JP4435717B2 - コンクリート構造物の脱塩方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材を内部に含むコンクリート構造物の脱塩方法に関する。

コンクリート中はＰＨ１２程度の強アルカリ性を保持する材料であるため、コンクリート内部に配置された鋼材の腐食を抑制する性能を持っている。そのため、コンクリート構造物は非常に耐久性のあるものと考えられてきた。

しかしながら、コンクリート構造物の施工時に海砂などを使用し、構造物中にすでに塩化物イオンが存在したり、外部より塩化物イオンが浸透した場合においては、鋼材の腐食抑制効果が大きく低下し、耐久性の低下が問題となってきた。

このような塩害を受けたコンクリート構造物を補修する方法として、コンクリート表面に電解質溶液を一時的に保持し、この電解質溶液中に外部電極を設置し、コンクリート中の鋼材間へ、直流電流を通電することにより、コンクリートの内部から外部電極に向かって塩化物イオンを泳動させ、コンクリート構造物から塩化物イオン除去する電気化学的な手法が提案された（特許文献１参照）。

特開平２−３０２３８４号公報

電気化学的な手法によりコンクリート構造物から塩化物イオンを除去する場合、陰極となるコンクリート内部の鋼材量、コンクリートの密実性、鋼材のかぶり、塩化物イオン濃度などによって条件は異なるものの、一般にコンクリート表面積１ｍ²当たり１．０Ａ程度の電流密度で、１〜２ヶ月間通電することにより十分な脱塩が可能とされている。

しかしながら、従来の一般的な通電方法では、コンクリート構造物の配筋状態や塩化物イオン濃度のばらつきにより、均一な脱塩状態とならず、計画よりも長時間通電が必要となる問題が生じていた。

本発明は、上記従来技術の課題を解決し、コンクリート構造物全体から塩化物イオンを十分に除去できるようにすることを目的とするものである。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、コンクリート表面に設置した外部電極（陽極）からコンクリート中の鋼材（陰極）に向かって流れる電流の密度や流線方向を変化させることにより、前記課題を解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、コンクリート構造物の表面に配置された電解質溶液保持材に設置した外部電極を陽極とし、コンクリート構造物内部の鋼材を陰極として、陽極と陰極との間に直流電流を通電することにより、コンクリート構造物から塩化物イオンを除去する方法であって、
前記陽極と前記陰極との間に通電する工程に加え、コンクリート構造物の表面の一部に電気抵抗部材を設置した状態で、前記陽極と前記陰極との間に通電する工程を有することを特徴とする。

また、本発明は、コンクリート構造物の表面に配置された電解質溶液保持材に設置した外部電極を陽極とし、コンクリート構造物内部の鋼材を陰極として、陽極と陰極との間に直流電流を通電することにより、コンクリート構造物から塩化物イオンを除去する方法であって、
コンクリート構造物の表面の一部に電気抵抗部材を設置した状態で、前記陽極と前記陰極との間に通電する工程と、前記電気抵抗部材の設置位置を変えて前記陽極と前記陰極との間に通電する工程とを有することを特徴とする。

また、本発明は、前記電気抵抗部材を設置する際、設置場所に応じて電気抵抗の異なる部材を使用することを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート構造物内部の鋼材と外部電極との間に直流電流を通電することにより塩化物イオンを除去する際、コンクリート構造物の表面の一部に設置した電気抵抗部材によって電流密度や流線方向を変化させることにより、コンクリート構造物全体から十分に塩化物イオンを除去できるように脱塩の領域を制御することができる。

以下に図面を用いて本発明の実施形態例を説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではない。

本発明は、図１に例示するように、コンクリート構造物１の表面に配置された電解質溶液保持材２に設置した外部電極３を陽極、コンクリート内部の鋼材（不図示）を陰極として、これらの間に直流電流を通電することにより、コンクリート構造物内部の塩化物イオンを除去するに際し、コンクリート構造物の表面の一部に、電気抵抗性を有する部材（電気抵抗部材）５を設置することにより、通電時の電流密度および流線方向を変化させ、脱塩を制御するものである。

