JP6984057B1

JP6984057B1 - 犠牲陽極埋設方法

Info

Publication number: JP6984057B1
Application number: JP2021064404A
Authority: JP
Inventors: 健太郎蓑和; 直弥脇田; 弘隆佐藤
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2041-04-05
Also published as: JP2022159927A

Abstract

【課題】必要最小限の掘削量で電気防食の効果が十分に安定する位置に犠牲陽極を埋設する方法を提供する。【解決手段】建築物の地下に埋設される鋼製基礎梁を防食する際に用いる犠牲陽極Ａの埋設方法であって、犠牲陽極Ａを縦穴Ｈ１に鉛直に埋設することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、犠牲陽極埋設方法に関する。

従来、例えば、下記特許文献１に示すような基礎構造が知られている。この基礎構造は、土壌中に埋設され、かつ内側に複数の杭鉄筋が配設されたコンクリート製の杭と、地面に設置され、かつ内側に複数のスラブ鉄筋が配設されたコンクリート製の床スラブと、杭と床スラブとを連結し、かつ少なくとも一部が土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、杭鉄筋およびスラブ鉄筋のうちの少なくとも一方と、土壌と、の間に介在された絶縁部材と、を備える。
また、下記特許文献２に示すような基礎構造が知られている。この基礎構造は、土壌中に埋設され、かつ内部に杭鉄筋が配置されたコンクリート製の杭と、少なくとも一部が土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、少なくとも一部が杭と基礎部との間に配置された絶縁部材と、を備える。

特開２０１９−０８５７５２号公報特開２０２０−０２０２１０号公報

建築の鋼製基礎梁の腐食を防ぐために、電気防食を用いることがある。建築物の鋼製基礎梁は、上層地盤に施工されることが多い。これに対し、犠牲陽極は、鋼製基礎梁と同程度の上層地盤に埋設すると、防食効果が安定しない。言い換えると、犠牲陽極は、比較的地盤における深い位置に配置することが効果的である。
しかしながら、電気防食に用いる犠牲陽極は水平にした状態で埋設することが一般的である。このため、犠牲陽極を電気防食の効果が安定する箇所に埋設しようとすると周囲の地盤も幅広く掘削する必要がある。よって、掘削に要する手間及び掘削機を用いるための費用に支障をきたす課題があった。
更に、建築物の構成品の点数や配置によっては、地盤を幅広く掘削しようとすると前記構成品の配置に影響を及ぼす場合がある。あるいは、犠牲陽極自体が建築物の構成品に干渉する可能性があることから、建築物の地下において犠牲陽極を水平に埋設することが困難であるといった課題があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、必要最小限の掘削量で電気防食の効果が十分に安定する位置に犠牲陽極を埋設する方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る犠牲陽極埋設方法は、建築物の地下に埋設される鋼製基礎梁を防食する際に用いる犠牲陽極の埋設方法であって、前記犠牲陽極を縦穴に鉛直に埋設することを特徴とする。

この発明によれば、犠牲陽極を鉛直に埋設する。これにより、犠牲陽極を水平に埋設する場合と比較して、掘削する範囲を小さくすることができる。よって、犠牲陽極の埋設に要する掘削を小規模にすることができる。よって、掘削の要する費用及び手間を少なくすることができる。
更に、犠牲陽極を水平に埋設するための穴を掘削する場合と比較して、周囲の鋼製基礎梁等に影響を与えることなく、より深く穴を掘削することができる。よって、犠牲陽極をより深い場所に埋設することができる。よって、土壌中の電気抵抗が小さい箇所に埋設することで、より電気防食の効果を大幅に向上することができる。

また、前記犠牲陽極が、前記建築物における基礎部材の下端以下に埋設されることを特徴としてもよい。

この発明によれば、犠牲陽極が、基礎部材の下端以下に埋設される。これにより、一か所の犠牲陽極によって導通させる鋼製基礎梁の範囲を広くすることができる。

また、前記犠牲陽極は、前記鋼製基礎梁の平面視における略中央に埋設することを特徴としてもよい。

この発明によれば、犠牲陽極は、鋼製基礎梁の平面視における略中央に埋設される。これにより、一か所の犠牲陽極によって建築物における鋼製基礎梁全体を導通することができる。よって、一か所に犠牲陽極を設置することで鋼製基礎梁全体に均一に電気防食の効果を付与することができる。
また、犠牲陽極を鉛直に埋設することで、上述のように比較的深い場所に犠牲陽極を埋設することができる。ここで、土壌中に犠牲陽極を埋設するとき、地表から深い位置ほど電気抵抗が小さくなる。よって、土壌中の電気抵抗が小さい箇所に犠牲電極を打設することができる。これにより、上述の作用効果をより顕著なものにすることができる。

