JP4186219B2

JP4186219B2 - 電気防食用陽極装置

Info

Publication number: JP4186219B2
Application number: JP2004155687A
Authority: JP
Inventors: 悟山本; 岳晴川岡; 賢吉田代
Original assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP2005336532A

Description

この発明は、水中や土中にある金属材、鉄筋コンクリートの内部にある鉄筋などを外部電源方式電気防食法により電気防食するための電気防食用陽極装置に関するものである。

鉄筋コンクリート中の鉄筋は、コンクリートの中性化および塩分濃度の増加に伴って腐食し、その鉄筋コンクリートの機能を低下させる。特に、臨海および海洋環境において設置された鉄筋コンクリートは、海水、波浪および気温の変化等に起因して鉄筋コンクリート中の塩分濃度が上昇したり、あるいはコンクリートが中性化したりすることにより鉄筋が腐食し、それによって鉄筋コンクリートの機能が低下することが多い。
このような環境下におかれた鉄筋コンクリート構造物を防食する方法の一つとして外部電源方式による電気防食法が知られている。これは電気防食用陽極装置を鉄筋コンクリート構造物内部または外部に予め設置しておき、コンクリートを介して電気防食用陽極装置から鉄筋コンクリート中の鉄筋に直流電流を通電し、その鉄筋表面を腐食に対して不活性にすることにより達成されるものである。

この鉄筋コンクリートにおける鉄筋を外部電源方式により電気防食する際に使用する電気防食用陽極装置には各種のものがあり、一例として、チタンまたはチタン合金などの鉄よりもイオン化傾向の小さい金属からなる金属細線、この金属細線を織って作製したメッシュ帯またはエキスパンドメタルなどを全体にわたってモルタルまたはコンクリートで被覆し、これら金属細線、メッシュ帯またはエキスパンドメタルの両端のみが露出するようにして作製した電気防食用陽極装置が知られている。この電気防食用陽極装置は鉄筋コンクリート構造物建設時にスペーサとして組込まれ、両端露出部に直流電源のプラス（＋）を接続し、鉄筋コンクリート内の鉄筋に直流電源のマイナス（−）を接続して電気防食が実施される（特許文献１参照）。

前記従来の電気防食用陽極装置は、チタンまたはチタン合金などの金属細線、メッシュ帯またはエキスパンドメタルなどの導電体または陽極材に全体にわたってモルタルまたはコンクリートで被覆したものであるから曲げることができない。
したがって、真っ直ぐな型枠や鉄筋には容易に適用できるが、曲がりや段差のある鉄筋やパイプであったりその他コーナー部を有する複雑な形状を有する鉄筋などに一定の距離を保ちながら組み込むことは困難であった。

そこで、本発明者らは、これらの課題を解決すべく研究を行った結果、可撓性を有する細長の導電体に複数の陽極材を一定間隔を置いて固着し、この複数の陽極材をそれぞれ硬化体からなる電解質塊（以下、電解質塊という）により被覆して電解質塊が数珠玉のように長手方向に隣接または隣接せずに不連続に配列した構造を有するか、または可撓性を有する細長の導電体を全長にわたって陽極材で被覆し、この陽極材を隣接または隣接せずに不連続に配列した複数の電解質塊により被覆してなる構造を有する電気防食用陽極装置は、複雑な曲げ加工が自由にできるところから、いかなる形状の鉄筋であっても常に一定の距離を保ちながら設置することができるという研究結果が得られたのである。

この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）可撓性を有する細長の導電体に複数の陽極材を一定間隔を置いて固着し、この複数の陽極材をそれぞれ電解質塊により被覆してなる電気防食用陽極装置、（２）可撓性を有する細長の導電体に複数の陽極材を一定間隔を置いて固着し、この複数の陽極材をそれぞれ電解質塊により被覆してなる電気防食用陽極装置であって、前記導電体の電解質塊により被覆されない部分を電気絶縁体で被覆してなる電気防食用陽極装置、
（３）可撓性を有する細長の導電体を全長にわたって陽極材で被覆し、この陽極材を隣接または隣接せずに不連続に配列した複数の電解質塊により被覆してなる電気防食用陽極装置、に特徴を有するものである。

この発明の電気防食用陽極装置を構成する可撓性を有する細長の導電体は、チタン、銅−チタンクラッド材、銅−ニオブクラッド材などの電気防食電圧下で溶解しない材質からなる線材、帯状材であることが好ましい。
また、この導電体に固着する陽極材は、白金や貴金属酸化物などが好ましく、これら白金や貴金属酸化物などからなる陽極材を導電体に固着させる手段はメッキ、溶接、圧接など公知のいかなる方法で行っても良い。

