JP7008473B2

JP7008473B2 - 基礎構造

Info

Publication number: JP7008473B2
Application number: JP2017213895A
Authority: JP
Inventors: 信博佐々木; 賢一林; 隆之上村
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2037-11-06
Also published as: JP2019085752A

Description

本発明は、基礎構造に関する。

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、土壌の表面に設置され、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、を備えている。基礎部は、防錆防食材料により被覆されている。
この基礎構造では、一般的な土壌でのミクロセル腐食だけではなく、コンクリート土壌マクロセル腐食（以下、「ＣＳマクロセル腐食」という。）が生じる。この基礎構造では、杭鉄筋やスラブ鉄筋と、基礎部と、が導通されていることから、これらの間に電位差が生じ、基礎部がアノードとなって基礎部でアノード反応が生じて杭鉄筋やスラブ鉄筋がカソードとなって杭鉄筋やスラブ鉄筋でカソード反応が生じ、アノードから土壌を通してカソードに腐食電流が流れアノードである基礎部にＣＳマクロセル腐食が生じる。このとき、基礎部の電位が貴側に移行する。

特開２００５－０６８９５３号公報

前記基礎構造では、基礎部が防錆防食材料により被覆されているものの、この防食層における欠陥の発生は実質的に避けられない。防食層に欠陥部が生じていると、その欠陥部から基礎部のＣＳマクロセル腐食が進行する。この進行の速度は、防食層が形成されていない場合に比べて速く、欠陥を有する防食層を形成することによりかえってＣＳマクロセル腐食が局所的に促進されてしまう。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、ＣＳマクロセル腐食を抑制することができる基礎構造を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様に係る基礎構造は、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、前記土壌の表面に設置され、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、前記杭と前記床スラブとを連結し、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、前記杭鉄筋およびスラブ鉄筋のうちの少なくとも一方と、前記土壌と、の間に介在された第１絶縁部材と、を備える。

この発明によれば、第１絶縁部材が、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、の間に介在されている。このため、杭鉄筋やスラブ鉄筋においてカソード反応が発生することを抑制し、基礎部から土壌を介して杭鉄筋やスラブ鉄筋に電流が流れ込むのを抑制すること等ができる。これにより、基礎部におけるＣＳマクロセル腐食を抑制することができる。

（２）本発明の一態様に係る基礎構造は、上記（１）に係る基礎構造であって、前記土壌中に埋設されて前記基礎部と導通された犠牲鋼材を更に備える。

この場合、犠牲鋼材が基礎部と導通されている。したがって、基礎部だけでなく、犠牲鋼材も腐食電流のアノードとして機能させることができる。これにより、アノード反応が起こる面積を増加させてアノードにおける腐食電流密度を小さくすることができる。その結果、基礎部におけるＣＳマクロセル腐食を効果的に抑制することができる。

（３）本発明の一態様に係る基礎構造は、上記（１）に係る基礎構造であって、前記基礎部に防食電流を供給する電流供給部を更に備える。

この場合、電流供給部が基礎部に防食電流を供給する。したがって、貴側に移行していた土壌中の基礎部の電位を、防食電流によって、例えばＣＳマクロセル腐食が発生しない場合の基礎部の自然電位まで卑化させること等ができる。このように、基礎部のＣＳマクロセル腐食を電気防食法によって抑制することができる。

（４）本発明の一態様に係る基礎構造は、上記（３）に係る基礎構造であって、前記電流供給部は、前記土壌中に埋設されて前記基礎部と導通された犠牲陽極（流動陽極）であり、前記土壌中の前記犠牲陽極の電位は、前記土壌中の前記基礎部の電位よりも低い。

