JPH06116766A - 鉄筋コンクリート構造物の防食方法 - Google Patents

鉄筋コンクリート構造物の防食方法

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JPH06116766A
JPH06116766A JP4268818A JP26881892A JPH06116766A JP H06116766 A JPH06116766 A JP H06116766A JP 4268818 A JP4268818 A JP 4268818A JP 26881892 A JP26881892 A JP 26881892A JP H06116766 A JPH06116766 A JP H06116766A
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敏幹 辻
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、複雑な形状の鉄筋コンクリート構
造物に対しても施工が容易で、作業性がよく、かつ安価
で、従来の外部電源方式のシステムと比較して勝るとも
劣らない長期間、優れた防食性を付与できる鉄筋コンク
リート構造物の防食方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、鉄筋コンクリート構造物表面に、
粗い表面を有するプライマー層を形成し、該プライマー
層上に、アルミニウムなどを溶射することにより溶射被
膜層を形成し、該溶射被膜を陽極とし、コンクリート構
造物中の鉄筋を陰極として両者間に直流電圧を加えて防
食電流を流すことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物
の防食方法を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄筋コンクリート構造
物の防食方法に関するものであって、特に、鉄筋コンク
リート構造物の鉄筋を、長期間効果的に腐食から保護す
ることができる外部電源方式電気防食法による鉄筋コン
クリート構造物の防食方法である。
【0002】
【従来の技術】コンクリート構造物には、通常、補強の
ために鉄筋が埋め込まれている。ところがこの鉄筋は、
コンクリートの中性化に伴い、または、コンクリートの
材料に含まれる塩分、さらに、コンクリートに侵入して
くる水に含まれる塩素イオンや硫酸イオンなどの影響で
腐食するので、その結果、コンクリート構造物の鉄筋に
は、補強材としての機能が比較的短期間で失われるとい
う欠点があった。そこで従来は、鉄筋の腐食を防止する
ため、(イ)コンクリート構造物表面に防食塗料を塗装
する方法、(ロ)流電陽極方式により電気防食する方
法、(ハ)外部電源方式により電気防食する方法などが
用いられていた。しかしながら、(イ)コンクリート構
造物表面に防食塗料を塗装する方法では、防食塗料で形
成された塗膜の物理的強度が十分に強くないため、その
塗膜が損傷を受け易く、その結果、損傷部から腐食因子
が侵入するので長期防食性に劣るという欠点があった。
また(ロ)流電陽極方式による電気防食方法は、メンテ
ナンスが容易で、海水中に浸漬されている海洋コンクリ
ート構造物などに適用した場合コンクリート自体の電気
抵抗が小さく、防食電流が流れやすく、防食性に優れた
方法であるが、大気中にある陸上コンクリート構造物に
適用した場合、コンクリート自体の電気抵抗が高いの
で、防食電流が流れにくく、その結果防食性が十分発揮
できないという欠点があった。これに対して(ハ)外部
電源方式による電気防食方法は、大気中にあるコンクリ
ート構造物に対しても適用電圧を自由に調整できるため
鉄筋の長期防食性に優れ、多く採用されるようになって
きている。
【0003】この外部電源方式として、(i)導電性塗
料システムと(ii)網状陽極システムが代表的なシステ
ムとして知られているが、いずれのシステムも施工が困
難で、作業性が悪いといった欠点がある。すなわち
(i)導電性塗料システムは、コンクリートの表面に細
い溝を掘り、その中に白金メッキチタン線とその保護の
ための導電性樹脂を充填したものを一次陽極とし、二次
陽極としてカーボン系あるいはニッケル系導電性塗料を
コンクリート表面に塗布する方法であるが、複雑形状の
