JP5669000B2 - Cathodic protection method - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート構造物中に埋設された鋼材と陽極材との間に電流を流して鋼材の腐食を防止する電気防食工法に関する。 The present invention relates to an anticorrosion method for preventing corrosion of a steel material by passing an electric current between a steel material and an anode material embedded in a concrete structure.
コンクリート構造物中に埋設されている鉄筋などの鋼材は、表面に不動態被膜が形成されているため、本来、腐食から保護されている。ところが、沿岸地域や凍結防止剤などが頻繁に使用される地域などでは、コンクリート構造物の経時的な劣化によって形成された亀裂やコンクリート構造物内の間隙などを通って、水分に溶解した塩素成分がコンクリート構造物の内部にまで侵入してしまう場合がある。このような場合、侵入した塩素成分によって鋼材の不動態被膜が破壊され、鋼材が腐食（酸化）する虞がある。 Steel materials such as rebars embedded in concrete structures are inherently protected from corrosion because a passive film is formed on the surface. However, in coastal areas and areas where anti-freezing agents are frequently used, chlorine components dissolved in moisture pass through cracks formed by deterioration of concrete structures over time and gaps in concrete structures. May penetrate into the concrete structure. In such a case, there is a possibility that the passive film of the steel material is destroyed by the intruding chlorine component and the steel material is corroded (oxidized).
この際、腐食した鋼材の表面では、腐食した部分と腐食していない部分とで酸化反応（アノード反応）と還元反応（カソード反応）とが同時に進行する。これにより、鋼材表面に生じたアノード部とカソード部との間に電位差が生じ、アノード部からカソード部へとコンクリート構造物中に腐食電流が流れることとなる。そして、この腐食電流が鋼材の腐食を更に進行させる要因となる。 At this time, on the surface of the corroded steel material, an oxidation reaction (anode reaction) and a reduction reaction (cathode reaction) proceed simultaneously in a corroded portion and a non-corroded portion. Thereby, a potential difference is generated between the anode part and the cathode part generated on the surface of the steel material, and a corrosion current flows in the concrete structure from the anode part to the cathode part. And this corrosion current becomes a factor which further advances the corrosion of steel materials.
このような腐食の進行を防止する方法としては、チタンなどの素材を用いて形成された陽極材をコンクリート構造物中に埋設し、陽極材と鋼材との間に電流（防食電流）を継続的に流すことによって、鋼材表面の電位差を解消して腐食電流が発生するのを防止する電気防食工法が知られている（特許文献１参照）。コンクリート構造物中に陽極材を埋設する方法としては、例えば、鋼材が埋設されたコンクリート本体の表面に形成した溝部内に陽極材を配置し、セメントモルタルなどの被覆材で溝部を埋め込む方法などが採用されている。 As a method of preventing the progress of such corrosion, an anode material formed using a material such as titanium is embedded in a concrete structure, and a current (anticorrosion current) is continuously applied between the anode material and the steel material. An anticorrosion construction method is known that eliminates the potential difference on the surface of the steel material and prevents the occurrence of corrosion current by flowing it through the steel (see Patent Document 1). As a method for embedding the anode material in the concrete structure, for example, there is a method in which the anode material is disposed in the groove formed on the surface of the concrete body in which the steel material is embedded, and the groove is embedded with a covering material such as cement mortar. It has been adopted.
しかしながら、上記のような電気防食工法を用いた場合、コンクリート構造物の表面に形成された亀裂や間隙から、塩素成分が陽極材の周囲に侵入する場合がある。斯かる場合において、亀裂などに侵入した水分の影響によってコンクリート内部の電気抵抗が極端に低下したり電源設備の故障によって設定以上の電流が流れてしまったりすると、陽極材の電位が過度に貴側へ移行し、陽極材の周辺に次亜塩素酸が発生して陽極材の周囲のコンクリート構造物を劣化させる虞がある。そして、陽極材の周囲のコンクリート構造物が劣化すると、陽極材からの電流が鋼材へ供給され難くなってしまったり、劣化した部分が崩壊して陽極材が露出してしまったりする虞がある。このため、劣化した部分の補修を行なうことが必要となり、多大な手間と費用を要することとなる。 However, when the above-described cathodic protection method is used, a chlorine component may enter the periphery of the anode material from cracks or gaps formed on the surface of the concrete structure. In such a case, if the electrical resistance inside the concrete is drastically reduced due to the influence of moisture that has entered the crack or the like, or if a current exceeding the setting flows due to a failure of the power supply equipment, the potential of the anode material will be excessively noble. There is a risk that hypochlorous acid is generated around the anode material and the concrete structure around the anode material is deteriorated. If the concrete structure around the anode material deteriorates, the current from the anode material becomes difficult to be supplied to the steel material, or the deteriorated portion may collapse and the anode material may be exposed. For this reason, it is necessary to repair the deteriorated part, and much labor and cost are required.
そこで、本発明は、電気防食工法を施したコンクリート構造物において、陽極材の周囲のコンクリート構造物が劣化するのを防止しうる電気防食工法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the cathodic protection method which can prevent deterioration of the concrete structure around an anode material in the concrete structure which gave the cathodic protection method.
斯かる課題に鑑みて本発明者らが鋭意研究したところ、電気防食を施したコンクリート構造物の表面に表面処理剤を塗布し、塩素成分を含有する水分が陽極材の周辺に侵入するのを防止することで、該陽極材周辺での次亜塩素酸の発生を防止し、陽極材周囲のコンクリート構造物が劣化するのを防止し得ることを見出し、本発明を完成させるに到った。 In view of such a problem, the present inventors have conducted extensive research and applied a surface treatment agent to the surface of a concrete structure subjected to electrocorrosion protection, so that moisture containing a chlorine component penetrates into the periphery of the anode material. As a result, it was found that the generation of hypochlorous acid in the vicinity of the anode material can be prevented, and the concrete structure around the anode material can be prevented from deteriorating, and the present invention has been completed.
