JP6598230B2 - Desalination and realkalization of existing concrete - Google Patents
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Description
本発明は、海からの海塩や融雪剤の多量散布により塩害を受けているコンクリート構造体に用いて好適なコンクリートの脱塩処理法に関し、特にコンクリート内部の塩分を定量的に除去する脱塩処理法や脱塩処理システムに関する。
また、本発明は大気中の炭酸ガスに長期間暴露しているために生じるコンクリート構造体の中性化対策に用いて好適なコンクリートの再アルカリ化処理法に関し、特にコンクリート内部のｐＨを定量的に測定して再アルカリ化する再アルカリ化処理法や再アルカリ化処理システムに関する。
さらに、本発明は上記のコンクリートの脱塩処理法、脱塩処理システム、再アルカリ化処理法又は再アルカリ化処理システムに用いて好適な塩分センサ及びｐＨセンサに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for desalinating concrete suitable for use in a concrete structure subjected to salt damage due to a large amount of sea salt or snow melting agent from the sea, and in particular, desalination for quantitatively removing the salt content in the concrete. It relates to treatment methods and desalination treatment systems.
The present invention also relates to a method for realkalizing concrete that is suitable for use as a countermeasure for neutralization of a concrete structure that occurs due to long-term exposure to carbon dioxide in the atmosphere. The present invention relates to a re-alkali treatment method and a re-alkali treatment system that measure and re-alkalirate.
Furthermore, the present invention relates to a salinity sensor and a pH sensor suitable for use in the above-described concrete desalination treatment method, desalination treatment system, realkalization treatment method or realkalization treatment system.
日本では、海岸地域にコンクリート構造物が多く建設されており、高度成長期に建設された建造物の多くは、施工から４０年乃至５０年の経過により、いわゆる塩害を生じている。即ち、コンクリート中の多量の塩分を放置すると中の鉄筋が腐食し、そのさびの膨張によりコンクリートに重大な破壊をもたらす。
この破壊メカニズムは次のように説明されている。即ち、鉄筋コンクリート構造物において、施工当初においてはセメントから供給される多量の水酸化カルシウムにより、鉄筋はｐＨ１２以上という高いアルカリ状態に保たれている。これにより鉄筋は不動態被膜という薄い酸化化合物の被膜で覆われ、錆びることが防止されている。しかし、塩化物イオンがコンクリート中に存在すると、この被膜が破壊され、鉄筋が錆び始める。鉄筋コンクリートは、圧縮強度に関してはコンクリートが負担し、引張強度に関しては鉄筋が負担しているところ、鉄筋が腐食により損壊されると、さびの膨張によりコンクリートも損壊して、コンクリート構造物全体としての強度も失われる。
In Japan, many concrete structures are constructed in the coastal area, and many of the buildings constructed in the high growth period have caused so-called salt damage after 40 to 50 years since construction. That is, if a large amount of salt in the concrete is left untreated, the reinforcing steel inside corrodes, and the rust expands, causing serious damage to the concrete.
This destruction mechanism is explained as follows. That is, in a reinforced concrete structure, the reinforcing bar is maintained in a high alkaline state of pH 12 or higher by a large amount of calcium hydroxide supplied from cement at the beginning of construction. As a result, the reinforcing bars are covered with a thin film of an oxide compound called a passive film, and rusting is prevented. However, if chloride ions are present in the concrete, the coating is destroyed and the rebar begins to rust. Reinforced concrete is borne by concrete in terms of compressive strength and reinforced by tensile strength, but if the reinforcing bar is damaged by corrosion, the concrete is also damaged by the expansion of rust, resulting in the strength of the concrete structure as a whole. Is also lost.
そこで、例えば非特許文献１、２に示すように、コンクリート中の多量の塩分を除去する手法（脱塩処理）が提案されている。即ち、海塩によりコンクリート中に侵入した塩化物イオンの一部は細孔溶液中の溶解イオンとして存在している。そして、コンクリート中に存在する塩化物イオンを電気化学的に内部から外部へ抽出する技術があり、電気化学的脱塩法と呼ばれている。我が国においても、これまでに脱塩法に関して多くの研究がなされ、土木学会の設計施工指針案として第一段階の完成を見ている（非特許文献１参照）。 Thus, for example, as shown in Non-Patent Documents 1 and 2, a technique (desalting treatment) for removing a large amount of salt in concrete has been proposed. That is, some of the chloride ions that have entered the concrete due to the sea salt are present as dissolved ions in the pore solution. And there exists a technique which extracts the chloride ion which exists in concrete electrochemically from the inside to the outside, and is called the electrochemical desalination method. In Japan, too, many studies have been made on desalination methods, and the first stage has been completed as a design and construction guideline draft of the Japan Society of Civil Engineers (see Non-Patent Document 1).
しかし、そのような脱塩処理では、コンクリート中の塩分量が定量的に把握できないために、定期的にコンクリートを採取し、その塩分量を測定する必要があった。このため、採取・分析時間が掛かることにより、予算や経費の見積もりが遅滞して、工期が数か月程度遅れる事案があった。さらに、採取時に一定量のコンクリート（例えば、５０ｍｍ径×５０ｍｍ長さ）がコア抜きに必要なために、この採取に伴なう欠損が被検査対象のコンクリートに生じる課題があった。
また、脱塩処理では標準施工期間を設けて、コンクリート中の塩分量の測定を行わないことも考えられるが、コンクリート中の塩分量は海水のかぶり方や融雪剤の散布状況によって大幅に変動するため、標準施工期間では安全率をみて工期が長めになり、施工価格が高止まりするという課題があった。
However, in such a desalting treatment, the amount of salt in the concrete cannot be quantitatively grasped, so it was necessary to periodically collect concrete and measure the amount of salt. For this reason, there was a case where the estimation of budget and expenses was delayed due to the time required for collection and analysis, and the construction period was delayed by several months. Furthermore, since a certain amount of concrete (for example, 50 mm diameter × 50 mm length) is required for core extraction at the time of sampling, there is a problem that a defect accompanying the sampling occurs in the concrete to be inspected.
In addition, it may be possible to set a standard construction period for desalination and not measure the amount of salt in the concrete, but the amount of salt in the concrete varies greatly depending on how the seawater is covered and the snow-melting agent is applied. Therefore, in the standard construction period, there was a problem that the construction period became longer due to the safety factor and the construction price remained high.
さらに、日本国の高度成長期に建設された既設のコンクリート構造物では、大気中の炭酸ガスに長期間暴露しているために、コンクリートの中性化が進行している。そこで、塩害を生じたコンクリートほど深刻ではないものの、中性化したコンクリートについても、コンクリートを再アルカリ化処理法することが、コンクリート構造物の寿命を延ばす上で好ましい。 Furthermore, the existing concrete structures constructed during the high growth period in Japan have been exposed to carbon dioxide in the atmosphere for a long time, so that the neutralization of the concrete is progressing. Therefore, although it is not as serious as the concrete that has caused salt damage, it is preferable to neutralize the concrete with respect to the neutralized concrete in order to extend the life of the concrete structure.
本発明は、上述した課題を解決するもので、被検査対象のコンクリートに生じる欠損が僅少ですむと共に、コンクリート中の塩分量が定量的に且つ実時間に近い状態で把握することで、コンクリートの脱塩処理の終了時点を決定できるコンクリート構造物の脱塩処理法及び再アルカリ化処理法を提供することを目的とする。
また本発明は、上記のコンクリート構造物の脱塩処理法及び再アルカリ化処理法に用いて好適な、塩分センサ及びｐＨセンサを提供することを目的とする。
さらに本発明は、上記のコンクリート構造物の脱塩処理法及び再アルカリ化処理法を実施するのに好適な、コンクリート構造物の脱塩処理システム及び再アルカリ化処理システムを提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and there are few defects occurring in the concrete to be inspected, and the amount of salt in the concrete is grasped quantitatively and in a state close to real time. An object of the present invention is to provide a method for desalinating and realkalizing a concrete structure capable of determining the end point of the desalting treatment.
