JP6814488B2 - 鋼構造物の補修方法および鋼構造物の補修キット - Google Patents

Description

本発明は、亜鉛めっき皮膜が設けられた鋼構造物を補修するための補修方法および補修キットに関する。

鉄塔、一部の橋梁などは、主として亜鉛めっき皮膜が設けられた鋼材により構成される、鋼構造物である。亜鉛は鋼よりも卑な金属であるため、亜鉛めっき皮膜は鋼材に対して保護皮膜機能および犠牲防食機能を発揮することができ、もって、鋼構造物の耐食性を向上させることができる。しかし、亜鉛めっき皮膜は使用環境により経年的に変質して部分的に耐食性を失ってしまうことがある。このような部分では、鋼材の腐食が進行してしまうため、この部分に耐食性を再付与すべく、鋼構造物の定期的な補修が必要となる。

たとえば特許文献１（特開２０１７−８８９０７号公報）には、金属粉末が導電性担体に分散されてなる補修材に樹脂を含浸させ、これを鋼材の補修対象面に貼り付ける方法が開示されている。この金属粉末には、鋼材に対して卑な金属が用いられているため、この方法によれば、補修対象面に対し保護皮膜機能および犠牲防食機能を再付与し、もって耐食性を再付与することができる。

特開２０１７−８８９０７号公報

特許文献１の方法では樹脂が用いられるが、有機物である樹脂は金属と比して耐候性が低く、経年劣化が著しい傾向がある。このため特許文献１の方法では、短いサイクルで再補修が必要となることが懸念されることから、鋼構造物に対する他の補修方法が求められる。以上の点に鑑み、本発明は、鋼構造物を補修するための補修方法および補修キットを提供することを目的とする。

本発明は、以下のとおりである。
〔１〕鋼構造物の補修対象面上に、フラックスおよびはんだ粒子を含有するはんだペーストからなるはんだペースト層と、亜鉛または亜鉛合金からなる補修シートとをこの順に配置する工程と、発熱体の熱を前記補修シートを介して前記はんだペースト層に伝熱させることによって前記はんだ粒子を溶融させる工程と、前記溶融したはんだ粒子を固化させることにより、前記補修対象面に前記補修シートを貼着させる工程と、を備える補修方法。
〔２〕前記補修シートは、厚み方向に貫通する貫通孔を有する、〔１〕の補修方法。
〔３〕前記溶融させる工程において、前記補修シートおよび前記発熱体の間に、押圧治具が配置される、〔１〕または〔２〕の補修方法。
〔４〕前記溶融させる工程において、前記押圧治具は、前記補修対象面側に向けて押圧される、〔３〕の補修方法。
〔５〕前記貼着させる工程において、前記押圧治具は、前記補修対象面側に向けて押圧される、〔３〕または〔４〕の補修方法。
〔６〕前記押圧治具は、アルミニウムからなる、〔３〕から〔５〕の補修方法。
〔７〕鋼構造物の補修キットであって、補修シートとはんだペーストとを備え、前記補修シートは、亜鉛または亜鉛合金からなり、前記はんだペーストは、フラックスおよびはんだ粒子を含有する、補修キット。
〔８〕前記補修シートは、厚み方向に貫通する貫通孔を有する、〔７〕の補修キット。
〔９〕前記補修シートを押圧するための押圧治具をさらに備える、〔７〕または〔８〕の補修キット。
〔１０〕前記押圧治具は、アルミニウムからなる、〔９〕の補修キット。

本発明によれば、鋼構造物の補修対象面に対して簡便に補修を実施することができ、また、補修部分は耐食性に優れる。

第１の実施形態に係る補修方法および補修キットを説明するための部分的な断面図である。 第１の実施形態に係る補修方法および補修キットを説明するための他の部分的な断面図である。 第１の実施形態に係る補修方法および補修キットを説明するための他の部分的な断面図である。 補修シートの模式的な平面図である。 第２の実施形態に係る補修方法を説明するための部分的な斜視図である。 試験片Ｂの作製方法を説明するための平面図である。 試験片Ｄの概略的な平面図である。 中性塩水噴霧試験実施直前の試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の写真である。 中性塩水噴霧試験４００時間経過後の試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の写真である。 中性塩水噴霧試験１０００時間経過後の試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の写真である。 試験片Ｂ−３におけるプルオフ試験を説明するための写真である。 試験片Ｄ−３におけるプルオフ試験を説明するための平面図である。 試験片Ｂ−３におけるプルオフ試験後の円筒を取った後の試験片Ｂ−３の写真である。 試験片Ｂ−３におけるプルオフ試験後の試験円筒の底面の写真である。

以下、本発明に係る補修方法および補修キットについて、それぞれ詳細に説明する。なお以下の実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わす。本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。また図面においては、各構成要素を理解しやすくするために縮尺を適宜調整して示しており、図面に示される各構成要素の縮尺と実際の構成要素の縮尺とは必ずしも一致しない。

〈第１の実施形態〉
図１〜図４を参照しながら、第１の実施形態（以下、「本実施形態」ともいう。）に係る補修方法について説明する。図１〜図３は、第１の実施形態に係る補修方法および補修キットを説明するための部分的な断面図であり、図４は、補修シートの模式的な平面図である。

