JP7049286B2 - 電気接続構造及び電気接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート中に埋設された鋼材等の鋼材と、該コンクリートの外部に設置された電位測定装置、電源、陽極等の設置物との電気接続構造及び電気接続方法に関する。

コンクリート中に鋼材が埋設されたコンクリート構造物において、酸素、水、塩化物イオン等の内部浸透によって、鋼材が腐食することが大きな問題となっている。コンクリート中の鋼材の腐食状況の把握及び防食効果の確認の方法として、電気化学測定が従来採用されている。電気化学測定には、電位測定法、分極抵抗法、電気化学インピーダンス法などがあり、いずれの方法も、コンクリート中の鋼材とコンクリートの外部に設置された測定器とを電気接続して、該測定器により該鋼材の電気化学特性を測定する。また、コンクリート中の鋼材の腐食防止手段の１つとして、電気化学的防食方法が採用されている。電気化学的防食方法は、鋼材の腐食に関わるコンクリート構造物の劣化を電気化学的反応の利用によって防止する方法である。電気化学的防食方法には、電気防食方法、塩化物除去方法、再アルカリ化方法、電着方法などがあり、いずれの方法も、コンクリート中の鋼材と別に設けた陽極とを電気接続して、該陽極から該鋼材に直流電流を供給する。斯かる鋼材と陽極との電気接続には様々な形態があり、両者をリード線で電気接続する形態の他、例えば、陽極が犠牲陽極の場合は、リード線を使用せずに鋼材と犠牲陽極とを直接的に電気接続する形態が採用される場合がある。

コンクリート中の鋼材と外部電源との電気接続に関し、特許文献１には、鋼材と外部電源とを電気接続するリード線の接続端子として、タッピングネジなどのネジ部材を用いることが記載されている。特許文献１記載技術において、接続端子としてのネジ部材は、該ネジ部材の側面のネジ山がコンクリート中の鋼材の表面と接触するように、コンクリートに設置され、該ネジ部材の頭部にリード線が接続される。また、このネジ部材の頭部は、コンクリートの表面に穿設された埋設孔に収容され、且つ該埋設孔内に充填材が充填される。したがって、特許文献１記載技術では、ネジ部材はコンクリートの外部に露出せず、リード線だけがコンクリートの表面から延出する。

特開２０１７－１７１９４８号公報

特許文献１記載技術は、コンクリートの表面からその内部の鋼材表面にわたる部分のコンクリートに、接続端子としてのネジ部材の全体を埋設するため、ネジ部材の埋設作業に多大な手間を要する、既設のコンクリートに比較的大きな孔を設けることからコンクリート構造物に与える損傷度が比較的大きい、といった問題がある。また、特許文献１記載技術では、コンクリートに穿設された孔にネジ部材を挿入し、該ネジ部材の周面のネジ山をコンクリート中の鋼材の表面に接触させるところ、このネジ山と鋼材表面との接触を可能にする、孔の位置決めには、例えばネジ部材の挿入方向先端を鋼材表面に接触させる場合に比べて高い精度が要求され、また、そのような高い精度を確保するためにコンクリートに穿設する孔を大きくせざるを得ない場合もあり、この点でも、ネジ部材の埋設作業に多大な手間を要する。更に、特許文献１記載技術では、ネジ部材とリード線との接続部がコンクリート中に埋設されていて露出していないため、例えば該接続部に問題が生じた場合、該接続部の補修作業に先立って、該接続部を露出させる作業が必要であり、接続作業のみならず、その後のメンテナンス作業にも多大な手間を要する。

本発明の課題は、コンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物とを電気的に接続する場合に、該コンクリートの損傷を最小限に抑えつつ、その接続作業を効率良く行うことができ、メンテナンス作業も容易に行うことができる電気接続構造及び電気接続方法を提供することである。

本発明は、コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物との電気接続構造であって、導電性の接続端子を備え、該接続端子の軸線方向の一端が前記コンクリート中にて前記鋼材と接触し、該接続端子の軸線方向の他端側が該コンクリートの外部に位置し、その接続端子におけるコンクリートの外部に位置する部分が、前記設置物と電気的に接続される電気接続構造である。

また本発明は、コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物との電気接続方法であって、前記コンクリートに、該コンクリートの表面から前記鋼材にわたって延びる長孔を穿設する工程と、導電性の接続端子を前記長孔に挿入し、該接続端子の軸線方向の一端が前記鋼材に接触するとともに、該接続端子の軸線方向の他端側が前記コンクリートの外部に位置するように、該接続端子を該コンクリートに設置する工程とを有する電気接続方法である。

本発明の電気接続構造及び電気接続方法によれば、コンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物とを電気的に接続する場合に、該コンクリートの損傷を最小限に抑えつつ、その接続作業を効率良く行うことができ、メンテナンス作業も容易に行うことができる。

