JP2017179527A - 流電陽極ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】鉄筋等の被腐食抑制鋼材に対する陽極の適量配置を行うことにより、腐食抑制効果と陽極の寿命を容易に調整することができ、且つ、流電陽極の取付け・交換が容易な流電陽極ユニットの提供。
【解決手段】流電陽極方式による被腐食抑制鋼材２，２の電気防食又は腐食抑制に使用される流電陽極ユニット８であって、被腐食抑制鋼材２，２に対して酸化還元電位が低い金属からなる複数の板状の陽極用部材１３，１３...を備え、各陽極用部材１３，１３...が互いに導通した状態で板厚方向に間隔を置いて配置されている流電陽極５を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に鉄筋コンクリート構造体の内部に埋設された鉄筋等の被腐食抑制鋼材に対する流電陽極方式の防食又は腐食抑制に使用される流電陽極ユニットに関する。

高架道路や橋梁等を構成する鉄筋コンクリート造の床版(以下、鉄筋コンクリート床版という)等のコンクリート構造物においては、コンクリートの中性化、コンクリートの材料に含まれる塩分、外部からの飛来塩分や凍結防止材等の影響（塩害）によって内部鉄筋が腐食し、コンクリート床版の劣化を招く場合がある。

従来、このような鉄筋の腐食対策には、鉄筋に電流を供給することにより鉄筋の腐食を抑制する方法が知られており、電流の供給方式によって外部電源方式と流電陽極方式とに大別されている。

外部電源方式は、コンクリート面又はコンクリート内部にチタン等からなる不溶性陽極を設置し、この不溶性陽極と陰極を成す鉄筋との間に直流電源装置を接続し、鉄筋に不溶性陽極から電流を供給するものであって、電流量を調節でき、長期の防食性にも優れていることから、従来、鉄筋コンクリート床版の防食工法に多く用いられている。

しかし、この種の外部電源方式による防食工法は、外部電源装置やその制御装置等を必要とする為、設備費が高価であるとともに、その維持管理費も嵩むという問題があった。

それに対し、流電陽極方式のものは、鉄筋に比べて酸化還元電位の低い亜鉛、アルミニウム等からなる流電陽極をコンクリート面又はコンクリート内部に設置し、この流電陽極と鉄筋との電位差を利用して鉄筋に電流を供給するものであって、発生する電流量は小さいが、十分な防食又は腐食抑制効果が期待でき、且つ、外部電源等が不要で導入費用や維持管理費用が安価であることから、この方式による腐食抑制（防食）工法の鉄筋コンクリート構造物への適用が注目されている。

一方、鉄筋コンクリート構造物の腐食抑制構造では、鉄筋コンクリート構造物に対する陽極の配置によって、面状陽極方式、線状陽極方式及び点状陽極方式に分類されている。

面状陽極方式は、シート状又は網状に形成された陽極材を鉄筋コンクリート構造物の表面に敷設するものであり、線状陽極方式では、コンクリート表面に複数の溝を形成し、その溝に線状の陽極材が埋め込こまれている。

また、点状陽極方式は、鉄筋量に応じてコンクリートに複数の穴を設け、そこに陽極を挿入した後、当該穴をセメント系のモルタル等によって埋め戻し、陽極をコンクリート内に設置するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

特表平８−５１１５８１号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、流電陽極方式の腐食抑制（又は防食）に点状陽極方式を採用する場合、必要な電流量を確保する為に数多くの陽極を設置する必要があり、その分、陽極を埋め込むための削孔作業や埋め戻しに多大な労力を有するという問題があった。

一方、流電陽極方式の腐食抑制構造（防食構造）において点状陽極方式を採用する場合には、流電陽極の表面積を大きくすることで、流電陽極の数量を少なくできるが、流電陽極は、亜鉛等の金属が加工性に乏しく鋳造により成形する為、複雑な形状とすることが困難であり、流電陽極の表面積増加が容易でないという問題もあった。

