JP2023064566A - Tank made of pre-stressed concrete spray-coated with covering material - Google Patents

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宏治 石井
Koji Ishii
泰之 高橋
Yasuyuki Takahashi
芳夫 湯山
Yoshio Yuyama
茂昌 堅田
Shigemasa Katada
朋紀 伊藤
Tomonori Ito
庸人 日下部
Yoto Kusakabe
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Abe Nikko Kogyo Co Ltd
Ishii Iron Works Co Ltd
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Abe Nikko Kogyo Co Ltd
Ishii Iron Works Co Ltd
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Abstract

To provide a tank made of pre-stressed concrete that can lower permeation speed of a storage liquid and secure durability.SOLUTION: A tank made of pre-stressed concrete has crack resistant property by controlling a pre-stress introduction amount to 5-10 kgf/cm2. The tank made of pre-stressed concrete has a spray coating film formed therein by spray-coating a metal or resin covering material at a surface of the tank.SELECTED DRAWING: None

Description

この発明は、プレストレストコンクリート製タンクに腐食物質又は浸透物質に対応した金属や樹脂を溶射することによって防食又は耐浸透の皮膜を形成したプレストレストコンクリート製タンクに関するものである。 The present invention relates to a prestressed concrete tank in which a corrosion-resistant or permeation-resistant film is formed by spraying a metal or resin that is resistant to corrosive substances or permeable substances to the prestressed concrete tank.

コンクリートタンクの貯蔵液である燃油、原油等の油は、コンクリート内部へ浸透し、劣化速度を早める原因となるため、コンクリート表面に鋼製のライニング材(鋼板)や塗装による被覆を施し、油の浸透を防止することが一般的である。 Oils such as fuel oil and crude oil, which are liquids stored in concrete tanks, penetrate into the concrete and accelerate the rate of deterioration. It is common to prevent permeation.

コンクリート劣化の要因であるアルカリシリカ反応に起因するコンクリートに配合された反応性骨材の吸水膨張を抑制するため、コンクリートの表面被覆等による水分侵入抑制対策が一般的である。 In order to suppress water absorption and expansion of reactive aggregates mixed in concrete caused by alkali-silica reaction, which is a factor of concrete deterioration, it is common to take measures to suppress moisture intrusion by coating the surface of concrete.

また、コンクリートは強アルカリであり、このアルカリが鋼材の腐食を防止している。一方、コンクリート中の水酸化カルシウムと空気中の二酸化炭素が反応して炭酸カルシウムを生成し、コンクリートがアルカリ状態を失っていき、酸性へ傾くことを中性化という。これが鉄筋などの鋼材を腐食させてしまう。高アルカリ環境の中にある鉄筋表面には酸素が化学吸着し、緻密な酸化物層が生じることによって不動態被膜が形成され、コンクリート中の鉄筋は腐食から守られている。しかし、コンクリート中に許容濃度以上の塩化物イオン(Cl)が存在する場合、鉄筋表面の不動態被膜が破壊され、鉄筋は腐食する。そこで、中性化を引き起こす二酸化炭素や塩害を引き起こす塩分といった劣化因子の侵入抑制対策として表面被覆等により保護層を形成することが行われている。 Moreover, concrete is a strong alkali, and this alkali prevents corrosion of steel materials. On the other hand, calcium hydroxide in concrete reacts with carbon dioxide in the air to form calcium carbonate, and the concrete loses its alkaline state and becomes acidic, which is called neutralization. This corrodes steel materials such as rebar. Oxygen is chemisorbed on the surface of rebars in a highly alkaline environment, forming a dense oxide layer that forms a passive film, which protects rebars in concrete from corrosion. However, when chloride ions (Cl ) exist in concrete in excess of the permissible concentration, the passive film on the surface of the reinforcement is destroyed and the reinforcement corrodes. Therefore, as a countermeasure against intrusion of deterioration factors such as carbon dioxide that causes neutralization and salt that causes salt damage, a protective layer is formed by a surface coating or the like.

また、流動性及び施工性を高めるため、コンクリートの水セメント比を高くすることが多いが、そうすると微細な空隙(ポーラス部)が生じることになる。このような微細な空隙が生じると、コンクリート内面に油等の貯蔵液が直接接する構造物の場合、コンクリート内部に貯蔵液が浸透し、コンクリートの劣化速度を早め、液密性が低下し、貯蔵液が漏洩する原因となる。 Also, in order to improve fluidity and workability, the water-cement ratio of concrete is often increased, but this results in the generation of fine voids (porous portions). If such fine voids occur, in the case of a structure where the inner surface of the concrete is in direct contact with the storage liquid such as oil, the storage liquid penetrates into the concrete, accelerating the deterioration rate of the concrete, lowering the liquid tightness, and reducing the storage capacity. It may cause the liquid to leak.

上記の問題に鑑み、コンクリートを劣化因子から守る対策として、コンクリート表面へ施工する塗装や金属材料による被覆等の対策がある。 In view of the above problems, as a measure to protect concrete from deterioration factors, there are measures such as coating applied to the concrete surface or coating with a metal material.

