JP3053688B2

JP3053688B2 - 鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法

Info

Publication number: JP3053688B2
Application number: JP4003816A
Authority: JP
Inventors: 光男石川; 敬介池松; 悟山本; 光男阿久津
Original assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH0570977A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として塩害を受ける
コンクリート構造物中の鉄筋を電気防食する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋
が、細骨材に含まれる塩分や海塩粒子の侵入などによっ
て腐食されることが問題となっている。その防食対策と
して電気防食法が本質的な腐食防止対策として注目され
ている。鉄筋コンクリート構造物に対する電気防食法の
一つに、不溶性電極（一次電極）と導電性塗料（二次電
極）を組合せた方法がある。この方法は、コンクリート
表面に一次電極として不溶性電極を固設した上に、二次
電極として導電性塗料を被覆し、直流電源のプラス極に
不溶性電極、マイナス極に鉄筋をそれぞれ接続すること
によって電流を流して鉄筋を防食する方法である。導電
性塗料は不溶性電極からの電流を鉄筋に対してできうる
限り広範囲にかつ均一に供給するためのものである。

【０００３】しかしながら、従来の方法では、次のよう
な問題が生じていた。（１）不溶性電極からの電流の到達距離が約１００ｃｍ
前後と短いため、不溶性電極の間隔を狭くしなければな
らず、単位面積当りの不溶性電極の数が多くなり、施工
に多大な労力を必要とした。（２）防食電流の多くが不溶性電極近傍から供給される
ため、鉄筋に対する防食電流密度が著しく不均一にな
り、一部の鉄筋の防食効果が不十分になるばかりか、不
溶性電極及びその近傍の導電性塗料が早期に劣化するこ
とがあった。（３）不溶性電極がコンクリート表面上にあると、物理
的な衝撃等によって破損したり、離脱することがあっ
た。（４）導電性塗料が太陽光（紫外線）や水滴等によって
早期に劣化することがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消し、少ない不溶性電極で鉄筋に対して所定の大
きさの均一な防食電流密度を確保し、鉄筋コンクリート
構造物を有効に電気防食する方法を提供しようとするも
のであり、かつ、不溶性電極を確実に固定し、導電性塗
料の被覆層の耐候性を向上させ、長期にわたり安定した
電気防食を可能とする方法を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、取付具で不溶
性電極を固設した鉄筋コンクリート構造物全表面を、４
５〜８５重量％、好ましくは５０〜８５重量％の石炭コ
ークス系カーボンとバインダー樹脂、好ましくは５〜４
５重量％の有機高分子化合物バインダーとを溶剤に溶解
あるいは分散させた導電性水性塗料で、０．０１〜０．
５ｃｍの厚さに被覆して被覆層の表面抵抗を１〜２００
Ωに調整し、鉄筋をマイナス極に、上記不溶性電極をプ
ラス極にして通電することを特徴とする鉄筋コンクリー
ト構造物の電気防食方法である。

【０００６】

【作用】本発明者等は、鋭意研究を行った結果、（１）導電性物質として４５〜８５重量％の石炭コーク
ス系物質を含有し、有機高分子化合物をバインダーとす
る抵抗率が０．１〜１００Ω・ｃｍの導電性水性塗料を
コンクリート表面に０．０１〜０．５ｃｍの厚さで被覆
することによって、導電性水性塗料の被覆層の表面抵抗
を１〜２００Ωに調整することにより、不溶性電極から
の電流の到達距離を例えば約４００ｃｍとかなり延長す
ることができ、不溶性電極の間隔を広げることを可能に
した。即ち、単位面積当りの不溶性電極の量を少なくす
ることができるので、施工の労力を著しく低減すること
ができた。また、鉄筋に対する防食電流密度が従来より
均一となるので、鉄筋に対する防食効果が向上し、かつ
不溶性電極及びその近傍の導電性水性塗料の耐久性が向
上した。（２）コンクリート表面に細溝を設けて、その中に不溶
性電極を固設することにより、物理的な衝撃等から不溶
性電極を保護することができた。（３）導電性水性塗料表面に耐水性及び耐候性の電気絶
縁性塗料を被覆することによって太陽光（紫外線）や水
滴等から導電性水性塗料を保護し、その耐久性を向上さ
せることができた。