コンクリート構造物への施工が困難で、またコンクリー
ト表面に溝を掘るのに工数がかかり作業性が悪く、さら
に経時的に塗膜にフクレ、ハクリが生じやすく、また白
金メッキチタン線はコスト的に高くつくという欠点があ
る。一方(ii)網状陽極システムは、上記(i)のシス
テムにおいて電源と直接接続される一次陽極を網状にコ
ンクリート表面に配置して鉄筋への電流分布の均一化を
図り、二次陽極を省略する陽極システムである。すなわ
ちコンクリート表面に白金系金属の酸化物被膜を施した
チタンのエキスパンドタイプメッシュや表面処理したカ
ーボン系のエキスパンドタイプメッシュを配置し、その
上をモルタル被覆する方法であるが複雑形状のコンクリ
ート構造物への施工が困難で、作業性が悪く、さらにオ
ーバーレイモルタルの耐久性に問題があり、経時的にハ
クリが生じやすく、また陽極材料がコスト的に高くつく
という欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、複雑形状の
鉄筋コンクリート構造物に対しても施工が容易で、作業
性がよく、かつ安価で、前述の従来の外部電源方式のシ
ステムと比較して勝るとも劣らない長期間、優れた防食
性を付与できる鉄筋コンクリート構造物の防食方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な外部電源方式の問題点を検討し、その外部電源方式に
よる電気防食法の特徴を生かしつつ、作業性に優れ、か
つ安価な鉄筋コンクリート構造物の長期防食方法を開発
するため研究した結果、本発明を完成したものである。
したがって、本発明は、鉄筋コンクリート構造物表面
に、骨材を含有するプライマーを塗布することにより粗
い表面を有するプライマー層を形成し、該プライマー層
上に、アルミニウム、アルミニウム合金又は亜鉛−アル
ミニウム擬合金を溶射することにより溶射被膜層を形成
し、該溶射被膜を陽極とし、コンクリート構造物中の鉄
筋を陰極として両者間に直流電圧を加えて防食電流を流
すことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の防食方法
を提供するものである。以下本発明を詳細に説明する。
本発明において使用するプライマーとは、骨材及び結合
剤を必須構成成分とし、さらに必要に応じて溶媒(もし
くは分散媒)、顔料、各種添加剤などを配合したもので
ある。
【0006】本発明で使用する骨材は、平均粒子径が約
10〜200μm 、好ましくは30〜100μm であっ
て、プライマー層表面に鋭い凹凸を形成することができ
るものである。骨材として挙げることができるのは、溶
射被膜材料と同じイオン化傾向の金属及び合金、ならび
に少なくとも表面を絶縁処理した各種金属及び合金、さ
らにそれらの酸化物(例えば、酸化アルミニウム及び酸
化鉄)、窒化物、炭化物などであり、その他に酸化珪
素、炭化珪素、窒化硼素、プライマー中の溶媒に溶解し
ないプラスチック粉末などを挙げることができる。この
骨材の配合量は、結合剤に対し約30〜300容量%、
好ましくは65〜150容量%、顔料容積濃度(PV
C)として約25〜75%、好ましくは40〜60%が
適当である。プライマーに含まれる骨材により、コンク
リート構造物に形成されたプライマー層の表面を適度な
表面粗さ、望ましくはJIS B−0601で規定する
表面粗さ(Rz)で約40〜150μm にし、この表面
粗さにより、ブラスト処理しなくとも鉄筋コンクリート
構造物表面に、作業性がよく、付着性の優れた溶射被膜
を形成させることができる。
【0007】本発明に使用する結合剤としては、乾燥
性、耐水性、付着性などに優れていれば、特に制限なく
従来の塗料用結合剤を使用でき、その例として挙げるこ
とができるのは、塩化ゴム、アルキド樹脂、ビニル樹脂
のような一液常乾型樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、アクリル−ウレタン樹脂、ポリエステル−
ウレタン樹脂などの二液硬化型樹脂(硬化剤との併用)
であり、本発明においては、特に耐水性、付着性のよい
二液型エポキシ樹脂が好ましい。また、必要に応じて加
える溶媒(もしくは分散媒)として挙げることができる
のは、キシレン、トルエン、ブタノール、メチルエチル
ケトン、酢酸ブチル等の通常の塗料用有機溶剤や水であ
