JP5112663B2 - Backfill for cathodic protection and cathodic protection structure using the same - Google Patents
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Description
本発明は、鉄筋コンクリート構造物や土壌等の高抵抗環境にある金属構造物の電気防食に用いられるバックフィル、及びそれを用いた鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造に関する。 The present invention relates to a backfill used for the anticorrosion of a metal structure in a high resistance environment such as a reinforced concrete structure or soil, and to an anticorrosion structure of a reinforced concrete structure using the backfill.
土壌、淡水等の高抵抗環境下にある金属構造物を電気防食する場合、陽極近傍の抵抗が高いため、外部電源方式では印加電圧の上昇、流電陽極方式では陽極発生電流の減少が避けられず、長期に亘り所要の防食電流を維持することが困難になることが多い。このようなことから、高抵抗環境下にある金属構造物に対する電気防食では、陽極の近傍の抵抗を下げることを目的として、陽極の周囲にバックフィルが設置される。従来、このバックフィルには、外部電源方式ではコークス、流電陽極方式ではベントナイト（Ａｌ2Ｏ3・ｍＳｉＯ2・ｎＨ2Ｏ）、石膏（ＣａＳＯ4・Ｈ2Ｏ）及び芒硝（ＮａＳＯ4）の混合物が使用されている。 When a metal structure in a high resistance environment such as soil or fresh water is subjected to anticorrosion, the resistance in the vicinity of the anode is high. However, it is often difficult to maintain the required anticorrosion current over a long period of time. For this reason, in the anticorrosion for a metal structure in a high resistance environment, a backfill is provided around the anode for the purpose of reducing the resistance in the vicinity of the anode. Conventionally, the backfill, coke external power system, the bentonite in the galvanic anode method (Al 2 O 3 · mSiO 2 · nH 2 O), gypsum (CaSO 4 · H 2 O) and sodium sulfate (NaSO 4) A mixture is used.
流電陽極方式に使用されるベントナイト系のバックフィルは、陽極の接地抵抗の低減や陽極表面の不動態化を抑制する効果があるが、これらの効果を維持するためには、長期に亘って保水性を維持することが重要である。しかし、陽極の周囲が著しい乾燥状態にある環境下では、バックフィルに取り入れた水分が周辺環境に逸散してバックフィルの抵抗率の増大をきたし、その結果、陽極の電位上昇による発生電流の低減が生じ、防食効果が得られなくなる場合がある。 The bentonite-based backfill used in the galvanic anode method has the effect of reducing the ground resistance of the anode and suppressing the passivation of the anode surface. It is important to maintain water retention. However, in an environment where the periphery of the anode is extremely dry, the moisture taken into the backfill is dissipated into the surrounding environment and the resistivity of the backfill is increased. Reduction may occur and the anticorrosion effect may not be obtained.
また、土壌等の環境以外に流電陽極方式の電気防食においてバックフィルを使用する高抵抗環境として、鉄筋コンクリート構造物が挙げられる。鉄筋コンクリート構造物は、セメントのｐＨが１２〜１３と高く、鉄筋の表面には不動態皮膜が形成されるため、半永久的に腐食は生じないと考えられていた。しかしながら、コンクリート中の砂、砂利等の骨材成分に含まれる塩化物や飛来海塩粒子等の塩化物が徐々にコンクリート中に浸透し、鉄筋表面の保護皮膜を破壊して鉄筋に腐食が生じる。この腐食生成物の増大によって、コンクリート構造物のひび割れや破壊が起こる。近年、港湾コンクリート構造物の劣化が大きな社会問題となっており、補修や建て替えの必要性に迫られている。これらの既設鉄筋コンクリート構造物に対する効果的な防食対策としては、電気防食法が挙げられる。 Moreover, a reinforced concrete structure is mentioned as a high resistance environment which uses a backfill in the galvanic anode type cathodic protection in addition to the environment such as soil. In reinforced concrete structures, the pH of cement was as high as 12 to 13, and a passive film was formed on the surface of the reinforcing bars. However, chloride contained in aggregate components such as sand and gravel in concrete and chlorides such as flying sea salt particles gradually permeate into the concrete, destroying the protective coating on the surface of the reinforcing bar and causing corrosion in the reinforcing bar. . This increase in corrosion products causes cracking and destruction of the concrete structure. In recent years, deterioration of harbor concrete structures has become a major social problem, and there is a pressing need for repair and rebuilding. As an effective anti-corrosion measure for these existing reinforced concrete structures, an anti-corrosion method can be mentioned.
電気防食は、陽極から防食電流を流すための電解質及び水分の存在が不可欠である。一般にコンクリートの導電性は極めて低く、水分の存在が大きく影響する。その抵抗率は環境によって様々で数千Ω・ｃｍから数十万Ω・ｃｍに亘っており、このようなコンクリートの導電性を高めることは容易でない。従って、このような高抵抗環境下において効果的に電気防食を行うには、陽極の性能低下、すなわち陽極表面の不動態化を最小限に抑えることが重要である。 In the case of cathodic protection, the presence of an electrolyte and moisture for supplying a corrosion-preventing current from the anode is indispensable. In general, the conductivity of concrete is extremely low, and the presence of moisture greatly affects it. The resistivity varies depending on the environment and ranges from several thousand Ω · cm to several hundred thousand Ω · cm, and it is not easy to increase the conductivity of such concrete. Therefore, in order to effectively perform anticorrosion in such a high resistance environment, it is important to minimize degradation of the anode performance, that is, passivation of the anode surface.