即ち、本発明に係る電気防食工法は、 鋼材が埋設されたコンクリート本体に陽極材が被覆材で覆われた状態で設置されてなるコンクリート構造物において鋼材と陽極材との間に電流を流して鋼材の腐食を防止する電気防食工法であって、コンクリート構造物の表面に露出した被覆材の表面と、該被覆材の表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面とに、撥水性及び通気性を有する表面処理剤を塗布することで、コンクリート構造物の表面側の領域に撥水通気層を形成することを特徴とする。 That is, the cathodic protection method according to the present invention is such that a current flows between a steel material and an anode material in a concrete structure in which the anode material is covered with a coating material on a concrete body in which the steel material is embedded. An anti-corrosion method for preventing corrosion of steel materials, which provides water repellency and air permeability to the surface of the covering material exposed on the surface of the concrete structure and the surface of the concrete body located around the surface of the covering material. A water repellent breathable layer is formed in the surface side region of the concrete structure by applying the surface treatment agent.
斯かる構成によれば、鋼材と陽極材とが埋設されたコンクリート構造物の表面に、撥水性及び通気性を有する表面処理剤を塗布することで、コンクリート構造物の表面に形成された亀裂や間隙に表面処理剤が入り込んだり亀裂や隙間を閉塞したりするため、コンクリート構造物の表面が撥水性を有することとなる。 According to such a configuration, by applying a surface treatment agent having water repellency and air permeability to the surface of the concrete structure in which the steel material and the anode material are embedded, cracks formed on the surface of the concrete structure Since the surface treatment agent enters the gaps and closes the cracks and gaps, the surface of the concrete structure has water repellency.
このため、コンクリート構造物の表面から塩素成分を含有する水分が陽極材の周囲に侵入するのを防止することができ、陽極材の周辺で次亜塩素酸が生成するのを防止することができる。これにより、陽極材の周囲のコンクリート構造物が次亜塩素酸によって劣化されるのを防止することができる。 For this reason, it is possible to prevent moisture containing a chlorine component from entering the periphery of the anode material from the surface of the concrete structure, and it is possible to prevent hypochlorous acid from being generated around the anode material. . This can prevent the concrete structure around the anode material from being deteriorated by hypochlorous acid.
また、一般的に、電気防食工法では、コンクリート構造物内に酸素ガスが発生するが、表面処理剤が通気性を有していることで、コンクリート構造物の表面から酸素ガスを外部へ放散させることができる。 In general, in the cathodic protection method, oxygen gas is generated in the concrete structure. However, the surface treatment agent has air permeability, so that oxygen gas is released from the surface of the concrete structure to the outside. be able to.
また、もともとコンクリート構造物の内部に存在していた塩素成分によって次亜塩素酸ガスが発生した場合であっても、斯かるガスが外部へ放散されるため、陽極材の周辺のコンクリート構造物と次亜塩素酸ガスとの接触時間が低減され、コンクリート構造物の劣化を抑制することができる。 In addition, even when hypochlorous acid gas is generated by the chlorine component originally present in the concrete structure, since such gas is released to the outside, The contact time with hypochlorous acid gas is reduced, and deterioration of the concrete structure can be suppressed.
また、前記コンクリート構造物は、鋼材を埋設したコンクリート本体に陽極材が被覆材で覆われた状態で設置されてなるものであって、コンクリート構造物の表面に露出した被覆材の表面と、該被覆材の表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面とに、前記表面処理剤を塗布することが好ましい。 Further, the concrete structure is a concrete body in which a steel material is embedded with an anode material covered with a covering material, the surface of the covering material exposed on the surface of the concrete structure, It is preferable to apply the surface treatment agent to the surface of the concrete body located around the surface of the covering material.
斯かる構成によれば、コンクリート構造物の表面に露出した被覆材の表面と、該被覆材の表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面とに、前記表面処理剤を塗布することで、被覆材及びコンクリート本体の表面から塩素成分を含有する水分が陽極材の周囲に侵入するのを防止することができ、コンクリート本体及び被覆材が次亜塩素酸によって劣化されるのを防止することができる。 According to such a configuration, the surface treatment agent is applied to the surface of the covering material exposed on the surface of the concrete structure and the surface of the concrete main body located around the surface of the covering material, thereby covering the covering material. In addition, moisture containing a chlorine component from the surface of the concrete body can be prevented from entering the periphery of the anode material, and the concrete body and the covering material can be prevented from being deteriorated by hypochlorous acid.
また、もともとコンクリート構造物の内部に存在していた塩素成分によって次亜塩素酸ガスが発生した場合であっても、斯かるガスが外部へ放散されるため、コンクリート本体及び被覆材が次亜塩素酸ガスと接触する時間を低減することができ、コンクリート本体及び被覆材の劣化を抑制することができる。 In addition, even if hypochlorous acid gas is generated by the chlorine component originally present in the concrete structure, since the gas is released to the outside, the concrete body and the covering material are hypochlorous acid. The time for contact with the acid gas can be reduced, and deterioration of the concrete body and the covering material can be suppressed.
以上のように、本発明によれば、陽極材の周囲に次亜塩素酸が生成するのを防止して陽極材の周囲のコンクリート構造物が劣化するのを防止することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent hypochlorous acid from being generated around the anode material and to prevent deterioration of the concrete structure around the anode material.
以下、本発明に係る実施形態について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below.