Another object of the present invention is to provide a salinity sensor and a pH sensor suitable for use in the above-described desalination treatment method and realkalization treatment method for concrete structures.
A further object of the present invention is to provide a concrete structure demineralization treatment system and a realkalization treatment system suitable for carrying out the above-described demineralization treatment method and realkalization treatment method for concrete structures. To do.
上記の目的を達成するため、本発明のコンクリート構造物の脱塩処理法は、例えば図４、図８に示すように、被検査対象のコンクリート構造物１０の表面に形成されたセンサ挿入穴６２に塩分検出電極ワイヤ６０を挿入する工程（Ｓ１００）であって、前記ｐＨ検出電極ワイヤは、タングステン、鉄、ニッケル、銅、イリジウムからなる群から選ばれた少なくとも一つの金属からなる線材を用いて、当該線材を酸化物処理したものであり、コンクリート構造物１０の脱塩処理を行う工程（Ｓ１０２）と、塩分検出電極ワイヤ６０で検出されたコンクリート構造物１０の塩分検出値と脱塩処理完了閾値とを比較する工程（Ｓ１０４）と、上記比較工程で塩分検出値が脱塩処理完了閾値よりも高いと判断された場合は脱塩処理を続行すると判断し、低いと判断された場合は脱塩処理を完了と判断する工程（Ｓ１０４、Ｓ１０６）とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for desalinating a concrete structure according to the present invention includes a sensor insertion hole 62 formed on the surface of the concrete structure 10 to be inspected, as shown in FIGS. And inserting the salinity detection electrode wire 60 into the pH detection electrode wire using a wire made of at least one metal selected from the group consisting of tungsten, iron, nickel, copper and iridium. is obtained by oxide treatment the wire, the step of performing a desalting process of the concrete structure 10 (S102), salinity detection value and desalting completion of the concrete structure 10, which is detected by the salinity detection electrode wire 60 If it is determined that the detected salt content is higher than the desalting completion threshold in the comparison step (S104) and the comparison step, it is determined that the desalting process is continued. If it is determined to be low, characterized in that it comprises a step (S104, S106) for determining a complete desalting.
本発明のコンクリート構造物の脱塩処理法において、好ましくは、さらに脱塩処理が完了と判断された後に、コンクリート構造物１０の表面を保護処理して（Ｓ１０８）、外来塩分による再汚染から防止するとよい。 In the method for desalinating a concrete structure of the present invention, preferably, after it is determined that the desalting process is complete, the surface of the concrete structure 10 is protected (S108) to prevent re-contamination due to extraneous salt. Good.
本発明のコンクリート構造物の脱塩処理法において、例えば図２、図５に示すように、脱塩処理法は、コンクリート構造物１０の表面に陽極を設置する工程（Ｓ１２０）と、水酸化カルシウム飽和水溶液又はほう酸リチウム水溶液を主成分とする脱塩処理用アルカリ性溶液３６を陽極３０の近傍に配置する工程（Ｓ１２２）と、コンクリート構造物１０の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極２０として、陽極３０と陰極２０との間で直流電圧を印加する工程（Ｓ１２４）と、脱塩処理用アルカリ性溶液３６によって、陰極２０となる鉄筋又は鉄骨の近傍から陽極側への塩素イオンの電気泳動を行う工程（Ｓ１２６）と、コンクリート構造物１０の塩分が減少して鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断する工程（Ｓ１２８）とを含み、鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、直流電圧印加工程と電気泳動工程を継続するとよい。 In the method for desalinating a concrete structure according to the present invention, for example, as shown in FIGS. 2 and 5, the desalting method includes a step of installing an anode on the surface of the concrete structure 10 (S120), and calcium hydroxide. A step (S122) of disposing an alkaline solution 36 for desalting treatment mainly composed of a saturated aqueous solution or a lithium borate aqueous solution in the vicinity of the anode 30, and a reinforcing bar or a steel frame located inside the concrete structure 10 as a cathode 20, A step of applying a DC voltage between the cathode 30 and the cathode 20 (S124), and a step of performing electrophoresis of chlorine ions from the vicinity of the reinforcing bar or the steel frame serving as the cathode 20 to the anode side with the alkaline solution 36 for desalting treatment. (S126) and a step (S128) of determining whether the salinity of the concrete structure 10 is reduced and stabilized in the passive region of the reinforcing bar or the steel frame, Until stabilized passivated regions of muscle or steel, it may continue the DC voltage applying step and the electrophoresis process.
上記の目的を達成するため、本発明のコンクリート構造物の再アルカリ化処理法は、例えば図６、図８に示すように、被検査対象のコンクリート構造物１０の表面に形成されたセンサ挿入穴７２にｐＨ検出電極ワイヤ７０を挿入する工程（Ｓ２００）であって、前記ｐＨ検出電極ワイヤは、タングステン、鉄、ニッケル、銅からなる群から選ばれた少なくとも一つの金属からなる線材を用いて、当該線材を酸化物処理したものであり、コンクリート構造物１０の再アルカリ化処理を行う工程（Ｓ２０２）と、ｐＨ検出電極ワイヤ７０で検出されたコンクリート構造物１０のｐＨ検出値と再アルカリ化処理完了閾値とを比較する工程（Ｓ２０４）と、上記比較工程でｐＨ検出値が再アルカリ化処理完了閾値よりも高いと判断された場合は前記再アルカリ化処理を続行すると判断し、低いと判断された場合は再アルカリ化処理を完了と判断する工程（Ｓ２０４、Ｓ２０６）とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for realkalizing a concrete structure according to the present invention includes a sensor insertion hole formed on the surface of the concrete structure 10 to be inspected, for example, as shown in FIGS. 72, a step (S200) of inserting the pH detection electrode wire 70 into the pH detection electrode wire, using a wire made of at least one metal selected from the group consisting of tungsten, iron, nickel and copper, The wire is subjected to an oxide treatment, a step of realkalizing the concrete structure 10 (S202), a pH detection value of the concrete structure 10 detected by the pH detection electrode wire 70, and a realkalization treatment. The step of comparing the completion threshold value (S204), and if it is determined in the comparison step that the pH detection value is higher than the realkalization treatment completion threshold value, Determines to continue the alkali treatment, if it is determined to be low, characterized in that it comprises a step of determining that complete re-alkali process (S204, S206).
本発明のコンクリート構造物の再アルカリ化処理法において、好ましくは、さらに前記再アルカリ化処理が完了と判断された後に、コンクリート構造物１０の表面を保護処理して（Ｓ２０８）、コンクリート構造物１０に含まれる水酸化カルシウムが空気中の二酸化炭素に反応して炭酸カルシウムを生成することを防止するとよい。 In the method for realkalizing a concrete structure according to the present invention, preferably, after it is determined that the realkalization process is completed, the surface of the concrete structure 10 is protected (S208). It is good to prevent calcium hydroxide contained in the reaction with the carbon dioxide in the air to produce calcium carbonate.
