JP2015090041A - Corrosion prevention system - Google Patents

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齋藤 博之
Hiroyuki Saito
博之 齋藤
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日本電信電話株式会社
Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt>
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly restrain corrosion of a steel material buried in concrete by electric anticorrosion.SOLUTION: A corrosion prevention system comprises a concrete structure 102 with a reinforcement 101 buried therein and a plurality of voltage impression parts 103a, 103b, 103c and 103d buried in the concrete structure 102 together with the reinforcement 101. The voltage impression parts 103a, 103b, 103c and 103d comprise respectively reference electrodes 104a, 104b, 104c and 104d and counter electrodes 105a, 105b, 105c and 105d. For each of the plurality of voltage impression parts, a control part 106 controls electric potential between the reinforcement 101 and the counter electrode, into a state where an electric potential difference between the reference electrode and the reinforcement 101 becomes electric potential of a stable area of Fe regulated by a Pourbaix diagram of the Fe.

Description

本発明は、鉄筋コンクリート構造体など、コンクリート中に鋼材を埋設している構造体における鋼材の腐食を防止する腐食防止システムに関するものである。 The present invention, such as reinforced concrete structure, to a corrosion prevention system for preventing corrosion of steel materials in a structure that is embedded steel in the concrete.

例えば、架空構造物の一つであるコンクリート柱は,地上に存在し,通信線を支持する設備であり、電柱,つり線,支線,金物類から構成されている。 For example, concrete columns is one of the fictitious structure is present on the ground, a facility for supporting the communication lines, telephone poles, fishing line, branch, and a Ironmongery. 架空構造物は、通信サービスを提供するための基盤となるインフラ設備を安全に構築するように設計されている。 Fictitious structure is designed infrastructure underlying for providing communication service facility to build safely.

一方、長期に利用されてきた社会基盤(インフラ設備)の損傷事例が現出し始めている。 On the other hand, damage the case of the social infrastructure that long-term to have been used (infrastructure) are beginning to emerge. 通信サービスを提供するためのインフラ設備は、全国津々浦々に設置されており、これらを適切な時期に交換することは必要不可欠である。 Infrastructure for providing communications services are installed all over the country, it is essential to replace them at the appropriate time. コンクリート柱は、いわゆる鉄筋コンクリート製であり、内部に緊張筋および非緊張筋などの鉄筋が埋設され、下部は、地面に挿設されている。 Concrete columns is made of so-called reinforced concrete, rebar, such as tension muscle and unstrained muscles is embedded therein, the lower is inserted into the ground.

このような設備は、長期間使用による経年劣化は避けられず、例えば、コンクリート内の鉄筋の腐食が進行することにより折損する場合がある(特許文献1参照)。 Such equipment, aging is inevitable due to long-term use, for example, may be broken by corrosion of reinforcing bars in the concrete proceeds (see Patent Document 1). このため、コンクリートに埋設されている鋼材の腐食状況を調査し、この調査の結果をもとにコンクリート柱の交換を行い、劣化による破損を防ぐ措置をとっている。 For this reason, to investigate the corrosion status of steel that are embedded in the concrete, to exchange of concrete pillars on the basis of the results of this survey, it is taking measures to prevent damage due to deterioration. ただし、この技術は、構造体の保全を、適切な交換によって行うものであり、構造体の経年劣化を防ごうとするものではない。 However, this technique, the integrity of the structure, which performs the appropriate exchange, do not try to prevent the aging of the structures.

これに対し、鋼材の電位を制御して防食する電気防食がある。 In contrast, there is a cathodic protection to corrosion by controlling the potential of the steel. 通常、コンクリートのpHは12前後のアルカリ性であるが、コンクリートが中性化すると、pHが8程度まで低下する。 Usually, the pH of the concrete is alkaline 12 before and after, when the concrete is neutralized, pH is lowered to about 8. また、ひび割れにより外部と通じる状態となると、外界の中性領域の水や空気などが鉄筋にまで浸入してくる。 Also, if a state of communication with the outside by cracking, such as water or air outside of the neutral region comes penetrates to the rebar. 図2に示すように、鉄筋の主成分であるFeは、水と共存するとイオン化し、「水素発生領域」で水より水素を発生させて腐食する。 As shown in FIG. 2, Fe is a main component of the reinforcing bar, when coexisting with water ionized, corroded to generate hydrogen from water in a "hydrogen generation area".

