JP3594295B2

JP3594295B2 - コンクリート構造物の電気防食装置およびコンクリート構造物

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Publication number: JP3594295B2
Application number: JP2000298657A
Authority: JP
Inventors: 孝治川俣; 山本　　誠
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002105677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物の電気防食装置、およびコンクリート構造物に関し、特に、新設、既設のいずれのコンクリート構造物中の鉄筋等の鋼材の近傍に電気防食用電極を配置した電気防食装置およびコンクリート構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物中の鉄筋は、コンクリート中のアルカリ性環境では、通常は腐食は進行しない。しかし、沿岸部に位置するコンクリート構造物や凍結防止用に散布された塩化カルシウム、食塩等のハロゲン化物を含有した水に接触する構造物においては、ハロゲン化物がコンクリート中に浸入して、鉄筋の腐食が生じることがある。
鉄筋が腐食すると、生成した鉄の水酸化物等によって鉄筋の体積が膨脹して、周囲のコンクリートに応力が作用してコンクリートのひび割れが生じる。コンクリートに生じたひび割れによって、さらに海水等のハロゲン化物を含有した水が浸入すると、鉄筋の腐食が進行し、コンクリート構造物の落下等の重大な問題が生じる危険性がある。
【０００３】
コンクリート構造物中の鉄筋等の鋼構造物の腐食を防止する手段として、コンクリート構造物の表面にチタン等の耐食性金属の表面に電極触媒被覆を形成した電極を装着し、鉄筋を陰極として鉄筋に防食電流を供給する電気防食方法が知られている。
鉄筋等の電気防食方法は、腐食環境下にある鉄筋の電位を、腐食が生じない卑の方向へと変化させることによって腐食が生じないものとするものであり、電気防食電極のコンクリート表面への設置方法には各種の方法が知られている。例えば、コンクリート表面をサンドブラスト等を使用して下地処理を行い、網状の電気防食用電極を固定治具を用いてコンクリート表面に設置し、次に、各網状の電気防食用電極を電流分配材を用いてスポット溶接し、電気防食用電極間の電気的導通を確保した後に、またコンクリート表面に固定した網状の電気防食用電極をセメント系のオーバーレイ材により、陽極全面を被覆している。ところが、オバーレイ材による被覆によって、施工後の構造物の死荷重が増加するという問題点があった。
【０００４】
さらに、オーバーレイ材等のモルタルの防食対象への被覆は、所定の厚さまで何回かに分けて塗布し、モルタルとコンクリート躯体との接着力を十分に確保することが必要であり、熟練した技能者による作業が必要となる。
また、コンクリート表面に帯状電気防食用電極を埋設するために、コンクリートカッター等を用いて所定の間隔で溝の切削を行う方法が知られている。この方法では、切削した溝へ帯状電気防食用を固定し、各電気防食用電極を電流分配部材で結合し、同一回路内で電気的に一体となるようにした後、溝をセメントモルタルで充填している。
【０００５】
また、直接海水などのしぶきを受けるような厳しい環境においては、溝に型枠を設置しセメント系充填材を注入することが行われている。ところが、既設構造物に施工する場合、帯状陽極をコンクリート表面に埋設するための溝をコンクリートカッター等により切削して除去する必要があり、対象構造物において、劣化の見られない健全な個所にも電気防食用電極を埋設するための溝を設ける必要がある。
帯状電気防食用電極は、対象構造物中の鋼材に均一に防食電流を供給するように所定の間隔で溝を設け電気防食用電極を設置する必要があり、この作業に時間を要する。また、鉄筋上のコンクリートのかぶり厚さが小さい場合には、電気防食用電極と鉄筋が短絡する危険性があるので施工が不可能となる。
