JP3460157B2 - 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

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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、鋼材を内部に含むコン
クリートの電気化学的処理方法に関し、詳しくは、連通
気泡を有する多孔質材を含有してなる電解質溶液保持材
を用いた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、その内部にある鋼材は、鋼材表面に不働態
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】このような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
法が開示されている(特開平 1−176287号公報、特開平
2−302384号公報)。これらの方法は、コンクリートの表
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、この塗布材料に電極を埋設
して、コンクリートの内部の鉄筋とこの電極との間に直
流電流を流すことによって、コンクリートの内部から電
極に向かって塩化物イオンを泳動させ、コンクリートか
ら除去する方法であり、その後に、前記電極と前記塗布
材料とを取り除くコンクリートの修復方法、又は、セル
ロースファイバーからなる付着性塗布材料とアルカリ性
溶液とをコンクリート表面に付着させ、このアルカリ性
溶液を電気浸透を利用し、コンクリート内部へ浸透させ
ることで中性化を回復させる方法である。 【0004】しかしながら、これらの方法では、セルロ
ースファイバーと電解質溶液を吹付けることにより、コ
ンクリート表面に設置した電極を被覆するため、吹付け
作業時におけるセルロースファイバーの周囲への飛散が
起こり、周辺環境を汚すことになる等の課題があった。
また、通常は電解質溶液としてアルカリ性の溶液が使わ
れるため、吹き付け時に溶液の飛散がおこり、周辺環境
を汚すのみならず、作業員等の目や皮膚に触れると障害
等を引き起こすなどの課題があった。さらに、セルロー
スファイバーの電解質溶液を保持する性能は余り高くな
いので、電解質溶液が垂れ落ちたりして、溶液が不足
し、適切な時期に溶液を再供給しなければならない等の
課題があった。 【0005】本発明者は、前記課題を解決すべく種々の
検討を行なった結果、特定の方法を採用することによ
り、前記課題が解消し、コンクリート構造物の補修処理
などの電気化学的処理が充分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
リートの表面部に設置した電極を外部電極とし、コンク
リート内部の鋼材を内部電極とし、外部電極を含むコン
クリート表面及び/又は外部電極間のコンクリート表面
に、50〜200μmの連通気泡を有する多孔質材を含有し
てなる電解質溶液保持材を設置し、電解質溶液を供給
し、該外部電極間及び/又は該外部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、コンクリートに電流を流すと、この間隙水が電
解質溶液の役割をして、コンクリート自身が持つ抵抗に
応じた電流が流れる。しかしながら、コンクリート表面
が乾いていると、電流が流れにくいため、本発明では、
コンクリート表面に電解質溶液を供給する。 【0009】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を下げて、電気
を流し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している溶液
である。 【0010】コンクリート表面に電解質溶液を供給する
手段として、本発明では、コンクリート表面に、電解質
溶液保持材として連通気泡を有する多孔質材を設置して
電解質溶液を保持し、供給する。 【0011】ここで、連通気泡の大きさは、溶液の吸収
性能、保持性能、及びコンクリートへの供給性能の面か
ら、10〜500μmが好ましく、50〜200μmが特に好まし
い。10μm未満では溶液の吸水性が低下する傾向があ
り、500μmを超えると溶液の保持性が悪くなる傾向が
ある。 【0012】また、多孔質材の気孔率は、その吸収性能
や保持性能から大きければ大きいほど好ましく、50%以
上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上が最
も好ましい。 【0013】連通気泡を有する多孔質材の材質として
