JP2018066045A - 鋼材の防食工法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気防食と被覆防食とを併用する鋼材の、被覆防食部分の防食効果を向上する。【解決手段】本鋼材の防食工法は、電気防食と被覆防食とを併用するものであり、鋼材１４の電気防食部分に対して、流電陽極１６を用いた流電陽極方式等で電気防食を施すと共に、鋼材１４の被覆防食部分を、導電性を有する被覆材１０で被覆する。すると、電気防食のために設置した流電陽極１６から、鋼材１４の電気防食部分だけではなく、鋼材１４の被覆防食部分にも、導電性を有する被覆材１０を介して、電流が供給される。これにより、鋼材１４の被覆防食部分は、被覆材１０によって塩化物イオンや酸素の浸透が抑制されるだけではなく、電流の供給により電位が変化して腐食反応を抑制することができる。従って、鋼材１４の被覆防食部分の防食効果を向上することが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、電気防食と被覆防食とを併用する鋼材の防食工法に関するものである。

従来から、海洋や沿岸等に構築される構造物に用いられる、例えば、鋼管杭や鋼矢板等の鋼材には、防食のために何らかの対策を施すことが必要とされている。このような対策の１つとして、例えば図４には、構造物１２を支える鋼材１４の、干満帯から海底土中部までに電気防食を施し、海上大気部から干潮面（ＬＷＬ）−１．０ｍ程度までに被覆防食を施す、電気防食と被覆防食とを併用する工法を示している（例えば、特許文献１参照）。電気防食では、腐食環境中に設置した電極から鋼材１４に直流電流を通電して、鋼材１４を腐食しない電位にまで変化させることで防食し、被覆防食では、有機被覆材や無機被覆材等で鋼材１４を被覆して、腐食環境から鋼材１４を遮断することで防食する。

特開平６−１７３２８７号公報

しかしながら、上述した電気防食と被覆防食とを併用する工法は、電気防食部分に関しては、長期間にわたって比較的安定した防食効果が得られるものの、被覆防食部分に関しては、腐食環境からの遮断が十分に機能せず、被覆材を浸透する塩化物イオンや、大気から供給される酸素によって、鋼材１４の腐食が進行してしまうことがあった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気防食と被覆防食とを併用する鋼材の、被覆防食部分の防食効果を向上することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）電気防食と被覆防食とを併用する鋼材の防食工法において、前記鋼材の被覆防食部分を、導電性を有する被覆材で被覆することによって、前記鋼材の電気防食部分と被覆防食部分との双方に電流を供給する鋼材の防食工法（請求項１）。
本項に記載の鋼材の防食工法は、電気防食と被覆防食とを併用するものであり、鋼材の電気防食部分に対して、流電陽極方式や外部電源方式で電気防食を施すと共に、鋼材の被覆防食部分を、導電性を有する被覆材で被覆する。すると、電気防食のために設置した流電陽極や電極から、鋼材の電気防食部分だけではなく、鋼材の被覆防食部分にも、導電性を有する被覆材を介して、電流が供給される。これにより、鋼材の被覆防食部分は、被覆材によって塩化物イオンや酸素の浸透が抑制されると共に、電流の供給により電位が変化して腐食反応が抑制される。従って、鋼材の被覆防食部分の防食効果を向上するものとなる。

（２）上記（１）項において、前記被覆材として、カーボンサンドを含んだ導電モルタルを用いる鋼材の防食工法（請求項２）。
本項に記載の鋼材の防食工法は、鋼材の被覆防食部分を被覆する被覆材として、カーボンサンドを含んだ導電モルタルを用いるものである。すなわち、一般的に用いられる被覆材の１つであるモルタルに対して、比較的入手が容易なカーボンサンドを細骨材や粉体として添加することで、モルタルに導電性を付与する。この際、モルタルの導電率は、カーボンサンドの添加量等によって調整する。このような導電モルタルを用いることで、コストを抑制しながら、鋼材の被覆防食部分の防食効果を高めるものである。

（３）上記（１）（２）項において、前記被覆材として、導電性を有するコンクリート又はモルタルを用い、前記鋼材の被覆防食部分の周囲を、前記被覆材と複数の鉄筋とを用いた鉄筋コンクリート又はモルタルにより巻き立てる鋼材の防食工法（請求項３）。
本項に記載の鋼材の防食工法は、鋼材の被覆防食部分の周囲を、導電性を有するコンクリート又はモルタルと複数の鉄筋とを用いた、鉄筋コンクリート又はモルタルにより巻き立てることで、鋼材の被覆防食部分の防食効果の向上と同時に、鋼材の補強を図るものである。