本発明に係る電気防食工法は、コンクリート構造物中に埋設された鋼材と陽極材との間に電流を流して鋼材の腐食を防止するものである。詳しくは、鋼材を埋設したコンクリート本体に被覆材で覆われた状態で陽極材を設置してコンクリート構造物を形成し、陽極材と鋼材との間に電流を流して鋼材の腐食を防止するものである。特に、塩害が発生する地域において、陽極材の周囲のコンクリート構造物（具体的には、陽極材を覆っている被覆材やコンクリート本体）が劣化してしまうのを防止する際に用いられる。前記コンクリート本体は、塩害が発生する地域で既に施工された状態のもの（道路や壁材など）や、新たに施工されるものなどである。 The cathodic protection method according to the present invention is to prevent corrosion of the steel material by passing an electric current between the steel material and the anode material embedded in the concrete structure. Specifically, a concrete structure is formed by covering a concrete body with steel material covered with a covering material to form a concrete structure, and a current is passed between the anode material and the steel material to prevent corrosion of the steel material. It is. In particular, it is used to prevent deterioration of concrete structures around the anode material (specifically, a covering material covering the anode material and a concrete body) in an area where salt damage occurs. The concrete body is one that has already been constructed in a region where salt damage occurs (such as roads and wall materials), or one that is newly constructed.
前記被覆材としては、セメントモルタルなどの水硬性を有する材料から形成されたものを用いることができる。セメントモルタルとしては、ポリマー成分を含有するもの、或いは含有しないものなどを用いることができる。例えば、ポリマー成分を含有しない場合には、セメント４０〜４５重量％、混和剤（膨張剤など）３〜５重量％、砂４５〜５０重量％からなるセメントモルタルを用いることができ、斯かるセメントモルタルを用いて陽極材を覆う際にはセメントモルタルの重量に対して１５〜１８重量％の水分と混練されて用いられる。一方、ポリマー成分を含有する場合には、セメント３８〜４３重量％、混和剤（膨張剤など）３〜５重量％、ポリマー成分１〜２重量％、砂４５〜５０重量％からなるセメントモルタルを用いることができ、斯かるセメントモルタルを用いて陽極材を覆う際にはセメントモルタルの重量に対して１５〜１８重量％の水分と混練されて用いられる。
また、陽極材と鋼材との間の電流の流れを良好にする点で、被覆材の電気抵抗値は、１００ｋΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。特にセメントモルタルがポリマー成分を含有する場合には、含有しない場合よりも電気抵抗が高くなるため、ポリマー成分の含有量をセメントモルタル全体の０．１〜１０．０重量％程度にすることが好ましく、０．１〜５．０重量％程度にすることがより好ましい。
As the covering material, a material formed from a hydraulic material such as cement mortar can be used. As the cement mortar, one containing a polymer component or one containing no polymer component can be used. For example, when the polymer component is not contained, a cement mortar composed of 40 to 45% by weight of cement, 3 to 5% by weight of an admixture (such as a swelling agent), and 45 to 50% by weight of sand can be used. When the anode material is covered with mortar, it is kneaded with 15 to 18% by weight of water based on the weight of cement mortar. On the other hand, when the polymer component is contained, a cement mortar composed of 38 to 43% by weight of cement, 3 to 5% by weight of an admixture (such as a swelling agent), 1 to 2% by weight of a polymer component and 45 to 50% by weight of sand. When the anode material is covered with such cement mortar, it is used by being kneaded with 15 to 18% by weight of water with respect to the weight of the cement mortar.
Moreover, it is preferable that the electrical resistance value of a coating | covering material is 100 kohm * cm or less at the point which makes the electric current flow between an anode material and steel materials favorable. In particular, when the cement mortar contains a polymer component, the electric resistance becomes higher than when it does not contain, so the content of the polymer component is preferably about 0.1 to 10.0% by weight of the entire cement mortar. More preferably, the content is about 0.1 to 5.0% by weight.
コンクリート本体に陽極材を設置する方法としては、特に限定されるものではなく、用いる陽極材の形状などに応じて適宜選択することができる。例えば、図１に示すように、陽極材２の形状が面状である場合、鋼材Ａの腐食が予測されるコンクリート本体１の表面に陽極材２を配置し、硬化前の被覆材（セメントモルタル）３で陽極材２の全体を覆って被覆材３を養生して硬化させることで、コンクリート本体１に陽極材２を設置することができる（第１設置方法）。この際、陽極材２及び鋼材Ａは、陽極材２と鋼材Ａとの間に電流が流れるようにするための電源（図示せず）に電線（図示せず）を介して連結される。このような設置状態とすることで、面状の陽極材２が設置された領域の鋼材Ａに対して均一に電流を供給することができる。
The method of installing the anode material on the concrete body is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape of the anode material used. For example, as shown in FIG. 1, when the shape of the
また、図２に示すように、陽極材２が帯状である場合、コンクリート本体１の表面にコンクリートカッター等を用いて陽極材２に対応した形状の溝部４を複数形成し、各溝部４内に陽極材２を配置する。そして、硬化前の被覆材３で陽極材２の全体を覆うように溝部４を埋め込んで被覆材３を養生して硬化させることで、コンクリート本体１に陽極材２を設置することができる（第２設置方法）。この際、上述した場合と同様に、各陽極材２及び鋼材Ａは、電線（図示せず）を介して電源（図示せず）に連結される。このような設置状態とすることで、鋼材Ａの腐食が予測される領域に流れる電流密度を溝部４同士の間隔（即ち、陽極材２同士の間隔）を変更することで調整することができる。
In addition, as shown in FIG. 2, when the
また、図３に示すように、陽極材２が棒状である場合、コンクリート本体１の表面から鋼材Ａ側へ向かってドリル等を用いて孔５を複数形成し、各孔５に陽極材２を差し込んだ後、硬化前の被覆材３で陽極材２の全体が覆われるように孔（差込孔）５を被覆材３で埋め込むことで、コンクリート本体１に陽極材２を設置することができる（第３設置方法）。この際、上述した場合と同様に、各陽極材２及び鋼材Ａは、電線（図示せず）を介して電源（図示せず）に連結される。このような設置状態とすることで、鋼材Ａの腐食が部分的に発生する場合に、その部分の近傍に差込孔５を形成して陽極材２を差し込むことができるため、腐食部分との間に効率的に電流を流すことができる。
Moreover, as shown in FIG. 3, when the
なお、陽極材と鋼材との間の電流密度は、埋設されている鋼材量や鋼材の表面状態、埋設方法等によって異なるが、通常、５〜３０ｍＡ／ｍ2（コンクリート構造物の表面積当り）程度であることが好ましい。 The current density between the anode material and the steel material varies depending on the amount of steel material embedded, the surface condition of the steel material, the embedding method, etc., but is usually about 5 to 30 mA / m 2 (per surface area of the concrete structure). It is preferable that
陽極材を形成する素材としては、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、面状や帯状の陽極材の場合、チタン製の素材を用いて形成されたチタンメッシュ等を用いることができる。また、棒状の陽極材の場合、チタン素材を棒状に形成したもの等を用いることができる。 As the material for forming the anode material, commonly used materials can be used. For example, in the case of a planar or strip-like anode material, a titanium mesh formed using a titanium material is used. Can do. In the case of a rod-shaped anode material, a titanium material formed in a rod shape or the like can be used.
