JP2015175016A - concrete structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄筋の腐食を抑制するためのコンクリート構造体に関する。 The present invention relates to a concrete structure for suppressing corrosion of reinforcing bars.
コンクリート構造体は、建築や土木の構造体として多く用いられてきた。しかし、補強されていないコンクリート構造体の圧縮強度は引張強度の10倍程度であるため、引張応力に抗する補強を必要としていた。例えば、補強に鉄筋を用いることにより、鉄筋がコンクリート構造体に加えられる引張応力を負担し、コンクリート構造体及び鉄筋がコンクリート構造体に加えられる圧縮応力を負担する。なお、コンクリート構造体の材料であるコンクリート中はアルカリ性に保たれているため、鉄筋は不働態と呼ばれる状態となり、極めて腐食しにくくなることが知られている。 Concrete structures have often been used as structures for construction and civil engineering. However, since the compressive strength of the unreinforced concrete structure is about 10 times the tensile strength, reinforcement against the tensile stress is required. For example, by using a reinforcing bar for reinforcement, the reinforcing bar bears a tensile stress applied to the concrete structure, and the concrete structure and the reinforcing bar bear a compressive stress applied to the concrete structure. In addition, since the concrete which is a material of the concrete structure is kept alkaline, it is known that the reinforcing bar is in a state called a passive state and is extremely difficult to be corroded.
しかしながら、鉄筋を補強材として用いたコンクリート構造体においては、まれに鉄筋の腐食が発生する。腐食が生じる理由としては、大気中の二酸化炭素によりアルカリ性が中和され、不働態状態が維持できなくなるからである。不働態状態が維持できなくなると、鉄がイオン化するアノード化と空気中の酸素がイオン化し、水そのものの分解や水中の水素イオンが水素に戻るカソード化とが進行し、鉄筋表面で水素が発生する。この水素が鉄筋に侵入し、いわゆる遅れ破壊を引き起こすとされている。 However, in a concrete structure using a reinforcing bar as a reinforcing material, corrosion of the reinforcing bar rarely occurs. The reason why corrosion occurs is that the alkalinity is neutralized by carbon dioxide in the atmosphere, and the passive state cannot be maintained. If the passive state cannot be maintained, anodization, in which iron ionizes, and oxygen in the air ionize, the water itself decomposes and cathodization in which hydrogen ions in water return to hydrogen proceeds, generating hydrogen on the surface of the reinforcing bar. To do. It is said that this hydrogen penetrates the reinforcing bar and causes so-called delayed fracture.
以下に、その過程を一例として概説する。水素発生の際には、次の式(1)に示す鉄筋表面の一部分において鉄が腐食してイオン化する反応と釣り合うように、式(2)及び式(3)に示す鉄筋表面の他の部分においてコンクリート中の水分に含まれる水素イオンが水素となる反応を生じる。この際に生じた水素が鉄筋表面に吸着されて鉄筋中に侵入すると考えられている。 The process is outlined below as an example. When hydrogen is generated, other parts of the reinforcing bar surface shown in the equations (2) and (3) are balanced with the reaction of iron corroding and ionizing in a part of the reinforcing bar surface shown in the following equation (1). Causes a reaction in which hydrogen ions contained in moisture in the concrete become hydrogen. It is considered that hydrogen generated at this time is adsorbed on the surface of the reinforcing bar and enters the reinforcing bar.
対策として、鉄筋への水素の侵入を軽減する方法、鉄筋の合金組成を変える方法、鉄筋に侵入した水素を金属組織内に強く束縛する方法等が検討された。しかし、これらの対策は鉄筋表面における水素の発生を抑えることはできないため、根本的には鉄筋の遅れ破壊を止めることはできない。 As countermeasures, methods for reducing the penetration of hydrogen into the reinforcing bar, a method for changing the alloy composition of the reinforcing bar, a method for strongly binding the hydrogen that has penetrated the reinforcing bar into the metal structure, and the like were studied. However, since these measures cannot suppress the generation of hydrogen on the reinforcing bar surface, the delayed destruction of the reinforcing bar cannot be fundamentally stopped.