は、セメント硬化体、ポリビニルホルマール樹脂、ナイ
ロン繊維、レーヨン繊維、ウレタン樹脂、及び軽石等が
挙げられ、これらを単独又は併用して成形したもので、
そのうち、ポリビニルホルマール樹脂、ナイロン繊維、
レーヨン繊維、及びウレタン樹脂等が好ましい。 【0014】連通気泡を有する多孔質材の大きさや形状
は、特に制限されるものではなく、目的や作業手順に応
じた大きさと形状が使用できるが、板状成形体とすれば
作業性がより向上する面から好ましい。さらに、これら
の連通気泡を有する多孔質材を、コンクリート表面に設
置する場合、一部を固定するだけでコンクリート表面に
敷いたり、垂らすことによって電解質溶液を保持するこ
とができ、木板等で押さえつけることも可能である。ま
た、柔軟性がある連通気泡を有する多孔質材は、湾曲し
た、あるいは、凸凹のあるコンクリート表面にも密着さ
せることが可能である。 【0015】次に、コンクリートの表面部に設置する外
部電極について説明する。 【0016】外部電極は、コンクリートの電気化学的処
理をする際仮設するものであり、一般には、正(プラス)
側になるため電気的な腐食作用が働く傾向がある。本発
明では、電流を流す期間が比較的短期間であるため、外
部電極として普通の鉄筋や金網などの使用も可能である
が、資源の有効利用と再利用を考えると、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質物質、並
びに、体積電気抵抗率が103Ω・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、チタンや白金は、
電気的な腐食に対して安定であるので好ましい。また、
炭素や有機高分子もほぼ安定である。なお、通常のコン
クリートの体積電気抵抗率は、103〜104Ω・cm程度であ
るので、導電性を有する有機高分子としては、その値以
下、即ち、103Ω・cm以下が好ましく、102Ω・cm以下がよ
り好ましく、10Ω・cm以下が最も好ましい。また、外部
電極は、あらかじめ連通気泡を有する多孔質材内に固定
されていても良い。この場合は、電極をコンクリート表
面に設置する手間が省けるので、省力化に役立つ。 【0017】なお、本発明でコンクリートに流す電流値
は、特に限定されるものではないが、通常、コンクリー
ト表面積当たり0.5〜10A/m2程度の電流が好ましい。 【0018】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明
する。 【0019】実施例1 高さ2×横5×厚み0.2mの鉄筋コンクリート壁を部分
的にはつり、コンクリート内部の鉄筋を内部電極とし、
直径6mmで間隔10cmのワイヤーメッシュが、連通気泡を
有する多孔質材の中央に配置された板状成形体を電解質
溶液保持材としてコンクリート表面に仮設し、電解質溶
液としてアルカリ性水溶液の水酸化カルシウムをしみ込
ませた。これに、1.0A/m2の直流電流を4週間流し、脱
塩処理を行った。4週間後、コンクリート表面の電解質
溶液保持材と外部電極を取り除き、コンクリートをコア
リングし、それに含まれる塩分量を測定したところ、コ
ンクリート中の塩分量は処理前4.5A/m2であったもの
が、0.4A/m2と1割以下に減少していることが確認さ
れ、コンクリートの改質処理が滞りなく行い得たことが
明らかであった。さらに、連通気泡を有する多孔質材を
用いたことにより、電解質溶液が垂れ落ちたりして溶液
が不足することがなく、処理期間中に溶液を再供給する
必要がなく、また、周辺環境が汚染したりすることもな
く、作業員等の目や皮膚に触れて障害等を引き起こすこ
とはなかった。 【0020】<使用材料> 板状成形体:厚さ5mmの木板の基材と電解質溶液を保持
するための材料として厚さ10mmの連通気泡を有する多孔
質材からなる縦1×横1×厚さ0.15mの成形体。多孔質
材の材質はポリビニルホルマール樹脂であり、連通気泡
の平均径は130μm、気孔率は90% ワイヤーメッシュ:直径6mmの丸鋼を縦横10cm間隔で溶
接した金網 【0021】実施例2 チタンメッシュが外部電極として中心に内蔵されてい
る、連通気泡を有する多孔質材の電解質溶液保持材の上
部と下部を、25mm角の角材とコンクリートとではさみ、
プラスチックアンカーでその角材を固定し、角材の下面
に吸水用の穴あきパイプを設置して、電解質溶液とし
て、炭酸リチウムのアルカリ性水溶液を流し、固定した
電解質溶液保持材に所定量の電解質溶液を供給して、コ
ンクリート表面に電極を設置したこと以外は実施例1と
同様に行った。その結果、コンクリート中の塩分量は処
理前5.2kg/m3であったものが、0.5kg/m3と1割以下に減
少していることが確認され、コンクリートの改質処理が