本発明に係る電気防食工法は、コンクリート構造物の表面（具体的には、コンクリート構造物の表面に露出した被覆材の表面と、該被覆材の表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面）に、撥水性及び通気性を有する表面処理剤を塗布するものである。 The cathodic protection method according to the present invention is applied to the surface of a concrete structure (specifically, the surface of the covering material exposed on the surface of the concrete structure and the surface of the concrete body located around the surface of the covering material). A surface treatment agent having water repellency and breathability is applied.
撥水性とは、表面処理剤を塗布したコンクリート構造物に対してＪＳＣＥ−Ｋ５７１（土木学会 表面含浸材の試験方法）に規定の「６．３ 透水量試験」に準拠した試験を行なった際に、１００ｍｌ／ｍ2・日以下、好ましくは３０ｍｌ／ｍ2・日以下となる試験結果が得られるものである。
透水量試験の方法について簡単に説明すると、まず始めに、上記の規定に基づいて作製した試験体（１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ）の上面に上述した表面処理剤を塗布（塗布量：１５０ｇ／ｍ2）する。
次に、斯かる上面に漏斗を一方の開口部（口径：７５ｍｍ）が下方となるように載置し、試験体の上面と漏斗の開口部との間に隙間が生じないようにシールする。また、漏斗の他方の開口部（一方の開口部よりも小径となる方の開口部）には、ゴム管を介してメスピペット（最小目盛り：０．０５ｍｌ、呼び容量：５ｍｌ、ＪＩＳ Ｒ ３５０５に規定するもの）を連結する。この際、メスピペットの軸線が垂直となると共に、当該軸線上に漏斗の両開口部の中心が位置するように連結する。
そして、メスピペットの上方の開口部から漏斗及びメスピペットの内部に水（ＪＩＳ Ｋ ００５０に規定するもの）を供給し、メスピペット内の水面の高さ位置（水頭高さ）の目盛りを読み取る。さらに、７日後の水頭高さの目盛りを読み取り、試験開始直後と７日後との水量の差を算出する。そして、斯かる水量、水と接する試験体の上面の面積及び試験日数から透水量（ｍｌ／ｍ2・日）を算出する。
Water repellency means that a concrete structure coated with a surface treatment agent is subjected to a test conforming to “6.3 Water permeability test” prescribed in JSCE-K571 (Testing method for surface impregnated materials by the Japan Society of Civil Engineers). , 100 ml / m 2 · day or less, preferably 30 ml / m 2 · day or less.
The method of the water permeation amount test will be briefly described. First, the above-described surface treatment agent is applied to the upper surface of a test body (100 mm × 100 mm × 100 mm) prepared based on the above-mentioned regulations (application amount: 150 g / m 2). )
Next, the funnel is placed on such an upper surface so that one opening (portion: 75 mm) is located downward, and the funnel is sealed so that no gap is formed between the upper surface of the test body and the opening of the funnel. In addition, the other opening of the funnel (the opening having a smaller diameter than one opening) is connected to a pipette (minimum scale: 0.05 ml, nominal volume: 5 ml, JIS R 3505) via a rubber tube. Stipulated). At this time, the connection is made so that the axis of the female pipette is vertical and the centers of both openings of the funnel are positioned on the axis.
Then, water (as defined in JIS K 0050) is supplied into the funnel and the inside of the pipette from the opening above the pipette, and the scale of the water surface height position (water head height) in the pipette is read. Further, the scale of the head height after 7 days is read, and the difference in water amount between immediately after the start of the test and after 7 days is calculated. Then, the water permeability (ml / m 2 · day) is calculated from the amount of water, the area of the upper surface of the test body in contact with water, and the number of test days.
一方、通気性とは、表面処理剤を塗布したコンクリート構造物に対して阪神高速道路公団「第２編 コンクリート構造物表面保護要領（案）」の「透湿性試験」に準拠した試験を行なった際に、未塗布の状態に対して透湿度が５０％以上となる試験結果が得られるものである。
透湿性試験の方法について簡単に説明すると、まず始めに、上記の規定に基づいて作製した試験体（直径６８ｍｍ×１０ｍｍ）の上面に上述した表面処理剤を塗布（１５０ｇ／ｍ2）する。
次に、斯かる試験体が隙間無く納まる円筒状の枠体内に試験体を嵌め込んで接着剤で隙間なく固定する。該枠体は、一端部に径方向内方に向かって延出するリブ状部を備え、該リブ状部が一端部の周方向全域に亘って一体的に形成されている。これにより、枠体の一端側の開口部の内径（直径５６．５ｍｍ）が他端側の開口部の内径よりも小さくなるように構成されている。そして、一端側の開口部から枠体内に嵌め込まれた試験体の上面が外部へ露出するように構成されている。
そして、試験体が嵌め込まれた枠体の他端部を所定量の塩化カルシウムが収容された円筒状の容器の開口部に嵌め込んで固定し、測定容器を形成する。これにより、試験体が嵌め込まれた枠体によって容器が密閉された状態となる。
上記の測定容器を４０±１℃、９０±２％ＲＨの環境下に３０日間放置し、３０日後の塩化カルシウムの重量を測定する。そして、測定された重量と試験開始前の重量との差から透湿量を算出し、斯かる透湿量、試験体の上面の露出面積及び試験日数から透湿度（ｇ／ｍ2・ｄａｙ）を算出する。
On the other hand, air permeability means that the concrete structure coated with the surface treatment agent was tested in accordance with the “Moisture permeability test” of Hanshin Expressway Public Corporation “
The method of the moisture permeability test will be briefly described. First, the above-described surface treatment agent is applied (150 g / m 2 ) to the upper surface of a test body (diameter 68 mm × 10 mm) prepared based on the above-mentioned regulations.