り、顔料として挙げることができるのは、硫酸バリウ
ム、炭酸カルシウム、タルク等の体質顔料や酸化チタ
ン、カーボンブラック等の着色顔料であり、添加剤とし
て挙げることができるのは、発泡防止剤、ダレ防止剤、
分散剤等である。プライマーの重量に対して、溶媒(も
しくは分散媒)0〜50重量%、及び顔料0〜30重量
%を加えるのが好ましい。なお、塗布に用いるプライマ
ーは、有機溶剤系、水系あるいは液状無溶剤系など、い
ずれの形態のものであってもよい。
【0008】次に本発明に使用する陽極となる溶射被膜
層を形成する溶射被膜材料として、アルミニウム、アル
ミニウム合金又は亜鉛−アルミニウム擬合金を使用する
ことができる。なお、溶射被膜材料として亜鉛が代表的
なものとして知られているが、亜鉛は白錆等により消耗
されやすく、またその上に保護被膜を施しても、フクレ
等が生じやすく長期防食性を目的とした本発明において
は不適当である。アルミニウム合金としては、アルミニ
ウムを少なくとも50重量%以上含み、Cr,Si,Fe,N
i,Sn,Znなどの金属を少なくとも一種以上混入して得
られた合金である。アルミニウムあるいはアルミニウム
合金より形成された溶射被膜はアルミニウム自体の表面
が酸化されて安定かつ緻密な被膜を形成するので消耗が
少ない利点がある。また亜鉛−アルミニウム擬合金は、
亜鉛とアルミニウムとを、Zn:Al=85:15〜30:
70(重量比)の割合で含む擬合金である。亜鉛−アル
ミニウム擬合金より形成された溶射被膜は凝集力が大き
く、かつ緻密でブリスターなどが生じにくい利点があ
る。なお、亜鉛−アルミニウム擬合金とは、亜鉛とアル
ミニウムが合金組織を形成しておらず、亜鉛微粒子とア
ルミニウム微粒子が不規則に重なり合い、外見的に亜鉛
−アルミニウム合金を形成している状態をいう。この亜
鉛−アルミニウム擬合金被膜は、亜鉛とアルミニウムの
溶射線材を使用し、減圧内アーク溶射法などの低温溶射
法によりアーク溶射を行なって形成することができる。
図1は、本発明の方法により防食処理を施した代表的な
鉄筋コンクリート構造物の特徴的な部分側断面図であ
り、この図に基づき、本発明の鉄筋コンクリート構造物
の防食方法について説明する。補強材として鉄筋2を埋
め込んだコンクリート構造物1の表面を、必要に応じて
塵や油などの付着物を除去した後、前記プライマーを塗
布、乾燥させ、プライマー層3を形成する。プライマー
の塗布はスプレー、刷毛、ローラーなど従来から用いら
れている塗装手段により行い、その塗布量を約20〜4
00g/m2、好ましくは40〜200g/m2となるよう
にする。
【0009】なお、従来、金属の溶射被膜の付着性を向
上させるため、被溶射基材表面をブラスト処理し、該表
面を粗面化する方法が一般的であったが、このブラスト
処理をコンクリート構造物の表面に施すと、粉塵が発生
し、作業環境及び周辺の環境を悪化させ、またコンクリ
ート構造物の表面硬度が鋼材等に比較し低く、またその
表面からコンクリート骨材が抜け落ちるなどの原因で鋼
材表面をブラスト処理した時のように鋭角のするどい凹
凸粗面が得難く、その結果付着性に優れた溶射被膜が形
成できないなどの問題があったが、本発明は、ブラスト
処理法を行う代わりに、骨材を含んだプライマーを塗布
してこの問題点を克服したのである。このようにして得
られた半乾燥もしくは完全乾燥したプライマー層3上
に、アルミニウム、アルミニウム合金又は亜鉛−アルミ
ニウム擬合金を溶射し、陽極となる溶射被膜層4を形成
する。溶射する方法としては、アルミニウム、アルミニ
ウム合金の場合、ガスフレーム溶射法、電気アーク溶射
法及び減圧内アーク溶射機などを用いる低温溶射法等が
あり、本発明ではいずれの方法を用いてもよい。なお溶
射粒子の温度が高いとプライマー層が焼失する恐れがあ
る場合は、特公昭47−24859号、特開昭61−1
67472号などに開示されている減圧内アーク溶射機
による低温溶射法が望ましい。
【0010】この減圧内アーク溶射機による低温溶射法
は、円筒状に噴射される低温の空気流を利用して、中心
部を周辺部より減圧させた環境下で金属線材を連続し
て、電気的にアーク溶融させ、同時に前方の噴射気流中
に吸引し、粉砕し、急冷却して、液状の過冷却状態で、
その溶射金属粒子をプライマー層上に溶射する方法であ
る。また亜鉛−アルミニウム擬合金の場合は、前述の通