その手段としては、陽極周囲にバックフィルを設置して陽極の接地抵抗の低下と電気化学的特性の向上を図り、陽極から十分に電流を発生させる方法がある。鉄筋コンクリート構造物の電気防食用のバックフィルとしては、下記特許文献１に示されるベントナイト、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び塩化マグネシウムを混合したものが用いられてきた。
As a means for this, there is a method in which a backfill is provided around the anode to reduce the ground resistance of the anode and improve the electrochemical characteristics so that a sufficient current is generated from the anode. As a backfill for cathodic protection of a reinforced concrete structure, a mixture of bentonite, calcium sulfate, magnesium sulfate and magnesium chloride shown in
また、実構造物への取付け方法は、通常下記特許文献２に示されるような保護板、保水板、陽極板とバックフィルが一体的に積層された状態で、コンクリート面にアンカーボルトを用いて取り付けられる。
In addition, the mounting method to the actual structure is usually using a protective plate, a water retaining plate, an anode plate and a backfill as shown in
ところで、これまでの流電陽極部材をコンクリート構造物に取付ける方法においては、以下の課題を有していた。
（１）従来バックフィルは、初期の保水性は高いが、一度離水をすると再び吸水することがないため、陽極電位を上昇させ、防食効果の低下を引き起こしていた。
（２）通常使用されている流電陽極部材は、８００×８００ｍｍの寸法形状のものであり、質量は約３０ｋｇである。このうち、バックフィルの質量が総質量の約半分に相当する１５ｋｇである。この流電陽極部材を２〜３人がかりで鉄筋コンクリート構造物の天井面や壁面に押さえ付けながらアンカーボルトで締め付けているが、仮設足場上の限られたスペースでの作業となるため、多大な時間と労力を要していた。
（３）従来のバックフィルは、流動性が低いため、流電陽極部材をコンクリート面に設置した後、バックフィルを注入するときに充填不良が生じる場合があった。
By the way, the conventional methods for attaching the galvanic anode member to the concrete structure have the following problems.
(1) The conventional backfill has high initial water retention, but once water is removed, it does not absorb water again, raising the anode potential and causing a decrease in the anticorrosion effect.
(2) A normally used galvanic anode member has a size of 800 × 800 mm and a mass of about 30 kg. Among these, the mass of the backfill is 15 kg corresponding to about half of the total mass. While this galvanic anode member is clamped with anchor bolts while pressing against the ceiling surface or wall surface of a reinforced concrete structure with 2 to 3 people, it takes a lot of time to work in a limited space on a temporary scaffold. And labor was required.
(3) Since the conventional backfill has low fluidity, a filling defect may occur when the backfill is injected after the galvanic anode member is installed on the concrete surface.
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、高抵抗環境下においても長期間に亘って電気防食が行え、施工性にも優れる電気防食用バックフィル及びそれを用いた鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can provide an anticorrosion backfill which can perform an anticorrosion over a long period of time even in a high resistance environment and has excellent workability, and a reinforced concrete using the same. An object of the present invention is to provide an anticorrosion structure for a structure.
本発明は、塩化マグネシウム、ポリビニルアルコール及びグリセリンを含み、抵抗率が４０〜３５０Ω・ｃｍであり、鉄筋コンクリート構造物の電気防食に用いられる電気防食用バックフィルであって、前記塩化マグネシウム１００質量部に対し前記ポリビニルアルコールを５．６〜１３０００質量部含み、前記塩化マグネシウム及び前記ポリビニルアルコールの合計１００質量部に対し、前記グリセリンを１１〜４９０質量部含んでいる電気防食用バックフィルを提供することにより、前記目的を達成したものである。
また、本発明は、上記本発明の電気防食用バックフィルを用いた鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造であって、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートの表面に、前記電気防食用バックフィルからなるバックフィル層が配設され、該バックフィルの外側に陽極が配設され、前記陽極と前記鉄筋コンクリート構造物の鉄筋とが短絡されている、鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造を提供するものである。
The present invention is an anticorrosion backfill for use in the anticorrosion of reinforced concrete structures, comprising magnesium chloride, polyvinyl alcohol and glycerin and having a resistivity of 40 to 350 Ω · cm. On the other hand, by providing 5.6 to 13000 parts by mass of the polyvinyl alcohol, and providing an anticorrosion backfill containing 11 to 490 parts by mass of the glycerin with respect to a total of 100 parts by mass of the magnesium chloride and the polyvinyl alcohol. The above-mentioned object has been achieved.
Further, the present invention is an anticorrosion structure of a reinforced concrete structure using the above-described anticorrosion backfill of the present invention, wherein a backfill layer made of the above anticorrosion backfill is formed on the concrete surface of the reinforced concrete structure. The present invention provides an galvanic structure for a reinforced concrete structure in which an anode is disposed outside the backfill, and the anode and the reinforcing bar of the reinforced concrete structure are short-circuited.