図１〜図４を参照し、本実施形態に係る補修方法は、鋼構造物１００の補修対象面１００ａ上に、フラックスおよびはんだ粒子を含有するはんだペーストからなるはんだペースト層１と、亜鉛または亜鉛合金からなる補修シート２とをこの順に配置する工程（配置工程）と、発熱体４の熱を補修シート２を介してはんだペースト層１に伝熱させることによってはんだ粒子を溶融させる工程（溶融工程）と、溶融したはんだ粒子を固化させることにより、補修対象面１００ａに補修シート２を貼着させる工程（貼着工程）と、を備える。

図１は、主に配置工程を説明する図であり、図２は、主に溶融工程を説明する図であり、図３は、主に貼着工程を説明する図である。すなわち、はんだペースト層１は、はんだペーストからなる層であり、はんだ溶融層１１は、はんだペースト層１中のはんだ粒子が溶融してなる層であり、はんだ層１２は、はんだ粒子の融液が固化してなる層である。上記の補修方法は、上記の補修シート２と、上記のはんだペーストとを備える、補修キット１０を用いて実施される。

《補修キット》
本実施形態に係る補修キット１０は、上述のとおり、鋼構造物の補修キットであって、補修シート２とはんだペーストとを備える。補修シート２は、亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛合金からなり、はんだペーストは、フラックスおよびはんだ粒子を含有する。補修キット１０はさらに、押圧治具３を備えることが好ましい。

（はんだペースト）
はんだペーストは、流動性と粘性とを有する組成物であって、はんだペースト層１を構成する。このはんだペーストは、鋼構造物１００の補修対象面１００ａと、亜鉛または亜鉛合金からなる補修シート２とをはんだ付けする機能を有する。はんだペーストに含まれるフラックスは、鋼表面の酸化膜を除去する機能を有し、具体的には、ロジン、塩化アンモニウムなどが挙げられる。

はんだペーストに含まれるはんだ粒子は、はんだペースト中に分散した状態で存在する。はんだ粒子の粒径は特に制限されないが、一般的に１０〜１００μｍ程度である。はんだ粒子は、Ｓｎ（スズ）のみから構成されてもよいが、後述する溶融工程および貼着工程におけるハンドリング性の観点から、Ｓｎよりも低い融点を有するスズ合金であることが好ましい。一方、はんだ粒子の融点が低すぎると、はんだ層１２の耐久性の低下が懸念される。このためはんだ粒子の融点は、１１０〜２３０℃であることが好ましい。スズ合金としては、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ（ビスマス）合金、またはＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ合金が好ましく、融点が十分に低い点（１３８℃程度）から、Ｓｎ−Ｂｉ合金がより好ましい。

はんだペーストは、さらに有機溶剤を含んでいても良い。この場合、はんだペーストの粘度を容易に調整することができる。

（補修シート）
補修シート２は、亜鉛または亜鉛合金からなる。補修シート２は、鋼に対して卑な金属により構成され、鋼に対する犠牲防食機能を発揮する。亜鉛合金に含まれる好適な金属としては、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）等が挙げられる。補修シート２の耐食性の向上が期待されるためである。亜鉛合金における亜鉛以外の他の成分の配合割合の全量は１０％程度である。ただし、補修シート２の融点ははんだ粒子よりも高い。

補修シート２は板状であり、その厚さは好ましくは５０〜３００μｍである。厚さが５０μｍ未満の場合、十分な耐食性を発揮できない恐れがあり、また補修シート２のハンドリング性の低下も懸念される。厚さが３００μｍを超えた場合もまた、ハンドリング性の低下が懸念される。補修シート２の大きさおよび外形は特に制限されず、補修対象面１００ａの大きさ、形状に対応することができる。

また補修シート２は、図４に示されるように、厚み方向に貫通する貫通孔２ａを有することが好ましい。この理由は次のとおりである。すなわち、溶融工程においては、はんだペーストからフラックス由来のガスが発生するが、はんだ溶融層１１内にガスが残留したまま、はんだ融液が固化した場合、形成されるはんだ層１２内には、残留ガス由来の空隙が形成される。はんだ層１２内に多少の空隙が存在する場合であっても、はんだ層１２の性能には影響しないが、多くの空隙が存在すると、はんだ層１２と補修シート２との密着性の低下や、はんだ層１２の強度の低下が引き起こされることが懸念される。これに対し、補修シート２が貫通孔２ａを有する場合、ガスは、貫通孔２ａから系外（大気中）に排出され易くなるため、結果的に、はんだ層１２内の空隙を効率的に抑制することができる。

貫通孔２ａの孔径は、好ましくは１０〜１０００μｍであり、より好ましくは５０〜１０００μｍである。１０μｍ未満の場合、ガスが排出され難くなるおそれがあり、１０００μｍを超えると、貫通孔２ａからの過剰なはんだ融液の流出が懸念される。隣接する貫通孔２ａ同士の間隔（ピッチ）は特に制限されないが、補修シート２の耐食機能および強度を維持する観点から、数ミリ〜数十ミリ程度であることが好ましい。

（押圧治具）
補修キット１０はさらに、補修シート２を押圧するための押圧治具３を備えることが好ましい。押圧治具３は、補修シート２を補修対象面１００ａ側に押圧させる役割を果たすものである。補修キット１０が押圧治具３を備えることが好ましい理由は以下のとおりである。

