JP3792646B2 - Anticorrosion reinforced concrete assembly, its anticorrosion method and assembly method - Google Patents

Anticorrosion reinforced concrete assembly, its anticorrosion method and assembly method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は防食補強コンクリート組立体、その防食方法及び組立方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート構造物やプレストレストコンクリート構造物などのコンクリート構造物においては、酸素、水および塩化物イオン等の浸透によって、鉄筋あるいは鋼材に腐食が発生することがある。このように鋼材等が腐食すると腐食生成物によりコンクリートにひび割れが発生し、腐食をさらに加速させ、最終的にはコンクリート構造物の強度等が低下する。
【0003】
このような鋼材等の腐食を防止する方法として、電気防食法がある。即ち、電位を変化させない状態におけるコンクリート構造物中の鋼材等の表面ではアノード反応(酸化反応)及びカソード反応(還元反応)が同時並行的に起こり腐食電池を形成してその結果鉄水和酸化物等が発生し腐食が起こるのに対し、鋼材等の電位を変化させることにより、鋼材等の表面でカソード反応のみが起こる状態とすることができ、その結果鉄水和酸化物等の発生を防止することができるものである。
【0004】
コンクリート構造物に対して、電気防食法を行うと共に構造耐力の補強を行う技術が、特願平11−200516号公報(特許文献1)に開示されている。すなわち、特許文献1には、コンクリート及び鋼材を含むコンクリート構造物の表面上に炭素繊維シートが設けられ、通電手段が鋼材及びシートに接続された防食補強コンクリート組立体が記載されており、ここでは、鋼材を陰極とし炭素繊維シートを陽極とするよう通電されている。
【0005】
【特許文献1】
特願平11−200516号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1のように炭素繊維シートを電気防食用陽極兼耐力補強材として適用する場合、炭素繊維シートは導電性接着剤によりコンクリート構造物表面に貼り付けられる。この導電性接着剤は、炭素繊維シートから鋼材に充分に電流を流すため、高い導電率が求められるものであり、同時にコンクリート構造物を補強するためには大きな付着強度が要求されるものであるが、導電性接着剤の導電性と付着強度を自在に調整することは容易ではない。
またコンクリート構造物が特に沿海地域に在る場合、上記のような電気防食法を行なう際に、コンクリート構造物のみならず、炭素繊維シートにも塩害防止のための対策を実施することが好ましい。ただし、電気防食時に炭素繊維シートが陽極として作用すると、この陽極反応により酸素ガスや塩素ガスが発生することがあるため、これらのガスが外側に放出され得る通気性も求められる。
【0007】
本発明の課題は、充分な導電性能と付着強度との両方が得られるように炭素繊維シートがコンクリート構造物に固定され、電気防食効果と補強効果との両効果が得られる防食補強コンクリート組立体、その防食方法及び組立方法を提供することにある。
【0008】
炭素繊維シートの陽極反応により発生した酸素ガスや塩素ガスが放出され得る通気性を備えると共に、コンクリート構造物が塩害から保護され得る防食補強コンクリート組立体、その防食方法及び組立方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために提供される本発明の防食補強コンクリート組立体は、コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物と、該コンクリート構造物の表面上に設けられた炭素繊維シートと、該鋼材及び該炭素繊維シートに接続する通電手段とを備え、前記炭素繊維シートは不働態被膜を形成するニッケルにより炭素繊維が被覆されたものであり、前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間に、前記不働態被膜の破壊を抑制するための、p H 12以上の水酸化物及び水を含む充填材層が設けられ、該充填材層により前記コンクリート構造物と前記炭素繊維シートと一体化したことを特徴とする。
【0010】
本発明では、炭素繊維シートは不働態被膜を形成するニッケルにより炭素繊維が被覆されたものであるため、これを陽極材として用いた場合、分極抵抗を小さくできて、高アノード分極や、塩化物が高濃度な高アルカリ環境下で炭素繊維シートの消耗を抑制することができる。
【0011】
また本発明では、前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間に、 H 12以上の水酸化物及び水を含む充填材層が設けられ、この充填材層では電荷移動反応が効率的に進められる。この電荷移動反応は、電子伝導とは異なり、電気防食の施されている陽極(炭素繊維シート)面で、陽極と充填材層との界面で陽極内の電子と充填剤層中のマイナスイオンとの間で電荷の受け渡しをする反応である。また充填剤層中では、マイナスイオンが陰極(鉄筋)から陽極へ移動して電荷が運ばれる。言い換えれば電流は、陽極から充填剤層を通って陰極に流れ、陽極から外部の電気回路に引き渡される。以上の作用により、電気防食の施されているコンクリート構造物の陰極面では、アノード反応をストップさせるために必要十分な電流が流れることによって酸素のイオン化反応だけが起こり、鉄筋の腐食反応を停止する効果が得られる。
【0012】
本発明では、上記防食補強コンクリート組立体の該鋼材を陰極とし、該炭素繊維シートを陽極とするように通電することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の防食方法が提供される。
【0013】
本発明では、コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物の表面において、水酸化物及び水を含む充填材層が縞模様状に設けられる予定箇所が残されるように接着剤層を設け、不働態被膜を形成するニッケルで被覆された炭素繊維シートを前記接着剤層によりコンクリート構造物の表面に貼付し、前記予定箇所に連通するように前記炭素繊維シートに管体を貫通させ、前記充填材層を形成する充填材を前記管体を通して前記炭素繊維シートと前記コンクリート構造物表面との間の前記予定箇所に充填し、前記鋼材を陰極とし前記炭素繊維シートを陽極とするよう通電手段を接続することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の組立方法が提供される。
以上の防食補強コンクリート組立体の組立方法では、炭素繊維シートを接着剤層でコンクリート構造物の表面に貼付すると、コンクリート表面における充填材層を設ける予定箇所が、炭素繊維シートおよび接着剤層により囲まれて縞模様状の空間として残され、この縞模様状の空間に管体を挿通させれば、この管体を介して縞模様状空間に充填材層を形成する充填材を注入することができるので、比較的容易に施工することが可能である。
【0014】
前記防食補強コンクリート組立体の組立方法では、前記通電手段を接続する工程に続けて、前記炭素繊維シートを挟んで前記充填材層に対向する位置に通気路を形成するための手段を配置し、遮水性と気密性を有する気密シートで前記炭素繊維シートの全面を被覆する工程を行なうことが可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明では、コンクリート構造物表面と炭素繊維シートとの間に、接着剤層と、不働態被膜の破壊を抑制するための、 H 12以上の水酸化物及び水とを含む充填材層とを重ならないように配置することができる。これにより、炭素繊維シートは、コンクリート構造物の耐力補強機能を果たす部分と電極機能を果たす部分とに区分けされ、両機能による効果は確実かつ効率的に得ることができる。
すなわち、接着剤層により炭素繊維シートはコンクリート構造物表面に強固に付着されて一体となり、炭素繊維自体が有する引張強度により、コンクリート構造物の耐力の補強が行なわれる。
【0016】
本発明では、遮水性と気密性を有する気密シートで前記炭素繊維シートの全面が被覆されると共に、前記気密シートと前記炭素繊維シートとの間において、前記炭素繊維シートを挟んで前記充填材層に対向する位置に外気へ連通する通気路が設けられることが好ましい。この通気路は、前記気密シートと前記炭素繊維シートとの間に設けられた間隔保持部材と通気部材とを備える構成とすることができる。
このように前記炭素繊維シートの外側全面が気密シートで被覆されることにより、酸素、水および塩化物イオン等が気密シートよりも内側へ浸透することができず、コンクリート構造物のみならず炭素繊維シートも塩化物イオン等による劣化から保護される。しかも、気密シートと炭素繊維シートとの間には通気路が設けられているため、炭素繊維シートの陽極反応により酸素ガスや塩素ガスが発生した場合にも、これらのガスは外側に放出される。
