JP6875468B2

JP6875468B2 - 流電陽極材の設置方法

Info

Publication number: JP6875468B2
Application number: JP2019134840A
Authority: JP
Inventors: 直利深川; 敏幸青山; 知繁鴨谷
Original assignee: 株式会社ピーエス三菱
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2039-07-22
Also published as: JP2021017633A

Description

本発明は、高架道路や橋梁等を構成する鉄筋コンクリート床版や箱桁、地中に埋設されたボックスカルバート等のコンクリート構造物の電気化学的防食工法に用いられる点状陽極方式の流電陽極材の設置方法に関する。

例えば、高架道路や橋梁等を構成する鉄筋コンクリート床版やコンクリート箱桁のウェブ部、地中構造物を構成するボックスカルバート等のように、鉄筋等の鋼材が埋設された厚みのあるコンクリート部を有するコンクリート構造物では、コンクリートの中性化、コンクリートの材料に含まれる塩分、外部からの飛来塩分や凍結防止材等の影響（塩害）によって内部鋼材が腐食し、コンクリート構造物の劣化を招く場合がある。

このような鉄筋等の鋼材の腐食対策には、鋼材に電流を供給することにより鉄筋等の鋼材（以下、防食対象鋼材という）の腐食を防止する電気化学的防食工法が知られており、電流の供給方式によって外部電源方式と流電（犠牲）陽極方式とに大別される。

外部電源方式は、コンクリート表面又はコンクリート内部にチタン等からなる不溶性陽極を設置し、この不溶性陽極と陰極を成す鉄筋との間に直流電源装置を接続し、鉄筋に不溶性陽極から電流を供給するものであって、電流量を調節でき、長期の防食性にも優れていることから、鉄筋コンクリート構造物の電気化学的防食工法に多く用いられている。

しかし、この種の外部電源方式による電気化学的防食工法は、外部電源装置やその制御装置等を必要とする為、設備費が高価であるとともに、その維持管理費も嵩むという問題があった。

それに対し、流電陽極方式は、防食対象鋼材に比べて酸化還元電位の低い亜鉛、アルミニウム等からなる流電陽極をコンクリート表面部に設置し、この流電陽極と鉄筋との電位差を利用して鉄筋に電流を供給するものであって、発生する電流量は小さいが、十分な防食効果が期待でき、且つ、外部電源等が不要で導入費用や維持管理費用が安価であることから、この方式による防食工法のコンクリート床版、コンクリート箱桁、ボックスカルバート等の各種コンクリート構造物への適用が望まれている。

一方、コンクリート構造物の電気化学的防食構造では、防食対象鋼材が埋設されたコンクリート部に対する陽極の配置によって、面状陽極方式、線状陽極方式及び点状陽極方式に分類される。

面状陽極方式は、シート状又は網状に形成された陽極材をコンクリート部の表面に敷設するものであり、線状陽極方式では、コンクリート部表面に複数の溝を形成し、その溝に線状の陽極材が埋め込まれる（特許文献１参照）。点状陽極方式は、鉄筋量に応じてコンクリートに複数の穴を設け、そこに陽極を挿入した後、当該穴をセメント系の無収縮性モルタル等によって埋め戻し、陽極をコンクリート内に設置する工法である（特許文献２参照）。

さらに、流電陽極方式の電気化学的防食構造では、流電陽極の保護とともに溶解反応の活性化を目的として、流電陽極の周囲をバックフィルと呼ばれるイオン導電体材料で包囲することが行われる場合がある（特許文献３参照）。

特開２００８−１６９４６２号公報特開２０１７−１７９５２６号公報特開２０１７−１２８７６９号公報

面状陽極方式は、陽極材によってコンクリート表面が覆われるので、腐食抑制効果がコンクリートの全面において漏れなく得られることが期待できる。しかし、コンクリート面が見えなくなるため、コンクリート表面側から防食効果を確認することが困難である。さらに、面状陽極方式は、防食対策を必要としない部位をも含めて陽極材によってコンクリート表面が全体的に覆われるため、部分的に防食したい場合に不向きである。線状陽極方式においても面状陽極方式ほどではないものの、やはり線状陽極の埋め込み部分が防食効果確認の際の障害物になる、部分的な防食対策に不向きであるなど、同様な課題がある。また、線状陽極方式は、埋め込んだ線状陽極材同士を導線で電気的に接続する必要があり、その作業に多大な手間を要する。

