JP4724608B2 - 鋼管杭の防食ライニングの防食方法および構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭の防食ライニングの防食方法および構造に関し、さらに詳しくは、鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートに悪影響を与えることなく、簡便に鋼管杭の防食ライニングの腐食を防止することができる鋼管杭の防食ライニングの防食方法および構造に関するものである。

桟橋等を支える鋼管杭においては、常に海中にあり浸水状態になる部分は、外部からの酸素の供給が遮断されるので、鋼管杭の腐食の進行が抑制される。一方、海面の干満により気中での乾燥状態と海中での浸水状態とを繰返す部分は、鋼管杭の腐食が著しく促進される。このような問題を解決するため、図５に例示するように、海中から海上に立設する鋼管杭１の表面の海面が干満するすべての範囲およびその上部範囲を鉄筋コンクリートからなる防食ライニング３により被覆し、この範囲への酸素の供給を遮断して鋼管杭１の腐食を防止する方法が知られている。尚、図１〜５において、二点鎖線で示す水平線Ｈ．Ｗ．Ｌ．朔望平均満潮面を示し、水平線Ｌ．Ｗ．Ｌ．は朔望平均干潮面を示している。

しかしながら、経年的に防食ライニング３内部の鉄筋３ａが、浸水状態と乾燥状態との繰返しにより腐食し、腐食により膨張した鉄筋３ａがコンクリート３ｂの亀裂、崩壊を引き起こすという問題があった。このように防食ライニング３の腐食が進むと、鋼管杭１の腐食を防止するという機能を果たせなくなり、防食ライニング３や鋼管杭１の大規模な改修工事が必要となることがあるため、簡便に防食ライニング３（鉄筋３ａ）の腐食を防止できる手段が必要とされていた。

従来、海中から海上に立設される補強鋼材（鉄筋）を埋設したコンクリート杭については、電気防食方法が提案されている（特許文献１参照）。この提案では、コンクリート杭の大気中の表面を導電性被覆物により被覆し、この外側を気中から海中にまたがる吸水保水性の電流吸上げ材で被覆するとともに、海中においてコンクリート杭の表面に流電陽極を取り付けて内部の鉄筋と接続するようにしている。これにより、流電陽極からの防食電流の一部を電流吸上げ材および導電性被覆物を介し、コンクリートを通過させて鉄筋に流して防食するようにしている。

しかしながら、電流吸上げ材がコンクリート杭の上端まで延設されているので、電流吸上げ材が吸上げた海水が伝わることにより杭頭コンクリート内部の鉄筋が腐食するなどの悪影響が生じるという問題があった。また、電流吸上げ材が干潮位よりも下方位置まで延設されていないので、電流吸上げ材が常に十分な浸水状態にならずに電流吸上げ材により被覆された部分が浸水状態および乾燥状態を繰返すことになる。そのため、この部分に埋設されている鉄筋の腐食が促進されてしまうという問題があった。
特開昭６２−２６７４８５号公報

本発明の目的は、鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートに悪影響を与えることなく、簡便に鋼管杭の防食ライニングの腐食を防止することができる鋼管杭の防食ライニングの防食方法および構造を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の鋼管杭の防食ライニングの防食方法は、海中から海上に立設する鋼管杭の表面の海面が干満するすべての範囲およびその上部範囲を被覆する鋼材入りコンクリートまたはモルタルからなる防食ライニングの防食方法であって、前記鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートと前記防食ライニングとの間に防食層を設けて互いを隔離し、該防食ライニングの表面を順に吸水層と乾燥防止カバーとにより被覆し、該吸水層の水分により防食ライニングの表面を浸水状態に維持することを特徴とするものである。

また、本発明の鋼管杭の防食ライニングの防食構造は、海中から海上に立設する鋼管杭の表面の海面が干満するすべての範囲およびその上部範囲を被覆する鋼材入りコンクリートまたはモルタルからなる防食ライニングの防食構造であって、前記鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートと前記防食ライニングとの間に互いを隔離する防食層を設け、該防食ライニングの表面を被覆する吸水層と乾燥防止カバーとを内側から順に設けて構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートと防食ライニングとの間に防食層を設けて互いを隔離して防食ライニングの表面を順に吸水層と乾燥防止カバーとにより被覆することで、吸水層に吸い上げられた海水により防食ライニングが常に浸水状態になり内部の鋼材への酸素の供給が遮断され、鋼材の腐食を抑制することができる。また、杭頭コンクリートと防食ライニングとの間に防食層を設けて互いを隔離することにより、吸水層に吸い上げられた海水が杭頭コンクリートに伝わることがなく、杭頭コンクリートの鉄筋が腐食する等の悪影響が生じることがない。

