋梁の下面など作業しにくい場所の場合でも、作業が容易に行える。

また、本発明では、前記凹部の内面に導電層を形成することが好ましい。

導電性層を設けることで、確実に照合電極とコンクリートとの導電性を確保することができる。

本発明のコンクリート構造物は、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において、前記コンクリートの表面に開口する凹部を備え、前記凹部に、前記鋼材の電位を測定する照合電極が設置されていることを特徴としている。

本発明によれば、コンクリート構造物への照合電極の設置や取り外しが容易に行え、よって照合電極の取替えが容易に行える。

本実施形態のコンクリート構造物を示す概略一部断面図 （ａ）本実施形態の取付け治具を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＸ-Ｘ線断面図 （ａ）〜（ｅ）本実施形態の設置方法の各工程を示す一部断面図 実施例で用いたコンクリート構造物を示す一部概略図

以下、本発明に係る実施形態について説明する。
まず、照合電極が設置された本発明のコンクリート構造物について、図１および図２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に示すように、コンクリート１内部に鉄筋などの鋼材２および電気防食用の陽極３が埋設されている。
前記コンクリート構造物１０の表面には、照合電極６が設置された凹部４が形成されている。

前記照合電極６は、取付け治具５に収納されて前記凹部４内に設置されている。
前記凹部４内面には、前記取付け治具５の外側に配置される第一導電層１１が形成されている。
前記照合電極６が収納されている取付け治具５の内面には、前記照合電極６の外側に配置される第二導電層１２が形成されている。

前記取付け治具５は、図２に示すように、筒状の側壁面７ａと底面７ｂに囲まれた収容部７と、前記収容部７の開口部の周縁部から外側に突設された鍔状部８とからなる。
前記底面７ｂには複数の貫通孔９が形成されている。
前記鍔状部８には４箇所にネジ孔８ａが形成されている。

前記取付け治具５は、絶縁性材料から形成されていることが好ましい。
前記取付け治具５の設置される付近のコンクリート中に陽極が埋設されている場合には、照合電極を陽極から絶縁しておく必要があるためである。
前記絶縁性材料としては、塩化ビニルなどの絶縁性の合成樹脂などを使用することができる。
前記取付け治具５が陽極付近に配置されない場合には、鉄やステンレスなどの金属から前記取付け治具を形成してもよい。

前記取付け治具５は、図１に示すように、前記収容部７の側壁面７ａが、前記凹部４内面に前記導電層１１を介して接触するように嵌合され、前記鍔状部８が、前記凹部４周囲のコンクリート表面上に位置するように配置されて、コンクリート構造物に取り付けられている。
前記鍔状部８は、前記ネジ孔８ａにネジ１５が挿入されて前記鍔状部８がコンクリート表面にネジ留めされており、これによって、前記取付け治具５がコンクリート表面に固定されている。

前記照合電極としては、耐久性の観点から、鉛照合電極、ハフニウム照合電極、二酸化マンガン照合電極などの埋設可能な照合電極を用いることが好ましい。

前記照合電極６は、内部の電解質溶液を外部と接触させるべく多孔質材料から形成されている先端部６ａと、内部の電極体と接続され後端から外部に延出されているリード線６ｂとを備えている。
前記照合電極６は、前記取付け治具５の収容部７内に、前記先端部６ａが前記収容部７の底部７ｂに接触するように収納され、後端側は収容部７から突出されている。
従って、前記照合電極６は、後端側がコンクリート１表面から突出するように設置されている。

前記凹部４内面および取付け治具５の収容部７内面に形成された第一導電層１１、第二導電層１２は、モルタル、あるいはＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などのセメント組成物用の保水材料等の導電性を有する形成材料から形成されている。
前記第一導電層１１、第二導電層１２の形成材料としてはモルタルが、コンクリートとの一体化が良好にでき、また、耐久性が良好であるため好ましい。前記モルタルとしては、特に、電気抵抗の低いもの、例えば１００kΩ・cm以下のモルタルが好ましい。

前記第一導電層１１、第二導電層１２は、前記凹部４及び収容部７の内面全面に亘って設けられていても良いが、少なくとも、前記取付け治具５の底部７ｂの貫通孔９付近には、前記第一導電層１１、第二導電層１２が設けられており、且つ、前記貫通孔９内部に第一導電層１１及び第二導電層１２の形成材料が入り込み、貫通孔９内で両者が接触するように形成されている。

前記貫通孔９内で第一導電層１１及び第二導電層１２が接触していることによって、前記貫通孔９を介して前記取付け治具５の前記収容部７の内部と外部とが電気的に接続される。すなわち、貫通孔が接続部として形成されている。