本発明の電気防食用バックフィルは、高抵抗環境下においても長期間に亘って電気防食が行え、施工性にも優れている。また、本発明の鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造によれば、長期間に亘って好適に鉄筋コンクリート構造物の電気防食を行うことができる。 The backfill for cathodic protection of the present invention can perform cathodic protection over a long period even in a high resistance environment, and is excellent in workability. Moreover, according to the galvanic corrosion prevention structure of the reinforced concrete structure of the present invention, the galvanic corrosion prevention of the reinforced concrete structure can be suitably performed over a long period of time.
以下、本発明を、その好ましい実施の形態に基づいて説明する。
本発明の電気防食用バックフィル（以下、単にバックフィルともいう。）は、金属塩化物塩及び水溶性高分子を含んでいる。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof.
The backfill for cathodic protection of the present invention (hereinafter also simply referred to as backfill) contains a metal chloride salt and a water-soluble polymer.
前記金属塩化物塩は、抵抗率を減少させ、陽極の表面を活性な状態にして低電位を維持させる効果があるだけでなく、吸湿性も有している。このような作用のある金属塩化物塩としては、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウムなどが挙げられる。金属塩化物塩は、これらの中から１種又は２種以上を選択して使用することができるが、その中でも低電位化の効果が高い点から塩化マグネシウムが好ましい。金属塩化物塩以外にも硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウムなどの金属硫酸塩、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸リチウムなどの金属硝酸塩も単独又は混合（金属塩化物塩への添加も含む）したものでも同様の作用が得られるが、陽極電位の長期安定性やコストの面から金属塩化物塩の使用が最も適している。 The metal chloride salt not only has the effect of reducing the resistivity and keeping the anode surface active to maintain a low potential, but also has a hygroscopic property. Examples of the metal chloride salt having such an action include magnesium chloride, sodium chloride, calcium chloride, potassium chloride and the like. One or more metal chloride salts can be selected and used from these, and among these, magnesium chloride is preferred because of its high effect of lowering the potential. In addition to metal chloride salts, metal sulfates such as magnesium sulfate, calcium sulfate, and sodium sulfate, and metal nitrates such as magnesium nitrate, calcium nitrate, and lithium nitrate, either alone or mixed (including addition to metal chloride salts) However, the same effect can be obtained, but the use of a metal chloride salt is most suitable from the viewpoint of long-term stability of the anode potential and cost.
本発明のバックフィルにおいて、金属塩化物塩の電解液の濃度は、陽極電位が低電位となるように設定される。金属塩化物塩は、水溶液濃度で０．１〜３６質量％添加することが好ましい。金属塩化物塩の添加量が多いと陽極電位は低電位となり、少ないと高電位となる。 In the backfill of the present invention, the concentration of the metal chloride salt electrolyte is set such that the anode potential is low. The metal chloride salt is preferably added in an aqueous solution concentration of 0.1 to 36% by mass. When the addition amount of the metal chloride salt is large, the anode potential becomes low, and when it is small, the potential becomes high.
前記水溶性高分子は、電解質水溶液をゲル化させる作用があり、前記金属塩化物塩の電解質水溶液を陽極の表面に固定化し、周囲の環境（土壌やコンクリート）へ逸脱させないようにするのに用いられる。斯かる水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと記す。）、ポリアクリル酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、カルボキシメチルセルロースナトリウム、寒天、ゼラチン、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルアミン、ポリビニルピロリドンがある。これらの中から１種又は２種以上を選択して使用することができるが、ゲル化作業が容易である点やコストの点からＰＶＡが最も適している。 The water-soluble polymer has an action of gelling the aqueous electrolyte solution, and is used to fix the aqueous electrolyte solution of the metal chloride salt on the surface of the anode so as not to deviate to the surrounding environment (soil or concrete). It is done. Such water-soluble polymers include polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA), sodium polyacrylate, sodium alginate, gelatin, sodium carboxymethylcellulose, agar, gelatin, polyacrylamide, polystyrene sulfonic acid, polyvinylamine, polyvinylpyrrolidone. There is. One or more of these can be selected and used, but PVA is most suitable from the viewpoint of easy gelation and cost.
本発明のバックフィルにおいては、前記金属塩化物塩１００質量部に対し、前記水溶性高分子を２．８〜１７０００質量部含んでいることが好ましい。水溶性高分子の添加量が多いとゲルが硬くなり過ぎ流動性が低下する、少ないとゲル化しないため、水分が陽極周辺に容易に散逸してしまう。金属塩化物塩として塩化マグネシウム、水溶性高分子としてＰＶＡを選択した場合には、塩化マグネシウム１００質量部に対し、ＰＶＡを５．６〜１３０００質量部含んでいることが好ましい。 The backfill of the present invention preferably contains 2.8 to 17,000 parts by mass of the water-soluble polymer with respect to 100 parts by mass of the metal chloride salt. When the amount of the water-soluble polymer added is large, the gel becomes too hard and the fluidity is lowered. When the amount is small, the gel does not gel, so that water is easily dissipated around the anode. When magnesium chloride is selected as the metal chloride salt and PVA is selected as the water-soluble polymer, it is preferable to contain 5.6 to 13,000 parts by mass of PVA with respect to 100 parts by mass of magnesium chloride.
