JP5121910B2 - Titanium tray type anti-corrosion structure - Google Patents
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Description
本発明は、鉄筋コンクリートの内部にある鉄筋を電気防食するための電気防食構造体に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an anticorrosion structure for electrically protecting a reinforcing bar inside a reinforced concrete.
鉄筋コンクリート中の鉄筋は、コンクリートの中性化および塩分濃度の増加に伴って腐食し、その鉄筋コンクリート構造物の機能を低下させることがある。例えば、臨海および海洋環境において海水、波浪および気温の変化などに起因して、鉄筋コンクリート中の塩分濃度が上昇したり、あるいはコンクリートが中性化したりする場合がある。このような環境下におかれた鉄筋コンクリートの構造物を防食する方法として電気防食がある。これは、コンクリートを介して陽極から鉄筋コンクリートの中に直流電流を通電し、その鉄筋表面を腐食に対して不活性にすることにより達成されるものである。 Reinforcing bars in reinforced concrete may corrode with the neutralization of concrete and increase in salinity, which may reduce the function of the reinforced concrete structure. For example, the salt concentration in reinforced concrete may increase or the concrete may become neutral due to changes in seawater, waves, and temperature in the coastal and marine environment. As a method for preventing corrosion of a reinforced concrete structure placed in such an environment, there is an electric protection. This is achieved by passing a direct current from the anode through the concrete into the reinforced concrete and rendering the surface of the reinforcing bar inert to corrosion.
大気中のコンクリート構造物の電気防食は、社会資本維持保全の必要性から適用が続いている。電気化学的補修工法研究会（ＣＰ研）の集計によれば、我が国の施工実績は１９９０年から２００６年までに約１３万ｍ２（２８０件）、その内、本出願人の施行実績は約２．３万ｍ２（２０件）である。 The cathodic protection of concrete structures in the atmosphere continues to be applied due to the need for social capital maintenance. According to the summary of the Electrochemical Repair Method Study Group (CP Lab), the construction performance in Japan was about 130,000 m 2 (280 cases) from 1990 to 2006, of which the applicant's implementation performance was about 230,000 m 2 (20 cases).
電気防食の方式としては、「チタンリボンメッシュ方式」、「チタンメッシュ方式」などの工法がある。 There are methods such as a “titanium ribbon mesh method” and a “titanium mesh method” as a method of cathodic protection.
このような背景のもと、本出願人は２０００年１０月から自社工法として「チタントレイ方式」を開発してきた。 Against this background, the present applicant has developed a “titanium tray method” as an in-house method since October 2000.
チタントレイ方式１００は、図１に示すように、チタン板１１０（厚さ０．５ｍｍ）の４辺に樹脂製フレーム１２０（幅２０×高さ１２ｍｍ）を両面テープで貼り付けてトレイ（お盆）状の容器を形成し、これを空のままコンクリート面ＣＰに樹脂製プラグ１３０およびチタンねじ１４０で固定する。次にチタントレイ内に特殊モルタルを充填した後、チタントレイ間をチタンコネクタで接続して電気防食用陽極を構成するものである。図中において符号１５０で示した部材は、陽極材である（例えば、特許文献１参照）。 As shown in FIG. 1, the titanium tray system 100 is a tray (bon tray) in which a resin frame 120 (width 20 × height 12 mm) is attached to four sides of a titanium plate 110 (thickness 0.5 mm) with double-sided tape. The container is formed and fixed to the concrete surface CP with the resin plug 130 and the titanium screw 140 while it is empty. Next, after filling the titanium tray with special mortar, the titanium trays are connected by a titanium connector to constitute an anode for cathodic protection. A member denoted by reference numeral 150 in the drawing is an anode material (see, for example, Patent Document 1).
ところが、前述したような「チタントレイ方式」の電気防食では、梁下面のように波浪の激しい箇所では高圧の海水がチタントレイ内に侵入して、一部のチタントレイが損傷した。また、陽極材とチタン板が電気的に接続するので施工時に陽極と鉄筋が固定用のチタンねじを介して短絡するという問題が明らかになった。 However, in the above-described “titanium tray type” cathodic protection, high-pressure seawater penetrated into the titanium tray at a part where the waves were intense such as the lower surface of the beam, and a part of the titanium tray was damaged. Further, since the anode material and the titanium plate are electrically connected, the problem that the anode and the reinforcing bar are short-circuited via the fixing titanium screw at the time of construction has been clarified.