Next, the test body is fitted into a cylindrical frame in which such a test body can be accommodated without a gap, and fixed with an adhesive without a gap. The frame body includes a rib-like portion extending radially inward at one end portion, and the rib-like portion is integrally formed over the entire circumferential direction of the one end portion. Thereby, it is comprised so that the internal diameter (diameter 56.5mm) of the opening part of the one end side of a frame may become smaller than the internal diameter of the opening part of the other end side. And it is comprised so that the upper surface of the test body engage | inserted in the frame from the opening part of one end side may be exposed outside.
Then, the other end portion of the frame body in which the test body is fitted is fitted and fixed to the opening of the cylindrical container in which a predetermined amount of calcium chloride is accommodated to form a measurement container. Thereby, it will be in the state by which the container was sealed by the frame in which the test body was inserted.
The measurement container is left in an environment of 40 ± 1 ° C. and 90 ± 2% RH for 30 days, and the weight of calcium chloride after 30 days is measured. Then, the moisture permeability is calculated from the difference between the measured weight and the weight before the start of the test, and the moisture permeability (g / m 2 · day) is calculated from the moisture permeability, the exposed area of the upper surface of the test body, and the number of test days. Is calculated.
前記表面処理剤としては、例えば、アルキルアルコキシシランなどのシラン系表面処理剤、ポリオルガノシロキサンなどのシロキサン系表面処理剤、シリコネート系表面処理剤、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムなどのケイ酸塩系表面処理剤、コロイダルシリカ系表面処理剤の何れか１つ又は複数からなるものを用いることができる。
特に好ましいものは、ケイ酸塩系、コロイダルシリカ系の表面処理剤であり、斯かる表面処理剤は、コンクリート構造物の表面に形成された亀裂や間隙を閉塞する効果を有するため、塩素成分を含有する水分の侵入をより効果的に防止することができる。
Examples of the surface treatment agent include silane-based surface treatment agents such as alkylalkoxysilane, siloxane-based surface treatment agents such as polyorganosiloxane, siliconate-based surface treatment agents, and silicate-based surface treatment agents such as lithium silicate and sodium silicate. What consists of any one or more of a surface treating agent and a colloidal silica type surface treating agent can be used.
Particularly preferred are silicate-based and colloidal silica-based surface treatment agents, and since such surface treatment agents have the effect of closing cracks and gaps formed on the surface of concrete structures, chlorine components are preferably removed. Intrusion of contained moisture can be prevented more effectively.
表面処理剤を塗布する方法としては、被覆材の表面及びその表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面に（即ち、コンクリート構造物の表面に）表面処理剤を含む処理液を刷毛やローラーを用いて塗りつける方法やリシンガンや噴霧器を用いて噴霧したり散布したりする方法を採用することができる。 As a method for applying the surface treatment agent, a brush or a roller is used to apply a treatment liquid containing the surface treatment agent to the surface of the covering material and the surface of the concrete body located around the surface (that is, to the surface of the concrete structure). The method of spraying and spraying using a lysing gun or a sprayer can be employed.
具体的には、上述のようにコンクリート本体に陽極材を設置した後、コンクリート構造物の表面全体に表面処理剤を含有する処理液を塗布し、所定時間乾燥させることで、被覆材の表面及びその周囲に位置するコンクリート本体の表面に表面処理剤を塗布することができる。 Specifically, after the anode material is installed on the concrete body as described above, the treatment liquid containing the surface treatment agent is applied to the entire surface of the concrete structure, and is dried for a predetermined time. The surface treatment agent can be applied to the surface of the concrete body located around the surface.
又は、陽極材を設置する前のコンクリート本体の表面に処理液を塗布して所定時間乾燥させることで、表面処理剤が塗布されたコンクリート本体を作製しておき、斯かるコンクリート本体に上記のように陽極材を設置した後、被覆材の表面にのみ処理液を塗布して乾燥させることで、コンクリート構造物の表面全体に表面処理剤が塗布されるようにしてもよい。
なお、コロイダルシリカ系の表面処理剤を用いた場合には、７〜２８日程度コンクリート構造物の表面に水分の噴霧が行なわれる。これにより、コンクリート構造物の表面がコロイダルシリカによって緻密化されることとなる。
Alternatively, by applying a treatment liquid to the surface of the concrete body before installing the anode material and drying it for a predetermined time, a concrete body coated with the surface treatment agent is prepared, and the concrete body as described above After installing the anode material, the surface treatment agent may be applied to the entire surface of the concrete structure by applying the treatment liquid only to the surface of the covering material and drying it.
When a colloidal silica-based surface treatment agent is used, water is sprayed on the surface of the concrete structure for about 7 to 28 days. Thereby, the surface of a concrete structure will be densified by colloidal silica.