後述する本実施形態に係る補修方法において、はんだペースト層１は、はんだ溶融層１１へと変化し、さらにはんだ層１２へと変化するが、完全にはんだ層１２へと変化するまでの間は、常に流動性を有した流動体である。このため、補修対象面１００ａの配置状況によっては、はんだペースト層１またははんだ溶融層１１の配置状態が流動によって変化し、これに伴い、補修シート２の位置が補修対象面１００ａからずれてしまったり、はんだペースト層１またははんだ溶融層１１が流下してしまったりする場合がある。これに対し、押圧治具３を用いて補修シート２を補修対象面１００ａ側に押圧することにより、はんだペースト層１および／またははんだ溶融層１１の流動を抑制することができ、もって、上述のような位置ずれ、流下といった問題を解消することができる。

押圧治具３に関し、補修シート２の全面を均一に押圧し易くすることから、押圧治具３のうち補修シート２に当接する面の全体の大きさは、補修シート２の大きさよりも大きいことが好ましい。またこの場合に、押圧治具３が伝熱性の高い材料からなれば、発熱体４の熱を補修シート２の全体に対し均一に伝熱させることも可能となる。

また押圧治具３は、溶融工程においてはんだペーストから発生するガスを系外に排出し易くするための構造を有していることが好ましい。このような構造としては、たとえば、補修シート２との当接面に貫通孔を有する構造が挙げられる。また押圧治具３は、貼着工程においてはんだ層１２と固着する場合があるが、この場合にはんだ層１２と分離しやすい材料からなることが好ましい。このような材料としては、アルミニウムが挙げられる。アルミニウムは高い伝熱性を有し、かつはんだ粒子との化学的な反応が起こり難い。たとえば、押圧治具３がアルミニウム製のパンチングメタル板の場合、高い伝熱性を有することができ、ガスの排出構造を備えることもでき、かつはんだ層１２との分離も容易となる。

《補修方法》
本実施形態に係る補修方法は、上述の補修キット１０を用いて実施される。以下、各工程について詳述する。

（配置工程）
図１を参照し、本工程では、鋼構造物１００の補修対象面１００ａ上に、はんだペースト層１と、補修シート２とがこの順に配置される。補修対象面１００ａは、鋼構造物１００の表面のうち、亜鉛めっき皮膜（不図示）の耐食性が失われている部分であり、鋼構造物１００の防食のために補修を要する部分である。

補修対象面１００ａ上に、はんだペースト層１と補修シート２とをこの順に配置する方法として、補修対象面１００ａにはんだペーストを塗布してはんだペースト層１を形成し、該はんだペースト層１上に補修シート２を配置する方法が挙げられる。また他の方法として、補修シート２の一方の面にはんだペーストを塗布してはんだペースト層１を形成し、これを補修対象面１００ａ上に配置する方法が挙げられる。

前者の方法は、施工が容易である。後者の方法は、たとえば補修対象面１００ａにはんだペーストを単体で塗布した際に、はんだペーストの液だれが懸念されるような場合に好適である。補修対象面１００ａに配置する直前まで、はんだペーストを補修シート２上に静置させておくことができるためである。

はんだペースト層１の形成、すなわちはんだペーストの補修対象面１００ａへの塗布または補修シート２への塗布方法は特に制限されず、刷毛、ディスペンサーなどを用いた従来公知の塗布方法を用いることができる。またはんだペースト層１は、補修対象面１００ａの全面を覆うように配置されることが好ましい。これにより、補修部分の高い耐食性を長期間維持することができる。はんだペースト層１の厚さは特に制限されないが、補修対象面１００ａおよび補修シート２の接着強度を十分に高く維持しつつ、本工程のハンドリング性を高める観点から、１〜５ｍｍが好ましく、２〜３ｍｍがより好ましい。

補修対象面１００ａは、はんだペースト層１および補修シート２が配置される前に、素地調整されることが好ましい。これにより、補修対象面１００ａの汚れを除去することができ、またはんだペースト層１と補修対象面１００ａとの密着性を向上させることができる。

（溶融工程）
本工程では、発熱体４の熱が補修シート２を介してはんだペースト層１に伝熱されることによって、はんだ粒子が溶融する。発熱体４としては、たとえばはんだ付けに広く用いられているこてが挙げられる。はんだペースト層１に、はんだ粒子の融点以上の温度が伝熱されることによって、はんだペースト内のはんだ粒子が溶融する。はんだ粒子が溶融していることは、たとえば煙の発生により推察することができる。煙の発生が収まった場合に、はんだ粒子が十分に溶融したとみなすことができる。

溶融したはんだを含むはんだ融液は、補修シート２の表面に沿って拡がる傾向がある。はんだ融液と補修シート２とのぬれ性が高いためである。このため、はんだ融液の一部は、補修シート２のうちはんだペースト層１と接触している主面（表面）から外周面に沿って移動し、主面の反対側の裏面に回り込む。補修シート２が貫通孔２ａを有する場合にはさらに、貫通孔２ａを通って裏面に回り込む。このためはんだ融液は、図２に示されるようなはんだ溶融層１１の形態をとることとなる。なお図２において、はんだ溶融層１１は補修シート２の表面全体を覆っているが、はんだ溶融層１１の形態はこれに限られず、たとえば補修シート２の裏面の一部が露出していてもよい。