従来、このような課題を解決するため、例えば特許文献1では、コンクリート中において、鉄筋に対して貴な酸化還元電位を示す金属または合金とが電気的に接続された状態で埋設されている構造とすることにより、金属又は合金の表面に限って水素を発生させ、鉄筋表面における水素発生を抑制する技術が提案されている。 Conventionally, in order to solve such a problem, for example, in Patent Document 1, a structure in which a metal or an alloy having a noble oxidation-reduction potential is electrically connected to a reinforcing bar in concrete is embedded. Thus, a technique has been proposed in which hydrogen is generated only on the surface of a metal or alloy and the generation of hydrogen on the surface of the reinforcing bar is suppressed.
このような従来技術の構造体によれば、鉄筋に対して貴な酸化還元電位を示す金属または合金とが電気的に接続された状態であることが、鉄筋表面における水素発生を抑制する条件となる。しかしながら、例えば鉄筋と金属または合金との間に充填されるコンクリートの量が多い場合、鉄筋と金属または合金との間でコンクリートを経由したイオン電導が発生しなくなる。 According to such a prior art structure, the state in which the metal or alloy showing a noble oxidation-reduction potential is electrically connected to the reinforcing bar is a condition for suppressing hydrogen generation on the reinforcing bar surface. Become. However, for example, when the amount of concrete filled between the reinforcing bar and the metal or alloy is large, ion conduction via the concrete does not occur between the reinforcing bar and the metal or alloy.
このため、鉄筋(鉄)をアノードとし、金属または合金をカソードとする電池が構成されて、コンクリート中の水に対する鉄筋の電位が、金属または合金と電気的に接続された鉄筋の場合のように、貴な方向へのシフトしなくなり、結果として鉄筋表面における水素発生を抑制できなくなるという問題点があった。 For this reason, a battery having a reinforcing bar (iron) as an anode and a metal or alloy as a cathode is configured, and the potential of the reinforcing bar with respect to water in the concrete is as in the case of a reinforcing bar electrically connected to the metal or alloy. However, there is a problem that the shift in the noble direction is stopped, and as a result, the generation of hydrogen on the reinforcing bar surface cannot be suppressed.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、鉄筋における水素発生を確実に抑制でき、鉄筋の遅れ破壊を安定的に抑制できるコンクリート構造体を提供することを目的としている。 This invention is for solving such a subject, and it aims at providing the concrete structure which can suppress the hydrogen generation | occurrence | production in a reinforcing bar reliably, and can suppress the delayed fracture of a reinforcing bar stably.
このような目的を達成するために、本発明にかかるコンクリート構造体は、鉄筋と、鉄に対して貴な電位を示す第1の金属又は合金とが、第1の配線を介して電気的に接続された状態でコンクリートに埋設されてなるコンクリート構造体であって、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金とは、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金とが前記コンクリートを電解質とする第1の腐食電池を形成しうる第1の距離に配置されているものである。 In order to achieve such an object, in the concrete structure according to the present invention, a reinforcing bar and a first metal or alloy showing a noble potential with respect to iron are electrically connected via the first wiring. A concrete structure that is embedded in concrete in a connected state, wherein the reinforcing bar and the first metal or alloy are the reinforcing bar and the first metal or alloy that use the concrete as an electrolyte. It is arrange | positioned in the 1st distance which can form one corrosion battery.
また、本発明にかかる上記コンクリート構造体の一構成例は、前記第1の距離が、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金との間に位置する前記コンクリートによる電圧降下が発生しても、前記第1の金属又は合金が前記鉄筋に対して電位的に貴となる距離からなるものである。 Moreover, even if the voltage drop by the said concrete in which the said 1st distance is located between the said reinforcing bar and the said 1st metal or alloy generate | occur | produces one structural example of the said concrete structure concerning this invention, The first metal or alloy has a potential that is noble with respect to the reinforcing bar.