前記犠牲陽極を埋設する縦穴には、前記犠牲陽極と共に導通ケーブルのみを埋設可能なことを特徴としてもよい。

この発明によれば、犠牲陽極を埋設する縦穴には、犠牲陽極と共に導通ケーブルのみを埋設可能とする。これにより、犠牲陽極を埋設する穴の大きさを必要最小限とすることができる。よって、より犠牲陽極を埋設する穴の掘削を小規模なものとすることで、作業の効率を向上することができる。

また、前記鋼製基礎梁は、平面視において前記鋼製基礎梁の構成要素が重ならない領域を備え、前記犠牲陽極は、前記領域に設けられた前記縦穴に埋設させることを特徴としてもよい。

この発明によれば、犠牲陽極は、鋼製基礎梁が重ならない領域に設けられた穴に埋設される。これにより、平面視における鋼製基礎梁の構成に影響を及ぼすことなく、犠牲陽極を埋設することができる。よって、建築物における鋼製基礎梁の設計自由度を向上することができる。

本発明によれば、必要最小限の掘削量で電気防食の効果が十分に安定する位置に犠牲陽極を埋設する方法を提供することができる。

本実施形態の一実施形態に係る犠牲陽極埋設の概要図である。従来の犠牲陽極埋設の概要図である。鋼製基礎梁の電気防食に用いる電気回路の概要図である。図３に示す電気回路に係る電極配置の概要図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る犠牲陽極埋設方法を説明する。
図１に示すように、犠牲陽極Ａは棒状の部材である。犠牲陽極Ａの一方の端部には、導通ケーブルＣが接続されている。犠牲陽極Ａには、主にマグネシウム合金陽極が好適に用いられる。また、犠牲陽極Ａは、例えば、布袋の内部に収容された前記マグネシウム合金陽極の周囲に、陽極電位の安定化などの役割を有するバックフィルが充填され、直径１５０〜２００ｍｍ、長さ１２００ｍｄの円柱状に成形されたものが好適に用いられる。
図１に示すように、本実施形態に係る犠牲陽極Ａは、縦穴Ｈ１に埋設される。このとき、犠牲陽極Ａの一方の端部が上側に、他方の端部が縦穴Ｈ１の底側になるように配置される。つまり、本実施形態の埋設方法において、犠牲陽極Ａは、縦穴Ｈ１に鉛直に埋設される。なお縦穴Ｈ１とは、鉛直方向の深さが、水平方向の幅よりも大きい穴のことを意味する。また、犠牲陽極Ａが鉛直に埋設されることは、犠牲陽極Ａの長手方向が鉛直方向に対して、例えば１５度前後の傾斜角度をもって傾斜している場合なども含まれる。

犠牲陽極Ａは、地中に埋設されることにより、地中の土壌を介して同様に地中に施工された鋼製基礎梁１１に導通する。これにより、地中の土壌と間に電位差を持たせ、地中で鋼製基礎梁１１が腐食することを防止する（電気防食）。
この電気防食において、犠牲陽極Ａは、他方の端部が建築物の鋼製基礎梁１１をはじめとした基礎部材（例えば、フーチング）の下端以下に埋設されることが好ましい。これにより、１つの犠牲陽極Ａによって導通する鋼製基礎梁１１の範囲を大きくすることで、設置する犠牲陽極Ａを必要最小限とする。

縦穴Ｈ１は、主に建築物の地下に設けられる。具体的には、建築物の平面視において、建築物の基礎として施工される鋼製基礎梁１１（後述する）の構成要素が重ならない領域に設けられる。これにより、縦穴Ｈ１の掘削時に鋼製基礎梁１１が干渉することを防ぐ。
縦穴Ｈ１の直径は、犠牲陽極Ａの直径の１．５〜３倍（３００〜６００ｍｍ）程度とすることが好ましい。上述の範囲において、現場における施工性等を考慮して適宜決定する。また、縦穴Ｈ１の深さは、上述のように、犠牲陽極Ａの他方の端部が建築物の鋼製基礎梁１１をはじめとした基礎部材の下端以下に埋設されることが好ましい。
ここで、本実施形態における鋼製基礎梁１１は、下端が深さ１ｍ程度になるように埋設される。このため、縦穴Ｈ１の深さは、深さ１〜２．５ｍ程度の範囲で掘削されることが好ましい。また、縦穴Ｈ１には、犠牲陽極Ａと共に導通ケーブルＣのみ埋設可能とすることが好ましい。例えば、縦穴Ｈ１の容積は、犠牲陽極Ａの５００〜１９００％程度とすることが好ましい。これにより、縦穴Ｈ１の大きさを必要最小限とすることに担保する。