図１は、本発明の電気接続構造の一実施形態の概略構成を示す図である。 図２は、図１のＩ－Ｉ線断面、すなわちコンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材の軸線方向と直交する方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の電気接続構造の他の実施形態の図２相当図である。 図４は、本発明の電気接続構造の更に他の実施形態の図２相当図である。 図５は、本発明の電気接続構造の更に他の実施形態の概略構成を示す図である。 図６は、本発明の電気接続構造の更に他の実施形態の概略構成を示す図である。 図７は、本発明の電気接続構造の更に他の実施形態の概略構成を示す図である。 図８は、本発明の電気接続方法の一実施態様の説明図であり、図８（ａ）は、コンクリート構造物に長孔を穿設する工程を示す図、図８（ｂ）は、長孔に接続端子（ネジ部材）を設置する工程を示す図である。 図９は、本発明の電気接続方法の他の実施態様の説明図であり、図９（ａ）は、コンクリート構造物に穿設された長孔に樹脂を充填する工程を示す図、図９（ｂ）は、樹脂が充填された長孔にスペーサー及び接続端子（ネジ部材）を設置する工程を示す図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は基本的に模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合がある。

図１及び図２には、本発明の電気接続構造の一実施形態である電気接続構造１Ａが示されている。電気接続構造１Ａは、コンクリート構造物９０のコンクリート９１中に埋設された鋼材９２と、コンクリート９１の外部に設置された設置物１００とが電気的に接続された構造を有する。コンクリート構造物９０は、コンクリート９１と鋼材９２とを含んで構成される。コンクリート構造物９０は、典型的には鉄筋コンクリート構造物であり、その場合の鋼材９２は鉄筋である。コンクリート構造物９０は、例えば、橋、橋桁、橋脚、ボックスカルバート、擁壁、桟橋、護岸等であり得る。

設置物１００は、鋼材９２とリード線３を介して電気接続し得るものであればよく、その種類や構成は特に制限されない。設置物１００の具体例として、鋼材９２の電気化学特性の測定に利用されるものと、鋼材９２の電気防食に利用されるものとが挙げられる。すなわち電気接続構造１Ａの用途として、コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材の電気化学特性の測定又は電気防食が挙げられる。図１に示す形態の設置物１００は前者であり、より具体的には電位測定装置であり、鋼材９２の電位を測定してその腐食状況の把握や防食効果の確認等を行うのに利用される。図１中の符号１１０は、電位測定の基準となる基準電極である。基準電極１１０は、コンクリート９１の表面９１Ｓ上に設置され、リード線３を介して設置物１００（電気測定装置）と電気的に接続されている。基準電極１１０としては、この種の基準電極として従来使用されているものを特に制限なく用いることができる。

電気防食方法には、外部電源方式と流電陽極方式とがある。外部電源方式は、コンクリート構造物中の鋼材を陰極とし、直流電源を用いて、別に設置した電気防食用電極から該陰極に直流電流を供給することにより該陰極の電位を卑方向に変化させ防食する方式である。電気接続構造１Ａが外部電源方式の電気防食に利用される場合、設置物１００は電源（直流電源）であり得る。一方、流電陽極方式は、コンクリート構造物中の鋼材に対して電気化学的に卑な電位を有する金属を流電陽極とし、該鋼材と該流電陽極との電位差を利用して両者の間に電池を構成させて該鋼材に直流電流を供給する方式である。電気接続構造１Ａが流電陽極方式に利用される場合、設置物１００は陽極であり得る。本発明の電気接続構造の電気防食用途の実施形態については後で説明する。

電気接続構造１Ａにおいては、接続端子２はネジ部材２０であり、図２に示すように、頭部２１と、該頭部２１から一方向に延出し、周面にネジ山２３を有する軸部２２とを有する。頭部２１は、軸部２２よりも、ネジ部材２０の軸線方向（長手方向）と直交する方向の差し渡し長さ（直径）が長い。なお、図中符号Ｘで示す方向は、接続端子２（ネジ部材２０）の軸線方向であり、通常は接続端子２（ネジ部材２０）の長手方向でもある。ネジ部材２０としては、導電性を有することを前提として、他の用途でネジ部材として利用されているものを特に制限無く用いることができ、例えば、タッピングネジ、木ネジ、ネジ、ボルト類を例示できる。ここに例示したネジ部材は何れも金属製が好ましい。

接続端子２は、図２に示すように、軸線方向Ｘの一端２ａが、コンクリート９１中にて鋼材９２と接触し、軸線方向Ｘの他端側（すなわち接続端子２の軸線方向Ｘの他端２ｂ及びその近傍）が、コンクリート９１の外部に位置している。すなわち接続端子２において、コンクリート９１中に位置しているのは、軸線方向Ｘの一端２ａ側の一部のみである。接続端子２は、鋼材９２の表面からコンクリート９１の表面９１Ｓに向かって真っすぐに延び、更に表面９１Ｓから外方に突出しており、接続端子２全体として直線状である。