また、線状陽極方式および点状陽極方式では、陽極材をコンクリート構造物に埋設して防食対象鋼材と電気的に接続するために、防食対象鋼材が露出するまでコンクリートの表面部分を斫り取ることが行われることが多い。しかしながら、コンクリートの斫り作業、斫り取った部分の修復作業などに多大な手間と時間がかかる。また、このような埋設型の点状陽極方式は、流電陽極材をコンクリート構造物の表面に鉛直に挿入埋設することなどによって、コンクリート構造物の表面近くの鉄筋のみならず、それより奥にある鉄筋に対しても防食効果を得られることが期待できるものの、コンクリート構造物に流電陽極材を埋め込むための削孔をコアドリルなどの大がかりな器具を使ってくり抜く必要があり、やはり手間とコストが嵩む。

さらに、一般的には面状陽極方式、線状陽極方式ともコンクリート構造物表面全体に対して施されるが、電気防食が必要な領域は偏在していることが多いため、流電陽極材が局部的に溶解してしまい、一部交換が必要な場合であっても広範囲に交換する必要があった。

また、コンクリート部の切削量を抑え、流電陽極材の消耗状態の確認や交換を容易化するために、流電陽極をコンクリート構造物の外に配置する構造が本発明者らによって検討されている。この場合、外部に配置した流電陽極をバックフィル材で包囲した構造とするために、例えば、流電陽極をケースに収容し、このケース内に流動性の高いバックフィル材をケースに開けられた注入口から注入することによって充填する方法が提案されている。しかしながら、このような作業には時間と手間がかかって効率が悪いことが予想される。また、流電陽極を収容したケースをコンクリート構造物に取り付けた後での注入作業となるため、ケース内のバックフィル材の充填状態を確認しにくく、場合によってはバックフィル材の充填不足が生じ、バックフィル材の十分な効果を発揮できないケースが生じるおそれもあった。

本発明の目的は、コンクリートの修復、流電陽極材の交換が容易な電気化学的防食ユニットが得られるとともに、流電陽極をコンクリート構造物の外に配置するために流電陽極材をケースに収容した構成とした場合の、ケース内へのバックフィル材の充填作業を大幅に効率化し、かつ充填性の向上も期待できる流電陽極材の設置方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る一形態の流電陽極材の設置方法は、
防食対象鋼材が埋設されたコンクリート構造物のコンクリート表面に、前記防食対象鋼材と導通する板状の流電陽極材と、前記コンクリート表面に対する対向面が開口し、前記コンクリート表面と自らの内面によって前記流電陽極材を立体的に包囲する空間を形成するカバーと、前記流電陽極材ならびに前記カバーを支持し、一端部がアンカーに着脱可能な金属製棒材と、前記空間に充填されたバックフィル材とを有し、前記防食対象鋼材と前記流電陽極材とを少なくとも前記金属製棒材を通じて電気的に接続する電気化学的防食ユニットを設置するにあたり、前記コンクリート表面に前記防食対象鋼材の位置に合わせて削孔した施工孔の底面または施工孔の近傍の前記コンクリート表面にアンカー孔を設け、前記アンカー孔に前記金属製棒材の前記一端部を固着し、流動性を有するバックフィル材を余盛状態にして入れた前記カバーを、前記開口した対向面が前記コンクリート表面で塞がれるまで前記コンクリート表面に向けて移動させ、前記カバーの移動が完了するまでに前記カバーと前記コンクリート表面との隙間から前記カバー内の前記バックフィル材の余剰分を漏出させ、前記カバーの移動が完了した位置で前記カバーを前記金属製棒材に固定する。

本発明の一形態の流電陽極材の設置方法によれば、点状陽極方式の流電陽極材をコンクリート構造物の外に取り付けることができる。このため、コンクリート構造物の防食対象鋼材と導通をとるために必要な部分だけコンクリート部を削孔すれば済むなど、コンクリート部の切削量をより低く抑えることができ、流電陽極材の設置作業を効率的に行うことができる。さらに、流電陽極材をコンクリート構造物の外部に棒材を介して着脱可能な状態で取り付けたことによって、カバーを外すだけで流電陽極材の消耗状態を目視確認することができ、消耗がすすんだ流電陽極材の交換作業を含めた保守管理コストも低く抑えることができる。さらに、この流電陽極材の設置方法によれば、流動性を有するバックフィル材を余盛状態にして入れたカバーを、開口する対向面をコンクリート表面に向けて持ち上げ、対向面が前記コンクリート表面に突き当たるまでコンクリート表面と対向面との隙間からカバー内のバックフィル材の余剰部分を溢れさせ、対向面がコンクリート表面に突き当たった位置でカバーを棒材に固定することによって、バックフィル材の充填作業を効率良く行うことができるとともに、バックフィル材の充填性の向上も期待できる。