この場合、犠牲陽極が基礎部と導通されていて、かつ、土壌中の犠牲陽極の電位が土壌中の基礎部の電位よりも低い。したがって、犠牲陽極がアノードとなって犠牲陽極でアノード反応が生じ、コンクリート中の杭鉄筋やスラブ鉄筋だけでなく、土壌中の基礎部がカソードとなって杭鉄筋やスラブ鉄筋、基礎部でカソード反応が生じる。このとき、アノードである犠牲陽極から土壌を通してカソードである杭鉄筋やスラブ鉄筋、基礎部に防食電流が流れる。
ところで、コンクリート中に配設された杭鉄筋やスラブ鉄筋には防食電流を供給する必要が無いものの、杭鉄筋やスラブ鉄筋に何も施さない場合には、前述のように防食電流が供給されるため、莫大な数量の犠牲陽極が必要となる。
これに対して、この基礎構造では、第１絶縁部材が、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、の間に介在されている。その結果、前述したように、杭鉄筋やスラブ鉄筋においてカソード反応の発生が抑制され、土壌から杭鉄筋やスラブ鉄筋に電流が流れ込むことが抑制されている。したがって、防食電流が杭鉄筋やスラブ鉄筋に供給されることを抑制し、基礎部における防食電流密度を高めることができる。これにより、例えば、第１絶縁部材が無い基礎構造に比べて、少量の犠牲陽極であっても十分な防食電流を基礎部に供給することができる。

（５）本発明の一態様に係る基礎構造は、上記（１）、（３）、（４）に係る基礎構造であって、前記基礎部と前記土壌との間に介在された第２絶縁部材を更に備える。

この場合、第２絶縁部材が、基礎部と土壌との間に介在されている。したがって、前記第１絶縁部材により、基礎部のＣＳマクロセル腐食が抑制され、且つ、第２絶縁部材によって、基礎部の一般的な土壌でのミクロセル腐食をも抑制することができる。
第１絶縁部材に第２絶縁部材を加えただけの場合は、基礎部の一般的な土壌でのミクロセル腐食の発生箇所を第２絶縁部材の欠陥部のみに特定することができる。
一方、第１絶縁部材および第２絶縁部材の他に、上記（３）や（４）に係る基礎構造のように防食電流を供給すれば、第２絶縁部材の欠陥部で生じていた一般的な土壌でのミクロセル腐食も抑止することができる。

（６）本発明の一態様に係る基礎構造は、上記（１）から（５）に係る基礎構造であって、前記第１絶縁部材は、前記杭と前記土壌との間、または前記床スラブと前記土壌との間に介在されている。

この場合、杭又は床スラブと土壌との間に第１絶縁部材を介在させることにより、杭鉄筋又はスラブ鉄筋を土壌と絶縁することが可能になる。このため、例えば複数の杭鉄筋又は複数のスラブ鉄筋それぞれの外表面を第１絶縁部材により個別に被覆する構成と比較して、杭鉄筋又はスラブ鉄筋を絶縁する作業を容易に行うことができる。

（７）本発明の一態様に係る基礎構造は、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、前記杭に連結され、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、前記杭鉄筋と前記土壌との間に介在された第１絶縁部材と、を備える。
（８）本発明の一態様に係る基礎構造は、土壌の表面に設置され、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、前記床スラブに連結され、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、前記スラブ鉄筋と前記土壌との間に介在された第１絶縁部材と、を備える。

本発明によれば、ＣＳマクロセル腐食を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る基礎構造の断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る基礎構造の断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る基礎構造の断面模式図である。本発明の第４実施形態に係る基礎構造の断面模式図である。

（第１実施形態）
以下、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係る基礎構造１について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る基礎構造１は、土壌Ｄ中に埋設され、かつ内側に複数の杭鉄筋１１が配設されたコンクリート製の杭１０と、地面Ｇに設置され、かつ内側に複数のスラブ鉄筋２１が配設されたコンクリート製の床スラブ２０と、杭１０と床スラブ２０とを連結し、かつ少なくとも一部が土壌Ｄ中に埋設された鋼製の基礎部３０と、を備えている。なお本実施形態では、基礎構造１は、基礎部３０に防食電流を供給する電流供給部を備えていない。言い換えると、基礎構造１では、電気防食法を採用していない。
以下の説明において、杭１０が延びる方向を上下方向Ｘといい、上下方向Ｘと直交する方向を水平方向という。

