JP2973823B2 - 金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法 - Google Patents

金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属製支柱コンクリート
埋込み部の防食方法に係り、金属製支柱コンクリート埋
込み部における防食を適切に図ることのできる方法を提
供しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】金属製支柱として高欄支柱などは従来か
ら広く採用されているところであるが、このような金属
製支柱の地覆コンクリートとの接合方法として従来から
採用されているものは以下の如くである。 表面処理
された鋼製基礎部体にアルミニウム角パイプをボルトで
固定したもの。 鋼製ベースアングルを取付けたアル
ミニウム製角パイプをコンクリート中に直接埋込んだも
の。 表面処理された鋼製パイプをコンクリート中に
直接埋込んだもの。
【0003】なお、アルミニウム支柱のベースアングル
やコンクリート中鉄筋等との異種金属間における接触腐
食を防止するために、ベースアングルや取付ボルト、ナ
ット等の絶縁処理をなすことが近年提案されており、勿
論鋼製高欄などにおいて粉体塗装の如きによる厚膜塗覆
をなすようなことについても検討がなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の技術の
によるものでは、鋼製基礎を加工した後に再び表面処
理することが不可能であり、また斯うした構造では水が
溜り易い構造的欠点があることから短期間に発錆し、そ
れに伴って鋼を防食すべくアルミニウム支柱が腐食して
貫通孔を生じたり、腐食生成物の体積膨脹により支柱自
体が破壊されて使用に耐えなくなるなどの問題点を有す
る。
【0005】またによるものでは表面処理された鋼
製支柱は損傷を受け易く、しかも腐食速度を決定する有
害陰イオン供給の多いコンクリート地覆部界面などにお
いて発錆が生じ易く、頻繁な塗り替えを必要とし、更に
支柱内面は防食が困難で一般的に無防食であり、水や電
解質の浸入炭酸ガスや海塩粒子の浸透などによって長期
的に発錆が著しいし、またコンクリート中の鉄筋がベー
スアングルと短絡し、支柱自体も腐食する欠点がある。
何れにしても腐食生成物による体積膨脹によって図4に
示すように支柱10の角部などを起点としたひび割れ1
1が発生することは周知の如くで、斯様なひび割れ11
により地覆部のコンクリート5における強度は急激に低
下し、安全性において大きな問題となり、その修復には
コンクリートを破壊し鉄筋などを交換し、場合によって
は支柱10自体も新しいものと交換することが必要であ
って、著しい工数と費用を必要とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来のものにおける技術的課題を解決することについて
検討を重ね、鉄鋼またはアルミニウムによる金属製パイ
プによる支柱を用い、該金属製パイプの地覆部内に犠牲
陽極を取付けることによって的確な防食を図り、このよ
うな支柱の耐用性を有効に向上することに成功したもの
であって、以下の如くである。
【0007】(1) 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱
パイプの端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに
当り、該コンクリート地覆部界面より下部の前記支柱パ
イプ内部に該支柱パイプと電気的に導通させて犠牲陽極
を設け、該犠牲陽極を前記コンクリートと、あるいは充
填材を介して前記コンクリートと直接接触せしめ、前記
支柱パイプを該支柱構成金属の腐食電位または孔食電位
より100mV以上卑な電位に保持させることを特徴と
する金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。
【0008】(2) 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱
パイプの端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに
当り、該コンクリート地覆部界面より下部の前記支柱パ
イプ内部に陽極を設け、該陽極に外部電源を取付けると
共に、該陽極を前記コンクリートと、あるいは充填材を
介して前記コンクリートと直接接触せしめ、前記外部電
源方式により前記支柱パイプを該支柱構成金属の腐食電
位または孔食電位より100mV以上卑な電位に保持さ
せることを特徴とする金属製支柱コンクリート埋込み部
の防食方法。
【0009】(3) 地覆部支柱内部の犠牲陽極または耐
久性陽極の周囲に接地抵抗を減ずる充填材としてのバッ
クフィル材を充填することを特徴とする前記(1)また
は(2)項の何れかに記載の金属製支柱コンクリート埋
込み部の防食方法。
【0010】(4) バックフィル材に石膏、ベントナイ
ト、硫酸ナトリウムの1種または2種以上を添加し、接
地抵抗を300Ω・cm以下とすることを特徴とする前記
(3)項に記載の金属製支柱コンクリート埋込み部の防
食方法。
【0011】鉄鋼またはアルミニウムによる支柱パイプ
の端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに当り、
該コンクリート地覆部界面より下部の前記支柱パイプ内
部に該支柱パイプと電気的に導通させて犠牲陽極を設
け、該犠牲陽極を前記コンクリートと、あるいは充填材