また、上記の流電陽極材の設置方法において、前記棒材の他端部に前記カバーを仮止めした状態で前記カバー内に前記バックフィル材を余盛状態に投入するようにしてもよい。
これにより、設置作業中のカバーの落下を防止できるとともに、棒材がカバーを持ち上げる際のガイドとして機能することによって、カバーを持ち上げる方向に対して直交する二軸方向での位置決めを容易に行うことができる。これによって、カバーの取り付け作業の効率化を図れる。

本発明に係る第１の実施形態のコンクリート構造物の電気化学的防食構造を示す断面図である。図１のコンクリート構造物の電気化学的防食構造における施工孔１Ｈ周辺の構造を拡大して示す断面図である。第１の実施形態の流電陽極材の設置方法の手順において施工孔の削孔段階を示す図である。第１の実施形態の流電陽極材の設置方法の手順においてアンカーの設置段階を示す図である。第１の実施形態の流電陽極材の設置方法の手順においてアンカーへの取り付けボルトの固定段階を示す図である。第１の実施形態の流電陽極材の設置方法の手順において流電陽極材の取り付け段階を示す図である。バックフィル材を充填する注入方法を説明するための断面図である。図７の注入方法において充填完了状態を示す断面図である。バックフィル材を充填する余盛方法その１において、取り付け前のカバー内にバックフィル材１８を余盛状態にして収容した段階を示す図である。図９の余盛方法その１において充填完了状態を示す断面図である。図９の余盛方法その１において流電陽極材にバックフィル材を通過させるための貫通口を設けた例を示す断面図である。バックフィル材を充填する余盛方法その２を説明するための断面図である。本発明に係る変形例１のコンクリート構造物の電気化学的防食構造および流電陽極材の設置方法を示す断面図である。図１３の要部を拡大して示す断面図である。本発明に係る変形例２の流電陽極材の設置方法を示す断面図である。本発明に係る流電陽極材の設置方法を採用したコンクリート箱桁を示す断面図である。

次に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係る第１の実施形態のコンクリート構造物の電気化学的防食構造を示す断面図である。
同図において、コンクリート構造物である鉄筋コンクリート床版１には、下面１Ｕから所定距離離れた位置に防食対象鋼材である鉄筋２が配設されている。鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕには、点状陽極方式の電気化学的防食ユニット１０が設置される。この電気化学的防食ユニット１０は、棒材である取り付けボルト１１と、流電陽極材１３と、カバー１５とを有する。

取り付けボルト１１は、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕ側に電気化学的防食ユニット１０を取り付けるための一本の棒状部材である。取り付けボルト１１は例えばアルミニウム材、炭素鋼材などの耐食性を有する金属材料で構成される。取り付けボルト１１の全長部分あるいはその一部の周面にはねじ山が設けられている。取り付けボルト１１は、鉄筋コンクリート床版１に設置されたアンカー３に挿入されて固定される上端部１１ａと、流電陽極材１３を支持する支持部１１ｂと、カバー１５を支持する部分を含む下端部１１ｃとを有する。

本実施形態のコンクリート構造物の電気化学的防食構造では、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに、例えば鉄筋２の下端またはその近傍の深さにまでに達する鉄筋接続用の施工孔１Ｈが削孔される。この施工孔１Ｈの奥底面には、鉄筋コンクリート床版１の鉄筋２に対して互いの側面同士が接触するように金属製のアンカー３が設置される。

図２は図１のコンクリート構造物の電気化学的防食構造における施工孔１Ｈ周辺の構造を拡大して示す断面図である。同図に示すように、アンカー３には、例えば、本体打ち込み式メスネジタイプの金属製のアンカー３などを用い得る。本体打ち込み式メスネジタイプのアンカー３は、施工孔１Ｈの底面１Ｋに削孔されたアンカー孔４に圧入保持されるアンカー本体である中空筒状のスリーブ３Ａを有し、スリーブ３Ａの一方端部は拡張部３Ｃを有する。拡張部３Ｃは、スリーブ３Ａの軸方向一端部に開けられた開口３Ｆよりスリーブ３Ａ内に押し込まれたプラグ３Ｅによって半径方向に拡張し、拡張部３Ｃの外周部３Ｂがアンカー孔４の内壁面４Ａに圧接する。これによって、アンカー３がアンカー孔４に固着される。また、スリーブ３Ａは、軸方向他端面に開口したネジ孔３Ｊを有する。このネジ孔３Ｊに取り付けボルト１１の上端部１１ａが螺入されることによって、取り付けボルト１１がアンカー３に固定される。