杭１０は筒状をなしている。杭１０の周壁の内側に、複数の杭鉄筋１１が配設されている。杭鉄筋１１は周方向に間隔をあけて複数形成されている。
床スラブ２０は、表裏面が上下方向Ｘを向く板状に形成され、上面視で矩形状を呈している。床スラブ２０の内側には、スラブ鉄筋２１が水平方向に間隔をあけて複数配設されている。

基礎部３０は、杭１０の上端部に連結された鋼製の杭頭接合部３１と、杭頭接合部３１から上方に向けて延びる鋼製の支柱部３２と、支柱部３２から水平方向に延びるとともに、床スラブ２０を支持する鋼製の基礎梁３３と、を備えている。
杭頭接合部３１は有頂筒状をなしている。杭頭接合部３１の頂部には、支柱部３２が立設されている。
杭頭接合部３１は、杭鉄筋１１と当接している。これにより、杭頭接合部３１および杭鉄筋１１は互いに導通されている。杭鉄筋１１の上端部が、杭頭接合部３１の下端開口縁と当接している。

支柱部３２は地面Ｇの上方に向けて延びている。支柱部３２は、床スラブ２０の上面視における４隅をなす各角部に配置されている。図示の例では、支柱部３２として、上面視でＨ字状を呈するＨ鋼が採用されているが、他に角形鋼管なども採用される。
基礎梁３３は支柱部３２に複数接続されている。基礎梁３３は、床スラブ２０の上面視における周縁部に配置され矩形状をなし、床スラブ２０を下方から支持している。

基礎梁３３は、延在方向から見た平面視でＨ字状を呈するＨ鋼である。基礎梁３３のうち、表裏面が前記延在方向と直交する方向を向くウェブ３３Ａの上下方向Ｘの両端部には、表裏面が上下方向Ｘを向くフランジ部３３Ｂが各別に接続されている。
基礎梁３３における上側に位置するフランジ部３３Ｂの上面には、上方に向けて突出するスタッドジベル３４が配設されている。スタッドジベル３４は、フランジ部３３Ｂの上面に、基礎梁３３の延在方向に沿って、間隔をあけて複数配設されている。基礎梁３３は、スタッドジベル３４を介してスラブ鉄筋２１と連結されている。これにより、基礎梁３３およびスラブ鉄筋２１が互いに導通されている。

そして、本実施形態では、基礎構造１が、杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１のうちの少なくとも一方と、土壌Ｄと、の間に介在され、土壌Ｄよりも電気抵抗が大きい第１絶縁部材４０を更に備えている。本実施形態では、第１絶縁部材４０は、杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１の双方と、土壌Ｄと、の間に各別に介在している。第１絶縁部材４０は、スラブ鉄筋２１と土壌Ｄとの間に介在されたスラブ絶縁部材４１と、杭鉄筋１１と土壌Ｄとの間に介在された杭絶縁部材４２と、を備える。なお、このような態様に限られず、第１絶縁部材４０は、杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１のうちのいずれか一方と、土壌Ｄと、の間に介在していてもよい。
第１絶縁部材４０は、杭１０と土壌Ｄとの間、又は床スラブ２０と土壌Ｄとの間に介在されている。本実施形態では、スラブ絶縁部材４１は、床スラブ２０と土壌Ｄとの間に介在され、杭絶縁部材４２は、杭１０と土壌Ｄとの間に介在されている。

