JPH04103785A - 電気防食用バックフィル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、電気防食用バックフィルの改良に関する。

特に、本発明による電気防食用バックフィルは、コンク
リート、或いは土壌中の様な高抵抗環境中にある腐食性
金属材料の電気防食に用いられる。

〔従来の技術〕

従来より、比較的高環境抵抗率の環境中にある腐食性金
属材料を電気防食する場合、陽極周辺の抵抗が高いため
、外部電源方式では浴電圧の上昇が避けられず、また流
電陽極方式では防食に必要な陽極発生電流が過少となり
、長期にわたり陽極と腐食性金属材料との間に有効な電
位差を維持することが困難になることが知られている。

この様な陽極性能の低下を防ぐため、高抵抗環境中の電
気防食に際しては、陽極周辺を、その性能を保持させる
ある材料で囲んで、陽極の抵抗率の低減、及び陽極の不
活性化を防止する手段がとられている。この防止手段で
ある陽極性能保持材は、電気防食用バックフィルと呼ば
れているが、この電気防食用バックフィルは、設置に当
たって初めから水分を含有させるか、或いは環境中から
水分を取り入れ、保水性を維持しようとするものである
。

この様な保水性を維持しようとする電気防食用バックフ
ィルとして、特開昭５８−１８１８７５号公報には、ケ
イ酸アルミニウム水和物と金属硫酸塩とからなる電気防
食用バックフィル、或いはこれに更に金属炭酸塩、金属
リン酸塩等を混合した電気防食用バックフィルが提案さ
れている。

また、特開平２−８３８３号公報には、ケイ酸アルミニ
ウム永和物と金属硫酸塩と塩化マグネシウムからなる電
気防食用バックフィルが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 特開昭５８−１８１８７５号公報、及び特開平２−８３
８３号公報記載の電気防食用バックフィルは、長期間の
保水性に難点があり、陽極周囲の環境の水分、或いは空
気中の湿度が著しく小さい場合には、電気防食用バック
フィルの含有水分が周囲の環境、或いは空気中へ逸散す
ることによって、電気防食用バックフィルの抵抗率が増
大するために、陽極電位の資化、発生電流の低減、浴電
圧の増大等を促進するという問題を生じることがあり、
必ずしも満足な陽極性能を発揮し得なかった。

また、高抵抗環境がコンクリートである場合には、特開
平２−８３８３号公報記載の電気防食用バックフィルの
成分の硫酸イオンは、コンクノート表面を脆弱にしたり
、強度低下を引き起こす等、コンクリートの物性に対し
て悪影響を及ぼすこともある。

本発明は、これらの難点を改良して、コンクリート或い
は土壌中の様な高抵抗環境にある腐食性金属材料を電気
防食するのに際し、長期にわたって陽極からの防食電流
が安定に持続し、また長期にわたって陽極の接地抵抗を
低く保持させることができ、更にコンクリートの脆弱化
、強度低下等環境に悪影響を及ぼすこともない様な電気
防食用バックフィルを提供することが目的である。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電気防食用バックフィルは、非流動性かつ保水
性の材料と亜硝酸塩を含有することを特徴とするもので
ある。

亜硝酸塩としては、例えば、Ｌｉ、　Ｎａ、　Ｋ、Ｃｕ
、　Ｒｂ、　Ａｇ等のＩ族の金属亜硝酸塩、Ｍｇ、　Ｃ
ａ、Ｚｎ、　Ｓｒ、　Ｂａ等のＩＩ族の金属亜硝酸塩、
Ａ１、Ｃｅ、Ｔ１等のＩＩＩ族の金属亜硝酸塩、Ｔｉ、
　Ｓｎ、　Ｐｂ等の■族の金属亜硝酸塩、Ｂｉ等のＶ族
の金属亜硝酸塩、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ等の■族の金属亜
硝酸塩、Ｍｎ等の■族の金属亜硝酸塩、Ｆｅ、　Ｇｏ、
　Ｎｉ等の■族の金属亜硝酸塩、亜硝酸アンモニウム、
アミン、第４級アンモニウムなどの含窒素有機塩基の亜
硝酸塩等が挙げられ、これらの何れか一種、または二種
以上の混合物が用いられ、水溶液として用いてもよい。

特に好ましい亜硝酸塩の例として、亜硝酸ナトリウム、
亜硝酸カルシウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸カリウム等
が挙げられる。

