JP5706753B2 - 橋桁端部の電気防食方法 - Google Patents

Description

本願発明は、コンクリートが劣化した橋桁端部を補修し、電気防食を施す橋桁端部の電気防食方法に関するものである。

多径間のコンクリート橋における橋桁と橋桁との間、又は橋桁と橋台との間には、温度変化、コンクリートのクリープ及び乾燥収縮等により生じる橋桁の伸縮を許容するための空間すなわち桁遊間が形成されている。この桁遊間の上部には、この桁遊間を跨ぐように伸縮装置が設けられ、橋面すなわち車輌等の走行面の連続性を維持し、安全に走行できる状態としている。
伸縮装置には、路面を通行する車両によって繰り返し衝撃が作用し、経年劣化が生じることなどから防水性が失われる場合が多い。伸縮装置の防水性が失われると、雨水等が桁遊間に流入して橋桁の端部が湿潤状態となっている時間が長くなり、鉄筋が腐食し易くなる。そして、鉄筋は腐食によって体積膨張を生じ、かぶり部分のコンクリートが劣化する。

このような橋桁の端部におけるコンクリートの劣化を防止するために電気防食を施すことが知られている。
例えば、特許文献１には、平行に配置された複数のＰＣ桁の端部に電気防食を施す方法が記載されている。この電気防食方法では、複数のＰＣ桁を連結するように設けられた横桁に、橋桁の支間中央側から電極挿入孔を形成し、電気防食用陽極を挿入して埋設する。そして、陽極とＰＣ桁内の鉄筋との間に直流電圧を印加するものである。この電気防食方法では、横桁の支間中央側の面から陽極を埋設するので、橋桁間に十分な作業空間が存在しなくても橋桁端部に電気防食を施すことができる。

特開２００９−１７９８７６号公報

しかしながら、上記のような電気防食方法では、橋桁端部や横桁のコンクリートの桁遊間に面する部分が既に劣化している場合には、劣化部分の補修ができず、別途に桁端の補修を行う必要がある。

本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、十分な作業空間が存在しない橋桁と橋桁との間の桁遊間から橋桁端部の劣化したコンクリートを修復するとともに修復後の橋桁端部に電気防食を施すことができる橋桁端部の電気防食方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 橋桁の端面が他の橋桁の端面と対向する橋桁端部、又は橋桁の端面が橋台と対向する橋桁端部の電気防食方法であって、
橋桁端部のコンクリートを、橋桁の端面近くに埋め込まれている鉄筋が露出するまではつり取るとともに、鉄筋の錆を除去する工程と、 橋桁の伸縮を許容する程度に柔軟に変形する目地材に、該目地材と間隔を保持して陽極部材を取り付けておく工程と、 端部をはつり取った前記橋桁の端面と対向する位置に前記目地材を配置し、前記陽極部材が前記目地材と前記橋桁の端面との間で前記鉄筋と非接触となるように、該目地材を支持する工程と、 前記鉄筋と前記陽極部材との間に直流電圧を印加するための導電線を配置する工程と、 前記橋桁の端面と前記目地材との間にモルタルを充填する工程と、を含むことを特徴とする橋桁端部の電気防食方法を提供する。

この橋桁端部の電気防食方法では、橋桁と橋桁との間、又は橋桁と橋台との間の狭い空間に、陽極部材を目地材に支持させた状態で配置することができる。つまり、予め目地材の所定の位置に陽極部材を取り付けておいて配置することができ、効率よく正確な位置に陽極部材を配置することが可能となる。そして、目地材と端部がはつり取られた橋桁との間にモルタルを充填することにより、陽極部材を埋め込むとともに橋桁の端部を所定の寸法に復元し、鉄筋を埋め込むことができる。この陽極部材と鉄筋との間に直流電圧を印加することにより、鉄筋の腐食が抑制される。また、橋桁に温度変化等が生じたときには、目地材が変形して橋桁の伸縮を許容する。

請求項２に係る発明は、 請求項１に記載の橋桁端部の電気防食方法において、 前記陽極部材は、帯状に形成された部材を用い、 該陽極部材を保持する支持部材によって前記目地材に支持させるものとし、 前記支持部材は、 帯状となった前記陽極部材の長さ方向の複数の位置に設けられ、該陽極部材を囲むように保持するとともに前記目地材に当接されるスペーサと、 保持された前記陽極部材を囲む位置に複数が設けられ前記スペーサを前記陽極部材の長さ方向に連結する連結部材と、を有するものとする。