このように、防食ライニングや鋼管杭の大規模な改修工事を伴うことなく簡便に、内部の鋼材の腐食に起因する防食ライニングの腐食を防止することができる。

以下、本発明の鋼管杭の防食ライニングの防食方法および構造を図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明の鋼管杭の防食ライニングの防食構造は、図１、２に例示するように海中から海上に立設される鋼管杭１の表面に対し、海面の干満により乾燥状態と浸水状態とを繰返す全範囲およびその上部範囲を被覆する防食ライニング３を防食の対象としている。この防食ライニング３は、コンクリート３ｂに鉄筋（鋼材）３ａを埋設して構成された鉄筋コンクリート製であり、鋼管杭１の表面を覆うように筒状に形成されている。この防食ライニング３は、鉄筋コンクリート製だけでなくＰＣ鋼材入りのプレストレストコンクリート製のいわゆるヒューム管やひび割れ防止鉄筋入りモルタル製の場合もある。

この防食ライニング３の上端位置は、水平線Ｈ．Ｗ．Ｌ．よりも上方位置にあり、防食ライニング３の下端位置は、水平線Ｌ．Ｗ．Ｌ．よりも下方位置に設定されている。鋼管杭１の上端に配置される杭頭コンクリート２と防食ライニング３の上端との間には、すき間が設けられて互いが隔離した構造になっている。

この杭頭コンクリート２と防食ライニング３との間の鋼管杭１の表面には防食層８が設けられている。この防食層８は、例えば、ペトロラタムを含有した防錆剤、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等により形成される。防食層８を摩耗や損傷等から保護するために、防食層８の表面を被覆する保護層８ａを設けることが好ましい。保護層８ａは例えば、ＦＲＰなどの繊維強化された各種樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等により形成される。尚、防食層８および保護層８ａの総厚は、腐食ライニング３の厚さよりも小さくなっている。

図５に例示するような既設の鋼管杭１の防食ライニング３に本発明を適用する場合には、鋼管杭１の上端部の表面を被覆する防食ライニング３をはつって除去し、この部分の鋼管杭１の表面を露出させて、杭頭コンクリート２と防食ライニング３とを隔離した構造にする。次いで、露出させた鋼管杭１の表面にペトロラタムを含有した防錆剤やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を塗布するなどして防食層８を形成する。このようにして設けた防食層８を保護する場合には、表面を覆うように保護層８ａを設ける。

防食ライニング３の表面には、内側から順に筒状の吸水層４と乾燥防止カバー５とが積層して設けられている。吸水層４は、海水を下端部から吸上げ、吸上げた海水を保水する。この吸水層４は、例えば、吸水繊維４ａからなる層と、保水シート４ｂからなる層により構成する。図２に例示するように、吸水繊維４ａからなる層の内側および外側を保水シート４ｂからなる層により挟んだ構造にすると、吸上げた海水を安定して保水することができる。吸水繊維４ａとしては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、さらには目の細かい不織布などの毛細管現象により海水を吸上げる繊維を例示することができる。

乾燥防止カバー５は、吸水層４の保水した海水が気中で蒸発して吸水層４が乾燥することを防止するものであり、吸水層４を外部からの摩耗や損傷から防止する効果も有する。乾燥防止カバー５は、例えばＦＲＰなどの繊維強化された各種樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂などの各種樹脂により形成される。

乾燥防止カバー５の水平線Ｌ．Ｗ．Ｌ．よりも下方位置には、内側と外側とを連通する補助吸水孔５ａを設けることもできる。これにより、吸水層４は下端部に加え、補助吸水孔５ａを通じて海水を吸収することができ、迅速に十分な量の海水を吸上げることができる。

鋼管杭１と防食ライニング３内部の鉄筋３ａとは、導電部９を介して接続されて通電可能に構成されている。防食ライニング３内部に配筋されている鉄筋３ａは、一般に互いが溶接等により接合されているので、１か所の通電部９で接続することにより防食ライニング３内部のすべての鉄筋３ａと鋼管杭１とが通電可能な構成となる。防食ライニング３内部で鉄筋３ａどうしが十分に接合されていない場合を考慮し、通電部９を複数箇所設けることにより、さらに確実に鋼管杭１と防食ライニング３内部のすべての鉄筋３ａとを通電可能な構成にすることができる。

鋼管杭１の海中部の表面には流電陽極７が固定されている。流電陽極７となる材料としては、鋼管杭１および鉄筋３ａよりもイオン化傾向の大きい金属、例えば、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムおよびこれらの合金等が用いられる。

上記のように、吸水層４および乾燥防止カバー５により防食ライニング３の全表面を被覆することで、吸水層４の下端位置は干潮時の海面位置（水平線Ｌ．Ｗ．Ｌ）よりも下方位置となり、防食ライニング３は海面の干満位置に関わらず、常に、吸水層４に吸上げられて保水されている海水により浸水状態が維持される。これにより防食ライニング３内部の鉄筋３ａに対する外部からの酸素の供給が遮断され、鉄筋３ａの腐食の進行を大幅に抑制することができる。

また、流電陽極７からの防食電流は、流電陽極７と、鋼管杭１および鉄筋３ａとの電位差による電池作用によって、流電陽極７から吸水層４に保水された海水を介し、防食ライニング３のコンクリート３ｂを通過して鉄筋３ａに流れる。このように吸水層４に保水された海水を介して常に防食電流を鉄筋３ａを流すことにより鉄筋３ａの腐食を一層抑えることもできる。