非流動性かつ保水性材料としては、水硬性材料、粘土鉱
物、合成または天然の高分子材料等が挙げられ、これら
の何れか一種、または二種以上の組合せによる材料が用
いられる。そして、これらの材料は、任意の形態のもの
でもよく、粉状、小塊状、繊維状、シート状のいずれで
もよい、シリカゲルの如きケイ酸質ゲル状物質も用いる
ことができる。

水硬性材料としては、粉状の石膏、セメント等が挙げら
れる。これらに、砂利、骨材を含有させたものでもよい
。

粘土鉱物としては、粉状のものであって、例えば、ピロ
フィライト、タルク、モンモリロナイト、サボナイト、
バーミキュライト、マスコバイト、バラゴナイト、バイ
オタイト、フロゴパイト、マーガライト、セイバタイト
、クサンソフィライト、プランデイサイト、ペンニン、
クリックロール、プロクロライド、カオリナイト、デイ
ツカイト、ナクライト、レフトライト、ニュートナイト
、ハロイサイト、クリソタイル、リザーブイト、アンチ
ボライト、アロフェン、イモゴライト、アタパルジャイ
ト、セビオライト、パリゴルスカイト等が挙げられ、こ
れらの何れか一種、または二種以上の混合物でもよい。

特に好ましい粘土鉱物としては、モンモリロナイトを主
成分とするベントナイト、または酸性白土が挙げられる
。

これらの水硬性材料、粘土鉱物等と亜硝酸塩とを通常の
混合機により混合することにより、好ましくは均一に混
合することにより電気防食用バックフィルが得られる。

この混合の際、水は加えなくてもよいが、より好ましく
は、適度な水を加えて混合するのがよい。

合成高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、架橋
ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロ
ピレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、
ポリビニルアセクール、ふつそ樹脂、アクリル樹脂、ポ
リアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、
ポリアミド、ポリカーボネート、セルロース系プラスチ
ック、スチレン・アクリルニトリル共重合体、アクリロ
ニトリル・ブタジェン・スチレン三元共重合体、フェノ
ール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、けい素樹脂、
ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、アイオノマー
、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリスルホ
ン、イソプレン、ブタジェン、スチレンブタジェンラバ
ー、クロロブレン、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロ
スルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム、アクリルゴム、
エチレン・プロピレンゴム等が挙げられ、これらの何れ
か一種、または二種以上の混合物でもよい。更に好まし
い合成高分子材料としては、水溶性高分子材料と高吸水
性合成樹脂材料が挙げられる。水溶性高分子材料として
は、例えば、ビスコース、メチルセルロース、エチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、可溶性デンプン、カルボキシメチルデ
ンプン、ジアルデヒドデンプン、ポリビニルアルコール
、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸塩、ポリメ
チルメタアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、ポリエチ
レンオキシド等が挙げられる。

これらの高分子材料の溶液またはエマルジョンと亜硝酸
塩を混合した後、溶媒を除去するか、或いは公知の方法
によりゲル化させることにより、電気防食用バックフィ
ルが得られる。

高吸水性合成樹脂材料としては、例えば、デンプン−ア
クリロニトリルグラフト重合体、デンプン−アクリル酸
グラフト重合体、デンプン−スチレンスルホン酸グラフ
ト重合体、デンプン−ビニルスルホン酸グラフト重合体
、セルロース−アクリロニトリルグラフト重合体、セル
ロース−スチレンスルホン酸グラフト重合体、カルボキ
シメチルセルロースの架橋重合体、ポリビニルアルコー
ル架橋重合体、アクリル−酢酸ビニルケン化物、ポリア
クリル酸塩架橋体、ポリアクリロニトリル系重合体ケン
化物、ポリエチレングリコールジアクリレート架橋重合
体等が挙げられる。

これらの高吸水性合成樹脂材料を用いる場合には、その
粉状物と粉状の亜硝酸塩を混合した後、水を加えるか、
或いは粉状の高吸水性合成樹脂材料に亜硝酸塩の水溶液
を含浸させることにより、電気防食用バックフィルが得
られる。

また、高吸水性合成樹脂材料は、綿、絹等の布状のシー
トと複合体にした後、亜硝酸塩の水溶液を含浸させても
よい。

天然高分子材料としては、例えば、木質材料、セラック
、ダンマル、バルサム、松やに、ロジン等が挙げられる
。特に好ましい天然高分子材料としては、水溶性のもの
が挙げられる。