電気接続構造１Ａにおいては、接続端子２がネジ部材２０であり、図２に示すように、ネジ部材２０の軸部２２の軸線方向Ｘの先端が鋼材９２と接触し、ネジ部材２０の頭部２１がコンクリート９１の外部に位置している。頭部２１のみならず、軸部２２の頭部２１寄りの部分もコンクリート９１の外部に位置している。

外部に位置する部分には、接続端子２と設置物１００とを電気的に接続するリード線３が接続されている。接続端子２とリード線３との接続方法は特に制限されず、従来公知の方法を適宜採用することができる。例えば、図示の形態のように、接続端子２にリード線３を巻き付け、その接続端子２におけるリード線３の巻き付け部分を、熱硬化性樹脂等の樹脂で被覆する方法が挙げられる。

接続端子２の軸線方向Ｘの全長に対する、コンクリート９１の外部に位置する部分の割合は特に制限されないが、接続端子２のコンクリートに対する固定安定性、リード線３の接続安定性等の観点から、好ましくは１～５０％、より好ましくは１０～２０％である。

以上の構成を有する電気接続構造１Ａによれば、コンクリート構造物９０を構成するコンクリート９１の損傷を最小限に抑えつつ、コンクリート９１中の鋼材９２と外部に設置された設置物１００との電気接続作業を効率良く行うことができ、メンテナンス作業も容易に行うことができる。

すなわち、電気接続構造１Ａによれば、接続端子２の一部のみがコンクリート中に設置されるので、特許文献１に記載の如くに、接続端子２の全体がコンクリート中に設置される形態に比して、接続端子２の設置作業の負担が軽減されるとともに、その設置作業に伴う既設コンクリートの損傷を最小限に抑えることができる。特に、接続端子２としてネジ部材２０を用いた場合に、特許文献１に記載の如くに、ネジ部材２０の頭部２１をコンクリート中に埋設するとなると、コンクリートに頭部２１が収容可能な比較的大きな孔を設ける必要があるため、コンクリートの損傷度合いが大きくなってしまうが、電気接続構造１Ａによれば、図２に示すように、頭部２１に比して小径の軸部２２を先端側の一部のみをコンクリート中に埋設すればよく、そうすることでコンクリートに穿設する孔が頭部２１を埋設する場合の孔よりも小径となるので、コンクリートの損傷を最小限とすることができる。

また、特許文献１に記載の如くに、接続端子の軸線方向をコンクリート中の鋼材の接線方向に一致させて該接続端子の周面（ネジ部材のネジ山）を該鋼材の表面に接触させるとなると、接続端子を設置する際の位置決めに高い精度が要求され、接続端子の設置作業に多大な手間を要する。これに対し、電気接続構造１Ａによれば、接続端子２の一端（ネジ部材２０の軸部２２の先端）２ａがコンクリート９１中の鋼材９２と接触しさえすればよく、該一端２ａは鋼材９２の表面のどこに接触しても構わないので、接続端子２の位置決め精度はある程度粗くてもよく、そのため、接続端子２の設置作業を効率良く行うことができる。

また、特許文献１に記載の如くに、接続端子とリード線との接続部がコンクリート中に埋設されコンクリートの外部に位置していないと、例えば、該接続部からリード線が外れる、該接続部又はその近傍でリード線が損傷するなどして補修作業が必要となった場合に、その補修作業に先立って、該接続部の周辺のコンクリートや充填材などを取り除いて該接続部を露出させる作業が必要となり、メンテナンス作業に多大な手間を要する。これに対し、電気接続構造１Ａによれば、接続端子２とリード線３との接続部がコンクリート構造物の外部に位置しているので、該接続部の露出作業は不要であり、メンテナンス作業が容易である。

なお、前述したように、接続端子２における鋼材９２との接触部分を軸線方向Ｘの一端（ネジ部材２０の軸部２２の先端）２ａとすることによって、接続端子２を設置する際の位置決め精度のレベル低下に伴う設置作業の効率向上というメリットが得られる反面、該一端２ａの面積は通常かなり小さいことから、接続端子２と鋼材９２との接触面積が低下して両者の導通安定性が低下するというデメリットが懸念される。しかしながらこのデメリットは、接続端子２の一端２ａの面積がある程度大きくなるように、該一端２ａの形状を工夫することで解消できる。例えば図２に示す形態では、接続端子２の一端２ａ側（ネジ部材２０の軸部２２の先端側）は、軸線方向Ｘの内方から外方に向かうに従って径（差し渡し長さ）が漸次縮小する先細り形状をなしているところ、この先細り部分あるいはその近傍など、軸線方向Ｘの任意の位置で接続端子２を軸線方向Ｘと直交する方向に切断して一端２ａを新たに形成すればよい。こうして形成された新たな接続端子２の一端２ａの面積、すなわち接続端子２の切断面の面積は、切断前の接続端子２の一端２ａの面積よりも大きいので、この切断面を鋼材９２との接触部分として用いることで、接続端子２と鋼材９２との導通が一層安定し得る。