また、本発明にかかる上記コンクリート構造体の一構成例は、前記コンクリートの単位距離あたりの抵抗値をRとし、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金との間に発生する電位差をE1とし、前記コンクリートを介して前記第1の金属又は合金側から前記鉄筋側へ流れるイオン電流をI1とした場合、前記第1の距離L1は、E1/(I1×R)より短い距離とするものである。 In addition, in one configuration example of the concrete structure according to the present invention, a resistance value per unit distance of the concrete is R, and a potential difference generated between the reinforcing bar and the first metal or alloy is E1, When the ion current flowing from the first metal or alloy side to the reinforcing bar side through the concrete is I1, the first distance L1 is shorter than E1 / (I1 × R). .
また、本発明にかかる上記コンクリート構造体の一構成例は、第2の配線を介して前記鉄筋と電気的に接続された状態で前記コンクリートに埋設された、鉄に対して卑な電位を示す第2の金属又は合金を備え、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金とは、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金とが前記コンクリートを電解質とする第2の腐食電池を形成しうる第2の距離に配置されているものである。 Moreover, one structural example of the said concrete structure concerning this invention shows a base electric potential with respect to iron embed | buried in the said concrete in the state electrically connected with the said reinforcing bar via the 2nd wiring. The reinforcing bar and the second metal or alloy include a second metal or alloy, and the reinforcing bar and the second metal or alloy can form a second corrosion battery in which the reinforcing metal and the second metal or alloy can use the concrete as an electrolyte. It is arranged at a distance of 2.
また、本発明にかかる上記コンクリート構造体の一構成例は、前記第2の距離が、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金との間に位置する前記コンクリートによる電圧降下が発生しても、前記第2の金属又は合金が鉄に対して電位的に卑となる距離からなるものである。 In addition, in one configuration example of the concrete structure according to the present invention, even if a voltage drop occurs due to the concrete in which the second distance is located between the reinforcing bar and the second metal or alloy, The second metal or alloy is made of a distance that is a potential base relative to iron.
また、本発明にかかる上記コンクリート構造体の一構成例は、前記コンクリートの単位距離あたりの抵抗値をRとし、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金との間に発生する電位差をE2とし、前記コンクリートを介して前記鉄筋側から前記第2の金属又は合金側へ流れるイオン電流をI2とした場合、前記第2の距離L2は、E2/(I2×R)より短い距離とするものである。 In addition, in one configuration example of the concrete structure according to the present invention, a resistance value per unit distance of the concrete is R, and a potential difference generated between the reinforcing bar and the second metal or alloy is E2, When the ion current flowing from the reinforcing bar side to the second metal or alloy side through the concrete is I2, the second distance L2 is shorter than E2 / (I2 × R). .
また、本発明にかかる上記コンクリート構造体の一構成例は、前記鉄筋が、予め応力を与えて前記コンクリート中に埋設されているものである。 Moreover, in one configuration example of the concrete structure according to the present invention, the reinforcing bars are pre-stressed and embedded in the concrete.
本発明によれば、コンクリートを電解質とする鉄筋と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金とからなる腐食電池が、常に形成されるため、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金側でカソード反応が生じる。このため、水素の発生点は、カソードである鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金の周辺となり、結果として、鉄筋からの水素発生を確実に抑制でき、鉄筋の腐食を安定的に抑制することが可能となる。 According to the present invention, since a corrosion battery composed of a rebar with concrete as an electrolyte and a metal or alloy that exhibits a noble potential with respect to iron is always formed, a metal or alloy that exhibits a noble potential with respect to iron. Cathode reaction occurs on the side. For this reason, the hydrogen generation point is in the vicinity of a metal or alloy that shows a noble potential with respect to iron as the cathode. As a result, hydrogen generation from the reinforcing bar can be reliably suppressed, and corrosion of the reinforcing bar is stably suppressed. It becomes possible to do.