コンクリート面の被覆に塗装を用いた場合は、コンクリート内部への貯蔵液の浸透速度を小さくし、劣化速度を抑えることができるが、内容物(特に、油)によって塗装が溶出する。また、コンクリートのひずみやひび割れに追従できない塗装が剥落し、コンクリートの耐用年数が短くなる原因となる。 When a coating is used to cover the concrete surface, the penetration rate of the storage liquid into the concrete can be reduced and the deterioration rate can be suppressed, but the coating is eluted by the contents (especially oil). In addition, the coating that cannot follow the distortion and cracking of the concrete is peeled off, which shortens the useful life of the concrete.

また、コンクリート面の被覆に金属材料を用いる事例として、プレストレストコンクリート外槽の内面に厚さ3mm程度のシールメタル(鋼製ライニング材)を装着するPS式二重殻低温タンクがあるが、シールメタルの施工が煩雑であり、施工費がかさむ問題がある。 In addition, as an example of using a metal material to cover the concrete surface, there is a PS type double shell low temperature tank in which a seal metal (steel lining material) with a thickness of about 3 mm is attached to the inner surface of the prestressed concrete outer tank. The construction is complicated, and there is a problem that the construction cost increases.

さらに、燃油備蓄施設では、鋼製タンク外側をコンクリートで覆う構造となっており、液密性は高いが、建設コストが上がるという問題がある。 Furthermore, fuel storage facilities have a structure in which the outside of steel tanks is covered with concrete, which is highly liquid-tight, but has the problem of increasing construction costs.

ところで、コンクリートの耐久性や耐食性等を向上させる従来技術として、コンクリート表面に金属等の溶射を施す技術が既に知られている。金属等の溶射被覆をコンクリート表面に施すことで、コンクリート内部への貯蔵液の浸透速度を著しく低下させる。コンクリート表面に金属や樹脂の溶射を施す従来技術として、特許文献1、2が知られている。 By the way, as a conventional technique for improving durability, corrosion resistance, etc. of concrete, a technique of thermally spraying a concrete surface with a metal or the like is already known. By applying thermal spray coating such as metal to the concrete surface, the permeation rate of the storage liquid into the concrete is remarkably reduced. Patent Documents 1 and 2 are known as conventional techniques for spraying a metal or resin onto a concrete surface.

特許文献1には、電気防食工法における流電陽極方式であって鉄筋コンクリート構造物の表面をブラスト表面処理を行った後に溶射をして厚さが270(μm)から330(μm)までの範囲内の陽極でなる溶射金属層を形成する鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が開示されている。 Patent Document 1 describes a galvanic anode method in the cathodic protection method, in which the surface of a reinforced concrete structure is blasted and then sprayed to a thickness of 270 (μm) to 330 (μm). A cathodic protection method for reinforced concrete structures is disclosed in which a thermally sprayed metal layer consisting of an anode of is formed.

特許文献2には、金属線材を配筋緊張して強化した長寸法のプレストレスコンクリート材の所要表面に均質に融着した光沢性ガラス層を施すことにより、コンクリート材が熱劣化することなく本来の高強度を維持するようにしている。 In Patent Document 2, by applying a glossy glass layer uniformly fused to the required surface of a long prestressed concrete material reinforced by arranging metal wires, the concrete material is prevented from thermally deteriorating. to maintain the high strength of

特許文献1、2に記載されている従来技術は、コンクリート供用時のひび割れに伴う溶射皮膜の破損、剥離を防止する技術に関するものではない。 The conventional techniques described in Patent Literatures 1 and 2 do not relate to techniques for preventing breakage and peeling of the thermal spray coating due to cracks during use of concrete.

特開2009-263739号公報JP-A-2009-263739 特開昭63-100085号公報JP-A-63-100085

鉄筋コンクリートや無筋コンクリート等のコンクリートは、引張荷重、太陽光、紫外線等によってひび割れを起こしやすい性質を有している。そのため、鉄筋コンクリート等の表面に溶射を施した場合は、鉄筋コンクリートの経年劣化による表面のひび割れに追従して溶射皮膜が破損、剥離するおそれが高い。 Concrete such as reinforced concrete and unreinforced concrete has the property of being susceptible to cracking due to tensile load, sunlight, ultraviolet rays, and the like. Therefore, when thermal spraying is applied to the surface of reinforced concrete or the like, there is a high possibility that the thermal spray coating will be damaged or peeled off following cracks on the surface due to aged deterioration of the reinforced concrete.

また、コンクリート内面の接液部に塗装を施した場合、貯蔵液によって塗膜が溶出もしくは剥離し、表面に露出した部分からコンクリート内部に油などのコンクリート劣化因子の1つである貯蔵液が浸透し、コンクリート自体の強度が低下する。さらに、コンクリート面に塗装を施した場合、環境温度の変化によって塗膜の剥離が進行し、塗膜が剥離したコンクリート部分が直接晒され、部分的な劣化を早める原因となる。 In addition, when coating is applied to the wetted part of the inner surface of concrete, the coating film is eluted or peeled off by the storage liquid, and the storage liquid, which is one of the concrete deterioration factors such as oil, penetrates into the concrete from the exposed part. and the strength of the concrete itself decreases. Furthermore, when a concrete surface is painted, peeling of the paint film progresses due to changes in the environmental temperature, and the concrete portion from which the paint film has peeled off is directly exposed, causing accelerated partial deterioration.