尤も、電気接続構造１Ａが鋼材９２の電気化学特性（例えば自然電位）の測定に利用される場合、接続端子２と鋼材９２との間を流れる電流は、電気接続構造１Ａが鋼材９２の電気防食に利用される場合に比して小さくても構わないので、前記のように鋼材９２と接続端子２との接触面積を積極的に増加させる必要はない場合が多い。斯かる点を考慮すると、本発明の電気接続構造は、コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材の電気化学特性の測定用途に特に有用であると言える。

電気接続構造１Ａにおいては、図１に示すように、コンクリート９１の表面９１Ｓに、接続端子２におけるコンクリート９１の外部に位置する部分（図示の形態では、ネジ部材２０の頭部２１及びその近傍）を覆うカバー体４が配されている。カバー体４は、コンクリート９１の表面９１Ｓから立設する周壁部４１と、周壁部４１の上端に着脱自在に係合される蓋部４２とを含んで構成されている。カバー体４の周壁部４１の下端部は、ビス、ボルトなどの固定具５によってコンクリート９１の表面９１Ｓに固定されている。接続端子２とリード線３との接続部をコンクリート９１の外部に位置させると、該接続部の破損等の不都合が懸念されるが、カバー体４の採用により斯かる懸念が払拭される。カバー体４の素材は、それによって覆われる物体（接続端子２とリード線３との接続部など）を風雨などから防護し得るものが好ましく、金属、樹脂等が挙げられる。

図３～図７には、本発明の電気接続構造の他の実施形態が示されている。後述する実施形態については、前記実施形態（電気接続構造１Ａ）と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、前記実施形態についての説明が適宜適用される。

図３に示す電気接続構造１Ｂにおいては、コンクリート９１に、その表面９１Ｓから鋼材９２にわたって延びる長孔６が穿設され、該長孔６に接続端子２の一部、より具体的には、ネジ部材２０の軸部２２の先端側が挿入されている。長孔６の延在方向（深さ方向）は、接続端子２の軸線方向Ｘと一致している。そして、長孔６内の接続端子２を包囲する該長孔６の周壁面６ａと接続端子２との間に、電気絶縁性のスペーサー７が介在配置されている。長孔６の周壁面６ａはコンクリート９１から形成されている。

スペーサー７は、図３に示すように、その軸線方向（長手方向）の両端が開口した中空の筒状をなし、そのスペーサー７の中空部７１に接続端子２が挿入されている。スペーサー７の軸線方向は、接続端子２の軸線方向Ｘと一致している。スペーサー７の外周面は長孔６の周壁面６ａと接触し、スペーサー７の内周面は接続端子２と接触している。スペーサー７の外周面は凹凸を有している。スペーサー７の素材としては、電気絶縁性を有することに加えて撥水性を有するものが好ましい。スペーサー７が撥水性を有することで、コンクリート９１から接続端子２への水分移行が効果的に防止され、鋼材９２と接続端子２との導通安定性が一層向上し得る。スペーサー７の素材として好ましいものとして、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）共重合樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等を例示できる。

電気接続構造１Ｂにおいては、スペーサー７によって、接続端子２の少なくとも一部が長孔６の周壁面６ａに対して非接触になされている。長孔６は、典型的には、コンクリート９１の表面９１Ｓから鋼材９２にわたって直線状に延在し、且つその延在方向（深さ方向）の全長にわたって該延在方向と直交する方向の長さ（径）が略一定であるところ、そのような典型的な長孔６であれば、図３に示すように、スペーサー７によって接続端子２の全体が長孔６の周壁面６ａに対して非接触となる。

電気接続構造１Ｂによれば、前述した電気接続構造１Ａと同様の作用効果に加えて更に別の効果が奏される。この別の効果は、主としてスペーサー７の採用によるものである。すなわち、スペーサー７の採用によって接続端子２が長孔６の周壁面６ａに対して非接触となることで、接続端子２と周壁面６ａを形成するコンクリート９１との導通が抑制ないし阻害されるので、特に鋼材９２の電気化学特性を測定する場合において、その測定値に接続端子２自体の電気化学的な値が取り込まれる不都合が防止され、鋼材９２についての真の測定値を安定して得ることが可能となる。つまり、スペーサー７の採用によって、接続端子２は、コンクリート９１中の鋼材９２に対する導通確保と、コンクリート９１に対する非接触とを兼ね備えることができる。したがって、電気接続構造１Ｂによれば、鋼材９２に対する腐食状態又は防食状態の評価測定を一層正確に行うことができる。電気接続構造１Ｂの斯かる測定精度の向上効果は、電気化学的測定に適用された場合のみならず、例えば、電気化学的防食工法の防食電流通電用の排流端子、防食効果確認用の測定端子などに適用された場合にも奏され得る。