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるコンクリート構造体10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるコンクリート構造体を示す説明図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a
このコンクリート構造体10は、コンクリート11と、このコンクリート11中に埋設された鉄筋12、鉄に対して貴な金属又は合金(第1の金属又は合金)13、および鉄筋12と鉄に対して貴な金属又は合金13とを電気的に接続する配線15(第1の配線)とから構成されている。
本実施の形態は、このようにコンクリート構造において、鉄筋12と鉄に対して貴な金属又は合金13とを、コンクリート11を電解質とする腐食電池(第1の腐食電池)を形成しうる距離(第1の距離)L1以下の範囲に配置したものである。
The
In this embodiment, in this concrete structure, a distance (a first corrosion battery) that can form a corrosion battery (first corrosion battery) in which the rebar 12 and a noble metal or
図1では、コンクリート製の電柱の要部断面例が示されており、電柱の長手方向(立設方向)に沿って、柱形状の鉄筋12がコンクリート11中に埋設されている。また、鉄筋12の両脇には、鉄筋12の伸延方向に沿って柱形状の鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13が、鉄筋12から距離L1以下の範囲で離間してコンクリート11中に埋設されている。
FIG. 1 shows an example of a cross section of a main part of a concrete electric pole. A
コンクリート11は、セメントと水とを原料として混合して生成される。混合される水の量は、コンクリート構造体10の使用目的に応じて設定される。一般的な土木、建築の用途であれば、水とセメントとの重量比を5〜60%が好ましい。そして、コンクリート11の体積を補充する目的で、砂や砂利等の骨材を混合する。適当な硬度があり、泥などの有機物を含有、付着せず、吸水量及び塩分が少なく、粒径が均一である等の条件を満たしている必要がある。また、強度を向上させる目的で繊維を混合することもある。繊維は、直線又は曲線形状であり、金属、有機物、無機物であることが好ましい。
The
鉄筋12は、鉄鋼を主原料とする構造用材料である。
鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13は、ニッケル、コバルト、ニッケル−鉄合金、コバルト−鉄合金、銅及びその合金などが好ましい。この際、pH=10〜12.5の範囲で、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13を用いることが好ましい。
配線15は、銅線などの一般的な電気用配線でよく、鉄筋12や鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13の表面に、半田付けなどにより固定すればよい。
The reinforcing
The metal or
The
図1において、コンクリート11中に埋設された鉄筋12は、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13と、配線15を介して電気的に接続されている。ここで、コンクリート11にはセメント部、骨材、および空隙が存在し、この空隙には水に溶解したセメント成分のイオン種からなる溶液が存在している。したがって、これらを電解質とする鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13とからなる腐食電池(第1の腐食電池)B1が形成される。
In FIG. 1, a reinforcing
図2は、第1の実施の形態にかかる腐食電池を示す説明図である。
この腐食電池B1において、鉄筋12は鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13よりイオン化傾向が高いため、鉄筋12がアノード(陽極)となり、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13がカソード(陰極)となる。
したがって、鉄筋12において、前述の式(1)で示した反応により、鉄筋12の鉄(Fe)が電子(2e-)と鉄イオン(Fe2+)に変化し、アノード反応としてこの鉄イオンが鉄筋12からコンクリート11中に拡散される。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the corrosion battery according to the first embodiment.
In this corrosion battery B1, since the
Therefore, in the reinforcing
一方、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13では、アノード反応が発生し、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13からコンクリート11中に電子が拡散される。これにより、拡散された電子が、コンクリート11中の水分に含まれる水素イオン(H+)と反応して水素(H2)を発生させる。
On the other hand, in the metal or
したがって、カソード反応、すなわちコンクリート11中への電子の拡散は、両社のイオン化傾向の違いにより、カソードとなる鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13で発生するため、水素は鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13で発生する。このため、水素の発生点は、カソードである鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13の周辺となり、結果として、鉄筋12からの水素発生が抑制されることになる。
Therefore, the cathode reaction, that is, the diffusion of electrons into the concrete 11 occurs in a metal or
この際、これらアノード反応およびカソード反応の進行に伴い、鉄筋12から鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13へ、配線15を介して電子が供給される。また、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間に存在するコンクリート11中では、電気化学的な中性条件を満たすため、陰イオン(アニオン)による鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13側から鉄筋12側へのイオン電流I1が発生する。