また、従来の構造では、陽極埋設用の溝や穴をセメント系のモルタル等によって埋め戻すため、流電陽極が消耗した際、流電陽極を取り出す為にコンクリートを切削しなければならず、流電陽極の取り換え作業が困難であるという問題もあった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、流電陽極方式による腐食抑制構造又は防食構造において、鉄筋等の被腐食抑制鋼材に対する陽極の適量配置を行うことにより、腐食抑制効果と陽極の寿命を容易に調整することができ、且つ、取付け・交換が容易な流電陽極ユニットの提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、流電陽極方式による被腐食抑制鋼材の電気防食又は腐食抑制に使用される流電陽極ユニットであって、前記被腐食抑制鋼材に対して酸化還元電位が低い金属からなる複数の板状の陽極用部材を有し、該各陽極用部材が互いに導通した状態で板厚方向に間隔を置いて配置されている流電陽極を備えた流電陽極ユニットにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記各陽極用部材間に重ねて配置された板状の板型充填部と、前記流電陽極の外側を覆う被覆充填部とを備え、前記各板型充填部及び／又は前記被覆充填部に電解質溶液が含浸されていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記各板型充填部及び／又は前記被覆充填部は、フェノール連続発砲樹脂体により形成されていることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか１の構成に加え、前記各陽極用部材を貫通させた陽極用芯材を備え、該陽極用芯材に前記各陽極用部材が互いに導通した状態で支持されていることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記被腐食抑制鋼材が埋設されたコンクリート体の表面に開口した陽極設置穴の奥側底部に埋設されるアンカー部材を備え、前記陽極用芯材に前記アンカー部材と螺合するアンカー係合部を備えていることにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項１〜５の何れか１の構成に加え、前記流電陽極の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体を備えていることにある。

本発明に係る流電陽極ユニットは、上述したように、流電陽極方式による被腐食抑制鋼材の電気防食又は腐食抑制に使用される流電陽極ユニットであって、前記被腐食抑制鋼材に対して酸化還元電位が低い金属からなる複数の板状の陽極用部材を有し、該各陽極用部材が互いに導通した状態で板厚方向に間隔を置いて配置されている流電陽極を備えたことにより、流電陽極の表面積を大きくとることができ、その分、設置される流電陽極の数を減らすことができ、流電陽極間の距離を広くすることができる。

また、本発明において、前記各陽極用部材間に重ねて配置された板状の板型充填部と、前記流電陽極の外側を覆う被覆充填部とを備え、前記各板型充填部及び／又は前記被覆充填部に電解質溶液が含浸されていることにより、流電陽極に均一に電解質溶液を供給でき、電極電位を安定化させることができるとともに、流電陽極の局部的溶解を防止し、長寿命を保つことができる。

更に、本発明において、前記各板型充填部及び／又は前記被覆充填部は、フェノール連続発砲樹脂体により形成されていることにより、保水性に優れ、電解質溶液を好適に保持することができる。

また、本発明において、前記各陽極用部材を貫通させた陽極用芯材を備え、該陽極用芯材に前記各陽極用部材が互いに導通した状態で支持されていることにより、各陽極用部材を確実に導通した状態に保持できる。

更に、本発明において、前記被腐食抑制鋼材が埋設されたコンクリート体の表面に開口した陽極設置穴の奥側底部に埋設されるアンカー部材を備え、前記陽極用芯材に前記アンカー部材と螺合するアンカー係合部を備えていることにより、流電陽極及び充填体の鉄筋コンクリート床版等のコンクリート体に対する着脱を容易に行え、設置・交換作業を効率良く行うことができる。

更にまた、本発明において、前記流電陽極の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体を備えていることにより、コンクリート内に被腐食抑制鋼材よりも流電陽極ユニットに近い位置に被腐食抑制鋼材とは別のその他の金属材が埋設されている場合等において、その他の金属材の影響を排除し、被腐食抑制鋼材に電流を供給することができる。

本発明に係る流電陽極ユニットの使用態様の一例を示す断面図である。 図1中の流電陽極ユニット設置部分の拡大縦断面図である。 図２中の流電陽極を示す分解斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は流電陽極の設置手順を示す断面図である。 本発明に係る流電陽極ユニットの他の実施態様を示す拡大縦断面図である。