（４）電気防食と被覆防食とが併用された鋼材であって、被覆防食部分が導電性を有する被覆材で被覆されていることで、電気防食部分と被覆防食部分との双方に電流が供給される鋼材（請求項４）。
（５）上記（４）項において、被覆防食部分がカーボンサンドを含んだ導電モルタルにより被覆されている鋼材。
（６）上記（４）（５）項において、被覆防食部分の周囲が、導電性を有するコンクリート又はモルタルと複数の鉄筋とが用いられた、鉄筋コンクリート又はモルタルで巻き立てられている鋼材。
そして、（４）から（６）項の鋼材は、上記（１）から（３）項に記載の鋼材の防食工法によって防食が施されることで、上記（１）から（３）項の鋼材の防食工法に対応する同等の作用を奏するものである。

本発明は上記のような構成であるため、電気防食と被覆防食とを併用する鋼材の、被覆防食部分の防食効果を向上することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法を適用した鋼材を概略的に示すイメージ図である。 図１の鋼材に陽極から供給される電流を概略的に示すイメージ図である。 本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法で用いるための、被覆材の流入電流密度の試算結果を示すグラフである。 従来の防食工法を説明するためのイメージ図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法が適用された鋼材１４を示している。図１の例において、鋼材１４は、海洋構造物１２を支える鋼管杭である。又、鋼材１４は、従来の防食工法（図４参照）と同様に、干満帯から海底土中部までに電気防食が施され、海上大気部から干潮面（ＬＷＬ）−１．０ｍ程度までに被覆防食が施されている。図１の例では、流電陽極方式の電気防食が採用されており、鋼材１４には、陽極１６として、アルミニウムやマグネシウム等の、鋼材１４よりもイオン化傾向の高い金属が接続されている。一方、鋼材１４の被覆防食部分は、導電性を有する被覆材１０で被覆されている。この被覆材１０は、例えば、カーボンサンドの添加によって導電性が付与されたモルタルである。更に、被覆材１０の内部に複数の鉄筋（図示省略）が配置された、鉄筋コンクリート巻き立てになっていてもよい。

ここで、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法を、電気防食と被覆防食とが併用された既設の鋼材１４に適用する場合について言及する。この場合には、既設の鋼材１４の被覆防食部分において、当該被覆防食部分を被覆していた被覆材を剥がした後、導電性を有する被覆材１０によって、当該被覆防食部分を再び被覆すればよい。これによって、図１に示した鋼材１４と同様の構造が実現される。なお、新設の鋼材１４に対して、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法を適用する際には、鋼材１４の被覆防食部分を、初めから導電性の被覆材１０によって被覆し、更に、鋼材１４の電気防食部分に電気防食を施せばよい。

次に、図２を参照して、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法が適用された鋼材１４に対して、陽極１６から供給される電流について説明する。図示のように、鋼材１４の海中部には、電気抵抗率が低い海水Ｗが直接触れていることから、比較的大きい電流が陽極１６から供給される。これは、鋼材１４の、電気抵抗率が低い海底土中の部分についても同様である。これに対し、被覆材１０で被覆された、鋼材１４の被覆防食部分は、先に述べたように、ＬＷＬ−１．０ｍ程度まで達している。このため、鋼材１４の被覆防食部分には、海水Ｗと導電性を有する被覆材１０とを介して、海中部や海底土中部よりも小さい電流が陽極１６から供給される。更に、鋼材１４の被覆防食部分へ供給される電流は、被覆材１０と海水Ｗとが接触している部分から離れるに従い、小さくなる。

すなわち、陽極１６から供給される電流は、海水Ｗや海底土に直接触れている、腐食速度が大きい傾向にある鋼材１４の海中部や海底土中部に対して、比較的多く供給される。又、腐食環境からの遮断によって腐食速度が小さい傾向にある、鋼材１４の被覆防食部分に対しては、海中部や海底土中部よりも少量の電流が供給され、被覆材１０と海水Ｗとの接触部から離れるにつれて、電流量が小さくなる。しかしながら、飛沫帯や溶存酸素が多い海面直下等の、特に腐食環境が厳しい海面近傍の領域には、被覆材１０と海水Ｗとの接触部が近いため、被覆防食部分の中でも、比較的多くの電流が供給される。