本発明のバックフィルには、多価アルコールを含ませることが好ましい。陽極電位を長期的に安定させ、低接地抵抗を維持するためには、バックフィル外への水分の逸脱を抑制する必要がある。多価アルコールは、水分を保持する作用に加え、バックフィルに弾力性も付与するので好ましい。多価アルコールを含ませたときのバックフィルの抵抗率は、電気防食システムの耐用年数や設置場所の気温変化に応じて設定されるが、長期の陽極電位の安定性を考慮すると、４０〜５６０Ω・ｃｍが好ましく、４０〜３５０Ω・ｃｍがより好ましい。 The backfill of the present invention preferably contains a polyhydric alcohol. In order to stabilize the anode potential for a long period of time and maintain a low ground resistance, it is necessary to suppress the deviation of moisture outside the backfill. Polyhydric alcohols are preferred because they provide elasticity to the backfill in addition to the action of retaining moisture. The resistivity of the backfill when polyhydric alcohol is included is set according to the service life of the anticorrosion system and the temperature change of the installation location, but considering the stability of the anode potential for a long time, 40 to 560Ω · Cm is preferable, and 40 to 350 Ω · cm is more preferable.
本発明のバックフィルに用いられる多価アルコールとしては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンアルコール等が挙げられる。多価アルコールは、これらの中から１種又は２種以上を選択して使用することができるが、長期保水性の面でグリセリンが最も適している。バックフィルの弾力性をさらに上げる必要がある場合には、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク等の公知の充填剤を添加すると効果が得られる。 Examples of the polyhydric alcohol used in the backfill of the present invention include glycerin, polyethylene glycol, and polypropylene alcohol. One or more polyhydric alcohols can be selected and used from these, but glycerin is most suitable in terms of long-term water retention. When it is necessary to further increase the elasticity of the backfill, the effect can be obtained by adding known fillers such as titanium oxide, calcium carbonate, and talc.
本発明のバックフィルにおいては、前記金属塩化物塩及び前記水溶性高分子の合計１００質量部に対し、前記多価アルコールを４〜５９０質量部含んでいることが好ましい。多価アルコールの含有量が多いとバックフィルの弾力性が増加する反面で抵抗率は増加し、少ないと抵抗率は減少するがやわらかくなる。金属塩化物塩として塩化マグネシウム、水溶性高分子にとしてＰＶＡ、多価アルコールとしてグリセリンを選択した場合には、塩化マグネシウム及びＰＶＡの合計１００質量部に対し、グリセリンを１１〜４９０質量部含んでいることが好ましい。 The backfill of the present invention preferably contains 4 to 590 parts by mass of the polyhydric alcohol with respect to 100 parts by mass in total of the metal chloride salt and the water-soluble polymer. When the polyhydric alcohol content is high, the elasticity of the backfill increases, while the resistivity increases. When the polyhydric alcohol content is low, the resistivity decreases but softens. When magnesium chloride is selected as the metal chloride salt, PVA is selected as the water-soluble polymer, and glycerin is selected as the polyhydric alcohol, it contains 11 to 490 parts by mass of glycerol with respect to 100 parts by mass in total of magnesium chloride and PVA. It is preferable.
本発明のバックフィルには、架橋化剤を含ませることが好ましい。架橋化剤を含むバックフィルをゲル化させることによって、その強度を高めることができる。よって、バックフィルを土壌に埋設したときや、コンクリート面に設置したときに、周囲の土壌やコンクリート構造物の伸縮によって外力を受けた場合でも一定の保形性が維持される。架橋化剤を含ませてゲル化したときのバックフィルの強度は、気温、設置対象部位（壁面、天井面、土壌内など）や設置面の凹凸状況に応じて設定されが、取り付けの作業性やコスト等を考慮すると、３．４×１０-6〜４．５×１０-6Ｐａが好ましく、３．９×１０-6〜４．３×１０-6Ｐａがより好ましい。ここで、バックフィルの強度は、架橋化剤を含ませてゲル化したバックフィルをダンベルカッター（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１）を用いて切り出し、試験片とし、０．７ｍｍ／ｍｉｎの速度で一軸延伸したときに得られる応力-ひずみ曲線の初期勾配より求められるヤング率で評価される。 The backfill of the present invention preferably contains a crosslinking agent. By gelling the backfill containing the crosslinking agent, the strength can be increased. Therefore, when the backfill is embedded in the soil or installed on the concrete surface, a certain shape retention is maintained even when an external force is applied due to expansion and contraction of the surrounding soil or concrete structure. The strength of the backfill when gelled with a cross-linking agent is set according to the temperature, the site to be installed (wall surface, ceiling surface, in the soil, etc.) and the unevenness of the installation surface. In view of the cost and the like, 3.4 × 10 −6 to 4.5 × 10 −6 Pa is preferable, and 3.9 × 10 −6 to 4.3 × 10 −6 Pa is more preferable. Here, as for the strength of the backfill, the backfill gelled with a crosslinking agent was cut out using a dumbbell cutter (JIS K6251-1) to obtain a test piece, which was uniaxially stretched at a speed of 0.7 mm / min. Evaluation is based on the Young's modulus obtained from the initial slope of the stress-strain curve obtained sometimes.