ここで、本工程では、はんだペースト層１がはんだ溶融層１１へと変化するが、補修対象面１００ａの位置状況によっては、補修対象面１００ａ上に配置されたはんだペーストおよび／またははんだ融液が重力に従って流動してしまい、所望の配置状態を維持できなくなることが懸念される。このため、はんだペースト層１およびはんだ溶融層１１の流動による液だれ、補修シートの位置ずれなどを抑制すべく、はんだペースト層１を介して補修対象面１００ａ上に配置された補修シート２は、補修対象面１００ａ側に向けて押圧されることが好ましい。

本実施形態では、図１および図２に示されるように、補修シート２および発熱体４との間に、補修シート２を補修対象面１００ａに向けて均一に押圧するための押圧治具３が配置される。このため、上述の液だれや位置ずれは十分に抑制することができる。また押圧治具３は、高い伝熱性を有することが好ましい。発熱体４の熱を効率的にはんだペースト層１に伝熱させるためである。また押圧治具３は、補修シート２よりも大きな面を有することが好ましい。補修シート２に対して、ひいてははんだペースト層１に対して均一に熱を伝熱させるためである。

また本工程においては、はんだ溶融層１１からフラックス由来のガスが発生する。発生したガスがはんだ溶融層１１内に多量に残留したまま、はんだ融液が固化してはんだ層１２となった場合、はんだ層１２内にガス由来の空隙が多く存在してしまう。これに対し、補修シート２は、厚み方向に貫通する貫通孔２ａを有する。これにより、ガスは貫通孔２ａから系外に移動することができるため、ガスはより効率的に排出されることとなる。またガスの系外への排出をより効率的にすべく、押圧治具３は、ガスを系外に排出するための構造を備えることが好ましい。

（貼着工程）
本工程では、溶融したはんだ粒子が固化することにより、補修対象面１００ａに補修シート２が貼着する。たとえば図２に示す状態から発熱体４を取り除くことにより、はんだ融液の固化を開始させることができる。本工程においても、押圧治具３を補修対象面１００ａ側に向けて押圧することが好ましい。はんだ溶融層１１の液だれ、補修シート２の位置ずれを抑制するためである。

押圧治具３を押圧したままはんだ溶融層１１を固化させてはんだ層１２を形成した場合、押圧治具３とはんだ層１２とが固着する場合がある。図２に示されるように、はんだ溶融層１１は、補修シート２の裏面側、すなわち押圧治具３と補修シート２との間にも回り込んでいるためである。はんだ層１２に対して押圧治具３が固着されている場合には、押圧治具３を加熱しながら、はんだ層１２から押圧治具３を引き剥がすことが好ましい。

このことから、押圧治具３は、はんだ融液と化学的な反応を起こさない材料により構成されることが好ましい。両者が化学的に反応してしまうと、はんだ層１２からの押圧治具３の引き剥がしが困難となり、かつ意図しない成分が補修対象面１００ａ上に残存してしまうおそれがあるためである。これを満たし、かつ上述の伝熱性を満たす材料としては、アルミニウムが好適である。

以上により、図３に示すように、鋼構造物１００の補修対象面１００ａ上に、はんだ層１２を介して補修シート２が貼着される。

〈効果〉
上述の補修キット１０を用いた補修方法によれば、鋼構造物１００の補修対象面１００ａ上に補修シート２が貼着される。補修シート２が鋼に対して卑な金属である亜鉛または亜鉛合金からなり、はんだ層１２が導電性を有することにより、補修対象面１００ａに対する保護皮膜機能および犠牲防食機能を発揮する。このため、上述の補修方法によれば、補修対象面１００ａに対して耐食性を再付与することができる。また補修シート２および補修対象面１００ａを貼着させるはんだ層１２は、鋼に対して貴な金属であるＳｎを多く含む。このため、補修対象面１００ａはさらに、はんだ層１２が存在することによる防錆効果をも享受することができる。さらに、補修シート２および補修対象面１００ａは強固に貼着される。

このため、本実施形態に係る補修方法により補修された鋼構造物は、高い防食性能を有する。また、補修シート２およびはんだ層１２は、樹脂のような有機物からなる材料と比して耐候性に優れる。このため、補修部分の経年劣化は十分に小さく、再補修を必要とするまでの期間も十分に長い。また補修作業に大型の装置を必要としないため、簡便に実施することができる。

また本実施形態において、補修シート２が貫通孔２ａを有することにより、フラックス由来のガスを系外に効率的に排出することができる。このため、はんだ層１２内の空隙を減少させることができ、もって補修シート２および補修対象面１００ａの密着性、換言すれば、補修シート２、はんだ層１２、および補修対象面１００ａの相互の密着性を高めることができる。これらの密着性を高めることにより、外力が負荷されることによる補修シート２の脱落、はんだ層１２と補修対象面１００ａとの接触部分から腐食の進行などを効果的に抑制することができる。