なお、前記間隔保持部材は、前記気密シートと前記炭素繊維シートとの間に所定の間隔を保持することができるものであれば特に限定されるものでは無いが、例えば、合成樹脂等からなる棒を使用することが可能であり、この合成樹脂棒を前記充填材層に対向する位置に延設すれば良い。また前記通気部材は、間隔保持部材によって保持されている隙間が前記充填材などにより目詰りすることのないように通気性を確保できるものであれば良く、例えば、内部が中空で外周に多数の孔が穿設された平坦な有孔管、通気性の或るスポンジ、通気性の或る合成樹脂繊維などが使用可能である。
【0017】
本発明において、前記充填材層としては、セメントと水酸化物と水とを含む混合物、またはベントナイトと水酸化物と水とを含む混合物を使用することが可能である。この水酸化物は、特に限定されるものではないが、例えば、NaOHを使用することが好ましい。NaOHは強アルカリ性を示し、不働態被膜の破壊を抑制するための不働態保護剤としては特に好ましいものの一つである。
比較的多くの塩素イオンが空気中に存在する沿海部のような環境において、ニッケルの不働態被膜は腐蝕し易いものであるが、充填材層が不働態保護剤として水酸化物を含むので、その水酸化イオンの作用により炭素繊維シートの不働態被膜の破壊を抑制することが可能である。さらに、水酸化物は電解質としてイオン伝導性を高める作用もあるため、炭素繊維シートの電極としての負担を低下させて耐久性の向上が図られる。
【0018】
前記炭素繊維シートは、例えば、シートの長さ方向に延長する直径7〜10μmの炭素繊維を、密に、例えば幅方向1mあたり1千万本以上並べて織込んだシートであって、厚さが0.05〜0.2mmのものを挙げることができる。
また不働態被膜を形成するニッケルにより被覆された炭素繊維シートとは、例えば、ニッケルを有する金属により薄く均一に被覆されたシートである。このニッケルによる被覆の態様としては、例えば、炭素繊維の一本一本を薄く均一に被覆してこの炭素繊維により炭素繊維シートが構成されるか、あるいは、シートの表面、裏面、端辺の全てを薄く均一に被覆されるか、いずれかの態様選択可能である。
【0019】
記ニッケルは、電極として高い電流密度で通電することができて、機械加工も容易で極間も変化せず、消耗が少なく、スラッジの発生も無いことが利点として挙げられる。また純ニッケルは、苛性アルカリ水溶液の全濃度にわたり、常温から高温まで良好な耐食性を有する。
ニッケルにより被覆された炭素繊維シートのうち、例えば、炭素繊維の一本一本をニッケルで薄く均一に被覆した炭素繊維シートの体積抵抗率は、7.5×10-5Ω・cmであり、陽極の荷電電圧をより低くすることができるので好ましい。
前記ニッケル被覆炭素繊維シートの引張強度は約3335N/mm2以上、また引張弾性係数は約2.3×105N/mm2であることが、強度の高いコンクリート防食補強組立体を得るために好ましい。
【0020】
前記炭素繊維シートは、1方向性シート(シートの面上の1方向のみに炭素繊維が密に配置されているもの)、2方向性シート(シートの面上の1方向及びそれに直交する方向に炭素繊維が密に配置されているもの)及びそれ以上の方向に炭素繊維が配置されているもののいずれでもよい。特に、直線性に優れ、炭素繊維の引張強度をより効率的に利用できる2方向性シートが好ましい。
また、前記炭素繊維シートは、炭素繊維以外の他の繊維を含むことができる。具体的には、例えば、1方向性の炭素繊維を保持するためのガラス繊維等の繊維を含むことができる。
【0021】
前記炭素繊維シートは、矩形又はそれ以外の形状のコンクリート構造物の表面に適合する形状としても良く、通常、少なくともその長さ方向に炭素繊維が密に配置された矩形の形状とすることができる。
【0022】
本発明において、前記炭素繊維シートは、コンクリート構造物表面上に、炭素繊維の引張強度がコンクリート構造物を補強する方向になるように設けることが好ましい。例えば、細長い直方体の梁の底面に、その長さ方向に炭素繊維が延長するように炭素繊維シートを設けることができる。また、コンクリート構造物全表面の電気防食を達成するために、補強が必要な面以外の面に前記防食補強装置及び/又は他の電気防食用の電極を設けることができる。さらに、必要に応じ、十分な補強を達成するために、炭素繊維シートを、コンクリート構造物表面上に1層以上設けることができる。
【0023】
前記炭素繊維シートをコンクリート構造物表面上に設ける際には、前記接着剤層及び前記充填材層により炭素繊維シートをコンクリート構造物表面に貼付した後、さらにエポキシ樹脂等の接着剤を炭素繊維シートの中に含浸させることが好ましく、これにより炭素繊維シートの接着強度及び耐久性を向上させることができる。
【0024】
前記接着剤層と前記充填材層とは、前記炭素繊維シートの繊維方向に延びる縞模様状に配置することが好ましい。このように配置すれば、炭素繊維の電極部分と補強部分を均一に分散することができる、繊維方向の導電率と引張強度は繊維直角方向に比較して極めて高いなどの理由により、電極と補強機能を有効且つ均一に利用することができる効果が得られる。
【0025】
前記充填材層は、不働態被膜の破壊を抑制するための、水酸化物及び水を含む充填材から構成され、さらに詳細には、セメントと水酸化物と水とを含む混合物、またはベントナイトと水酸化物と水とを含む混合物から構成することができる。
前記セメントと水酸化物と水とを含む混合物では、ポルトランドセメントが使用され、混和材または混和剤が添加されてペーストが生成される。このセメントペーストが陽極としての炭素繊維シートとコンクリート構造物表面との間に注入されて水和反応により硬化し、炭素繊維シートがコンクリート構造物表面から剥がれない程度の付着力を生じる。硬化後もセメントの毛細管内の水分は保持され、この水分にセメント成分や水酸化物が電解質として存在し、この充填材層は、pH12以上の高アルカリ環境で1000〜1500Ω・cm程度の体積抵抗率を示すイオン伝導性を示す
一方、前記ベントナイトと水酸化物と水とを含む混合物は、バックフィル(陽極性能保持材)と呼ばれ、このバックフィルは陽極としての炭素繊維シートの接地抵抗を下げて陽極性能を保持するために、炭素繊維シートの内面に充填する物質である。ベントナイトを含む混合物としては、例えば、ベントナイトと水酸化物と水と石膏と塩化マグネシウムとからなる混合物、ベントナイトと水酸化物と水とコークスと重量比40%の石膏と重量比10%のNaClとからなる混合物、ベントナイトと硫酸カルシウムと消石灰と水とからなる混合物がある。
【0026】
前記接着剤層は、炭素繊維シートがコンクリート構造物表面に強固に付着するものであれば良く、例えば、エポキシ樹脂等を挙げることができて、硬化した際にコンクリート表面と炭素繊維シートとの間において20kgf/cm2以上の接着強度が得られることが好ましい。
【0027】
本発明の組立体は、防食電流を供給するために通電装置を備える。この通電装置は、防食電流を供給することができるものであれば特に限定されず、市販のもの等の各種の直流安定化電源装置等を用いることができる。前記通電装置の陰極には鋼材が接続され、前記通電装置の陽極には炭素繊維シートが接続されることが、電気防食を効果的に行うことができるため好ましい。前記通電装置と前記炭素繊維シートとの接続は、電気的な接続が達成されるものであれば特に限定されず、脱着可能なものでも固着されたものでも一体として成形されたものでもよい。
【0028】
本発明の防食補強コンクリート組立体は、必要に応じて、電気防食における防食電流量の調整、鉄筋電位による防食効果の確認などのために、照合電極を含むことができる。前記照合電極としては、塩化銀電極又は鉛電極等を用いることができる。前記照合電極は、前記コンクリート構造物中の、前記鋼材の近傍に設けることが好ましい。
【0029】
前記コンクリート構造物を構成するコンクリートは、セメント、水、細骨材及び粗骨材等を含む通常のコンクリートに加え、モルタル、セメントペースト等を硬化させたものを含む。前記コンクリート構造物は、前記コンクリートと、鋼材とを含む構造物である。前記鋼材とは、広くコンクリート内に設けられる金属をいい、鉄筋コンクリート中に設けられる鉄筋及びプレストレストコンクリート中に設けられる鋼材等の、コンクリートの耐久性等を高める等の目的でコンクリート内に設けられる金属を含む。
【0030】
本発明の防食補強コンクリート組立体は、新たにコンクリート構造物を建造するにあたり組み立てることができるが、既存のコンクリート構造物の補修として、既存のコンクリート構造物の表面上に前記炭素繊維シートを設け、既存のコンクリート中の鋼材を陰極とし前記炭素繊維シートを陽極とするよう通電装置を接続することにより組み立てることもできる。
【0031】
既存のコンクリート構造物の補修として本発明の防食補強コンクリート組立体を組み立てる場合は、前記防食補強装置を設けるのに先立ち、コンクリート構造物中の鋼材に排流端子等を設け、又コンクリート構造物中に前記照合電極を設けることが好ましい。また、コンクリート構造物中の全ての鋼材が電気的に導通しているかを確認し、必要に応じて溶接等により鋼材を導通させることが好ましい。そして、コンクリート構造物表面に付着している汚れやレイタンス等を、サンドブラストや超高圧ウォータージェット等で取り除き、さらにコンクリートの粉末を圧縮空気で取り除く等の処理を行うことが好ましい。