本発明のバックフィルに用いられる架橋化剤としては、ホウ砂、ホウ酸、テトラエチルオルトチタネート、オルトリン酸、硫酸カリウムアルミニウム等が挙げられる。これらの中でも安価で入手可能であるホウ砂が好ましい。なお、ホウ砂が強度を上昇させるメカニズムとしては、電離して生じる正四面体構造のＢ（ＯＨ）4 -がＰＶＡの水酸基と水素結合して３次元構造をとるためと考えられている。 Examples of the crosslinking agent used for the backfill of the present invention include borax, boric acid, tetraethyl orthotitanate, orthophosphoric acid, potassium aluminum sulfate and the like. Among these, borax which is available at a low cost is preferable. The mechanism by which borax increases the strength is thought to be because B (OH) 4 − having a tetrahedral structure generated by ionization forms a three-dimensional structure by hydrogen bonding with the hydroxyl group of PVA.
本発明のバックフィルにおいては、前記金属塩化物塩及び前記水溶性高分子の合計１００質量部に対し、架橋化剤を０．０７〜１９．６質量部含んでいることが好ましい。架橋化剤の含有量が多すぎると、バックフィルは短時間で強度が増加するものの硬くなり過ぎ、少なすぎると架橋が生じず、強度の増加は見られない。金属塩化物塩として塩化マグネシウム、水溶性高分子としてＰＶＡ、架橋化剤としてホウ砂を選択した場合には、塩化マグネシウム及びＰＶＡの合計１００質量部に対し、ホウ砂を０．１１〜１９．６質量部含んでいることが好ましい。また、金属塩化物塩として塩化マグネシウム、水溶性高分子としてＰＶＡ、多価アルコールとしてグリセリン、架橋化剤としてホウ砂を選択した場合には、塩化マグネシウム、ＰＶＡ及びグリセリンの合計１００質量部に対し、ホウ砂を０．０７〜１４．１質量部含んでいることが好ましい。 The backfill of the present invention preferably contains 0.07 to 19.6 parts by mass of a crosslinking agent with respect to 100 parts by mass in total of the metal chloride salt and the water-soluble polymer. If the content of the crosslinking agent is too large, the backfill increases in a short time, but becomes too hard, and if it is too small, crosslinking does not occur and no increase in strength is observed. When magnesium chloride is selected as the metal chloride salt, PVA is selected as the water-soluble polymer, and borax is selected as the crosslinking agent, 0.11 to 19.6 is added to 100 parts by mass of magnesium chloride and PVA. It is preferable to contain a mass part. Moreover, when magnesium chloride is selected as the metal chloride salt, PVA as the water-soluble polymer, glycerin as the polyhydric alcohol, and borax as the crosslinking agent, the total of 100 parts by mass of magnesium chloride, PVA and glycerin, It is preferable to contain 0.07 to 14.1 parts by mass of borax.
本発明のバックフィルは、前述の電解液の濃度に応じて、含水率が設定される。好ましい含水率は、２８〜９５質量％であり、より好ましくは３５〜８１質量％である。 In the backfill of the present invention, the moisture content is set according to the concentration of the electrolyte solution. A preferable moisture content is 28-95 mass%, More preferably, it is 35-81 mass%.
次に、本発明のバックフィルの製造方法について説明する。
先ず、前記金属塩化物塩の電解液を調製する。電解液の溶媒には水が用いられる。
電解液を調製する際には、溶媒を加熱して金属塩化物塩を完全に溶解させることが好ましい。金属塩化物塩として塩化マグネシウム、溶媒に水を選択する場合には、水を８０〜９５℃に加熱した状態で塩化マグネシウムを溶解させることが好ましい。
Next, the manufacturing method of the backfill of this invention is demonstrated.
First, an electrolytic solution of the metal chloride salt is prepared. Water is used as a solvent for the electrolytic solution.
When preparing the electrolytic solution, it is preferable to completely dissolve the metal chloride salt by heating the solvent. In the case of selecting magnesium chloride as the metal chloride salt and water as the solvent, it is preferable to dissolve the magnesium chloride in a state where the water is heated to 80 to 95 ° C.
次に、調製した前記金属塩化物塩の電解液に前記水溶性高分子を添加する。水溶性高分子を電解液に添加する際には、溶解時間の短縮と水溶性高分子の溶け残りを防止する点から電解液を加熱した状態を維持して添加することが好ましい。 Next, the water-soluble polymer is added to the prepared electrolytic solution of the metal chloride salt. When adding the water-soluble polymer to the electrolytic solution, it is preferable to add the electrolytic solution while maintaining the heated state from the viewpoint of shortening the dissolution time and preventing undissolved dissolution of the water-soluble polymer.
前記多価アルコール又は／及び前記架橋化剤を含ませる場合には、前記水溶性高分子が完全に溶解した後に含ませることが好ましい。 When the polyhydric alcohol or / and the cross-linking agent is included, it is preferable to include the polyhydric alcohol after the water-soluble polymer is completely dissolved.