本発明のコンクリート構造物の再アルカリ化処理法において、例えば図３、図７に示すように、再アルカリ化処理法は、コンクリート構造物１０の表面に陽極３０を設置する工程（Ｓ２２０）と、炭酸ナトリウムを主成分とする再アルカリ化処理用アルカリ性溶液３８を陽極３０の近傍に設置する工程（Ｓ２２２）と、コンクリート構造物１０の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極２０として、この陽極３０と陰極２０との間で直流電圧を印加する工程（Ｓ２２４）と、再アルカリ化処理用アルカリ性溶液３８によって陰極２０となる鉄筋又は鉄骨近傍への電気浸透を行う工程（Ｓ２２６）と、コンクリート構造物１０のアルカリ性がｐＨ１０．７程度以上として鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断する工程（Ｓ２２８）とを含み、鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、直流電圧印加工程と電気浸透工程を継続するとよい。 In the realkalization treatment method of the concrete structure of the present invention, for example, as shown in FIGS. 3 and 7, the realkalization treatment method includes a step of installing the anode 30 on the surface of the concrete structure 10 (S220), A step (S222) of placing an alkaline solution 38 for realkalization treatment mainly containing sodium carbonate in the vicinity of the anode 30, and a reinforcing bar or a steel frame located inside the concrete structure 10 as a cathode 20, A step of applying a DC voltage to the cathode 20 (S224), a step of conducting electroosmosis to the rebar or the vicinity of the steel frame to be the cathode 20 with the alkaline solution 38 for realkalization (S226), and the concrete structure 10 A step (S228) of determining whether the alkalinity of the steel has been stabilized in the passive region of the reinforcing bar or the steel frame with a pH of about 10.7 or more. Until stabilized passivation region rebar or steel, it may continue the DC voltage applying step and the electroosmosis process.
本発明のコンクリートの脱塩処理法によれば、塩分量の測定時間を必要とせずに、現場（In-situ）で分析可能とした。さらに、塩分検出電極ワイヤ６０とｐＨ検出電極ワイヤ７０を同時にコンクリート中に挿入する場合には、コンクリート構造物１０の塩分とｐＨを検出して、この検出した塩分値およびｐＨから適切な電流値および終了時点を決定できる。
これによりコンクリートの脱塩処理において不必要な電流を使用しないために、大幅な節電となると共に、陽極をコンクリート構造物の表面に仮設して用いる場合には、一ヶ所で使用する仮設用陽極の設置期間が最適化されるため、仮設用陽極を繰り返して使用してコンクリート構造物の表面全体を脱塩処理する場合の工事期間が短縮できると共に、工事費用が最適化される。
さらに、本発明のコンクリートの脱塩処理法によれば、過剰な電流による鉄筋とコンクリート界面の剥離、また、コンクリートの著しいｐＨ低下等を防ぐことができ、安全性および確実性も格段に向上する。
According to the method for desalinating concrete according to the present invention, analysis is possible in-situ without requiring time for measuring the amount of salt. Further, when the salt detection electrode wire 60 and the pH detection electrode wire 70 are simultaneously inserted into the concrete, the salt content and pH of the concrete structure 10 are detected, and an appropriate current value and The end point can be determined.
As a result, unnecessary current is not used in the desalination treatment of concrete, so that power is saved significantly. When the anode is temporarily installed on the surface of a concrete structure, the temporary anode used in one place is used. Since the installation period is optimized, it is possible to shorten the construction period when the entire surface of the concrete structure is desalted by repeatedly using the temporary anode, and the construction cost is optimized.
Furthermore, according to the method for desalinating concrete according to the present invention, it is possible to prevent separation of the reinforcing steel and concrete interface due to excessive current, and a significant pH drop of the concrete, and the safety and reliability are remarkably improved. .
本発明のコンクリートの再アルカリ化処理法において、塩分検出電極ワイヤ６０とｐＨ検出電極ワイヤ７０を同時にコンクリート中に挿入する場合には、Ｃａ（ＯＨ）２中で脱塩処理することで再アルカリ化を進めるときもｐＨの定量評価により適切な処理（時間、電流）が可能である。そこで、コンクリート構造物１０の中性化が進んだ場合では、再アルカリ化を行なう際にもｐＨを検出可能なセンサ７０により、効率的な処理が可能となる。 In the method for realkalizing concrete according to the present invention, when the salt detection electrode wire 60 and the pH detection electrode wire 70 are simultaneously inserted into the concrete, realkalization is performed by desalting in Ca (OH) 2 . When proceeding, appropriate processing (time, current) is possible by quantitative evaluation of pH. Therefore, in the case where the neutralization of the concrete structure 10 has progressed, efficient processing can be performed by the sensor 70 that can detect pH even when re-alkalizing.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、本発明のコンクリートの脱塩処理法を例に説明し、設備検査用部材に関しては設備補修用部材の説明を適宜に読み替えると共に、設備検査用部材に特有の構成に関しては明示的に言及することとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. For convenience of explanation, the concrete desalinization method of the present invention will be described as an example, and regarding the equipment inspection member, the explanation of the equipment repairing member will be read as appropriate, and the configuration specific to the equipment inspection member will be clearly indicated. I will refer to it.
また、本明細書において「脱塩処理」とは、コンクリート内部から塩分を除去し健全な状態に戻す処理工法をいう。脱塩工法の施工後は外来塩分による再汚染を防止するためコンクリート表面に保護処理をするのが一般的である。図２に示すように、電気化学的な脱塩処理工法では、鉄骨や鉄筋を陰極として、コンクリート表面に陽極材を設置し、陽極と陰極との間で直流電流を流し、塩素イオンを電解質溶液に移動させて、コンクリート内部から塩分を除去し健全な状態に戻している。 Further, in the present specification, “desalting” refers to a processing method for removing salt from the inside of concrete and returning it to a healthy state. After the desalination method, the concrete surface is generally protected to prevent re-contamination due to foreign salt. As shown in FIG. 2, in the electrochemical desalination treatment method, an anode material is installed on the concrete surface using a steel frame or a reinforcing bar as a cathode, a direct current is passed between the anode and the cathode, and chloride ions are added to the electrolyte solution. To remove the salt from the concrete and return it to a healthy state.
「再アルカリ化処理」とは、中性化を受けたコンクリートにアルカリを再付与し、健全な状態に再生することをいう。図３に示すように、再アルカリ化処理には、例えば電気化学的浸透原理が用いられる。ここで、中性化とは、空気中の二酸化炭素や水がコンクリートの毛細孔・空隙から浸入することにより水酸化カルシウムが炭酸化してコンクリートのｐＨを低下させる現象をいう。この中性化現象により鉄筋周辺のコンクリートが中性化することにより鉄筋が錆び、その膨張力によってコンクリートが破壊される。 “Re-alkalizing treatment” refers to re-addition of alkali to neutralized concrete to regenerate it into a healthy state. As shown in FIG. 3, for example, an electrochemical permeation principle is used for the realkalization treatment. Here, neutralization refers to a phenomenon in which calcium hydroxide is carbonated due to the intrusion of carbon dioxide or water in the air from the pores / voids of the concrete to lower the pH of the concrete. This neutralization phenomenon neutralizes the concrete around the reinforcing bars, rusts the reinforcing bars, and destroys the concrete by the expansion force.
図１は、本発明のコンクリート構造物の脱塩処理法及び再アルカリ化処理法における一実施形態に係るコンクリート試験体とセンサ設置状況を説明する構成ブロック図である。図において、コンクリート構造物１０は陸上構造物や海上構造物・海中構造物として築造された既設構造物で、コンクリートの引張強度不足を補なうために、適切なコンクリートの被り厚さを有する鉄筋又は鉄骨を備えている。脱塩処理法では、陰極２０としてこの鉄筋又は鉄骨を使用する。陽極３０は、コンクリート構造物１０の表面に設けられるもので、既設のコンクリート構造物１０の場合にはチタンのような導電性の金属よりなる金網が仮設で用いられる。仮設とすることで、大規模構造物の場合には、区画に分割して、単一又は少数の陽極３０を用いても脱塩処理を各区画ごとに行うことで、全体の脱塩処理が行える。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a concrete test body and a sensor installation state according to an embodiment in a desalination treatment method and a realkalization treatment method for a concrete structure according to the present invention. In the figure, a concrete structure 10 is an existing structure built as a land structure, an offshore structure, or an underwater structure, and has a suitable concrete covering thickness to compensate for the lack of concrete tensile strength. Or it has a steel frame. In the desalting method, this reinforcing bar or steel frame is used as the cathode 20. The anode 30 is provided on the surface of the concrete structure 10. In the case of the existing concrete structure 10, a wire mesh made of a conductive metal such as titanium is temporarily used. In the case of a large-scale structure, the entire desalination treatment can be performed by dividing each compartment even if a single or a small number of anodes 30 are used. Yes.