この橋桁端部の電気防食方法では、陽極部材を簡単な作業で目地材に支持させることができるとともに、橋桁の端部と対向するように配置したときに、陽極部材と橋桁端部内に埋設されている鉄筋との間に隙間を保持し、電気的な短絡を防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の橋桁端部の電気防食方法において、前記目地材は、板状に形成されており、 該目地材の一方の面に前記陽極部材を保持する前記支持部材を取り付け、 前記支持部材が一方の面に取り付けられた２枚の前記目地材を、他方の面を互いに対向させて重ね合わせ、 これらの目地材を前記橋桁の端面と他の橋桁の端面との間に配置するものとする。

この橋桁端部の電気防食方法では、目地材のそれぞれに陽極部材を効率よく取り付けることができる。また、２枚の目地材は、橋桁が伸長したときは圧縮変形が生じて橋桁の伸長を許容する。一方、橋桁が収縮したとき、特に橋桁と橋桁との間隔又は橋桁と橋台との間隔が大きく拡大するような場合には、２枚の目地材の間が離隔されて、２枚の目地材のそれぞれが橋桁端部又は橋台に保持された状態で橋桁の収縮を許容することができる。

以上説明したように、この橋桁端部の電気防食方法では、十分な作業空間が存在しない橋桁間又は橋桁と橋台との間で、橋桁端部を修復するとともに電気防食を施すことが可能となる。

本願発明に係る橋桁端部の電気防食方法を適用することができる橋桁の一例を示す側面図及び断面図である。 図１に示す橋桁の端部を示す縦断面図である。 本願発明に係る橋桁端部の電気防食方法の工程を示す概略図である。 本願発明に係る橋桁端部の電気防食方法の工程を示す概略図である。 チタンメッシュが取り付けられた目地材を橋桁と橋桁との間に配置した状態の拡大断面図である。 支持部材によってチタンメッシュが保持された状態を示す概略斜視図である。 チタンメッシュを保持する支持部材を目地材に取り付けた状態を示す概略断面図である。 チタンメッシュが取り付けられ、橋桁と橋桁との間に配置された目地材を示す正面図である。 チタンメッシュが取り付けられた目地材を橋桁と橋桁との間に配置した状態の他の例を示す断面図である。 チタンメッシュを保持する支持部材の他の例を示す概略斜視図である。 チタンメッシュを保持する支持部材の他の例を示す概略斜視図である。 チタンメッシュを保持する支持部材の他の例を示す概略斜視図である。

以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明に係る橋桁端部の電気防食方法を適用することができる橋桁の一例を示す概略側面図及び横断面図である。図２は、図１に示す橋桁の端部を示す縦断面図である。
この橋桁１，２は、図１に示すように、橋脚３と橋脚４との間及び橋脚３，４と橋台５，６との間に架け渡されたものであり、プレストレストコンクリートからなる複数の主桁１０をほぼ平行に配列して形成されている。主桁１０の断面形状はほぼＴ型となっており、隣り合う主桁１０の上床版部１０ａの間にコンクリート１１が現場打設されて、連続するコンクリート床版が形成されている。この上面に舗装１６が施され、路面が形成される。
上記主桁１０の端部には、図２に示すように横桁１２が設けられ、複数の主桁１０が一体となっており、これらが支承１３によって橋脚３，４又は橋台５，６の上に支持されている。

本実施の形態においては、上記橋桁１，２は単純支持されたものであり、これらの橋桁の一方の端部は該橋桁の軸線方向の移動が固定され、他方の端部は移動が許容されるものである。したがって、同一の橋脚３の上に支持された橋桁の端部は、一方が固定され他方は移動が許容されるものとなっている。これらの橋桁１，２の端面間には、橋桁の伸縮量に応じて桁遊間１４が形成されている。そして、桁遊間１４の上方には橋桁間を跨ぐように伸縮装置１５が設けられるとともに、橋桁１，２上に舗装１６が敷設され、連続した路面が形成されている。
なお、同一の橋脚の上に支持される２つの橋桁がいずれも移動を許容するように支持されるものとしてもよいし、双方を固定するものであってもよい。双方を固定するものでも、回転方向の変位を許容するように同様に桁遊間が設けられる。

上記のような橋桁１，２の端部は、端面付近に埋め込まれた鉄筋の腐食が生じ易く、コンクリートが劣化しているものがある。このような橋桁の端部を修復し、修復後における鉄筋の電気防食を施す方法について次に説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、高圧水噴流（ウォータジェット）をノズル２１から橋桁１，２の端部の劣化したコンクリートに向けて噴射し、コンクリート内に配設されている鉄筋１７が露出するまでコンクリートをはつり取る。また、ウォータジェットを上記鉄筋１７にも噴きつけて健全な部分を露出させ、鉄筋の表面に生じた錆を除去する。