次に、前記多価アルコール又は／及び前記架橋化剤が溶解した後、温度を下げてゲル化させて所望の強度を有するバックフィルを得る。 Next, after the polyhydric alcohol or / and the cross-linking agent are dissolved, the temperature is lowered and gelled to obtain a backfill having a desired strength.
このようにして得られた本発明のバックフィルは、水溶性高分子によって所望の抵抗率を有し、水分が長期に亘って保持され且つ流動性にも優れているため、高抵抗環境下においても長期間に亘って電気防食が行える。また、軽量であり、所望の流動性に加え、多価アルコールや架橋化剤の添加によって所望の弾力性や強度を付与できるので、施工性にも優れている。 The backfill of the present invention thus obtained has a desired resistivity due to the water-soluble polymer, retains moisture over a long period of time, and is excellent in fluidity. In addition, the anticorrosion can be performed for a long time. Moreover, since it is lightweight and desired elasticity and intensity | strength can be provided by addition of a polyhydric alcohol and a crosslinking agent in addition to desired fluidity | liquidity, it is excellent also in workability.
次に、本発明の鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造（以下、単に電気防食構造ともいう。）の一実施形態について説明する。
本実施形態の電気防食構造は、図１に示すように、鉄筋コンクリート構造物１のコンクリート２の表面に前記電気防食用バックフィルからなるバックフィル層３を有し、バックフィル層３の外側に陽極４を有し、陽極４の外側に保護カバー５を有し、陽極４と鉄筋コンクリート構造物の鉄筋（図示せず）とが短絡されているものである。
バックフィル層３以外の、陽極、保護カバーには、従来からこの種の電気防食構造に使用されている通常のものを特に制限なく使用することができる。
Next, an embodiment of the galvanic structure of the reinforced concrete structure of the present invention (hereinafter also simply referred to as an galvanic structure) will be described.
As shown in FIG. 1, the cathodic protection structure of the present embodiment has a
As the anode and the protective cover other than the
本実施形態の電気防食構造の施工手順に特に制限はないが、前記バックフィルの特性を考慮すれば、以下のように施工することが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the construction procedure of the cathodic protection structure of this embodiment, When considering the characteristic of the said backfill, it is preferable to construct as follows.
先ず、アルミニウム板や亜鉛板等の板状の陽極の表面に、前記バックフィルを所定量塗布して前記バックフィル層３を形成する。次に、バックフィル層３を防食対象となる鉄筋コンクリート構造物１のコンクリート２の表面側に向けて、当該コンクリート２の表面に陽極４を突き合わせるように設置する。そして、さらに陽極４の外側を保護カバー５で被覆し、これらをリベットやアンカーボルト等の固定具（図示せず）によって該コンクリート１に固定する。固定具による固定方法は従来からこの種の電気防食構造に使用されている通常の手法を採用することができる。固定具による固定後、前記コンクリート内の鉄筋と前記陽極とを短絡させて防食回路を形成し、電気防食を行うことができる。
First, the
あるいは、予めコンクリートの表面に所定の隙間を設けて陽極を設置し、該隙間に前記バックフィルを注入してバックフィル層を形成することもできる。 Alternatively, it is also possible to form a backfill layer by providing a predetermined gap on the concrete surface in advance and installing an anode and injecting the backfill into the gap.
本実施形態の電気防食構造は、前記バックフィルが、水溶性高分子によって所望の抵抗率を有し、水分が長期に亘って保持され且つ流動性にも優れているため、長期間に亘って好適に鉄筋コンクリート構造物の電気防食を行うことができる。また、本実施形態の電気防食構造は、前記バックフィルが軽量で、流動性に加えて弾力性や強度を付与できるものであるため、従来のバックフィルに比べて施工性に優れている。 In the cathodic protection structure of the present embodiment, the backfill has a desired resistivity due to the water-soluble polymer, moisture is retained for a long period of time, and is excellent in fluidity. The galvanic corrosion of the reinforced concrete structure can be suitably performed. Moreover, since the said backfill is lightweight and can give elasticity and intensity | strength in addition to fluidity | liquidity, the electrically-resistant structure of this embodiment is excellent in workability compared with the conventional backfill.
本発明は、前記各実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、前記実施形態の電気防食構造では、陽極を保護カバーで被覆したが、保護カバーは、防食の対象となる構造物の設置環境に応じて省略することもできる。 For example, in the cathodic protection structure of the above embodiment, the anode is covered with the protective cover, but the protective cover may be omitted depending on the installation environment of the structure to be protected.
前記実施形態では、本発明のバックフィルを鉄筋コンクリート構造物の電気防食に適用したが、本発明のバックフィルは、土壌中に構築された金属構造物の電気防食の陽極のバックフィルとしても好適である。 In the above embodiment, the backfill of the present invention is applied to the anticorrosion of a reinforced concrete structure. However, the backfill of the present invention is also suitable as an anode backfill for an anticorrosion of a metal structure constructed in soil. is there.
本発明のバックフィルは、電気防食に通常使用される材質の陽極に対して有効であり、アルミニウム又はその合金、亜鉛又はその合金、マグネシウム又はその合金等の材質の陽極に好適である。 The backfill of the present invention is effective for an anode of a material usually used for cathodic protection, and is suitable for an anode of a material such as aluminum or an alloy thereof, zinc or an alloy thereof, magnesium or an alloy thereof.
