JP3432300B2 - コンクリートの電気化学的処理方法 - Google Patents
コンクリートの電気化学的処理方法Info
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- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/4505—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
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- Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートの電気化
学的処理方法に関する。 【０００２】 【従来の技術とその課題】コンクリートは、一般には、
種々の環境に対する抵抗性が強く、また、強アルカリ性
であるので、その内部にある鉄筋等の鋼材は表面に不働
態被膜を形成して腐食から保護され、そのために、コン
クリート構造物は耐久性のある永久構造物であると考え
られてきた。しかしながら、この永久構造物と考えられ
てきたコンクリート構造物も、中性化や塩害などの原因
によりその耐久性が低下し、構造物としての耐久性に疑
問が投げかけられるようになってきた。 【０００３】このように劣化したコンクリート構造物を
補修する方法として、電気化学的な手法を用いた補修工
法が提案されている(特開平１−176287号公報、特開平
２−302384号公報)。これらの方法は、コンクリ−トの
表面に電解質溶液とセルロースファイバーからなる付着
性塗布材料を一時的に被覆し、この被覆した塗布材料に
電極を埋設して、コンクリ−トの内部鉄筋と、この電極
との間に直流電流を流すことによってコンクリ−トの内
部から電極に向かって塩化物イオンを泳動させ、コンク
リート中の塩分を除去する方法であり、セルロースファ
イバーからなる塗布材料とアルカリ溶液とをコンクリー
ト表面に付着させ、このアルカリ溶液を電気浸透で、コ
ンクリート内部へ浸透させてコンクリートの中性化を回
復する方法である。しかしながら、これらの方法では、
電流はコンクリート表面とコンクリート内部の鉄筋の間
に流れるだけで、コンクリート構造物中の脱塩や中性化
の回復が可能な部分は、コンクリート構造物全体から見
るとコンクリート表面付近のごく一部であり、コンクリ
ート構造物の中央部分はほとんど回復されにくいという
課題があった。 【０００４】そのため、従来の電気化学的処理方法で
は、特にコンクリート中の脱塩を行った場合でも、電気
化学的処理の範囲外のコンクリート構造物の内部に存在
する塩素が、電気化学的処理後、再度拡散することによ
り、数年後の再処理が必要となるなどの課題があった。 【０００５】本発明者は、前記課題を解決すべく種々検
討を重ねた結果、特定の方法を採用することにより、前
記問題を解消し、コンクリート構造物の電気化学処理が
構造物中央部まで全体に行い得る知見を得て本発明を完
成するに至った。 【０００６】 【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、コンク
リートを鉄筋位置より深く穿孔し、その孔に電解質溶液
を存在させ、その孔中に設置した電極を仮設電極とし、
コンクリート内部の鋼材を内部電極とし、仮設電極間及
び／又は仮設電極と内部電極間に電流を流すことを特徴
とするコンクリートの電気化学的処理方法である。 【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。 【０００８】硬化したコンクリート内部には、飽和状態
の水酸化カルシウム水溶液が間隙水として充分に存在し
ており、コンクリートに電圧をかけると、この間隙水が
電解質の役割をして、コンクリート自身が持つ抵抗に応
じた電流が流れる。本発明は、コンクリートを穿孔し、
その孔に仮設電極を設置し、仮設電極間及び／又は仮設
電極とコンクリート内部の鋼材の内部電極間に電流を流
すものである。 【０００９】コンクリートに穿孔する孔の大きさ、形
状、及び深さについては、電解質溶液が投入できるもの
であれば、特に限定されるものではないが、通常、コン
クリートに穿孔する孔の大きさや形状は、電解質溶液が
投入でき、保存又は流通できれば、特に制限されるもの
ではないが、作業性や構造物の強度を損なわないという
面から、形状は円形で、その径が１〜10cmであることが
好ましい。また、コンクリートに穿孔する孔の深さは、
コンクリートの塩分分析や中性化試験結果によって、判
断でき、例えば、コンクリート構造物の中央まで塩分が
存在するか、中性化が進んでいる場合は、穿孔深さを構
造物の中心までとすることが好ましい。穿孔の方向も、
特に限定されるものではないが、コンクリート表面より
下方に向かって開けた孔は容易に液の保存が可能であ
る。また、水平方向や上方に向かって穿孔した場合、ゴ
ム栓等で電解質溶液が漏れないようにするか、あるいは