本発明は、プレストレス導入量を5~10kgf/cmに制御し、耐ひび割れ特性を有するプレストレストコンクリート製タンクであって、該タンクの表面に金属または樹脂の被覆材を溶射し、溶射皮膜を形成したプレストレストコンクリート製タンクを提供する。 The present invention is a prestressed concrete tank having a crack-resistant characteristic by controlling the prestress introduction amount to 5 to 10 kgf/cm 2 , and thermally spraying a coating material of metal or resin on the surface of the tank to form a thermal spray coating. A formed prestressed concrete tank is provided.

また、本発明は、油を貯蔵するものであって、前記タンクの内面に比較的に低融点のアルミニウム又は亜鉛又は鉛を溶射して溶射皮膜が形成されているプレストレストコンクリート製タンクを提供する。 The present invention also provides a prestressed concrete tank for storing oil, wherein the inner surface of the tank is thermally sprayed with aluminum, zinc, or lead having a relatively low melting point to form a thermal spray coating.

さらに、本発明は、液体アンモニアを貯蔵するものであって、前記タンクの内面に硬質塩化ビニル樹脂を溶射して溶射皮膜が形成されているプレストレストコンクリート製タンクを提供する。 Further, the present invention provides a prestressed concrete tank for storing liquid ammonia, the tank being thermally sprayed with hard vinyl chloride resin to form a thermally sprayed coating on the inner surface of the tank.

本発明は、海岸地帯に立地するものであって、前記タンクの表面に耐海水性を有するアルミニウム青銅又は亜鉛・アルミニウム合金を溶射して溶射皮膜が形成されているプレストレストコンクリート製タンクを提供する。 The present invention provides a prestressed concrete tank which is located in a coastal area and has a thermal spray coating formed by thermal spraying aluminum bronze or zinc-aluminum alloy having seawater resistance on the surface of the tank.

そして、本発明は、前記タンクの内面の貯蔵液に接する接液面と、大気に晒される気相部とに互いに異なる被覆材を溶射するものであって、前記接液面には前記貯蔵液に対する耐食性を有する被覆材を溶射し、前記気相部には耐海水性を有する前記被覆材を溶射してなるプレストレストコンクリート製タンクを提供する。 In the present invention, different coating materials are thermally sprayed on the wetted surface of the inner surface of the tank, which is in contact with the stored liquid, and the gas phase portion exposed to the atmosphere, and the wetted surface is coated with the stored liquid. A tank made of prestressed concrete is provided by thermally spraying a coating material having corrosion resistance to the gas phase portion and thermally spraying the coating material having seawater resistance to the gas phase portion.

本発明の被覆材を溶射したプレストレストコンクリート製タンクは、プレストレストコンクリートが有する耐ひび割れ特性と、溶射皮膜が有する耐浸透性、耐久性向上の特性を組み合わせることにより、コンクリートのひび割れに伴う溶射皮膜の破損、剥離を抑制することができ、プレストレストコンクリート製タンク内部への貯蔵液の浸透速度を低下させ、耐久性を担保することが可能である。 The prestressed concrete tank thermally sprayed with the coating material of the present invention combines the crack resistance of the prestressed concrete with the permeation resistance and durability of the thermal spray coating to prevent damage to the thermal spray coating due to cracks in the concrete. , it is possible to suppress peeling, reduce the permeation speed of the storage liquid into the prestressed concrete tank, and ensure durability.

コンクリートは引張強度が圧縮強度の10分の1程度と著しく小さいことに加え、乾燥収縮や外気温の変化など荷重以外にも引張応力が発生し、ひび割れが生じやすい。上下水道や低温液化ガスを貯蔵するプレストレストコンクリート(以下、PC)製タンク構造物は、荷重作用によって発生する引張応力に加え、これまでの実績から付与するプレストレス導入量を5~10kgf/cmに制御し、耐ひび割れ特性を向上させる。プレストレスは、底面(底版)に平行な水平方向と、底面に直行する鉛直方向に加えるのが一般的であるが、これに限定されるものではない。5kgf/cmより小さいとひび割れ防止の効果が少ない。10kgf/cmとすれば、例えばタンク内に水や石油のような貯蔵物を入れても十分であることがわかっており、これより大きくすることもできるが、大きくしても所期の効果が向上するものではない一方、経済性が劣る。PC製タンクは、他の鉄筋コンクリート等と比べて耐ひび割れ特性を有しているので、溶射を行っても、その溶射層が剥離しにくい。 In addition to the tensile strength of concrete being remarkably low at about one-tenth of its compressive strength, concrete is susceptible to cracking due to tensile stress other than load, such as drying shrinkage and changes in ambient temperature. Prestressed concrete (hereinafter referred to as PC) tank structures that store water supply and sewerage systems and low-temperature liquefied gas are subject to tensile stress generated by the action of loads, and the amount of prestress introduced is 5 to 10 kgf/cm 2 based on past results. control to improve crack resistance. Prestress is generally applied in a horizontal direction parallel to the bottom surface (bottom plate) and in a vertical direction perpendicular to the bottom surface, but the present invention is not limited to this. If it is less than 5 kgf/cm 2 , the effect of preventing cracks is small. If it is 10 kgf/cm 2 , it has been found that it is sufficient to fill the tank with a storage material such as water or petroleum. However, the economic efficiency is inferior. PC tanks are more resistant to cracking than other reinforced concrete and the like, so even if thermal spraying is performed, the thermal spray layer is less likely to peel off.