また、スペーサー７の採用による、前記の測定精度の向上効果以外の他の作用効果としては、接続端子２の設置作業の容易化、接続端子２のコンクリート構造物９０への固定性の向上などが挙げられる。すなわち、電気接続構造１Ｂにおける接続端子２の設置作業は、後述するように、コンクリート９１に長孔６を穿設し、該長孔６にスペーサー７を挿入した後、該スペーサー７の中空部７１に接続端子２を挿入するだけであり、このような比較的少ない工数で設置が完了し、しかも、接続端子２がスペーサー７の中空部７１に挿入されることで、スペーサー７は接続端子２と密着しつつ拡開されて長孔６の周壁面６ａに圧着されるので、接続端子２のコンクリート９１への固定がより強固なものとなる。

前述したスペーサー７による作用効果をより確実に奏させるようにする観点、例えば、接続端子２の全体が長孔６の周壁面６ａに対して非接触となるようにする観点から、スペーサー７の軸線方向（長手方向）の長さ７Ｌ（図３参照）は、長孔６の深さ６Ｌ（図３参照）に対して、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上であり、１００％すなわち長孔６の周壁面６ａの全域がスペーサー７で被覆されていてもよい。長孔６の深さ６Ｌは、典型的には、鋼材９２の表面とこれを覆うコンクリート９１の表面９１Ｓまでの最短距離（いわゆるかぶり厚さ）に相当する。

図４に示す電気接続構造１Ｃは、前述した電気接続構造１Ｂと同様の構成を有し、更に、長孔６内に樹脂８が充填されている。樹脂８は、少なくとも、接続端子２と鋼材９２との接触部分に存在し、更には、接続端子２とスペーサー７との間及び／又はスペーサー７と長孔６の周壁面６ａとの間にも存在し得る。樹脂８は、後述するように、長孔６にスペーサー７を挿入するのに先立って長孔６内に充填されたものである。樹脂８によって、コンクリート９１から接続端子２への水分移行が効果的に防止され、鋼材９２と接続端子２との導通安定性が一層向上し得る。樹脂８としては、撥水性のものが好ましく、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。

また、電気接続構造１Ｃにおいては、図４に示すように、コンクリート９１の表面９１Ｓに、接続端子２に一体に固定された電気絶縁性のワッシャー９が配されている。図４に示す形態では、ワッシャー９は扁平であり、平面視における中央部に被固定部材（接続端子２）が挿入される貫通孔９ａを有し、該貫通孔９ａに接続端子２（ネジ部材２０の軸部２２）が挿入されている。ワッシャー９の採用により、接続端子２のコンクリート９１への固定がより強固なものとなる。また、ワッシャー９の採用により、接続端子２とリード線３との接続部やリード線３がコンクリート９１と接触する不都合が防止され、特に電気化学測定用途において測定精度の向上が期待できる。更に、ワッシャー９の採用により止水効果が向上し、コンクリート９１の表面９１Ｓにおける長孔６の開口端からの水分の流入が効果的に防止されるので、接続端子２と鋼材９２との接触部の腐食の防止が図られる。ワッシャー９は状況に応じて複数枚を重ねて配置することもでき、これによりワッシャー９の採用による効果がより一層向上し得る。ワッシャー９の素材としては、電気絶縁性を有することを前提として、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。

図５に示す電気接続構造１Ｄは、接続端子２を複数、具体的には２個備えている。複数の接続端子２は互いに同様に構成され設置されている。このように接続端子２を複数具備することによるメリットとして、例えば、複数の接続端子２の一部に不具合が発生しても、残りの接続端子２が正常である可能性が確保されるため、鋼材９２と接続端子２との導通が確保されやすい点が挙げられる。また例えば、電気接続構造１Ｄのメンテナンス作業の一環として鋼材９２と接続端子２との導通状態を検査する場合に、１個の接続端子２による測定値と他の１個の接続端子２による測定値とを比較することが可能となり、導通状態の良否を容易に判定することができる。したがって、電気接続構造１Ｄが接続端子２を複数具備することにより、鋼材９２と接続端子２との導通が一層安定するとともに、電気接続構造１Ｄのメンテナンスに要する費用の低廉化を図ることができる。

接続端子２を複数具備する電気接続構造１Ｄにおいて、隣り合う２個の接続端子２の間隔Ｗ（図５参照）は、特に制限されず任意に設定できるが、鋼材９２と接続端子２との導通状態の検査を精度良く実施する等の観点から、間隔Ｗは比較的短く、複数の接続端子２どうしは互いに干渉しない範囲で近接することが好ましい。