可撓性を有する細長の導電体に複数の陽極材を一定間隔を置いて固着し、この複数の陽極材をそれぞれ被覆する電解質塊、または可撓性を有する細長の導電体を全長にわたって陽極材で被覆しさらにこの陽極材を被覆して隣接または隣接せずに不連続に配列した電解質塊は、いずれもイオン導電性を有するモルタル、石膏、セラミックス、炭素粒を主成分とする硬化体からなることが好ましい。前記電解質塊の形状は、球、円柱、角柱、直方体、多面柱、ラグビーボウルなど種々の形状を用いることができるが、球、円柱、ラグビーボールなどの球面を有する塊であることがコンクリートの回り込み易さという観点から一層好ましい。また、電解質塊の大きさは、実用的な大きさであれば特に制約はないが、コンクリート用粗骨材程度（２０〜３０ｍｍ）の大きさのものが最も好ましい。

この発明の電気防食用陽極装置を鉄筋コンクリート構造物に取り付ける場合は、コンクリート流し込み前の鉄筋コンクリート構造物の鉄筋等にこの発明の電気防食用陽極装置を沿わせて電解質塊を鉄筋等に固定したのち、電気防食用陽極装置の導電体に直流電源装置のプラス極を接続し、鉄筋コンクリートの構造物の鉄筋に直流電源のマイナス極を接続する。上記鉄筋コンクリート構造物が完成したのち、直流電源の両極間に電圧を印加することにより上記電気防食用陽極装置から鉄筋コンクリート構造物の鉄筋に防食電流が流され防食される。この発明の電気防食用陽極装置は鉄筋コンクリート構造物の鉄筋だけでなく、土中や水中の防食対象物にも適用できる。

この発明の電気防食用陽極装置は、防食対象物が真っ直ぐな鉄筋またはパイプは勿論のこと、その他コーナー部を有する複雑な形状を有する鉄筋またはパイプである場合であっても、簡単に変形加工することができるところから前記コーナー部を有する複雑な形状を有する鉄筋またはパイプに沿って設置することができ、さらに電解質塊がスペーサの役割を果たし、防食対象物の鉄筋等から正確に一定の距離を保ちながら鉄筋コンクリート内部に簡単に組み込むことができる。

この発明の電気防食用陽極装置を図面に基づいて一層具体的に説明する。図１は前記（１）記載のこの発明の電気防食用陽極装置の具体的実施例を示す断面図であり、図２は前記（２）記載のこの発明の電気防食用陽極装置の具体的実施例を示す断面図であり、図３は前記（３）記載のこの発明の電気防食用陽極装置の具体的実施例を示す断面図である。
図１に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１は、導電体１１１に陽極材１１２を所定の間隔でメッキにより固着形成したのち、陽極材１１２を球状の電解質塊１３で被覆してある。
また図２に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１は、導電体１１１に陽極材１１２を溶接やかしめなどの方法により固着し形成したのち、陽極材１１２を球状の電解質塊１３で被覆したものである。
さらに、図３に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１は、導電体１１１に両端を除いて全体に陽極材１１２をメッキすることにより固着形成したのち、陽極材１１２を球状の電解質塊１３で露出部が生じないように被覆したものである。

図４は、図１〜３に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１を土中の基礎鋼管杭１０の電気防食に使用した実施例を示したものである。土中の基礎鋼管杭１０のコンクリートフーチング１１際はコンクリート内の鋼材と土中の鋼材との間に生じる電位差により腐食が生じやすい。そこでコンクリートフーチング１１下の基礎鋼管杭１０の周囲にこの発明の電気防食用陽極装置１を設置する。その際、この発明の電気防食用陽極装置１は可撓性を有するので容易に基礎鋼管杭１０と同心円状に配置することができる。その後、この発明の電気防食用陽極装置１に電線５１を接続し、基礎鋼管杭１０に電線５２を接続し、電線５１を直流電源装置６のプラス極に、電線５２をマイナス極に接続し使用する。