電気防食では、鋼材(鉄筋)の電位を制御し、図2における酸化物が安定な領域とすることで防食する。 In cathodic protection, and controlling the potential of the steel (rebar), oxides of 2 to corrosion by a stable region. このような電位の制御のために、鉄筋コンクリート構造体の電気防食では、コンクリートの内部に対極(陽極),参照極を設け、鉄筋を作用極とし、参照極で測定される電位をもとに、作用極と対極との間の電位を制御し、鉄筋を防食している(非特許文献1参照)。 For such control of the electric potential, the cathodic protection of reinforced concrete structures, the counter electrode inside the concrete (anode), a reference electrode is provided, the reinforcing bars to a working electrode, based on the potential measured by the reference electrode, and controlling the potential between the working electrode and the counter electrode, and anticorrosion rebar (see non-Patent Document 1). また、この技術においては、複数の参照極を設け、各部位での確認を行うようにしている。 Also, in this technique, a plurality of reference electrodes, and to perform the check at each site.

特開2012−220295号公報 JP 2012-220295 JP

しかしながら、上述した技術では、コンクリート構造体の全域にわたって広範囲に埋設されている鋼材(鉄筋)に対し、等電位とされた対極で防食しているため、次に示すような問題が発生していた。 However, in the above-described technology, to steel (rebar) that have been extensively buried over the entire region of the concrete structure, since the corrosion by the equipotential been counter electrode, problems such as the following have occurred .

コンクリート構造体では、埋設されている鋼材の全域に腐食が発生するものではなく、例えばコンクリートに亀裂が形成されて鋼材に外気が接触可能となる箇所が発生するなど、鋼材周囲のpHがアルカリ状態より中性に近い状態となった箇所に腐食が発生する。 The concrete structure, and not corrosion over the entire steel is embedded is generated, for example, concrete cracks are formed in the steel, such as location where the outside air is possible contact occurs, pH of the surrounding steel is alkaline conditions corrosion occurs at a place in a state closer to neutral. このように局所的に発生する腐食に対し、従来では、平均的な値による電気防食となり、特に腐食が進んでいる箇所に対して腐食を防止するための適切な電位制御ができず、腐食を抑制できない場合が発生するという問題があった。 Thus to locally occurring corrosion, conventionally, becomes cathodic protection by average values ​​can not appropriate potential control for preventing corrosion, particularly for point corrosion is proceeding, the corrosion If you can not be suppressed there is a problem that occurs.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、コンクリート中に埋設されている鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, the corrosion of steel are embedded in the concrete, by cathodic protection, and an object thereof is to allow appropriately suppressed.

本発明に係る腐食防止システムは、鋼材が埋設されたコンクリート構造体と、コンクリート構造体に鋼材とともに埋設され、参照極および対極からなる複数の電圧印加手段と、電圧印加手段毎に、参照極と鋼材との間の電位差が、Feのプルーベダイヤグラムより規定されるFeの安定域の電位となる状態に、鋼材と対極との間の電位を制御する制御手段とを備える。 Corrosion prevention system according to the present invention, and concrete structure steel is embedded, embedded with steel in the concrete structure, a plurality of voltage applying means consisting of a reference electrode and a counter electrode, each voltage applying means, and reference electrode the potential difference between the steel material, in a state where a potential of the stability range of Fe is defined from sprue base diagram of Fe, and a control means for controlling the potential between the steel and the counter electrode.

以上説明したことにより、本発明によれば、コンクリート中に埋設されている鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるという優れた効果が得られる。 Thus what has been described, according to the present invention, the corrosion of steel are embedded in the concrete, by cathodic protection, excellent effect can be adequately suppressed is obtained.

図1は、本発明の実施の形態における腐食防止システムの構成を示す構成図である。 Figure 1 is a block diagram showing a configuration of a corrosion prevention system according to an embodiment of the present invention. 図2は、Feのプルーベダイヤグラムである。 Figure 2 is a sprue base diagram of Fe.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, will be described with reference to the drawings embodiments of the present invention. 図1は、本発明の実施の形態における腐食防止システムの構成を示す構成図である。 Figure 1 is a block diagram showing a configuration of a corrosion prevention system according to an embodiment of the present invention. このシステムは、鉄筋(鋼材)101が埋設されたコンクリート構造体102と、コンクリート構造体102に鉄筋101とともに埋設された複数の電圧印加部103a,103b,103c,103dとを備える。 The system comprises a concrete structure 102 rebar (steel) 101 is embedded, a plurality of voltage applying section 103a of the concrete structure 102 is embedded with reinforcing bars 101, 103b, 103c, and 103d. コンクリート構造体102は、例えば、鉄筋コンクリート製のコンクリート柱である。 Concrete structure 102 is, for example, a reinforced concrete of the concrete pillars.