【０００７】一般に、不溶性電極からの電流の到達距離
や鉄筋への防食電流密度の分布は、導電性塗料の抵抗と
コンクリートの抵抗によってほぼ支配されるが、コンク
リートの抵抗は配合比や周囲の環境等によってほぼ決ま
るので、導電性塗料の抵抗によって制御することができ
る。導電性塗料の表面抵抗Ｒｓは、塗料の抵抗率ρ、被
覆厚さｔ、被覆幅Ｗ、被覆長さＬとするとＲｓ＝（ρ・Ｌ）／（ｔ・Ｗ）・・・・（１）で表わすことができ、Ｗ＝Ｌ（正方形の単位面積基準）
のときには、Ｒｓ＝ρ／ｔ・・・・（２）となり、表面抵抗Ｒｓは抵抗率ρと被覆厚さｔで決定さ
れる。この抵抗は低いほど有利であるので、ρを低くす
るか、ｔを厚くすれば良いことになるが、ｔを厚くすれ
ばするほど施工時に多くの労力、時間及び費用を必要と
する。

【０００８】一方、ρは、塗料に含有される導電性物質
微粉の種類とその含有量によってほぼ支配される。しか
し、ρを低くするために、導電性物質微粉の含有量をあ
まり増すと、バインダー等の含有量が減るので、コンク
リートとの付着力が低下する。したがって、導電性塗料
における導電性物質微粉の種類とその含有量、バインダ
ーの種類とその含有量で導電性塗料の抵抗率を適正範囲
に調整するとともにその被覆層厚さを適正範囲とし、導
電性水性塗料の抵抗値を調整する必要がある。

【０００９】導電性物質としては、銀系、炭素系及び銅
系等があるが、施工性、コスト及び通気性等を考慮する
と、炭素系材料特に石炭コークス系カーボンが好まし
い。その含有量はあまり少ないと、ρが高くなるので導
電性が損なわれる。また、多すぎると、ρは低くなるも
のの、バインダー、溶剤等が少なくなるので、ボソボソ
になったり、コンクリートとの付着力が低下して塗料と
しての性能を維持することができない。したがって、導
電性塗料としての性能を長期間にわたって維持するため
には、石炭コークス系カーボンの含有量を４５〜８５重
量％、好ましくは５０〜８５重量％、さらに好ましくは
５５〜８０重量％とするのがよい。

【００１０】バインダーは水性アクリル系、エポキシ系
及びウレタン系の有機高分子化合物を使用することがで
きる。導電性塗料としての性能を長期間にわたって維持
するために、導電性物質等の含有量を考慮すると、バイ
ンダーの含有量は５〜４５重量％、好ましくは５〜４０
重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％とするのが
よい。このような導電性水性塗料の抵抗率は０．１〜１
００Ω・ｃｍ、好ましくは０．１〜５０Ω・ｃｍとする
のがよい。また、導電性物質とバインダーとの合計含
有量は５０〜９０重量％、好ましくは５５〜９０重量
％、さらに好ましくは６５〜９０重量％とするのがよ
い。

【００１１】一方、施工性、労力及び付着性等を考慮す
ると、被覆厚さは０．０１〜０．５ｃｍが好ましい。

【００１２】これらの結果、導電性水性塗料の被覆層の
表面抵抗Ｒｓは式（２）より、理論的にはＲｓ＝０．２〜１００００Ω となる。しかしながら、実際的には理論と必ずしも一致
しないところもあり、実用性、施工性、労力及びコスト
等を総合的に考慮すると、表面抵抗Ｒｓは１〜２００
Ω、好ましくは１〜１００Ωとするのがよい。

【００１３】保護塗料は電気絶縁性で、バインダーが水
性のアクリル系、ウレタン系及びエポキシ系、顔料は、
酸化チタン系のものが好ましく、塗膜の厚さは、０．０
０２〜０．０２ｃｍ程度で十分に導電性塗料被覆層を保
護することができる。なお、本発明における導電性塗料
及び保護塗料は、コンクリート表面等にスプレー、ロー
ラー若しくははけ塗り等で塗布することができる。