液を流通したり圧力を利用したりして、常に穴の内部を
湿潤状態にしておくことが必要である。 【００１０】本発明で使用する電解質溶液とは、コンク
リート中に浸透することにより、コンクリートの電気抵
抗値を下げて、電気を流れやすくするために用いる溶液
のことであり、溶液中にプラスイオンやマイナスイオン
が存在する溶液である。好ましい電解質溶液は、アルカ
リ性又は中性の溶液であるが、pH値で５以上の弱酸性溶
液でも使用可能である。具体的には、井戸水、水道水、
及び川水等が使用できるが、各種のアルカリ金属塩やア
ルカリ土類金属塩などの水溶液を使用することが好まし
い。ここで、アルカリ金属塩としては、例えば、リチウ
ム、ナトリウム、及びカリウムなどのアルカリ金属塩
や、カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属
塩などが挙げられる。このうち、リチウム、ナトリウ
ム、カルシウム、及びマグネシウムの塩の使用が好まし
い。 【００１１】本発明では、この穿孔した孔の中に、電解
質溶液を存在させることが必要である。電解質溶液を存
在させる方法としては、孔の中に電解質溶液が存在すれ
ば特に限定されるものではなく、例えば、外部から液圧
を利用して孔の中に存在させる方法や電解質溶液を孔の
部分に流通させる方法等が可能である。また、本発明で
は、電解質溶液を孔の中に存在させるために、電解質溶
液保持材を併用することは好ましい。 【００１２】ここで、電解質溶液保持材とは、電解質溶
液を保持する材料である。具体的には、木材、布、不織
布、フェルト、パルプ、及びロックウール等の繊維状物
質又はそれらの成形体、吸水性ポリマー等の吸水材料、
膨潤ゴム等の膨潤材料、スポンジや軽石などの多孔質又
は多孔質網目状材料、セッコウやセメントなどの水硬性
多孔質材料、発泡スチロールや人工軽量骨材などの発泡
材料、並びに、ベントナイト等のゲル状物質等が挙げら
れ、これらのうちの一種又は二種以上の使用が可能であ
る。このうち、繊維状物質、吸水材料、膨潤材料、及び
多孔質又は多孔質網目状材料の使用が好ましい。また、
これらの中で親水性又は親水性処理を施したものの使用
も好ましい。 【００１３】本発明で使用する仮設電極とは、コンクリ
ートに穿孔した孔に設置した電極であり、その材質とし
ては、導電性材料であれば、特に限定されるものではな
いが、本発明では、電気的な腐食に対する抵抗性が高い
ものの使用が好ましい。具体的には、チタン、チタン合
金、及び白金等又はそれらでメッキされた金属、炭素繊
維や炭素棒などの炭素、並びに、体積電気抵抗率が103
Ω・cm以下の導電性を有する有機高分子等である。これ
らのうち、炭素や導電性を有する有機高分子もほぼ安定
であり好ましく、チタン、白金は、電気的な腐食に対し
て安定であるのでより好ましい。また、仮設電極の形状
に関しては、線状や面状等、電流を流すために充分な断
面積を有するものなら、特に制限されるものではない。 【００１４】また、内部電極としては、コンクリート内
部の鋼材、例えば、鉄筋等が使用可能である。 【００１５】本発明で流す直流電流は、特に限定される
ものではないが、コンクリート表面積当たり0.5A/m2以
上で、鉄筋表面積当たり10A/m2以下となるように制御す
ることが好ましい。 【００１６】 【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて説明する。 【００１７】実施例１ 高さ２×幅３×厚さ２ｍのセメント工場ブロワー１号機
の基礎コンクリートの電気化学的処理を行った。この壁
のコンクリートは、鉄筋がコンクリート表面より８cmの
深さに位置しており(かぶり厚８cm)、海砂を骨材として
使用していたために、コンクリート中には、表１のよう
に塩分含有量が多く、鉄筋が腐食しやすい環境にあっ
た。５cmφで、深さ1.5ｍの孔を水平面より鉛直下向き4
5度の角度で４個開け、孔の内部に、チタンメッキされ
た線状の電極を設置して仮設電極とし、圧着端子にて赤
色被覆のリード線を取り付けた。この後、コンクリート
表面より20cm、つまり鉄筋位置よりコンクリート内部12
cmの位置にゴム製の栓をした。このゴム栓には、２本の
ゴム製チューブを取り付けてあり、一方は上部に設置さ
れたタンクに接続し、もう一方は、下部に設置されたポ
リタンクに配管されている。上部のタンクに電解質溶液
である水酸化カルシウム溶液を投入し、穴の中に液を充
満させた。さらに、オーバーフローした液はポリタンク
に回収し、ポンプにて上部タンクに送り戻した。また、
コンクリート内部の鉄筋には、あらかじめ白色被覆のリ
ード線を取り付け、赤のリード線は、ＡＣ／ＤＣコンバ
ーターである日本スタビライザー工業社製、直流定電流
電源装置、MCR-29-250のプラス側端子に接続し、また、
白のリード線はマイナス側端子に接続し、直流電圧を負
荷した。しかる後、コンバーターのスイッチを投入し、
定電流設定ツマミを回転させたところ、20Ａの電流を流
すことができた。次に、20Ａの電流を２ケ月間通電し、