ここで、図２に示すように、犠牲陽極Ａが横穴Ｈ２に水平に配置された場合を考える。この場合、犠牲陽極Ａの埋設にあたって掘削が必要となる地面の面積が大きくなる。更に、上述のように基礎部材の下端以下に犠牲陽極Ａを設けようとすると、その分深い穴を掘削する必要がある。よって、大規模な掘削機械が必要となったり、より広い領域を確保することが必要となったりする。これに対し、図１に示す縦穴Ｈ１とすることで、より容易に必要十分な深さの穴を掘削することができる。よって、より容易に犠牲陽極Ａを十分な深さに配置することが可能となる。更に、大きな領域を必要としないことから、鋼製基礎梁１１の設計自由度も向上する。
導通ケーブルＣは、一方の端部が犠牲陽極Ａの一方の端部に接続される。また、他方の端部は、接続箱３０に接続されている（後述する）。導通ケーブルＣには、公知のものが適宜選択の上用いられることが好ましい。

次に、鋼製基礎梁１１において犠牲陽極Ａを配置する位置及び深さによる、電気防食の効果の相関について説明する。
表１は、土壌内において犠牲陽極Ａを配置した深さと、抵抗値との関係を示す。表１に示すように、土壌内の深さ（測定深度）が深くなるにつれて、抵抗値が減少していることがわかる。すなわち、土壌内の深さが深い方が、より防食電流が流れやすくなる。

図３に示すように、長方形状に形成された鋼製基礎梁１１において防食回路１００を配置し、前記長方形状の隅に配置された第１電極１と、前記長方形状の略中央に配置された第２電極２について比較する。第１電極１及び第２電極２はいずれも犠牲陽極Ａである。
また、図４は、図３において配置した防食回路１００を示すものである。図４に示すように、防食回路１００は、主回路１０と、測定回路２０と、接続箱３０と、を備える。

主回路１０は、鋼製基礎梁１１に対し電気防食電流を負荷する部位である。主回路１０は、第１電極１と、第２電極２と、地中回路３と、渡り線４と、接続線５と、鋼製基礎梁１１と、ターミナル１２と、を備える。
第１電極１は、第１接続箱３１において測定回路２０及びターミナル１２等とともに集約される犠牲陽極Ａである。（後述する）。
第２電極２は、第２接続箱３２に集約される犠牲陽極Ａである。第２接続箱３２においては、第２電極２のみが集約される（後述する）。

地中回路３は、第１電極１及び第２電極２と、鋼製基礎梁１１及び測定回路２０とを接続する。なお、図４に示す地中回路３は模式的なものであり、地中回路３は、防食回路１００が埋設された地中における土壌である。このように第１電極１及び第２電極２と鋼製基礎梁１１との間において土壌が導通することによって、防食回路１００において防食電流が流れる。

渡り線４は、第１接続箱３１と第２接続箱３２とを接続する。これにより、第２接続箱３２に接続された第２電極２と、第１接続箱３１に接続された鋼製基礎梁１１との間を導通する。
接続線５は、防食回路１００において各構成部品間を接続する。特に、第１接続箱３１と第１電極１、ターミナル１２及び測定回路２０との間や、第２接続箱３２と第２電極２との間を接続する。
渡り線４及び接続線５には、例えば、公知の導通ケーブルＣが好適に用いられる。

鋼製基礎梁１１は、防食回路１００によって防食を行う対象である。鋼製基礎梁１１は、ターミナル１２を介して第１接続箱３１に接続されている。
ターミナル１２は、鋼製基礎梁１１と第２接続箱３２との間に設けられる。これにより、ターミナル１２は、鋼製基礎梁１１と第２接続箱３２との間における電位を測定する。測定された電位は、測定回路２０において測定された電位とともに、防食回路１００における抵抗値の解析に用いられる。

測定回路２０は、防食回路１００における電位を測定する。測定回路２０は、亜鉛照合電極２１と、プローブ電極２２と、を備える。
亜鉛照合電極２１は、土中に埋設して電位を測定する。プローブ電極２２は、防食対象となる鋼製基礎梁１１に絶縁性の高い被膜が施されている場合に、測定した電位の誤差を除去する役割を有する。またプローブ電極２２は、実際に防食回路１００に防食電流が流れていることを確認する役割も有する。
亜鉛照合電極２１及びプローブ電極２２は、いずれも公知のものが好適に用いられる。