まず、本発明の脱塩方法に関わる各部材について説明する。

（電解質溶液保持材）
電解質溶液保持材２は、電解質溶液をコンクリート構造物１の表面に接触できるように保持できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、容器に電解質溶液を保持させたり、電解質溶液を吸着して保持できる材料を用いることができる。前記容器としては、電解質溶液を漏れのない状態で保持できるものであれば、その材質や大きさなどは特に限定されない。また、前記吸着材料としては、例えばパルプ、布及び不織布等の繊維状物質及びシート、ゼオライト、シラスバルーン及び、発泡ビーズ等の無機、有機の多孔質材料、吸水性の有機高分子等が挙げられる。

電解質溶液保持材２として吸着材料を用いる場合には、電解質溶液の蒸発防止などのため図示のように表面保護材６によって電解質溶液保持材２を覆い、アンカーボルト７によりコンクリート構造物１に固着することも可能である。表面保護材６の材質としては、柔軟性、耐薬品性、強度などに優れたものが好ましく、例えばポリエチレン、ポリエステル、熱可塑性ポリウレタンなどのシートが好適である。

（電解質溶液）
電解質溶液に含まれる電解質成分は、例えば、カリウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の、水酸化物、塩化物、ホウ酸塩などの各種の塩が挙げられる。好ましくは水酸化カリウム、水酸化カルシウム、ホウ酸リチウムの飽和水溶液である。

（外部電極）
外部電極３は、コンクリート内部の鋼材との間に電流が正常に流れるようであれば、コンクリート表面からの距離・面積等は特に制限されない。
外部電極３の材質としては、耐食性の高い導電体が好適に用いられ、例えばチタン、チタン合金、白金、及び／又はそれらでメッキされた金属材料、または導電性樹脂材料などが好適である。
外部電極３の形状としては、格子状、亀甲状、菱形状、リボン状、線状、棒状、シート状のいずれでも良いが、コンクリート表面全体に均等に配置されることが好ましい。

（電気抵抗部材）
電気抵抗部材５の材質は、電流が流れづらいものであれば特に限定されないが、電気抵抗がコンクリートよりも大きいものが好ましい。通常のコンクリートの体積電気抵抗率は１０³〜１０⁴Ω・ｃｍ程度であるため、電気抵抗部材５としては、アクリル、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリエチレン、ポリエステル、エポキシなどの体積電気抵抗率が高い樹脂（体積電気抵抗率１０¹⁰Ω・ｃｍ以上のもの）や、ポリマー混入量を変化させて電気抵抗率を変化させることができるポリマーセメントモルタル（体積電気抵抗率１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程度）等が好適である。

次に、本発明の脱塩方法の具体例を説明する。

電気抵抗部材５を設置しない従来の脱塩方法では、外部電極３と鋼材４との間に通電すると、図２（ａ）に示すようにコンクリート構造物の最外部（表面側）にある鋼材４ａに向かって多くの電流が流れる（図中に流線方向を破線で示した。）。このため、多くの電流が流れた領域では塩化物イオンを効果的に除去できるものの、殆ど電流が流れない領域（図中の斜線部Ａ）では塩化物イオンを十分に除去することができない。

そこで、本発明の脱塩方法では、コンクリート内部の鋼材４と外部電極３との間に通電することにより塩化物イオンを除去する際、コンクリート構造物１の表面の一部に電気抵抗部材５を設置して電流密度や流線方向を変化させることにより、脱塩の領域を制御する。

具体的には、例えば図２（ａ）において、コンクリート構造物の最外部（表面側）にある鋼材４ａに対応するコンクリート表面部分に電気抵抗部材５を設置すると、図２（ｂ）に破線で示すように流線方向（及び電流密度）を変化させることができる。

したがって、電気抵抗部材５を設置しない図２（ａ）の状態で鋼材４と外部電極３との間に通電する工程に加え、電気抵抗部材５を設置した図２（ｂ）の状態で鋼材４と外部電極３との間に通電する工程を行うことにより、コンクリート構造物全体から十分に塩化物イオンを除去することが可能である。

図２に示したようなケースでは、コンクリート構造物の最外部にある鋼材４ａのピッチの１／２程度の幅を有する電気抵抗部材５を、鋼材４ａに対応するコンクリート表面部分に等間隔に設置することにより、効果的に脱塩を行うことができる。

なお、図２（ａ）の状態と図２（ｂ）の状態での通電工程はどちらを先に行っても良く、電気抵抗部材５の取り付けと取り外しの容易性等を考慮して適宜決定することができる。

また、コンクリート構造物のコーナー部は他の部分に比べて鉄筋のかぶりが厚いため、電気抵抗部材を設置しない図３（ａ）の状態で外部電極３と鋼材４との間に通電すると、平均的な電流密度は脱塩に十分であったとしても、コーナー部に流れる電流密度は不十分になり易く、図中に斜線部Ｂで示す領域では塩化物イオンを十分に除去することができない。