次に、本実施形態のコンクリート構造体へ照合電極を設置する方法について図３に従って説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、鋼材２および陽極３が埋設されているコンクリート構造物の下面側のコンクリート１表面を削ってコンクリートの表面に開口している凹部４を形成する。
この時、陽極３が凹部４の深さよりも浅い位置に存在している場合には、陽極３の一部に孔を形成して、前記凹部４が陽極３を貫通するように設ける。

次に、図３（ｂ）に示すように、前記凹部４内面に、モルタルなどの導電性材料を塗布して第一導電層１１を形成する。
前記第一導電層１１は、凹部４の内面全体に塗布してもよく、また、取付け治具５の底部７ｂが接触する位置のみに塗布してもよい。

前記第一導電層１１の形成材料としてモルタルなどのように塗布する際にはペースト状であって、時間が経過すると固化するものを用いる場合には、完全に固化する前に、取付け治具５を取り付けることが好ましい。
第一導電層１１が完全に固化する前に、前記取付け治具５を凹部４に取り付けることで、前記取付け治具５の貫通孔９内に、第一導電層１１の形成材料であるモルタルを入りこませることが容易に行える。

前記取付け治具５を前記凹部４に取り付けるためには、図３（ｃ）に示すように、まず筒状の収容部７の側壁面７ａを凹部４内に嵌めこみ、前記鍔状部８をコンクリート１の表面に密着させる。
次に、前記鍔上部８の固定孔８ａにネジ１５を差しこみ、コンクリート１表面にネジ留めすることで、取付け治具５をコンクリート１に固定する。

次に、図３（ｄ）に示すように、前記収容部７内面にモルタルなどの導電性材料を塗布して第二導電層１２を形成する。
前記第二導電層１２としては、ペースト状の導電性材料を前記貫通孔９内にも充填するように塗布することによって、前記第一導電層１１と貫通孔９内で接触するように形成する。

さらに、図３（ｅ）に示すように、照合電極６をその先端部６ａが第二導電層１２に接触するように前記収容部７に挿入する。
前記第二導電層１２を、モルタルのように固化する材料で形成する場合には、第二導電層１２が完全に固化する前に照合電極６を収容部７に収納して、第二導電層１２を固化させて、該固化した第二導電層１２で照合電極６を収容部７に固定することができる。
照合電極６の後側のリード線６ｂは、コンクリート構造物１０の外部に設置した電圧計(図示せず)に接続する。さらに、電圧計の一方の端子は、鋼材２と接続しておく。

前記のようにコンクリート構造物に設置された照合電極６は、鋼材２付近のコンクリート１と、取付け治具５の貫通孔９を通して、第一導電層１１および第二導電層１２によって電気的に接続されている。
従って、照合電極として鋼材の電位を測定して、腐食状態をモニタリングすることができる。

また、照合電極６を長期間使用した後に新しい照合電極と交換する場合には、まず、前記取付け治具５のネジ１５をはずして、取付け治具５ごとコンクリート表面から古い照合電極を取り外す。
そして、取付け治具５を取り除いた凹部４に、再度前記と同様の設置方法で、新しい照合電極を設置する。

このように、照合電極を取り替える場合に、コンクリート表面を削るなどのおおがかりな工事を少なくとも低減でき、簡単に取替え作業が行なえる。

尚、前記実施形態の設置方法においては、まず、取付け治具５を凹部４に取り付けてから、照合電極６を設置したが、照合電極を予め取付け治具の収容部内に収納しておき、照合電極６ごと取付け治具をコンクリート構造体に取り付けても良い。
この場合には、照合電極が収納された取付け治具を、コンクリート構造物の設置場所に取り付ければよく、現場での作業が少なくてすむ、という利点がある。
従って、橋梁の下面側など、取り付け作業しにくいコンクリート構造物へ照合電極を設置する場合には、作業がより容易にできる。

また、前記実施形態では、取付け治具５の両面に第一導電層１１および第二導電層１２を形成して、貫通孔９内で第一導電層１１と第二導電層１２の形成材料を接触させることで、取付け治具５の収容部の内部と外部とを電気的に接続する接続部としたが、このような導電層を設けることは必ずしも必要ではない。
例えば、前記照合電極６の先端部６ａを柔軟性を有するスポンジなどから形成し、該照合電極６の先端部６ａを貫通孔９を介して直接凹部４内壁と接触させることで、前記収容部７の内部と外部とを電気的に接続してもよい。
或いは、取付け治具５の収容部の一部を導電性材料で形成することで、取付け治具の内部と外部を電気的に接続できる接続部を形成しても良い。

さらに、前記実施形態では、凹部４に取付け治具５を介して照合電極６を設置したが、凹部４内に直接照合電極６を設置してもよい。
この場合にも、コンクリート表面に開口している凹部４に直接照合電極６を挿入して、周囲をモルタルなどで固定することで、照合電極の取替え時にはコンクリートを削ることなくコンクリートの表面から照合電極を取り出すことができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