【００１４】一次電極としては不溶性の電極が良く、白
金メッキチタン、白金メッキニオブ、白金クラッド銅等
の白金系電極、導電性プラスチック電極、炭素繊維電極
等が使用でき、それらの形状は線状や板状でよく、施工
上問題とならない範囲の大きさであれば良い。

【００１５】また、一次電極は、プラスチックやゴム等
の電気絶縁性あるいはチタン等の耐蝕性金属からなる取
付具、接着剤等でコンクリート表面に取付けることがで
きる。コンクリート表面に適当な大きさの細溝を設け、
この細溝内に一次電極を導電性充填材で充填することに
よって取付けても良い。さらに取付具、接着剤及び導電
性充填材を組合せることによっても取付けることができ
る。

【００１６】

【実施例】

（鉄筋コンクリート供試体の作製）図１に示すような、
巾２０ｃｍ、長さ４００ｃｍ、高さ８ｃｍの直方体の鉄
筋コンクリート供試体を作製した。コンクリートの配合
比はセメント：砂：砂利：水＝１：２：４：０．６とし
た。水には食塩をコンクリートに対してその濃度が２％
になるように添加した。鉄筋は黒皮付のものとし、直径
２ｃｍ、長さ４１０ｃｍのものを供試体１個につき２本
使用した。鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さは３
ｃｍ、鉄筋間隔は１０ｃｍとした。

【００１７】（実施例１）図２に示すように、供試体上
面部の一方の端から２ｃｍの位置に巾０．８ｃｍ、深さ
０．５ｃｍの細溝を設け、この細溝内全面に厚さ約０．
１ｃｍで導電性充填材を充填した。この充填材が乾燥し
てから、直径０．５５ｃｍ、深さ１．５ｃｍの孔を１５
ｃｍ間隔で２ケ所に設けた。そして、直径０．１５ｃ
ｍ、長さ２５ｃｍの白金メッキチタン電極をプラスチッ
ク製のバンド状固定具ではさみ、固定バンドの先端を上
記の孔に挿入し細溝内に電極を固定した。次いで導電性
充填材を充填して固設した。なお、導電性充填材は各実
施例における導電性塗料に石炭コークス系カーボンを数
％多く含有させて粘性を高くしたものを使用した。次
に、石炭コークス系カーボン含有量７０重量％、水性ア
クリル系バインダー含有量１３重量％からなる導電性塗
料を供試体の上面部全面にわったてスプレーで被覆し
た。この導電性被覆は乾燥時、抵抗率が１２Ω・ｃｍ、
平均膜厚が０．５ｃｍ、表面抵抗が２９Ωであった。さ
らに導電被覆層全表面に水性アクリル系バインダー、酸
化チタン顔料の絶縁性の保護塗料を厚さが０．００５ｃ
ｍとなるようにスプレーで塗布した。そして、直流電源
のプラス極に白金メッキチタン電極、マイナス極に２本
の鉄筋をそれぞれ接続して、導電性塗料の被覆面積に対
して１０ｍＡ／ｍ²となるように可変抵抗を調整して鉄
筋に電流を１年間流した。なお、腐食促進のために２日
に１回人工海水を散布した。

【００１８】（実施例２）図３に示すように、供試体上
面部のコンクリート表面に直径０．２ｃｍ、長さ２５ｃ
ｍの白金クラッド銅電極を実施例１と同様な方法で固設
した。次に、石炭コークス系カーボン含有量８３重量
％、水性エポキシ系バインダー含有量７重量％の導電性
塗料を供試体の上面部全面にわったてローラーで被覆し
た。この導電性被覆は乾燥時、抵抗率が０．６Ω・ｃ
ｍ、平均膜厚が０．１ｃｍ、表面抵抗が６Ωであった。
さらに、実施例１と同様な保護塗料を厚さが０．０１５
ｃｍになるようにローラーで導電性被覆層全表面に塗布
するとともに通電試験を行なった。