上記のように、施工孔１Ｈの底面１Ｋに鉄筋コンクリート床版１中の鉄筋２に対して互いの周面同士が接触するように金属製のアンカー３を設置し、このアンカー３に取り付けボルト１１の上端部１１ａを固定することによって、鉄筋２、アンカー３および取り付けボルト１１が電気的に接続され、鉄筋２と流電陽極材１３との電位差に起因した防食電流が流れるようになっている。

図１に戻って、取り付けボルト１１の支持部１１ｂには流電陽極材１３とカバー１５が支持される。流電陽極材１３は、防食対象鋼材である鉄筋２に比べ酸化還元電位の低い材料例えば亜鉛、アルミニウム、マグネシウム合金等からなる板状例えば円盤状の部材である。流電陽極材１３の例えば中心部などの所定の部位には取り付けボルト１１が挿通される孔部１３ａがあり、流電陽極材１３は、この孔部１３ａに挿通された取り付けボルト１１に一対の取付金具１４Ａ、１４Ｂによって取り付けられる。

カバー１５は、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに対向する対向面が開口した筒形（円筒形あるいは多角筒型）なす。カバー１５は、取り付けボルト１１の下端部１１ｃに座金付きナットなどの取付金具１４Ｃを用いて着脱可能に取り付けられる。カバー１５は、開口された対向面周縁の上端面１５ａを、パッキン材１６を挟んで鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに突き当てた状態にして設置されることによって、コンクリート表面１Ｕとの間で流電陽極材１３を立体的に包囲する空間を形成する。

流電陽極材１３は、カバー１５の内面とコンクリート表面１Ｕとで形成される立体空間の略中央に配置される。この空間内にはバックフィル材１８が充填される。バックフィル材１８は、流電陽極材１３の周囲近傍の抵抗を下げることによって、流電陽極材１３の溶解を容易にすることなどを目的とするものである。なお、バックフィル材１８には、例えば石膏、ベントナイトなどを主剤とする流動性材料を用い得る。あるいは、フェノール樹脂連続発泡体等の保水性を有する多孔質部材内部に電解質溶液を含浸保持したものなども用い得る。

鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに削孔した施工孔１Ｈは、例えばカバー１５が取り付けられる前に、例えば無収縮性モルタルあるいはバックフィル材などの充填材１９によって埋められてもよい。

＜施工手順１＞
次に、本実施形態のコンクリート構造物の電気化学的防食構造に係る流電陽極材の設置方法の手順について図３から図８を用いて説明する。
まず、防食施工対象の鉄筋コンクリート床版１の設計図等を参照し、鉄筋コンクリート床版１内の防食対象鋼材である鉄筋２の位置を調べ、施工孔１Ｈの位置を決定する。あるいは、コンクリート内部探査レーダを使用して鉄筋２を探索して施工孔１Ｈの位置を決定してもよい。

次に、図３に示すように、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕ側にドリルカッターなどを使って施工孔１Ｈを削孔する。この際、鉄筋２の位置を目視できる程度の深さまで削孔し、鉄筋２の直ぐ脇にアンカー３を設置可能な領域が確保されるように施工孔１Ｈの位置が決められる。

次に、図４に示すように、施工孔１Ｈの底面１Ｋにハンドドリルなどを用いてアンカー孔４を穿孔し、このアンカー孔４にアンカー３を圧入して設置する。このとき、アンカー３のスリーブ３Ａと鉄筋２の互いの側面同士が接触して両者の電気的な接続が確実に得られるように注意すべきである。

次に、図５に示すように、取り付けボルト１１の一端部１１ａをアンカー３のスリーブ３Ａのネジ孔３Ｊ内に螺入してアンカー３に取り付けボルト１１を固定する。続いて、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに削孔した施工孔１Ｈを、例えば無収縮性モルタルやバックフィル材などの充填剤１９で埋める。なお、この工程は、カバー１５内にバックフィル材１８を充填する際に同時に施工孔１Ｈもバックフィル材で埋める場合には省くことができる。

続いて、図６に示すように、取り付けボルト１１の支持部１１ｂに流電陽極材１３を上下一対の座金付きナットなどの取付金具１４Ａ、１４Ｂで取り付ける。取り付けボルト１１において流電陽極材１３が取り付けられる高さ位置は、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕより低い位置であり、あるいは、バックフィル材１８の充填性を考慮すると、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕから下方に突出した取り付けボルト１１の略中間の高さ位置が適当である。すなわち、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕから流電陽極材１３までの隙間が狭すぎると、その隙間部分にバックフィル材１８が十分充填されない可能性があるからである。