スラブ絶縁部材４１はアスファルトにより形成されている。スラブ絶縁部材４１は、地面Ｇに敷設された割栗石２２の上方、かつ床スラブ２０の下方に配置されている。スラブ絶縁部材４１は、床スラブ２０の下面における全域に介在されている。なお、スラブ絶縁部材４１は床スラブ２０の下面における一部に介在されてもよい。このように、床スラブ２０と土壌Ｄとの間にスラブ絶縁部材４１が介在されることで、スラブ鉄筋２１と土壌Ｄとの間に第１絶縁部材４０が介在されている。
なお、スラブ絶縁部材４１はアスファルトに限られない。例えばポリエチレンシート、絶縁ゴムシートなど絶縁性の高い有機材料であれば、スラブ絶縁部材４１に適用することができる。

杭絶縁部材４２は、杭１０の外周面に塗装されている。杭絶縁部材４２は、杭１０の外周面における上側に位置する部分に塗装されている。このように、杭１０の外周面に杭絶縁部材４２が塗装されることにより、杭鉄筋１１と土壌Ｄとの間に杭絶縁部材４２が介在されている。
なお、杭絶縁部材４２は塗装に限られない。例えば、アスファルト、ポリエチレンシート、絶縁ゴムシートなど絶縁性が高い有機材料であれば、杭絶縁部材４２に適用することができる。

ここで、地面Ｇから杭絶縁部材４２の下端部までの上下方向Ｘの寸法は、例えば５ｍに設定されている。土壌Ｄ中において、地面Ｇから５ｍよりも下方に位置する部分では、後述するカソード反応を起こす際に必要な酸素の含有量（濃度）が極端に少なくなる。そのため、杭１０において地面Ｇから５ｍ以下に位置する部分には、杭絶縁部材４２を設けていない。なお、地面Ｇから杭絶縁部材４２の下端部までの上下方向Ｘの長さは５ｍ以下であってもよいし、５ｍ以上であってもよい。また、杭１０の外面を、上下方向Ｘの全域にわたって杭絶縁部材４２により塗装してもよい。

前記基礎構造１では、土壌Ｄ中に埋設された鋼製の基礎部３０の電位（例えば－０．６Ｖ）は、コンクリートの内側に配設された鉄筋（杭鉄筋１１、スラブ鉄筋２１）の電位（例えば－０．３Ｖ）よりも低い。そのため、電位の低い基礎部３０がアノードとなり、電位の高い鉄筋１１、２１がカソードとなり、アノード（基礎部３０）から土壌Ｄを通してカソード（鉄筋１１、２１）に腐食電流が流れ、ＣＳマクロセル腐食が生じようとする。なおこのとき、基礎部３０では、下記（３）式に示すアノード反応が起こり、鉄筋１１、２１では、下記（４）式に示すカソード反応が起こる。

Ｆｅ→Ｆｅ^２＋＋２ｅ^－・・・（３）
１／２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ+２ｅ^－→２ＯＨ^－・・・（４）

以上説明したように、本実施形態に係る基礎構造１によれば、第１絶縁部材４０が、杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１のうちの少なくとも一方と、土壌Ｄと、の間に介在されている。このため、コンクリート内に配設された杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１（カソード）のうち、例えば、土壌Ｄ中の酸素濃度が高い領域に位置する部分などにおいて、上記（４）式で示すカソード反応が発生することを抑制し、土壌Ｄから杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１に電流が流れ込むのを抑制することができる。これにより、腐食電流の総量を抑えてアノード（基礎部３０）における腐食電流密度を小さくすることが可能になり、基礎部３０におけるＣＳマクロセル腐食を抑制することができる。