また本実施形態では、溶融工程において押圧治具３を用いることが好ましい。これにより、補修シート２およびはんだペースト層１を、補修対象面１００ａ側に向けて均一に押圧することができるため、液だれ、位置ずれなどを効果的に抑制することができる。押圧治具３が高い伝熱性を有する場合には、発熱体４の熱を効率的にはんだペースト層１に伝熱させることができる。また押圧治具３が補修シート２よりも大きな面を有する場合には、はんだペースト層１に対して均一に熱を伝熱させることができる。

また本実施形態では、貼着工程においても押圧治具３を用いることが好ましい。これにより、はんだ溶融層１１の液だれ、補修シート２の位置ずれ効果的を抑制することができる。また押圧治具３は、はんだ層からの引き剥がし作業が容易な材料により構成されることが好ましい。

以上を踏まえ、押圧治具３は、好ましくはアルミニウム板であり、より好ましくはアルミニウム製のパンチングメタル板である。この場合、溶融工程での使用目的および貼着工程での使用目的のいずれをも十分に果たすことができる。

〈第２の実施形態〉
図５を参照しながら、第２の実施形態（以下、「本実施形態」ともいう）に係る補修方法について説明する。図５は、第２の実施形態に係る補修方法を説明するための部分的な斜視図である。

本実施形態は、鋼構造物２００の補修対象面が、鋼構造物２００およびコンクリート構造物３００との境界の近傍に位置している場合に好適である。このような場合、補修対象面に対してはんだペースト層（不図示）および補修シート２をこの順に配置させ、かつ該補修シート２はさらに、コンクリート構造物３００のうち該補修対象面に隣接する面にまで延在するように配置させる。これにより、図５に示されるように、鋼構造物２００と、鋼構造物２００が埋設されているコンクリート構造物３００との境界線を塞ぐように、補修シート２が配置される。補修シート２の配置の形態以外は、第１の実施形態と同様であるため、その説明は繰り返さない。

〈効果〉
一般的に、鋼構造物２００の補修対象面が、鋼構造物２００およびコンクリート構造物３００との境界の近傍に位置している場合、当該境界から腐食が拡がっている場合が多い。このため、仮に鋼構造物２００の補修対象面のみを補修したとしても、再び境界から腐食が拡がることが懸念される。これに対し本実施形態に係る方法によれば、補修対象面に貼着された補修シート２の一部は、境界を覆うように補修対象面に隣接するコンクリート構造物３００の表面にまで延在することができる。このため、境界への太陽光の照射、雨などの侵入を抑制することができ、もって上述の効果に加えて、境界からの腐食の拡散を抑制することができる。

以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３をまとめて試験片Ｂ、試験片Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３をまとめて試験片Ｃ、試験片Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３をまとめて試験片Ｄと記す場合がある。

〈試験片Ｂの作製〉
大部分が亜鉛めっき皮膜で被覆され、かつ一部に亜鉛めっき皮膜の欠損部分を有する鋼板を準備し、欠損部分の一部に上述の補修キットを用いた補修方法を実施し、欠損部分の他の一部に従来の塗料を用いた補修方法を実施した試験片Ｂを作製した。以下、試験片Ｂの作製方法について詳述する。

図６は、試験片Ｂの作製方法を説明するための平面図である。まず、厚さ×縦×横が３．２ｍｍ×１５０ｍｍ×７０ｍｍの鋼板２０を準備した。次に、鋼板２０のうち、領域２０ａおよび領域２０ｂ（それぞれ縦×横が２０ｍｍ×２０ｍｍ）に対応する領域に不めっき塗料（「ヘキサロンコート」、日本窯炉株式会社製）を塗布した後、該鋼板２０をＨＤＺ５５（ＪＩＳに規定される溶融亜鉛めっきの規格）に相当する鋼材とすべく、ＪＩＳ Ｈ ８６４１に規定される溶融亜鉛めっき処理を実施した。

次に、不めっき塗料をハンドグラインダで除去した。これにより、領域２０ａおよび２０ｂに位置する鋼の表面が露出した。そして該露出した表面に対し、１５０番のサンドペーパーを用いて、表面が概ね清浄となるように素地調整を行った。以上により、鋼板２０の表面に亜鉛めっき皮膜が形成された亜鉛めっき鋼板（ただし、領域２０ａおよび２０ｂには亜鉛めっき皮膜を有さない）が作製された。

作製された亜鉛めっき鋼板のうち、領域２０ｂに対して上述の補修キットを用いた補修方法を実施し、領域２０ａは鋼材が露出したままである試験片Ｂを作製した。なお試験片Ｂとして、３つの試験片Ｂ（Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３）を作製したが、そのうち試験片Ｂ−１および試験片Ｂ−２には、厚さ１００μｍの補修シートを用い、試験片Ｂ−３には、厚さ３００μｍの補修シートを用いた。具体的な補修方法は以下のとおりである。

《補修キットを用いた補修方法》
以下の補修シート、はんだペースト、および押圧治具を備える補修キットを用いた。
［補修シート］
亜鉛含有量：９９％、
厚さ：１００μｍまたは３００μｍ、
大きさ：２５ｍｍ×２５ｍｍ、
貫通孔の孔径０．１ｍｍ、
貫通孔のピッチ：４ｍｍ、貫通孔の数：３６個）
［はんだペースト］
Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ（「ＴＢ４８−Ｍ７４２」、株式会社弘輝製）（融点は１３８℃）
［押圧治具］
アルミニウム製パンチングメタル（厚さ：０．５ｍｍ、縦×横：３０ｍｍ×５０ｍｍ）。

