JP4579724B2 - 軽量導電性セメントモルタル硬化体及び当該導電性セメントモルタル硬化体からなる電気防食用陽極保護材 - Google Patents
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Description
かかる腐食電池の発生により誘発される鉄筋の腐食を防止する手段として、コンクリート表面に設置した陽極からコンクリート中の鉄筋に電流を流し続けることにより、コンクリート中の鋼材の腐食反応を抑制する電気防食工法が推奨されており、鉄筋コンクリート構造物の補修工法の一つとして利用されている。
電気防食工法に用いられる陽極材としては、チタン(Ti)等の金属が使用されているが、当該陽極を鉄筋コンクリート構造物の表面に設置した後には、かかる陽極の抵抗率の低減及び不活性化を防止するため、コンクリート中の鉄筋の電気防食に際しては、当該陽極の性能を保護するための保護材料で陽極周辺を被覆する必要がある。
また、電気防食工法では、コンクリート構造物のコンクリート表面に陽極を設置し、その陽極の設置を保護するため、コンクリートとの付着性に優れた保護材が要求される。
かかるコンクリートとの付着性のよい保護材としては、ポリマーセメントモルタルが用いられるが、通常のセメントモルタルよりも、導電性が低いという欠点があり、電気防食工法に使用するには問題がある。
また、最近では、容易に取り付けが可能で、防食対象全面の下地処理が不要な線状方式により、天井面等へ陽極を設置することを要求されるケースが増加している。
また、特開平7−206502号公報には、電気防食用に用いることができる導電性ポリマーセメントモルタルであって、具体的は、炭素繊維や導電性微粒子を含有する導電性ポリマーセメントモルタルが開示されている。
更に、これらの炭素繊維を利用した技術においては、天井面等に陽極を設置する場合、施行時のモルタルの自重により、モルタルが落下してしまうという問題点も有している。
かかる電気防食用ポリマーセメントモルタルは、合成界面活性剤系起泡剤の混合使用量をセメント100質量部に対し0.1〜1.0質量部とし、空気量を最大約25容量%とするもので、天井面等へ施工する際には、更に十分な導電性を保持するとともに単位容積質量を、より軽量化することが期待されている。
更に本発明の他の目的は、軽量であるとともに、特に、天井面等へ陽極を設置する際のコンクリートへの付着性に優れ、また、陽極の抵抗率の低減及び不活性化を防止することができる、上記本発明の軽量導電性セメントモルタル硬化体を用いた電気防食用陽極保護材を提供することである。
好適には、本発明の軽量導電性セメントモルタル硬化体は、前記粘土鉱物がスメクタイト系粘土鉱物及び/又は繊維状粘土鉱物の少なくとも1種の保水性を有する粘土鉱物であり、単独でも複数混合して用いることもできる。
本発明の電気防食用陽極保護材は、前記本発明の軽量導電性セメントモルタル硬化体からなるものである。
また、通常のセメントモルタルより抵抗率が低く、炭素材料等の導電性材料を混入せずに導電性を向上させることができるため、長期においても安定した導電性を保持することが可能となる。
更に、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法における劣化防止や補修に関して優れた効果を発揮することができる。
本発明の軽量導電性セメントモルタル硬化体は、セメント、亜硝酸リチウム、粘土鉱物及び気泡を含み、かつ、含有される空気の合計量が30〜60容量%であり、前記セメント100質量部に対して前記粘土鉱物が5〜30質量部の割合で配合されるセメントモルタルを硬化させてなるものである。
このような構成を有することにより、軽量であるとともに、十分な導電性を有し、コンクリートとの付着性を高め、作業性に優れた導電性セメントモルタル硬化体とすることができ、従って、例えば、特に電気防食工法を天井面等に容易に施工することが可能となる。
その混合量としては、前記セメント100質量部に対して、好ましくは亜硝酸リチウム2〜30質量部、更に好適には5〜20質量部であることが、本発明の軽量導電性セメントモルタル硬化体の導電性をより向上させることができるので望ましい。
また、亜硝酸リチウムを水溶液として用いる場合には、その濃度については特に限定されないが、通常、10〜50質量%の濃度の水溶液で用いればよい。
本発明においては、軽量化を図るために、セメントモルタル中の空気量を増大させているが、当該気泡は絶縁性であるため、セメントモルタル硬化体の導電性が著しく低下し、高い導電性を長期間保持することが必要な電気防食工法における陽極保護材に求められる性能を満足することができない場合もある。
本発明において好適に使用できる粘土鉱物は、高い保水性を有する粘土鉱物であれば高い導電性を付与することができ、上記粘土鉱物に限定されるものではない。
また、その混合量としては、セメント100質量部に対して、粘土鉱物(乾燥固形分)5〜30質量部、好適には10〜20質量部であることが、本発明のセメントモルタル硬化体の軽量性を保持した状態で導電性を改善し、電気防食用保護材料として陽極保護材料に有効に用いることができる。
例えば、アニオン系界面活性剤としては、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、りん酸エステル塩、カチオン系界面活性剤としては、第一級アミン塩、第二級アミン塩、第三級アミン塩、第四級アンモニウム塩、両性界面活性剤としては、アミノ酸型、ベタイン型、非イオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコール型、多価アルコール型を例示することができ、これらを単独でもしくは併用して、適量配合することも可能である。