その後、図３（ｂ）に示すようにコンクリートをはつり取った部分の底部に型枠２２を設ける。この型枠２２は、端面が対向する双方の橋桁１，２間に連続するように設ける。そして、予め陽極部材であるチタンメッシュ２３，２４が取り付けられた目地材２５を、２つの橋桁１，２間に上方から降下させるようにして配置する。

上記チタンメッシュ２３，２４は、チタンを主成分とする網状の部材であり、帯状に長く形成されている。このチタンメッシュ２３，２４は、図５及び図６に示すように支持部材２６，２７によって保持し、この支持部材２６，２７を目地材２５に取り付ける。
上記支持部材２６は合成樹脂からなり、図６に示すように、陽極部材であるチタンメッシュ２３を保持する複数のスペーサ３１と、これらを連結する連結部材３３とで構成されており、スペーサ３１に開削された複数の結合穴のそれぞれに連結部材３３を挿通して、帯状となったチタンメッシュ２３の長さ方向に複数のスペーサ３１を連結したものである。

上記スペーサ３１は、ほぼ四角形に形成されており、その一つの端縁３１ａを目地材２５に当接した状態で固定するものである。この目地材２５に当接される端縁から離れた位置にチタンメッシュ２３を保持するための切り欠き３１ｂが設けられている。つまり、この切り欠き３１ｂ内にチタンメッシュ２３を挿通することにより、チタンメッシュ２３の周囲を囲むように支持することができるようになっている。この切り欠き３１ｂは、帯状となったチタンメッシュ２３の幅方向に長い形状となっており、帯状の面が目地材２５の表面と対向するように形成されている。また、切り欠き３１ｂの一端がスペーサの外周縁に開放されており、この開放部分３１ｃからチタンメッシュ２３を容易に切り欠き３１ｂ内に保持させることができるものとなっている。
また、スペーサ３１には上記切り欠き３１ｂの他に、円形の開口３１ｄや台形状の切り欠き３１ｅが設けられ、モルタル内に埋め込まれて一体に保持されるとともにモルタルの連続性を維持するものとなっている。

上記連結部材３３は、チタンメッシュ２３を保持する切り欠き３１ｂの周囲を囲むように複数が設けられている。したがって、チタンメッシュ２３が橋桁側又は目地材側に大きく変形するのを拘束するものとなっている。つまり、連結部材３３ａがチタンメッシュ２３と橋桁内に配置された鉄筋１７との間にあって、チタンメッシュ２３が鉄筋１７と接触するのを防ぎ、電気的な短絡を防止するものとなっている。また、目地材２５と対向する側にも連結部材３３ｂがあり、チタンメッシュ２３が目地材側に大きく変形するのを防止するものとなっている。

上記目地材２５は、橋桁１，２の伸縮を許容する程度に柔軟に変形する素材、例えば合成樹脂やゴムを発泡させたもの、又はアスファルトコンパウンドに繊維質材料等を混合したエラスタイト等が用いられ、板状に成形したものである。
この目地材２５は２枚を重ね合わせたものであり、それぞれの目地材の一方の表面に支持部材２６，２７を取り付け、陽極となるチタンメッシュ２３，２４を保持させる。

支持部材２６，２７の目地材２５への取り付けは、図５及び図７に示すように、目地材２５を貫通する結束線３４によって行う。つまり、目地材２５ａ，２５ｂのスペーサ３１が当接される位置付近に結束線３４を貫通させ、支持部材２６，２７のスペーサ３１に巻き回して結束する。この結束線３４は、非導電性の材料、例えば合成樹脂等からなるものを用いるのが望ましい。
このように一方の表面に支持部材２６，２７が取り付けられた２枚の目地材２５ａ，２５ｂを、支持部材２６，２７が取り付けられていない面を対向させて重ね合わせる。このように重ね合わせた状態で吊り上げ、橋桁１，２間の上方からゆっくりと下降させて型枠２２上に支持させ、橋桁１，２間の空間における所定の位置に支持する

なお、本実施の形態では、図８に示すように、目地材２５は橋桁１，２の幅方向（幅員）に配列された６つの部分に分割されており、これらを順次に橋桁１，２間に配置する。また、分割された目地材２５のそれぞれに取り付けられているチタンメッシュ２３，２４は、帯状となったものを橋桁端面の鉛直方向に取り付け、橋桁１，２の幅方向に所定の間隔で配列したが、配置する方向、本数、間隔は鉄筋へ流入させる防食電流の強さ等に基づいて適宜に決定することができる。
また、本実施の形態では、目地材２５として厚さ約２５ｍｍのエラスタイトを２枚背中合わせにして使用したが、厚さは必要な桁遊間の大きさに応じて決定することができ、合成樹脂、合成ゴム等の他の材料を用いることもできる。