水溶性高分子材料としては、例えば、かんしょデンプン
、ばれいしょデンプン、クビオカデンブン、小麦デンプ
ン、コーンスターチ等のデンプン類、こんにゃく等のマ
ンナン類、ふのり、寒天等の海藻類、トロロアオイ、ト
ラガントゴム、アラビアゴム等の植物粘質物、デキスト
ラン等の微生物による粘質物、にわか、ゼラチン、カゼ
イン、コラーゲン等のタンパク質等が挙げられる。

これら天然の水溶性高分子材料を用いる場合には、その
溶液と亜硝酸塩を混合した後、公知の方法によりゲル化
させること等により、電気防食用バックフィルが得られ
る。

ケイ酸質ゲル体は、５ｉＯｚ分を含有するゲル体であり
、公知の方法によって、容易に得られる。その例として
は、水ガラス等水溶性ケイ酸塩の水溶液に、各種酸や塩
類を加える方法、或いは水ガラス等水溶性ケイ酸塩の水
溶液を脱陽イオン処理することにより得られるケイ酸又
はそのオリゴマーの水溶液をゲル化させる方法、或いは
更に、シリカ水性ゾルを公知の方法によりゲル化させる
方法等が挙げられる。

これらのケイ酸質ゲル体を用いる場合には、ゲル化前の
液に亜硝酸塩を混入させた後、公知の方法により、ゲル
化させるか、或いはそのゲルから必要に応じて、不要な
水を取り除（ことにより、電気防食用バックフィルが得
られる。

繊維状の高分子材料を用いる場合には、合成繊維、或い
は天然繊維、例えば、セルロースを主体とした植物繊維
、タンパク質を主体とした動物繊維、無機質からなる鉱
物繊維、例えば、アスベスト等に亜硝酸塩を担持させる
ことにより、電気防食用バックフィルが得られる。

本発明の電気防食用バックフィル中の亜硝酸塩含有量は
、　０．１〜９５重量％、好ましくは１〜６０重量％が
よい。

本発明の電気防食用バックフィルには、本発明の目的が
達成される限り他の添加材を含有させてもよい。

〔作　用〕

非流動性かつ保水性の材料は、電気防食用バックフィル
の接地抵抗の低減と保水性維持に有効である。

しかし、これらの成分は、その周囲環境が長期間乾燥状
態が続くと、その成分に含まれていた水分をその周囲環
境、或いは空気中に逸散させ、その結果、これら成分か
らなる電気防食用バックフィルの抵抗率が高まるととも
に、陽極の分極を進め、発生電流の低減、浴電圧の増大
を促し、陽極の性能が不安定となる６ けれども、本発明の電気防食用バックフィル中の亜硝酸
塩は、上記乾燥状態においても、空気中の水分を吸収す
る作用が強く、電気防食用バックフィルを湿潤状態に保
つ。また、亜硝酸イオンは、従来の電気防食用バックフ
ィルに用いられた硫酸イオンと異なり、コンクリート表
面を脆弱にしたり、強度低下を引き起こすこともなく、
コンクリートの物性に対して悪影響を及ぼすことがない
、特に、長期にわたる安定した陽極性能保持に有効であ
ることが見出された。

また、電気防食用バックフィル中の亜硝酸イオンは、陰
イオンであるため、陽極付近に捕捉され、長期にわたっ
て電気防食用バックフィルの中に存在し、外部へ流出す
ることがない。

本発明の電気防食用バックフィル中の亜硝酸塩含有量は
、重量比で０．１重量％未潰では、効果が充分でなく、
９５重量％をこえると、電気防食用バックフィルが脆弱
となって好ましくない。

［実施例〕 下記の実施例と比較例により本発明を更に詳しく説明す
る。なお、本発明はこれら実施例により何ら限定される
ものではない。

実施例　１ 本発明の電気防食用バックフィルを４種類作った。

■ベントナイト７０重量部、石膏２０重量部及び粉状の
亜硝酸カルシウム１０重量部を混合機により混合した電
気防食用バックフィル。■セメント３０重量部、６号け
い砂６０重量部及び粉状の亜硝酸リチウム１０重量部を
混合機により混合した電気防食用バックフィル。■市販
品の粉状のデンプン系高吸水性合成樹脂８０重量部及び
粉状の亜硝酸カルシウム２０重量部を混合機により混合
した電気防食用バックフィル。■８％のポリビニルアル
コール水溶液９８重量部及び粉状の亜硝酸リチウム２重
量部を混合機により混合させた後、冷却することにより
ゲル化させた電気防食用バックフィル。