また、コンクリート中に埋め込まれた鉄筋の結束に用いられた結束線との短絡の可能性もあり、常に電気防食用電極と鉄筋との絶縁を確認しながら施工しなければならないと言う問題点があった。
【０００６】
また、コンクリート構造物に所定の径、および深さの孔を振動ドリル等によって形成し、電気防食用電極棒を孔に挿入する方法が知られている。この方法では、孔内部にバックフィルを充填後、電気防食用電極棒を孔に挿入し、チタン線などによって各電気防食用電極棒を結線し、電気防食用電極棒頭部及びチタン線を溝に収めて調合モルタル等で埋め戻すことが行われている。ところが、この方法では、多数の電気防食用電極棒を埋設するために、数多くの設置孔を設ける必要があった。また、コンクリート表面からコンクリート中へ電気防食用電極棒を挿入するために、コンクリート中の鉄筋との接触の危険性があり、電気防食用電極棒の１本、１本が鉄筋と接触していないかを調査しながら施工しなくてはならず、陽極設置に手間を要した。また、鉄筋上のコンクリートのかぶり厚さが電気防食用電極棒の長さよりも小さい場合には、電気防食用電極棒を設置することが不可能である。
【０００７】
また、防食電流を均一に供給するためには、挿入した個々の電気防食用電極棒の先端と鉄筋との距離が問題となるので、挿入用の孔を設ける前に、対象構造物中の鉄筋の配置状況をレーダー等を用いて調査をし、最適な電気防食用電極の位置を求めることが必要であった。
【０００８】
そこで、これらの問題点を解決するために、防食対象のコンクリートの表面に近い部分に位置する鋼材を露出させて、鋼材から所定の間隔を設けて電気防食用電極を配置した後に、コンクリートを打設して鋼材及び電気防食用電極を被覆する方法が提案されている。
また、コンクリート構造物の新設時に、型枠内に電気防食用の電極を鉄筋に接触しないように配置した後にコンクリートを打ち込み一体化した電気防食電極付きの鉄筋コンクリート体が、特開平７−９０６４３号公報において提案されている。
【０００９】
図６は、鉄筋に近接して電気防食用電極を配置したコンクリート構造物の電気防食装置を説明する図である。
コンクリート構造物の電気防食装置１は、コンクリート構造物２中の鉄筋等の鋼材３に電気絶縁性材料からなる電気防食用保持部材４を取り付け、該電気防食用電極保持部材４上に帯状の電気防食用電極５を固定手段６によって固定し、電気防食用電極５と鉄筋３の間に電流供給手段７によって防食電流を通電して電気防食を行っている。
【００１０】
ところが、コンクリートの打設時には、コンクリートが均一に充填されるように、振動機を用いてコンクリートに振動を与えることが行われている。そのため、振動機によって電極が変形したり、あるいは打設時にコンクリート中に含まれている骨材８によって電気防食用電極５の特定の部分が衝撃を受けて変形をする可能性があった。その結果、電気防食用電極が切断したり、あるいは鉄筋等の鋼材３と接触をするおそれがあった。
こうした事態が生じると、コンクリート中に埋め込んだ電極が電気防食電極としての機能を発揮することはできなくなるという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コンクリート構造物の鋼材の電気防食を、既存、新設の如何を問わず、コンクリート表面への電気防食電極の取り付け等を行うことなく実現する、施工性が良好で、しかも防食効果が大きなコンクリート構造物中の電気防食装置およびコンクリート構造物を提供することを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、コンクリート構造物の電気防食装置において、コンクリート中の鋼材に直接あるいは他の部材を介して固定されて電気防食用電極を保持し、電気防食用電極の少なくとも鋼材側とは反対側に配置した電気防食用電極の保護棒を保持する保護棒用開口を有した、電気防食用電極保持手段を間隔を設けて配置し、電気防食用電極とコンクリート中の鋼材への防食電流供給手段を有するコンクリート構造物の電気防食装置によて解決することができる。