そこで、本発明者らは、前述のような観点から、梁下面のように波浪の激しい箇所においても高圧の海水がチタントレイ内に侵入することなく、チタントレイの損傷を防止すると共に、施工時に陽極と鉄筋が固定用のチタンねじを介して短絡することのない電気防食構造を構成すべく鋭意研究を行った結果、次のような知見を得た。 Therefore, from the above viewpoint, the present inventors prevent damage to the titanium tray without causing high-pressure seawater to enter the titanium tray even at locations where waves are intense such as the bottom surface of the beam. As a result of earnest research to construct an anticorrosion structure in which the anode and the reinforcing bar do not short-circuit through the fixing titanium screw, the following knowledge was obtained.
（１）「従来チタントレイ」損傷のメカニズム
チタントレイは高圧海水が侵入することによって損傷した。そのメカニズムを以下に説明する。なお、損傷の大半はタイプＡ（幅２４０×長さ９９０ｍｍ：大型）で生じた。
（ａ）樹脂フレームとコンクリート表面との隙間の形成
従来のチタントレイではチタンねじの間隔がタイプＡで最大３２６ｍｍであり、チタンねじ間の樹脂フレームが変形することによって樹脂フレーム中央部とコンクリート表面との間に１〜２ｍｍを隙間が生じた。
（ｂ）高圧海水の侵入
激しい波浪によって生じた高圧海水が前記隙間からチタントレイ内に侵入した。高圧海水はさらにチタン板と硬化したモルタルとの間に侵入し、チタン板を膨らませた。このことは、ウォータージェットによる試験で確認できた。
（ｃ）チタン板の剥離
膨らんだチタン板はチタンねじを樹脂プラグごと引き抜いた結果、チタン板が剥離した。
(1) Damage mechanism of “traditional titanium tray” The titanium tray was damaged by the intrusion of high-pressure seawater. The mechanism will be described below. Most of the damage was caused by Type A (width 240 × length 990 mm: large).
(A) Formation of a gap between the resin frame and the concrete surface In the conventional titanium tray, the distance between the titanium screws is 326 mm at the maximum in Type A, and the resin frame between the titanium screws is deformed so that A gap of 1 to 2 mm was generated between the two.
(B) Intrusion of high-pressure seawater High-pressure seawater generated by severe waves entered the titanium tray from the gap. High-pressure seawater further penetrated between the titanium plate and the hardened mortar, causing the titanium plate to expand. This was confirmed by a water jet test.
(C) Titanium plate peeling As a result of pulling out the titanium screw together with the resin plug, the titanium plate peeled off from the expanded titanium plate.
（２）従来チタントレイの問題点を改善するための対策
（ａ）樹脂フレームを使用しない
樹脂フレームは、固定時ならびに海水侵入時に変形するため使用しないことにした。その代わりに、チタン板の長辺側の両端部をチタン板の内側平面部に対して鈍角に折り曲げて、傾斜を持たせたフレーム部を形成した。また、海水の圧力を受けにくくするためにフレーム部を４５度に面取りした。
（ｂ）モルタルをフレームに充填する
陽極材を支持するための樹脂製スペーサを小型化してチタン板の内側平面部に分散配置し、充填モルタルをチタン板のフレーム部まで充填できるようにした。このことにより、（１）フレーム部の剛性を高くする、（２）樹脂プラグの引き抜きを防止する、および（３）モルタルのバックフィル効果範囲を広げるなどの効果が期待できる。
（ｃ）チタントレイの小型化
従来の実施では、小型のチタントレイ（タイプＢやＣ）は損傷が少なかった。これらは、タイプＡと比較して、（１）チタンねじの間隔が狭いこと、（２）チタントレイ面積当たりのチタンねじの本数が多いことから損傷を受けにくかったものと考えられ、新型チタントレイにおいては、（１）チタンねじの間隔を１９０ｍｍまで狭め、さらに（２）チタントレイの幅を２４０ｍｍであったものを１７０ｍｍまで狭めて小型化した。
（ｄ）陽極材とチタン板とを絶縁
樹脂製スペーサで陽極を固定することによって陽極と鉄筋がチタンねじを介して短絡することを防いだ。
(2) Measures to improve the problems of conventional titanium trays (a) Do not use resin frames We decided not to use resin frames because they deform when fixed and when seawater enters. Instead, both end portions on the long side of the titanium plate were bent at an obtuse angle with respect to the inner plane portion of the titanium plate to form an inclined frame portion. In addition, the frame portion was chamfered at 45 degrees in order to make it less susceptible to seawater pressure.