また、杭１０又は床スラブ２０と土壌Ｄとの間に第１絶縁部材４０を介在させることにより、杭鉄筋１１又はスラブ鉄筋２１を土壌Ｄと絶縁することが可能になる。これにより、例えば複数の杭鉄筋１１又は複数のスラブ鉄筋２１それぞれの外表面を第１絶縁部材４０により個別に被覆する構成と比較して、杭鉄筋１１又はスラブ鉄筋２１を絶縁する作業を容易に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、図２を用いて本発明の第２実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図２に示すように、本実施形態における基礎構造２は、犠牲鋼材５０を備えている。犠牲鋼材５０は、土壌Ｄ中に埋設されている。犠牲鋼材５０は、基礎部３０と導通している。犠牲鋼材５０は、鋼製であり、基礎部３０と同一の材料（金属材料）により形成されている。土壌Ｄ中に埋設された基礎部３０の電位と、土壌Ｄ中に埋設された犠牲鋼材５０の電位と、は同等である。犠牲鋼材５０は、土壌Ｄ中のうち、上面視で基礎梁３３の近傍箇所に埋設されているが、基礎梁３３間の中間位置に埋設されていてもよい。犠牲鋼材５０は、導線５５により基礎部３０の基礎梁３３と互いに接続されている。

以上説明したように、本実施形態における基礎構造２によれば、犠牲鋼材５０が、基礎部３０と導通されている。したがって、基礎部３０だけでなく、犠牲鋼材５０も腐食電流のアノードとして機能させることができる。これにより、アノード反応が起こる面積（以下、「アノード面積」という。）を増加させてアノードにおける腐食電流密度をより小さくすることができる。その結果、基礎部３０におけるＣＳマクロセル腐食を効果的に抑制することができる。

ここで、第１絶縁部材４０は、カソードとなる杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１を被覆し、カソード反応が起こる面積（カソード面積）を小さくすることで、アノード（基礎部３０）における腐食電流密度を小さくし、基礎部３０におけるＣＳマクロセル腐食を抑制している。
一方、犠牲鋼材５０は、自らがアノードとなり、アノード面積を大きくすることで、アノード（基礎部３０）における腐食電流密度を小さくし、基礎部３０におけるＣＳマクロセル腐食を抑制している。
このように本願発明者は、基礎構造１、２が、電気防食法を採用していない場合に、アノード（基礎部３０）における腐食電流密度を小さくし、基礎部３０におけるＣＳマクロセル腐食を抑制することができることを見出した。

（第３実施形態）
次に、図３を用いて本発明の第３実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る基礎構造３は、土壌Ｄよりも電気抵抗が大きい第２絶縁部材４３を備えている。第２絶縁部材４３は、基礎部３０と土壌Ｄとの間に介在されている。第２絶縁部材４３は、例えば、重防食被覆層により形成されている。重防食被覆層は、例えば、厚膜のポリエチレンやウレタン等により形成される。第２絶縁部材４３は、基礎部３０における杭頭接合部３１、支柱部３２、および基礎梁３３の外面のうち、土壌Ｄ中に位置する部分の全体に塗装されている。

以上説明したように、本実施形態における基礎構造３によれば、第２絶縁部材４３が、基礎部３０と土壌Ｄとの間に介在されている。したがって、前記第１絶縁部材４０により、基礎部３０のＣＳマクロセル腐食が抑制され、且つ、第２絶縁部材４３によって、基礎部３０の一般的な土壌Ｄでのミクロセル腐食をも抑制することができる。
なお第２絶縁部材４３が、塗装や有機被覆であることにより、腐食の進行が遅くなるが、第２絶縁部材４３は、塗装や有機被覆でなくてもよく、例えば、杭絶縁部材４２と同一の材料で形成されていてもよい。第２絶縁部材４３は、杭頭接合部３１、支柱部３２、および基礎梁３３の外面の一部にのみ適用されてもよい。

