JP6805450B2 - 内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法に係り、特に、一般的に内部を閉空間として構成されている鋼構造物の内部腐食を抑制する事に好適な防食方法に関する。

標識や照明柱、鋼管杭、都市内高架橋の鋼製高欄などの鋼構造物の閉塞部である内側面には、著しい腐食損傷が生じる場合がある。この損傷は、海塩や、凍結防止剤等の塩化物を含む雨水や、結露水が部材内部に長期間滞水することが主原因となり発生するケースが多いとされている。

こうした構造物では、外側面においては、塗装やメッキ等による防食対策が施されることが一般的であるが、既設構造物の内部にメッキや塗装を欠陥なく施す事は困難とされている。このため、鋼構造物の閉塞部である内側面の防食対策には、種々の工夫が必要とされている。例えば、特許文献１には、既設鋼管内部の防食を図る技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術は、鋼管を切断し、内部に、鋼管構成部材よりも卑な電位を持つ金属（卑な金属）の微小粒を充填し、切断した鋼管を元に戻すというものである。

このような技術によれば、鋼管内部に充填した金属の微小粒がアノードとなって鋼管内面を陰極防食すると共に、アノード溶解した微小粒が水酸化物となって保護被膜を形成し、防食性を高めるとされている。

特開２０００−１２９４７３号公報

特許文献１に開示されているような技術によれば、確かに鋼構造物の内部における防食に一定の効果があると考えられる。しかし、既設の標識や照明柱、都市内高架橋の鋼製高欄などは、看板や照明設備、遮音板などの付帯設備が備えられ、構造物の根元付近を切断する場合には、上部構造物をクレーンで吊るなど、大掛かりな工事となり、工費の高騰を招く虞がある。

そこで本発明では、既設の鋼構造物に対して防食効果を付与する工事を簡易なものとすることのできる、内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る、内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法は、鋼構造物の側壁に第１開口部と第２開口部を設け、前記鋼構造物よりも卑な電位を有する金属棒の外周に保水性繊維を配置した陽極材を前記第１開口部から前記鋼構造物の内部に配置すると共に、前記第２開口部を介して前記金属棒と前記鋼構造物との導通を図った状態で固定し、前記第１開口部を鋼板で塞ぐことを特徴とする。

また、上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法では、前記鋼構造物の内部に前記陽極材を配置する前には、前記保水性繊維の外周を圧縮状態としておき、前記鋼構造物の内部に前記陽極材を配置した後、前記圧縮状態を開放し、前記保水性繊維を前記鋼構造物の内壁に接触させるようにすると良い。このような特徴を有することによれば、陽極材を鋼構造物に対して容易に装填することができるようになる。また、圧縮状態を開放した際の保水性繊維の膨張率が大きい場合には、鋼構造物内の段差部にも、保水性繊維を接触させることができるようになる。

また、上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法において前記鋼板による前記第１開口部の塞ぎは、前記第１開口部の外周に対してオーバーラップ部を備えた状態で行うようにすることが望ましい。このような特徴を有することによれば、塞いだ部位に隙間が生じる事を防ぐことができる。また、第１開口部を形成したことによる耐力低下を防ぐことができる。

また、上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法において、前記鋼板には、点検窓を配置するようにすると良い。このような特徴を有することによれば、鋼板を取り外すことなく、鋼構造物の内部の状態や、陽極材の状態を確認することが可能となる。

また、上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法において、前記鋼構造物は、円筒状であり、前記第１開口部を形成する前に、前記第１開口部形成部の周囲に補強リブを施し、前記第１開口部を塞いだ後、前記補強リブを撤去するようにすると良い。このような特徴を有することによれば、上部に重量がある鋼構造物であっても、第１開口部の形成に伴う座屈を防ぐことができる。また、施工後に補強リブを撤去することで、施工後の鋼構造物の外観に大きな変化を与えることが無い。

また、上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法において、前記第１開口部は、円筒状に形成された前記鋼構造物の半円部分を切断することで構成すると良い。このような特徴を有することによれば、陽極材を鋼構造物に装填することが容易となる。

さらに、上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法では、前記陽極材を構成する前記保水性繊維が前記鋼構造物の内底部に接触するように配置することが望ましい。このような特徴を有することによれば、水分の溜まりやすい部分の防食効果を得ることができる。

上記のような特徴を有する内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法によれば、既設の鋼構造物に対して防食効果を付与する工事を簡易なものとすることができ、工費を抑制することができる。