このPC製タンクの表面に被覆材を溶射し、皮膜を形成する。タンク表面に溶射する被覆材は、コンクリートのアルカリ環境中での耐食性に優れた、比較的に低融点の金属又は樹脂を用いることができる。比較的に低融点とは、本願では、融点が1100度以下であることを意味する。比較的に低融点の金属であれば、溶射膜の厚さを大きくして、コンクリート表面がポーラスであるので貯蔵物に対する十分な保護を得ることができる。また、コンクリート下地の熱劣化をきたす程度まで表面温度が上昇しない。 A coating material is thermally sprayed on the surface of this PC tank to form a coating. As the coating material thermally sprayed on the tank surface, a metal or resin having a relatively low melting point and having excellent corrosion resistance in the alkaline environment of concrete can be used. A relatively low melting point means in this application that the melting point is 1100° C. or lower. Metals with a relatively low melting point can be used to increase the thickness of the thermally sprayed film to provide sufficient protection for the stored material as the concrete surface is porous. In addition, the surface temperature does not rise to the extent that causes thermal deterioration of the concrete base.

また、このような金属又は樹脂の被覆材は、貯蔵液などのコンクリートに対する劣化因子に耐食性を有する材料が好ましい。さらに、被覆材は、コンクリート中への劣化因子の侵入を抑制でき、環境温度による伸縮にも追随可能な材料とすることが好ましい。 In addition, such a metal or resin coating material is preferably a material having corrosion resistance to concrete deterioration factors such as storage liquid. Furthermore, it is preferable that the covering material be a material that can suppress the penetration of deterioration factors into the concrete and can follow the expansion and contraction caused by the environmental temperature.

劣化因子は、コンクリート内部に浸透し、コンクリートの劣化速度を早める要因となるものである。例えば、PC製タンクが油を貯蔵し、コンクリートの表面に油が接するPC製タンクの場合は、油が劣化因子となる。また、コンクリートの表面に接する海水飛沫や雨水等も劣化因子となる。 The deterioration factor permeates into the concrete and becomes a factor that accelerates the deterioration rate of the concrete. For example, in the case of a PC tank that stores oil and that is in contact with the surface of concrete, the oil is a deterioration factor. In addition, sea water droplets, rainwater, etc., which come into contact with the surface of concrete, also become deterioration factors.

また、コンクリートの水セメント比が大きいと単位水量が多く流動性が高くなり施工性も良くなるが、硬化後の圧縮強度が低くなる。従って、土木工事での水セメント比の上限を、鉄筋コンクリート55%、無筋コンクリート60%と規定している。PC製タンクは、施工時の流動性を高めるため、微細な空気泡を生じる混和剤(界面活性剤など)、又は微細な粒子である混和材(フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ微粉末)を添加することにより、ボールベアリング効果が生じ流動性を確保しつつ、水セメント比を45%以下に制御することができる。45%以下にすることにより、PCタンクの中性化深さを減らし、耐用年数を超長期(約200年)に増加させることができる。コンクリート硬化後は、コンクリ―ト中の水分が乾燥して生じる空隙(ポーラス部)を減らすので緻密なコンクリートができ中性化も抑制できる。このようにして、コンクリート表面の微細な空気泡や空隙を減らすことになり、被覆材の接着性を高めて剥離を防止し、PC製タンクの寿命を延ばすことが出来る。 Also, when the water-cement ratio of the concrete is high, the unit water content is large, the fluidity is high, and the workability is good, but the compressive strength after hardening is low. Therefore, the upper limits of the water-cement ratio in civil engineering work are stipulated as 55% reinforced concrete and 60% unreinforced concrete. For PC tanks, admixtures that generate fine air bubbles (surfactants, etc.) or admixtures that are fine particles (fly ash, silica fume, ground granulated blast furnace slag) are added to increase fluidity during construction. By doing so, it is possible to control the water-cement ratio to 45% or less while ensuring the fluidity due to the ball bearing effect. By reducing the content to 45% or less, the neutralization depth of the PC tank can be reduced, and the useful life can be increased to a very long period (approximately 200 years). After the concrete hardens, the voids (porous parts) that occur when the water in the concrete dries up are reduced, so dense concrete can be produced and neutralization can be suppressed. In this way, fine air bubbles and voids on the concrete surface are reduced, the adhesiveness of the coating material is improved, peeling is prevented, and the life of the PC tank can be extended.

混和剤は、使用量が少なく、それ自体の容積がコンクリートなどの練上がり容積に算入されないものであり、コンクリートの流動性を改善し、中性化を抑制する目的で、AE剤、減水剤、流動化剤を使用することができる。混和材は、使用量が比較的多く、それ自体の容積がコンクリートなどの練上がり容積に算入されるものであり、潜在水硬性がある高炉スラグ微粉末、硬化後の乾燥収縮の一部分を補償する膨張材を使用することができる。 Admixtures are used in small amounts and their own volume is not included in the kneaded volume of concrete, etc. For the purpose of improving the fluidity of concrete and suppressing neutralization, AE agents, water reducing agents, A superplasticizer can be used. The amount of admixture used is relatively large, and its own volume is included in the kneading volume of concrete, etc., and it compensates for part of the drying shrinkage after hardening of ground granulated blast furnace slag, which has latent hydraulic properties. Intumescent materials can be used.