本発明に用いるセメントモルタル中に含まれる空気の合計量は、30〜60容量%、好ましくは30〜40容量%であることが、圧縮強度及び導電性を低下させることなく、軽量化が図れるため望ましい。
かかる空気量は、起泡剤を用いて発泡させた気泡を含む、セメントモルタル中に含まれる空気全体の合計量である。
これは、空気は絶縁性であるため、多量に混入させると、導電性が低くなってしまうからである。
当該細骨材の配合量は、通常、セメント100質量部に対して、好適には50〜400質量部、より好ましくは100〜200質量部とすることが導電性および強度発現性等の点から望ましい。
例えば、その混合方法には、予め発泡させた気泡に、予め上記セメント、粘土鉱物や骨材等を混合した粉体を添加させて混合する方法が有効である。
特に起泡剤については、起泡剤と水から所望する量の気泡を発生させるミックスフォーム方式あるいは発泡装置を利用して気泡を製造するプレフォーム方式等の公知の方法によって気泡を予め発生させることが好適である。
特に、電気防食工法において、陽極を天井面へ設置する場合、本発明のモルタルは、自重で落下することなく、施工性に優れるものである。
実施例1〜4;比較例1〜5
下記の各原材料を用いて、表1に示す配合割合で、水、亜硝酸リチウム水溶液および起泡剤を計量して混合して発泡させた後、当該発泡材料に、別途予め混合したセメント、骨材及び粘土鉱物の混合粉体を投入し、ハンドミキサーにて混練し、表1に示す空気量を有する、セメントモルタルを調製した。
・セメント:早強ポルトランドセメント(住友大阪セメント株式会社製)
・亜硝酸リチウム:リフレα40(亜硝酸リチウム40%水溶液、住友大阪セメント株式会社製)
・粘土鉱物;ベントナイト(ホウージュン株式会社製)
・合成界面活性剤系起泡剤:スミシールドA(住友大阪セメント株式会社製)
・骨材:珪砂6号
・水:水道水
なお、表1には、各セメントモルタルに含有される空気量も示す。
かかる空気量とは、得られたセメントモルタルの練上り単位容積質量を測定し、使用材料の真比重を用いて計算した値である。
試験例1;単位容積質量
上記実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた、各セメントモルタルを、直径50mm×高さ100mmの容器に流し込んで、各セメントモルタルの質量を測定算出し、単位容積あたりの質量を求めた。その結果を表2に示す。
実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた、各セメントモルタルを、直径50mm×高さ100mmの型枠に流し込み、材齢28日後に、JIS A 1216「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して圧縮強度試験を行った。その結果を表2に示す。
(試験体の製造)
上記実施例1〜4及び比較例1〜5で得られたセメントモルタルを、40×40×160mm型枠に流し込むと同時に、電極板としてステンレス鋼(Sus316、t=0.3mm)を用いて、かかる電極板を、電極間距離140mm、電極面積30×40mmとして、前記型枠内のモルタルに電極版を埋め込んだ。
24時間後にかかる試験体を型枠から脱型して40×40×160mmの試験体モルタルを得た。
次いで、脱型後、温度20℃、湿度85%RHの環境下で養生を行い、材齢28日後のものを試験体とした。
インピーダンス測定装置(製品名;LCRハイテスタ、HIOKI株式会社製)を用いて、上記材齢28日後の試験体のコンダクタンスを測定し、次式により、抵抗率を算出し、その結果を表2に示す。
抵抗率(Ω・cm)=(R・A)/L、 R=1/G
上記式中、Aは電極の面積、Lは電極間の距離、Rは抵抗(Ω)、Gはコンダクタンス(S)を表す。
JIS A 5304に規格される舗道用コンクリート平板に線状陽極を張付けた板を天井向きに設置し、その上から、実施例1〜4及び比較例1〜5で得られた各セメントモルタルを天井向きに目地コテを用いて、10mm厚さでオーバーレイした際の、各セメントモルタルのダレ、剥離を24時間後に目視にて確認した。その結果を表2に示す。
ただし、表2中、ダレ性が認められたものを「×」で、ダレ性が認められなかったものを「○」で表示した。
上記試験1〜4の結果中、得られた単位容積あたりの質量が0.7〜1.5g/cm3であれば、軽量化が図れたものとして「○」、得られた各圧縮強度の値が2.5N/mm2以上の場合には、圧縮強度が優れるものとして「○」、また、2.5N/mm2未満の場合には、圧縮強度に劣るものとして「×」、また、得られた各電気抵抗率の値が5000Ω未満の場合には、導電率が優れるものとして「○」、5000Ω以上の場合には導電性に劣るものとして「×」、更には、ダレ性の評価は上記したものとして、すべての評価が「○」のものを、表2中の評価の欄に「○」で表示した。
Claims (3)
- セメント、亜硝酸リチウム、粘土鉱物及び気泡を含み、かつ、含有される空気の合計量が30〜60容量%であり、前記セメント100質量部に対して前記粘土鉱物が5〜30質量部の割合で配合されるセメントモルタルを硬化させてなることを特徴とする、軽量導電性セメントモルタル硬化体。
- 請求項1記載の軽量導電性セメントモルタル硬化体において、前記粘土鉱物は、スメクタイト系粘土鉱物及び/又は繊維状粘土鉱物の少なくとも1種の保水性を有する粘土鉱物であることを特徴とする、軽量導電性セメントモルタル硬化体。
- 請求項1または2項記載の軽量導電性セメントモルタル硬化体からなる、電気防食用陽極保護材。
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