その後、コンクリート中の塩分を測定したところ、表１
に示すように、コンクリート内部の塩分量を軽減でき
た。 【００１８】＜測定方法＞ 塩分量 ：社団法人日本コンクリート工学協会「硬化
コンクリート中に含まれる塩分の分析方法」(ＪＣＩ−Ｓ
Ｃ４)の「８．全塩分定量方法」の「８.２ 塩化物イオン
選択性電極を用いた電位差滴定法」に準拠 【００１９】 【表１】 【００２０】比較例１ 隣接した地点にあり、実施例１で使用した基礎コンクリ
ートと同時期、同材料、同寸法、及び同手段で作製した
ブロワー２号機の基礎コンクリート表面に電解質保持材
を張り付けて同様の試験を行った。まず、プラスチック
釘で木枠を基礎コンクリートに固定し、その木枠にチタ
ン電極を取り付け、セルロースファイバーを吹き付け
た、実施例１と同様に通電した。通電２ケ月間後、コン
クリート中の塩分を測定した所、塩分量は、表１の通り
で、コンクリート表面部の塩分量は軽減できたものの、
コンクリート内部は、処理前の約２kg/m3のままであっ
た。 【００２１】 【発明の効果】本発明法を用いることにより、コンクリ
ート中央部まで電気化学的処理の効果をいきわたらせる
ことが可能である。
学的処理方法に関する。 【０００２】 【従来の技術とその課題】コンクリートは、一般には、
種々の環境に対する抵抗性が強く、また、強アルカリ性
であるので、その内部にある鉄筋等の鋼材は表面に不働
態被膜を形成して腐食から保護され、そのために、コン
クリート構造物は耐久性のある永久構造物であると考え
られてきた。しかしながら、この永久構造物と考えられ
てきたコンクリート構造物も、中性化や塩害などの原因
によりその耐久性が低下し、構造物としての耐久性に疑
問が投げかけられるようになってきた。 【０００３】このように劣化したコンクリート構造物を
補修する方法として、電気化学的な手法を用いた補修工
法が提案されている(特開平１−176287号公報、特開平
２−302384号公報)。これらの方法は、コンクリ−トの
表面に電解質溶液とセルロースファイバーからなる付着
性塗布材料を一時的に被覆し、この被覆した塗布材料に
電極を埋設して、コンクリ−トの内部鉄筋と、この電極
との間に直流電流を流すことによってコンクリ−トの内
部から電極に向かって塩化物イオンを泳動させ、コンク
リート中の塩分を除去する方法であり、セルロースファ
イバーからなる塗布材料とアルカリ溶液とをコンクリー
ト表面に付着させ、このアルカリ溶液を電気浸透で、コ
ンクリート内部へ浸透させてコンクリートの中性化を回
復する方法である。しかしながら、これらの方法では、
電流はコンクリート表面とコンクリート内部の鉄筋の間
に流れるだけで、コンクリート構造物中の脱塩や中性化
の回復が可能な部分は、コンクリート構造物全体から見
るとコンクリート表面付近のごく一部であり、コンクリ
ート構造物の中央部分はほとんど回復されにくいという
課題があった。 【０００４】そのため、従来の電気化学的処理方法で
は、特にコンクリート中の脱塩を行った場合でも、電気
化学的処理の範囲外のコンクリート構造物の内部に存在
する塩素が、電気化学的処理後、再度拡散することによ
り、数年後の再処理が必要となるなどの課題があった。 【０００５】本発明者は、前記課題を解決すべく種々検
討を重ねた結果、特定の方法を採用することにより、前
記問題を解消し、コンクリート構造物の電気化学処理が
構造物中央部まで全体に行い得る知見を得て本発明を完
成するに至った。 【０００６】 【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、コンク
リートを鉄筋位置より深く穿孔し、その孔に電解質溶液
を存在させ、その孔中に設置した電極を仮設電極とし、
コンクリート内部の鋼材を内部電極とし、仮設電極間及
び／又は仮設電極と内部電極間に電流を流すことを特徴
とするコンクリートの電気化学的処理方法である。 【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。 【０００８】硬化したコンクリート内部には、飽和状態
の水酸化カルシウム水溶液が間隙水として充分に存在し
ており、コンクリートに電圧をかけると、この間隙水が
電解質の役割をして、コンクリート自身が持つ抵抗に応
じた電流が流れる。本発明は、コンクリートを穿孔し、
その孔に仮設電極を設置し、仮設電極間及び／又は仮設
電極とコンクリート内部の鋼材の内部電極間に電流を流
すものである。 【０００９】コンクリートに穿孔する孔の大きさ、形
状、及び深さについては、電解質溶液が投入できるもの
であれば、特に限定されるものではないが、通常、コン
クリートに穿孔する孔の大きさや形状は、電解質溶液が
投入でき、保存又は流通できれば、特に制限されるもの
ではないが、作業性や構造物の強度を損なわないという
面から、形状は円形で、その径が１〜10cmであることが
好ましい。また、コンクリートに穿孔する孔の深さは、
コンクリートの塩分分析や中性化試験結果によって、判
断でき、例えば、コンクリート構造物の中央まで塩分が