り低温溶射法にて溶射する。プライマー層3上に形成す
る溶射被膜層4の膜厚は、約20〜200μm 、特に3
0〜150μm とするのが好ましい。但し、膜厚を例え
ば1000μm 程度の厚膜にしても何等問題なく、過剰品質
になるだけである。このように形成された溶射被膜層4
と鉄筋2とを表面を絶縁被覆した銅線等のリード線であ
る導電性材料5で、電源6を介して接続する。本発明
は、このように鉄筋コンクリート表面にプライマー層を
介して陽極を構成する溶射被膜層を形成し、鉄筋を陰極
として、鉄筋と溶射被膜層との間に電源より直流電圧を
加えることによって防食電流を流し、コンクリート構造
物中に埋設された鉄筋の腐食を防止するものである。前
記直流電圧は、鉄筋の電位が−1000mV〜−550mV(飽
和Ag/AgCl電極基準)、好ましくは−900mV〜−60
0mVになるように加えることが適当である。なお、図1
において7は、飽和甘こう電極やAg/AgCl電極などの各
種電極、8は電圧計であり、これらは鉄筋の電位を測定
するために付設したものである。本発明の鉄筋コンクリ
ート構造物の防食方法は、以上説明した通りであるが、
溶射被膜の発錆による消耗を防止するため、各種防食塗
料やポリマーセメント等を溶射被膜層上に塗布し、保護
被膜を施すことが望ましい。本発明の方法は、新設もし
くは既設の海洋鉄筋コンクリート構造物はもちろん陸上
の橋梁、トンネル等の各種鉄筋コンクリート構造物にも
適用できる。
【0011】
【発明の効果】本発明の方法により、複雑形状の鉄筋コ
ンクリート構造物に対しても施工が容易で、また安価に
外部電源方式の電気防食を効率よく行なうことができ、
かつ従来の外部電源方式の電気防食と勝るとも劣らない
長期防食性に優れた鉄筋コンクリート構造物を得ること
ができる。また本発明は、鉄筋コンクリート構造物表面
にプライマー塗布により粗い表面を形成しているので、
溶射被膜の付着性が優れ、また従来のように溶射前にブ
ラスト処理を行って鉄筋コンクリート構造物表面を粗面
化する必要がなく、従って、ブラストにより発生する粉
塵による環境汚染などが防止でき、またその作業時間も
大幅に短縮できるという効果が得られる。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。 <プライマー>エポキシ樹脂〔エピクロン4051:大日本
インキ化学工業(株)製商品名:エポキシ当量 950〕1
00gに、キシレン80g、メチルエチルケトン60
g、ブタノール25gを加えて溶解し、ポリアミド樹脂
(エピキュアー 892:セラニーズ製商品名:活性水素当
量 133)10gを添加した加熱残分40%のエポキシ−
ポリアミド樹脂溶液275g(樹脂固形分容量100cm
3 )と、平均粒子径48μm の炭化珪素〔緑色炭化珪素
CG320:名古屋研磨機材工業(株)製商品名:比重
3.16〕221g(粒子容量70cm3 、PVC41%)を
充分に攪拌し、プライマーを調製した。 <鉄筋コンクリート試験体>JIS G3112で規定
する呼び名D13の異形鉄筋棒を、かぶり20mmで各6
本づつ、計12本埋め込み、かつ図1に示す通り鉄筋端
部にはリード線を取付け、またAg/AgCl電極を埋設した
鉄筋コンクリート試験体(高さ×長さ×幅=900×9
00×100mm)を使用した。
【0013】なお、コンクリートは、普通ポルトランド
セメントを用い、水/セメント=60/40(重量
比)、砂/コンクリート骨材=54/46(重量比)、
単位セメント量320kg/m3の配合とした。また端部効
果の影響を抑制するため、溶射被膜を施す面;以外の四
側面を無溶剤型エポキシ樹脂塗料で塗布し、シールし
た。但し、溶射被膜を施した面の反対側である裏面は無
処理とした。 〔実施例1〕鉄筋コンクリート試験体表面を高圧水洗
し、清浄した後、エアスプレーでプライマーを50g/
m2となるように塗布し、2時間自然乾燥させ、表面粗さ
(Rz)60μm のプライマー層を形成させた。次いで
該プライマー層上に、減圧内アーク溶射機(パンアート
クラフト社製PA−100)を用いてアルミニウム線材
を溶射し、膜厚80μm の溶射被膜層を形成させた。該
溶射被膜層を陽極とし、陰極とした鉄筋の端部に取付け
た前記リード線を図1に示す通り、電源を介して接続し
た。なお前記溶射は、直径1.1mmのアルミニウム線材を