【0032】
前記炭素繊維シートの貼付は、乾燥したコンクリート構造物表面において前記充填材層が設けられる予定箇所にマスキングテープを貼り、このマスキングテープが貼られていないコンクリート表面にローラー刷毛やゴムべら等で均一に接着剤を塗布し、その後マスキングテープを剥がして、直ちに前記炭素繊維シートを付着させ、さらにシート表面を繊維方向へゴムべら等で押圧する。炭素繊維シートの貼付後に、充填材層が設けられる予定箇所に連通するように炭素繊維シートに少なくとも2本の管体を貫通させ、一方の管体から空気を排出しながら、他方の管体を通して充填材を炭素繊維シートとコンクリート構造物表面との間に注入し、その後、さらに炭素繊維シートの上から含浸用接着剤を含浸させることができる。
【0033】
本発明の防食方法は、前記防食補強コンクリート組立体内の鋼材を陰極とし該炭素繊維シートを陽極とするよう通電して防食することができる。
【0034】
前記通電する際の好ましい通電量は、防食補強コンクリート組立体の構造等に応じて異なるため、通電試験によって決定することが好ましい。具体的には、以下の手順により決定することができる。
1)前記鋼材の自然電位を測定する。
2)分極試験により、通電電流量と前記鋼材の電位との関係を求める。
3)自然電位からの所要分極量を得るための通電電流量を求める。
4)3)で求められた通電電流量で24時間以上通電する。
5)復極試験により、所定の復極量(100mV以上)が得られるか確認する。
【0035】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0036】
図4は本発明の防食補強コンクリート組立体1を示す模式図である。
防食補強コンクリート組立体1は、既存の鉄筋コンクリート構造物3の表面に炭素繊維シート5を設け、鉄筋2及び炭素繊維シート5に電源装置8などを接続して組み立てたものであって、鉄筋コンクリート構造物3の表面と炭素繊維シート5との間には、接着剤層22と、不働態被膜の破壊を抑制するための、水酸化物と水とを含む充填材層24とが重ならないように区分けして配置されている。
【0037】
さらに詳細に説明すれば、既存の鉄筋コンクリート構造物3の劣化部ははつられ、コンクリートの表面金属が除去され、セメントペーストでコンクリートの表面が下地処理される。コンクリート中の鉄筋2にはリード線がスポット溶接により接続され、排流端子9a及び測定端子12が設けられる。そして、鉄筋2にはプラスチックバンドで塩化銀照合電極10が固定される。また、鉄筋コンクリート構造物中に存在する鉄筋2の全てが電気的に導通しているかどうかが測定され、導通していない鉄筋があれば溶接して接続し全ての鉄筋が導通される。
【0038】
次に、コンクリート構造物3の表面に付着している汚れやレイタンス等はサンドブラストや超高圧ウォータージェット等で取り除かれ、コンクリートの粉末が圧縮空気で取り除かれる。コンクリートの表面が乾燥した後、コンクリート表面には、充填材層24を設ける予定箇所に図1に示したようにマスキングテープ21が縦縞模様状に貼られ、これらマスキングテープ21が貼られていないコンクリート表面にローラー刷毛やゴムべら等で均一にエポキシ系樹脂接着剤が塗布されて図2のように接着剤層22が形成され、その後マスキングテープ21が剥がされて、直ちに炭素繊維シート5が貼り付けられ、シート表面が繊維方向へゴムべらでしごかれて定着される。この炭素繊維シート5は、炭素繊維が不働態被膜を形成するニッケルにより被覆されたものが用いられる。
【0039】
炭素繊維シート5が貼り付けられると、各マスキングテープ21が剥がされた跡にはそれぞれ隙間が形成されるので、外側から炭素繊維シート5を貫通して各隙間に連通するように少なくとも2つのパイプ、すなわち、充填材層24を形成する充填材の注入管(図示せず)と空気排出管(図示せず)とがそれぞれ設けられる。これらの注入管を通して各隙間に充填材が注入され、空気排出管から充填材が出てきたら、充填材の注入が停止される。この充填材としては、不働態保護剤としてのNaOHを水に添加し、これをセメントと混合して生成したセメントペーストが用いられる。このように各隙間に充填材が注入されると、図3に示したように接着剤層22と充填材層24とが縦縞状に交互に並ぶ状態ができあがる。
そして、炭素繊維シート5の上からエポキシ系樹脂接着剤6が繊維の中に含浸させられ、さらに、図4に示したように炭素繊維シート7を貼り付けることも可能である。
【0040】
炭素繊維シートの端部に金属製の長尺板4が固定され、この長尺板4にリード線9bが接続された後、直流電圧計を用いて、設置した炭素繊維シート陽極が電気的に導通していることが確認される。
【0041】
さらに、直流電源装置8を収納する電源ボックスがコンクリート製の台座にアンカーボルトで固定される。排流端子9aが陰極側となり、リード線9bが陽極側となるよう、これらと直流電源装置8とが接続される。接続のための線及び接続箇所等は全て絶縁材と防水材で処理される。
以上のようにして本発明の防食補強コンクリート組立体1は形成される。
【0042】
次に、上記とは異なる本発明の実施態様について、図5の一部拡大断面図を参照して説明する。図5において、図1〜図4で説明した構成と同じものには同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図5に示した防食補強コンクリート組立体は、既存の鉄筋コンクリート構造物3の表面に、接着剤層22と充填材層24とが重ならないように区分けして設けられ、この外側に炭素繊維シート5が貼り付けられ、炭素繊維シート5の外側には充填材24aが滲み出ている。この滲み出た充填材24aに沿って両側に延長するように、合成樹脂棒からなる間隔保持部材31は固定され、この間隔保持部材31の間で充填材24aに当接するように通気部材32が固定され、以上の構成の全てを炭素繊維シート5と共に外側から覆うように気密シート33が設けられる。
上記の間隔保持部材31と通気部材32とは通気路を構成するものであり、炭素繊維シート5の陽極反応により酸素ガスや塩素ガスが発生した場合に、この通気路により、これらのガスを気密シート33の外側に導くものである。前記間隔保持部材31及び前記通気部材32は、接着剤あるいは固定具により固定される。また前記気密シート33は、例えば、アラミド繊維などにより形成された非導電性シートを使用することができて、接着剤により固定される。前記充填材層24は不働態被膜の破壊を抑制するための H 12以上の水酸化物及び水を含むものである。なお、防食補強コンクリート組立体の鋼材を陰極とし、炭素繊維シートを陽極として通電するための構成は、図4で説明したものと同じ構成が採られる。
【0043】
以上のように炭素繊維シート5の外側全面が気密シート33で被覆されることにより、酸素、水および塩化物イオン等が気密シート33よりも内側へ浸透することができず、鉄筋コンクリート構造物3のみならず炭素繊維シート5も塩化物イオン等による劣化から保護され得る。そして、同時に、気密シート33と炭素繊維シート5との間には、間隔保持部材31と通気部材32とによる通気路が設けられているので、この通気路を通って酸素ガスや塩素ガスなどは気密シート33の外側に排出される。
【0044】
以上、図5を参照して説明した防食補強コンクリート組立体を構築する際には、上記図1〜図4を参照して説明した組立方法に加えて、炭素繊維シート5を挟んで充填材層24に対向する位置に間隔保持部材31と通気部材32とを配置して通気路を形成する工程を行ない、次いで、遮水性と気密性を有する気密シート33で炭素繊維シート5の全面を被覆する工程を行なうことにより、図5の防食補強コンクリート組立体が形成される。
【0045】
【発明の効果】
本発明の防食補強コンクリート組立体では、前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間に、水酸化物及び水を含む充填材層が設けられるので、この充填材層では電荷移動反応が効率良く進められ得る。
本発明の防食補強コンクリート組立体では、接着剤層と充填材層とが重ならないように、コンクリート表面上に別々に区分けして配置される場合、炭素繊維シートは接着剤層によりコンクリート構造物表面に強固に付着されて一体となり、コンクリート構造物の耐力補強がなされる一方で、充填材層が、コンクリート構造物に安定した電位分布をもたらすことができ、従来と比較すると低い電圧で防食達成が可能になる。また接着剤層と充填材層の面積比は容易に調整可能であるため、電気防食効果と耐力補強効果とをそれぞれ自在に調整することが可能になった。