(B) Filling the frame with mortar Resin spacers for supporting the anode material were miniaturized and distributed on the inner plane portion of the titanium plate so that the filling mortar could be filled up to the frame portion of the titanium plate. As a result, effects such as (1) increasing the rigidity of the frame portion, (2) preventing the resin plug from being pulled out, and (3) expanding the backfill effect range of the mortar can be expected.
(C) Titanium tray downsizing In the conventional implementation, small titanium trays (types B and C) were less damaged. Compared with Type A, these are considered to have been less susceptible to damage due to (1) the narrow spacing of titanium screws and (2) the large number of titanium screws per titanium tray area. In (1), the interval between the titanium screws was reduced to 190 mm, and (2) the titanium tray having a width of 240 mm was reduced to 170 mm for miniaturization.
(D) Insulation between anode material and titanium plate By fixing the anode with a resin spacer, the anode and the reinforcing bar were prevented from being short-circuited via the titanium screw.
本発明は、前記知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 長方形のチタン板の長辺側の両端部を前記チタン板の内側平面部に対して鈍角に折り曲げて、傾斜を持たせたフレーム部を形成し、樹脂製スペーサをチタン板の内側平面部に分散配置し陽極材を支持し、前記フレーム部までモルタルを充填したことを特徴とするチタントレイ方式電気防食構造体。
（２） 前記チタン板の短辺側の長さが、１７０ｍｍ以下であるとともに、樹脂製スペーサを固定するチタンねじの間隔が、１９０ｍｍ以下であることを特徴とする（１）に記載のチタントレイ方式電気防食構造体。」
に特徴を有するものである。
The present invention has been made based on the above findings,
“(1) Both ends of the long side of the rectangular titanium plate are bent at an obtuse angle with respect to the inner plane portion of the titanium plate to form an inclined frame portion, and the resin spacer is placed inside the titanium plate. A titanium tray type cathodic protection structure characterized in that the anode material is supported in a distributed manner on a flat part, and mortar is filled up to the frame part.
(2) The titanium tray according to (1), wherein a length of a short side of the titanium plate is 170 mm or less, and an interval between titanium screws for fixing the resin spacer is 190 mm or less. System cathodic protection structure. "
It has the characteristics.
本発明について、以下に説明する。 The present invention will be described below.
本発明のチタントレイ方式電気防食構造体において、固定時ならびに海水侵入時に変形しやすい樹脂フレームは使用しないこととした。その代わりに、チタン板の長辺側の両端部をチタン板の内側平面部に対して鈍角に折り曲げて、傾斜を持たせたフレーム部を形成した。また、海水の圧力を受けにくくするためフレーム部を４５度に面取りした。
陽極材を支持するための樹脂製スペーサを小型化してチタン板の内側平面部に分散配置し、充填モルタルをチタン板のフレーム部まで充填できるようにした。
チタンねじの間隔を１９０ｍｍまで狭め、さらに、チタントレイの幅を１７０ｍｍまで狭めて小型化した。
In the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention, a resin frame that is easily deformed at the time of fixing and at seawater intrusion is not used. Instead, both end portions on the long side of the titanium plate were bent at an obtuse angle with respect to the inner plane portion of the titanium plate to form an inclined frame portion. In addition, the frame portion was chamfered at 45 degrees to make it less susceptible to seawater pressure.
Resin spacers for supporting the anode material were miniaturized and dispersedly arranged on the inner plane portion of the titanium plate so that the filling mortar could be filled up to the frame portion of the titanium plate.
The distance between the titanium screws was reduced to 190 mm, and the width of the titanium tray was further reduced to 170 mm to reduce the size.