次に、本発明に係る流電陽極ユニットの実施態様を図１〜図３に示した実施例に基づいて説明する。

尚、本実施例は、本願発明に係る流電陽極ユニットを高架道路や橋梁等を構成する鉄筋コンクリート床版に使用する例により説明し、図中符号１は鉄筋コンクリート床版、符号２はこの鉄筋コンクリート床版１の内部に配設された鉄筋等の被腐食抑制鋼材、符号８は流電陽極ユニットである。

流電陽極ユニット８は、被腐食抑制鋼材２よりも酸化還元電位の低い金属材からなる流電陽極５と、流電陽極５を覆う充填体４とを備え、鉄筋コンクリート床版１の下面に開口した複数の陽極設置穴３，３...内に設置され、流電陽極５を被腐食抑制鋼材２，２...とリード線７を介して接続し、流電陽極５と被腐食抑制鋼材２，２...との電位差を利用して被腐食抑制鋼材２，２...に電流を供給することにより被腐食抑制鋼材２，２...の腐食を抑制するようになっている。

また、この流電陽極ユニット８は、流電陽極５を着脱可能に鉄筋コンクリート床版１に固定する固定具６を備え、ユニット全体で陽極設置穴３，３...に対し着脱できるようになっている。

流電陽極５は、図３に示すように、複数の板状の陽極用部材１３，１３...と、板厚方向で対向する各陽極用部材１３，１３...が間隔を置いて支持される陽極用芯材１１とを備え、各陽極用部材１３，１３...が陽極用芯材１１を介して導通されている。

陽極用部材１３，１３...は、被腐食抑制鋼材２，２...に対して酸化還元電位が低い亜鉛等の金属によって、一定の厚みを有する薄板円盤状等の簡易な板状に形成され、その中央に雌ネジ（図示せず）を内周に形成された連結孔１３ａを有している。

陽極用芯材１１は、導電性を有する金属材をもって形成され、棒状の本体部１１ａと、本体部１１ａの外周に形成された雄ネジ１１ｂと、本体部１１ａの他端に支持された外向きに張り出したボルト頭部１１ｃとを備えたボルト状を成し、雄ネジ１１ｂの先端部がアンカー係合部を構成している。

各陽極用部材１３，１３...は、その連結孔１３ａに形成された雌ネジと陽極用芯材１１外周に形成された雄ネジ１１ｂとを螺合させ、陽極用芯材１１を各陽極用部材１３，１３...に電気的に導通した状態で貫通されるとともに、それぞれ陽極用芯材１１の所望の位置に互いに間隔を置いて対向した状態で固定されている。尚、本実施例では、陽極用芯材１１と各陽極用部材１３，１３とを螺合させた例について説明したが、溶接等によって電気的に導通した状態に固定してもよい。

尚、図中符号１４は、金属製の座金、符号１５はリード線７に接続された接続端子であって、接続端子１５を座金１４とボルト頭部１１ｃとの間に介在させ、陽極用芯材１１を締付け、座金１４とボルト頭部１１ｃとの間に接続端子１５を挟持するようになっている。

リード線７は、他端が接続ボックス１６に接続され、この接続ボックス１６を介して被腐食抑制鋼材２，２...に接続されるようになっている。

そして、陽極用芯材１１先端の雄ネジ１１ｂをアンカー部材１０に螺合させることにより、流電陽極５全体が鉄筋コンクリート床版１に固定されるとともに、ボルト頭部１１ｃが密閉体１２の下面に定着され、流電陽極ユニット８も固定されるようになっている。

充填体４は、流電陽極５を構成する各陽極用部材１３，１３...間に積層配置された板状の板型充填部１７，１７...と、流電陽極５の外側を覆う被覆充填部１８とを備え、各板型充填部１７，１７...と被覆充填部１８とを組み付けることにより構成され、全体で流電陽極５を覆うようになっている。

各板型充填部１７，１７...及び被覆充填部１８は、フェノール樹脂連続発泡体等の保水性を有する多孔質部材により形成され、内部に電解質溶液が含浸保持されている。尚、各板型充填部１７，１７...及び被覆充填部１８を構成する多孔質部材は、コンクリートに対する付着性が低いものを用いることにより、陽極設置穴３に対する着脱が容易となる。