さらに、本発明の防食補強コンクリート組立体では、遮水性と気密性を有する気密シートで炭素繊維シートの全面が被覆されると共に、炭素繊維シートを挟んで充填材層に対向する位置に外気へ連通する通気路が設けられている場合、酸素、水および塩化物イオン等が気密シートよりも内側へ浸透することができず、コンクリート構造物のみならず炭素繊維シートも塩化物イオン等による劣化から保護され、さらに、炭素繊維シートの陽極反応により発生した酸素ガスや塩素ガスは通気路を通って外側に放出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の防食補強コンクリート組立体の構成を説明するための図である。
【図2】本発明の防食補強コンクリート組立体の構成を説明するための図である。
【図3】本発明の防食補強コンクリート組立体の構成を説明するための断面図である。
【図4】本発明の防食補強コンクリート組立体の一例を示す図である。
【図5】本発明の防食補強コンクリート組立体の異なる実施態様を示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 防食補強コンクリート
2 鉄筋
3 鉄筋コンクリート構造物
5 炭素繊維シート
6 エポキシ系樹脂接着剤
7 炭素繊維シート
8 電源装置
9a 排流端子
9b リード線
10 照合電極
11 電圧計
12 測定端子
22 接着剤層
24 充填材層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an anticorrosion reinforced concrete assembly, an anticorrosion method thereof, and an assembly method.
[0002]
[Prior art]
In a concrete structure such as a reinforced concrete structure or a prestressed concrete structure, corrosion of the reinforcing bar or steel material may occur due to permeation of oxygen, water, chloride ions, or the like. When the steel material or the like is corroded in this way, cracks are generated in the concrete due to the corrosion products, further accelerating the corrosion, and finally the strength of the concrete structure is lowered.
[0003]
As a method for preventing the corrosion of such steel materials, there is an anticorrosion method. In other words, the anode reaction (oxidation reaction) and the cathode reaction (reduction reaction) occur simultaneously on the surface of the steel material or the like in the concrete structure in a state where the potential is not changed, and a corrosion cell is formed as a result. Corrosion occurs due to the occurrence of corrosion, etc., but by changing the potential of the steel material, only the cathode reaction can occur on the surface of the steel material, thereby preventing the generation of iron hydrated oxides, etc. Is something that can be done.
[0004]
Japanese Patent Application No. 11-200516 (Patent Document 1) discloses a technique for reinforcing the structural strength of a concrete structure while performing an anticorrosion method. That is, Patent Document 1 describes an anti-corrosion reinforced concrete assembly in which a carbon fiber sheet is provided on the surface of a concrete structure including concrete and steel, and a current-carrying means is connected to the steel and sheet. Electricity is applied so that the steel material is the cathode and the carbon fiber sheet is the anode.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 11-200516 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the carbon fiber sheet is applied as an anode and strength reinforcement for cathodic protection as in Patent Document 1, the carbon fiber sheet is attached to the concrete structure surface with a conductive adhesive. This conductive adhesive is required to have a high electrical conductivity in order to allow a sufficient current to flow from the carbon fiber sheet to the steel material, and at the same time, a large adhesion strength is required to reinforce the concrete structure. However, it is not easy to freely adjust the conductivity and adhesion strength of the conductive adhesive.
Moreover, when a concrete structure exists especially in a coastal area, it is preferable to implement measures for preventing salt damage not only on the concrete structure but also on the carbon fiber sheet when performing the above-described electrocorrosion protection method. However, if the carbon fiber sheet acts as an anode during cathodic protection, oxygen gas and chlorine gas may be generated by this anodic reaction. Therefore, air permeability that can release these gases to the outside is also required.
[0007]
An object of the present invention is to provide an anti-corrosion reinforced concrete assembly in which a carbon fiber sheet is fixed to a concrete structure so that both sufficient conductive performance and adhesion strength can be obtained, and both an anti-corrosion effect and a reinforcement effect can be obtained. An object of the present invention is to provide a corrosion prevention method and an assembly method thereof.