このように、支持部材２６，２７によってチタンメッシュ２３，２４が取り付けられた目地材２５を橋桁１，２間の所定の位置に配置すると、図８に示すように橋桁間の側部に型枠２８を設けるとともに、チタンメッシュ２３と橋桁端部の鉄筋１７とにそれぞれ導電線４１，４２を接続し、これらを型枠２８の外側に引き出しておく。そして、図４（ａ）に示すように、橋桁間の上方よりモルタルを流し込み、端部がはつり取られた橋桁１，２と目地材２５との間にモルタルを充填する。
モルタルが硬化すると、底型枠２２及び側部の型枠２８を撤去し、図４（ｂ）に示すようにチタンメッシュ２３，２４と鉄筋１７に接続した導電線４１，４２を電源装置４３に接続する。また、橋桁１，２間の上部に伸縮装置１５を取り付け、舗装１６を復元して橋桁端部の修復及び電気防食を施す工事を終了する。

上記電源装置４３は、チタンメッシュ２３，２４と鉄筋１７との間に直流電流を印加するものである。つまり、外部電流方式の電気防食を施すものであり、電源装置４３と陽極部材であるチタンメッシュ２３，２４と防食する橋桁内の鉄筋１７とを含む電気回路を形成し、防食電流をチタンメッシュ２３，２４から鉄筋１７へ流入させることにより、鉄筋の腐食を防止するものである。
なお、電源装置として太陽光で発電するものを用いることもできる。

上記伸縮装置１５は、鋼部材に支持されたゴム材を用いるもの、鋼からなるフィンガージョイント等、桁遊間の伸縮量に応じて公知のものを用いることができる。

以上説明したように、陽極となるチタンメッシュ２３，２４が予め目地材２５に取り付けられた状態で橋桁１，２間に配置されるので、作業空間がきわめて狭い橋桁１，２間で、橋桁１，２の端部を修復するともに、電気防食を施すことが可能となる。

なお、本願発明の橋桁端部の電気防食方法は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の範囲内で他の形態として実施することもできる。
例えば、上記目地材は２枚を背中合わせにして橋桁１，２間に配置したが、上記目地材２５に代えて、図９に示すように１枚の目地材５１の両面に陽極部材であるチタンメッシュ５２，５３を取り付け、これを橋桁１，２間に配置することもできる。
１枚の目地材５１を配置する場合は、桁遊間の大きさに応じて厚さが大きい目地材を用い、目地材５１の一方の面から他方の面まで貫通する結束線５４で支持部材５５を目地材５１の一方の表面に取り付ける。また、他方の表面には、図１０に示すようなスペーサ６１に台座プレート６２が設けられている支持部材５６を用い、台座プレート６２を目地材５１に接着して取り付けるのが望ましい。この接着には、例えばエポキシ樹脂等の接着剤を用いることができる。

このようにチタンメッシュ５２，５３が取り付けられた目地材５１を用いると、橋桁１，２の収縮量が大きくなったときに、目地材５１は一方の橋桁１に付着して保持されるともに、他方の橋桁２に埋め込まれて目地材５１に接着されていた支持部材５６が目地材５１から剥離され、目地材５１と橋桁２とが離隔されて橋桁１，２の大きな収縮量を許容する。

また、図８に示す実施の形態では、施工の便宜のために、目地材２５を橋桁１，２の幅方向（幅員方向）に６分割して配置したが、橋桁の幅員が小さいときには分割しなくてもよいし、分割するときには作業の効率等を考慮して分割数を設定することができる。
目地材２５，５１に支持部材２６，２７，５６を取り付ける方法として、上記実施の形態では結束線３４，５４を用いて結束する方法、接着剤で接着する方法を採用したが、これらに限定されるものではなく、適宜に他の方法を採用することができる。
さらに、スペーサ３１，６１は、上記実施の形態で説明したものの他にさまざまな形状に成型されたものを用いることができる。例えば、図１１に示すように、チタンメッシュ６３を保持する切り欠き６４が設けられた部分６５をテーブル状の脚部６６で保持するものを用いることができる。また、図１２（ａ）に示すようにチタンメッシュ６７を保持する切り欠き６８が設けられた部分６９の周囲に、放射状に複数の張り出し部７０が設けられたスペーサを用い、これらを連結部材７１で連結したものを支持部材として用いることができ、図１２（ｂ）に示すように、同様の張り出し部７２を備えるスペーサの周囲に環状の外周部材７３を有する支持部材を用いることもできる。