At this time, with the progress of the anode reaction and the cathode reaction, electrons are supplied from the reinforcing
ここで、コンクリート11は、一定の抵抗値を有しているため、イオン電流I1に起因して、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間に電圧降下が発生する。例えば、コンクリート11の単位距離あたりの抵抗値を単位抵抗値Rとし、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間の距離をL1とした場合、イオン電流I1に応じてI1×R×L1の電圧降下が、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間に生じることになる。
Here, since the concrete 11 has a certain resistance value, a voltage drop is generated between the reinforcing
したがって、この腐食電池B1を形成して、鉄筋12からの水素発生を抑制するためには、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13の電位が、鉄筋12に対して、常に電位的に貴となることが条件となる。このため、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間に発生する電位差をE1とした場合、上記条件は次の式(4)で表される。
E1>I1×R×L1 …(4)
よって、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間の距離L1が、次の式(5)を満足することが、鉄筋12からの水素発生を抑制するための条件となる。
L1<E1/(I1×R) …(5)
Therefore, in order to form this corrosion battery B1 and suppress the generation of hydrogen from the reinforcing
E1> I1 × R × L1 (4)
Therefore, the condition for suppressing the generation of hydrogen from the reinforcing
L1 <E1 / (I1 × R) (5)
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、鉄筋12と、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13とが配線15を介して電気的に接続された状態でコンクリート11に埋設されてなるコンクリート構造体10において、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13とを、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13とがコンクリート11を電解質とする腐食電池B1を形成しうる距離L1に配置するようにしたものである。
[Effect of the first embodiment]
As described above, the present embodiment is a concrete in which the reinforcing
具体的には、距離L1は、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13との間に位置するコンクリート11による電圧降下が発生しても、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13が鉄筋12に対して電位的に貴となる距離であればよい。すなわち、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13が、コンクリート11による電圧降下に対して、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13の電位差E1が補償される等電位面よりも鉄筋12側に配置されていればよく、等電位面を全て覆う必要はない。
Specifically, even if the voltage drop by the concrete 11 located between the reinforcing
これにより、コンクリート11を電解質とする鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13とからなる腐食電池B1が、常に形成されるため、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13側でカソード反応が生じる。このため、水素の発生点は、カソードである鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13の周辺となり、結果として、鉄筋12からの水素発生を確実に抑制でき、鉄筋12の腐食を安定的に抑制することが可能となる。
Thereby, since the corrosion battery B1 which consists of the
また、第1の実施の形態では、図1において、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13を、鉄筋12に沿って複数本埋設した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、1本だけ埋設してもよい。
In the first embodiment, the case where a plurality of metals or
図3は、第1の実施の形態にかかる他のコンクリート構造体を示す説明図である。ここでは、コンクリート製の電柱の要部断面例が示されており、電柱の長手方向(立設方向)に沿って、柱形状の4本の鉄筋12が、円筒形状をなすコンクリート11の壁部中に、等しい間隔で埋設されている。また、コンクリート11のうち中心内壁部と各鉄筋12と間には、金属網からなる円筒形状の、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13が、鉄筋12から距離L1以下の範囲で離間してコンクリート11中に埋設されている。
これにより、鉄筋12から所定の距離でコンクリート製の電柱内に、効率よく鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13を埋設することができる。
FIG. 3 is an explanatory view showing another concrete structure according to the first embodiment. Here, the example of the principal part cross section of the electric pole made from concrete is shown, and the wall part of the concrete 11 in which the column-shaped four reinforcing