[0008]
To provide an anti-corrosion reinforced concrete assembly capable of releasing oxygen gas and chlorine gas generated by an anodic reaction of a carbon fiber sheet and capable of protecting a concrete structure from salt damage, an anti-corrosion method and an assembling method thereof. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention provided to solve the above-described conventional problems is provided on a concrete structure including concrete and a steel material provided in the concrete, and on the surface of the concrete structure. A carbon fiber sheet, and a steel member and a current-carrying means connected to the carbon fiber sheet, wherein the carbon fiber sheet is coated with carbon fiber with nickel forming a passive film, and the surface of the concrete structure between the carbon fiber sheet, it said to suppress the destruction of the passive film, provided the filler layer comprising a p H 12 or more hydroxides and water, and the concrete structure by the filler layer characterized in that integrating the said carbon fiber sheet.
[0010]
In the present invention, since the carbon fiber sheet is a carbon fiber coated with nickel that forms a passive film, when this is used as an anode material, the polarization resistance can be reduced, and high anodic polarization or chloride However, it is possible to suppress the consumption of the carbon fiber sheet in a highly alkaline environment with a high concentration.
[0011]
In the present invention, between the concrete structure surface and the carbon fiber sheet, it provided the filler layer comprising a p H 12 or more hydroxides and water, efficient charge transfer reaction at the filler layer Proceed to This charge transfer reaction is different from electron conduction in that the surface of the anode (carbon fiber sheet) subjected to anticorrosion, the electrons in the anode and the negative ions in the filler layer at the interface between the anode and the filler layer. It is a reaction to transfer charges between the two. In the filler layer , negative ions move from the cathode (reinforcing bar) to the anode to carry charges. In other words, current flows from the anode through the filler layer to the cathode and is delivered from the anode to an external electrical circuit. As a result of the above action, on the cathode surface of the concrete structure subjected to cathodic protection, only the ionization reaction of oxygen occurs due to the flow of sufficient current to stop the anode reaction, and the corrosion reaction of the reinforcing bars is stopped. An effect is obtained.
[0012]
In the present invention, there is provided a method for preventing corrosion of a corrosion-resistant reinforced concrete assembly, wherein the steel material of the above-mentioned corrosion-resistant reinforced concrete assembly is used as a cathode and the carbon fiber sheet is energized as an anode.
[0013]
In the present invention, the surface of the concrete structure containing steel provided in the concrete and the inside concrete adhesive as filler layer comprising a hydroxide and water is left scheduled portion provided in striped pattern the layers provided by the carbon fiber sheets coated with nickel to form a passive film the adhesive layer affixed to the surface of the concrete structure, the tube on the carbon fiber sheet so as to communicate before Ki予 constant portion And filling the predetermined portion between the carbon fiber sheet and the surface of the concrete structure through the tube with the filler forming the filler layer, and using the steel material as a cathode and the carbon fiber sheet as an anode. A method for assembling the anti-corrosion reinforced concrete assembly is provided, wherein the energizing means is connected as follows.
In the above method for assembling the anticorrosion reinforced concrete assembly, when the carbon fiber sheet is affixed to the surface of the concrete structure with the adhesive layer, the place where the filler layer is to be provided on the concrete surface is surrounded by the carbon fiber sheet and the adhesive layer. If the tube is inserted into the striped space, a filler for forming a filler layer can be injected into the striped space through the tube. Therefore, it can be constructed relatively easily.
[0014]
In the method of assembling the anti-corrosion reinforced concrete assembly, following the step of connecting the energizing means, a means for forming an air passage at a position facing the filler layer with the carbon fiber sheet interposed therebetween is disposed. It is possible to perform a step of covering the entire surface of the carbon fiber sheet with an airtight sheet having water-proof and airtightness.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, between the concrete structure surface and the carbon fiber sheet, the adhesive layer, for suppressing the destruction of the passive film, and the filler layer comprising a p H 12 or more hydroxides and water Can be arranged so as not to overlap. As a result, the carbon fiber sheet is divided into a portion that fulfills the load-proof reinforcement function of the concrete structure and a portion that fulfills the electrode function, and the effects of both functions can be obtained reliably and efficiently.
That is, the carbon fiber sheet is firmly attached to and integrated with the surface of the concrete structure by the adhesive layer, and the strength of the concrete structure is reinforced by the tensile strength of the carbon fiber itself.
[0016]
In the present invention, the entire surface of the carbon fiber sheet is covered with an airtight sheet having water-proof and airtightness, and the filler layer is sandwiched between the airtight sheet and the carbon fiber sheet. It is preferable that an air passage communicating with the outside air is provided at a position facing the air. This ventilation path can be configured to include a spacing member and a ventilation member provided between the airtight sheet and the carbon fiber sheet.
Thus, by covering the entire outer surface of the carbon fiber sheet with an airtight sheet, oxygen, water, chloride ions, etc. cannot penetrate inside the airtight sheet, and not only the concrete structure but also the carbon fiber. The sheet is also protected from deterioration due to chloride ions and the like. In addition, since an air passage is provided between the hermetic sheet and the carbon fiber sheet, even when oxygen gas or chlorine gas is generated by the anodic reaction of the carbon fiber sheet, these gases are released to the outside. .
The gap holding member is not particularly limited as long as it can hold a predetermined gap between the airtight sheet and the carbon fiber sheet. For example, a bar made of synthetic resin or the like The synthetic resin rod may be extended to a position facing the filler layer. The ventilation member may be any member that can ensure air permeability so that the gap held by the spacing member is not clogged by the filler or the like. A flat perforated tube with a hole, a breathable sponge, a breathable synthetic resin fiber, or the like can be used.
[0017]
In the present invention, as the filler layer, it is possible to use a mixture containing cement, hydroxide and water, or a mixture containing bentonite, hydroxide and water. Although this hydroxide is not specifically limited, For example, it is preferable to use NaOH. NaOH exhibits strong alkalinity and is one of the particularly preferable passive protection agents for suppressing the destruction of the passive film.
In environments such as coastal areas where relatively many chlorine ions are present in the air, the passive film of nickel is susceptible to corrosion, but the filler layer contains hydroxide as a passive protection agent . , it is possible to suppress the destruction of the passive film of the carbon fiber sheet by the action of the hydroxide ions. Furthermore, since the hydroxide also has an effect of increasing the ionic conductivity as the electrolyte, durability of the carbon fiber sheet can be reduced by reducing the burden of the carbon fiber sheet as an electrode.
[0018]
The carbon fiber sheet is, for example, a sheet in which carbon fibers having a diameter of 7 to 10 μm extending in the length direction of the sheet are densely arranged, for example, 10 million or more per 1 m in the width direction and woven. The thing of 0.05-0.2 mm can be mentioned.
Also the carbon fiber sheet coated with nickel to form a passive film, For example, a sheet that is more thinly and uniformly coated on a metal having a nickel. As an aspect of the coating with nickel , for example, each carbon fiber is thinly and uniformly coated to form a carbon fiber sheet with this carbon fiber, or all of the front surface, back surface, and edges of the sheet Either of these embodiments can be selected.
[0019]
Before yn nickel is able to be energized with a high current density of the electrode, machining nor unchanged easy machining gap, wasting less, it is Ru cited as advantages no generation of sludge. Pure nickel has good corrosion resistance from room temperature to high temperature over the entire concentration of the caustic aqueous solution.
Among the carbon fiber sheets coated with nickel, for example, the volume resistivity of the carbon fiber sheet in which each carbon fiber is thinly and uniformly coated with nickel is 7.5 × 10 −5 Ω · cm, This is preferable because the charging voltage of the anode can be further lowered.
The nickel-coated carbon fiber sheet has a tensile strength of about 3335 N / mm 2 or more and a tensile elastic modulus of about 2.3 × 10 5 N / mm 2 in order to obtain a high-strength concrete anticorrosion reinforcement assembly. preferable.
