JP4222548B2 - 防食鋼構造物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管、鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板等の鋼構造物を防食、あるいは防食被覆の傷防止で鋼材表面に被覆される繊維強化樹脂(FRP)において、その耐久性と防食性を飛躍的に向上させた防食用複合体の利用によって長期耐久性を確保した防食鋼構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】
激しい腐食環境に使用される鋼管杭、鋼管矢板、鋼矢板等の海洋鋼構造物は防食塗装が行われ、なかでも厚みが数mmに及ぶ重防食塗装が有効で最も好ましい防食方法である。一方、既設の鋼構造物に重防食を行うことは難しく、乾燥した状態が確保出来ればタールエポキシ塗装が行われるが10年程度で錆が発生する。また、既設鋼構造物の防食工法として、特許文献1のようにペトロラクタムテープを鋼材に貼り、スタッドボルトを用いて発泡ポリエチレンシートを挟んでFRPでカバーを行う防食方法がある。その他には、型枠にモルタルを注入して被覆を行うモルタルライニング方法がある。しかしながら、いずれの方法も被覆する材料が劣化しやすいことと、耐衝撃性に問題があるために、数十年の長期にわたる防食性は期待出来ない。
【0003】
一方、特許文献2のようにチタン金属カバーを溶接して用いる現場防食施工方法が提案されている。チタン金属の溶接が完全であると、表面からの水、酸素、イオンといった腐食因子を遮断出来るため、防食性に優れた方法である。しかしながら、衝撃で金属板が破れることは殆ど無いが、現場施工でのチタン金属被覆は使用する緩衝材の強度が低いため、衝撃による変形で鋼材とチタン板が接触する恐れがある。また、溶接に熟練を要するために一般的な施工法としては難しいという問題があった。
【0004】
【特許文献1】
特公昭61−53490号公報
【特許文献2】
特開2001−81799号公報
【0005】
【発明が解決しょうとする課題】
鋼構造物の現地防食方法として、施工が容易である方法としてFRPカバー工法があるが、FRP自体の防食性と耐久性に問題があるために従来方法では長期防食を期待することは出来無かった。これに対して近年提案されているチタン金属被覆も現地施工が難しく、変形による異種金属接触腐食の可能性が残るという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、長期間の防食が期待できる繊維強化樹脂金属複合体によって被覆された、現地施工性に優れた防食鋼構造物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は次の通りである。
鋼材に、ペトロラクタム防食テープ、発泡緩衝体とを介して、ガラス繊維とエポキシまたは不飽和ポリエステル樹脂からなる繊維強化樹脂の表面及び暴露端面をチタンの高耐食金属板で覆った繊維強化樹脂金属複合体をボルト固定構造により固定し、且つ、前記ボルト固定構造の固定部分では、前記高耐食金属板を除去して前記繊維強化樹脂を固定することにより前記高耐食金属と鋼材が電気的に絶縁された状態で固定されていることを特徴とする防食鋼構造物。
【0007】
このように本発明では、前記の繊維強化樹脂(FRP)を用いるカバー工法の施工容易性を確保しつつ、チタンの防食性と電気絶縁性を確保した複合被覆を用いる。
FRPは強化繊維と樹脂の複合物である。強度を要求されない場合には短繊維が用いられるが、一般には面方向の揃った長繊維が用いられる。なかでもガラス繊維を用いたものが安価で高強度なために多用される。また、マトリックス樹脂では熱硬化性樹脂が用いられ、その代表的な樹脂にエポキシや、不飽和ポリエステル樹脂がある。FRPの長期使用による劣化は、その表面からの樹脂の劣化が進行してチョーキングによって繊維が露出すると、急激に光や水が浸透しやすくなって劣化する。また暴露端面が存在すると、その部分に露出しや繊維の界面から毛細管現象によってFRP内部に水を呼び込み易いという問題がある。
【0008】
本発明の防食構造物における、繊維強化樹脂の表面及び暴露端面をチタンの高耐食金属板で覆った繊維強化樹脂金属複合体では、高耐食金属板がFRPを劣化させる要因を遮蔽することが出来る。このためFRPの強度を長期に維持することが可能である。また、高耐食金属板のみを用いる場合と違って、高耐食金属板に機械的強度が要求されないために薄膜を使用することが可能である。これにより形状の自由度確保や、材料コストの低減が出来る。更に高耐食金属と被覆される鋼の間に、FRPによる電気絶縁性を有し、かつ強度の高い構造体があるため、異種金属接触の問題が殆ど無い。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の防食構造物に用いられる、繊維強化樹脂2の表面及び暴露端面をチタンの高耐食金属板1で覆った繊維強化樹脂金属複合体の断面例を示す。
繊維強化樹脂の表面及び暴露端面をチタンの高耐食金属板で覆った繊維強化樹脂金属複合体は、鋼構造物の防食カバーとして用いることが出来る。防食鋼構造物としては、例えば鋼管杭、鋼管矢板岸壁、鋼矢板岸壁等がある。
【0010】