アルカリ性溶液配置手段３４としての電解質溶液保持材３４は、水酸化カルシウム飽和水溶液又はほう酸リチウム水溶液を主成分とする脱塩処理用アルカリ性溶液３６を陽極３０の近傍に配置するために用いるもので、例えば多孔質で柔軟性のある気泡性プラスチック、繊維質の織物や、電解質溶液槽を形成する為のアクリル製パネル材が用いられる。電解質溶液保持材３４は、脱塩処理用アルカリ性溶液３６が水分の蒸発や外部への漏洩により電解質の濃度が変動してしまうことを防ぐことができる。 The electrolyte solution holding material 34 as the alkaline solution disposing means 34 is used for disposing the alkaline solution 36 for desalting treatment mainly composed of a calcium hydroxide saturated aqueous solution or a lithium borate aqueous solution in the vicinity of the anode 30. Porous and flexible cellular plastics, fibrous fabrics, and acrylic panel materials for forming electrolyte solution baths are used. The electrolyte solution holding material 34 can prevent the concentration of the electrolyte from fluctuating due to evaporation of moisture or leakage of the alkaline solution 36 for desalting treatment to the outside.
電圧印加手段４０としての直流電源装置４０は、陽極３０と陰極２０との間で直流電圧を印加するものである。例えば脱塩処理の場合には電流密度１Ａ／ｍ２程度、通電電圧５〜５０Ｖ、通電期間約８週間であるから、一回の脱塩処理で対象となるコンクリート構造物１０の面積に応じて直流電源装置４０の電源容量を定める。再アルカリ化処理の場合には電流密度１Ａ／ｍ２程度、通電電圧５〜５０Ｖ、通電期間約１〜２週間であるから、一回の脱塩処理で対象となるコンクリート構造物１０の面積に応じて直流電源装置４０の電源容量を定める。直流電源監視装置４２は、直流電源装置４０の給電状態を監視している。陰極側配線２２は、直流電源装置４０と陰極２０となる鉄骨や鉄筋とを接続する。陽極側配線３２は、直流電源装置４０と陽極３０となる導電性金属製金網とを接続する。 The DC power supply device 40 as the voltage application means 40 applies a DC voltage between the anode 30 and the cathode 20. For example, in the case of the desalination treatment, the current density is about 1 A / m 2 , the energization voltage is 5 to 50 V, and the energization period is about 8 weeks. The power supply capacity of the DC power supply device 40 is determined. In the case of the re-alkalization treatment, the current density is about 1 A / m 2 , the energization voltage is 5 to 50 V, and the energization period is about 1 to 2 weeks. Accordingly, the power supply capacity of the DC power supply device 40 is determined. The DC power supply monitoring device 42 monitors the power supply state of the DC power supply device 40. The cathode-side wiring 22 connects the DC power supply device 40 and a steel frame or a reinforcing bar serving as the cathode 20. The anode-side wiring 32 connects the DC power supply device 40 and a conductive metal wire mesh that becomes the anode 30.
塩分検出電極ワイヤ６０は、コンクリート構造物１０の塩分測定用センサで、金属に金属塩を形成して作製できる。塩分検出電極ワイヤ６０の素材金属では、銀、銅、鉛、水銀、それに加えて金、白金、タリウムが好適である。このうち、金、白金、タリウムは素材価格が高いので、銀、銅、鉛、水銀で検討した。特に、コンクリートが強アルカリであるため、この中で溶解せずに安定であることが必須となる。塩分検出電極ワイヤ６０に銀を用いると、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極は、コンクリート模擬溶液（Ｃａ（ＯＨ）２）中において安定性が高く、また精度が高い。また、塩分検出電極ワイヤ６０は、銅、鉛、水銀においても銀と同様に測定可能である。 The salinity detection electrode wire 60 is a sensor for measuring the salinity of the concrete structure 10 and can be produced by forming a metal salt on a metal. As the material metal of the salt detection electrode wire 60, silver, copper, lead, mercury, gold, platinum, and thallium are preferable. Of these, gold, platinum, and thallium are expensive, so we examined silver, copper, lead, and mercury. In particular, since concrete is a strong alkali, it is essential that it is stable without being dissolved therein. When silver is used for the salinity detection electrode wire 60, the Ag / AgCl electrode has high stability and high accuracy in the simulated concrete solution (Ca (OH) 2 ). The salt detection electrode wire 60 can also measure copper, lead, and mercury in the same manner as silver.
ｐＨ検出電極ワイヤ７０は、コンクリート構造物１０のｐＨ測定用センサで、金属に金属酸化物を形成して作製できる。ｐＨ検出電極ワイヤ７０の素材金属では、タングステン、鉄、ニッケル、銅、イリジウムがある。コンクリートが強アルカリであるため、この中で溶解せずに安定であることがｐＨ検出電極ワイヤ７０の素材金属の必須要件となる。このうち、実施例で示すように、タングステンを用いて作製した、Ｗ／ＷＯｘ電極は、コンクリート模擬溶液（Ｃａ（ＯＨ）２）中において安定性が高く、また精度が高い。また、ｐＨ検出電極ワイヤ７０は、鉄、ニッケル、銅、イリジウムにおいても測定可能である。 The pH detection electrode wire 70 is a pH measurement sensor for the concrete structure 10 and can be produced by forming a metal oxide on a metal. The material metals for the pH detection electrode wire 70 include tungsten, iron, nickel, copper, and iridium. Since concrete is a strong alkali, it is an essential requirement for the material metal of the pH detection electrode wire 70 to be stable without being dissolved therein. Among these, as shown in Examples, the W / WOx electrode produced using tungsten has high stability and high accuracy in a simulated concrete solution (Ca (OH) 2 ). Moreover, the pH detection electrode wire 70 can be measured also in iron, nickel, copper, and iridium.
塩分センサ挿入穴６２とｐＨセンサ挿入穴７２は、既設のコンクリート構造物１０を出来る限り破壊しないことが重要であり、また鉄筋部分のコンクリート被り厚は、例えば５０ｍｍ程度であるため、このコンクリート被り厚に見合うものであればよい。このため、塩分センサ挿入穴６２とｐＨセンサ挿入穴７２は、塩分検出電極ワイヤ６０やｐＨ検出電極ワイヤ７０の外径よりも僅かに大きいもので足り、例えば内径５ｍｍ程度で深さ５０ｍｍ程度であればよい。 It is important that the salinity sensor insertion hole 62 and the pH sensor insertion hole 72 do not destroy the existing concrete structure 10 as much as possible, and the concrete covering thickness of the reinforcing bar portion is, for example, about 50 mm. Anything that meets the requirements. Therefore, the salt sensor insertion hole 62 and the pH sensor insertion hole 72 may be slightly larger than the outer diameter of the salt detection electrode wire 60 or the pH detection electrode wire 70, for example, the inner diameter is about 5 mm and the depth is about 50 mm. That's fine.