上記補修キットを用いて、次の補修方法を実施した。まず、亜鉛めっき鋼板の領域２０ｂ（補修対象面）に対し、はんだペーストを塗布して領域２０ｂ上にはんだペースト層を作製した。次に、はんだペースト層上に補修シートを配置し、その上に押圧治具を配置した後、押圧治具の上からはんだ付用のこてを押しつけて、はんだ粒子を溶融させた。はんだ粒子の溶融は、試験片からの煙の発生により推察した。次に、押圧治具からこてを離して３０秒以上静置し、その後、こてを用いて押圧治具を加熱しながら、はんだ層から押圧治具を引き剥がした。以上により、領域２０ｂに対して補修シートが貼着された。

〈試験片Ｃの作製〉
赤錆が発生した鋼板（亜鉛めっき皮膜を有さない）を準備し、一部の赤錆を除去した後、該除去した部分に、上述の補修キットを用いた補修方法および従来の塗料を用いた補修方法を実施した試験片Ｃを作製した。以下、試験片Ｃの作製方法について詳述する。

試験片Ｂの作製時と同様に、鋼板２０を準備した。次に、鋼板２０に対し、１５％塩酸溶液を用いた酸洗浄および水洗浄をこの順に行い、塩水噴霧試験を４時間実施して鋼板の表面に赤錆を発生させた。塩水噴霧試験には、塩水噴霧試験機（「ＳＱ−５００−１」、板橋理化工業株式会社製）を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に規定される中性塩水噴霧試験を実施した。次に、領域２０ａおよび２０ｂに相当する部分に対し、１５０番のサンドペーパーを用いて赤錆を除去すると共に、表面が概ね清浄となるように素地調整を行った。以上により、鋼板２０の表面に赤錆が発生した亜鉛めっき鋼板（ただし、領域２０ａおよび２０ｂには赤錆は発生していない）が作製された。

作製された亜鉛めっき鋼板のうち、領域２０ｂに対して試験片Ｂと同様に上述の補修キットを用いた補修方法を実施した。一方、領域２０ａに対しては従来の塗料を用いた補修方法を実施した。具体的には、刷毛を用いて塗料（「ローバル（登録商標）」、ローバル株式会社製）を領域２０ａに塗布した。塗料による塗膜の厚さが８０μｍとなるように塗布量を調製した。なお、試験片Ｃとして３つの試験片Ｃ（Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−３）を作製したが、そのうち試験片Ｃ−１および試験片Ｃ−２には、厚さ１００μｍの補修シートを用い、試験片Ｃ−３には、厚さ３００μｍの補修シートを用いた。

〈試験片Ｄの作製〉
試験片Ｂと同様の方法により、鋼板２０の表面に亜鉛めっき皮膜が形成された亜鉛めっき鋼板（ただし、領域２０ａおよび２０ｂには亜鉛めっき皮膜を有さない）を作製した。そして、亜鉛めっき鋼板のうち、領域２０ｂに対しては上述の補修キットを用いた補修方法を２回実施し、領域２０ａに対しては、上述の補修方法を１回実施することにより、試験片Ｄを作製した。

図７は、試験片Ｄの概略的な平面図である。具体的には、図７に示されるように、亜鉛めっき鋼板２０Ａのうち、領域２０ｂの半分を覆うように補修シート２１を貼着させた後、領域２０ｂの残りの半分を覆うように補修シート２２を貼着させた。このため、領域２０ｂの半分は、２枚の補修シート２１，２２で覆われた。一方領域２０ａに対しては、上述の補修方法を１回実施して補修シート２３を貼着させた。このとき、補修シート２３の一片の位置と亜鉛めっき鋼板２０Ａの一片とを一致させて、両部材の各一片の端面を面一にさせた。図７においては、理解を容易とするために、各補修シート２１〜２３の上に回り込んで固化したはんだ層は図示していない。

なお、試験片Ｄとして３つの試験片Ｄ（Ｄ−１，Ｄ−２，Ｄ−３）を作製したが、そのうち試験片Ｄ−１および試験片Ｄ−２では、補修シート２１〜２３として厚さ１００μｍの補修シートを用い、試験片Ｄ−３では、補修シート２２および補修シート２３として厚さ３００μｍの補修シートを用い、補修シート２１として厚さ１００μｍの補修シートを用いた。

〈補修部分の厚さ〉
各試験片Ｂ〜Ｄに関し、電磁式膜厚計を用いて補修部分の厚みを測定した。具体的には、各試験片の任意の１０点の厚さを測定し、その平均値を算出した。最大値および最小値は、任意の１０点の内の最大値および最小値である。なお、測定される補修部分の厚さは、補修シートの厚さとはんだ層の厚さとの合計の厚さ、または塗膜の厚さである。その結果を表１に示す。

表１を参照し、「領域２０ａ」の欄には、領域２０ａ上に設けられた塗膜（試験片Ｃ）、または補修部分（試験片Ｄ）の厚さが示されており、「領域２０ｂ」の欄には、領域２０ｂ上に設けられた補修部分（試験片Ｂ〜Ｄ、ただし試験片Ｄは、２枚の補修シートが積層されている）の厚さが示されている。