本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は、陽極材を支持するための樹脂製スペーサを小型化してチタン板の内側平面部に分散配置し、充填モルタルをチタン板のフレーム部まで充填できるようにしたことにより、（１）フレーム部の剛性を高くする、（２）樹脂プラグの引き抜きを防止する、および（３）モルタルのバックフィル効果範囲を広げるなどの効果が期待できる。
また、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は、チタン板の長辺側の両端部をチタン板の内側平面部に対して鈍角に折り曲げて、傾斜を持たせたフレーム部を構成することにより耐久性が向上する。
さらに、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は、従来のチタントレイと同等以上に施工性が良いことが確認できた。
さらに、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は、陽極と鉄筋が短絡しない構造であることが確認できた。
The titanium tray type cathodic protection structure of the present invention is such that resin spacers for supporting the anode material can be miniaturized and distributed on the inner plane portion of the titanium plate so that filling mortar can be filled up to the frame portion of the titanium plate. As a result, effects such as (1) increasing the rigidity of the frame portion, (2) preventing the resin plug from being pulled out, and (3) expanding the backfill effect range of the mortar can be expected.
In addition, the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention is configured by bending the both end portions on the long side of the titanium plate at an obtuse angle with respect to the inner plane portion of the titanium plate to form an inclined frame portion. Durability is improved.
Furthermore, it has been confirmed that the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention has a workability better than that of the conventional titanium tray.
Furthermore, it was confirmed that the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention has a structure in which the anode and the reinforcing bar are not short-circuited.
つぎに、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体を実施例により具体的に説明する。 Next, the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention will be specifically described with reference to examples.
本発明のチタントレイ方式電気防食構造体の内側を描写した平面図を図２に斜視図を図３に示す。
図２および図３から明らかなように、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体２００においては、従前使われていた樹脂フレームを使用していない。これにより固定時ならびに海水侵入時に変形することを回避している。その代わりに、チタン板２１０の長辺側の両端部をチタン板の内側平面部２２０に対して鈍角に折り曲げて、傾斜を持たせたフレーム部Ｆを形成している。また、海水の圧力を受けにくくするためにフレーム部Ｆを４５度に面取りしている。
次に陽極材２５０を支持するための樹脂製スペーサ２３０を小型化してチタン板の内側平面部２２０に分散し、充填モルタルをチタン板２１０のフレーム部Ｆまで充填できるようにしている。
また、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体２００においては、チタンねじ２４０の間隔を１９０ｍｍまで狭め、さらにチタントレイの幅を１７０ｍｍまで狭めて小型化している。
A plan view depicting the inside of the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention is shown in FIG. 2, and a perspective view is shown in FIG.
As apparent from FIGS. 2 and 3, the titanium tray type cathodic protection structure 200 of the present invention does not use a resin frame that has been used in the past. This avoids deformation during fixation and seawater intrusion. Instead, both end portions on the long side of the titanium plate 210 are bent at an obtuse angle with respect to the inner plane portion 220 of the titanium plate to form a frame portion F having an inclination . Further, the frame portion F is chamfered at 45 degrees to make it difficult to receive the pressure of seawater.
Next, the resin spacer 230 for supporting the anode material 250 is reduced in size and dispersed in the inner plane portion 220 of the titanium plate so that the filling mortar can be filled up to the frame portion F of the titanium plate 210.
Moreover, in the titanium tray system cathodic protection structure 200 of the present invention, the interval between the titanium screws 240 is reduced to 190 mm, and the width of the titanium tray is further reduced to 170 mm, thereby reducing the size.