塩分検出電極ワイヤ６０とｐＨ検出電極ワイヤ７０は、コンクリート内部のモニタリング用途であり、コンクリート構造物１０の本体に損傷を与えないために、出来る限り細いものが優れている。このため、塩分検出電極ワイヤ６０とｐＨ検出電極ワイヤ７０は、極細金属線（例えば直径０．１ｍｍ〜３ｍｍ）を内部に差し込む構造のセンサ電極としている。 The salinity detection electrode wire 60 and the pH detection electrode wire 70 are used for monitoring the inside of the concrete, and in order not to damage the main body of the concrete structure 10, those that are as thin as possible are excellent. For this reason, the salinity detection electrode wire 60 and the pH detection electrode wire 70 are sensor electrodes having a structure in which an ultrafine metal wire (for example, a diameter of 0.1 mm to 3 mm) is inserted therein.
次に、このように構成された装置におけるコンクリート構造物の脱塩処理法及び再アルカリ化処理法を説明する。
図４は、本発明のコンクリート構造物の脱塩処理法の全体を説明する流れ図である。図において、最初に被検査対象のコンクリート構造物１０の表面に形成されたセンサ挿入穴６２に塩分検出電極ワイヤ６０を挿入する（Ｓ１００）。次に、コンクリート構造物１０の脱塩処理を行う（Ｓ１０２）。この脱塩処理の詳細は、図５を用いて後で詳細に説明する。続いて、塩分検出電極ワイヤ６０で検出されたコンクリート構造物１０の塩分検出値と脱塩処理完了閾値とを比較する（Ｓ１０４）。この比較工程で塩分検出値が脱塩処理完了閾値よりも高いと判断された場合は脱塩処理を続行すると判断してＳ１０２に戻り、低いと判断された場合は脱塩処理を完了と判断する（Ｓ１０６）。そして、脱塩処理が完了と判断された後に、コンクリート構造物１０の表面を保護処理して（Ｓ１０８）、外来塩分による再汚染から防止する。
Next, a desalinating method and a realkalizing method for a concrete structure in the apparatus configured as described above will be described.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the entire method of desalinating a concrete structure according to the present invention. In the figure, first, the salt detection electrode wire 60 is inserted into the sensor insertion hole 62 formed on the surface of the concrete structure 10 to be inspected (S100). Next, the salt structure 10 is desalted (S102). Details of this desalting treatment will be described later in detail with reference to FIG. Then, the salt content detection value of the concrete structure 10 detected by the salt content detection electrode wire 60 is compared with the desalination treatment completion threshold value (S104). If it is determined in this comparison step that the detected salt content is higher than the desalting completion threshold, it is determined to continue the desalting process, and the process returns to S102. If it is determined to be low, the desalting process is determined to be completed. (S106). Then, after it is determined that the desalting process is completed, the surface of the concrete structure 10 is protected (S108) to prevent re-contamination due to foreign salt.
図５は、本発明のコンクリート構造物の脱塩処理工程の詳細を説明する流れ図である。脱塩処理工程では、最初にコンクリート構造物１０の表面に陽極を設置する（Ｓ１２０）。また、水酸化カルシウム飽和水溶液又はほう酸リチウム水溶液を主成分とする脱塩処理用アルカリ性溶液３６を陽極３０の近傍に配置する（Ｓ１２２）。ここでは、陽極３０とコンクリート構造物１０の表面との間に電解質溶液保持材３４を設けて、電解質溶液保持材３４により脱塩処理用アルカリ性溶液３６を保持する。次に、コンクリート構造物１０の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極２０として、陽極３０と陰極２０との間で直流電圧を印加する（Ｓ１２４）。すると、脱塩処理用アルカリ性溶液３６によって、陰極２０となる鉄筋又は鉄骨の近傍から陽極側への塩素イオンの電気泳動が行なわれる（Ｓ１２６）。そして、コンクリート構造物１０の塩分が減少して鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断し（Ｓ１２８）、鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、Ｓ１２４に戻って直流電圧印加工程と電気泳動工程を継続する。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the details of the desalting process of the concrete structure of the present invention. In the desalting process, an anode is first installed on the surface of the concrete structure 10 (S120). In addition, an alkaline solution 36 for desalting treatment mainly composed of a calcium hydroxide saturated aqueous solution or a lithium borate aqueous solution is disposed in the vicinity of the anode 30 (S122). Here, an electrolyte solution holding material 34 is provided between the anode 30 and the surface of the concrete structure 10, and the alkaline solution 36 for desalting treatment is held by the electrolyte solution holding material 34. Next, a direct current voltage is applied between the anode 30 and the cathode 20 using the reinforcing bar or the steel frame located inside the concrete structure 10 as the cathode 20 (S124). Then, electrophoresis of chlorine ions from the vicinity of the reinforcing bar or the steel frame serving as the cathode 20 to the anode side is performed by the alkaline solution 36 for desalting (S126). Then, it is determined whether the salinity of the concrete structure 10 is reduced and stabilized in the passive region of the reinforcing bar or the steel frame (S128), and the process returns to S124 to apply the DC voltage until stabilized in the passive region of the reinforcing bar or the steel frame. Continue the process and the electrophoresis process.
図６は、本発明のコンクリート構造物の再アルカリ化処理法の全体を説明する流れ図である。図において、最初に被検査対象のコンクリート構造物１０の表面に形成されたセンサ挿入穴７２にｐＨ検出電極ワイヤ７０を挿入する（Ｓ２００）。次に、コンクリート構造物１０の再アルカリ化処理を行う（Ｓ２０２）。この再アルカリ化処理の詳細は、図７を用いて後で詳細に説明する。続いて、ｐＨ検出電極ワイヤ７０で検出されたコンクリート構造物１０のｐＨ検出値と再アルカリ化処理完了閾値とを比較する（Ｓ２０４）。この比較工程でｐＨ検出値が再アルカリ化処理完了閾値よりも高いと判断された場合は前記再アルカリ化処理を続行すると判断してＳ２０２に戻り、低いと判断された場合は再アルカリ化処理を完了と判断する（Ｓ２０６）。そして、再アルカリ化処理が完了と判断された後に、コンクリート構造物１０の表面を保護処理して（Ｓ２０８）、コンクリート構造物１０に含まれる水酸化カルシウムが空気中の二酸化炭素に反応して炭酸カルシウムの生成を防止する。 FIG. 6 is a flowchart illustrating the entire realkalization treatment method for a concrete structure according to the present invention. In the figure, the pH detection electrode wire 70 is first inserted into the sensor insertion hole 72 formed on the surface of the concrete structure 10 to be inspected (S200). Next, re-alkalizing treatment of the concrete structure 10 is performed (S202). Details of this realkalization treatment will be described later in detail with reference to FIG. Subsequently, the pH detection value of the concrete structure 10 detected by the pH detection electrode wire 70 is compared with the realkalization completion threshold (S204). If it is determined in this comparison step that the pH detection value is higher than the realkalization treatment completion threshold, it is determined to continue the realkalization treatment, and the process returns to S202. It is determined that the process is complete (S206). Then, after it is determined that the realkalization treatment is completed, the surface of the concrete structure 10 is protected (S208), and the calcium hydroxide contained in the concrete structure 10 reacts with carbon dioxide in the air to produce carbonic acid. Prevent calcium production.