上記の電気防食用バックフィルについて下記吸湿性試験
を行なった。４種の電気防食用バックフィルをシャーレ
に入れて、一定水分を含浸させ（但し、■についてはゲ
ル状物質作製時に水を混入した。）、２５°Ｃ相対湿度
３０％、５０％、７０％の各恒温恒温槽に３００日間放
置した。３００日経過後の重量変化を測定し、増加した
重量を当初の電気防食用バックフィルと水との合計量で
除することによって重量変化率を算出した。

結果を第１表に示す。

比較例　１ 従来より使用されている電気防食用バックフィルを２種
類作った。

■ベントナイト７０重量部、石膏２０重量部及び粉状の
硫酸ナトリウム１０重量部を混合機により混合した電気
防食用バックフィル。■ベントナイト７０重量部、石膏
２０重量部及び粉状の塩化マグネシウム１０重量部を混
合機により混合した電気防食用バックフィル。

上記の■、■の電気防食用バックフィルを用いた他は、
実施例１と同様にして、重量変化を測定し、重量変化率
を測定した。結果を第１表に示す。

第１表　重量変化率（％） 第１表の結果は、本発明の亜硝酸塩を含有する電気防食
用バックフィルは、長期間水分を逸散しないばかりでな
く、逆に空気中の水分を吸収し、電気防食用バックフィ
ルとして優れたものであることを示している。

実施例　２ 直径Ｉ　ｃｍ、長さ１８ｃｍのみがき棒鋼（Ｊ　Ｉ　Ｓ
Ｇ　　３１０８に規定する５ＧＤ−３）をかぶり厚さ５
ｃｍに埋め込んだコンクリートの表面に、本発明の電気
防食用バックフィル■、■、■、■を介して、亜鉛の板
状陽極を固定した供試体を作製し、鉄筋を対極として１
０μＡ／ｃｍ”の定電流アノード電解を行った。供試体
は恒温高湿室（温度２５℃、湿度５０％）に放置し、３
００日にわたって経時的に陽極電位を測定した。結果を
第１図に示す。

また、別に各供試体のアノードとカソードを導通させて
、防食電流を発生させた場合の電流密度を測定した。結
果を第２図に示す。

比較例　２ 従来より使用されている電気防食用バックフィルとして
、■、■を用いた他は、実施例２と同様にして、陽極電
位及び電流密度を測定した。

結果を第１図、第２図に示す。

この第１図及び第２図は、本発明の亜硝酸塩を含有する
電気防食用バックフィル■、■。

■、■は、陽極の電位が長期にわたって陽分極もなく卑
電位で安定しており、また発生電流の低下もほとんどな
く、比較例■、■と比較して、格段に優れていることを
示している。

［発明の効果］ 本発明によると、電気防食用バックフィルに亜硝酸塩を
含有させることにより、周囲環境の乾燥状態が長期にわ
たっても、水分の逸散を抑制するばかりでなく、なお空
気中の水分を吸収し、陽極周辺を湿潤状態に保つため、
極めて安定した陽極性能を長期にわたって維持でき、高
抵抗環境にある腐食性金属材料の電気防食に使用するの
に好適な電気防食用バックフィルが得られる。

本発明の電気防食用バックフィルは、従来の電気防食用
バックフィルと異なり、コンクリート表面を脆弱にした
り、強度低下を引き起こすこともなく、コンクリートに
対して悪影響を及ぼすことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２、及び比較例２において、■〜■の本
発明の電気防食用バックフィル及び■〜■の比較例の電
気防食用バックフィルを定電流アノード電解させたとき
の経過日数に対する陽極電位（ｍＶ）の変化を直交座標
上に図示したものであり、横軸は日数を、縦軸は陽極電
位（ｍＶ）を表す。 第２図は実施例２及び比較例２において行われた、■〜
■の本発明の電気防食用バックフィル及び■〜■の比較
例の電気防食用バックフィルの電流密度の経時変化を直
交座標上に図示したものであり、横軸は日数を、縦軸は
電流密度（ｍＡ／ｃｍ”　）を表す。 特許出願人　日産化学工業株式会社 （ほか２名） 陽極電位の経時ｉ化 経過日数（日） 電流密度の奸時莞化 経過日参１日）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非流動性かつ保水性の材料と亜硝酸塩を含有することを
   特徴とする電気防食用バックフィル。