表面処理剤を塗布する量（塗布量）としては、１０〜１０００ｇ／ｍ2であることが好ましく、５０〜３００ｇ／ｍ2であることがより好ましい。これにより、陽極材よりもコンクリート構造物の表面側の領域に撥水性及び通気性を有する撥水通気層が形成されやすい。該撥水通気層は、埋設された陽極材よりもコンクリート構造物の表面側に形成されることが好ましい。例えば、陽極材がコンクリート構造物の表面から１０〜２５ｍｍ程度の位置に埋設されている場合には、撥水通気層の厚みとしては、表面から７〜１５ｍｍ程度であることが好ましい。 The amount (coating amount) of coating the surface treating agent is preferably from 10 to 1000 g / m 2, and more preferably 50 to 300 g / m 2. Thereby, the water-repellent breathable layer having water repellency and breathability is easily formed in the region on the surface side of the concrete structure with respect to the anode material. The water repellent breathable layer is preferably formed on the surface side of the concrete structure with respect to the buried anode material. For example, when the anode material is embedded at a position of about 10 to 25 mm from the surface of the concrete structure, the thickness of the water repellent breathable layer is preferably about 7 to 15 mm from the surface.
以上のように、本発明に係る電気防食工法によれば、陽極材の周囲に次亜塩素酸が生成するのを防止してコンクリート構造物が劣化するのを防止することができる。 As described above, according to the cathodic protection method of the present invention, it is possible to prevent hypochlorous acid from being generated around the anode material and prevent the concrete structure from deteriorating.
即ち、コンクリート構造物の表面に露出した被覆材の表面と、該被覆材の表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面とに（即ち、コンクリート構造物の表面に）、撥水性及び通気性を有する表面処理剤を塗布することで、被覆材の表面やコンクリート本体の表面に形成された亀裂や間隙に表面処理剤が入り込んだり閉塞したりするため、コンクリート構造物の表面、即ち、被覆材及びコンクリート本体の表面が撥水性を有することなる。 That is, the surface of the covering material exposed on the surface of the concrete structure and the surface of the concrete body located around the surface of the covering material (that is, on the surface of the concrete structure) have water repellency and air permeability. By applying the surface treatment agent, the surface treatment agent enters or closes the cracks or gaps formed on the surface of the coating material or the surface of the concrete body, so that the surface of the concrete structure, that is, the coating material and the concrete The surface of the main body has water repellency.
このため、コンクリート構造物の表面から塩素成分を含有する水分が陽極材の周囲に侵入するのを防止することができ、陽極材の周辺で次亜塩素酸が生成するのを防止することができる。これにより、コンクリート本体や被覆材が次亜塩素酸によって劣化されるのを防止することができる。 For this reason, it is possible to prevent moisture containing a chlorine component from entering the periphery of the anode material from the surface of the concrete structure, and it is possible to prevent hypochlorous acid from being generated around the anode material. . Thereby, it can prevent that a concrete main body and a coating | covering material deteriorate with hypochlorous acid.
また、一般的に、電気防食工法では、コンクリート構造物内に酸素ガスが発生するが、表面処理剤が通気性を有していることで、コンクリート構造物の表面から酸素ガスを外部へ放散させることができる。 In general, in the cathodic protection method, oxygen gas is generated in the concrete structure. However, the surface treatment agent has air permeability, so that oxygen gas is released from the surface of the concrete structure to the outside. be able to.
また、もともとコンクリート構造物の内部に存在していた塩素成分によって次亜塩素酸ガスが発生した場合であっても、斯かるガスがコンクリート構造物内に停滞せずに外部へ放散されるため、コンクリート本体や被覆材が次亜塩素酸ガスと接触する時間を低減することができ、コンクリート本体や被覆材の劣化を抑制することができる。 In addition, even when hypochlorous acid gas is generated by the chlorine component originally present in the concrete structure, such gas is released to the outside without stagnation in the concrete structure. The time for the concrete main body and the covering material to contact the hypochlorous acid gas can be reduced, and the deterioration of the concrete main body and the covering material can be suppressed.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
＜コンクリート本体＞
直径９ｍｍの異形鉄筋からなる６本の鋼材が埋設され、外形サイズが３０×３０×１０ｃｍとなるように形成したコンクリート本体（水セメント比：６０％、ｓ／ａ：４５．５％、スランプフロー：８±２ｃｍ、最大骨材径：２０ｍｍ）を用いた。前記６本の鋼材は、１０ｃｍ間隔で平行に配置された３本の鋼材のセットが格子状となるように配置され、コンクリート本体の表面から５．５ｃｍの位置に埋設されている。
<Concrete body>
Concrete body (water-cement ratio: 60%, s / a: 45.5%, slump flow) formed by embedding six steel materials consisting of deformed reinforcing bars with a diameter of 9 mm and having an external size of 30 x 30 x 10 cm : 8 ± 2 cm, maximum aggregate diameter: 20 mm). The six steel materials are arranged such that a set of three steel materials arranged in parallel at an interval of 10 cm is in a lattice shape, and is embedded at a position of 5.5 cm from the surface of the concrete body.
＜陽極材＞
陽極材として、チタンメッシュを用いて形成された帯状の陽極材（３０×１．２７ｃｍ、厚さ１ｍｍ）を用いた。
<Anode material>
As the anode material, a strip-like anode material (30 × 1.27 cm, thickness 1 mm) formed using a titanium mesh was used.
＜被覆材＞
被覆材として、水分と混練されて硬化した際に電気抵抗が３．０ｋΩ・ｃｍとなるものを用いた。具体的には、被覆材としてセメントモルタル（ポルトランドセメント４５重量％、混和剤５重量％、砂５０重量％）を用い、セメントモルタルの重量に対して１８重量％の水分と前記セメントモルタルとを混練した。なお、被覆材の電気抵抗は、四電極法によって測定されるものである。
<Coating material>
As the coating material, one having an electrical resistance of 3.0 kΩ · cm when kneaded with moisture and cured was used. Specifically, cement mortar (45% by weight of Portland cement, 5% by weight of admixture, 50% by weight of sand) is used as a coating material, and 18% by weight of water and the cement mortar are kneaded with respect to the weight of the cement mortar. did. In addition, the electrical resistance of a coating | covering material is measured by the four electrode method.