接続箱３０は、主回路１０及び測定回路２０の渡り線４及び接続線５を集約する。接続箱３０は、第１接続箱３１と、第２接続箱３２と、を備える。
第１接続箱３１は、第１電極１と、測定回路２０の亜鉛照合電極２１及びプローブ電極２２と、ターミナル１２と、に接続された接続線５を集約する。第１接続箱３１と第２接続箱３２とは、渡り線４によって接続さえている。
第２接続箱３２は、主に第２電極２に接続された接続線５のみを集約する。

このように構成された防食回路１００を、図３に示すように、鋼製基礎梁１１の内側に配置する。第１電極１は図２に示すように、地表からの深さが１．０ｍの位置において水平に埋設されている。第２電極２は図１に示すように、第２電極２の他方の端が、地表から高さ２．５ｍの位置になるように、鉛直に埋設されている。この条件において測定した抵抗値の結果を表２に示す。

表２に示すように、水平に配置された第１電極１の抵抗値に対して、鉛直に配置された第２電極２の抵抗値は、半分程度となっていることが確認された。

以上説明したように、本実施形態に係る犠牲陽極埋設方法によれば、犠牲陽極Ａを鉛直に埋設する。これにより、犠牲陽極Ａを水平に埋設する場合と比較して、掘削する範囲を小さくすることができる。よって、犠牲陽極Ａの埋設に要する掘削を小規模にすることができる。よって、掘削の要する費用及び手間を少なくすることができる。
更に、犠牲陽極Ａを水平に埋設するための穴を掘削する場合と比較して、周囲の鋼製基礎梁１１等に影響を与えることなく、より深く穴を掘削することができる。よって、犠牲陽極Ａをより深い場所に埋設することができる。よって、土壌中の電気抵抗が小さい箇所に埋設することで、より電気防食の効果を大幅に向上することができる。

また、犠牲陽極Ａが、基礎部材の下端以下に埋設される。これにより、一か所の犠牲陽極Ａによって導通させる鋼製基礎梁１１の範囲を広くすることができる。

また、犠牲陽極Ａは、鋼製基礎梁１１の平面視における略中央に埋設される。これにより、一か所の犠牲陽極Ａによって建築物における鋼製基礎梁全体を導通することができる。よって、一か所に犠牲陽極Ａを設置することで鋼製基礎梁全体に均一に電気防食の効果を付与することができる。
また、犠牲陽極Ａを鉛直に埋設することで、上述のように比較的深い場所に犠牲陽極Ａを埋設することができる。ここで、土壌中に犠牲陽極Ａを埋設するとき、地表から深い位置ほど電気抵抗が小さくなる。よって、土壌中の電気抵抗が小さい箇所に犠牲電極を打設することができる。これにより、上述の作用効果をより顕著なものにすることができる。

また、犠牲陽極Ａを埋設する縦穴Ｈ１には、犠牲陽極Ａと共に導通ケーブルＣのみを埋設可能とする。これにより、犠牲陽極Ａを埋設する穴の大きさを必要最小限とすることができる。よって、より犠牲陽極Ａを埋設する穴の掘削を小規模なものとすることで、作業の効率を向上することができる。

また、犠牲陽極Ａは、鋼製基礎梁１１が重ならない領域に設けられた穴に埋設される。これにより、平面視における鋼製基礎梁１１の構成に影響を及ぼすことなく、犠牲陽極Ａを埋設することができる。よって、建築物における鋼製基礎梁１１の設計自由度を向上することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１電極１及び第２電極２は、鋼製基礎梁１１において複数設けてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１１鋼製基礎梁
Ａ犠牲陽極
Ｃ導通ケーブル
Ｈ１縦穴

Claims

建築物の地下に埋設される鋼製基礎梁を防食する際に用いる犠牲陽極の埋設方法であって、
前記犠牲陽極を、鉛直方向の深さが水平方向の幅よりも大きい縦穴に鉛直に埋設し、
前記犠牲陽極は、前記建築物における前記鋼製基礎梁の下端以下に埋設され、
前記鋼製基礎梁は、平面視において前記鋼製基礎梁の構成要素が重ならない領域を備え、
前記犠牲陽極は、前記領域に設けられた前記縦穴に埋設させることを特徴とする、
犠牲陽極埋設方法。
前記犠牲陽極は、前記鋼製基礎梁の平面視における中央に埋設することを特徴とする、
請求項１に記載の犠牲陽極埋設方法。
前記犠牲陽極を埋設する縦穴の直径が、前記犠牲陽極の直径の１．５倍以上３倍以下で、前記縦穴の深さが１ｍ以上２．５ｍ以下であり、
前記縦穴には、前記犠牲陽極と共に導通ケーブルのみを埋設可能なことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の犠牲陽極埋設方法。