塩化マグネシウム、ＰＶＡ、グリセリン及びホウ砂をそれぞれ表１に示す割合で配合し、実施例１−１〜１−６のバックフィルを調製した。製造方法は以下の手順で行った。 Magnesium chloride, PVA, glycerin and borax were blended in the proportions shown in Table 1 to prepare backfills of Examples 1-1 to 1-6. The manufacturing method was performed according to the following procedure.
〔実施例１−１〕
（1）ガラスビーカーを用い、８０〜９５℃に加熱した蒸留水あるいは水道水中に塩化マグネシウムを攪拌しながら添加する。
（2）塩化マグネシウムが完全に溶解したのを確認し、ＰＶＡを添加する。この間、８０〜９５℃を維持しながら溶解する。
（3）１時間恒温保持後、５０〜６０℃に浴の温度を下げて、アクリル製ケース内へ注ぎ、室温で冷却、ゲル化する。
[Example 1-1]
(1) Using a glass beaker, magnesium chloride is added to distilled water or tap water heated to 80 to 95 ° C. with stirring.
(2) After confirming that magnesium chloride is completely dissolved, add PVA. During this time, it dissolves while maintaining 80-95 ° C.
(3) After holding at a constant temperature for 1 hour, the temperature of the bath is lowered to 50-60 ° C., poured into an acrylic case, cooled at room temperature, and gelled.
〔実施例１−２、１−３〕
（1）ガラスビーカーを用い、８０〜９５℃に加熱した蒸留水あるいは水道水中に塩化マグネシウムを攪拌しながら添加する。
（2）塩化マグネシウムが完全に溶解したのを確認し、ＰＶＡを添加する。この間、８０〜９５℃を維持しながら溶解する。
（3）ＰＶＡが完全に溶解したのを確認し、グリセリンを添加する。
（4）１時間恒温保持後、５０〜６０℃に浴の温度を下げて、アクリル製ケース内へ注ぎ、室温で冷却、ゲル化する。
[Examples 1-2, 1-3]
(1) Using a glass beaker, magnesium chloride is added to distilled water or tap water heated to 80 to 95 ° C. with stirring.
(2) After confirming that magnesium chloride is completely dissolved, add PVA. During this time, it dissolves while maintaining 80-95 ° C.
(3) After confirming that PVA is completely dissolved, glycerin is added.
(4) After holding at constant temperature for 1 hour, the temperature of the bath is lowered to 50-60 ° C., poured into an acrylic case, cooled at room temperature, and gelled.
〔実施例１−４、１−５〕
（1）ガラスビーカーを用い、８０〜９５℃に加熱した蒸留水あるいは水道水中に塩化マグネシウムを攪拌しながら添加する。
（2）塩化マグネシウムが完全に溶解したのを確認し、ＰＶＡを添加する。この間、８０〜９５℃を維持しながら溶解する。
（3）１時間恒温保持後、ホウ砂を添加する。
（4）１時間恒温保持後、５０〜６０℃に浴の温度を下げて、アクリル製ケース内へ注ぎ、室温で冷却、ゲル化する。
[Examples 1-4 and 1-5]
(1) Using a glass beaker, magnesium chloride is added to distilled water or tap water heated to 80 to 95 ° C. with stirring.
(2) After confirming that magnesium chloride is completely dissolved, add PVA. During this time, it dissolves while maintaining 80-95 ° C.
(3) Add borax after holding at constant temperature for 1 hour.
(4) After holding at constant temperature for 1 hour, the temperature of the bath is lowered to 50-60 ° C., poured into an acrylic case, cooled at room temperature, and gelled.
〔実施例１−６〕
（1）ガラスビーカーを用い、８０〜９５℃に加熱した蒸留水あるいは水道水中に塩化マグネシウムを攪拌しながら添加する。
（2）塩化マグネシウムが完全に溶解したのを確認し、ＰＶＡを添加する。この間、８０〜９５℃を維持しながら溶解する。
（3）ＰＶＡが完全に溶解したのを確認し、グリセリンを添加する。
（4）１時間恒温保持後、ホウ砂を添加する。
（5）１時間恒温保持後、５０〜６０℃に浴の温度を下げて、アクリル製ケース内へ注ぎ、室温で冷却、ゲル化する。
[Example 1-6]
(1) Using a glass beaker, magnesium chloride is added to distilled water or tap water heated to 80 to 95 ° C. with stirring.
(2) After confirming that magnesium chloride is completely dissolved, add PVA. During this time, it dissolves while maintaining 80-95 ° C.
(3) After confirming that PVA is completely dissolved, glycerin is added.
(4) Add borax after holding at constant temperature for 1 hour.
(5) After holding at a constant temperature for 1 hour, the temperature of the bath is lowered to 50-60 ° C., poured into an acrylic case, cooled to room temperature and gelled.