以下、油を貯蔵するPC製タンクに溶射する被覆材について説明する。例えば、PC製タンクの貯蔵液が油の場合、タンクの接液面に溶射する金属を油に対する耐食性に優れた低融点のアルミニウム(融点約660℃)、亜鉛(融点約420℃)、鉛(融点約328℃)を用いることができる。アルミニウムとしては、純アルミニウム(99%以上の純度)のほか、12%のシリコンを混ぜたアルミニウムシリコンがある。Siが18%以下であれば、融点は純アルミニウムより低い。亜鉛としては、やはり純亜鉛の他、15%のアルミニウムを混ぜた亜鉛・アルミニウム合金(融点440℃)も用いられる。ここで、油とは、原油、石油、重油などを含む産業用の油全般を言う。 A coating material to be thermally sprayed on a PC tank for storing oil will be described below. For example, if the liquid stored in a PC tank is oil, the metal to be thermally sprayed on the wetted surface of the tank may be aluminum with a low melting point (melting point: about 660°C), zinc (melting point: about 420°C), or lead (melting point: about 420°C). melting point of about 328° C.) can be used. Aluminum includes pure aluminum (purity of 99% or more) and aluminum silicon mixed with 12% silicon. If Si is 18% or less, the melting point is lower than that of pure aluminum. As zinc, in addition to pure zinc, a zinc-aluminum alloy (melting point 440° C.) mixed with 15% aluminum is also used. Here, oil refers to general industrial oils including crude oil, petroleum, heavy oil, and the like.

このように、PC製タンクの接液面を貯蔵液に対する耐食性を有する金属で覆うことにより、貯蔵液とPCが直接接することがなく、溶射皮膜が溶出することもなく、液密性を高め、PC内部に貯蔵液が浸透する速度を遅らせることができ、PCの強度低下やひび割れを抑制することができる。 In this way, by covering the wetted surface of the PC tank with a metal having corrosion resistance to the stored liquid, the stored liquid and PC do not come into direct contact, the thermal spray coating does not elute, and the liquid tightness is improved. It is possible to slow down the rate at which the storage liquid permeates into the PC, thereby suppressing deterioration in the strength and cracking of the PC.

海岸地帯に立地したPC製タンクの場合は、海水飛沫が飛来したり、通気装置等を通して大気中の海水飛沫がタンク内部に導入されることが懸念されるため、タンク表面に溶射する金属を耐海水性に優れている、銅とアルミの合金であるアルミ二ウム青銅(融点約1050℃)を使用することができる。アルミニウム青銅としては、例えば、耐海水性を著しく向上させた特殊アルミニウム青銅(アームスブロンズ(登録商標))を使用することが好ましい。特殊アルミニウム青銅は、5~12%のアルミニウムを含む銅合金に鉄、ニッケル、マンガンを少量加えた合金である。アルミニウム青銅以外にも、アルミニウム・亜鉛合金を使用することもできる。亜鉛・アルミニウム合金溶射皮膜の表面は塗膜より硬いため、耐摩耗性を有し、特に海岸環境で優れた耐食性を示す。このアルミニウム・亜鉛合金としては、例えば、Zn85Al15として販売されている溶射用亜鉛・アルミニウム合金線を用いることができる。85重量%の亜鉛および15重量%のアルミニウムからなる生成物であって、塩化ナトリウム(塩)、海洋環境の二酸化硫黄に対して耐食性を有している。アークとフレーム溶射プロセスに適している。 In the case of PC tanks located in coastal areas, there is a concern that seawater splashes may come into the tank or airborne seawater splashes may be introduced into the tank through a ventilation system. Aluminum bronze (melting point about 1050° C.), which is an alloy of copper and aluminum, can be used, which has excellent seawater resistance. As the aluminum bronze, it is preferable to use, for example, a special aluminum bronze (Arms Bronze (registered trademark)) having remarkably improved seawater resistance. Special aluminum bronze is a copper alloy containing 5-12% aluminum with small additions of iron, nickel and manganese. Besides aluminum bronze, an aluminum-zinc alloy can also be used. Since the surface of the zinc-aluminum alloy thermal spray coating is harder than the coating film, it has wear resistance and exhibits excellent corrosion resistance especially in coastal environments. As this aluminum-zinc alloy, for example, a zinc-aluminum alloy wire for thermal spraying sold as Zn85Al15 can be used. A product consisting of 85% by weight zinc and 15% by weight aluminum, which is corrosion resistant to sodium chloride (salt), sulfur dioxide in marine environments. Suitable for arc and flame spray processes.

PC製タンクの表面を耐海水性を有する金属による溶射皮膜で覆うことにより、塩を含む腐食環境でのタンクの劣化を抑制することができ、PCの強度低下やひび割れを抑制することができる。また、積雪寒冷地の道路における融雪及び凍結抑制剤が散布されるPC構造物にも効果がある。 By covering the surface of a PC tank with a metal thermal spray coating that is resistant to seawater, deterioration of the tank in a corrosive environment containing salt can be suppressed, and reduction in strength and cracking of PC can be suppressed. It is also effective for snow melting and anti-freezing agent sprayed on PC structures on roads in snowy cold regions.