また、コンクリート構造物において、コンクリート中の鋼材に直接あるいは他の部材を介して固定されて電気防食用電極を保持し、電気防食用電極の少なくとも鋼材側とは反対側に配置した電気防食用電極の保護棒を保持する保護棒用開口を有した、電気防食用電極保持手段を間隔を設けて配置したコンクリート構造物である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の電気防食装置は、コンクリート構造物の、新設、補修のいずれの施工時においても、コンクリート構造物中の鋼材から所定の距離を設けて電気防食用電極を配置した場合に、電気防食用電極の損傷、あるいは電気防食用電極と鋼材との接触を防止したものでであり、コンクリート構造物中の鋼材の電気防食を行うことによって、コンクリート構造物の補修等を行うことなく、長期間にわたって初期の性能を保持することを可能としたものである。
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明のコンクリート構造物の電気防食装置を説明する図であり、図１（Ａ）は、電気防食用電極を配置した鉄筋の側面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）において、Ａ−Ａ’線で切断した部分拡大断面図である。
本発明の電気防食装置１は、コンクリート構造物２の内部に配置された鉄筋などの鋼材３に電気防食用電極保持手段４が、所定の間隔を設けて配置されている。また、電気防食用電極保持手段４に、保護対象の鋼材から所望の間隔を設けて電気防食用電極を保持する電極保持部９が形成されており、電極保持部には少なくとも１個の電気防食用電極５が設けられ、電気防食用電極５と鋼材３との間に電流供給手段７から電気防食電流が供給される。
【００１５】
また、電気防食用電極５の上下には、電極に平行に電極を保護する保護棒１０が設けられており、電極保持部に保護棒用開口１１を設けて取り付けられている。これによってコンクリート打設時等において振動が加えられたり、打設されたコンクリートの流動によって骨材８によって電気防食用電極が変形したり、あるいは電気防食用電極が鋼材と接触することが防止される。
また、保護棒１０は、電気防食用電極の両側に配置する例について説明したが、両側に設けた方が保護棒の作用は大きくなるが、電気防食用電極の鋼材とは反対側のみに設けたものであっても良い。
【００１６】
電気防食用電極保持手段は、５０ｍｍ〜３００ｍｍの間隔で配置することが好ましい。また、電気防食電極保持手段４は、非導電性の材料であれば任意の材料を用いることができるが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等の耐食性の大きな合成樹脂を用いることが好ましい。
保護棒としては、電気防食電極保持手段４の材料と同様の材料を用いることができる。また、保護棒の相互の間隔は５ｍｍないし１５ｍｍとすることが好ましく、保護棒の径は、２ｍｍないし５ｍｍのものが好ましい。
【００１７】
図１に示した例においては、電気防食電極保持手段４の鋼材３への取り付けは、電気防食電極保持手段４を可撓性の絶縁性材料で製造し、電気防食電極保持手段の下部は、開閉自在開口部１２を設けることによって、下部を開放した状態で既設の鋼材にも容易に取り付けることができる。
また、電気防食電極保持手段４の電極保持部９には、電極保持用開口１３が形成されている。帯状の電気防食電極は電極保持用開口１３の面に対して垂直に挿入することも可能であるが、電極保持部の側面に電極挿入口１４を形成することにより、長い帯状電極であっても電極の挿入を容易に行うことができる。
【００１８】
また、電気防食用電極５には、電気防食電流が均一に供給されるように電流分配部材が接続される。電流分配部材としては導電性のあるものであれば電線等の任意のものが使用されるが、電流分配部材についても、電気防食電極保持手段と同様の保持手段によって保持しても良い。特に、電流分配部材としてチタン等の薄膜形成性金属の板、棒、エキスパンデッドメタル等の基材を用いた場合には、陽極電流が通電されるとその表面に絶縁性の薄膜が形成されるので、絶縁性材料で被覆する必要はないが、電気防食用電極の保護と同様にコンクリートの打設等の衝撃から保護することが好ましい。