被覆充填部１８は、外径が陽極設置穴３，３...の内径と略同じ又はやや大きい有底筒状に形成され、内部穴１８ａに陽極用部材１３，１３...間に板型充填部１７，１７...を積層配置させた状態の流電陽極５が嵌合されるようになっている。

板型充填部１７，１７...は、多孔質部材により陽極用部材１３，１３...と略同形の薄板円盤状に形成され、その表面が陽極用部材１３，１３...の表面と重ね合わされ、外周面が被覆充填部１８の内部穴１８ａに嵌合されて被覆充填部１８と一体化するようになっている。

各板型充填部１７，１７...及び被覆充填部１８に含浸させる電解質溶液には、例えば、ｐＨ８〜１０に調整された亜硝酸リチウム水溶液やｐＨ１２〜１４に調整された水酸化リチウム水溶液等を用いることができ、各板型充填部１７，１７...及び被覆充填部１８は、この種の電解質溶液に対し不溶解性を有するものとなっている。

次に、この流電陽極ユニット８の設置方法について図４を基に説明する。

まず、腐食抑制の対象、本実施例では鉄筋コンクリート床版１の設計図等を参照し、鉄筋コンクリート床版１内の被腐食抑制鋼材２，２...の量及び配置を把握し、その被腐食抑制鋼材２，２...量に基づき陽極設置穴３，３...の間隔及び必要な流電陽極５の表面積、即ち、流電陽極５毎の陽極用部材１３，１３...の枚数を決定する。

このとき、流電陽極５を複数の陽極用部材１３，１３...で構成するので表面積を大きくとることができ、その分、陽極数を減らし、陽極設置穴３，３...間の距離を広くとることができる。

また、事前準備として、充填体４、流電陽極５、固定具６及び密閉体１２を組み付けて流電陽極ユニット８を組み立てておく。

次に、上記決定に基づき鉄筋コンクリート床版１の下面側より、所定の位置に陽極設置穴３，３...を形成する。この陽極設置穴３，３...の形成は、削孔機を用いた既存の工法により所望の深さまで穿孔し、しかる後、陽極設置穴３，３...の上底面に小径のアンカー設置穴を穿孔し、このアンカー穴９にカットアンカー等のアンカー部材１０を挿入して固定する。

次に、陽極設置穴３，３...が形成された後、この陽極設置穴３，３...に既に組み立てられた流電陽極ユニット８を差し込み、被覆充填部１８を陽極設置穴３，３...内に嵌め込みつつ、陽極用芯材１１を締付け、陽極用芯材１１先端の雄ネジ１１ｂをアンカー部材１０に螺合させる。

これにより、アンカー部材１０に対する陽極用芯材１１の螺進に伴って、当該ネジ構造のジャッキ作用によって流電陽極ユニット８全体が陽極設置穴３，３...に嵌め込まれ、所望の位置で流電陽極５が鉄筋コンクリート床版１に固定されるとともに、密閉体１２の下面にボルト頭部１１ｃが定着され、密閉体１２を陽極設置穴３，３...の下面開口に嵌合した状態に固定する。

また、ボルトの締め付けにより座金１４とボルト頭部１１ｃとの間に接続端子１５が挟持されることにより流電陽極５がリード線７に接続され、接続端子１５に接続されたリード線７の他端を接続ボックス１６に接続する。

以上の工程を各陽極設置穴３，３...毎に繰り返し、設置が完了する。

一方、消耗した流電陽極５を交換するには、陽極用芯材１１のボルトを緩める方向に回転させると、ネジ構造によるジャッキ作用によって陽極用芯材１１が下向きに移動し、それに伴って、陽極用芯材１１と一体の各陽極用部材１３，１３...及び陽極用部材１３，１３...間に挟まれた板型充填部１７，１７...が下向きに移動し、流電陽極ユニット８が陽極設置穴３，３...より押し出される。

その際、被覆充填部１８が陽極設置穴３，３...内に残存する場合があるが、その場合には、残存した被覆充填部１８を抜き出し又は掻き出すことによって陽極設置穴３，３...より除去する。