滞りなく行い得たことが明らかであった。さらに、布状
の多孔質材物質を用いたことにより、周辺環境への汚染
や作業員の負傷等の事故は発生せず、連通気泡を有する
多孔質材を用いたので、電解質溶液が垂れ落ちたりして
溶液が不足することがなく、処理期間中に溶液を再供給
する必要がなかった。 【0022】<使用材料> 多孔質材 :材質はポリビニルホルマール樹脂とビニロ
ン寒冷紗を積層したもので、連通気泡の平均径は55μ
m、気孔率は88% チタンメッシュ:エルテックアジアサービス社製商品名
「エルガードメッシュ#210」 【0023】比較例1 高さ2×横10×厚み0.2mの鉄筋コンクリート壁を部分
的にはつり、コンクリート内部の鉄筋を内部電極とし、
さらに、外部電極として直径6mmで間隔10cmのワイヤー
メッシュをコンクリート表面にプラスチックアンカーで
固定し、さらに、その上からアルカリ性水溶液である水
酸化カルシウムとセルロースファイバーとを吹き付け外
部電極を含有した電解質溶液保持材を形成した。なお、
吹き付け作業では、周辺へのアルカリ性水溶液とセルロ
ースファイバーの飛散が激しく、吹き付け完了後の清掃
作業が大変であり、また、電解質溶液がセルロースファ
イバーから垂れ落ちるので、コンクリート表面積当たり
約10リットル/m2の電解質溶液を毎日供給し続けなけれ
ばならなかった。 【0024】実施例3 連通気泡を有する多孔質材としてウレタンスポンジを使
用し、表1に示すように連通気法の平均径と気孔率を変
化し、吸水性と保水性を測定し、電解質溶液の再供給の
必要性を判断したこと以外は実施例2と同様に行った。
結果を表1に併記する。 【0025】<使用材料> 多孔質材 :成形時にフロンガスを発泡し、連通気泡を
形成した発泡ウレタン 【0026】<測定方法> 吸水性 :水道水を入れた容器を静置し、水面が水平
になった段階で電解質保持材を静かに深さ1cm入れ、水
道水が吸い上げられるのを静かに待つ。電解質保持材を
水道水内に入れてから、1時間後に水道水が吸い上げら
れた水面からの高さを測定。吸水性の判断基準は、コン
クリート表面に多少の凹凸があっても、その凹凸の影響
を受けないようにするために、吸い上げ高さ2.5mm未満
を×、2.5mm以上を△、5mm以上を○、10mm以上を◎と
した。 保水性 :長さ50×幅5×厚さ1cmの電解質保持材に
十分に水を含ませた後、傾斜角度45°のステンレス板上
に置き、水が垂れ落ちるのを待つ。1時間後に電解質保
持材に含まれている水の長さを電解質保持材の下端から
測定。保水性の判断基準は、水の長さが5cm未満のもの
を×、5cm以上のものを△、10cm以上のものを○、20cm
以上のものを◎とした。 電解質溶液の再供給:電解質溶液が減少すると処理電圧
が上昇する。処理電圧が40Vを越えると、感電時に死亡
災害などにつながるおそれがあるので、処理電圧が40V
を越えた場合に、コンクリート表面積1m2当たり5リッ
トルの電解質溶液を再供給した。 【0027】 【表1】 【0028】 【発明の効果】本発明の方法のように電解質溶液保持材
として連通気泡を有する多孔質材を用いて、コンクリー
ト表面及び/又はコンクリート中に直流電流を流し、コ
ンクリートの改質を行うことによって、コンクリートの
改質効果を充分に引き出すとともに、作業時の危険性や
周辺環境への悪影響を低減することができる。また、連
通気泡を有する多孔質材を用いることにより外部電極の
取付けが非常に簡便に行うことができるとともに、電解
質溶液の再供給を省略することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−93682(JP,A) 特開 平5−294758(JP,A) 特開 平1−176287(JP,A) 特開 平2−302384(JP,A) 特許3361348(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 41/00 - 41/72

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 コンクリートの表面部に設置した電極を
    外部電極とし、コンクリート内部の鋼材を内部電極と
    し、外部電極を含むコンクリート表面及び/又は外部電
    極間のコンクリート表面に、50〜200μmの連通気泡を
    有する多孔質材を含有してなる電解質溶液保持材を設置
    し、電解質溶液を供給し、該外部電極間及び/又は該外
    部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。
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