【００１９】（実施例３）図４に示すように、実施例１
と同様な位置に巾１ｃｍ、深さ１ｃｍの細溝を設け、こ
の細溝内に直径０．４ｃｍ、長さ２５ｃｍの炭素繊維電
極を厚さが約０．６ｃｍになるように導電性充填材で固
定した後、さらにゴム製の固定具（巾１ｃｍ、厚み０．
４ｃｍ、長さ０．５ｃｍ）で１５ｃｍ間隔で２ケ所固定
するとともに導電性充填材を充填して固設した。次に、
石炭コークス系カーボン含有量７５％、水性ウレタン系
バインダー含有量１０重量％の導電性塗料を供試体の上
面部全面にわったてスプレーで被覆した。この導電性被
覆は乾燥時、抵抗率が２．５Ω・ｃｍ、平均膜厚が０．
０６ｃｍ、表面抵抗が４５Ωであった。そして、実施例
１と同様な通電試験を行なった。

【００２０】（実施例４）図５に示すように、石炭コー
クス系カーボン含有量７７重量％、水性アクリル系バイ
ンダー含有量９重量％の導電性塗料を供試体の上面部全
面にわったてスプレーで被覆した。この導電性被覆は乾
燥時、抵抗率が０．９Ω・ｃｍ、平均膜厚が０．０８ｃ
ｍ、表面抵抗が１２Ωであった。次に、実施例１と同様
な位置に巾０．４ｃｍ、長さ２５ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ
の板状白金メッキチタン電極を絶縁性接着剤で１５ｃｍ
間隔で０．４ｃｍ×０．５ｃｍの面積で導電性被覆層表
面に固設した。そして、電極全面を導電性充填材で約
０．２ｃｍの厚さで被覆し、さらにこれら導電性被覆層
全面にわたって水性アクリルスチレン系バインダー及び
酸化チタン顔料からなる絶縁性保護塗料で厚さ約０．０
０８ｃｍになるようにはけ塗りで塗布した。そして、実
施例１と同様な通電試験を行った。

【００２１】（実施例５）導電性塗料は石炭コークス系
カーボン含有量６５重量％、水性アクリル系バインダー
含有量１０重量％とし、導電性被覆は乾燥時の抵抗率が
６８Ω・ｃｍ、平均膜厚が０．５ｃｍ、表面抵抗が１２
８Ωであった以外は実施例１と同様な通電試験を行っ
た。（実施例６）導電性塗料は石炭コークス系カーボン含有
量６０重量％、水性アクリル系バインダー含有量５重量
％とし、導電性被覆は乾燥時の抵抗率が７３Ω・ｃｍ、
平均膜厚が０．５ｃｍ、表面抵抗が１４１Ωであった以
外は実施例２と同様な通電試験を行った。

【００２２】（従来例１）図６に示すように、実施例１
と同様な位置に設けた巾０．５ｃｍ、深さ０．５ｃｍの
細溝内に直径０．１５ｃｍ、長さ２５ｃｍの白金メッキ
チタン電極をグラファイト含有量６５重量％、水性アク
リル系ハインダー含有量３重量％の導電性塗料で固設す
るとともに供試体上面部全面にはけ塗りで被覆した。こ
の導電性被覆は乾燥時、抵抗率が６０Ω・ｃｍ、平均膜
厚が０．１ｃｍ、表面抵抗が５８０Ωであった。そし
て、実施例１と同様な通電試験を行なった。

【００２３】（従来例２）図７に示すように、導電性被
覆層全表面にバインダーがアクリル系、顔料が酸化チタ
ンである絶縁性被覆を０．０３ｃｍの厚さではけ塗りで
塗布した以外は従来例１と同様な方法で行った。