たとえば試験片Ｂ−１の領域２０ｂには、１００μｍの厚さの亜鉛からなる補修シートがはんだ層を介して貼着されているが、補修方法において押圧治具が用いられており、かつ補修シートには貫通孔があるため、はんだ層の形態は図３に示す形態を有している。ここで試験片Ｂ−１の領域２０ｂにおいて、表１の「平均」の欄の数値が「５９０」であることから、１００μｍの厚さの補修シートの表裏の両側に存在するはんだ層の合計（平均値）が、４９０μｍであることが理解される。これは、試験片Ｂ−２、Ｃ−１およびＣ−２の領域２０ｂ、ならびに、試験片Ｄ−１および試験片Ｄ−２の領域２０ａにおいても同様である。

ただし、試験片Ｄ−１〜Ｄ−３の領域２０ｂにおいては、補修部分のうち、最も積層数の多い部分、すなわち、領域２０ｂ上に、はんだ層、補修シート２１、はんだ層、補修シート２２、はんだ層の順で積層されている部分の厚さを測定している。なお試験片Ｂ−３、Ｃ−３、およびＤ−３では３００μｍの厚さの補修シートを用いているため、各領域の補修部分の厚さが大きくなっている。

〈耐食性試験〉
試験片Ｂ〜Ｄに対して塩水噴霧試験を実施し、試験片Ｂ〜Ｄの表面の腐食の程度を観察した。塩水噴霧試験では、上記の塩水噴霧試験機を用いてＪＩＳ Ｚ ２３７１に規定される中性塩水噴霧試験を１０００時間実施した。試験条件は以下のとおりである。なお、試験片Ｃの作製にあたって実施された塩水噴霧試験の条件も以下と同様である。

[試験条件]
試験片角度：鉛直線に対して２０度
試験槽内温度：３５℃
塩水：５０ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液（ｐＨ６．８〜７．２程度）
噴霧量：１．１ｍｌ／ｈ
ただし関東化学株式会社製の鹿１級のＮａＣｌを用いた。

〈試験片Ｂの耐食性試験結果について〉
中性塩水噴霧試験４００時間経過後、８００時間経過後および１０００時間経過後のいずれにおいても、試験片の表面全体に赤錆が点在していた。これは、溶融亜鉛めっき処理により亜鉛めっき皮膜が形成された鋼構造物であっても、極めて厳しい環境下におかれた場合に、亜鉛めっき皮膜の微細な欠陥から腐食が拡がることを示している。しかし一方で、補修シートが貼着された部分（領域２０ｂに相当する部分）には、赤錆の発生が見られなかった。

参考として図８〜図１０を示す。図８は、中性塩水噴霧試験実施直前の試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の写真である。図９は、中性塩水噴霧試験４００時間経過後の試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の写真である。図１０は、中性塩水噴霧試験１０００時間経過後の試験片Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３の写真である。

〈試験片Ｃの耐食性試験結果について〉
試験片Ｃ−１〜Ｃ−３を観察したところ、塗膜が形成された部分（領域２０ａに相当する部分）に膨らみが観察された。これは、塗膜の下に位置する鋼が腐食したためと推察された。つまり、塗膜の微細な欠陥から塩水が浸入し、鋼が腐食したと考えられる。これに対し、試験片Ｃ−１〜Ｃ−３のうち、補修シートが貼着された部分（領域２０ｂに相当する部分）には、膨らみなどの変形は観察されなかった。

以上のことから、上述の補修キットを用いた補修方法によれば、鋼構造物の亜鉛めっき皮膜の欠損部分を簡便に補修することができ、かつ補修部分は高い耐食性を有し、かつ該耐食性の経年劣化も十分に低いことが確認された。

〈試験片Ｄの耐食性試験結果について〉
試験片Ｄ−１〜Ｄ−３を観察したところ、補修シートを重ねて貼着させた部分（領域２０ｂ）および補修シートの一片（端部）の位置を亜鉛めっき鋼板の一片（端部）と一致するように貼着させた部分（領域２０ａ）のいずれにおいても、赤錆の発生、補修シートの変形といった変化は見られなかった。

以上のことから、たとえば補修対象面が大きな場合に、ハンドリングが容易な小さな補修シートを用い、これらを複数枚重ねながら補修を行ってもよいことが確認された。また、たとえば補修対象面が任意の面の端部にあるような場合であっても、十分に補修できることが確認された。また端部からの腐食の進行が見られなかったことから、補修シート、はんだ層、および補修対象面の相互の密着性が優れることも考察された。

〈密着性試験〉
耐食性試験後（１０００時間経過後）の試験片Ｂ−３、Ｃ−３、Ｄ−３に対してプルオフ試験を実施し、補修シートと補修対象面（鋼板の表面）との密着性を確認した。プルオフ試験では、ＪＩＳ−Ｋ−５６００−５−７に規定されるプルオフ試験を実施した。具体的な試験方法について、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、試験片Ｂ−３におけるプルオフ試験を説明するための写真であり、図１２は、試験片Ｄ−３におけるプルオフ試験を説明するための平面図である。