溶射材料の形態としては、線材と粉末材がある。
溶射用のアルミニウム線は、アルミニウム地金の特2種(AI:99.85mass%以上)から溶射用として伸線したものを使用することができる。
溶射用の亜鉛線は、最純亜鉛地金(Zn99.995mass%以上、防食用としてはFe0.001mass%以下)から溶接用線材(Zn99.9%mass%以上、Cu0.05mass%以下)として伸線されたものを使用することができる。
溶射用の鉛の粉末材は、Pb99.5mass%以上のものを使用することができる。
溶射用の亜鉛・アルミニウム合金線は、亜鉛は最純亜鉛地金以上、アルミニウムは特2種以上の地金を用いて、亜鉛対アルミニウムの質量比率が95:5から70:30の間で合金化され、溶射用として伸線されたものを使用することができる。特に、亜鉛対アルミニウムの比率が85:15の合金線は、塩、海洋環境に対して最適な耐食性を示す。
また、アルミニウムに3%のTiを含んだアルミニウム合金線も臨海部における耐食性に優れている。
Forms of thermal spray materials include wire rods and powder materials.
As the aluminum wire for thermal spraying, it is possible to use a wire drawn for thermal spraying from an aluminum base metal of special type 2 (AI: 99.85 mass% or more).
The zinc wire for thermal spraying is drawn from the purest zinc ingot (Zn99.995 mass% or more, Fe0.001 mass% or less for corrosion prevention) as a welding wire rod (Zn99.9% mass% or more, Cu0.05 mass% or less). Lined ones can be used.
As the lead powder material for thermal spraying, one containing 99.5 mass % or more of Pb can be used.
The zinc-aluminum alloy wire for thermal spraying uses zinc of the purest zinc base metal or higher, aluminum of special type 2 or higher, and the mass ratio of zinc to aluminum is between 95:5 and 70:30. A wire drawn for thermal spraying can be used. In particular, alloy wire with a zinc to aluminum ratio of 85:15 exhibits optimum corrosion resistance to salt and marine environments.
An aluminum alloy wire containing 3% Ti in aluminum is also excellent in corrosion resistance in coastal areas.

PC製タンクの各部の腐食環境に応じて、別の被覆材を溶射することもできる。例えば、タンクの接液面と、タンクの外気に晒される気相部において、異なる金属を被覆することもできる。例えば、PC製タンクの貯蔵液が油の場合は、接液面に耐油性を有するアルミニウム被覆を使用し、気相部に対しては耐海水性のアルミニウム青銅を使用することもできる。 Another coating material can be thermally sprayed depending on the corrosive environment of each part of the PC tank. For example, the wetted surface of the tank and the gas phase portion of the tank exposed to the outside air can be coated with different metals. For example, when the liquid stored in the PC tank is oil, the wetted surface may be coated with oil-resistant aluminum, and the gas phase portion may be coated with seawater-resistant aluminum bronze.

金属溶射の下地処理は、下地からの湿分、水分及びアルカリ等の影響を防止し、溶射皮膜の下地への密着性を向上させ、必要な膜厚を確保するように、特殊変性エポキシ樹脂に硅砂を微粒粉として混入したプライマーを使用することができる。 The base treatment for metal spraying is to prevent the effects of moisture, water, alkali, etc. from the base, improve the adhesion of the sprayed coating to the base, and use a special modified epoxy resin to ensure the required film thickness. A primer with silica sand incorporated as a fine powder can be used.

溶射方法は、各被覆材や施工性等を考慮して適切な溶射方法を選択することになるが、溶射はPC製タンクの表面のレイタンスを除去した後、上記のプライマーを塗布した後に行うことができる。溶射方法としては、フレーム溶射、アーク溶射、コールド・スプレーを採用することができる。 An appropriate thermal spraying method should be selected in consideration of each coating material and workability. Thermal spraying should be performed after removing the laitance from the surface of the PC tank and applying the above primer. can be done. Flame spraying, arc spraying, and cold spraying can be used as the spraying method.

溶線式のフレーム溶射は、アルミニウム、亜鉛等の金属、合金の溶射に使用する。溶線式フレーム溶射は、溶射ガンの中心孔から連続的に送給する線状の溶射材料を酸素・燃料混合ガスのフレームによって溶融させる。溶融した溶射材料を周囲からの圧縮空気のジェットで細粒化した溶滴としてPC製タンクの表面へ吹き付け皮膜とする溶射法である。 Wire-type flame spraying is used for spraying metals and alloys such as aluminum and zinc. In wire flame spraying, a wire-shaped thermal spraying material continuously supplied from the center hole of a thermal spraying gun is melted by an oxygen-fuel mixed gas flame. In this thermal spraying method, a melted thermal spraying material is finely granulated by a jet of compressed air from the surroundings and sprayed onto the surface of a PC tank as a coating.