ここでは、4つの電圧印加部を備える場合について説明している。 Here, a case is explained with four voltage applying unit. 電圧印加部103a,103b,103c,103dは、各々が、参照極104a,104b,104c,104dおよび対極105a,105b,105c,105dを備える。 Voltage applying unit 103a, 103b, 103c, 103d are each provided with reference electrode 104a, 104b, 104c, 104d and the counter electrode 105a, 105b, 105c, and 105d. 複数の電圧印加部は、鉄筋101が延在する方向に配列されていればよい。 A plurality of voltage application unit only needs to be arranged in a direction reinforcing bars 101 extend. また、各対極は、鉄筋101の延在方向に対して平行な状態に配置すればよい。 Each counter electrode may be disposed in parallel to the extending direction of the reinforcing bars 101.

なお、電圧印加部は、4つに限るものではなく、防食対象となる鋼材の長さに適合させて、配置する数を適宜に設定すればよい。 Incidentally, the voltage application unit is not limited to four, be adapted to the length of the steel to be corrosion interest, the number of may be appropriately set to be located. 各対極は、電流が流れれば足り、防食対象の鋼材と同種の鋼材から構成すればよい。 Each counter is only necessary current flows through, may be constructed from corrosion target steel of the same type steel. また、炭素電極、白金などのコンクリートのアルカリ性に耐える材料を適宜に選択し、各対極の材料として用いてもよい。 Further, carbon electrodes, appropriately selected in a material resistant to alkaline concrete, such as platinum, may be used as a material for the counter electrode.

各参照極は、銀塩化銀電極,カロメル電極など一般に使用されているものから適宜選定すればよい。 Each reference electrode is silver-silver chloride electrode may be appropriately selected from those commonly used such as calomel electrode. ただし、参照極は、塩化物イオンを生成しないものであることがより好ましく、この観点では、イリジウム/イリジウム酸化物電極を用いるとよい。 However, the reference electrode is more preferably one which does not generate chloride ions, in this aspect, it is preferable to use an iridium / iridium oxide electrode.

また、このシステムは、参照極と鉄筋101との間で測定される電位により、鉄筋101と対極との間の電位を制御する制御部106を備える。 The system also by the potential measured between the reference electrode and the rebar 101, a control unit 106 for controlling the potential between the reinforcing bars 101 and the counter electrode. 制御部106は、電圧印加部103a,103b,103c,103d毎に、参照極104a,104b,104c,104dと鉄筋101との間の電位差が、Feのプルーベダイヤグラムより規定されるFeの安定域の電位となる状態に、鉄筋101と対極105a,105b,105c,105dとの間の電位を制御する。 Control unit 106, a voltage applying unit 103a, 103b, 103c, each 103d, reference electrode 104a, 104b, 104c, the potential difference between the 104d and rebar 101, stable region of Fe defined from sprue base diagram of Fe the state of the potential, controls rebar 101 and the counter electrode 105a, 105b, 105c, the potential between the 105d. なお、各電極および鉄筋101は、導線を絶縁被覆したリード線を用いて制御部106に接続すればよい。 Each electrode and rebar 101 may be connected to the control unit 106 using the lead conductors and insulating coating. また、鉄筋101は、アースを経由して制御部106に接続してもよい。 Moreover, reinforcing bars 101 may be connected to the control unit 106 via the ground.

ここで、図2に示すFeのプルーベダイヤグラム(電位−pH図)より、鋼製既設物品を構成する鋼材の主要成分であるFeは、水と共存するとイオン化し、「水素発生腐食域」で水素を発生して腐食する。 Here, from the sprue base diagram of Fe shown in FIG. 2 (potential -pH view), Fe is a main component of the steel constituting the steel existing article, ionized when coexisting with water, the "hydrogen generating corrosion zone" corrosion and generate hydrogen. この腐食を防止するためには、図2において、Feがイオンなどとならない安定な領域として規定される状態に、鋼材の電位を制御すればよいことがわかる。 To prevent this corrosion, in FIG. 2, Fe is the state defined as a stable region that do not ion, it can be seen that it is sufficient to control the potential of the steel.