図７は、本発明のコンクリート構造物の再アルカリ化処理工程の詳細を説明する流れ図である。再アルカリ化処理工程では、最初にコンクリート構造物１０の表面に陽極３０を設置する（Ｓ２２０）。また、炭酸ナトリウムを主成分とする再アルカリ化処理用アルカリ性溶液３８を陽極３０の近傍に設置する（Ｓ２２２）。ここでは、陽極３０とコンクリート構造物１０の表面との間に電解質溶液保持材３４を設けて、電解質溶液保持材３４により再アルカリ化処理用アルカリ性溶液３８を保持する。次に、コンクリート構造物１０の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極２０として、この陽極３０と陰極２０との間で直流電圧を印加する（Ｓ２２４）。すると、再アルカリ化処理用アルカリ性溶液３８によって陰極２０となる鉄筋又は鉄骨近傍への電気浸透が行なわれる（Ｓ２２６）。そして、コンクリート構造物１０のアルカリ性がｐＨ１０．７程度以上として鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断し（Ｓ２２８）、鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、Ｓ２２４に戻って直流電圧印加工程と電気浸透工程を継続する。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the details of the realkalization treatment step for the concrete structure of the present invention. In the realkalization treatment step, the anode 30 is first installed on the surface of the concrete structure 10 (S220). Further, the alkaline solution 38 for realkalization treatment containing sodium carbonate as a main component is installed in the vicinity of the anode 30 (S222). Here, an electrolyte solution holding material 34 is provided between the anode 30 and the surface of the concrete structure 10, and the alkaline solution 38 for realkalization treatment is held by the electrolyte solution holding material 34. Next, a direct current voltage is applied between the anode 30 and the cathode 20 with the reinforcing bar or the steel frame located inside the concrete structure 10 as the cathode 20 (S224). Then, electroosmosis to the reinforcing bar or the vicinity of the steel frame that becomes the cathode 20 is performed by the alkaline solution 38 for realkali treatment (S226). Then, it is determined whether the alkalinity of the concrete structure 10 is about pH 10.7 or more and stabilized in the passive region of the reinforcing bar or the steel frame (S228), and the process returns to S224 until it is stabilized in the passive region of the reinforcing bar or the steel frame. Continue the DC voltage application process and electroosmosis process.
次に、本発明者が行った実施例について説明する。
（試験材の作成）
コンクリート構造物１０としてのコンクリート試験材は、普通ポルトランドセメントおよび山砂を用い、水／セメント比を０．５として作成した。各成分を良く混合して金型に流し込み、図８のような試験材を作成した。併せて極細（０．５ｍｍ径）の竹ひごをコンクリート試験材に埋め込み、硬化後に抜き取ることで塩分センサ及びｐＨセンサ挿入用細孔６２、７２を作成した。水中養生を１か月行った後、サイド部をシールして試験に供した。鉄筋の位置は、試験面からのかぶり厚（モルタルの厚さ）が、４０ｍｍとなるようにし、同様に、塩分センサ及びｐＨセンサ挿入用細孔６２、７２の深さは、５、１０、２０、３０ｍｍとした。鉄筋には、普通炭素鋼（ＳＭ：０．１５Ｃ−０．２Ｓｉ−１．５Ｍｎ−Ｆｅ)を用いた。
Next, examples performed by the present inventor will be described.
(Creation of test materials)
The concrete test material as the concrete structure 10 was prepared using normal Portland cement and mountain sand with a water / cement ratio of 0.5. Each component was mixed well and poured into a mold to prepare a test material as shown in FIG. At the same time, ultrafine (0.5 mm diameter) bamboo strings were embedded in a concrete test material, and extracted after curing to create pores 62 and 72 for inserting a salt sensor and a pH sensor. After one month of underwater curing, the side part was sealed and used for the test. The position of the reinforcing bar is such that the cover thickness (mortar thickness) from the test surface is 40 mm. Similarly, the depths of the salinity sensor and pH sensor insertion pores 62 and 72 are 5, 10, 20 30 mm. Carbon steel (SM: 0.15C-0.2Si-1.5Mn-Fe) was used for the reinforcing bars.
（センサ電極作製）
塩分検出電極ワイヤ６０とｐＨ検出電極ワイヤ７０については、環境測定用マイクロ電極を用いている。塩分検出電極ワイヤ６０は、塩化物イオン測定にＡｇ／ＡｇＣｌマイクロ電極を独自に作成したもので、０．３ｍｍ径のＡｇワイヤを用い、０．１Ｍ−ＨＣｌ溶液中で５００ｍＶ、２時間で作成した。また、ｐＨ検出電極ワイヤ７０では、Ｗ／ＷＯｘマイクロ電極を独自に作成したもので、０．３ｍｍ径のＷワイヤを用い、１０％−ＨＮＯ３溶液中で１８時間で作成した。腐食試験溶液は、ＮａＣｌ溶液およびＨＣｌ溶液を用い、０．５Ｍ／ｌのＣｌイオン溶液を調整し、室温(２５℃）において用いた。
(Sensor electrode production)
For the salt detection electrode wire 60 and the pH detection electrode wire 70, environmental measurement microelectrodes are used. The salinity detection electrode wire 60 is an original Ag / AgCl microelectrode for chloride ion measurement, and was prepared using a 0.3 mm diameter Ag wire in a 0.1 M HCl solution at 500 mV for 2 hours. . In addition, the pH detection electrode wire 70 is a W / WOx microelectrode that was uniquely produced, and was produced in a 10% -HNO 3 solution in 18 hours using a 0.3 mm diameter W wire. As the corrosion test solution, a NaCl solution and an HCl solution were used, and a 0.5 M / l Cl ion solution was prepared and used at room temperature (25 ° C.).
図９はＡｇ／ＡｇＣｌマイクロ電極およびＷ／ＷＯｘマイクロ電極のキャリブレーション曲線で、（Ａ）は塩分検出電極ワイヤ６０のもので、横軸は塩素イオン濃度、縦軸は起電力を示しており、（Ｂ）はｐＨ検出電極ワイヤ７０のもので、横軸はｐＨ、縦軸は起電力を示している。溶液作製では、Ａｇ／ＡｇＣｌマイクロ電極では、飽和Ｃａ（ＯＨ）２溶液に塩分量を変化させた。得られたキャリブレーションは、良い直線性を示しており、広い塩分範囲で適用可能であることを示している。その他の金属として、銅、鉛、水銀も測定可能であるが、本件で示す銀が最も精度が高いことを確認した。 FIG. 9 is a calibration curve of an Ag / AgCl microelectrode and a W / WOx microelectrode, where (A) is for the salt detection electrode wire 60, the horizontal axis indicates the chloride ion concentration, and the vertical axis indicates the electromotive force. (B) is for the pH detection electrode wire 70, where the horizontal axis indicates pH and the vertical axis indicates electromotive force. In the solution production, the salt content was changed to a saturated Ca (OH) 2 solution in the Ag / AgCl microelectrode. The obtained calibration shows good linearity, indicating that it can be applied over a wide salinity range. As other metals, copper, lead, and mercury can also be measured, but it was confirmed that the silver shown in this case has the highest accuracy.
また、Ｗ／ＷＯｘマイクロ電極では、Ｎａ２ＳＯ４溶液にＨＣｌおよびＮａＯＨでｐＨを変化させた。得られたキャリブレーションは、良い直線性を示しており、広いｐＨ範囲で適用可能であることを示している。その他の金属として、鉄、ニッケル、銅、イリジウムも測定可能であるが、本件で示すタングステンが最も精度が高いことを確認した。 In the W / WOx microelectrode, the pH of the Na 2 SO 4 solution was changed with HCl and NaOH. The obtained calibration shows good linearity, indicating that it can be applied over a wide pH range. As other metals, iron, nickel, copper, and iridium can be measured, but it was confirmed that tungsten shown in this case has the highest accuracy.
塩分検出電極ワイヤ６０とｐＨ検出電極ワイヤ７０は、長期間の使用では特性が劣化してくるが、測定前に新品のセンサとの電圧差を３％塩水中で測定し、差が１０ｍＶ以下であることを確認して使用を継続することが可能である。また、劣化したセンサも再度、上記処理を施すことにより再生が何度でも可能である。 The salinity detection electrode wire 60 and the pH detection electrode wire 70 deteriorate in characteristics over a long period of use, but the voltage difference from a new sensor is measured in 3% salt water before measurement, and the difference is 10 mV or less. It is possible to confirm the presence and continue using. In addition, the deteriorated sensor can be reproduced any number of times by performing the above process again.
