JP6433278B2 - 電気防食工法 - Google Patents

Description

本発明は、海岸等の水際に設置されたコンクリート構造物の電気防食工法に関する。

従来より、鉄筋、鉄骨あるいは鋼管等の防食方法として外部電源方式と流電陽極方式とが知られている。

外部電源方式は、錆の発生時に流れる電流の向きとは逆向きの電流を外部電源から与えることにより錆を防止する方法である。また流電陽極方式は、防食対象の鉄筋等よりも錆びやすいＺｎ等の犠牲陽極を配置してその犠牲陽極を錆びさせることにより、防食対象の鉄筋等の錆を防止する方法である。

特許文献１には、鉄筋コンクリート構造物において、外部電源方式と流電陽極方式のいずれにも適用可能な電気防食工法が開示されている。

特開２０１２−１４４７７１号公報

従来、鋼管杭等の鉄製構造物については、設置当初から防食対策が行なわれてきたが、コンクリート構造物の場合は、内部の鉄筋等の錆が急速に進行することは設置当初は想定されておらず、既設のコンクリート構造物の鉄筋等を如何にして防食するかが大きな問題となってきている。

ここで、コンクリート構造物に防食工事を施すにあたり、外部電源方式を採用するか流電陽極方式を採用するかが問題となる。外部電源方式は外部電源から電流を与える方式であるため、その電流量を調整することができ、適切な防食を行なうことが可能である。しかし、その反面、外部電源を設置してその外部電源を常時運転しておく必要があり、設置費用や運転費用が嵩むという欠点がある。

一方、流電陽極方式は、例えばＺｎやＡｌ等の棒状等の犠牲陽極をコンクリート表面に貼り付けたりコンクリート中に埋め込めばよく、その犠牲陽極の定期的な交換は必要となるものの、その交換等の費用を含めても外部電源方式と比べコストの低減が図られる。しかしながら、この流電陽極方式の場合、コンクリートが乾いていては電流が流れ難く、コンクリートが湿った場所のほうが結果が期待できる。

外部電源方式と流電陽極方式のそれぞれについて上記の得失が存在する中で、例えば海岸のコンクリート桟橋等、水際に設置されたコンクリート構造物を如何にして防食するかが問題となる。

さらに施工について考えると、外部電源方式に用いられる帯状陽極材を設置するためには、既設コンクリート表面に連続した溝を切削する必要があるが、切削位置が水際に近接している場合には、作業空間を確保することが困難な場合が多く、施工上の問題となることが多い。状況によっては水に浸かりながらの作業となったり、桟橋の梁の底面などは溝の切削が不可能なこともある。また、海洋構造物の場合には潮の干満により水面高さが変化するため、水際に近接する部分への施工可能な時間が限定され、作業効率が悪くなることもある。

本発明は、上記事情に鑑み、例えば海岸のコンクリート桟橋等、水際に設置されたコンクリート構造物に有効な防食工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の防食工法は、水際に設置されたコンクリート構造物の電気防食工法において、
上記コンクリート構造物に、流電陽極方式による電気防食と、外部電源方式による電気防食との双方を施工する。

ここでは、水際に設置されたコンクリート構造物、例えば海水面上に張り出して海水面に対面するように設置されたコンクリート桟橋に外部電源方式による防食工事を施すことを考える。外部電源方式の場合、例えば対象のコンクリート構造物に溝が設けられて網状のチタンの電極が埋め込まれる。その電極は、外部の直流電源のプラス電極に接続される。その直流電源のマイナス電極は、そのコンクリート構造物の鉄筋あるいは鉄骨に接続される。直流電源から供給される電流は、埋め込まれた電極からコンクリート内を流れ、鉄筋等を経由して直流電源に戻る。

ここで、上記のコンクリート桟橋の場合、海水面からの距離、潮の干満、波が打ち付けられる部位か否か等によってコンクリートの含水率が大きく異なる。このように、水際のコンクリート構造物の場合、その部位によってコンクリートの含水率が大きな異なるこのようなコンクリート構造物の複数の部位のそれぞれに電極を埋め込んでそれら複数の電極を共通の外部電源に接続すると、含水率の高い部位に埋め込まれた電極にのみ大きな電流が流れて過防食となり、一方、含水率の低い部位に埋め込まれた電極には電流が僅かしか流れずに防食が不完全となるおそれがある。これを防止するには、複数台の外部電源を設置して、含水率の高い部位に埋め込まれた電極と含水率の低い部位に埋め込まれた電極をそれぞれ別々の外部電源に接続して互いに独立に電流値を制御する必要がある。この場合、外部電源方式は流電陽極方式と比べコストが高い上に、複数台の外部電源を備えるのでは益々コスト高となる。