＜表面処理剤＞
表面処理剤としては、下記のものを用いた。
（イ）シラン系表面処理剤として、住友大阪セメント社製、「リフレパセットスーパーシラン」（撥水性を示す前記透水量試験の結果が２．７ｍｌ／ｍ2・日となり、通気性を示す前記透湿性試験の結果が９０％となるもの）を用いた。
（ロ）シリコネート系表面処理剤として、コーティング・テクノロジーズ・インターナショナル社製、「Ｂ＆Ｂプルーフ」（撥水性を示す前記透水量試験の結果が３．８ｍｌ／ｍ2・日となり、通気性を示す前記透湿性試験の結果が９５％となるもの）を用いた。
（ハ）コロイダルシリカ系表面処理剤として、ＳＮＣ社製、「ＳＮＣウルトラシリカ」（撥水性を示す前記透水量試験の結果が３．０ｍｌ／ｍ2・日となり、通気性を示す前記透湿性試験の結果が１００％となるもの）を用いた。
（ニ）ケイ酸塩系表面処理剤として、アストン社製、「ＣＳ２１」（撥水性を示す前記透水量試験の結果が３．２ｍｌ／ｍ2・日となり、通気性を示す前記透湿性試験の結果が１００％となるもの）を用いた。
（ホ）エポキシ樹脂系表面処理剤として、日本特殊塗料社製、「タフバリアー」（撥水性を示す前記透水量試験の結果が０ｍｌ／ｍ2・日となり、通気性を示す前記透湿性試験の結果が０％となるもの）を用いた。
<Surface treatment agent>
As the surface treatment agent, the following were used.
(I) As a silane-based surface treatment agent, “Reflepaset Supersilane” manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. (the result of the water permeability test showing water repellency was 2.7 ml / m 2 · day, indicating air permeability) (The result of the moisture permeability test is 90%).
(B) As a siliconate-based surface treatment agent, “B & B proof” manufactured by Coating Technologies International Co., Ltd. (the result of the water permeability test showing water repellency was 3.8 ml / m 2 · day, indicating the air permeability. The wettability test result was 95%).
(C) As a colloidal silica-based surface treatment agent, “SNC Ultra Silica” manufactured by SNC (the result of the water permeability test showing water repellency is 3.0 ml / m 2 · day, and the moisture permeability test showing air permeability) In which the result is 100%).
(D) As a silicate surface treatment agent, “CS21” manufactured by Aston Co., Ltd. (result of the water permeability test showing water repellency becomes 3.2 ml / m 2 · day, and the moisture permeability test showing air permeability) The result is 100%).
(E) As a surface treatment agent for epoxy resin, “Tough Barrier” manufactured by Nippon Special Paint Co., Ltd. (The result of the water permeability test showing water repellency is 0 ml / m 2 · day, and the result of the moisture permeability test showing air permeability) In which 0% is obtained).
＜実施例１〜４＞
１．供試体の作製
平行して埋設された３本の各鋼材の上方に位置するコンクリート本体の表面（３０×３０ｃｍ）に各鋼材に沿って凹溝（深さ：２５ｃｍ）を３本形成し、該凹溝内に陽極材を配置した。
そして、硬化前のセメントモルタル（被覆材）で凹溝を埋め込んで、セメントモルタルを硬化させてコンクリート構造物を作製した。
次に、セメントモルタルの表面及びその周囲のコンクリート本体の表面に、上記（イ）〜（ニ）の各表面処理剤を塗布し、供試体を作製した。具体的には、表面処理剤の塗布量が下記表１に示す通りとなるように、コンクリート構造物の表面に表面処理剤を塗布し、自然乾燥させて供試体とした。各実施例で使用した表面処理剤については、下記表１に示す通りである。
<Examples 1-4>
1. Preparation of specimens Three concave grooves (depth: 25 cm) are formed along each steel material on the surface (30 × 30 cm) of the concrete body located above the three steel materials embedded in parallel, An anode material was placed in the groove.
And a ditch | groove was embedded with the cement mortar (coating material) before hardening, and the cement mortar was hardened, and the concrete structure was produced.
Next, each surface treating agent of said (i)-(d) was apply | coated to the surface of the cement mortar and the surrounding concrete main body, and the test body was produced. Specifically, the surface treatment agent was applied to the surface of the concrete structure so that the coating amount of the surface treatment agent was as shown in Table 1 below, and the sample was naturally dried to obtain a specimen. The surface treatment agent used in each example is as shown in Table 1 below.
２．試験方法
鋼材及び陽極材を、電線を介して電源に連結し、陽極材と鋼材との間の電流密度が１００ｍＡ／ｍ2となるように電流を流した状態で、陽極材が埋め込まれている供試体の表面に対して模擬海水（マリンエッセンスを用いて塩化物イオン濃度が約３％となるようにしたもの）を散布した。散布方法としては、１時間当り６０ｌ／ｍ2の散布量で４時間散布後、２０時間常温で乾燥させる操作を繰り返した。そして、３ヶ月後及び６ヶ月後の状態について評価を行なった。
2. Test method A steel material and an anode material are connected to a power source via an electric wire, and the anode material is embedded in a state in which a current flows so that a current density between the anode material and the steel material becomes 100 mA / m 2 . Simulated seawater (with a marine essence adjusted to a chloride ion concentration of about 3%) was sprayed on the surface of the specimen. As a spraying method, an operation of spraying at a spraying amount of 60 l / m 2 per hour for 4 hours and then drying at room temperature for 20 hours was repeated. Then, the state after 3 months and 6 months was evaluated.