また、被覆型充填部１８から流電陽極５及び板型充填部１７，１７...が既に取り除かれ、内部が空洞となっているので、容易に除去することができる。

そして、陽極設置穴３，３...内を清掃した後、図４に示す上述の手順に従って流電陽極ユニット８を陽極設置穴３，３...に設置することによって交換が完了する。

このように構成された流電陽極ユニット８は、流電陽極５に複数の陽極用部材１３，１３...と、各陽極用部材１３，１３...を連結する陽極用芯材１１とを備えていることにより、簡易な構造で十分な表面積を確保することができ、その分、陽極設置穴３，３...数を減らすことができる。

また、充填体４に電解質溶液を含浸保持させていることで、流電陽極５を構成する陽極用部材１３，１３...に均一に電解質溶液を供給でき、電極電位を安定化させることができるとともに、流電陽極５の局部的溶解を防止し、長寿命を保つことができる。

尚、本発明に係る流電陽極ユニット８は、図５に示すように、流電陽極４の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体４０を備えているものであってもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

この絶縁被覆体４０は、流電陽極５の外側にあって被覆充填部１８の外周、即ち、流電陽極ユニット８の外周を覆うように備えられている。

そして、この流電陽極ユニット８では、流電陽極５の外側に絶縁被覆体４０を備えることによって、コンクリート１内に被腐食抑制鋼材２，２...よりも近い位置、本実施例では陽極設置穴３の開口側にその他の金属材４１，４１が埋設されている場合等であっても、当該その他の金属材４１、４１の影響を受けず、被腐食抑制鋼材２，２に確実に電流を供給することができ、高い腐食抑制効果を確保することができるようになっている。

また、上述の実施例では、充填体４を発泡体によって構成した例について説明したが、充填体４には、一般的なバックフィルに使用されるベントナイト系の材質を用いてもよく、また、セメント系の材質を用いてもよい。

また、上述の実施例では、本願発明に係る流電陽極ユニットを鉄筋コンクリート床版に適用した例について説明したが、鉄筋やＰＣ鋼材が埋設されているコンクリート箱桁、ボックスカルバート等のその他のコンクリート構造物に適用してもよく、鋼管杭等のその他の被腐食抑制鋼材に適用してもよい。

１ 鉄筋コンクリート床版
２ 鉄筋
３ 陽極設置穴
４ 充填体
５ 流電陽極
６ 固定具
７ リード線
８ 流電陽極ユニット
９ アンカー穴
１０ アンカー部材
１１ 陽極用芯材
１２ 密閉体
１３ 陽極用部材
１４ 座金
１５ 接続端子
１６ 接続ボックス
１７ 板型充填部
１８ 被覆充填部

Claims (6)

1. 流電陽極方式による被腐食抑制鋼材の電気防食又は腐食抑制に使用される流電陽極ユニットであって、
   前記被腐食抑制鋼材に対して酸化還元電位が低い金属からなる複数の板状の陽極用部材を有し、該各陽極用部材が互いに導通した状態で板厚方向に間隔を置いて配置されている流電陽極を備えたことを特徴とする流電陽極ユニット。
2. 前記各陽極用部材間に重ねて配置された板状の板型充填部と、前記流電陽極の外側を覆う被覆充填部とを備え、前記各板型充填部及び／又は前記被覆充填部に電解質溶液が含浸されている請求項１に記載の流電陽極ユニット。
3. 前記各板型充填部及び／又は前記被覆充填部は、フェノール連続発砲樹脂体により形成されている請求項２に記載の流電陽極ユニット。
4. 前記各陽極用部材を貫通させた陽極用芯材を備え、該陽極用芯材に前記各陽極用部材が互いに導通した状態で支持されている請求項１〜３の何れか１に記載の流電陽極ユニット。
5. 前記被腐食抑制鋼材が埋設されたコンクリート体の表面に開口した陽極設置穴の奥側底部に埋設されるアンカー部材を備え、前記陽極用芯材に前記アンカー部材と螺合するアンカー係合部を備えている請求項４に記載の流電陽極ユニット。
6. 前記流電陽極の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体を備えている請求項１〜５のいずれか１に記載の流電陽極ユニット。

Images