（測定結果）
実測定は、３％ＮａＣｌ溶液にコンクリート試験材を浸漬し、塩分の増加を確認し、その後、脱塩処理を行い、マイクロ電極によるＣｌイオンおよびｐＨの経時測定を行った。また、塩分センサ及びｐＨセンサ挿入用細孔６２、７２の上部入口は通常はシールしておき、測定時のみ開放した。鉄筋板の試料面積は、１６ｃｍ２として、他の部分は、シールを行い、計測のために電量値を一定とした。
(Measurement result)
In actual measurement, a concrete test material was immersed in a 3% NaCl solution, and an increase in salt content was confirmed. Thereafter, desalting treatment was performed, and Cl ions and pH were measured with a microelectrode over time. The upper inlets of the salinity sensor and pH sensor insertion pores 62 and 72 were normally sealed and opened only during measurement. The sample area of the reinforcing bar plate was 16 cm 2 , and other portions were sealed, and the coulometric value was constant for measurement.
図１０は脱塩処理におけるモルタルの塩分の変化を示すグラフで、縦軸は塩素イオン濃度、横軸は経過日数を示している。モルタルの測定位置が、いずれの日にちでも３０、２０、１０、５ｍｍと表面に近いほど塩分量が多い。また、各位置の塩分量は日にちとともに増加していき、３３日では、いずれの深さも１Ｍを超えた塩分量となっている。このように、本発明の塩分センサである塩分検出電極ワイヤ６０を利用することにより塩害が進む様子が定量的に示すことが可能となった。 FIG. 10 is a graph showing a change in salinity of mortar in the desalting treatment, where the vertical axis represents the chlorine ion concentration and the horizontal axis represents the number of days elapsed. The closer the mortar measurement position is to the surface of 30, 20, 10, 5 mm on any day, the greater the amount of salt. In addition, the amount of salinity at each position increases with the date, and on the 33rd day, all depths are salinity exceeding 1M. As described above, it is possible to quantitatively show how the salt damage proceeds by using the salt detection electrode wire 60 which is the salt sensor of the present invention.
図１１は脱塩処理におけるモルタルのｐＨの変化を示すグラフで、縦軸はｐＨ、横軸は経過日数を示している。モルタルの測定位置が、いずれの日にちでも３０、２０、１０、５ｍｍと表面に近いほどｐＨが低い。また、各位置のｐＨは日にちとともに減少していき、３３日では、いずれの深さも８．５未満となっている。このように、本発明のｐＨセンサであるｐＨ検出電極ワイヤ７０により中性化が進む様子が定量的に示すことが可能となった。 FIG. 11 is a graph showing the change in pH of mortar in the desalting treatment, where the vertical axis indicates pH and the horizontal axis indicates the number of days elapsed. The closer the measurement position of mortar is to 30, 20, 10, 5 mm and the surface, the lower the pH. In addition, the pH at each position decreases with the date, and on the 33rd day, all the depths are less than 8.5. As described above, it is possible to quantitatively show how the neutralization proceeds by the pH detection electrode wire 70 which is the pH sensor of the present invention.
図１０及び図１１において、この３３日を脱塩処理の開始日として、飽和Ｃａ（ＯＨ）２中において、１Ａ／ｍ２の電流を付加した。図１０では、電流負荷と伴にモルタル内の塩分量が激減していく様子が分かる。このときも、いずれの日にちでも５、１０、２０、３０ｍｍと表面から遠いほど塩分量が少ない。全日４６日（脱塩開始１３日）では、どの位置でも０．０１Ｍ未満の塩分量となり、脱塩が十分に達成されたことを示している。図１１では、電流負荷と伴にモルタル内のｐＨが上昇していく様子が分かる。このときも、いずれの日にちでも５、１０、２０、３０ｍｍと表面から遠いほどｐＨが高い。全日４６日（脱塩開始１３日）では、どの位置でも９．０以上のｐＨとなり、再アルカリ化が達成されたことを示している。 10 and 11, a current of 1 A / m 2 was added in saturated Ca (OH) 2 with 33 days as the start date of the desalting treatment. In FIG. 10, it can be seen that the amount of salt in the mortar drastically decreases with the current load. At this time, the salinity is smaller as the distance from the surface becomes 5, 10, 20, or 30 mm on any day. On the whole day, 46 days (13 days after the start of desalting), the salinity was less than 0.01M at any position, indicating that desalting was sufficiently achieved. In FIG. 11, it can be seen that the pH in the mortar increases with the current load. At this time, the pH is higher as the distance from the surface is 5, 10, 20, or 30 mm on any day. On the entire day, 46 days (13 days after the start of desalting), the pH reached 9.0 or higher at any position, indicating that realkalization was achieved.
以上の実施例での説明のように、塩分センサとｐＨセンサを用いることにより脱塩工程の塩分量とｐＨが定量的に示される。これにより、適切な負荷電流、また、終了時間に関する情報が得られ、さらに実際にモルタル内の脱塩、再アルカリ化が達成できていることを確認できた。 As described in the above examples, the amount of salt and the pH in the desalting step are quantitatively shown by using the salt sensor and the pH sensor. As a result, information on an appropriate load current and end time was obtained, and it was confirmed that desalting and realkalization in the mortar were actually achieved.
なお、本発明は上記の実施形態で示した実施例に限定されるものではなく、当業者において自明な範囲で用途に応じた各種の設計変更も可能である。例えば、塩分検出電極ワイヤとｐＨ検出電極ワイヤをコンクリート実構造体中に設置しておくと共に、電解質溶液保持材により脱塩処理用アルカリ性溶液や再アルカリ化処理用アルカリ性溶液を保持しておき、直流電源装置も待機状態としておくことで、塩分増加やｐＨ低下を検知し、閾値以下に低下した場合には、脱塩処理制御装置や再アルカリ化処理制御装置を用いて自動的に脱塩、再アルカリ処理を行うことも可能である。これは、自己修復コンクリートの基本概念となり、次世代コンクリート構造体に有用と考えられる。さらに、センサ出力をＷｉＦｉ等で遠隔モニタリングすることも可能であり、コンクリート構造体を将来、通信システムで集中管理可能とすることもできる。 In addition, this invention is not limited to the Example shown by said embodiment, The various design change according to a use is also possible in the range obvious to those skilled in the art. For example, a salinity detection electrode wire and a pH detection electrode wire are installed in a concrete concrete structure, and an alkaline solution for desalination treatment or an alkaline solution for realkalization treatment is held by an electrolyte solution holding material, and direct current By keeping the power supply in a standby state, an increase in salinity or a decrease in pH is detected. It is also possible to perform an alkali treatment. This is a basic concept of self-healing concrete and is considered useful for next-generation concrete structures. Furthermore, it is also possible to remotely monitor the sensor output with WiFi or the like, and the concrete structure can be centrally managed by the communication system in the future.
本発明のコンクリートの脱塩処理法によれば、本発明のコンクリート構造物の脱塩処理システム又は再アルカリ化処理システムは、日本国の高度成長期に建設され、すでに塩害や中性化で劣化した既設のコンクリート構造物を再生させる有効な手法であり、経済的効果が高いといえる。これにより、既設コンクリート構造物の再生がより簡単に行えるため、地方公共団体の財政的制限や交通需要の伸び悩み乃至減少といった社会環境の変化によって、コンクリート構造体を掛け替えて新たな社会需要に応える施策と比較して、優れた社会経済的効果を有する。 According to the concrete demineralization treatment method of the present invention, the concrete structure demineralization treatment system or the realkalization treatment system of the present invention was constructed in a high growth period in Japan and has already deteriorated due to salt damage or neutralization. This is an effective method for regenerating existing concrete structures and has a high economic effect. As a result, existing concrete structures can be reconstructed more easily, and measures to respond to new social demands by changing concrete structures due to changes in the social environment such as financial restrictions of local governments and sluggish or reduced traffic demand. Compared with, it has an excellent socio-economic effect.