アーク溶射は、アルミニウム、亜鉛等の金属溶射に多用され、アークで材料を溶融するために大量溶射、高能率溶射が可能であり、大型PC製タンクの溶射皮膜を形成する際に使用する。アーク溶射は、ワイヤアーク溶射とも呼ばれ、2本の金属ワイヤの間にアークを発生させ、アークの熱によってワイヤを溶融し、その溶融速度にあわせてワイヤを送給しながら、圧縮空気等のガス噴射によって溶滴を微細化させ、PC製タンクの表面に吹き付けて皮膜を形成させる溶射方法である。 Arc spraying is often used for metal spraying such as aluminum and zinc, and because it melts materials with an arc, large-scale spraying and high-efficiency spraying are possible. Arc thermal spraying, also called wire arc thermal spraying, generates an arc between two metal wires, melts the wire by the heat of the arc, and feeds the wire according to the melting speed, while applying compressed air or the like. This is a thermal spraying method in which droplets are made finer by gas injection and sprayed onto the surface of a PC tank to form a coating.

コールド・スプレーは、鉛の溶射に使用する。溶射材料の融点又は軟化温度よりも低い温度のガスを超音速にして、その流れ中に粉末状の溶射材料を投入して加速させ、固相状態のままPC製タンクの表面に衝突させて皮膜を形成させる方法である。 Cold spray is used for lead spraying. Gas with a temperature lower than the melting point or softening temperature of the thermal spraying material is made supersonic, and the powdered thermal spraying material is injected into the flow and accelerated, and the solid state is collided with the surface of the PC tank to form a coating. is a method of forming

被覆材の膜厚は、被覆材表面の空隙(ポーラス部)がなくなるように調節、制御する。 金属溶射皮膜の厚さは100~500μm程度が好ましく、120~250μmが更に好ましい。なお、PC製タンクに金属溶射皮膜を施すことにより、少なくとも、次の年数において、耐浸透性、耐久性を維持することができる。例えば、タンクの内部で湿気の多く、アルミニウム又は亜鉛溶射皮膜の厚さが150μmの場合は、溶射皮膜の耐用年数(最初に補修を必要とする年数)は非常に長く20年以上であることが知られている。また、PC製タンクが海水飛散地帯又は塩がよくかかる場所に立地し、亜鉛溶射皮膜の厚さが250μmの場合は、溶射皮膜の耐用年数は10~20年であることが知られている。さらに、PC製タンクは、耐ひび割れ特性を有しているため、他のコンクリート等に溶射する場合と異なり、コンクリートの経年劣化のひび割れに伴う金属溶射皮膜の破損、剥離を考慮せずに、金属溶射皮膜自体の耐用年数を確実に維持できる。 The film thickness of the coating material is adjusted and controlled so that there are no voids (porous portions) on the surface of the coating material. The thickness of the metal spray coating is preferably about 100-500 μm, more preferably 120-250 μm. By applying a metal thermal spray coating to the PC tank, it is possible to maintain permeation resistance and durability for at least the next few years. For example, if there is a lot of humidity inside the tank and the thickness of the aluminum or zinc spray coating is 150 μm, the service life of the spray coating (the number of years that repair is required first) is very long, 20 years or more. Are known. In addition, it is known that when a PC tank is located in a seawater-spraying zone or a place where salt is often splashed, and the thickness of the zinc thermal spray coating is 250 μm, the service life of the thermal spray coating is 10 to 20 years. In addition, since the PC tank has crack resistance, unlike the case of thermal spraying on other concrete, etc., it is possible to prevent damage and peeling of the metal spray coating due to cracks due to deterioration of concrete over time. The service life of the thermal spray coating itself can be reliably maintained.

PC製タンクの貯蔵液が液体アンモニアの場合は、タンクの接液面に溶射する被覆材は、金属よりも融点が低く、かつ液体アンモニアに対して優れた耐食性を有する硬質塩化ビニル樹脂(融点約85~210℃)を用いることができる。硬質塩化ビニルの溶射は、フレーム溶射方法で、塩化ビニル樹脂の粉末を火炎で熱溶融して吹付け、PC製タンクの表面に500μm以上溶射し、製膜することができる。溶射膜の厚さとしては、0.5mm~7.0mmが可能である。その他の樹脂素材も利用可能である。なお、水道においては、クリプトスポリジウム対策として紫外線が照射されるので、水道水用のタンクでは、温度変化に対する耐候性の他、紫外線による劣化が起きない材料が好ましい。 If the liquid stored in a PC tank is liquid ammonia, the coating material to be thermally sprayed on the wetted surface of the tank should be a rigid vinyl chloride resin (melting point about 85 to 210° C.) can be used. Thermal spraying of hard vinyl chloride can be carried out by flame spraying, in which powder of vinyl chloride resin is thermally melted with a flame, sprayed, and sprayed to a thickness of 500 μm or more on the surface of a PC tank to form a film. The thickness of the sprayed film can be 0.5 mm to 7.0 mm. Other resin materials are also available. In water supply, ultraviolet rays are irradiated as a countermeasure against cryptosporidium. Therefore, for tap water tanks, it is preferable to use a material that is weather resistant against temperature changes and that does not deteriorate due to ultraviolet rays.

貯蔵物が、プロパン、エチレン、メタンといったガスの場合は、金属溶射を用いることができる。 Metal spraying can be used when the stock is a gas such as propane, ethylene or methane.

本発明は、PCが有する耐ひび割れ特性と、溶射皮膜が有する耐浸透性、耐久性向上の特性を組み合わせることにより、コンクリートのひび割れに伴う溶射皮膜の破損、剥離を抑制することができ、PC製タンク内部への貯蔵液の浸透速度を低下させ、耐久性を担保することが可能である。 The present invention combines the crack resistance of PC with the penetration resistance and durability of the thermal spray coating to suppress damage and peeling of the thermal spray coating due to cracks in concrete. It is possible to reduce the permeation speed of the storage liquid into the tank and ensure durability.