存在するか、中性化が進んでいる場合は、穿孔深さを構
造物の中心までとすることが好ましい。穿孔の方向も、
特に限定されるものではないが、コンクリート表面より
下方に向かって開けた孔は容易に液の保存が可能であ
る。また、水平方向や上方に向かって穿孔した場合、ゴ
ム栓等で電解質溶液が漏れないようにするか、あるいは
液を流通したり圧力を利用したりして、常に穴の内部を
湿潤状態にしておくことが必要である。 【００１０】本発明で使用する電解質溶液とは、コンク
リート中に浸透することにより、コンクリートの電気抵
抗値を下げて、電気を流れやすくするために用いる溶液
のことであり、溶液中にプラスイオンやマイナスイオン
が存在する溶液である。好ましい電解質溶液は、アルカ
リ性又は中性の溶液であるが、pH値で５以上の弱酸性溶
液でも使用可能である。具体的には、井戸水、水道水、
及び川水等が使用できるが、各種のアルカリ金属塩やア
ルカリ土類金属塩などの水溶液を使用することが好まし
い。ここで、アルカリ金属塩としては、例えば、リチウ
ム、ナトリウム、及びカリウムなどのアルカリ金属塩
や、カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属
塩などが挙げられる。このうち、リチウム、ナトリウ
ム、カルシウム、及びマグネシウムの塩の使用が好まし
い。 【００１１】本発明では、この穿孔した孔の中に、電解
質溶液を存在させることが必要である。電解質溶液を存
在させる方法としては、孔の中に電解質溶液が存在すれ
ば特に限定されるものではなく、例えば、外部から液圧
を利用して孔の中に存在させる方法や電解質溶液を孔の
部分に流通させる方法等が可能である。また、本発明で
は、電解質溶液を孔の中に存在させるために、電解質溶
液保持材を併用することは好ましい。 【００１２】ここで、電解質溶液保持材とは、電解質溶
液を保持する材料である。具体的には、木材、布、不織
布、フェルト、パルプ、及びロックウール等の繊維状物
質又はそれらの成形体、吸水性ポリマー等の吸水材料、
膨潤ゴム等の膨潤材料、スポンジや軽石などの多孔質又
は多孔質網目状材料、セッコウやセメントなどの水硬性
多孔質材料、発泡スチロールや人工軽量骨材などの発泡
材料、並びに、ベントナイト等のゲル状物質等が挙げら
れ、これらのうちの一種又は二種以上の使用が可能であ
る。このうち、繊維状物質、吸水材料、膨潤材料、及び
多孔質又は多孔質網目状材料の使用が好ましい。また、
これらの中で親水性又は親水性処理を施したものの使用
も好ましい。 【００１３】本発明で使用する仮設電極とは、コンクリ
ートに穿孔した孔に設置した電極であり、その材質とし
ては、導電性材料であれば、特に限定されるものではな
いが、本発明では、電気的な腐食に対する抵抗性が高い
ものの使用が好ましい。具体的には、チタン、チタン合
金、及び白金等又はそれらでメッキされた金属、炭素繊
維や炭素棒などの炭素、並びに、体積電気抵抗率が103
Ω・cm以下の導電性を有する有機高分子等である。これ
らのうち、炭素や導電性を有する有機高分子もほぼ安定
であり好ましく、チタン、白金は、電気的な腐食に対し
て安定であるのでより好ましい。また、仮設電極の形状
に関しては、線状や面状等、電流を流すために充分な断
面積を有するものなら、特に制限されるものではない。 【００１４】また、内部電極としては、コンクリート内
部の鋼材、例えば、鉄筋等が使用可能である。 【００１５】本発明で流す直流電流は、特に限定される
ものではないが、コンクリート表面積当たり0.5A/m2以
上で、鉄筋表面積当たり10A/m2以下となるように制御す
ることが好ましい。 【００１６】 【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて説明する。 【００１７】実施例１ 高さ２×幅３×厚さ２ｍのセメント工場ブロワー１号機
の基礎コンクリートの電気化学的処理を行った。この壁
のコンクリートは、鉄筋がコンクリート表面より８cmの
深さに位置しており(かぶり厚８cm)、海砂を骨材として
使用していたために、コンクリート中には、表１のよう
に塩分含有量が多く、鉄筋が腐食しやすい環境にあっ
た。５cmφで、深さ1.5ｍの孔を水平面より鉛直下向き4
5度の角度で４個開け、孔の内部に、チタンメッキされ
た線状の電極を設置して仮設電極とし、圧着端子にて赤
色被覆のリード線を取り付けた。この後、コンクリート
表面より20cm、つまり鉄筋位置よりコンクリート内部12
cmの位置にゴム製の栓をした。このゴム栓には、２本の
ゴム製チューブを取り付けてあり、一方は上部に設置さ
れたタンクに接続し、もう一方は、下部に設置されたポ
リタンクに配管されている。上部のタンクに電解質溶液
である水酸化カルシウム溶液を投入し、穴の中に液を充
満させた。さらに、オーバーフローした液はポリタンク
に回収し、ポンプにて上部タンクに送り戻した。また、
コンクリート内部の鉄筋には、あらかじめ白色被覆のリ
ード線を取り付け、赤のリード線は、ＡＣ／ＤＣコンバ
