JP4222548B2

JP4222548B2 - 防食鋼構造物

Info

Publication number: JP4222548B2
Application number: JP2003144516A
Authority: JP
Inventors: 信樹吉崎; 正弘山本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: JP2004345211A

Description

【０００１】
【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ＪＩＳＫ６９１９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

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。