また、上記実施の形態では、陽極部材としてチタンメッシュが用いられているが、チタンメッシュに限定されるものではなく、チタンの棒状部材、帯状となった板材等を用いることもできる。材質はチタンが望ましいが、腐食することなく陽極として機能する材料であれば使用することができる。

一方、上記実施の形態では、プレストレストコンクリートの主桁１０を複数並べた橋桁の端部を修復し、電気防食を施すものであったが、断面形状はこれに限定されるものではなく箱形の断面の橋桁、穴あきスラブ（いわゆるホロースラブ）からなる橋桁等に適用することができる。また、鉄筋コンクリートの橋桁、コンクリートと鋼部材との複合桁等に適用することもできる。さらに、上記実施の形態では、橋脚上で橋桁の端面と隣接する支間の橋桁の端面とが対向する部分で、修復及び電気防食を行うものであったが、橋桁の端面と橋台とが対向する部分にも同様に適用することができる。このときには、目地材の一方の面のみに陽極部材を取り付けておき、他方の面を橋台の立面に接触させて目地材を配置するものとなる。

１，２：橋桁、 ３，４：橋脚、 ５，６：橋台、
１０：主桁、 １１：現場打設するコンクリート、 １２：横桁、 １３：支承、 １４：桁遊間、 １５：伸縮装置、 １６：舗装、 １７：鉄筋、
２１：ノズル、 ２２：型枠、 ２３，２４：チタンメッシュ（陽極部材）、 ２５：目地材、 ２６，２７：支持部材、 ２８：側型枠、
３１：スペーサ、 ３１ａ：スペーサの目地部材に当接される端縁、 ３１ｂ：チタンメッシュを保持する切り欠き、 ３３：連結部材、 ３４：結束線、
４１，４２：導電線、 ４３：電源装置、
５１：目地材、 ５２，５３：チタンメッシュ、 ５４：結束線、 ５５，５６：支持部材、
６１：スペーサ、 ６２：台座プレート、 ６３：チタンメッシュ、 ６４：切り欠き、 ６５：スペーサのチタンメッシュを保持する切り欠きが設けられた部分、 ６６：脚部、 ６７：チタンメッシュ、 ６８：切り欠き、 ６９：スペーサのチタンメッシュを保持する切り欠きが設けられた部分、 ７０：張り出し部、 ７１：連結部材、 ７２：張り出し部、 ７３：外周部材

Claims (3)

1. 橋桁の端面が他の橋桁の端面と対向する橋桁端部、又は橋桁の端面が橋台と対向する橋桁端部の電気防食方法であって、
   橋桁端部のコンクリートを、橋桁の端面近くに埋め込まれている鉄筋が露出するまではつり取るとともに、鉄筋の錆を除去する工程と、
   橋桁の伸縮を許容する程度に柔軟に変形する目地材に、該目地材と間隔を保持して陽極部材を取り付けておく工程と、
   端部をはつり取った前記橋桁の端面と対向する位置に前記目地材を配置し、前記陽極部材が前記目地材と前記橋桁の端面との間で前記鉄筋と非接触となるように、該目地材を支持する工程と、
   前記鉄筋と前記陽極部材との間に直流電圧を印加するための導電線を配置する工程と、
   前記橋桁の端面と前記目地材との間にモルタルを充填する工程と、を含むことを特徴とする橋桁端部の電気防食方法。
2. 前記陽極部材は、帯状に形成された部材を用い、
   該陽極部材を保持する支持部材によって前記目地材に支持させるものとし、
   前記支持部材は、 帯状となった前記陽極部材の長さ方向の複数の位置に設けられ、該陽極部材を囲むように保持するとともに前記目地材に当接されるスペーサと、 保持された前記陽極部材を囲む位置に複数が設けられ前記スペーサを前記陽極部材の長さ方向に連結する連結部材と、を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の橋桁の電気防食方法。
3. 前記目地材は、板状に形成されており、
   該目地材の一方の面に前記陽極部材を保持する前記支持部材を取り付け、
   前記支持部材が一方の面に取り付けられた２枚の前記目地材を、他方の面を互いに対向させて重ね合わせ、
   これらの目地材を前記橋桁の端面と他の橋桁の端面との間に配置することを特徴とする請求項２に記載の橋桁端部の電気防食方法。

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