図５は、図１〜３に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１を土中埋設間１２外面の電気防食に使用した実施例を示したものである。土中埋設管１２の外面には塗装が施されているが、埋設工事の際に特にフランジ１５の外面塗装にはボルトナットの締め付けなどで欠陥が生じやすい。この欠陥による腐食を防止するためにフランジ１５の周囲にこの発明の電気防食用陽極装置１を設置する。その際、この発明の電気防食用陽極装置１は可撓性を有するので容易に曲面を有するフランジ１５に同心円状に配置することができる。また、電解質塊１３がスペーサとなって導電体１１１や陽極材１１２がフランジ１５に接触するのを防ぐことができる。その後、この発明の電気防食用陽極装置１に電線５１を接続し、土中埋設管１２に電線５２を接続し、電線５１を直流電源装置６のプラス極に、電線５２をマイナス極に接続し使用する。

図６は、図１〜３に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１を海水管や下水道管などの鋼管６の電気防食に使用した実施例を示したものである。海水管や下水道管などの鋼管１６内面の塗膜が劣化すると、鋼管１６の内面が海水や下水により腐食する。かかる場合にもこの発明の電気防食用陽極装置１を海水管や下水道管などの鋼管１６の延長方向内面に設置し、腐食を防止することができる。海水管や下水道管などの鋼管１６は図示されてはいないが曲がり部分を多く有することがある。かかる曲がり部分を多く有する海水管や下水道管などの鋼管１６に対してもこの発明の電気防食用陽極装置１を適用することができる。この場合、電解質塊１３がスペーサとなって導電体１１１や陽極材１１２が鋼管１６の内面に接触するのを防ぐことができる。

海水管や下水道管などの鋼管１６内を流れる海水や下水の流速でこの発明の電気防食用陽極装置１が流される恐れがある場合には鋼管１６の内面に所定の間隔でブラケット（図示せず）を設け、陽極固定具（図示せず）をブラケットに括り付けて固定すると良い。その後、この発明の電気防食用陽極装置１に電線５１を接続し、土中埋設管１２に電線５２を接続し、電線５１を直流電源装置６のプラス極に、電線５２をマイナス極に接続し使用する。
なお、この発明の電気防食用陽極装置１が長い場合は電線５１との接続部から離れるに従い、内部抵抗が増して防食電流が減少するので、図６に示されるように、電線５１を電気防食用陽極装置１の複数個所に接続することが好ましい。

この発明の電気防食用陽極装置の一層好ましい具体例を説明する。図７はこの発明の電気防食用陽極装置の一層好ましい実施例を示す断面図であり、図８は図７におけるＡ−Ａ断面図である。図７に示されるように、この発明の電気防食用陽極装置１ａは、導電体１１１に陽極材１１２所定の間隔で固着したのち、陽極材１１２を球状の電解質塊１３で被覆してある。この発明の電気防食用陽極装置１ａにおける電解質塊１３と電解質塊１３の間の間隔が広いほど曲げ易くなるが、導電体１１１の露出部が陰極となる鋼材などと接触して防食回路が短絡する恐れがある。したがって、この発明の電気防食用陽極装置１ａにおける導電体１１１の露出部を可撓性電気絶縁体１４で被覆することが一層好ましい。

さらに、この発明の電気防食用陽極装置１ａは、図７および図８に示されるように、この発明の電気防食用陽極装置１ａの陽極材１１２に隣接してバンド状の陽極固定具１７を取り付けることにより、この発明の電気防食用陽極装置１ａを正確に固定し易くし、鉄筋コンクリート内部に正確に組み込むことができる。さらに図９の断面図には、陽極固定具１７を可撓性電気絶縁体１４に一体化して取り付けたこの発明の電気防食用陽極装置１ｂが示されている。

前記可撓性電気絶縁体１４は、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ネオプレンゴム、シリコンゴムなどのゴムなどからなり、クリップ状のものやバンド形状のものを使用することができる。

図１０は、図７〜８に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１ａおよび図９に示されるこの発明の電気防食用陽極装置１ｂを接続して鉄筋コンクリート構造物の鉄筋２の電気防食に使用した実施例を示したものである。

ここで、電気防食用陽極の導電体１１１は、直径：２ｍｍのチタン線を用い、このチタン線からなる導電体１１１に白金メッキを施した長さ：２０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：０．５ｍｍからなるチタン板からなる陽極材１１２を５０ｍｍ間隔でスポット溶接し、この陽極材１１２に隣接して導電体１１１にナイロン製の陽極固定具１７を取り付け、これらを直径：３０ｍｍのモルタルからなる電解質塊１３により覆うとともに電解質塊１３から露出した導電体１１１をＰＶＣ熱収縮チューブからなる可撓性電気絶縁体１４により被覆して電気防食用陽極１ａを作製した。
さらに、同じ材質を用い、ナイロン製の陽極固定具１７をＰＶＣ熱収縮チューブからなる可撓性電気絶縁体１４に取り付けて電気防食用陽極１ｂを作製した。