さらに、本発明は従来技術と比較して、次の効果も有している。すなわち、従来懸念されていた、コンクリート構造物の中性化、塩害対策、ASR(アルカリ骨材反応)等による経年劣化も抑制することができる。そして、従来の塗装を被覆したPC性タンクと比べて、溶射皮膜が剥離、破損するおそれが低くなり、従来よりもPC製タンクの耐用年数が増加し、長期で使用することが可能となる。さらに、通常の鉄筋コンクリート等に溶射する場合と比較して、下地のひび割れに抵抗するために必要な被覆材の膜厚を薄くすることができるため、施工、管理が容易になる。従来の鋼製ライニング材により被覆する場合と比較して、建設コストを大きく削減できる。 Furthermore, the present invention also has the following effects as compared with the prior art. That is, it is possible to suppress aged deterioration due to neutralization of concrete structures, measures against salt damage, ASR (alkali-aggregate reaction), etc., which have hitherto been a concern. Compared to conventional PC tanks coated with paint, the thermal spray coating is less likely to be peeled off and damaged, and the service life of the PC tank is longer than before, making it possible to use it for a long time. Furthermore, compared with the case of thermal spraying on ordinary reinforced concrete or the like, it is possible to reduce the film thickness of the coating material necessary to resist cracks in the base, which facilitates construction and management. Construction costs can be greatly reduced compared to the case of covering with conventional steel lining materials.

従来のPS式二重殻低温タンクのPC外槽内面のシールメタル(鋼製ライニング材)を金属等の被覆材による溶射皮膜に置き換えることで、工期、コストの削減ができる。
また、従来の鋼製タンク外側をPCで覆う構造の代わりとして、PCタンク内面を金属等の被覆材による皮膜で覆う構造に置き換えることで、工期、コストの削減ができる。
さらに、海水および排水処理設備等に適用することにより、耐食性や耐浸透性等を向上することができる。

By replacing the seal metal (steel lining material) on the inner surface of the PC outer tank of the conventional PS type double shell low temperature tank with a thermal spray coating made of a coating material such as metal, the construction period and cost can be reduced.
In addition, instead of covering the outside of the conventional steel tank with PC, the construction period and cost can be reduced by replacing the inner surface of the PC tank with a coating made of a coating material such as metal.
Furthermore, by applying it to seawater and wastewater treatment equipment, etc., it is possible to improve corrosion resistance, permeation resistance, and the like.

Claims (5)

プレストレス導入量を5~10kgf/cmに制御し、耐ひび割れ特性を有するプレストレストコンクリート製タンクであって、該タンクの表面に金属または樹脂の被覆材を溶射し、溶射皮膜を形成したプレストレストコンクリート製タンク。 A tank made of prestressed concrete having crack resistance properties by controlling the amount of prestress introduced to 5 to 10 kgf/cm 2 , and prestressed concrete in which a coating material of metal or resin is thermally sprayed on the surface of the tank to form a thermal spray coating. made tank. 油を貯蔵するものであって、前記タンクの内面にアルミニウム又は亜鉛又は鉛を溶射して溶射皮膜が形成されている、請求項1に記載のプレストレストコンクリート製タンク。 2. The prestressed concrete tank according to claim 1, which stores oil and has a thermal spray coating formed by spraying aluminum, zinc, or lead on the inner surface of the tank. 液体アンモニアを貯蔵するものであって、前記タンクの内面に硬質塩化ビニル樹脂を溶射して溶射皮膜が形成されている、請求項1に記載のプレストレストコンクリート製タンク。 2. The prestressed concrete tank according to claim 1, which is for storing liquid ammonia and has a thermally sprayed coating formed on the inner surface of the tank by thermally spraying a rigid vinyl chloride resin. 海岸地帯に立地するものであって、前記タンクの表面に耐海水性を有するアルミニウム青銅又は亜鉛・アルミニウム合金を溶射して溶射皮膜が形成されている、請求項1ないし3のいずれかに記載のプレストレストコンクリート製タンク。 4. The tank according to any one of claims 1 to 3, which is located in a coastal area and has a thermal spray coating formed by thermal spraying aluminum bronze or zinc-aluminum alloy having seawater resistance on the surface of the tank. Prestressed concrete tank. 海岸地帯に立地し、前記タンクの内面の貯蔵液に接する接液面と、大気に晒される気相部とに互いに異なる被覆材を溶射するものであって、前記接液面には前記貯蔵液に対する耐食性を有する被覆材を溶射し、前記気相部には耐海水性を有する前記被覆材を溶射してなる請求項1に記載のプレストレストコンクリート製タンク。

It is located in a coastal area, and different coating materials are thermally sprayed on the wetted surface of the inner surface of the tank, which is in contact with the stored liquid, and the gas phase portion exposed to the atmosphere, and the wetted surface is coated with the stored liquid. 2. A tank made of prestressed concrete according to claim 1, wherein a coating material having corrosion resistance against water is thermally sprayed, and said coating material having seawater resistance is thermally sprayed on said gas phase portion.

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