前述した電気接続構造１Ａ及び１Ｄは、コンクリート中の鋼材の電気化学特性の測定用であったが、後述する電気接続構造１Ｅ及び１Ｆは、コンクリート中の鋼材の電気防食用である。

図６に示す電気接続構造１Ｅは、流電陽極方式の電気防食用であり、コンクリート９１中の鋼材９２と接続端子２を介して電気的に接続される、コンクリート外部の設置物は、流電陽極（犠牲陽極）１００Ａである。流電陽極１００Ａは平板状をなし、コンクリート９１の表面９１Ｓ上に配置されている。流電陽極１００Ａと表面９１Ｓとの間にはバックフィル１１１が介在配置されている。バックフィル１１１は、流電陽極１００Ａの接地抵抗の低下や電気化学的特性の向上等を目的として配置されるもので、典型的には、電解液とこれを保持する保持材とを含んで構成されている。流電陽極１００Ａ及びバックフィル１１１としては、流電陽極方式の電気防食で通常用いられるものを特に制限無く用いることができる。電気接続構造１Ｅでは、接続端子２と流電陽極１００Ａ（コンクリート外部の設置物）とが、リード線を介さずに電気的に接続されている。具体的には図６に示すように、流電陽極１００Ａ及びバックフィル１１１には接続端子２の挿入孔（図示せず）が穿設されており、該挿入孔に接続端子２が挿入されることで、該挿入孔内の接続端子２を包囲する該挿入孔の周壁面と接続端子２とが接触し、これによって、接続端子２におけるコンクリート９１の外部に位置する部分と流電陽極１００Ａとがリード線無しで電気的に接続されている。

図７に示す電気接続構造１Ｆは、外部電源方式の電気防食用であり、コンクリート９１中の鋼材９２と接続端子２を介して電気的に接続される、コンクリート外部の設置物は、被防食体である鋼材９２に電流を流す外部電源（例えば直流電源装置）１００Ｂである。コンクリート９１中における鋼材９２の近傍には複数（３個）の外部電源用電極１１２が配され、各電極１１２の周囲には充填材１１３が配されている。電極１１２及び充填材１１３としては、外部電源方式の電気防食で通常用いられるものを特に制限無く用いることができる。複数の電極１１２は、それぞれ、リード線３を介して外部電源１００Ｂのプラス極に電気的に接続され、鋼材９２は、接続端子２及びリード線３を介して外部電源１００Ｂのマイナス極に電気的に接続されている。

次に、本発明の電気接続方法について説明する。本発明の電気接続方法は、コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物とを電気的に接続する方法であり、前述した本発明の電気接続構造（電気接続構造１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ）は、本発明の電気接続方法によって製造することができる。本発明の電気接続方法は、本発明の電気接続構造の製造方法とも言える。なお、後述する本発明の電気接続方法については、前述した本発明の電気接続構造の説明では言及しなかった点を主に説明する。本発明の電気接続方法については、特に断らない限り、前述した本発明の電気接続構造の説明が適宜適用される。

図８には、本発明の電気接続方法の一実施態様（第１実施態様）が示されている。第１実施態様の電気接続方法では、先ず、図８（ａ）に示すように、コンクリート構造物９０のコンクリート９１に、その表面９１Ｓから鋼材９２にわたって延びる長孔６を穿設する。図８（ａ）に示す態様では、ドリルを具備する削孔手段１０１を用い常法に従ってコンクリート９１に長孔６を穿設しているが、長孔６の穿設方法はこれに限定されない。削孔手段１０１としては、公知のものを特に制限無く用いることができ、例えば、電動ドリル、エアドリルが挙げられる。穿設作業は通常、削孔手段１０１のドリルの先端１０１ａが鋼材９２に接触するまで行われる。

次に、長孔６を用いて、接続端子２（ネジ部材２０）をコンクリート９１に設置する。具体的には、接続端子２を長孔６に挿入し、該接続端子２の軸線方向Ｘの一端（ネジ部材２０の軸部２２の先端）２ａが鋼材９２に接触するとともに、該接続端子２の軸線方向Ｘの他端２ｂ側（ネジ部材２０の頭部２１側）がコンクリート９１の外部に位置するように、すなわち図２に示す如くに、接続端子２をコンクリート９１に設置する。

次に、接続端子２（ネジ部材２０）におけるコンクリート９１の外部に位置する部分、図８（ｂ）に示す態様ではネジ部材２０の頭部２１側に、リード線３を接続する。前述したとおり、リード線３の接続方法は特に制限されず、従来公知の方法を適宜採用することができる。このようにリード線３を接続端子２に接続するとともに、リード線３における接続端子２との接続側とは反対側の端部を設置物１００（図１参照）に接続することで、鋼材９２と設置物１００とが接続端子２及びリード線３を介して導通する。以上の工程を有する第１実施態様の電気接続方法によれば、接続端子２におけるコンクリート９１の外部に位置する部分にリード線３が接続された構成の電気接続構造、すなわち電気接続構造１Ａ（図２参照）、１Ｄ（図５参照）及び１Ｆ（図７参照）が得られる。なお、図６に示す電気接続構造１Ｅの如き、リード線３不要の電気接続構造の場合は、前述したリード線３の接続工程は不要である。