（第４実施形態）
次に、図４を用いて本発明の第４実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、第３実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図４に示すように、本実施形態に係る基礎構造４は、犠牲鋼材５０に代えて、電流供給部５１を備えている。電流供給部５１は、基礎部３０に防食電流を供給する。基礎構造４では、電気防食法を採用している。
電流供給部５１は、犠牲陽極５２である。犠牲陽極５２は、土壌Ｄ中に埋設されている。犠牲陽極５２は、基礎部３０と導通されている。土壌Ｄ中の犠牲陽極５２のうちマグネシウム合金陽極の電位（例えば－１．５Ｖ）は、土壌Ｄ中の基礎部３０の電位（例えば－０．６Ｖ）よりも低い。したがって、この電位差に基づいて、犠牲陽極５２をアノードとするとともに基礎部３０をカソードとし、アノードからカソードへ土壌Ｄ中を流れる防食電流を流すことができる。図示の例では、犠牲陽極５２は、マグネシウム合金やマグネシウムにより形成されており、犠牲陽極５２では、下記（５）式に示すアノード反応が生じる。
Ｍｇ→Ｍｇ^２＋＋２ｅ^－・・・（５）
なお、犠牲陽極５２を形成する材料には、マグネシウム合金やマグネシウムに代えて、例えば、亜鉛合金や亜鉛などを採用することも可能である。

以上説明したように、本実施形態における基礎構造４によれば、電流供給部５１が基礎部３０に防食電流を供給する。したがって、貴側に移行していた土壌Ｄ中の基礎部３０の電位を、防食電流によって、例えばＣＳマクロセル腐食が発生しない場合の基礎部３０の自然電位まで卑化させること等ができる。このように、基礎部３０のＣＳマクロセル腐食を電気防食法によって抑制することができる。

本実施形態では、犠牲陽極５２が基礎部３０と導通されていて、かつ、土壌Ｄ中の犠牲陽極５２の電位が土壌Ｄ中の基礎部３０の電位よりも低い。したがって、犠牲陽極５２がアノードとなって犠牲陽極５２でアノード反応が生じ、コンクリート中の杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１だけでなく、土壌Ｄ中の基礎部３０がカソードとなって杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１、基礎部３０でカソード反応が生じる。このとき、アノードである犠牲陽極５２から土壌Ｄを通してカソードである杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１、基礎部３０に防食電流が流れる。

ところで、コンクリート中に配設された杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１には防食電流を供給する必要が無いものの、杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１に何も施さない場合には、前述のように防食電流が供給されるため、莫大な数量の犠牲陽極が必要となる。
これに対して、この基礎構造４では、第１絶縁部材４０が、杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１のうちの少なくとも一方と、土壌Ｄと、の間に介在されている。その結果、前述したように、杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１において、上記（４）式で示すカソード反応の発生が抑制され、土壌Ｄから杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１に電流が流れ込むことが抑制されている。したがって、防食電流が杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１に供給されることを抑制し、基礎部３０における防食電流密度を高めることができる。これにより、例えば、第１絶縁部材４０が無い基礎構造に比べて、少量の犠牲陽極５２であっても十分な防食電流を基礎部３０に供給することができる。

すなわち、本実施形態における電気防食法は、日本水道鋼管協会規格「マクロセル腐食防食指針ＷＳＰ０４５－９０」に記載された電気防食法である近接陽極法ではない。前記指針では、本実施形態の基礎部３０に相当する構成が水道鋼管であり、この水道鋼管が有機材料により被覆されている。一方、本実施形態の杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１に相当する構成である鉄筋側には、絶縁部材による処理は適用していない。この状況で、電流供給部から防食電流を供給すると、水道鋼管の被覆欠陥部には防食電流が十分流入せず、鉄筋側に電流がほとんど流れてしまうので、前記指針では、水道鋼管のＣＳマクロセル腐食の影響範囲に電流供給部（犠牲陽極）を接近させて密に設置し、水道鋼管周辺の大地電位を上昇させることによってＣＳマクロセル腐食の抑止している（これを近接陽極法という）。
この対策を本実施形態で行うと、基礎部３０の外表面の近傍に犠牲陽極５２を密に接近させて設置することになり、犠牲陽極５２の数は莫大なものとなり、適切な電気防食の適用とならない。本実施形態は、杭鉄筋１１やスラブ鉄筋２１等の鉄筋側と土壌Ｄとの絶縁を図り、基礎部３０も土壌Ｄとの絶縁を図ることにより、最小限度の電流供給部５１（犠牲陽極５２数）でＣＳマクロセル腐食を抑制することが可能となる。そして、犠牲陽極５２の設置位置も基礎部３０の近傍でなくてよく、例えば、上面視で床スラブ２０の中央部の土壌Ｄ中でもよい。