例えば、コンクリート構造体102を二酸化炭素ガス中に配置することで強制的に中性化してpHが9程度とし、鉄筋101の腐食が開始させる。 For example, the concrete structure 102 forcibly pH was neutralized is about 9 by placing the carbon dioxide gas, corrosion of the reinforcing bars 101 is started. このようにして腐食を開始させた時点で、制御部106の制御により、Fe(OH) 3が安定となる領域まで、鉄筋101をアノード側に分極する。 When this manner was initiated corrosion, the control of the control unit 106, to the region where Fe (OH) 3 becomes stable, polarizing the rebar 101 to the anode side. 具体的には、鉄筋101の電位を+0.3V(対標準水素電極SHE換算,以下同じ)とする。 Specifically, the potential of the rebar 101 + 0.3V (vs. standard hydrogen electrode SHE terms, hereinafter the same) to.

以上のことにより,鉄筋101は、アノードとして電流を流失するが,実際にはFe(OH) 3が安定な被膜となるので流失する電流は極めて小さい。 By the above, rebar 101 is washed away the current as the anode, a current flows away the actual Fe (OH) 3 becomes stable film on the very small. 実際には,実験上,流失する電流は0.1μA・cm -2以下となった。 In fact, experimental, current flows away became 0.1 .mu.A · cm -2 or less. これは平均的には年に1μm程度以下の腐食速度である。 This is the average is the corrosion rate of less than about 1μm year.

ここで、実際の鉄筋コンクリート構造では、必ずしも均一に中性化が生じるわけではなく、ひび割れを起点とする短回路拡散で局所的な部分が優先的に中性化することも多い。 Here, in the actual reinforced concrete structures, not necessarily uniformly does not mean neutralization occurs, often locally part the short circuit diffusion originating cracks preferentially neutralized. これに対し、実施の形態では、複数の電圧印加部を設け、これらを各々個別に局所的に電位制御するようにしているので、局所的に発生する腐食に対して局所的に電気防食できる状態となる。 State the contrary, in the embodiment, a plurality of the voltage application unit is provided, since they each have to be individually localized potential control, which can be locally sacrificial against locally generated corroded to become. なお、上記のアノード側への分極は本質ではなく、カソード側に分極することも考えられる。 Incidentally, the polarization to said anode side is not essential, it is conceivable to polarized on the cathode side. カソード側では、還元反応が生じるので、鉄筋101をカソード側に分極すると、この表面での鉄の酸化反応は極めて生じにくくなると考えられる。 On the cathode side, because the reduction reaction occurs, when polarizing the rebar 101 on the cathode side, the oxidation reaction of the iron in the surface is considered less likely quite occur.

以上に説明したように、本発明によれば、参照極および対極からなる複数の電圧印加部を、鋼材とともにコンクリート構造体に埋設するようにしたので、鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるようになる。 As described above, according to the present invention, the plurality comprising a reference electrode and a counter electrode voltage applying unit. Thus embedded in the concrete structure with steel, the corrosion of steel by cathodic protection, appropriate so it can be suppressed. また、本発明によれば、pH低下領域が局所的に発生した場合に対し、全域に電気防食を実施するのではなく、局所的に電気防食が実施できるので、電力のむだが抑制できるようになる。 Further, according to the present invention, with respect to the case where pH decrease region is locally generated, rather than carrying out the cathodic protection over the entire region, because locally can be performed is cathodic protection, as waste of power can be prevented Become.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, without departing from the teachings of the present invention, by those skilled in the art, many variations and combinations are feasible it is obvious.

101…鉄筋(鋼材)、102…コンクリート構造体、103a,103b,103c,103d…電圧印加部、104a,104b,104c,104d…参照極、105a,105b,105c,105d…対極、106…制御部。 101 ... rebar (steel), 102 ... concrete structures, 103a, 103b, 103c, 103d ... voltage applying unit, 104a, 104b, 104c, 104d ... reference electrode, 105a, 105b, 105c, 105d ... counter, 106 ... control unit .

Claims (1)

  1. 鋼材が埋設されたコンクリート構造体と、 And concrete structure steel is embedded,
    前記コンクリート構造体に前記鋼材とともに埋設され、参照極および対極からなる複数の電圧印加手段と、 A plurality of voltage applying means consisting of the embedded together with the steel in the concrete structure, reference electrode and counter electrode,
    前記電圧印加手段毎に、前記参照極と前記鋼材との間の電位差が、Feのプルーベダイヤグラムより規定されるFeの安定域の電位となる状態に、前記鋼材と前記対極との間の電位を制御する制御手段と を備えることを特徴とする腐食防止システム。 For each of said voltage applying means, the potential between the potential difference between the steel product and the reference electrode, in a state where a potential of the stability range of Fe is defined from sprue base diagram of Fe, and the steel and the counter electrode corrosion prevention system, characterized in that it comprises a control means for controlling.
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