このような場合においても、電気抵抗部材を設置しない図３（ａ）の状態で鋼材４と外部電極３との間に通電する工程に加え、電気抵抗部材５を設置した図３（ｂ）の状態で鋼材４と外部電極３との間に通電する工程を行うことにより、コンクリート構造物全体から十分に塩化物イオンを除去することが可能である。

図３に示したようなケースでは、鋼材のかぶりが厚い領域により多くの電流が流れるように、これに近接する鋼材に対応するコンクリート表面部分に電気抵抗部材を設置することにより、効果的に脱塩を行うことができる。

なお、図３（ａ）の状態と図３（ｂ）の状態での通電工程はどちらを先に行っても良く、電気抵抗部材５の取り付けと取り外しの容易性等を考慮して適宜決定することができる。

以上説明した例では、電気抵抗部材５を設置しない状態と設置した状態を組み合わせているが、例えば図４（ａ）に示す状態と図４（ｂ）に示す状態のように、電気抵抗部材５の設置位置を変化させて鋼材４と外部電極３との間に通電することにより、通電時の流線方向（及び電流密度）を変化させても同様の効果を得ることができる。

また、電気抵抗部材を設置する際には、設置場所に応じて電気抵抗の異なる部材を使用することもでき、例えばコンクリート構造物中の塩化物イオンの濃度分布、鋼材のかぶり、鋼材のピッチ等に応じて電気抵抗の異なる部材を選択することができる。この場合、設置場所に応じて、異なる材質のものを用いたり、同じ材質で厚みの異なるものを用いたり、前述のポリマー混入量の異なるポリマーセメントモルタルを用いたりすることができる。

以上のように、本発明では電気抵抗部材を使用して電流密度及び流線方向を変化させた複数の通電工程を行い、一の通電工程では十分に脱塩できない領域について他の通電工程において補償することにより、コンクリート構造物全体から十分に塩化物イオンを除去することができる。

本発明において、一の通電工程では十分に脱塩できない領域について他の通電工程において補償するためには、先に説明したように、一の通電工程では十分な電流が流れない（電流密度の小さな）領域により多くの電流が流れる方向に電流密度や流線方向を変化させる。このためには、十分にコンクリート内部の鋼材の配置および鋼材のかぶりを調査した上で、電気抵抗部材の設置位置を決定する必要がある。また、各通電工程における通電期間は、コンクリート内部に含まれる塩分量および鋼材のかぶり等に応じて設計されるものである。

本発明の脱塩方法の概要を説明するための模式図である。 本発明の脱塩方法の一例を説明するための模式図である。 本発明の脱塩方法の別の例を説明するための模式図である。 本発明の脱塩方法の別の例を説明するための模式図である。

符号の説明

１：コンクリート構造物
２：電解質溶液保持材
３：外部電極（陽極）
４：コンクリート内部の鋼材（陰極）
５：電気抵抗部材
６：表面保護材
７：アンカーボルト

Claims (3)

1. コンクリート構造物の表面に配置された電解質溶液保持材に設置した外部電極を陽極とし、コンクリート構造物内部の鋼材を陰極として、陽極と陰極との間に直流電流を通電することにより、コンクリート構造物から塩化物イオンを除去する方法であって、
   前記陽極と前記陰極との間に通電する工程に加え、コンクリート構造物の表面の一部に電気抵抗部材を設置した状態で、前記陽極と前記陰極との間に通電する工程を有することを特徴とするコンクリート構造物の脱塩方法。
2. コンクリート構造物の表面に配置された電解質溶液保持材に設置した外部電極を陽極とし、コンクリート構造物内部の鋼材を陰極として、陽極と陰極との間に直流電流を通電することにより、コンクリート構造物から塩化物イオンを除去する脱塩方法であって、
   コンクリート構造物の表面の一部に電気抵抗部材を設置した状態で、前記陽極と前記陰極との間に通電する工程と、前記電気抵抗部材の設置位置を変えて前記陽極と前記陰極との間に通電する工程とを有することを特徴とするコンクリート構造物の脱塩方法。
3. 前記電気抵抗部材を設置する際、設置場所に応じて電気抵抗の異なる部材を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の脱塩方法。

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