続いて、図３には、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法において被覆材１０として用いる、カーボンサンドを含む導電モルタルの、被覆厚を５ｃｍとした場合の、海面からの距離に応じた流入電流密度の試算結果を示している。流入電流密度の試算は、カーボンサンドの添加量を変えて導電性を異ならせた複数種類の導電モルタルと、カーボンサンドを含まない比較対象としての普通のモルタルとについて行っている。なお、図３のグラフの凡例に記載した２つの値（０−２．０、０．５−１．０等）は、炭素微粉末の粉体置換率−セメント細骨材（カーボン）比（Ｓ／Ｃ）を示しており、Ｎはカーボンサンドを含まない普通のモルタルである。

図３から、カーボンサンドを含まない普通のモルタルでは、コンクリート中の鋼材の腐食速度に対抗するための流入電流密度がほとんど得られないことが分かる。これに対し、カーボンサンドを含む導電モルタルの場合は、コンクリート中の鋼材の腐食速度に対抗するための十分な流入電流密度が得られることが分かる。更に、導電モルタルの流入電流密度は、細骨材や紛体としてのカーボンサンドの添加量を変更することで調整されることが分かる。このため、このような試算結果に基づいて、適度な導電性を有する導電モルタルを選定して、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法で用いる被覆材１０として採用すればよい。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法は、図１に示すように、電気防食と被覆防食とを併用するものであり、鋼材１４の電気防食部分に対して、流電陽極１６を用いた流電陽極方式等で電気防食を施すと共に、鋼材１４の被覆防食部分を、導電性を有する被覆材１０で被覆する。すると、図２に示すように、電気防食のために設置した流電陽極１６から、鋼材１４の電気防食部分だけではなく、鋼材１４の被覆防食部分にも、導電性を有する被覆材１０を介して、電流が供給される。これにより、鋼材１４の被覆防食部分は、被覆材１０によって塩化物イオンや酸素の浸透が抑制されるだけではなく、電流の供給により電位が変化して腐食反応を抑制することができる。従って、鋼材１４の被覆防食部分の防食効果を向上することが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法は、鋼材１４の被覆防食部分を被覆する被覆材１０として、カーボンサンドを含んだ導電モルタルを用いるものである。すなわち、一般的に用いられる被覆材の１つであるモルタルに対して、比較的入手が容易なカーボンサンドを細骨材や粉体として添加することで、モルタルに導電性を付与する。このような導電モルタルを用いることで、コストを抑制しながら、鋼材１４の被覆防食部分の防食効果を高めることができる。更に、導電モルタルの導電性は、図３から確認できるように、カーボンサンド添加量の調整により、コストや強度等とのバランスを考慮しながら、鋼材１４の腐食を抑制するための適切な範囲に調整することが可能である。

又、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法は、鋼材１４の被覆防食部分の周囲を、導電性を有するコンクリート又はモルタルと複数の鉄筋とを用いた、鉄筋コンクリート又はモルタルにより巻き立てることとすれば、鋼材１４の被覆防食部分の防食効果の向上と同時に、鋼材１４の補強を図ることができる。
更に、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法を、電気防食と被覆防食とが併用された既設の鋼材１４に対して適用する場合は、鋼材１４の電気防食部分から既設の被覆材を剥がした後、導電性を有する被覆材１０で再び被覆することのみで、施工が完了する。このため、既設の鋼材１４に対しても、容易に適用することができる。

一方、本発明の実施の形態に係る鋼材１４は、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法によって防食が施されることで、本発明の実施の形態に係る鋼材の防食工法に対応する上述したような同等の作用効果を奏することができる。
なお、上述した図１や図２の実施例では、流電陽極方式で電気防食を行っているが、電気防食が外部電源方式の場合でも、同様の効果が得られることは、理解されるであろう。

１０：被覆材、１４：鋼材

Claims (4)

1. 電気防食と被覆防食とを併用する鋼材の防食工法において、
   前記鋼材の被覆防食部分を、導電性を有する被覆材で被覆することによって、前記鋼材の電気防食部分と被覆防食部分との双方に電流を供給することを特徴とする鋼材の防食工法。
2. 前記被覆材として、カーボンサンドを含んだ導電モルタルを用いることを特徴とする請求項１記載の鋼材の防食工法。
3. 前記被覆材として、導電性を有するコンクリート又はモルタルを用い、
   前記鋼材の被覆防食部分の周囲を、前記被覆材と複数の鉄筋とを用いた鉄筋コンクリート又はモルタルにより巻き立てることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼材の防食工法。
4. 電気防食と被覆防食とが併用された鋼材であって、
   被覆防食部分が導電性を有する被覆材で被覆されていることで、電気防食部分と被覆防食部分との双方に電流が供給されることを特徴とする鋼材。
   

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