鉄板を埋設したモルタル（かぶり厚さ７ｃｍ）の表面に、調製したバックフィルを介してアルミニウムの板状陽極を固定した供試体を作製し、モルタル中の鉄板を対極として１０μｍ／ｃｍ2の定電流アノード電解を行った。その結果を図２に示す。 A specimen having an aluminum plate-like anode fixed on the surface of a mortar (cover thickness 7 cm) embedded with an iron plate via a prepared backfill was prepared, and a constant current of 10 μm / cm 2 with the iron plate in the mortar as the counter electrode. Anode electrolysis was performed. The result is shown in FIG.
〔比較例１〕
バックフィルを表１に示す組成のベントナイト系バックフィルに代えた以外は、実施例１と同様にして供試体を作製し、実施例１と同様にして定電流アノード電解を行った。その結果を図２に示す。
[Comparative Example 1]
A specimen was prepared in the same manner as in Example 1 except that the backfill was replaced with a bentonite backfill having the composition shown in Table 1, and constant current anode electrolysis was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
図２に示したように、実施例１−１〜１−６のバックフィルを用いたときの１８０日経過後の電位は、比較例１のバックフィルよりも低電位を示しており、長時間の使用においても優れた陽極性能を維持していることがわかった。 As shown in FIG. 2, the potential after 180 days when the backfills of Examples 1-1 to 1-6 were used is lower than that of the backfill of Comparative Example 1, and the potential was long. It was found that excellent anode performance was maintained even in use.
〔実施例２〕
亜鉛陽極板による鉄筋コンクリート実構造物について、実施例１−３（表１参照）のバックフィルを使用し、下記のように電気防食を施した。
鉄筋コンクリート構造物の床版の下面に、実施例１−３の内側にバックフィルを塗布し外側に保護板を取り付けた亜鉛陽極板を、アンカーボルト（固定具）で取り付けて固定した。設置面積は１０ｍ2であり、８００×８００ｍｍの防食板を５本／枚のアンカーボルトで１０枚取付けた。防食板の構成は外側からＦＲＰ製の保護板：３ｍｍ、亜鉛陽極板：１ｍｍ、バックフィル：１０ｍｍとした。そして、鉄筋と亜鉛陽極板とを短絡させて電気防食回路を形成し、電気防食を行った。
[Example 2]
About the reinforced concrete real structure by a zinc anode plate, the anti-corrosion was given as follows using the backfill of Example 1-3 (refer Table 1).
On the lower surface of the floor slab of the reinforced concrete structure, a zinc anode plate having a backfill applied to the inside of Example 1-3 and a protective plate attached to the outside was attached and fixed with anchor bolts (fixing tools). The installation area was 10 m 2 , and 10 anti-corrosion plates of 800 × 800 mm were attached with 5 / bolt anchor bolts. The configuration of the anticorrosion plate was FRP protective plate: 3 mm, zinc anode plate: 1 mm, and backfill: 10 mm from the outside. And the reinforcing bar and the zinc anode plate were short-circuited to form an anticorrosion circuit, and the anticorrosion was performed.
〔比較例２〕
バックフィルを従来から使用されているベントナイト系バックフィルに代えた以外は、実施例２と同様にして電気防食を行った。
[Comparative Example 2]
The anticorrosion was carried out in the same manner as in Example 2 except that the backfill was replaced with a bentonite-based backfill conventionally used.
実施例２の電気防食の場合には、防食板の重量は１６ｋｇであり、比較例２の電気防食の場合には、防食板の重量は２１ｋｇであり、５ｋｇ（約２５％）軽量化することができた。また、防食板の取付け時間は、実施例２の場合には約２時間３０分、比較例２の場合には約４時間１０分を要し、軽量化により取付け時間を４０％短縮することができた。 In the case of the anticorrosion of Example 2, the weight of the anticorrosion plate is 16 kg. In the case of the anticorrosion of Comparative Example 2, the weight of the anticorrosion plate is 21 kg, and the weight is reduced by 5 kg (about 25%). I was able to. In addition, the anticorrosion plate mounting time is about 2 hours and 30 minutes in the case of Example 2, and about 4 hours and 10 minutes in the case of Comparative Example 2, and the mounting time can be shortened by 40% by reducing the weight. did it.
本発明は、鉄筋コンクリート構造物や土壌等の高抵抗環境にある金属構造物の電気防食に好適に用いられる。また電気防食用バックフィルを製造する産業で利用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used for cathodic protection of metal structures in high resistance environments such as reinforced concrete structures and soil. It is also used in the industry for manufacturing backfills for cathodic protection.
１ 鉄筋コンクリート構造物
２ コンクリート
３ バックフィル層
４ 陽極
５ 保護カバー
1 Reinforced
Claims (6)
鉄筋コンクリート構造物のコンクリートの表面に、前記電気防食用バックフィルからなるバックフィル層が配設され、該バックフィルの外側に陽極が配設され、前記陽極と前記鉄筋コンクリート構造物の鉄筋とが短絡されている、鉄筋コンクリート構造物の電気防食構造。 A cathodic protection structure of reinforced concrete structures with backfill for sacrificial according to any one of claims 1-4,
On the concrete surface of the reinforced concrete structure, a backfill layer composed of the backfill for cathodic protection is disposed, an anode is disposed outside the backfill, and the anode and the rebar of the reinforced concrete structure are short-circuited. It has an anti-corrosion structure for reinforced concrete structures.
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