１０ コンクリート構造物
２０ 陰極（鉄筋又は鉄骨）
３０ 陽極
３４ 電解質溶液保持材
３６ 脱塩処理用アルカリ性溶液（水酸化カルシウム飽和水溶液など）
３８ 再アルカリ化処理用アルカリ性溶液（炭酸ナトリウム）
４０ 直流電源装置
６０ 塩分検出電極ワイヤ（塩分センサ）
６２ 塩分センサ挿入穴
６４ 脱塩処理制御装置
７０ ｐＨ検出電極ワイヤ（ｐＨセンサ）
７２ ｐＨセンサ挿入穴
７４ 再アルカリ化処理制御装置
10 Concrete structure 20 Cathode (rebar or steel frame)
30 Anode 34 Electrolyte solution holding material 36 Alkaline solution for desalting treatment (saturated calcium hydroxide aqueous solution, etc.)
38 Alkaline solution for re-alkalization (sodium carbonate)
40 DC power supply 60 Salinity detection electrode wire (salinity sensor)
62 Salt content sensor insertion hole 64 Desalination treatment control device 70 pH detection electrode wire (pH sensor)
72 pH sensor insertion hole 74 Realkalization treatment control device
Claims (6)
前記コンクリート構造物の脱塩処理を行う工程と、
前記塩分検出電極ワイヤで検出された前記既設のコンクリート構造物の塩分検出値と脱塩処理完了閾値とを比較する工程と、
上記比較工程で前記塩分検出値が前記脱塩処理完了閾値よりも高いと判断された場合は前記脱塩処理を続行すると判断し、低いと判断された場合は前記脱塩処理を完了と判断する工程と、
を備え、
前記塩分検出電極ワイヤの直径が０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする既設のコンクリート構造物の脱塩処理法。 Forming a sensor insertion hole on the surface of the existing concrete structure to be inspected, and inserting the salt detection electrode wire into the formed sensor insertion hole, wherein the salt detection electrode wire is made of silver, copper, Using a wire made of at least one metal selected from the group consisting of lead and mercury, the wire is treated with chloride,
Performing a desalting treatment of the concrete structure;
Comparing the salt detection value of the existing concrete structure detected by the salt detection electrode wire with a desalting treatment completion threshold;
If it is determined in the comparison step that the detected salt content is higher than the desalting completion threshold, it is determined to continue the desalting, and if it is determined to be lower, the desalting is determined to be completed. Process,
Equipped with a,
The salinity detection electrode wire having a diameter of 0.1mm or more, desalination treatment of existing concrete structures, characterized in der Rukoto below 3 mm.
前記既設のコンクリート構造物の表面に陽極を設置する工程と、
水酸化カルシウム飽和水溶液又はほう酸リチウム水溶液を主成分とする脱塩処理用アルカリ性溶液を前記陽極の近傍に配置する工程と、
前記既設のコンクリート構造物の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極として、前記陽極と陰極との間で直流電圧を印加する工程と、
前記脱塩処理用アルカリ性溶液によって、前記陰極となる鉄筋又は鉄骨の近傍から陽極側への塩素イオンの電気泳動を行う工程と、
前記既設のコンクリート構造物の塩分が減少して鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断する工程と、
を含み、前記鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、前記直流電圧印加工程と前記電気泳動工程を継続することを特徴とする既設のコンクリート構造物の脱塩処理法。 It is a desalinating method of the existing concrete structure of Claim 1 or 2, Comprising: The said desalting method is
Installing an anode on the surface of the existing concrete structure;
Disposing an alkaline solution for desalting treatment mainly composed of a saturated aqueous solution of calcium hydroxide or an aqueous lithium borate solution in the vicinity of the anode;
Applying a DC voltage between the anode and the cathode, using a reinforcing bar or steel frame located inside the existing concrete structure as a cathode;
A step of performing electrophoresis of chlorine ions from the vicinity of a reinforcing bar or a steel frame serving as the cathode to the anode side with the alkaline solution for desalting;
Determining whether the salinity of the existing concrete structure has decreased and stabilized in the passive region of the reinforcing bar or steel frame;
The desalting method for an existing concrete structure is characterized in that the DC voltage application step and the electrophoresis step are continued until stabilized in the passive region of the reinforcing bar or steel frame.
前記コンクリート構造物の再アルカリ化処理を行う工程と、
前記塩分検出電極ワイヤで検出された前記既設のコンクリート構造物のｐＨ検出値と再アルカリ化処理完了閾値とを比較する工程と、
上記比較工程で前記ｐＨ検出値が前記再アルカリ化処理完了閾値よりも高いと判断された場合は前記再アルカリ化処理を続行すると判断し、低いと判断された場合は前記再アルカリ化処理を完了と判断する工程と、
を備え、
前記ｐＨ検出電極ワイヤの直径が０．１ｍｍ以上、３ｍｍであることを特徴とする既設のコンクリート構造物の再アルカリ化処理法。 A step of forming a surface sensor insertion hole in the existing concrete structures to be inspected, to insert the pH detection electrode wires to the sensor insertion hole formed, the pH sensing electrode wires, tungsten emissions or al The wire is an oxide treatment of the wire,
A step of realkalizing the concrete structure;
A step of comparing a pH detection value of the existing concrete structure detected by the salt detection electrode wire and a realkalization treatment completion threshold;
If it is determined in the comparison step that the pH detection value is higher than the realkalization completion threshold, it is determined to continue the realkalization, and if it is determined lower, the realkalization is completed. A process of judging
Equipped with a,
The pH sensing electrode wire having a diameter of 0.1mm or more, re-alkalization treatment of the concrete structure of the existing characterized by 3mm der Rukoto.
前記既設のコンクリート構造物の表面に陽極を設置する工程と、
炭酸ナトリウムを主成分とする再アルカリ化処理用アルカリ性溶液を前記陽極の近傍に配置する工程と、
前記既設のコンクリート構造物の内部に位置する鉄筋又は鉄骨を陰極として、この陽極と陰極との間で直流電圧を印加する工程と、
前記再アルカリ化処理用アルカリ性溶液によって、前記陰極となる鉄筋又は鉄骨近傍への電気浸透を行う工程と、
前記既設のコンクリート構造物のアルカリ性がｐＨ１０．７程度以上として鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化したか判断する工程と、
を含み、前記鉄筋又は鉄骨の不動態領域に安定化するまで、前記直流電圧印加工程と前記電気浸透工程を継続することを特徴とする既設のコンクリート構造物の再アルカリ化処理法。 The re-alkalizing treatment method for an existing concrete structure according to claim 4 or 5, wherein the re-alkalizing treatment method is:
Installing an anode on the surface of the existing concrete structure;
Disposing an alkaline solution for realkalization treatment mainly composed of sodium carbonate in the vicinity of the anode;
Applying a DC voltage between the anode and the cathode, using a reinforcing bar or steel frame located inside the existing concrete structure as a cathode;
Step of conducting electroosmosis to the reinforcing bar or the vicinity of the steel frame as the cathode by the alkaline solution for realkalization treatment,
Determining whether the alkalinity of the existing concrete structure has been stabilized in a passive region of a reinforcing bar or a steel frame with a pH of about 10.7 or more;
And re-alkalizing the existing concrete structure, wherein the DC voltage application step and the electro-osmosis step are continued until stabilized in the passive region of the reinforcing bar or steel frame.
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