Thereby, the metal or the
なお、本実施の形態において、鉄筋12は、緊張材としてコンクリート11中に埋設されていてもよい。緊張材とは、あらかじめ引張応力を加えられてからコンクリート11中に埋設され、コンクリート11に緊張を与える鉄筋12のことを示す。このようにして構成されたコンクリート11を、プレストレスト・コンクリートと呼ぶ。プレストレスト・コンクリートであっても、本発明における構成を用いることで、鉄筋12の遅れ破壊を防ぐことができる。
In the present embodiment, the reinforcing
また、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13は、非緊張材としてコンクリート11中に埋設されていてもよい。プレストレスト・コンクリートは、あらかじめ引張応力を加えた緊張材と、引張応力を加えない通常の鉄筋12とを併用することも可能であり、この場合の鉄筋12を非緊張材と呼ぶ。ここで、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13を非緊張材としてプレストレスト・コンクリートに埋設することにより、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13を埋設するためのスペースを確保する必要はなくなり、従来のプレストレスト・コンクリートと同様の構造で、緊張材として用いられる鉄筋12の遅れ破壊を防ぐことができる。
Moreover, the metal or
[第2の実施の形態]
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるコンクリート構造体10について説明する。図4は、第2の実施の形態にかかるコンクリート構造体を示す説明図である。
本実施の形態では、第1の実施の形態に加えて、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14を追加した場合について説明する。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 4, the
In the present embodiment, a case where a metal or
図4では、コンクリート製の電柱の要部断面例が示されており、電柱の長手方向(立設方向)に沿って、柱形状の鉄筋12がコンクリート11中に埋設されている。また、鉄筋12の一方の脇には、鉄筋12の伸延方向に沿って柱形状の鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金(第1の金属又は合金)13が、鉄筋12との間でコンクリート11を電解質とする腐食電池(第1の腐食電池)を形成しうる距離L1以下の範囲で離間してコンクリート11中に埋設されており、配線15(第1の配線)を介して鉄筋12と電気的に接続されている。
FIG. 4 shows an example of a cross section of a main part of a concrete utility pole. A
また、鉄筋12の他方の脇には、鉄筋12の伸延方向に沿って柱形状の鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金(第2の金属又は合金)14が、鉄筋12との間でコンクリート11を電解質とする腐食電池(第2の腐食電池)を形成しうる距離距離L2以下の範囲で離間してコンクリート11中に埋設されており、配線16(第2の配線)を介して鉄筋12と電気的に接続されている。
鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14は、鉛、アルミニウム、マグネシウム及びその合金などが好ましい。
Further, on the other side of the reinforcing
The metal or
配線16は、銅線などの一般的な電気用配線でよく、鉄筋12や鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14の表面に、半田付けなどにより固定すればよい。
このほか、コンクリート11、鉄筋12、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13、および配線15については、第1の実施の形態と同様である。
The
In addition, the concrete 11, the reinforcing
図4において、コンクリート11中に埋設された鉄筋12は、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13と、配線15を介して電気的に接続されているとともに、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と、配線16を介して電気的に接続されている。
ここで、コンクリート11にはセメント部、骨材、および空隙が存在し、この空隙には水に溶解したセメント成分のイオン種からなる溶液が存在している。したがって、これらを電解質として、鉄筋12と鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13とからなる腐食電池(第1の腐食電池)B1が形成されるとともに、鉄筋12と鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14とからなる腐食電池(第2の腐食電池)B2が形成される。
In FIG. 4, the reinforcing
Here, the concrete 11 has a cement part, an aggregate, and a void, and a solution composed of an ionic species of a cement component dissolved in water exists in the void. Therefore, a corrosion battery (first corrosion battery) B1 composed of the reinforcing
図5は、第2の実施の形態にかかる腐食電池を示す説明図である。
腐食電池B1において、鉄筋12は鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13よりイオン化傾向が高いため、鉄筋12がアノード(陽極)となり、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13がカソード(陰極)となる。
したがって、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13では、カソード反応が発生し、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13からコンクリート11中に電子が拡散される。これにより、拡散された電子が、コンクリート11中の水分に含まれる水素イオン(H+)と反応して水素(H2)を発生させる。
FIG. 5 is an explanatory view showing a corrosion battery according to the second embodiment.