試験結果
（１）モルタル充填性
本発明のチタントレイ方式電気防食構造体を合板に取り付け、特殊モルタルを充填した。モルタル硬化後に合板から取り外し、モルタルの充填状況を目視観察した。その結果、モルタルはチタン板のフレーム部まで充分に充填されていることが確認できた。また、これをコンクリート面にチタンねじで固定してフレーム部の剛性を試験した。剛性の試験方法は、チタンねじ間のフレーム部中央にトルクドライバー（カノン置針式傘型トルクドライバー１０ＤＰＳＫ II型、マイナスビット幅０．７ｃｍ）で約１４ｋｇｆ（１０ｋｇｆ・ｃｍ÷０．７ｃｍ＝１４ｋｇｆ）の応力を掛け、フレーム部の変形量を求めた。その結果、従来のチタントレイでは樹脂フレーム（チタンねじ間２３４ｍｍ）が約５ｍｍ変形したが、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体ではフレーム部（チタンねじ間１９０ｍｍ）の変形量は１ｍｍ未満であり、剛性は非常に高かった。
（２）試験施工
某所の第１スパン（約７．４ｍ２）および第２スパン（約３．７ｍ２）に本発明のチタントレイ方式電気防食構造体を試験施工した。その結果、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体の施工性は従来のチタントレイと同様に良かった。なお、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は小型化しているのでモルタル充填時の「はらみ」が少なく、従来のチタントレイのように「はらみ防止用押さえ金具」の取り付け・取り外し作業が省ける利点が認められた。また、陽極材と鉄筋とは絶縁されていることが確認され、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は絶縁性に優れていた。このことから、施工管理においても省力化ができることが分かった。
（３）耐久性
前記のように試験施工した本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は２ヶ月後においても異常は見られなかった。
（４）コスト
本発明のチタントレイ方式電気防食構造体の材料費は従来チタントレイと同等になると考えられる。
Test result (1) Mortar filling property The titanium tray system cathodic protection structure of the present invention was attached to a plywood and filled with special mortar. After the mortar was cured, it was removed from the plywood and the mortar filling state was visually observed. As a result, it was confirmed that the mortar was sufficiently filled up to the frame portion of the titanium plate. Moreover, this was fixed to the concrete surface with a titanium screw, and the rigidity of the frame portion was tested. The rigidity test method is about 14 kgf (10 kgf · cm ÷ 0.7 cm = 14 kgf) with a torque driver (cannon needle type umbrella type torque driver 10DPSK II type, minus bit width 0.7 cm) in the center of the frame part between the titanium screws. Stress was applied to determine the amount of deformation of the frame part. As a result, in the conventional titanium tray, the resin frame (234 mm between the titanium screws) was deformed by about 5 mm, but in the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention, the deformation amount of the frame portion (190 mm between the titanium screws) was less than 1 mm. The rigidity was very high.
(2) Test construction The titanium tray type cathodic protection structure of the present invention was tested and constructed on the first span (about 7.4 m 2 ) and the second span (about 3.7 m 2 ) of a certain place. As a result, the workability of the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention was good as in the conventional titanium tray. In addition, the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention is reduced in size so that there is little "cracking" when filling in mortar, and it is possible to eliminate the mounting and removing work of "bracketing prevention metal fittings" like conventional titanium trays Was recognized. Moreover, it was confirmed that the anode material and the reinforcing bar were insulated, and the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention was excellent in insulation. From this, it was found that labor can be saved also in construction management.
(3) Durability No abnormalities were observed in the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention tested as described above even after 2 months.
(4) Cost It is considered that the material cost of the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention is equivalent to that of the conventional titanium tray.
前述のように、本発明のチタントレイ方式電気防食構造体は、従来のチタントレイ式電気防食構造体が抱えていた樹脂フレームとコンクリート表面との隙間の解消、高圧海水の侵入の防止、チタン板の剥離の回避を実現するものであって、その産業上の利用可能性は極めて高い。 As described above, the titanium tray type cathodic protection structure of the present invention eliminates the gap between the resin frame and the concrete surface that the conventional titanium tray type cathodic protection structure has, prevents the intrusion of high-pressure seawater, and the titanium plate. The industrial applicability is extremely high.
２００ ・・・ チタントレイ方式電気防食構造体200 ・ ・ ・ Titanium tray type anti-corrosion structure
２１０ ・・・ チタン板210 ・ ・ ・ Titanium plate
２２０ ・・・ （チタン板の）内側平面部220 ... inner plane part (of titanium plate)
２３０ ・・・ 樹脂製スペーサ230 ・ ・ ・ Resin spacer
２４０ ・・・ チタンねじ240 ・ ・ ・ Titanium screw
２５０ ・・・ 陽極材250 ・ ・ ・ Anode material
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