一方、幅：６００ｍｍ、高さ：８００ｍｍ、奥行き：１２００ｍｍの型枠を作製し、配筋後の鉄筋２に陽極固定具１７を巻き付けて電気防食用陽極１ａおよび１ｂを鉄筋２に沿って並べた。電気防食用陽極１ａおよび１ｂの接続はチタン製スリーブ３に電気防食用陽極１ａおよび１ｂの導電体１１１の端部を挿入し、チタン製スリーブ３を圧着し、その後、絶縁キャップ４を被せることにより行った。電気防食用陽極１ａおよび１ｂを配置したのち、電線５１を電気防食用陽極１ａの導電体１１１に、電線５２を鉄筋２に接続したのち電線５１および５２をそれぞれ型枠の外側まで配線し、電線５１を直流電源６のプラス極に、電線５２を直流電源６のマイナス極にそれぞれ接続した。
また、照合電極７を鉄筋２にくくり付けてリード線７１を型枠の外側まで配線すると共に鉄筋２に電位測定用電線７２を接続して型枠の外側まで配線し、これらリード線７１および電位測定用電線７２を電位差計９に接続した。

上記作業終了後、型枠に塩化物を１０ｋｇ／ｍ^３含有させたコンクリートを流し込んで鉄筋コンクリート試供体８を作製した。コンクリート硬化後、電線５１と電線５２との間の電位差を測定し、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋と電気防食用陽極１ａおよび１ｂが短絡していないことを確認した。電位差計９にて鉄筋２の自然電位を測定したのち、直流電源装置６に電源を投入し、防食電流を通電し、２４時間経過後に鉄筋２の電位を測定したところ、防食達成の目安とされる１００ｍＶ以上の分極量を満たしていた。

この発明の電気防食用陽極装置の断面図である。この発明の電気防食用陽極装置の断面図である。この発明の電気防食用陽極装置の断面図である。この発明の電気防食用陽極装置を取り付けて電気防食するの一例を示す側面図である。この発明の電気防食用陽極装置を取り付けて電気防食するの一例を示す側面図である。この発明の電気防食用陽極装置を取り付けて電気防食するの一例を示す側面図である。この発明の電気防食用陽極装置の断面図である。図７のこの発明の底浅容器状電気防食構造体のＡ−Ａ断面図である。この発明の電気防食用陽極装置の断面図である。この発明の電気防食用陽極装置を鉄筋コンクリートに取付けた状態を示す一部断面説明図である。

符号の説明

１、１ａ，１ｂ：電気防食用陽極装置鉄筋コンクリート、２：鉄筋、３：チタン製スリーブ、４：絶縁キャップ、５１：電線、５２：電線、６：直流電源装置、７：照合電極、８：鉄筋コンクリート試供体、９：電位差計、１０：基礎鋼管杭、１１：コンクリートフーチング、１２：土中埋設管、１３：電解質塊、１４：可撓性電気絶縁体、１５：フランジ、１６：鋼管、１７：陽極固定具、７１：リード線、７２：電位測定用電線、１１１：導電体、１１２：陽極材

Claims

可撓性を有する細長の導電体に複数の陽極材を一定間隔を置いて固着し、この複数の陽極材をそれぞれ硬化体からなる電解質塊により被覆してなることを特徴とする電気防食用陽極装置。
可撓性を有する細長の導電体に複数の陽極材を一定間隔を置いて固着し、この複数の陽極材をそれぞれ硬化体からなる電解質塊により被覆してなる電気防食用陽極装置であって、前記導電体の硬化体からなる電解質塊により被覆されない部分を電気絶縁体で被覆してなることを特徴とする電気防食用陽極装置。
可撓性を有する細長の導電体を全長にわたって陽極材で被覆し、この陽極材を隣接または隣接せずに不連続に配列した複数の硬化体からなる電解質塊により被覆してなることを特徴とする電気防食用陽極装置。
前記電気防食用陽極装置を防食対象物に固定するための固定具が設けられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の電気防食用陽極装置。
請求項１から４のいずれかに記載の電気防食用陽極装置を防食対象物に設置する工程、前記電気防食用陽極装置の導電体に直流電源のプラス極を接続する工程、前記防食対象物の金属材料に直流電源のマイナス極を接続する工程を経ることを特徴とする電気防食方法。