を介して前記コンクリートと直接接触せしめ、前記支柱
パイプを該支柱構成金属の腐食電位または孔食電位より
100mV以上卑な電位に保持させることによって金属
パイプ柱の内面を主体とした全般に有効な腐食防止を図
ってコンクリート層におけるひび割れの発生防止および
耐用性の向上を得しめる。犠牲陽極の設けられた前記支
柱パイプの電位が卑な電位として前記の100mV未満
の場合にはそれらの効果が不充分である。本発明に使用
する犠牲陽極材の電位について更に説明すると、例えば
0.3%の海塩粒子を含むモルタル抽出水における鉄鋼の
腐食電位は約−580mV vs SCE、6061押出形
材支柱およびAC4C鋳物支柱の孔食電位は前記腐食液
中で約−700mV vs SCEであるから本発明による
犠牲陽極材の電位はそれら被防食材の腐食電位または孔
食電位より100mV以上卑な電位であることが必要で
ある。なお設定電位の下限値は−2000mV vs SC
Eであり、この値以下であると却って生成するアルカリ
によってアルミニウム高欄支柱などの腐食が進行する恐
れがあり、また鋼製高欄支柱では水素吸蔵の恐れがあ
る。
【0012】金属支柱より電位が卑な犠牲陽極金属とし
てアルミニウム、亜鉛、マグネシウムおよびそれらの合
金を用いることによって上記電位差を適切に得しめる。
マグネシウム合金および亜鉛合金はアルカリ中で不働態
化し、犠牲陽極としての性能を示さないが、海塩粒子の
供給によって腐食が進行するため犠牲陽極として使用可
能である。
【0013】鉄鋼またはアルミニウムによる支柱パイプ
の端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに当り、
該コンクリート地覆部界面より下部の前記支柱パイプ内
部に陽極を設け、該陽極に外部電源を取付けると共に、
該陽極を前記コンクリートと、あるいは充填材を介して
前記コンクリートと直接接触せしめ、前記外部電源方式
により前記支柱パイプを該支柱構成金属の腐食電位また
は孔食電位より100mV以上卑な電位に保持させるこ
とにより多数の支柱に対し簡易に適切な電位差を採った
防食設備を形成せしめる。本発明による防食法では陽極
として白金めっきチタン陽極、炭素系、鉛合金系及び珪
素鉄系の耐久性陽極を用いて、外部電源から通電する方
法が好ましい。但し外部電源を用いる場合には、陽極と
高欄支柱が電気的に接触すること(短絡)を避ける必要
がある。また前記犠牲陽極に外部電源により通電して防
食することもできる。
【0014】地覆部支柱内面の犠牲陽極または耐久性陽
極の周囲に充填材としてバックフィル材を充填して接地
抵抗を減ずることによって犠牲陽極の安定した防食効果
を発揮させる。
【0015】前記バックフィル材としては保水性の良好
なカルボキシメチルセルローズ、澱粉、ポリアクリル酸
塩、イソブチル−マレイン酸共重合物の単独およびそれ
らの混合物に代表される高分子吸収体を必須成分とし、
比抵抗の小さい電気良導体としての性能を安定的に発揮
させる。
【0016】なお前記充填材ないしバックフィル材に石
膏、ベントナイト、硫酸ナトリウムの1種または2種以
上を添加し、コンクリートと犠牲陽極の接地抵抗を30
0Ω・cm以下とすることにより防食目的を支柱外コンク
リート地覆部界面まで安定的に達する。この接地抵抗値
より大きい値であると犠牲陽極の防食効果が、犠牲陽極
からの最遠防食目標である支柱外コンクリート地覆部界
面まで安定的に及ばない。なおこの充填材ないしバック
フィル材は、支柱内面に直接犠牲陽極を埋め込む形で充
填してもよく、また布製或は長期間破けることのない通
気性のある紙製の袋に犠牲陽極を取り囲む形で充填して
もよい。
【0017】
【実施例】上記したような本発明によるものの具体的実
施例について説明すると、先ず本発明における陽極2の
取付位置は図1に示すように、支柱パイプ1内のコンク
リート5地覆界面より下部に設定しなければならない。
通常地覆界面近傍には水抜き穴があいており、これより
高い位置では陰極防食が実質的に不可能である。またこ
のような犠牲陽極の設置方法は、支柱内部のコンクリー
ト地覆部界面以下の場所ならば何処の部位でもよいが、
地覆部コンクリート5は図2に示すように犠牲陽極2或
は充填材3および支柱金属1と直接接触することが必須
条件である。具体的な取付は図2と共に図3に示すよう
にボルト4、ナット6や、ビス等により支柱本体1と電
気的導通状態に保たれた支持金具12を配設して定着さ
れ、支柱1の地覆部コンクリート5より水抜孔8を設け
る。また図1に示したようにリード線9を用いて支柱1
に導通させてもよい。耐久性陽極を用いた外部電源によ
る陰極防食の場合には、該耐久性陽極と高欄支柱、レー
ル等金属構成物と短絡させてはならない。
【0018】本発明に用いられるコンクリート地覆埋め
込み部高欄支柱内部に設置される犠牲陽極或は耐久性陽
極が基礎コンクリート上に置かれ支柱内部に土壌等の導
電物質がない場合は、そのままの状態では電気的な抵抗
が大きく、犠牲陽極としての性能を発揮し難いため、犠
牲陽極とコンクリート地覆部の接地抵抗を減ずるため、
陽極周囲を充填材で包囲する。このような充填材として
所謂バックフィル材を使用することは前述の如くであ
る。
【0019】具体例として一辺が10cmの角形鉄製高欄
支柱の腐食電位、A6061S−T6アルミニウム合金
製高欄支柱及びAC4Cアルミニウム鋳物合金の孔食電
位を、0.3% NaCl を含むモルタル抽出液中(10gの
ポルトランドセメントを25mlの純水に溶解させ、その
後濾過して抽出液とした)で求め、一方、細骨材中に0.