また、電気防食用電極５は、チタン等の薄膜形成性金属の板、棒、エキスパンデッドメタル等の基材上に、白金族金属あるいは自金族金属酸化物を含有する電極触媒被覆を形成したものを用いることができる。
【００１９】
図２は、電気防食用電極保持手段の一例を説明する図である。
図２（Ａ）は、電極防食用電極を挿入する前の状態を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は電気防食電極保持手段の正面図である。
図２に示す電気防食電極保持手段４は、鋼材３に取り付けた電気防食保持手段４の高さ方向に長い電極保持用開口１３を有しており、電極保持用開口１３には、電極挿入口１４を有しており、電気防食電極保持手段４を鋼材３に取り付けた後に、帯状の電気防食用電極を容易に挿入することができる。電気防食電極保持手段４には開口部１５を設けることが好ましい。開口部１５を設けることにより、電流の通路が形成されるので電気防食電極保持手段の設置による電流分布への影響を小さくすることができる。
【００２０】
また、電気防食保持手段４には、保護棒用開口１１が設けられており、保護棒１０が挿入される。電気防食電極５を保護する保護棒１０の間隔は小さい方が骨材等の衝撃に対する保護機能は大きくなるが、保護棒１０が鋼材との間に存在することによって、電流分布に対して悪影響を及ぼすおそれがあるので、鋼材３から近い側の保護棒９の間の間隔ａは、鋼材から遠い側の保護棒９の間の間隔ｂよりも大きくすることが好ましい。また、図２においては、保護棒９は、４本を設けたがそれ以上の数を設けても良い。
【００２１】
図３は、電気防食用電極保持手段の他の例を説明する図である。
図３（Ａ）は、電極防食用電極を挿入する前の状態を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は電気防食電極保持手段の正面図である。
図３に示す電気防食電極保持手段４は、鋼材３に取り付けた電気防食保持手段４の高さ方向に直角の方向に長い電極保持用開口１３を有しており、電極保持用開口１３には、電極挿入口１４を有しており、電気防食電極保持手段４を鋼材３に取り付けた後に、帯状の電気防食用電極を容易に挿入することができる。
【００２２】
また、電気防食電極保持手段４には高さ方向に長い開口部１５を設けられている。このように開口部１５の面積を大きくすることによって、電気防食電極保持手段４を設けたことによる電流分布への影響をより小さなものとすることができる。
また、電気防食保持手段４には、保護棒用開口１１が設けられており、保護棒１０が挿入される。電気防食電極５を保護する保護棒１０の間隔は、電流分布に対して悪影響を及ぼすおそれがあるので、鋼材３から近い側の保護棒１０の間の間隔ａは、鋼材から遠い側の保護棒１０の間の間隔ｂよりも大きくすることが好ましい。また、図３においては、保護棒１０は、４本を設けたがそれ以上の数を設けても良い。
【００２３】
図４は、電気防食用電極保持手段の他の例を説明する図である。
図４（Ａ）は、電極防食用電極を挿入する前の状態を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は電気防食電極保持手段の正面図である。
図４に示す電気防食電極保持手段４は、横に長い電極保持用開口１３を有しており、電極保持用開口１３には、電極挿入口１４を有しており、電気防食電極保持手段４を鋼材３に取り付けた後に、帯状の電気防食用電極を容易に挿入することができる。
また、電気防食保持手段４には、保護棒用開口１１が設けられており、保護棒１０が挿入される。
【００２４】
電気防食電極５を保護する保護棒１０の間隔は、電流分布に対して悪影響を及ぼすおそれがあるので、鋼材３から近い側の保護棒１０の間の間隔ａは、鋼材から遠い側の保護棒１０の間の間隔ｂよりも大きくすることが好ましい。また、図４においては、保護棒１０は、４本を設けたがそれ以上の数を設けても良い。