[0020]
The carbon fiber sheet is a unidirectional sheet (one in which carbon fibers are densely arranged in only one direction on the surface of the sheet), and a bi-directional sheet (one direction on the surface of the sheet and a direction perpendicular thereto). Any of those in which carbon fibers are densely arranged) and those in which carbon fibers are arranged in more directions may be used. In particular, a bi-directional sheet that is excellent in linearity and that can more efficiently utilize the tensile strength of carbon fibers is preferable.
Moreover, the said carbon fiber sheet can contain other fibers other than a carbon fiber. Specifically, for example, fibers such as glass fibers for holding unidirectional carbon fibers can be included.
[0021]
The carbon fiber sheet may have a shape that conforms to the surface of a concrete structure having a rectangular shape or other shape, and can usually have a rectangular shape in which carbon fibers are densely arranged in at least the length direction thereof. .
[0022]
In the present invention, the carbon fiber sheet is preferably provided on the surface of the concrete structure so that the tensile strength of the carbon fibers is in a direction to reinforce the concrete structure. For example, a carbon fiber sheet can be provided on the bottom surface of an elongated rectangular parallelepiped beam so that the carbon fibers extend in the length direction. Moreover, in order to achieve the anticorrosion of the entire surface of the concrete structure, the anticorrosion reinforcing device and / or another electrode for anticorrosion can be provided on a surface other than the surface requiring reinforcement. Further, if necessary, one or more carbon fiber sheets can be provided on the surface of the concrete structure in order to achieve sufficient reinforcement.
[0023]
When the carbon fiber sheet is provided on the surface of the concrete structure, the carbon fiber sheet is attached to the surface of the concrete structure by the adhesive layer and the filler layer, and then an adhesive such as an epoxy resin is further added to the carbon fiber sheet. It is preferable to impregnate the carbon fiber sheet, whereby the adhesive strength and durability of the carbon fiber sheet can be improved.
[0024]
The adhesive layer and the filler layer are preferably arranged in a striped pattern extending in the fiber direction of the carbon fiber sheet. If arranged in this way, the electrode portion and the reinforcing portion of the carbon fiber can be uniformly dispersed, and the conductivity and tensile strength in the fiber direction are extremely high compared to the direction perpendicular to the fiber. The effect that the function can be effectively and uniformly used is obtained.
[0025]
The filler layer is composed of a filler containing hydroxide and water for suppressing the destruction of the passive film, and more specifically, a mixture containing cement, hydroxide and water, or bentonite. It can be comprised from the mixture containing a hydroxide and water.
Wherein in the mixture comprising cement and hydroxide and water, Portland cement is used, admixtures or admixtures is added paste Ru is generated. The cement paste is injected between the carbon fiber sheet and the concrete structure surface as an anode hardened by hydration reaction, the adhesion to the extent that the carbon fiber sheet is not peeled off from the concrete structure surface arise. The moisture in the capillary tube of the cement is retained after curing, and the cement component and hydroxide are present as an electrolyte in the moisture, and this filler layer has a volume resistance of about 1000 to 1500 Ω · cm in a highly alkaline environment of pH 12 or higher. shows an ion conductivity which indicates the rate.
On the other hand, the mixture containing bentonite, hydroxide and water is called a backfill (anode performance maintaining material), and this backfill lowers the ground resistance of the carbon fiber sheet as the anode and maintains the anode performance. In addition, it is a substance that fills the inner surface of the carbon fiber sheet. Examples of the mixture containing bentonite include a mixture of bentonite, hydroxide, water, gypsum, and magnesium chloride, bentonite, hydroxide, water, coke, gypsum having a weight ratio of 40%, and NaCl having a weight ratio of 10%. mixture consisting of mixtures consisting of bentonite and calcium sulfate and slaked lime and water.
[0026]
The adhesive layer may be any layer as long as the carbon fiber sheet adheres firmly to the surface of the concrete structure. For example, an epoxy resin may be used, and when the carbon fiber sheet is cured, the adhesive layer is between the concrete surface and the carbon fiber sheet. It is preferable that an adhesive strength of 20 kgf / cm 2 or more is obtained.
[0027]
The assembly of the present invention includes a current-carrying device for supplying a corrosion-proof current. The energization device is not particularly limited as long as it can supply the anticorrosion current, and various DC stabilized power supply devices such as commercially available ones can be used. It is preferable that a steel material is connected to the cathode of the current-carrying device and a carbon fiber sheet is connected to the anode of the current-carrying device because the anticorrosion can be effectively performed. The connection between the current-carrying device and the carbon fiber sheet is not particularly limited as long as electrical connection is achieved, and may be detachable, fixed, or integrally formed.
[0028]
The anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention can include a reference electrode for adjusting the amount of anticorrosion current in the electrocorrosion prevention, confirming the anticorrosion effect by the reinforcing bar potential, and the like, if necessary. As the reference electrode, a silver chloride electrode or a lead electrode can be used. The reference electrode is preferably provided in the vicinity of the steel material in the concrete structure.
[0029]
The concrete constituting the concrete structure includes hardened mortar, cement paste, etc. in addition to ordinary concrete including cement, water, fine aggregate, coarse aggregate and the like. The concrete structure is a structure including the concrete and a steel material. The steel material refers to a metal widely provided in concrete, and a metal provided in concrete for the purpose of enhancing the durability of concrete, such as a steel material provided in reinforced concrete and a steel material provided in prestressed concrete. Including.
[0030]
The anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention can be assembled for newly constructing a concrete structure, but as a repair of the existing concrete structure, the carbon fiber sheet is provided on the surface of the existing concrete structure, It can also be assembled by connecting a current-carrying device so that the steel material in the existing concrete is the cathode and the carbon fiber sheet is the anode.
[0031]
When assembling the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention as a repair of an existing concrete structure, prior to the provision of the anticorrosion reinforcement device, the steel material in the concrete structure is provided with a drain terminal, etc. It is preferable to provide the reference electrode in Moreover, it is preferable to confirm whether all the steel materials in the concrete structure are electrically connected and to conduct the steel materials by welding or the like as necessary. Then, it is preferable to perform a treatment such as removing dirt, latency, etc. adhering to the surface of the concrete structure by sandblasting, ultra-high pressure water jet or the like, and further removing concrete powder with compressed air.
[0032]
Sticking of the carbon fiber sheet, to paste the masking tape to the Filling material layer pre Tei箇 plant is provided in dry concrete structure surface, the concrete surface to the masking tape is not stuck in a roller brush or a rubber spatula or the like The adhesive is uniformly applied, and then the masking tape is peeled off, the carbon fiber sheet is immediately attached, and the sheet surface is pressed in the fiber direction with a rubber spatula or the like. After the carbon fiber sheet is pasted, at least two pipes are passed through the carbon fiber sheet so as to communicate with the planned location where the filler layer is provided, and air is discharged from one pipe while passing through the other pipe. The filler can be injected between the carbon fiber sheet and the concrete structure surface, and then further impregnated with an adhesive for impregnation from above the carbon fiber sheet.
[0033]
In the anticorrosion method of the present invention, corrosion can be prevented by energizing the steel material in the anticorrosion reinforced concrete assembly as a cathode and the carbon fiber sheet as an anode.
[0034]
Since the preferable energization amount at the time of energization varies depending on the structure of the anticorrosion reinforced concrete assembly, etc., it is preferably determined by an energization test. Specifically, it can be determined by the following procedure.
1) The natural potential of the steel material is measured.