ーターである日本スタビライザー工業社製、直流定電流
電源装置、MCR-29-250のプラス側端子に接続し、また、
白のリード線はマイナス側端子に接続し、直流電圧を負
荷した。しかる後、コンバーターのスイッチを投入し、
定電流設定ツマミを回転させたところ、20Ａの電流を流
すことができた。次に、20Ａの電流を２ケ月間通電し、
その後、コンクリート中の塩分を測定したところ、表１
に示すように、コンクリート内部の塩分量を軽減でき
た。 【００１８】＜測定方法＞ 塩分量 ：社団法人日本コンクリート工学協会「硬化
コンクリート中に含まれる塩分の分析方法」(ＪＣＩ−Ｓ
Ｃ４)の「８．全塩分定量方法」の「８.２ 塩化物イオン
選択性電極を用いた電位差滴定法」に準拠 【００１９】 【表１】 【００２０】比較例１ 隣接した地点にあり、実施例１で使用した基礎コンクリ
ートと同時期、同材料、同寸法、及び同手段で作製した
ブロワー２号機の基礎コンクリート表面に電解質保持材
を張り付けて同様の試験を行った。まず、プラスチック
釘で木枠を基礎コンクリートに固定し、その木枠にチタ
ン電極を取り付け、セルロースファイバーを吹き付け
た、実施例１と同様に通電した。通電２ケ月間後、コン
クリート中の塩分を測定した所、塩分量は、表１の通り
で、コンクリート表面部の塩分量は軽減できたものの、
コンクリート内部は、処理前の約２kg/m3のままであっ
た。 【００２１】 【発明の効果】本発明法を用いることにより、コンクリ
ート中央部まで電気化学的処理の効果をいきわたらせる
ことが可能である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 41/00 - 41/72
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 コンクリートを鉄筋位置より深く穿孔
し、その孔に電解質溶液を存在させ、その孔中に設置し
た電極を仮設電極とし、コンクリート内部の鋼材を内部
電極とし、仮設電極間及び／又は仮設電極と内部電極間
に電流を流すことを特徴とするコンクリートの電気化学
的処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877594A JP3432300B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | コンクリートの電気化学的処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877594A JP3432300B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | コンクリートの電気化学的処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0873284A JPH0873284A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3432300B2 true JP3432300B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=16561896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20877594A Expired - Fee Related JP3432300B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | コンクリートの電気化学的処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3432300B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2380137C (en) | 1999-07-22 | 2011-03-22 | Infrastructure Repair Technologies, Inc. | Method of treating corrosion in reinforced concrete structures by providing a uniform surface potential |
| US20150060298A1 (en) * | 2012-04-17 | 2015-03-05 | Soletanche Freyssinet | Method for the galvanic protection of a reinforced concrete structure |
-
1994
- 1994-09-01 JP JP20877594A patent/JP3432300B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0873284A (ja) | 1996-03-19 |
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