第１実施態様の電気接続方法において、長孔６に接続端子２を挿入する前に、接続端子２における長孔６内に設置される部分の表面、例えば図２に示す電気接続構造１Ａであればネジ部材２０の軸部２２の先端側の表面に、樹脂を塗布してもよい。これによって、コンクリート９１から接続端子２への水分移行が効果的に防止され、鋼材９２と接続端子２との導通安定性が一層向上し得る。接続端子２に塗布する樹脂としては、撥水性のものが好ましく、前述した樹脂８（図４参照）と同様のものを用いることができる。

図９には、本発明の電気接続方法の他の実施態様（第２実施態様）が示されている。第２実施態様の電気接続方法では、第１実施態様と同様の方法でコンクリート９１に長孔６を穿設した後、先ず、図９（ａ）に示すように、長孔６内に樹脂８を充填する。図９（ａ）に示す態様では、ノズル１０２を用いて樹脂８を充填しているが、樹脂８の充填方法はこれに限定されず、使用する樹脂８の種類等に応じて公知の充填方法を適宜採用できる。樹脂８は、充填時においては常温常圧で流動性を有し、一定の時間が経過する、あるいは加熱することにより、硬化する性質を有する。樹脂８の充填量は特に制限されず、長孔６の一部が樹脂８で埋まる程度でもよく、長孔６の全体が樹脂８で埋まる程度でもよい。

次に、樹脂８が充填された長孔６にスペーサー７を挿入する。スペーサー７は、その軸線方向の一端を挿入方向先端として長孔６に挿入される。スペーサー７については前述したとおりであり、中空の筒状に形成されており、電気絶縁性を有する。スペーサー７が有する中空部７１は、スペーサー７の軸線方向の全長にわたって延在し、中空部７１に接続端子２が挿入される。なお、目的の電気接続構造が完成した状態では、図３及び図４に示すように、スペーサー７の軸線方向（長手方向）の両端は開口端であり、その両開口端それぞれから接続端子２が延出するが、最終的にこのように構成されていればよく、電気接続構造の製造段階ではスペーサー７の軸線方向の両端は開口していなくてもよい。例えば、軸線方向の一端が開口端、他端が閉塞端であるスペーサー７を、該閉塞端を挿入方向先端（該開口端を挿入方向後端）として長孔６に挿入し、次に挿入する接続端子２の先端で該閉塞端を破断し開口するようにすることもできる。

次に、長孔６内のスペーサー７の中空部７１に接続端子２（ネジ部材２０）を挿入する。このとき、図９（ｂ）に示すように、接続端子２をワッシャー９の貫通孔９ａに挿通させ、その状態で接続端子２をスペーサー７の中空部７１に挿入してもよい。そうすることで、図４に示す電気接続構造１Ｃのように、コンクリート９１の表面９１Ｓに、接続端子２に一体に固定されたワッシャー９が配された状態が得られる。また、スペーサー７の中空部７１に接続端子２を挿入する前に、接続端子２における長孔６内に設置される部分の表面に樹脂を塗布してもよく、該樹脂については前述したとおりである。

次に、接続端子２（ネジ部材２０）におけるコンクリート９１の外部に位置する部分にリード線３を接続する。以上の工程を有する第２実施態様の電気接続方法によれば、電気接続構造１Ｃ（図４）が得られる。また、第２実施態様の電気接続方法において、長孔６内への樹脂８の充填を行わず、ワッシャー９を使用しなければ、電気接続構造１Ｂ（図３参照）が得られる。