(実施例)
（コンクリート供試体）
長さ４００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ１５０ｍｍのコンクリート供試体の下面の表面に、深さ４０ｍｍ，直径５０ｍｍの凹部を形成した。
内部には、下面からの位置７５ｍｍの位置に直径９ｍｍの鋼材（鉄筋）を埋設した。
尚、鋼材の先端部は電位測定用にコンクリート供試体の側面から突出させておいた。

（取付け治具）
取付け治具としては、図２に示す形状の塩化ビニル製の取付け治具であって、サイズが、筒状部の内径３５ｍｍ、外径４５ｍｍ、深さ３５ｍｍ、鍔状部の差し渡し径５０ｍｍのものを用いた。

（照合電極）
照合電極としては、埋設用照合電極、商品名ＰｂＭ−５型（日本防蝕工業株式会社製）を２本用いた。

(導電層)
取付け治具と凹部との間に設ける導電層、および取付け治具と照合電極との間に設ける導電層の材料としては、いずれにもモルタルペースト（商品名 エルガード モルタルＲＭ、住友大阪セメント株式会社製を水材料比１８％で混練したもの）を用いた。

前記コンクリート供試体に照合電極を図４に示す配置で２つの照合電極を設置した。
まず、前記実施形態と同様に、コンクリート表面の凹部にモルタルペーストを塗布し、凹部に取付け治具を取り付け、この取付け治具に照合電極の一つを収納し、モルタルペーストで固定した。
もう一方の照合電極はコンクリートの下面から３５ｍｍの位置に照合電極を埋設した。
尚、２つの照合電極は電圧を検知する先端部の位置が、鋼材からの距離が同じ程度になるように凹部および埋設位置を設定した。

取付け治具に固定されている照合電極のリード線を、電圧計（商品名：７３４−０１、横河メータ＆インスツルメンツ株式会社製）のマイナス端子に接続しておき、一方、前記鋼材に予め接続しておいたリード線を電圧計のプラス端子に接続して、前記鋼材の電位を測定した。
次ぎに、埋設された照合電極のリード線と、前記鋼材のリード線とをそれぞれ前記電圧計と接続して、鋼材の電位を測定した。
結果を表１に示す。

表１の結果より、本実施例の照合電極の設置方法で設置した照合電極と、従来の埋設した照合電極での測定結果には差がなく、本実施例の設置方法で照合電極を設置しても精度に影響がないことが明らかである。

さらに、６ヶ月経過後に一度、取付け治具ごと照合電極を取り外し、再度同様の手順で取り付けて、埋設された照合電極との測定結果を比較したものを表２に示す。

表２に示す結果においても、埋め込み式の照合電極と測定精度に差はなかった。

１：コンクリート、
２：鋼材、
５：取付け治具
６：照合電極、
７：収容部、
９：貫通孔
10：コンクリート構造物、
11：第一導電層、
12：第二導電層。

Claims (7)

1. 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への照合電極の設置方法において、
   前記コンクリート構造物の表面に開口する凹部を前記コンクリートの表面に形成し、前記凹部内に、前記照合電極を、前記鋼材の電位を測定可能に設置することを特徴とする照合電極の設置方法。
2. 前記照合電極が収容される収容部と、前記収容部の内側と外側とを電気的に接続する接続部とを備えた取付け治具を、前記凹部内に前記収容部が配置されるようにコンクリート構造物の表面に着脱可能に取り付け、前記コンクリート構造物に取り付けられた前記取付け治具の前記収容部に前記照合電極を収容し、前記接続部を介して前記照合電極と前記収容部の外側とを電気的に接続する請求項１に記載の照合電極の設置方法。
3. 前記照合電極が収容される収容部と前記収容部の内側と外側とを電気的に接続する接続部とを備えた取付け治具の前記収容部に、前記照合電極を、前記接続部に電気的に接続されるように収容し、前記照合電極が収容された前記取付け治具を、前記凹部内に前記収容部が配置するように、コンクリート構造物の表面に着脱可能に取り付ける請求項１に記載の照合電極の設置方法。
4. 前記凹部の内面に導電層を形成する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照合電極の設置方法。
5. 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において、
   前記コンクリートの表面に開口する凹部を備え、前記凹部に、前記鋼材の電位を測定する照合電極が設置されていることを特徴とするコンクリート構造物。
6. 前記照合電極が収容された収容部と、前記収容部内の前記照合電極と外部とを電気的に接続する接続部とを備えた取付け治具が、前記凹部内に前記収容部が配置されて前記コンクリート構造物の表面に着脱可能に取り付けられている請求項５に記載のコンクリート構造物。
7. 前記凹部と前記収容部の間に導電層が備えられており、前記導電層と前記収容部内の前記照合電極が前記接続部を介して電気的に接続されている請求項６に記載のコンクリート構造物。

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