In the corrosion battery B1, the
Therefore, in the metal or
一方、腐食電池B2において、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14は鉄筋12よりイオン化傾向が高いため、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14がアノード(陽極)となり、鉄筋12がカソード(陰極)となる。
したがって、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14において、アノード反応が発生し、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14の金属イオンがコンクリート11中に拡散される。
On the other hand, in the corrosion battery B2, since the metal or
Therefore, an anodic reaction occurs in the metal or
このため、腐食電池B1と腐食電池B2とが、鉄筋12を介して直列接続された状態となり、鉄筋12では、カソード反応およびアノード反応のいずれも発生せず、鉄筋12は、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14からなるアノードと、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13からなるカソードとの間で、電流を通過させる導線の役目を担うことになる。よって、鉄筋12では、カソード反応により電子がコンクリート11中に拡散されることがなく、アノード反応により鉄イオンがコンクリート11中に拡散されることもない。結果として、鉄筋12からの水素発生が抑制されるとともに、鉄筋12の減少が抑制されることになる。
For this reason, the corrosion battery B1 and the corrosion battery B2 are connected in series via the reinforcing
この際、これらアノード反応およびカソード反応の進行に伴い、腐食電池B1と同様、腐食電池B2において、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14から鉄筋12へ、配線16を介して電子が供給される。また、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と鉄筋12との間に存在するコンクリート11中では、電気化学的な中性条件を満たすため、陰イオン(アニオン)による鉄筋12側から鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14側へのイオン電流I2が発生する。
At this time, with the progress of the anode reaction and the cathode reaction, as in the corrosion battery B1, in the corrosion battery B2, electrons are transferred from the metal or
ここで、コンクリート11は、一定の抵抗値を有しているため、イオン電流I2に起因して、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と鉄筋12との間に電圧降下が発生する。例えば、コンクリート11の単位距離あたりの抵抗値を単位抵抗値Rとし、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と鉄筋12との間の距離をL2とした場合、イオン電流I2に応じてI2×R×L2の電圧降下が、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と鉄筋12との間に生じることになる。
Here, since the concrete 11 has a certain resistance value, a voltage drop is generated between the
したがって、この腐食電池B2を形成して、鉄筋12からの鉄イオン拡散を抑制するためには、鉄筋12の電位が、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14に対して、常に電位的に貴となることが条件となる。このため、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と鉄筋12との間に発生する電位差をE2とした場合、上記条件は次の式(6)で表される。
E2>I2×R×L2 …(6)
よって、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14と鉄筋12との間の距離L2が、次の式(7)を満足することが、鉄筋12からの鉄イオン拡散を抑制するための条件となる。
L2<E2/(I2×R) …(7)
Therefore, in order to form this corrosion battery B2 and suppress the diffusion of iron ions from the reinforcing
E2> I2 × R × L2 (6)
Therefore, the distance L2 between the metal or
L2 <E2 / (I2 × R) (7)
[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、第1の実施の形態の構成に加えて、配線16を介して鉄筋12と電気的に接続された状態で、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14をコンクリート11に埋設し、鉄筋12と鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14とは、鉄筋12と鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14とがコンクリート11を電解質とする腐食電池B2を形成しうる距離L2に配置したものである。
[Effect of the second embodiment]
Thus, in addition to the configuration of the first embodiment, the present embodiment is a metal that shows a base potential with respect to iron while being electrically connected to the reinforcing
具体的には、距離L2は、鉄筋12と鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14との間に位置するコンクリート11による電圧降下が発生しても、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14が鉄筋12に対して電位的に卑となる距離であればよい。すなわち、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14が、鉄筋12からコンクリート11による電圧降下に対して、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14の電位差E2が補償される等電位面よりも鉄筋12側に配置されていればよく、等電位面を全て覆う必要はない。
Specifically, the distance L2 is a base potential with respect to iron even if a voltage drop is caused by the concrete 11 located between the reinforcing
これにより、コンクリート11を電解質とする鉄筋12と鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14とからなる腐食電池B2が、常に形成されるため、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14側でアノード反応が生じる。このため、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14の金属イオンがコンクリート11中に拡散されることになる。したがって、第1の実施の形態と同様の作用効果が得られるとともに、鉄筋12からの鉄イオンの拡散を抑制でき、鉄筋12の減少を安定的に抑制することが可能となる。
Thereby, since the corrosion battery B2 which consists of the
また、以上で説明した第1および第2の実施の形態において、鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金13は、鉄筋12に沿って連続して埋設する必要はなく、鉄筋12のすべての表面に対して距離L1以下の範囲となるのであれば不連続に埋設してもよい。また形状についても、板・棒・網などいずれの形状でもよい。このことは、鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金14についても同様である。
In the first and second embodiments described above, the metal or
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
[Extended embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
10…コンクリート構造体、11…コンクリート、12…鉄筋、13…鉄に対して貴な電位を示す金属又は合金(第1の金属又は合金)、14…鉄に対して卑な電位を示す金属又は合金(第2の金属又は合金)、15…配線(第1の配線)、16…配線(第2の配線)、B1…腐食電池(第1の腐食電池)、B2…腐食電池(第2の腐食電池)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記鉄筋と前記第1の金属又は合金とは、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金とが前記コンクリートを電解質とする第1の腐食電池を形成しうる第1の距離に配置されている
ことを特徴とするコンクリート構造体。 A concrete structure in which a reinforcing bar and a first metal or alloy showing a noble potential with respect to iron are embedded in concrete in a state of being electrically connected via a first wiring,
The reinforcing bar and the first metal or alloy are arranged at a first distance at which the reinforcing bar and the first metal or alloy can form a first corrosion battery using the concrete as an electrolyte. A concrete structure characterized by
前記第1の距離は、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金との間に位置する前記コンクリートによる電圧降下が発生しても、前記第1の金属又は合金が前記鉄筋に対して電位的に貴となる距離からなることを特徴とするコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 1,
The first distance is such that, even if a voltage drop occurs due to the concrete located between the reinforcing bar and the first metal or alloy, the first metal or alloy is potential-related to the reinforcing bar. A concrete structure characterized by a precious distance.