次に、上記のコンクリート桟橋等、水際に設置されたコンクリート構造物に流電陽極方式による防食工事を施すことを考える。

流電陽極方式の場合、例えば棒状の亜鉛からなる電極がコンクリートに埋め込まれてその電極とそのコンクリート構造物を構成している鉄筋あるいは鉄骨等とが導体で接続される。すると、その導体を通る経路とコンクリートを通る経路とからなる循環経路を電流が流れてその電極が錆び、これにより鉄筋等の錆の発生が抑えられる。この流電陽極方式の場合、前述の通り、外部電源等の設備は不要であって低コストである。しかしながら、この流電陽極方式の場合もコンクリートを経由して電流が流れる必要がある。しかしながら外部電源という、電源を流すための強制的な力は存在しないため、その電流量はコンクリートの含水率に大きく依存し、コンクリートの含水率が低いと防食の十分な効果は期待できない。

そこで、本発明は、対象のコンクリート構造物に流電陽極方式による電気防食と外部電源方式による電気防食との双方を施工することとしたものである。具体的には、コンクリートの含水率が高い部位には流電陽極方式を採用することでコストを抑えつつ十分な防食効果を得る。一方、コンクリートの含水率が低い部位には外部電源方式を採用することで電流を強制的に流し、含水率の低い部位についても十分な防食効果を得る。含水率の高い部位を排除することで、まとめて配線することができて、外部電源の設置台数が少なくて済み、過剰なコスト高を避けることができる。

ここで、本発明の電気防食工法は、上記コンクリート構造物の、水面に相対的に近接した部位および水面から相対的に離れた部位に、それぞれ、流電陽極方式による電気防食および外部電源方式による電気防食を施すことを特徴とする。

例えば、その上記コンクリート構造物が、水面上に張り出し水面に対面して広がるコンクリート床板の場合に、そのコンクリート床板下面の、水面に向かって突き出た突出部内における、水面に相対的に近接した部位および水面から相対的に離れた部位に、それぞれ、流電陽極方式による電気防食および外部電源方式による電気防食を施す。

コンクリート構造物の部位ごとの含水率には様々な要因が関係するが、中長期的に見た場合、水面からの距離が大きな要因となる。そこで、水面に相対的に近接した部位に流電陽極方式による電気防食を施し、水面から相対的に離れた部位に外部電源方式による電気防食を施す。

ただし、波が打ち付けられる部位か否か等、水面からの距離のほかに個別の事情が存在するときは、それを考慮することが好ましい。

ここで、本発明の電気防食工法において、流電陽極方式による電気防食を施工するにあたり、施工部位のコンクリートを削孔して棒状電極を挿入し、電解質含有の多孔性充填材にて充填被覆することが好ましく、その電解質中にアルカリシリカ反応抑制剤を含むことが好ましい。

こうすることで、コンクリートに埋め込んだ電極の不動態化を避けることができ、長期に亘って活性が維持される。

以上の本発明によれば、水際に設置されたコンクリート構造物の腐食が有効に防止される。また、流電陽極方式の場合は、コンクリートに削孔して棒状陽極材を挿入して充填材で充填するため、外部電源方式の場合には必要である溝の切削が不要なので、作業空間の確保が困難な部位においては施工的に有利である。さらに、桟橋の梁の底面などが溝の切削が不可能な場合においても、梁の側面から削孔して陽極を挿入することにより、電気防食の効果の見込める位置に陽極を配置することができる。

海岸に設置された桟橋の側面図である。 図１に示す桟橋のコンクリート床板を海水面側から見た底面図である。 図２に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う、コンクリート床板の梁の断面図である。 その梁の側面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、海岸に設置された桟橋の側面図である。

また、図２は、図１に示す桟橋のコンクリート床板を海水面側から見た底面図である。

ここでは、この桟橋１０を構成するコンクリート床板２０を、本発明にいうコンクリート構造物の一例として説明する。

この桟橋１０は、鉄筋コンクリート製のコンクリート床板２０と鋼管杭３０とを備えている。コンクリート床板２０は、海水面５０上に張り出しその海水面５０に対面して広がっている。また、鋼管杭３０は海中に打ち込まれて頭部を海水面５０から突き出し、コンクリート床板２０を下から支えている。この図１に示す海水面５０は、干潮時の水位Ｌ．Ｗ．Ｌを示している。満潮時には水位Ｈ．Ｗ．Ｌまで水嵩が増す。コンクリート床板２０の下面には、海水面５０に向かって突き出して、隣接する鋼管杭３０どうしの間に延びる梁２１が設けられている。

図３は、図２に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う、コンクリート床板の梁断面図である。

また、図４は、その梁の側面図である。

これら図３，図４では、コンクリートはそのシルエットのみ示されている。

この梁２１は、コンクリート床板２０の全体と同様、コンクリート２１１内に鉄筋２１２が埋め込まれた鉄筋コンクリート製である。

この梁２１の、海水面５０寄りの部位には、その梁２１の幅方向（図３の左右方向）に貫通孔２１３が削孔され、その貫通孔２１３内に棒状の亜鉛もしくは亜鉛合金からなる電極３１が挿入され、その電極３１の周囲がアルカリシリカ反応抑制剤を含む電解質を含有した多孔性充填材３２で充填されている。ここで、この電極３１は、導線３３により、鉄筋２１２に接続されている。この亜鉛もしくは亜鉛合金からなる電極３１は、流電陽極方式による電気防食工法における陽極として作用する電極である。また、この電極３１の周りは多孔性充填材３２で充填されている。この多孔性充填材は、その細かな隙間にアルカリシリカ反応抑制剤を含む電解質が含浸されているため、電極３１の不動態化が防止され、長期に亘って活性が維持される雰囲気となっている。