また、図４に示した電気防食電極保持手段４を鋼材に取り付けた場合に電極間距離が小さくなる場合には、鋼材に取り付けた固定治具に電気防食電極保持手段４を結束バンド等によって取り付けても良い。
【００２５】
図５は、鋼材への電気防食用電極保持手段の取り付け方法を説明する斜視図である。
図５（Ａ）は、電気防食用電極５および保護棒１０を取り付けた電気防食電極保持手段４の鋼材３への固定のために、電気防食用電極保持手段４に固定補助棒１６を設け、結束バンド１７によって固定する方法を示している。鋼材に固定する結束バンドは、ポリエチレン、ナイロン等の合成樹脂等の絶縁性の部材であれば任意のものを用いることができるが、結束バンドによって鋼材面が覆われると防食電流の通電が妨げられるので、結束バンドの使用量は少ない方が好ましい。また、図５（Ｂ）は、電気防食用電極５および保護棒１０を取り付けた電気防食電極保持手段４に縦長の開口部１５を設け、開口部１５に結束バンド１７を通して鋼材３と固定する方法を示しており、図５（Ａ）に比べて電気防食電極保持手段４の固定特性は若干劣るものの、電気防食電極保持手段４に固定補助棒１６を設ける必要がないので、製造が容易であると言う特徴を有していると共に、開口面積が大きな開口部を設けたことにより、電流分布への影響も小さくなる。
【００２６】
図５（Ｃ）は、電気防食用電極５および保護棒１０を取り付けた電気防食電極保持手段４を、鋼材３に固定した固定治具１８に結束バンド１７を用いて固定したものである。図５（Ｃ）に示した方法は、固定すべき部分の形状構造が一定しない場合にあっても、固定治具１８として各種の形状、構造のものを準備することにより、電気防食電極保持手段によって保持した電極を防食対象の鋼材から所定の距離に配置することが可能となるので、既設のコンクリート構造物の補修の際には、特に有効な方法である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の電気防食装置では、コンクリート構造物中の鋼材に近接して電気防食用電極を配置した場合に、鋼材と電気防食用電極が接触、電気防食用電極の切断等がない信頼性が大きなコンクリート構造物の電気防食装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のコンクリート構造物の電気防食装置を説明する図である。
【図２】図２は、電気防食用電極保持手段の一例を説明する図である。
【図３】図３は、電気防食用電極保持手段の他の例を説明する図である。
【図４】図４は、電気防食用電極保持手段の他の例を説明する図である。
【図５】図５は、鋼材への電気防食用電極保持手段の取り付け方法を説明する斜視図である。
【図６】図６は、鉄筋の近接して電気防食用電極を配置したコンクリート構造物の電気防食装置を説明する図である。
【符号の説明】
１…電気防食装置、２…コンクリート構造物、３…鋼材、４…電気防食用電極保持手段、５…電気防食用電極、６…固定手段、７…電流供給手段、８…骨材、９…電極保持部、１０…保護棒、１１…保護棒用開口、１２…開閉自在開口部、１３…電極保持用開口、１４…電極挿入口、１５…開口部、１６…固定補助棒、１７…結束バンド、１８…固定治具

Claims

コンクリート構造物の電気防食装置において、コンクリート中の鋼材に直接あるいは他の部材を介して固定されて電気防食用電極を保持し、電気防食用電極の少なくとも鋼材側とは反対側に配置した電気防食用電極の保護棒を保持する保護棒用開口を有した、電気防食用電極保持手段を間隔を設けて配置し、電気防食用電極とコンクリート中の鋼材への防食電流供給手段を有することを特徴とするコンクリート構造物の電気防食装置。
コンクリート構造物において、コンクリート中の鋼材に直接あるいは他の部材を介して固定されて電気防食用電極を保持し、電気防食用電極の少なくとも鋼材側とは反対側に配置した電気防食用電極の保護棒を保持する保護棒用開口を有した、電気防食用電極保持手段を間隔を設けて配置したことを特徴とするコンクリート構造物。