前記コンクリートの単位距離あたりの抵抗値をRとし、前記鉄筋と前記第1の金属又は合金との間に発生する電位差をE1とし、前記コンクリートを介して前記第1の金属又は合金側から前記鉄筋側へ流れるイオン電流をI1とした場合、前記第1の距離L1は、E1/(I1×R)より短い距離とすることを特徴とするコンクリート構造体。 In the concrete structure according to claim 1 or 2,
The resistance value per unit distance of the concrete is R, the potential difference generated between the reinforcing bar and the first metal or alloy is E1, and the reinforcing bar from the first metal or alloy side through the concrete. A concrete structure characterized in that when the ion current flowing to the side is I1, the first distance L1 is shorter than E1 / (I1 × R).
第2の配線を介して前記鉄筋と電気的に接続された状態で前記コンクリートに埋設された、鉄に対して卑な電位を示す第2の金属又は合金を備え、
前記鉄筋と前記第2の金属又は合金とは、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金とが前記コンクリートを電解質とする第2の腐食電池を形成しうる第2の距離に配置されている
ことを特徴とするコンクリート構造体。 In the concrete structure according to any one of claims 1 to 3,
Embedded in the concrete in a state of being electrically connected to the rebar through a second wiring, comprising a second metal or alloy showing a base potential with respect to iron,
The reinforcing bar and the second metal or alloy are arranged at a second distance at which the reinforcing bar and the second metal or alloy can form a second corrosion battery using the concrete as an electrolyte. A concrete structure characterized by
前記第2の距離は、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金との間に位置する前記コンクリートによる電圧降下が発生しても、前記第2の金属又は合金が鉄に対して電位的に卑となる距離からなることを特徴とするコンクリート構造体。 The concrete structure according to claim 4,
The second distance is such that, even if a voltage drop occurs due to the concrete located between the reinforcing bar and the second metal or alloy, the second metal or alloy has a potential lower than that of iron. A concrete structure characterized by comprising a distance.
前記コンクリートの単位距離あたりの抵抗値をRとし、前記鉄筋と前記第2の金属又は合金との間に発生する電位差をE2とし、前記コンクリートを介して前記鉄筋側から前記第2の金属又は合金側へ流れるイオン電流をI2とした場合、前記第2の距離L2は、E2/(I2×R)より短い距離とすることを特徴とするコンクリート構造体。 In the concrete structure according to claim 4 or 5,
The resistance value per unit distance of the concrete is R, the potential difference generated between the reinforcing bar and the second metal or alloy is E2, and the second metal or alloy from the reinforcing bar side through the concrete. When the ion current flowing to the side is I2, the second distance L2 is a distance shorter than E2 / (I2 × R).
前記鉄筋は、予め応力を与えて前記コンクリート中に埋設されていることを特徴とするコンクリート構造体。 In the concrete structure according to any one of claims 1 to 6,
A concrete structure characterized in that the reinforcing bars are embedded in the concrete in advance by applying stress.
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