次に、図１に示したように、取り付けボルト１１の支持部１１ｂに取付金具１４Ｃでカバー１５を取り付けるとともに、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとカバー１５の内面とによって形成される立体空間内にバックフィル材１８を充填する。

以上のように、この第１の実施形態のコンクリート構造物の電気化学的防食構造および流電陽極材の設置方法によれば、点状陽極方式の流電陽極材１３を鉄筋コンクリート床板１の外に取り付けることができる。これにより、流電陽極材を鉄筋コンクリート床板１のコンクリート部に埋め込む工法に比べ、コンクリート部の切削量を低く抑えることができる。具体的には、鉄筋コンクリート床板１中の鉄筋２と導通をとるために必要な部分だけコンクリート部を削孔すれば済む。このコンクリート切削量の低減によって、流電陽極材を含む電気化学的防食ユニットの設置作業を効率的に行うことが可能になる。さらに、流電陽極材１３を鉄筋コンクリート床板１の外に取り付けたことによって、カバー１５を外すだけで流電陽極材１３の防食による消耗状態を目視確認することができる。したがって、コンクリート部に流電陽極材を埋め込む工法などに比べ、流電陽極材１３の交換作業を速やかに行うことができ、保守管理コストを低減できる。

＜バックフィル材の充填方法＞
次に、流動性のバックフィル材１８を鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとカバー１５の内面とによって形成される立体空間内に充填する方法について説明する。
流動性のバックフィル材を充填する方法には、注入方法（典型例）と、本発明に係る余盛方法が挙げられる。

注入方法は、取り付けボルト１１の支持部１１ｂにカバー１５を仮止めした状態でバックフィル材１８を徐々に注入する方法である。図７に示すように、カバー１５内に流動性のバックフィル材１８を注入するために、カバー１５には注入口１５ｂが設けられる。注入口１５ｂは、例えば、カバー１５の取り付け完了状態において底部となる部位などに設けられることが好ましい。注入口１５ｂにバックフィル材供給用のノズル１７を指し込み、ノズル１７を通じてカバー１５内にバックフィル材１８を注入（圧入）する。

カバー１５内へのバックフィル材１８の注入によってカバー１５内の空間のエアーＥがバックフィル材１８で置き換えられることに伴って、エアーＥがスムースにカバー１５外に排出されるように、バックフィル材１８の注入時、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとカバー１５の上部開口周りの端面１５ａに接着されたパッキン材１６の端面との間に適度な隙間Ｇを確保しておくことが望ましい。

図８に示すように、カバー１５内がバックフィル材１８でほぼ満たされると、上記の隙間Ｇからバックフィル材１８が溢れ出すので、この状態をバックフィル材１８の充填完了状態と見なしてバックフィル材１８の注入を終了し、ノズル１７を外すとともに注入口１５ｂを蓋などで塞ぐ。

この後、カバー１５を、開口周りの上端面１５ａに接着されたパッキン材１６の上面が鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに突き当たる高さまでを持ち上げ、取り付け金具１４Ｃでカバー１５の高さ位置を固定する。もって電気化学的防食ユニット１０の取り付けが完了する。

図９、図１０は本発明に係る余盛方法その１を説明するための図である。
図９に示すように、予め、例えばカバー１５を取り付けボルト１１に取り付ける前などに、カバー１５内に開口側から、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとカバー１５の内面とにより形成される空間（流電陽極材１３が占める空間を除く。）を満たすのに十分な量のバックフィル材１８を余盛状態にして入れる。

次に、図１０に示すように、カバー１５の底面に設けられた孔部１５ｃに取り付けボルト１１を通しながら、カバー１５を鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに向けて作業者が持ち上げる。カバー１５の開口周縁の上端面１５ａに接着されたパッキン材１６の上面（以下、「カバー上端面」と呼ぶ。）が鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに接近すると、カバー１５内のバックフィル材１８の余剰分が上記カバー上端面と鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとの隙間Ｇから溢れはじめる。したがって、上記カバー上端面が鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに突き当たった時点では、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとカバー１５の内面とにより形成される立体空間内にバックフィル材１８が満たされた状態となる。なお、上記カバー上端面と鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとが突き当たった状態、あるいはその直前などに、カバー１５を軽く叩くなどして適度な振動を与えることによって、カバー１５内のバックフィル材１８の充填性をより一層の向上を期待できる。最後に、図１に示したように、カバー１５を取り付けボルト１１の下端部１１ｃに取付金具１４Ｃで高さ位置を固定する。以上で、バックフィル材１８が充填された電気化学的防食ユニット１０の取り付けが完了する。