なお電流供給部５１として、犠牲陽極５２に代えて、外部電源を採用してもよい。この場合、土壌Ｄ中に不溶性陽極を埋設し、外部電源が、基礎部３０と不溶性陽極との間に電圧を印加してもよい。このとき、例えば、外部電源の電源容量や不溶性陽極の本数、設置位置などを、コンピュータ装置を利用したシミュレーションによって設計すること等も可能である。

（検証試験）
次に、以上説明した作用効果の解析について説明する。
この検証試験では、構成の違いによる基礎部３０に生じる腐食の程度を評価するために、電位・電流分布シミュレーションを行った。

実施例１として、第１実施形態に係る基礎構造１を採用し、実施例２として、第２実施形態に係る基礎構造２を採用した。また、実施例３として、第３実施形態に係る基礎構造３を採用し、実施例４として、第４実施形態に係る基礎構造４を採用した。
そして、有限要素法（ＦＥＭ）ベースの汎用物理シミュレーションソフトウェア（ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（登録商標））を利用して、実施例１～４についての電位・電流分布シミュレーションを実施し、基礎部３０の電位（以下、「電位Ｅ」という）について算出して評価した。

なお解析に際し、シミュレーション条件は適宜設定した。シミュレーション条件には、既知データを利用したり、実測値を利用したりすることができる。
主たるシミュレーション条件としては、例えば、金属電位、分極抵抗、土壌の抵抗率、第１絶縁部材４０および第２絶縁部材４３の抵抗率や欠陥率などが挙げられる。金属電位としては、土壌Ｄ中の鋼材（基礎部３０）やマグネシウム合金（犠牲陽極５２）の自然電位、コンクリート中の鉄筋（杭鉄筋１１、スラブ鉄筋２１）の自然電位が挙げられる。土壌Ｄ中の鋼材の自然電位は、－０．６Ｖとした。分極抵抗としては、鋼材や鉄筋、マグネシウム合金の分極抵抗が挙げられる。鉄筋の分極抵抗は、土壌Ｄ中の深さ（酸素濃度）に応じて変更した。土壌の抵抗率も、土壌Ｄ中の深さに応じて変更した。

この解析では、電位Ｅは低いほど卑化されていて好ましいと言える。評価に際しては、土壌Ｄ中に埋設された基礎部３０の自然電位である－０．６Ｖを基準値とし、－０．５５Ｖ＜電位Ｅの場合を「不可」とし、－０．６Ｖ＜電位Ｅ≦－０．５５の場合を「可」とし、電位Ｅ≦－０．６Ｖを「良」とした。結果を表１に示す。

この解析の結果、実施例１～４に係る基礎構造１～４ではいずれも、基礎部３０の電位（電位Ｅ）が自然電位と同等程度、または同等以上に卑化されることが確認された。したがって、基礎構造１～４では、基礎部３０におけるＣＳマクロセル腐食が抑制されていると言える。

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できる。
例えば、上記各実施形態においては、杭１０の外面に杭絶縁部材４２を塗装することにより、杭鉄筋１１と土壌Ｄとの間に杭絶縁部材４２を介在させている構成を示したが、このような態様に限られない。例えば、複数の杭鉄筋１１の外面に、杭絶縁部材４２を各別に塗装することにより、杭鉄筋１１と土壌Ｄとの間に杭絶縁部材４２を介在させてもよい。

また、上記各実施形態においては、床スラブ２０と地面Ｇとの間にスラブ絶縁部材４１を配置することにより、スラブ鉄筋２１と土壌Ｄとの間にスラブ絶縁部材４１を介在させた構成を示したが、このような態様に限られない。例えば、複数のスラブ鉄筋２１の外面に、土壌Ｄよりも電気抵抗が大きい塗料を各別に塗装することにより、スラブ鉄筋２１と土壌Ｄとの間に第１絶縁部材４０を介在させてもよい。