まず、各試験片のうち、補修シートを貼着させた部分（領域２０ａおよび／または領域２０ｂ）に対して１５０番のサンドペーパーを用いて研磨処理を実施し、補修シート上に位置する錆、はんだ層などを除去し、補修シートを露出させた。さらに研磨処理を実施して、補修シートの表面の一部を平滑にし、平滑面を形成した。次に、形成された平滑面に対して、接着剤（無溶剤二液型エポキシ接着剤（「ボンドＥセット」、コニシ株式会社製））を用いて、直径２０ｍｍの試験円筒３０Ａ〜３０Ｃを接着させた。なお図１２では、試験円筒３０Ｂおよび３０Ｃと補修シートとの接着領域を黒色の円で示している。

次に、ハンドグラインダを用いて試験円筒の周囲を切り込み、アドヒージョンテスター（「ＡＴＡ−Ａ」、ＤｅＦｅｌｓｋｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）を用いてプルオフ試験を実施した。密着性試験において研磨処理される対象の補修シートは、３００μｍの厚さを有するため、研磨処理によって補修シートが完全に研磨除去されることはなかった。なお図１１では試験片Ｂが示されるが、試験片Ｃにおいても同様の工程が実施された。

〈密着性試験結果について〉
図１３は、試験片Ｂ−３におけるプルオフ試験後の円筒を取った後の試験片Ｂ−３の写真であり、図１４は、試験片Ｂ−３におけるプルオフ試験後の試験円筒の底面の写真である。試験円筒の底面は、接着剤を介して補修シートに接着されていた面である。

補修対象面である鋼板の表面と、試験円筒の底面との間には、補修対象面側から順に、はんだ層、補修シート、はんだ層、接着剤が存在している（ただし、試験片Ｄ−３の領域２０ｂ上には、補修対象面側から順に、はんだ層、補修シート、はんだ層、補修シート、はんだ層、接着剤の順に存在している）。プルオフ試験後に、試験片Ｂ−３の表面および試験円筒の底面を観察することにより、この積層構造のいずれの界面から剥離が起こったかが確認できる。

具体的に図１３および図１４を参照すると、試験片Ｂ−３の表面に、接着剤を含むすべての材料が残留しているのに対し、試験円筒の底面には、いずれの材料も残留していなかった。また試験片Ｃ−３、試験片Ｄ−３においても、同様の結果が得られた。これらの結果から、補修シートは、はんだ層を介して補修対象面に強固に貼着されていることが分かった。

仮に、補修シートとはんだ層との密着力が弱ければ、試験円筒の底面側に、接着剤、はんだ層、および補修シートがこの順で残存する、または試験円筒の底面側に、接着剤およびはんだ層がこの順で残存するはずである。また仮に、はんだ層と補修対象面との密着力が弱ければ、試験円筒の底面側に、接着剤、はんだ層、補修シート、はんだ層がこの順で残存するはずである。

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均などの意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ はんだ層、２，２１，２２，２３ 補修シート、 ２ａ 貫通孔、３ 押圧治具、４ 発熱体、１０ 補修キット、１１ はんだ溶融層、１２ はんだ層、１００，２００ 鋼構造物、１００ａ 補修対象面、３００ コンクリート、２０ 鋼板、２０Ａ 亜鉛めっき鋼板、２０ａ，２０ｂ 領域、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 試験円筒。

Claims (10)

1. 鋼構造物の補修対象面上に、フラックスおよびはんだ粒子を含有するはんだペーストからなるはんだペースト層と、亜鉛または亜鉛合金からなる補修シートとをこの順に配置する工程と、
   発熱体の熱を前記補修シートを介して前記はんだペースト層に伝熱させることによって前記はんだ粒子を溶融させる工程と、
   前記溶融したはんだ粒子を固化させることにより、前記補修対象面に前記補修シートを貼着させる工程と、を備える、鋼構造物の補修方法。
2. 前記補修シートは、厚み方向に貫通する貫通孔を有する、請求項１に記載の鋼構造物の補修方法。
3. 前記溶融させる工程において、前記補修シートおよび前記発熱体の間に、押圧治具が配置される、請求項１または請求項２に記載の鋼構造物の補修方法。
4. 前記溶融させる工程において、前記押圧治具は、前記補修対象面側に向けて押圧される、請求項３に記載の鋼構造物の補修方法。
5. 前記貼着させる工程において、前記押圧治具は、前記補修対象面側に向けて押圧される、請求項３または請求項４に記載の鋼構造物の補修方法。
6. 前記押圧治具は、アルミニウムからなる、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の鋼構造物の補修方法。
7. 鋼構造物の補修キットであって、
   補修シートとはんだペーストとを備え、
   前記補修シートは、亜鉛または亜鉛合金からなり、
   前記はんだペーストは、フラックスおよびはんだ粒子を含有する、鋼構造物の補修キット。
8. 前記補修シートは、厚み方向に貫通する貫通孔を有する、請求項７に記載の鋼構造物の補修キット。
9. 前記補修シートを押圧するための押圧治具をさらに備える、請求項７または請求項８に記載の鋼構造物の補修キット。
10. 前記押圧治具は、アルミニウムからなる、請求項９に記載の鋼構造物の補修キット。