また、流電陽極材１３の上面と鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとの間の空間にバックフィル材１８が十分回り込むように、図１１に示すように、流電陽極材１３にバックフィル材１８を通過させるための貫通口１３ｂを設けてもよい。この貫通口１３ｂは、網目状のものであってもよい。また、貫通口１３ｂなどによる開口の領域の密度を流電陽極材１３の中心に行くほど高くすることによって、最も充填不足が生じる可能性が高い流電陽極材１３の上面と鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕとの間の領域の取り付けボルト１１周辺の領域へもバックフィル材１８を十分到達させることができ、全体的な充填性をより向上させることができる。

この余盛方法によれば、上記の注入方法に比べ、バックフィル材１８の充填を短時間に行うことができる。また、バックフィル材１８をカバー１５内に余盛状態に入れる作業は、地上で作業者が下向きに行うことができる。よって、上記の作業者にとって上向き作業となる注入方法に比べ、作業効率に優れ、カバー１５に注入口を設けたり、注入口を塞ぐための蓋を用意する必要がないため、低コスト化を期待できる。

図１２は本発明に係る余盛方法その２を説明するための図である。
この余盛方法その２では、カバー１５を取り付けボルト１１の下端部１１ｃに取付金具１４Ｃで仮止めし、この取り付けボルト１１に仮止めされたカバー１５内に開口側からバックフィル材１８を余盛状態で投入する。この際、カバー１５を取り付けボルト１１の下端部１１ｃの末端位置に取付金具１４Ｃで仮止めすることによって、カバー１５の開口から鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕまでの距離をできるだけ大きくとることができ、バックフィル材１８の投入作業が容易になる。そのため、取り付けボルト１１は、余盛方法１の場合よりも長尺のものを使用すべきである。

また、上記の余盛方法その１では、バックフィル材１８を入れたカバー１５を鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに向けて持ち上げる際に、カバー１５の底面に設けた孔部１５ｃからバックフィル材１８が漏れ出すおそれがあるのに対し、余盛方法その２によれば、孔部１５ｃは取付金具１４Ｃで塞がれた状態でカバー１５を持ち上げられることから、バックフィル材１８のカバー１５の孔部１５ｃからの漏出が生じにくい。また、余盛方法その２によれば、バックフィル材１８を入れたカバー１５を人手で持ち上げねばならない距離を最小限に抑えられるので、設置作業のさらなる高効率化を図れる。

＜変形例１＞
次に、本発明に係るコンクリート構造物の電気化学的防食構造および流電陽極材の設置方法を変形例を説明する。
図１３は変形例１であるコンクリート構造物の電気化学的防食構造および流電陽極材の設置方法を示す断面図、図１４は図１３の要部を拡大して示す断面図である。

この変形例１では、鉄筋コンクリート床版１内の鉄筋２と取り付けボルト１１との電気的な接続に金属製のタッピングネジなどの金属ネジ２１とリード線２３とが用いられる。

鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕには、例えば鉄筋２の下端またはその近傍の深さにまでに達する施工孔１Ｊが削孔される。この施工孔１Ｊの底面１Ｋには、鉄筋２に対して互いの側面同士が接触するように金属ネジ２１がねじ込まれる。より詳細には、施工孔１Ｊの底面１Ｋには、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕに対して直交方向にネジ孔５がハンドドリルなどを使用して穿孔され、このネジ孔５に金属ネジ２１が鉄筋２の側面に接触しつつねじ込まれる。

ネジ孔５にねじ込まれた金属ネジ２１の頭部２１ａと施工孔１Ｊの底面１Ｋとの間には、リード線２３の一端が接続された第１の端子金具２５が挟持される。施工孔１Ｊは、例えば無収縮性モルタルあるいはバックフィル材などの充填材１９によって埋められる。

鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕの施工孔１Ｊの近傍には、例えば本体打ち込み式メスネジタイプなどのアンカー３が設置され、このアンカー３のアンカー本体である中空筒状のスリーブ３Ａに取り付けボルト１１の上端部１１ａが螺入される。なお、この変形例において、アンカー３は必ずしも導電性を有するものである必要はない。そして施工孔１Ｊ内で金属ネジ２１の頭部２１ａと施工孔１Ｊの底面１Ｋとの間に挟持された第１の端子金具２５に一端が接続されたリード線２３の他端側の部分が施工孔１Ｊから鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕより下方に引き出され、そのリード線２３の他端部は、第２の端子金具２６を介して取り付けボルト１１に電気的に接続される。