以上、本発明をその好ましい実施形態及び実施態様に基づき説明したが、本発明は前記実施形態及び実施態様に制限されない。一の実施形態又は実施態様が具備する構成は、他の実施形態又は実施態様が具備し得る。
例えば電気接続構造１Ａ、１Ｄ、１Ｅ及び１Ｆそれぞれにおいて、接続端子２は、図３又は図４に示すように、コンクリート９１に穿設された長孔６に挿入されていてもよく、また、該長孔６内にスペーサー７が配置されていてもよく、該長孔６内に樹脂８が充填されていてもよい。また、電気接続構造１Ａ、１Ｄ、１Ｅ及び１Ｆそれぞれにおいて、コンクリート９１の表面９１Ｓに、接続端子２に一体に固定された電気絶縁性のワッシャー９（図４参照）が配されていてもよい。
また、図示の形態では、接続端子２が鉛直方向（例えば図２の上下方向）に沿って配置されていたが、鉛直方向に交差する方向に沿って配置されていてもよい。
また、接続端子をコンクリートに設置するに際し、コンクリートに接続端子挿入用孔を予め穿設せず、コンクリートの表面から接続端子を直接打ち込んでもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 電気接続構造
２ 接続端子
２ａ 接続端子の軸線方向の一端
２ｂ 接続端子の軸線方向の他端
２０ ネジ部材
２１ 頭部
２２ 軸部
２３ ネジ山
３ リード線
４ カバー体
５ 固定具
６ 長孔
６ａ 長孔の周壁面
７ スペーサー
７１ 中空部
８ 樹脂
９ ワッシャー
９０ コンクリート構造物
９１ コンクリート
９１Ｓ コンクリートの表面
９２ 鋼材
１００ 設置物（電位測定装置）
１００Ａ 設置物（流電陽極）
１００Ｂ 設置物（外部電源）

Claims (15)

1. コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物との電気接続構造であって、
   導電性の接続端子を備え、該接続端子は、頭部と該頭部から延出し周面にネジ山を有する軸部とを有するネジ部材であり、
   前記接続端子の前記軸部の軸線方向の先端が、前記コンクリート中にて前記鋼材と溶接せずに接触し、該接続端子の前記頭部が、該コンクリートの外部に位置し且つ前記設置物と電気的に接続される、電気接続構造。
2. 前記接続端子の前記頭部に、該接続端子と前記設置物とを電気的に接続するリード線が接続されている請求項１に記載の電気接続構造。
3. 前記コンクリートに、該コンクリートの表面から前記鋼材にわたって延びる長孔が穿設され、該長孔に前記接続端子の前記軸部が挿入されており、
   前記長孔内の前記軸部を包囲する該長孔の周壁面と該軸部との間に、電気絶縁性のスペーサーが介在配置され、該スペーサーによって、該軸部の少なくとも一部が該周壁面に対して非接触になされている請求項１又は２に記載の電気接続構造。
4. 前記接続端子の前記軸部における、前記長孔の前記周壁面に対して非接触になされている部位が、該長孔内の該軸部の全体である請求項３に記載の電気接続構造。
5. 前記スペーサーは、軸線方向の両端が開口した中空の筒状をなし、該スペーサーの中空部に前記接続端子の前記軸部が挿入されている請求項３又は４に記載の電気接続構造。
6. 前記接続端子におけるコンクリート中に位置する部分の周囲に樹脂が配されている請求項１～５の何れか１項に記載の電気接続構造。
7. 前記コンクリートの表面に、前記接続端子に一体に固定された電気絶縁性のワッシャーが配されている請求項１～６の何れか１項に記載の電気接続構造。
8. 前記コンクリートの表面に、前記接続端子における該コンクリートの外部に位置する部分を覆うカバー体が配されている請求項１～７の何れか１項に記載の電気接続構造。
9. 前記接続端子を複数備える請求項１～８の何れか１項に記載の電気接続構造。
10. コンクリート構造物のコンクリート中に埋設された鋼材と該コンクリートの外部に設置された設置物との電気接続方法であって、
    前記コンクリートに、該コンクリートの表面から前記鋼材にわたって延びる長孔を穿設する工程と、
    導電性の接続端子として、頭部と該頭部から延出し周面にネジ山を有する軸部とを有するネジ部材を用い、
    前記接続端子の前記軸部を前記長孔に挿入し、該軸部の軸線方向の先端が前記鋼材に溶接せずに接触するとともに、該接続端子の前記頭部が前記コンクリートの外部に位置するように、該接続端子を該コンクリートに設置する工程とを有する、電気接続方法。
11. 更に、前記接続端子の前記頭部に、該接続端子と前記設置物とを電気的に接続するリード線を接続する工程を有する請求項１０に記載の電気接続方法。
12. 前記長孔に前記接続端子を挿入する前に、中空の筒状に形成された電気絶縁性のスペーサーを、該軸線方向の一端を挿入方向先端として該長孔に挿入し、しかる後、該長孔内の該スペーサーの中空部に該接続端子を挿入する請求項１０又は１１に記載の電気接続方法。
13. 前記長孔に前記スペーサーを挿入する前に、該長孔内に樹脂を充填する請求項１２に記載の電気接続方法。
14. 前記長孔に前記接続端子を挿入する前に、該接続端子における該長孔内に設置される部分の表面に樹脂を塗布する請求項１０～１３の何れか１項に記載の電気接続方法。
15. 前記接続端子を前記長孔に挿入する前に、該接続端子の軸線方向の任意の位置で前記軸部を該軸線方向と直交する方向に切断し、その切断面を前記鋼材との接触部分として用いる請求項１０～１４の何れか１項に記載の電気接続方法。
    

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