第１実施形態に係る内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法を適用する支柱と、支柱に装填する陽極材の構成を示す斜視図である。 支柱に補強リブを設置した様子を示す斜視図である。 支柱に第１開口部を形成した様子を示す斜視図である。 図３におけるＡ−Ａ断面のうち、支柱の構造のみを示す図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面と、支柱に装填される陽極材の断面構成を示す図である。 支柱に陽極材を装填し、鋼板により第１開口部を塞いだ状態を示す図である。 鋼板により第１開口部を塞いだ後、補強リブを取り除いた様子を示す図である。 第１開口部を塞ぐ鋼板に点検窓を設けた状態を示す図である。 埋め込み型の支柱への適用例を示す図である。 第２実施形態に係る内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法を適用する壁高欄の外観構成の一部を示す斜視図である。 保水性繊維のシートに、複数の金属棒を並列配置して構成される陽極材の構成を示す斜視図である。 図１１に示す陽極材の分解状態を示す斜視図である。 高欄に陽極材を装填し、第１開口部を鋼板により塞いだ状態を示す断面図である。

以下、本発明の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法を実施する上で好適な実施形態の一部であり、その機能を逸脱しない範囲において、各要素の形態や施工の順番を変更したとしても、本発明の一部とみなすことができる。

［第１実施形態］
本実施形態に係る内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法（以下、単に内部防食方法と称す）は、鋼構造物として、図１に示すような支柱２０（図１に示すものは、支柱２０の下端部）に対して、図１に示すような陽極材１０を装填することで成される。以下、各要素の構成と、具体的な方法について説明する。

［支柱］
鋼構造物としての支柱２０は、街灯や看板、道路標識等に用いられる支柱の他、さらに大径な構造物の支柱であっても良い。図１に示す支柱２０は、固定のためのベースプレート２２に対して固定されているタイプであり、ベースプレート２２は、ボルト等を介してコンクリート基礎（地盤）に固定されている。

［陽極材］
本形態で用いる陽極材１０は、金属棒１２と、保水性繊維１４を基本として構成されている。金属棒１２は、犠牲陽極としての役割を果たし、防食処理の対象となる鋼構造物としての支柱２０よりも卑な電位を持つ金属により構成されていれば良い。鋼構造物である支柱２０を鉄（Ｆｅ）とした場合、金属棒１２は、アルミニウム（Ａｌ）や亜鉛（Ｚｎ）、またアルミニウム合金やマグネシウム合金などとすれば良い。加工容易性や原料コスト等を加味した場合、アルミニウム−亜鉛合金（Ａｌ−Ｚｎ）等とすることが望ましい。

保水性繊維１４は、保水性を持つ部材であれば良く、例えば、布、紙、編織物、および不織布などとすることができる。また、保水性繊維１４には、親水性官能基を有する繊維を含むことができる。具体的には、繊維中、あるいは繊維表面に、−ＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ_３、−ＣＯＮＨ_２、−ＣＨＯ、−ＳＨ、−ＯＨなどの親水性官能基を有するものであれば良い。このような組成の繊維であれば、繊維中、あるいは繊維間に水分を保持することができるからである。親水性官能基を有する繊維としては、レーヨン、綿、ビニロン、ナイロン、羊毛、アクリレートなどを挙げることができる。

実施形態で用いる陽極材１０は、上記のような構成の金属棒１２の外周に、上記のような構成の保水性繊維１４を配置することにより構成されている。保水性繊維１４の配置手段は、特に限定されるものでは無く、図１や図５に示すように、金属棒１２の外周に、シート状の保水性繊維１４を巻き付けるようにすれば良い。

このような構成の陽極材１０は、使用時には、保水性繊維１４に電解液が含浸される。電解液としては、防食対象とする鋼構造物と金属棒との間に防食電流が生じるもの、すなわちイオンの移動を生じさせるものであれば良いが、既設の鋼構造物内の空間にあっては、雨水や大気中の湿分が電解液の機能を受け持つこととなる。

なお、実施形態に係る陽極材１０の金属棒１２は、導電性部材１６により、鋼構造物としての支柱２０と接続されることとなる。導電性部材１６は、可撓性を有する導線等とすることもできるが、本実施形態では、支柱２０に固定することで、陽極材１０の位置決めを図る支持具としての役割を担う要素としている。

［鋼構造物への適用］
次に、上記のような特徴を有する陽極材１０を鋼構造物である支柱２０に設置する内部防食方法について説明する。まず、支柱２０の下端部、あるいは下端部近傍に、陽極材１０を装填するための第１開口部２４（図２、図３参照）を形成する。ここで、第１開口部２４を形成する前に、支柱２０の外周には、図２に示すように、１乃至複数の補強リブ２６を配置する（図２に示す例では３つ）。補強リブ２６を配置することで、第１開口部２４を形成した際に、上半部の重みにより支柱２０が座屈する事を防ぐことができる。補強リブ２６の配置は、図４に示す支柱断面から読み取れるように、支柱２０の放射方向にし、支柱上半部（不図示）の重量を支えるようにすると良い。