流電陽極材１３、カバー１５、およびカバー１５内のバックフィル材１８については第１の実施形態と同様のため、これらの構成の説明については省略する。

以上のようにして、この変形例１の電気化学的防食構造では、金属ネジ２１、リード線２３、および取り付けボルト１１などを通じて、鉄筋コンクリート床版１内の鉄筋２と流電陽極材１３とが電気的に接続され、鉄筋２と流電陽極材１３との電位差に起因した防食電流が流れるようになっている。

＜施工手順＞
次に、変形例１のコンクリート構造物の電気化学的防食構造に係る流電陽極材の設置方法の手順について説明する。
まず、防食施工対象の鉄筋コンクリート床版１の設計図等を参照したり、コンクリート内部探査レーダを使用するなどして、鉄筋コンクリート床版１内の防食対象鋼材である鉄筋２の位置を調べ、施工孔１Ｊの位置を決定する。

次に、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕ側にドリルカッターなどを使って施工孔１Ｊを削孔する。この際、施工孔１Ｊの奥に鉄筋２の位置を目視できる程度の深さまで削孔し、その鉄筋２の直ぐ脇に金属ネジ２１を打ち込むことが可能な領域が確保されるように施工孔１Ｊの位置が決められる。

続いて、施工孔１Ｊの底面１Ｋにネジ孔５をハンドドリルなどを使って穿孔し、このネジ孔５に金属ネジ２１をねじ入れる。この際、リード線２３の一端が接続された第１の端子金具２５が、金属ネジ２１の頭部２１ａと施工孔１Ｊの底面１Ｋとの間で挟持されるようにする。

ここで、金属ネジ２１として鉄筋２より硬度の高いものを使用するとともに、ネジ孔５の内径を金属ネジ２１の径よりネジ山分だけ小さいものとし、金属ネジ２１をネジ孔５にねじ入れる際に金属ネジ２１のネジ山をネジ孔５の内壁面に喰い込ませる。これによって鉄筋２と金属ネジ２１との電気的接続がより確実になる。

逆に、金属ネジ２１として鉄筋２より硬度の低いものを使用し、金属ネジ２１をネジ孔５にねじ込んだ際にネジ山が鉄筋２に潰された状態としてもよい。

続いて、一端が第１の端子金具２５に接続されたリード線２３の他端側の部分を施工孔１Ｊから引き出した状態で、施工孔１Ｊを無収縮性モルタルやバックフィル材などの充填剤１９で埋める。なお、充填材１９の充填は、カバー１５内にバックフィル材１８を充填する際に同時に施工孔１Ｊもそのバックフィル材１８で埋める場合には省くことができる。

次に、鉄筋コンクリート床版１の下面１Ｕの施工孔１Ｊの近傍にアンカー孔４をドリルカッターなどを使って削孔し、このアンカー孔４にアンカー３を圧入して設置する。続いて、施工孔１Ｊから引き出されたリード線２３の他端部を第２の端子金具２６を用いて取り付けボルト１１と電気的に接続する。

この後、取り付けボルト１１への流電陽極材１３およびカバー１５の取り付け、バックフィル材１９の充填を行う。この際、バックフィル材１８の充填を、特に余盛方法その１あるいはその２にて行うことによって、バックフィル材１８の充填を効率良く行うことができるとともに、良好な充填状態が得られる。

この変形例１のコンクリート構造物の電気化学的防食構造および流電陽極材の設置方法によっても、第１の実施形態と同様、点状陽極方式の流電陽極材１３を鉄筋コンクリート床板１の外に取り付けることができるとともに、主に鉄筋コンクリート床板１中の鉄筋２と導通をとるために必要な部分だけコンクリート部を削孔すればよいため、コンクリート部の切削量を低く抑えることができ、流電陽極材を含む電気化学的防食ユニット１０１の設置作業を効率的に行うことが可能になる。さらに、流電陽極材１３の交換作業を速やかに行うことができ、保守管理コストを低減できる。また、コンクリート構造物中の鉄筋２の位置に合わせて削孔した施工孔１Ｊの位置に対して、電気化学的防食ユニット１０１の位置を高い自由度で決めることができる。

＜変形例２＞
次に、変形例２を説明する。
図１５は、上記変形例１の流電陽極材の設置方法のさらなる変形例２を示す断面図である。
この変形例２は、取り付けボルト１１の鉄筋コンクリート床版１への固定および鉄筋２との電気的接続に金属製のクリップ部材６を用いた例である。