2) Obtain the relationship between the amount of energized current and the potential of the steel material by a polarization test.
3) An energization current amount for obtaining a required polarization amount from a natural potential is obtained.
4) Energize for 24 hours or longer with the energization current obtained in 3).
5) It is confirmed whether a predetermined depolarization amount (100 mV or more) can be obtained by a depolarization test.
[0035]
【Example】
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0036]
FIG. 4 is a schematic view showing the anticorrosion reinforced concrete assembly 1 of the present invention.
The anti-corrosion reinforced concrete assembly 1 is a structure in which a carbon fiber sheet 5 is provided on the surface of an existing reinforced concrete structure 3 and a power supply device 8 is connected to the rebar 2 and the carbon fiber sheet 5. 3 and the carbon fiber sheet 5 are divided so that the adhesive layer 22 and the filler layer 24 containing hydroxide and water for suppressing the destruction of the passive film do not overlap. Are arranged.
[0037]
If it demonstrates in detail, the deterioration part of the existing reinforced concrete structure 3 will be pinched, the surface metal of concrete will be removed, and the concrete surface will be ground-treated with cement paste. A lead wire is connected to the reinforcing bar 2 in the concrete by spot welding, and a discharge terminal 9a and a measurement terminal 12 are provided. And the silver chloride collation electrode 10 is fixed to the reinforcing bar 2 with a plastic band. Further, whether or not all the reinforcing bars 2 existing in the reinforced concrete structure are electrically connected is measured, and if any reinforcing bars are not connected, they are connected by welding and all the reinforcing bars are connected.
[0038]
Next, dirt, latency, etc. adhering to the surface of the concrete structure 3 are removed by sandblasting, ultra-high pressure water jet or the like, and concrete powder is removed by compressed air. After the surface of the concrete was dried, the concrete surface, the masking tape 21 as shown in FIG. 1 is affixed to the vertical pattern shape pre Tei箇 plants providing the charging Hamazai layer 24, these masking tape 21 is attached An epoxy resin adhesive is uniformly applied to the concrete surface with a roller brush or rubber spatula to form an adhesive layer 22 as shown in FIG. 2, and then the masking tape 21 is peeled off, and the carbon fiber sheet 5 is immediately removed. Affixed and the sheet surface is rubbed with a rubber spatula in the fiber direction and fixed. As the carbon fiber sheet 5, a carbon fiber coated with nickel that forms a passive film is used.
[0039]
When the carbon fiber sheet 5 is affixed, gaps are formed at the marks where the masking tapes 21 are peeled off, so that at least two pipes penetrate the carbon fiber sheet 5 from the outside and communicate with the gaps. That is, a filler injection pipe (not shown) and an air discharge pipe (not shown) for forming the filler layer 24 are provided. When the filler is injected into each gap through these injection pipes and the filler comes out of the air discharge pipe, the injection of the filler is stopped. As this filler, a cement paste produced by adding NaOH as a passive protective agent to water and mixing it with cement is used. When the filler is injected into the gaps as described above, the adhesive layer 22 and the filler layer 24 are alternately arranged in a vertical stripe shape as shown in FIG.
Then, the epoxy resin adhesive 6 is impregnated into the fiber from above the carbon fiber sheet 5, and the carbon fiber sheet 7 can be attached as shown in FIG. 4.
[0040]
After a long metal plate 4 is fixed to the end of the carbon fiber sheet and the lead wire 9b is connected to the long plate 4, the installed carbon fiber sheet anode is electrically connected using a DC voltmeter. Is confirmed.
[0041]
Furthermore, a power supply box that houses the DC power supply device 8 is fixed to a concrete base with anchor bolts. These are connected to the DC power supply device 8 so that the discharge terminal 9a is on the cathode side and the lead wire 9b is on the anode side. All the wires and connection points for connection are treated with an insulating material and a waterproof material.
As described above, the anticorrosion reinforced concrete assembly 1 of the present invention is formed.
[0042]
Next, an embodiment of the present invention different from the above will be described with reference to a partially enlarged sectional view of FIG. 5, the same components as those described in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The anticorrosion reinforced concrete assembly shown in FIG. 5 is provided separately on the surface of the existing reinforced concrete structure 3 so that the adhesive layer 22 and the filler layer 24 do not overlap each other, and the carbon fiber sheet 5 is provided on the outside thereof. And the filler 24a oozes out of the carbon fiber sheet 5. The spacing member 31 made of a synthetic resin rod is fixed so as to extend to both sides along the oozing filler 24a, and the ventilation member 32 is in contact with the filler 24a between the spacing members 31. The airtight sheet 33 is provided so as to be fixed and cover all of the above configuration together with the carbon fiber sheet 5 from the outside.
The spacing member 31 and the ventilation member 32 constitute an air passage. When oxygen gas or chlorine gas is generated by the anodic reaction of the carbon fiber sheet 5, these air passages make these gases airtight. It leads to the outside of the sheet 33. The spacing member 31 and the ventilation member 32 are fixed by an adhesive or a fixture. Moreover, the said airtight sheet | seat 33 can use the nonelectroconductive sheet formed, for example with the aramid fiber etc., and is fixed with an adhesive agent. The filler layer 24 are those containing a p H 12 or more hydroxides and water to suppress the destruction of the passive film. In addition, the same structure as what was demonstrated in FIG. 4 is taken as the structure for supplying electricity by using the steel material of the anticorrosion reinforced concrete assembly as the cathode and the carbon fiber sheet as the anode.
[0043]
As described above, the entire outer surface of the carbon fiber sheet 5 is covered with the airtight sheet 33, so that oxygen, water, chloride ions and the like cannot permeate inside the airtight sheet 33, and only the reinforced concrete structure 3 is present. The carbon fiber sheet 5 can also be protected from deterioration due to chloride ions or the like. At the same time, an air passage is formed between the airtight sheet 33 and the carbon fiber sheet 5 by the gap maintaining member 31 and the ventilation member 32, and oxygen gas, chlorine gas, and the like pass through this air passage. It is discharged outside the airtight sheet 33.
[0044]
When the anticorrosion reinforced concrete assembly described with reference to FIG. 5 is constructed as described above, in addition to the assembly method described with reference to FIGS. The gap holding member 31 and the ventilation member 32 are disposed at a position opposite to the position 24 to form a ventilation path, and then the entire surface of the carbon fiber sheet 5 is covered with an airtight sheet 33 having water-proof and airtightness. By performing the process, the anticorrosion reinforced concrete assembly of FIG. 5 is formed.
[0045]
【The invention's effect】
In the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention, since a filler layer containing hydroxide and water is provided between the surface of the concrete structure and the carbon fiber sheet, the charge transfer reaction is efficient in this filler layer. It can go well.
The anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention, so as not to overlap with the adhesive layer and the filler layer is, when it is placed into a divided separately on the concrete surface, the carbon fiber sheet concrete structures surface by an adhesive layer While the strength of the concrete structure is reinforced, the filler layer can provide a stable potential distribution to the concrete structure, and corrosion prevention can be achieved at a lower voltage compared to the prior art. It becomes possible. Further, since the area ratio between the adhesive layer and the filler layer can be easily adjusted, it is possible to freely adjust the anticorrosion effect and the strength reinforcement effect.