3%の NaCl を添加し、モルタルと細骨材の混合比1:
3で混ぜ合わせ、さらに水を加えてコンクリートを養生
し、前記鉄製支柱、6061支柱、AC4C鋳物支柱を
図2に示すような状態で海浜から5mの塩粒子の供給の
非常に多い地点で該コンクリート中に打設し、その際、
コンクリート中には鉄筋を入れて、支柱と鉄筋の接触有
無の条件下で暴露試験を実施した。即ちこのような暴露
試験実施条件及び試験結果を本発明例および比較例につ
いて示すと次の表1および表2の如くである。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】上記したような表1の結果から明らかなよ
うに、本発明による試料番号1〜18のものは、何れの
防食法もコンクリート中における自然電位は、腐食電位
或は孔食電位より卑に分極し、且つ支柱本体に腐食は発
生せず、従ってコンクリート割れも認められないという
安定した防食状態を示すことが確認された。また充填材
としてのバックフィル材の効果も十分であって、例え支
柱内の陽極が防食のために消耗しても、陽極を取り替え
て引続き防食作用の維持されることが確認された。
【0023】これに対し比較例19〜21の無防食状態
のアルミ支柱には鉄筋との接触による異種金属接触腐食
が発生し、コンクリートの地覆部割れを誘発する結果と
なり、この状態では地覆部の強度低下を免れない。また
鋳鉄高欄は支柱内面からの腐食が進行する結果となっ
た。更に比較例22〜24のコンクリート地覆部内部に
犠牲陽極を埋め込む場合には、支柱自身の防食状態は良
好であったが犠牲陽極の消耗が激しく、その結果として
犠牲陽極表面に腐食生成物の付着が著しく、この腐食生
成物の堆積膨脹によってコンクリートの割れを誘発する
結果となった。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるもの
は、金属製高欄支柱などの防食技術として支柱内部に直
接あるいは間接的(バックフィル材を介し)に犠牲陽極
を取付けることにより有効な防食を図らしめ、絶縁工法
のように施工ミスによる鉄筋との短絡がないため、異種
金属接触腐食による支柱の消耗、コンクリート地覆部割
れがないこと、さらには支柱内部の腐食が防止できるこ
と、厳しい腐食環境では犠牲陽極の取り替えも可能であ
るため、長期耐食性も保証される等の特性を備えてお
り、金属製高欄支柱などについての長期防食方法とし
て、きわめて有利、且つ有用な方法であることが確認さ
れ、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による外部電源方式の金属製支柱コンク
リート埋込み部防食方法実施態様の断面的説明図であ
る。
【図2】本発明による金属製支柱コンクリート埋込み部
防食状態を示した部分的な縦断面図である。
【図3】図2に示したものの横断面図である。
【図4】従来技術による金属支柱設定部における腐食に
伴うコンクリートのひび割れ発生状態を示した斜面図で
ある。
【符号の説明】
1 金属中空柱 2 陽極 3 充填材またはバックフィル材 4 ボルト 5 コンクリート 6 ナット 7 外部電源 8 水抜孔 9 リード線 10 支柱 11 コンクリートに発生したひび割れ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱パイ
    プの端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに当
    り、該コンクリート地覆部界面より下部の前記支柱パイ
    プ内部に該支柱パイプと電気的に導通させて犠牲陽極を
    設け、該犠牲陽極を前記コンクリートと、あるいは充填
    材を介して前記コンクリートと直接接触せしめ、前記支
    柱パイプを該支柱構成金属の腐食電位または孔食電位よ
    り100mV以上卑な電位に保持させることを特徴とす
    る金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。
  2. 【請求項2】 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱パイ
    プの端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに当
    り、該コンクリート地覆部界面より下部の前記支柱パイ
    プ内部に陽極を設け、該陽極に外部電源を取付けると共
    に、該陽極を前記コンクリートと、あるいは充填材を介
    して前記コンクリートと直接接触せしめ、前記外部電源
    方式により前記支柱パイプを該支柱構成金属の腐食電位
    または孔食電位より100mV以上卑な電位に保持させ
    ることを特徴とする金属製支柱コンクリート埋込み部の
    防食方法。
  3. 【請求項3】 地覆部支柱内部の犠牲陽極または耐久性
    陽極の周囲に接地抵抗を減ずる充填材としてのバックフ
    ィル材を充填することを特徴とする請求項1または2に
    記載の金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。
  4. 【請求項4】 バックフィル材に石膏、ベントナイト、
    硫酸ナトリウムの1種または2種以上を添加し、接地抵
    抗を300Ω・cm以下とすることを特徴とする請求項3
    に記載の金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。
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