補強リブ２６を配置した後、図３に示すように、支柱２０の側面を切断して第１開口部２４を形成する。第１開口部２４は、支柱２０を円筒状とした場合、図４に示すように、支柱２０の半分ほどの開口幅、すなわち支柱２０の内径の直径程度の開口幅を持つようにすると良い。陽極材１０の装填が容易となるからである。また、第１開口部２４の形成と前後して、支柱２０の側面に、陽極材１０を固定するための第２開口部２８を形成する。ここで、第１開口部２４は、支柱２０に対して陽極材１０を装填するための開口部である。これに対し、第２開口部２８は、導電性部材１６を挿通、固定するための開口部である。よって、第２開口部２８は、第１開口部２４に比べて極めて小さな開口部となる。

次に、図５に示すようにして、第１開口部２４から支柱２０の内部へ陽極材１０を装填して配置する。この時、金属棒１２の外周に配置する保水性繊維１４は、陽極材１０を支柱２０の内部に配置した際、支柱２０の内壁に接することとなるように、密に配置する。金属棒１２と支柱２０との間に配置する部材を保水性繊維１４とすることで、柔軟性を持った繊維が両部材に良好に密着することとなり、防食効果を高めることが可能となるからである。なお、保水性繊維１４の配置範囲は、限定するものではないが、金属棒１２を長手方向に覆う範囲とすることで、広い範囲における防食効果を奏することが可能となる。ここで、陽極材１０は図５に示すように、保水性繊維１４を下側に向けて配置することで、水分の蓄積しやすい支柱２０の下端部に陽極材１０を接触させることが可能となる。

導電性部材１６は、第２開口部２８を貫通するように配置し、ナット３０（図６参照）等を介して支柱２０との導電性が確保された状態で固定される。このため、第２開口部２８は、導電性部材１６の固定と共に塞がれることとなる。上述したように、本実施形態において導電性部材１６は、金属棒１２の支持具としての役割を担う。このため、第２開口部２８を介して支柱２０に導電性部材１６を固定することで、支柱２０の内部において、金属棒１２を含む陽極材１０の位置決めが成される。

陽極材１０の位置決め、および固定が成された後、図６に示すように、鋼板３２により第１開口部２４を塞ぐ。鋼板３２は、第１開口部２４の開口面積よりも一回り大きな面積を持つ板部材である。このため、鋼板３２による塞ぎは、第１開口部２４の外周に対してオーバーラップ部を備えた状態となる。鋼板３２による塞ぎの方法は、多岐に亙るが、例えば支柱２０に対して溶接により鋼板３２を接合するといった方法を採ることができる。

このように、支柱２０の内部に陽極材１０を封止した状態で、保水性繊維１４に電解液を含浸させることで、支柱２０と金属棒１２との間には、金属棒１２を陽極、支柱２０を陰極とした防食電流が生じることとなる。これにより、金属棒１２では酸化反応、支柱２０では還元反応が生じ、支柱２０の内壁面の防食を図ることが可能となる。なお、ここでいう電解液は、上述したように、雨水や大気中の湿分が、その作用を成すこととなる。

鋼板３２による第１開口部２４の塞ぎが終了した後は、図７に示すように、支柱２０の外周に取り付けた補強リブ２６を撤去する。鋼板３２により第１開口部２４を塞ぐことで、支柱２０の強度が原状回復し、上半部の重みによる座屈等が支柱に生じる虞がなくなるからである。

このように、本実施形態に係る内部防食方法によれば、既設の鋼構造物に対して防食効果を付与する工事について、不要な部材の切断を行う必要がない。このため、切断した上半部を支持するクレーン等の大掛かりな装置を必要とせず、簡易な工事とすることができる。よって、工費を抑制することができる。

また、上記説明では単に、第１開口部２４に対して陽極材１０を装填、配置する事を説明した。しかしながら、支柱２０の内部へ陽極材１０を配置する前には、陽極材１０を構成する保水性繊維１４の外周を圧縮状態としておくと良い。このような構成とすることで、陽極材１０の外形を小型化することができる。よって、陽極材１０を支柱２０の内部へ配置することが容易となる。また、陽極材１０を支柱２０の内部へ配置した後は、保水性繊維１４の圧縮状態を開放し、支柱２０の内壁に保水性繊維１４を接触させるようにすると良い。圧縮状態開放後における保水性繊維１４の膨張が大きければ、支柱２０の内壁と第１開口部２４を塞ぐ鋼板３２との間に段差があったとしても、鋼板３２にも、保水性繊維１４を接触させることができる。