Further, in the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention, the entire surface of the carbon fiber sheet is covered with an airtight sheet having water-proof and airtightness, and communicates with the outside air at a position facing the filler layer with the carbon fiber sheet interposed therebetween. If air passage which is provided, oxygen, water and chloride ions are not able to penetrate to the inside than the airtight sheet, even carbon fiber sheet not concrete structures only protected from degradation due to chloride ion, etc. Furthermore, oxygen gas and chlorine gas generated by the anodic reaction of the carbon fiber sheet can be released to the outside through the ventilation path.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining the configuration of a corrosion-proof reinforced concrete assembly of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention.
FIG. 4 is a view showing an example of an anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention.
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing different embodiments of the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Corrosion-proof reinforcement concrete 2 Reinforcement 3 Reinforced concrete structure 5 Carbon fiber sheet 6 Epoxy resin adhesive 7 Carbon fiber sheet 8 Power supply device 9a Exhaust terminal 9b Lead wire 10 Reference electrode 11 Voltmeter 12 Measurement terminal 22 Adhesive layer 24 Filler layer

Claims (9)

コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物と、該コンクリート構造物の表面上に設けられた炭素繊維シートと、該鋼材及び該炭素繊維シートに接続する通電手段とを備え、
前記炭素繊維シートは不働態被膜を形成するニッケルにより炭素繊維が被覆されたものであり、
前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間に、前記不働態被膜の破壊を抑制するための、p H 12以上の水酸化物及び水を含む充填材層が設けられ、該充填材層により前記コンクリート構造物と前記炭素繊維シートと一体化した防食補強コンクリート組立体。
A concrete structure including concrete and a steel material provided in the concrete; a carbon fiber sheet provided on a surface of the concrete structure; and an energization means connected to the steel material and the carbon fiber sheet.
The carbon fiber sheet is a carbon fiber coated with nickel forming a passive film,
Between the concrete structure surface and the carbon fiber sheet, said to suppress the destruction of the passive film, the filler layer is provided which includes a p H 12 or more hydroxides and water, said filler layer An anticorrosion reinforced concrete assembly in which the concrete structure and the carbon fiber sheet are integrated by the above.
前記充填材層に加えて、前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間には、両者の付着を更に強化するための接着剤層が設けられ、該接着剤層と前記充填材層とは区分けして配置されたことを特徴とする請求項1に記載の防食補強コンクリート組立体。  In addition to the filler layer, an adhesive layer for further strengthening the adhesion between the concrete structure surface and the carbon fiber sheet is provided, and the adhesive layer and the filler layer The anticorrosion reinforced concrete assembly according to claim 1, wherein the anticorrosion reinforced concrete assemblies are arranged separately. 遮水性と気密性を有する気密シートで前記炭素繊維シートの全面が被覆されると共に、前記気密シートと前記炭素繊維シートとの間において、前記炭素繊維シートを挟んで前記充填材層に対向する位置に外気へ連通する通気路設けことを特徴とする請求項2に記載の防食補強コンクリート組立体。The entire surface of the carbon fiber sheet is covered with an airtight sheet having water shielding and airtightness, and the position facing the filler layer with the carbon fiber sheet sandwiched between the airtight sheet and the carbon fiber sheet corrosion reinforced concrete assembly according to claim 2, characterized in that a ventilation path communicating to the outside air in. 前記通気路は、前記気密シートと前記炭素繊維シートとの間に設けられた間隔保持部材と通気部材とを備えることを特徴とする請求項3に記載の防食補強コンクリート組立体。  The anti-corrosion reinforced concrete assembly according to claim 3, wherein the air passage includes a gap maintaining member and a air vent member provided between the air-tight sheet and the carbon fiber sheet. 前記充填材層が、セメントと水酸化物と水とを含む混合物、またはベントナイトと水酸化物と水とを含む混合物である請求項1から4のいずれか一項に記載の防食補強コンクリート組立体。  The anticorrosion reinforced concrete assembly according to any one of claims 1 to 4, wherein the filler layer is a mixture containing cement, hydroxide and water, or a mixture containing bentonite, hydroxide and water. . 前記充填材層と前記接着剤層とは、前記炭素繊維シートの繊維方向に延びる縞模様状に配置されたことを特徴とする請求項5に記載の防食補強コンクリート組立体。  The anticorrosion reinforced concrete assembly according to claim 5, wherein the filler layer and the adhesive layer are arranged in a striped pattern extending in a fiber direction of the carbon fiber sheet. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の防食補強コンクリート組立体の該鋼材を陰極とし、該炭素繊維シートを陽極とするように通電することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の防食方法。  An anticorrosion reinforced concrete assembly, wherein the steel material of the anticorrosion reinforced concrete assembly according to any one of claims 1 to 6 is energized so that the steel material is a cathode and the carbon fiber sheet is an anode. Anticorrosion method. コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物の表面において、 H 12以上の水酸化物及び水を含む充填材層が縞模様状に設けられる予定箇所が残されるように接着剤層を設け、不働態被膜を形成するニッケルで被覆された炭素繊維シートを前記接着剤層によりコンクリート構造物の表面に貼付し、前記予定箇所に連通するように前記炭素繊維シートに管体を貫通させ、前記充填材層を形成する充填材を前記管体を通して前記炭素繊維シートと前記コンクリート構造物表面との間の前記予定箇所に注入し、前記鋼材を陰極とし前記炭素繊維シートを陽極とするよう通電手段を接続することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の組立方法。The surface of the concrete structure containing steel provided in the concrete and the inside concrete adhesive as filler layer comprising a p H 12 or more hydroxides and water is left planned portion provided in striped pattern A carbon fiber sheet coated with nickel that forms a passive film is pasted on the surface of the concrete structure with the adhesive layer, and the carbon fiber sheet penetrates the tubular body so as to communicate with the predetermined location. The filler forming the filler layer is injected into the predetermined portion between the carbon fiber sheet and the concrete structure surface through the tube, and the steel material is used as a cathode and the carbon fiber sheet is used as an anode. A method for assembling the anti-corrosion reinforced concrete assembly, wherein the energizing means is connected. コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物の表面において、 H 12以上の水酸化物及び水を含む充填材層が縞模様状に設けられる予定箇所が残されるように接着剤層を設け、不働態被膜を形成するニッケルで被覆された炭素繊維シートを前記接着剤層によりコンクリート構造物の表面に貼付し、前記予定箇所に連通するように前記炭素繊維シートに管体を貫通させ、前記充填材層を形成する充填材を前記管体を通して前記炭素繊維シートと前記コンクリート構造物表面との間の前記予定箇所に注入し、前記鋼材を陰極とし前記炭素繊維シートを陽極とするよう通電手段を接続し、前記炭素繊維シートを挟んで前記充填材層に対向する位置に通気路を形成するための手段を配置し、遮水性と気密性を有する気密シートで前記炭素繊維シートの全面を被覆することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の組立方法。The surface of the concrete structure containing steel provided in the concrete and the inside concrete adhesive as filler layer comprising a p H 12 or more hydroxides and water is left planned portion provided in striped pattern A carbon fiber sheet coated with nickel that forms a passive film is pasted on the surface of the concrete structure with the adhesive layer, and the carbon fiber sheet penetrates the tubular body so as to communicate with the predetermined location. The filler forming the filler layer is injected into the predetermined portion between the carbon fiber sheet and the concrete structure surface through the tube, and the steel material is used as a cathode and the carbon fiber sheet is used as an anode. A means for forming an air passage is disposed at a position facing the filler layer with the carbon fiber sheet sandwiched between the energizing means so as to have a water shielding property and an air tightness. A method for assembling an anticorrosion reinforced concrete assembly, wherein the entire surface of the carbon fiber sheet is covered with an airtight sheet.
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