【００２４】（試験結果）実施例１〜６及び従来例１，
２の試験結果は、下記表１のとおりであった。実施例１
〜６では鉄筋全面にわたってまったく腐食が発生せず、
良好な防食状態であった。また、導電性塗料及び保護塗
料も健全であった。しかし、従来例１では不溶性電極の
位置から７０〜４００ｃｍの範囲に、従来例２では１０
０〜４００ｃｍの範囲にわたって鉄筋に腐食が発生し、
鉄筋は全面にわたって良好な防食状態を得ることができ
なかった。また、導電性塗料及び保護塗料は実施例１〜
６では健全であったが、従来例１〜２では局部的にふく
れを生じ、特に不溶性電極近傍で激しく生じ、劣化して
いることが認められた。さらに、試験終了後、各供試体
の不溶性電極固設部をハンマーで強制的に衝撃を与えて
不溶性電極の付着性を調べた結果、実施例１〜６の方が
従来例より著しく付着性が良く、離脱しにくかった。特
に実施例１及び３は顕著であった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】

（１）本発明の導電性水性塗料を用いた鉄筋コンクリー
ト構造物の電気防食方法によれば、不溶性電極からの防
食電流の到達距離がかなり長くなり、単位面積当りの不
溶性電極の取付量がかなり減少するので、取付施工あた
っての労力、コスト等を著しく低減させることができ
た。さらに、鉄筋に対する防食電流密度が均一となるの
で、鉄筋に対する防食効果が向上し、かつ不溶性電極及
びその近傍の導電性水性塗料の早期劣化もなく、これら
の耐久性を著しく向上させることができた。（２）コンクリート表面に細溝を設けて、その中に不溶
性電極を固設することにより、物理的な衝撃等から不溶
性電極を保護することができた。（３）導電性水性塗料被覆表面に耐久性及び耐候性の保
護塗料を塗布することによって、太陽光（紫外線）や水
滴等から導電性水性塗料を保護し、その耐久性を向上さ
せることができ、さらに、雨水や海河水等の吸収によっ
て導電性水性塗料の表面抵抗が上昇しなくなり、その結
果、防食電流は減少せず、鉄筋に対する防食効果が低下
することを防ぐことができるようになった。また、防食
電流の漏洩等も防ぐことができた。さらにコンクリート
構造物表面の美観を改善することもできた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び従来例で使用した供試体の斜視図で
ある。

【図２】実施例１の供試体の不溶性電極固設部の断面図
である。

【図３】実施例２の供試体の不溶性電極固設部の断面図
である。

【図４】実施例３の供試体の不溶性電極固設部の断面図
である。

【図５】実施例４の供試体の不溶性電極固設部の断面図
である。

【図６】従来例１の供試体の不溶性電極固設部の断面図
である。

【図７】従来例２の供試体の不溶性電極固設部の断面図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿久津光男東京都千代田区丸の内一丁目６番４号日本防蝕工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 13/00 - 13/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】取付具で不溶性電極を固設した鉄筋コン
クリート構造物全表面を、４５〜８５重量％の石炭コー
クス系カーボンとバインダー樹脂とを溶剤に溶解あるい
は分散させた導電性水性塗料で、０．０１〜０．５ｃｍ
の厚さに被覆して被覆層の表面抵抗を１〜２００Ωに調
整し、鉄筋をマイナス極に、上記不溶性電極をプラス極
にして通電することを特徴とする鉄筋コンクリート構造
物の電気防食方法。
【請求項２】取付具で不溶性電極を固設した鉄筋コン
クリート構造物全表面を、５０〜８５重量％の石炭コー
クス系カーボンと５〜４５重量％の有機高分子化合物バ
インダーとを含有する抵抗率０．１〜１００Ω・ｃｍの
導電性水性塗料で、０．０１〜０．５ｃｍの厚さに被覆
して被覆層の表面抵抗を１〜２００Ωに調整し、鉄筋を
マイナス極に、上記不溶性電極をプラス極にして通電す
ることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食
方法。
【請求項３】鉄筋コンクリート構造物表面に設けた１
本の細溝若しくは平行又は格子状の複数の細溝内に上記
不溶性電極を固設することを特徴とする請求項１又は２
記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【請求項４】前記導電性水性塗料被覆層の表面を耐水
性で耐候性を有する保護塗料で被覆することを特徴とす
る請求項１又は２又は３記載の鉄筋コンクリート構造物
の電気防食方法。