電極３１と鉄筋３２との間は、コンクリートを経由して矢印Ａの向きの電流が流れる。この電極３１は、梁２１内の海水面５０に近接した部位に埋め込まれていて、梁２１の、電極３１の近傍は含水率が高い状態にある。このため、矢印Ａの向きに十分な量の電流が流れ、防食効果を発揮する。

また、この梁２１の電極３１よりも海水面５０から離れた部位の左右の壁には、図４に示すように、梁２１の長手方向に延びる溝２１４が、上下２段にわたって形成され、その溝２１４内にチタンあるいはチタン合金製の網状の電極３４が置かれ、モルタル３５で埋め込まれている。これらの電極３４は、電線３６で、直流電源４０のプラス電極４１に接続されている。また、この直流電源４０のマイナス電極４２は、電線３７で鉄筋２１２に接続されている。溝２１４内に埋め込まれた電極３４は、外部電流方式による防食工法における電極である。直流電源４０のプラス電極４１から電線３６に流れ出た電流は、電極３４から矢印Ｂで示すようにコンクリート内を通って鉄筋２１４に流れ、電線３７を経由してマイナス電極４１に戻る。この直流電源４０は、通常は、商用の交流電源（不図示）から得た電力を整流にして得た直流の電流を流す電源である。

この外部電源方式の場合、外部電源から電流が強制的に流されるため、梁２１の含水率が低い部分であっても所要の電流が流れ、防食効果を発揮する。

ここで、図３に示す４本の電極３４は、いずれも共通の直流電源４０に接続されている。ただし、それらの電極３４は、いずれも、梁２１の、海水面５０から離れた比較的乾燥した部位に埋め込まれていて各電極３４の周りのコンクリートの含水率はほぼ近似しているため、一部の電極３４にのみ電流が流れ過ぎて過防食となり、他の電極３４には電流が流れずに防食効果が得られない、といったアンバランスは回避される。

このように、本実施形態では、コンクリート床板２０の下面の梁２１の海水面５０に近い部位には流電陽極方式による電極を埋め込んで流電陽極方式による防食を行ない、海水面５０から離れた部位には外部電源方式による電極を埋め込んで外部電源方式による防食を行なっている。このため、このコンクリート梁２１は、その全体について適切な防食効果が発揮される。

なおここでは、コンクリート床板２０の下面の梁２１についての電気防食工法を説明したが、コンクリート床板２０と鋼管杭３０とが接続された杭頭２２のコンクリート部分についても同様の電気防食工法を施してもよい。また、コンクリート床板２０の梁２１や杭頭２２を除く本体部分についても、同様の考え方に基づく電気防食工法を施してもよい。ただし、本実施形態の場合、本体部分は梁２１よりも海水面５０から離れているため、特段の事情がない限りは外部電源方式による電気防食工法が採用される。

また、ここでは、桟橋１０を取り上げて本発明の一実施形態としての電気防食工法を説明したが、本発明の電気防食工法は、桟橋１０に限られるものではなく、また、海岸に限られるものではなく、水際に設置される鉄筋コンクリート製あるいは鉄骨コンクリート製のコンクリート構造物に広く適用することができる。

さらに、本実施形態は既設のコンクリート構造物を防食対象としているが、本発明は、既設のコンクリート構造物のみでなく、新設のコンクリート構造物にも適用することができる。

１０ 桟橋
２０ コンクリート床板
２１ 梁
２２ 杭頭
３０ 鋼管杭
３１ 流電陽極の電極（亜鉛）
３２ 多孔性充填材
３３ 導線
３４ 外部電源の電極（チタン）
３５ モルタル
３６，３７ 電線
４０ 直流電源
４１ プラス電極
４２ マイナス電極
５０ 海水面
２１１ コンクリート
２１２ 鉄筋
２１３ 貫通孔
２１４ 溝

Claims (4)

1. 水際に設置された既設のコンクリート構造物の電気防食工法において、
   前記コンクリート構造物の、水面に相対的に近接した部位および水面から相対的に離れた部位に、それぞれ、流電陽極方式による電気防食および外部電源方式による電気防食を施すことを特徴とする電気防食工法。
2. 前記コンクリート構造物が、水面上に張り出し水面に対面して広がるコンクリート床板であって、該コンクリート床板下面の、水面に向かって突き出た突出部内における、水面に相対的に近接した部位および水面から相対的に離れた部位に、それぞれ、流電陽極方式による電気防食および外部電源方式による電気防食を施すことを特徴とする請求項１記載の電気防食工法。
3. 流電陽極方式による電気防食を施工するにあたり、施工部位のコンクリートを削孔して棒状電極を挿入し、電解質含有の多孔性充填材にて充填被覆することを特徴とする請求項１または２記載の電気防食工法。
4. 前記電解質中にアルカリシリカ反応抑制剤を含むことを特徴とする請求項３記載の電気防食工法。

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