また、第１開口部２４を塞ぐ鋼板３２には、図８に示すように、点検窓３４を設けるようにしても良い。点検窓３４を開閉可能な構成とすることで、鋼板３２を取り外す事無く、陽極材１０の状態や、支柱２０内部の状態を点検することができるようになるからである。

なお、上記実施形態において支柱２０は、ベースプレート２２を介して基礎に固定されている旨説明した。しかしながら、支柱２０が基礎に埋め込まれるタイプの場合、陽極材１０は、図９に示すように、第１開口部２４から地中部分、および地上部分の双方を跨ぐような長さとし、内部に装填すると良い。

［第２実施形態］
次に、上記のような特徴を有する陽極材を、高架橋の鋼製高欄などの大型構造物に適用する場合の鋼構造物の内部防食方法について説明する。
本形態の鋼構造物は、図１０に示すような高架橋の高欄４０のような、矩形断面を有する箱体とする。鋼構造物がこのような形態である場合、高欄４０の側壁の一部に、第１開口部４２を形成する。高欄４０の上部には、図１３に示すような遮音板４４などの付帯物があるため、側壁に開口を設けることで、遮音板４４の撤去等の工事が不要となる。ここで、高欄４０の側壁に設ける第１開口部４２は、第１実施形態として記載した支柱２０に形成する第１開口部と異なり、側壁の強度を極端に低下させる範囲に亙るものではないため、補強リブ２６を設ける必要が無い。

矩形断面を有する高欄４０の内部に装填する陽極材１０Ａは、第１実施形態に係る陽極材１０と同様に、金属棒１２の周囲に保水性繊維１４を巻き付けたものであっても良いが、図１１、図１２に示すように、並列配置された複数の金属棒１２を、保水性繊維１４により挟持するものであっても良い。ここで、金属棒１２を挟持する保水性繊維は、一対のシート状部材であっても良いが、図１２に分解斜視図を示すように、複数のシート状部材を積層させることにより構成するものであっても良い。

このような構成の陽極材であっても、図１３に示すように、第１開口部２４を介して陽極材１０Ａを装填し、鋼板４６により塞ぐことで、第１実施形態に係る支柱２０と同様に、既設の鋼構造物に対して防食効果を付与する工事を簡易なものとすることができる。よって、工費を抑制することができる。

なお、上記実施形態のように、鋼構造物に対して保水性繊維１４を備えた陽極材１０，１０Ａを配置する場合、陽極材１０，１０Ａを配置する前に、鋼構造物の内部に素地調整を施すと良い。素地調整としては、鋼構造物の内部に付着した錆や汚れを落とす作業であれば良く、２種ケレン程度でも防食上問題はない。鋼構造物の内部に素地調整を施すことによれば、防食効果を高めることができる。

１０，１０Ａ………陽極材、１２………金属棒、１４………保水性繊維、１６………導電性部材、２０………支柱、２２………ベースプレート、２４………第１開口部、２６………補強リブ、２８………第２開口部、３０………ナット、３２………鋼板、３４………点検窓、４０………高欄、４２………第１開口部、４４………遮音板、４６………鋼板。

Claims (7)

1. 鋼構造物の側壁に第１開口部と第２開口部を設け、
   前記鋼構造物よりも卑な電位を有する金属棒の外周に保水性繊維を配置した陽極材を前記第１開口部から前記鋼構造物の内部に配置すると共に、前記第２開口部を介して前記金属棒と前記鋼構造物との導通を図った状態で固定し、
   前記第１開口部を鋼板で塞ぐことを特徴とする内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。
2. 前記鋼構造物の内部に前記陽極材を配置する前には、前記保水性繊維の外周を圧縮状態としておき、
   前記鋼構造物の内部に前記陽極材を配置した後、前記圧縮状態を開放し、前記保水性繊維を前記鋼構造物の内壁に接触させることを特徴とする請求項１に記載の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。
3. 前記鋼板による前記第１開口部の塞ぎは、前記第１開口部の外周に対してオーバーラップ部を備えた状態で行うことを特徴とする請求項１または２に記載の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。
4. 前記鋼板には、点検窓を配置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。
5. 前記鋼構造物は、円筒状であり、前記第１開口部を形成する前に、前記第１開口部形成部の周囲に補強リブを施し、
   前記第１開口部を塞いだ後、前記補強リブを撤去することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。
6. 前記第１開口部は、円筒状に形成された前記鋼構造物の半円部分を切断することで構成することを特徴とする請求項５に記載の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。
7. 前記陽極材を構成する前記保水性繊維が前記鋼構造物の内底部に接触するように配置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内部に空間を有する鋼構造物の内部防食方法。

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