クリップ部材６は、バネ鋼板などのバネ鋼材から曲げ加工などによって製作され得るものであり、基部６ａと、互いに対向する一対の脚部６ｂ、６ｃからなる。基部６ａは、鉄筋２の外周形状に対応する略円筒形の断面形状を有し、鉄筋２を内側に嵌め込むことによって鉄筋２に掛止される。一対の脚部６ｂ、６ｃは基部６ａから延設された部分であり、取り付けボルト１１の上端部１１ａを両側より挟持する。それぞれの脚部６ｂ、６ｃは鉄筋２を基部６ａの内側に嵌め込むために脚部６ｂ、６ｃ間を通過する際に内側から外に押圧されて開脚し、鉄筋２が基部６ａ内に収まると弾性復元力によって閉脚して鉄筋２を基部６ａ内にホールドする。この後、閉脚状態の一対の脚部６ｂ、６ｃの間に、取り付けボルト１１の上端部１１ａが挿入され、溶着あるいは接着などによって互いに固着される。

以降は、第１の実施形態の設置方法と同様に、施工孔１Ｍ内への充填材の充填、流電陽極材１３およびカバー１５の取り付け、バックフィル材１８の充填が行われて防食ユニットの設置作業が完了となる。

なお、この変形例２では、鉄筋２をクリップ部材６の基部６ａの内側に嵌め込むために、施工孔１Ｍの奥に露出した鉄筋２の全周囲のコンクリート部を斫り取ることによってクリップ設置空間７を形成する必要がある。

なお、本発明に係るコンクリート構造物の電気化学的防食構造は、上述の鉄筋コンクリート床版の例に限定されず、例えば、コンクリート箱桁や、地中に埋設されたボックスカルバート、その他のコンクリート構造物にも適用することができる。

図１６はコンクリート箱桁に本発明に係るコンクリート構造物の電気化学的防食構造を採用した施行例を示す断面図である。
この施工例では、コンクリート箱桁３０の下床版３２の下側の鉄筋２、および各ウェブ３３、３４の外側の鉄筋２を防食対象鋼材とするため、下床版３２の下側面と各ウェブ３３、３４の外側面にそれぞれ電気的に独立した電気化学的防食ユニット１０が設置される。
なお、下床版３２の上側の鉄筋、各ウェブ３３、３４の内側の鉄筋、あるいは上床版３１の鉄筋２を防食対象鋼材とする場合も同様に、その防食対象鋼材である鉄筋２の配置位置に近いコンクリート面側に電気化学的防食ユニット１０を設置すればよい。

１…鉄筋コンクリート床版
１Ｈ…施工孔
２…鉄筋
３…アンカー
４…アンカー孔
１０…電気化学的防食ユニット
１１…取り付けボルト
１１ａ…上端部
１１ｂ…支持部
１３…流電陽極材
１５…カバー
１８…バックフィル材

Claims

防食対象鋼材が埋設されたコンクリート構造物のコンクリート表面に、
前記防食対象鋼材と導通する板状の流電陽極材と、前記コンクリート表面に対する対向面が開口し、前記コンクリート表面と自らの内面によって前記流電陽極材を立体的に包囲する空間を形成するカバーと、前記流電陽極材ならびに前記カバーを支持し、一端部がアンカーに着脱可能な金属製棒材と、前記空間に充填されたバックフィル材とを有し、前記防食対象鋼材と前記流電陽極材とを少なくとも前記金属製棒材を通じて電気的に接続する電気化学的防食ユニットを設置するにあたり、
前記コンクリート表面に前記防食対象鋼材の位置に合わせて削孔した施工孔の底面または施工孔の近傍の前記コンクリート表面にアンカー孔を設け、
前記アンカー孔に前記金属製棒材の前記一端部を固着し、
流動性を有するバックフィル材を余盛状態にして入れた前記カバーを、前記開口した対向面が前記コンクリート表面で塞がれるまで前記コンクリート表面に向けて移動させ、前記カバーの移動が完了するまでに前記カバーと前記コンクリート表面との隙間から前記カバー内の前記バックフィル材の余剰分を漏出させ、前記カバーの移動が完了した位置で前記カバーを前記金属製棒材に固定する
流電陽極材の設置方法。
請求項１に記載の流電陽極材の設置方法であって、
前記金属製棒材の下端部に前記カバーを仮止めした状態で前記カバー内に前記バックフィル材を投入する
流電陽極材の設置方法。