また、上記各実施形態においては、基礎部３０が、杭頭接合部３１、支柱部３２、および基礎梁３３を備えた構成を示したが、このような態様に限られない。基礎部３０が杭鉄筋１１およびスラブ鉄筋２１に接続されて導通されていれば、基礎部３０は他の部材により構成されてもよいし、一体に形成されてもよい。
また、上記各実施形態においては、基礎構造１、２、３、４が杭１０および床スラブ２０の両方を備えているが、杭１０および床スラブ２０の一方のみを備えていてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の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、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１、２、３、４基礎構造
１０杭
１１杭鉄筋
２０床スラブ
２１スラブ鉄筋
３０基礎部
３１杭頭接合部
３２支柱部
３３基礎梁
４０第１絶縁部材
４３第２絶縁部材
５０犠牲鋼材
５１電流供給部
５２犠牲陽極

Claims

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、
前記土壌の表面に設置され、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、
前記杭と前記床スラブとを連結し、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、
前記杭鉄筋および前記スラブ鉄筋のうちの少なくとも一方と、前記土壌と、の間に介在された第１絶縁部材と、
前記基礎部と前記土壌との間に介在された第２絶縁部材と、を備え、
前記基礎部は、前記杭の上端部に連結された鋼製の杭頭接合部と、前記杭頭接合部から上方に向けて延びる鋼製の支柱部と、前記支柱部から水平方向に延びるとともに、前記床スラブを支持する鋼製の基礎梁と、を備え、
前記第２絶縁部材は、前記杭頭接合部と前記支柱部との間にも介在されている基礎構造。
前記第１絶縁部材は、前記杭と前記土壌との間、または前記床スラブと前記土壌との間に介在された請求項１に記載の基礎構造。
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、
前記土壌の表面に設置され、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、
前記杭と前記床スラブとを連結し、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、
前記杭鉄筋および前記スラブ鉄筋のうちの少なくとも一方と、前記土壌と、の間に介在された第１絶縁部材と、を備え、
前記第１絶縁部材は、前記杭鉄筋と前記土壌との間に介在された杭絶縁部材を備え、
前記杭絶縁部材は、前記杭の外周面における上側に位置する部分に塗装され、
地面から前記杭絶縁部材の下端部までの上下方向の長さは５ｍ以下である基礎構造。
前記基礎部と前記土壌との間に介在された第２絶縁部材を更に備える請求項３に記載の基礎構造。
前記土壌中に埋設されて前記基礎部と導通された犠牲鋼材を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の基礎構造。
前記基礎部に防食電流を供給する電流供給部を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の基礎構造。
前記電流供給部は、前記土壌中に埋設されて前記基礎部と導通された犠牲陽極であり、
前記土壌中の前記犠牲陽極の電位は、前記土壌中の前記基礎部の電位よりも低い請求項６に記載の基礎構造。
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、
前記杭に連結され、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、
前記杭鉄筋と前記土壌との間に介在された第１絶縁部材と、
前記基礎部と前記土壌との間に介在された第２絶縁部材と、を備え、
前記基礎部は、前記杭の上端部に連結された鋼製の杭頭接合部と、前記杭頭接合部から上方に向けて延びる鋼製の支柱部と、を備え、
前記第２絶縁部材は、前記杭頭接合部と前記支柱部との間にも介在されている基礎構造。
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、
前記杭に連結され、かつ少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、
前記杭鉄筋と前記土壌との間に介在された第１絶縁部材と、を備え、
前記第１絶縁部材は、前記杭の外周面における上側に位置する部分に塗装され、
地面から前記第１絶縁部材の下端部までの上下方向の長さは５ｍ以下である基礎構造。