防食ライニング３および吸水層４と、杭頭コンクリート２とは隔離されているので、吸水層４が吸上げた海水が杭頭コンクリート２に伝わることがない。したがって、杭頭コンクリート２内部の鉄筋が腐食するなどの悪影響が生じることはない。

以上のように本発明によれば、鉄筋３ａひいては防食ライニング３の腐食を簡便に防止することができ、これに伴い、鋼管杭１の防食ライニング３により被覆された部分の腐食を防止することが可能になる。したがって、鋼管杭１や防食ライニング３の大規模な改修工事を不要もしくは削減することができる。

図３に示すように、吸水層４の上端部をシール部材６により覆う構造にすることもできる。この構造により吸水層４の上端部からの水分の蒸発を抑えて吸水層４の乾燥をより確実に防止することができる。この際に、シール部材６に貫通孔６ａを設け、この貫通孔６ａを通じて吸水層４を構成する吸水繊維４ａと外気とを通気可能にしておくことが好ましい。吸水繊維４ａの上端部が外気に通気することにより、吸水繊維４ａの毛細管現象による吸水力を損なうことなく発揮させることができる。

吸水層４の上端部だけでなく、防食ライニング３の上端部もシール部材６により覆うようにすると、防食ライニング３を浸水状態にする水分の蒸発を抑えることができるので、さらに好ましい。乾燥防止カバー５の上端部を、吸水層４或いは吸水層４および防食ライニング３の上端部まで延設して、シール部材６を乾燥防止カバー５により形成した一体構造にしてもよい。

本発明は、既設の鋼管杭１の防食ライニング３に適用するだけでなく、新設の鋼管杭１の防食ライニング３に対しても適用することができる。新設の鋼管杭１や防食ライニング３の腐食がほとんど進行していない既設の鋼管杭１の場合等には、図４に例示するように流電陽極７を省略することもできる。このように最も簡素な構成にしてコストや工期を最小限にしつつ、吸水層４の海水による防食ライニング３内部の鉄筋３ａに対する酸素供給遮断効果のみによって鉄筋３ａの腐食の進行を抑制するようにしてもよい。

本発明の鋼管杭の防食ライニングの防食構造を例示する縦断面図である。 図１の一部拡大縦断面図である。 図２の変形例を示す一部拡大縦断面図である。 図２の別の変形例を示す一部拡大縦断面図である。 従来の鋼管杭の防食ライニングを例示する縦断面図である。

符号の説明

１ 鋼管杭
２ 杭頭コンクリート
３ 防食ライニング ３ａ 鉄筋 ３ｂ コンクリート
４ 吸水層 ４ａ 吸水繊維 ４ｂ 保水シート
５ 乾燥防止カバー ５ａ 補助吸水孔
６ シール部材 ６ａ 貫通孔
７ 流電陽極
８ 防食層 ８ａ 保護層
９ 通電部

Claims (9)

1. 海中から海上に立設する鋼管杭の表面の海面が干満するすべての範囲およびその上部範囲を被覆する鋼材入りコンクリートまたはモルタルからなる防食ライニングの防食方法であって、前記鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートと前記防食ライニングとの間に防食層を設けて互いを隔離し、該防食ライニングの表面を順に吸水層と乾燥防止カバーとにより被覆し、該吸水層の水分により防食ライニングの表面を浸水状態に維持する鋼管杭の防食ライニングの防食方法。
2. 前記吸水層が毛細管現象により海水を吸い上げて保水する請求項１に記載の鋼管杭の防食ライニングの防食方法。
3. 前防食ライニング内部の鋼材と前記鋼管杭とを接続し、該鋼材に前記鋼管杭の海中部に設けた流電陽極からの防食電流を通電させる請求項１または２に記載の鋼管杭の防食ライニングの防食方法。
4. 海中から海上に立設する鋼管杭の表面の海面が干満するすべての範囲およびその上部範囲を被覆する鋼材入りコンクリートまたはモルタルからなる防食ライニングの防食構造であって、前記鋼管杭の上端に配置される杭頭コンクリートと前記防食ライニングとの間に互いを隔離する防食層を設け、該防食ライニングの表面を被覆する吸水層と乾燥防止カバーとを内側から順に設けて構成した鋼管杭の防食ライニングの防食構造。
5. 前記吸水層を毛細管現象により海水を吸上げる吸水繊維と、保水シートにより構成した請求項４に記載の鋼管杭の防食ライニングの防食構造。
6. 前記吸水層の上端部をシール部材で覆うとともに、該シール部材に前記吸水繊維を外気に通気させる貫通孔を設けた請求項５に記載の鋼管杭の防食ライニングの防食構造。
7. 前記シール部材を前記乾燥防止カバーにより形成した請求項６に記載の鋼管杭の防食ライニングの防食構造。
8. 前記防食層の表面を被覆する保護層を設けた請求項４〜７のいずれかに記載の鋼管杭の防食ライニングの防食構造。
9. 前記防食ライニング内部の鋼材と前記鋼管杭とを通電可能に接続し、前記鋼管杭の海中部に流電陽極を設けた請求項４〜８のいずれかに記載の鋼管杭の防食ライニングの防食構造。

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