これらの防食鋼構造物に、繊維強化樹脂金属複合体を被覆する方法としては、例えば、図2の断面図に示す様に嵌合した鋼矢板の一部にスタッドボルトを溶接し、FRPカバー防食を行うのと同様の方法で行う。すなわち、鋼矢板3にスタッドボルトを溶接し、ペトロラクタム防食テープ4を表面に貼り付けた後に、発泡緩衝材5を間に挟んで、高耐食金属板1とFRP2からなる本発明の繊維強化樹脂金属複合体を7のボルト固定構造で固定する。このとき、ボルト固定構造7の固定部分では、高耐食金属板1を除去してFRP2の部分で固定することで、ボルトの金属部分との電気絶縁性が確保出来る。また、露出するFRP2の端面を図に示すように高耐食金属板1で覆うことによって、端部からのFRPの劣化が抑制出来る。なお、6はシール材である。
【0011】
次に、鋼管杭に繊維強化樹脂金属複合体を適用した場合の例の断面を図3に示す。鋼管杭8の表面にペトロラクタム防食テープ4を巻き付けて、発泡緩衝材5を間に挟んで、高耐食金属板1とFRP2からなる繊維強化樹脂金属複合体を9のボルト・ナット固定構造でフランジ部を固定する。ボルト・ナットには高耐食金属板1と同種の材料を用いると電位の問題が無い。フランジ部をボルト固定する図3の構造物では、フランジ部が流木等で破損しやすいため、フランジ部の高耐食金属板に数mmの厚みを持たせると、衝撃による脆性破壊が生じにくいので更に信頼性が向上する。
【0012】
繊維強化樹脂金属複合体に使用する金属の種類は、特に規定するものではないが、海洋構造物に適用する場合に、海水中での腐食速度が小さいものが望ましい。すなわち腐食量が10μm/年以下であり、かつ隙間腐食などが起き難い材料が好ましく、モリブデンを2%以上含む海水環境でも耐食性の高いステンレス鋼、Ni基の耐食合金、チタンが望ましい。また、高耐食金属板の厚みは特に規定するものではないが、0.01mm以上1.5mm未満が望ましい。図3のフランジ部の様に、一部に厚みのある金属を使用して強度を増すことも出来る。高耐食金属板はFRPに使用する熱硬化性樹脂と接着させるために、FRP成型前の型枠に貼り付けた状態で、FRPを作製して一体化させる。このとき、ウレタン等のプライマーを予め塗布しておいても良い。この方法が難しい場合には、FRP成型品に接着剤を介して貼り付ける方法を用いても良い。特に、FRP端部の被覆にはこの方法を用いると、成型が容易である。
【0013】
【実施例】
以下に実施例を用いて本発明の効果を詳細に説明する。
5m長の800A鋼管の一部の干満体に相当する部分に、図3の断面構造に示す如く本発明の繊維強化樹脂金属複合体を2m長で被覆した。内部にはペトロラクタム防食テープとポリエチレン発泡体を用いた。また、繊維強化樹脂金属複合体の製造は、型枠に0.1mmのチタン板、フランジ部に1.5mmのチタン板を貼り付け、その上にFRPを3mm厚で形成した。FRPはガラス繊維マットを積層し、不飽和ポリエステル樹脂をその都度、含浸硬化させて作製した。フランジ部は形状を整えた後に、その端面を0.1mmのチタン板にウレタン接着剤を塗布したもので接着固定して切断端面を完全に覆う構造としたものを、チタン製ボルトで固定した。比較例として、チタン板を表面、及び端面に用いない、通常のFRPを用いた防食構造体を作製した。
【0014】
作製した本発明による実施例と比較例の防食鋼管を、干満体に被覆部分がくるように固定して3年間の海洋暴露試験を実施した。3年後の外観観察では、表面に耐食金属板を有しない比較例のFRPカバーでは、多数のガラス繊維の露出が生じていた。また、フランジ部の破損、切断端面の繊維の露出が見られた。一方、本発明の防食構造物に用いる繊維強化樹脂金属複合体での実施例では、外観上の変化は見られなかった。さらに、カバーを解体してJIS K6919に相当する曲げ試験によって強度支持率を測定したところ、比較例のFRP単独の場合には強度保持率が63〜82%程度であったのに対して、本発明の実施例の高耐食金属で覆われたFRPでは95〜100%の保持率であり、強度低下は全く見られなかった。
【0015】
【発明の効果】
以上のように本発明の如くFRPの表面及び暴露端面を高耐食金属板で覆うことで、光、水等によるFRPの劣化が防止出来る。この複合体構造物によって鋼構造物を覆うことによって、高耐食金属板と被覆する鋼材との電気絶縁性の確保と、表面からの腐食因子の透過を完全に遮断することが出来、現地施工法として極めて優れた長期防食性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の防食構造物に用いる繊維強化樹脂金属複合体の断面図。
【図2】 本発明の防食構造物に用いる繊維強化樹脂金属複合体を鋼矢板構造体に適用した場合の構造例。
【図3】 本発明の防食構造物に用いる繊維強化樹脂金属複合体を鋼管杭に適用した場合の構造例。
Claims (1)
- 鋼材に、ペトロラクタム防食テープ、発泡緩衝体とを介して、ガラス繊維とエポキシまたは不飽和ポリエステル樹脂からなる繊維強化樹脂の表面及び暴露端面をチタンの高耐食金属板で覆った繊維強化樹脂金属複合体をボルト固定構造により固定し、且つ、前記ボルト固定構造の固定部分では、前記高耐食金属板を除去して前記繊維強化樹脂を固定することにより前記高耐食金属と鋼材が電気的に絶縁された状態で固定されていることを特徴とする防食鋼構造物。
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