３．評価方法１
上記の試験後、陽極材周辺のセメントモルタルを除去し、除去したセメントモルタルの陽極材と接触していた部分に次亜塩素酸が発生しているか否かを確認した。確認方法としては、次亜塩素酸が発生している場合に赤褐色に変色する検出試薬（共立理化学研究所製、製品名：パックテスト ＷＡＫ−ＣｌＯ・ＤＰから取り出したもの）を当該部分に散布し、赤褐色に変色しなかった場合を「○」、変色した場合を「×」として下記表１に記載した。なお、検出試薬は、海水などの塩素イオンには反応しないものである。
3. Evaluation method 1
After the above test, the cement mortar around the anode material was removed, and it was confirmed whether hypochlorous acid was generated in the portion of the removed cement mortar that was in contact with the anode material. As a confirmation method, when hypochlorous acid is generated, a detection reagent that turns reddish brown (manufactured by Kyoritsu Riken, product name: Pack Test WAK-ClO · DP) is sprayed on the part. In Table 1, the case where the color did not change to reddish brown was described as “◯”, and the case where the color changed was indicated as “x”. The detection reagent does not react with chlorine ions such as seawater.
４．評価方法２
上記の試験後、被覆材の外観を目視にて確認し、変色（脱色）の有無や、表面の膨れ・剥がれの有無を確認した。評価結果については、下記表１に示す。
4).
After the above test, the appearance of the covering material was visually confirmed to confirm the presence or absence of discoloration (decoloration) and the presence or absence of surface swelling / peeling. The evaluation results are shown in Table 1 below.
＜比較例１＞
表面処理剤を塗布しなかったこと以外は、実施例と同一条件で供試体を作製し、試験及び評価を行なった。評価結果については、下記表１に示す。
<Comparative Example 1>
Except that the surface treatment agent was not applied, specimens were prepared under the same conditions as in the examples, and the tests and evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 1 below.
＜比較例２＞
上記（ホ）の表面処理剤を用いたこと以外は、実施例と同一条件で供試体を作製し、試験及び評価を行なった。評価結果については、下記表１に示す。
<Comparative example 2>
Except having used the surface treating agent of said (e), the test body was produced on the same conditions as the Example, and it tested and evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below.
＜まとめ＞
次亜塩素酸の検出結果において、実施例１〜４と比較例１とを比較すると、表面処理剤を塗布した各実施例の方は、６ヶ月経過後においても次亜塩素酸の発生が確認されなかった。これに対し、比較例１では、６ヶ月経過後に次亜塩素酸の発生が確認された。
また、外観の評価においては、各実施例では、外観に異常は見られなかったが、比較例１では、６ヶ月経過後に被覆材の変色が確認された。このような変色は、次亜塩素酸の発生によって被覆材が劣化した際に生じるものである。
以上の結果から、本発明の如き表面処理剤を塗布することによって、模擬海水が供試体の内部へ侵入するのが防止され、長期間に亘って次亜塩素酸の発生を防止することができると認められる。
<Summary>
In the detection results of hypochlorous acid, comparing Examples 1 to 4 with Comparative Example 1, it was confirmed that each of the examples coated with the surface treatment agent generated hypochlorous acid even after 6 months. Was not. On the other hand, in Comparative Example 1, generation of hypochlorous acid was confirmed after 6 months.
In addition, in the evaluation of the appearance, no abnormality was observed in the appearance in each example, but in Comparative Example 1, the discoloration of the coating material was confirmed after 6 months. Such discoloration occurs when the coating material deteriorates due to the generation of hypochlorous acid.
From the above results, by applying the surface treating agent as in the present invention, the simulated seawater is prevented from entering the inside of the specimen, and the generation of hypochlorous acid can be prevented over a long period of time. It is recognized.
次に、実施例１〜４と比較例２とを比較すると、各実施例も比較例２も次亜塩素酸の発生は確認されず、何れの場合も模擬海水が供試体の内部へ侵入するのが防止されたことが認められる。しかし、外観の評価では、比較例２のみに膨れや剥がれが確認された。このような膨れや剥がれは、陽極材と鋼材との間に電流を流すことによって発生した酸素ガスが供試体の表面から放散されずに供試体の表面に溜まってしまったために生じるものである。
以上の結果から、本発明の如き表面処理剤を塗布することによって、供試体の内部で発生したガス成分を外部へ放散させることができ、被覆材の外観に異常が生じるのを防止することができると認められる。
Next, when Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 are compared, generation of hypochlorous acid is not confirmed in each of Examples and Comparative Example 2, and in either case, simulated seawater enters the inside of the specimen. It is recognized that this has been prevented. However, in the evaluation of the appearance, only the comparative example 2 was confirmed to be swollen or peeled off. Such swelling or peeling occurs because oxygen gas generated by passing an electric current between the anode material and the steel material is not dissipated from the surface of the specimen and is accumulated on the surface of the specimen.
From the above results, by applying the surface treating agent as in the present invention, it is possible to dissipate the gas component generated inside the specimen and to prevent the appearance of the coating material from being abnormal. It is recognized that it can be done.
つまり、上記のような撥水性及び通気性を有する表面処理剤を塗布することによって、塩素成分を含有する水分が陽極材の周辺に侵入するのを防止することができ、次亜塩素酸の発生を防止することができると共に、発生したガス成分を外部へ放散させることができ、コンクリート構造物の外観に異常が生じるのを防止することできると認められる。 In other words, by applying a surface treatment agent having water repellency and breathability as described above, moisture containing a chlorine component can be prevented from entering the periphery of the anode material, and hypochlorous acid is generated. It is recognized that the generated gas component can be dissipated to the outside and the appearance of the concrete structure can be prevented from being abnormal.
Claims (4)
コンクリート構造物の表面に露出した被覆材の表面と、該被覆材の表面の周囲に位置するコンクリート本体の表面とに、撥水性及び通気性を有する表面処理剤を塗布することで、コンクリート構造物の表面側の領域に撥水通気層を形成することを特徴とする電気防食工法。 This is an anti-corrosion method that prevents corrosion of steel by passing an electric current between the steel and the anode material in a concrete structure in which the anode material is covered with a covering material on the concrete body in which the steel material is embedded. And
By applying a surface treatment agent having water repellency and air permeability to the surface of the covering material exposed on the surface of the concrete structure and the surface of the concrete body located around the surface of the covering material , the concrete structure An anticorrosion method characterized by forming a water-repellent breathable layer in a region on the surface side.
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