搬線速度5m/分、電圧17V、電流120A、空気圧
6kg/cm2 、空気流量1m3/分、溶射距離20cmの条件
下で低温溶射した。
【0014】〔実施例2〕実施例1と同様にしてプライ
マー層を形成させた後、該プライマー層上に、減圧内ア
ーク溶射機(パンアートクラフト社製PA−100)を
用いて亜鉛−アルミニウム擬合金〔Zn/Al=72/28
(重量比)〕の溶射被膜を形成し、さらにその上にアク
リル樹脂ポリマーセメトン塗料を塗布し、100μm の
保護被膜を形成した以外は実施例1と同様にして試験体
を作成した。なお、前記溶射は、直径1.1mmの亜鉛線材
とアルミニウム線材を搬線速度6m/分、電圧15V、
電流120A、空気圧6kg/cm2 、空気流量1m3/分、
溶射距離20cmの条件下で低温溶射した。 〔比較例1〕鉄筋コンクリート試験体の表面にプライマ
ー層を形成する代りに、サンドブラスト処理により粗面
化した以外は、実施例1と同様にしてアルミニウム溶射
被膜層を形成させ、該溶射被膜層を陽極とし、陰極とし
た鉄筋の端部に取付けたリード線を電源を介して接続し
た。 〔比較例2〕鉄筋コンクリート試験体の表面に、白金系
金属酸化物被膜を施したチタンメッシュ(目開き35×
70mm)に配置し、その上をアクリル樹脂系ポリマーセ
メントモルタルをコテ塗りし、20mmの保護層を形成し
た。前記メッシュを陽極とし、陰極とした鉄筋の端部に
取付けたリード線を、電源を介して接続した。
【0015】実施例1〜2、比較例1〜2で得られた試
験体について、予め鉄筋位置に埋設したAg/AgCl電極に
よって鉄筋の電位をモニターし、この値が−800mVに
常時なるように電流量を調節しながら通電し、次のサイ
クル試験を行なった。 <サイクル試験方法>相対湿度60%、温度20℃の恒
温室に24時間放置した後、50℃の3%食塩水中に2
4時間浸漬する工程を1サイクルとして、100サイク
ル行なった。100サイクル後の自然電位測定、各サイ
クル毎の電流密度測定(微小電流計使用)、外観観察及
び100サイクル試験後の鉄筋の発錆面積率観察を行な
い、その結果を表1に示した。
【0016】
【表1】 表 1 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 実 施 例 比 較 例 試験項目 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 1 2 1 2 無処理 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 100サイクル 後の自然電位 -165 -170 -500 -180 -485 (単位:mV) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 電流密度(単位:μA/cm2) 5 サイクル 12 12 11 12 − 10 〃 12 11 12 10 − 20 〃 10 10 11 11 − 40 〃 8 9 9 10 − 60 〃 9 8 7 8 − 80 〃 8 8 6 8 − 100 〃 7 8 4 8 − ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0017】 外 観 5 サイクル 異常なし 異常なし 異常なし 異常なし 異常なし 10 〃 同上 同上 同上 同上 同上 20 〃 同上 同上 同上 同上 点錆発生 40 〃 同上 同上 同上 同上 ヒビワレ 少し発生 60 〃 同上 同上 溶射被膜 同上 ヒビワレ 5%未満剥離 多数発生 80 〃 同上 同上 溶射被膜 同上 ヒビワレ 約10% 剥離 拡大 100 〃 同上 同上 溶射被膜 同上 同上 約20% 剥離 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 鉄筋発錆面積率 5 > 5 > 約 15 5 > 95 < (単位:%) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0018】表1から明らかの通り、本発明の方法で防
食した実施例1、2は、従来の網状陽極システムによる
比較例2と比較し、安価で施工作業性が良く、かつ防食
性は、ほぼ同等であった。またブラスト処理した比較例
1は、付着性に劣り、溶射被膜が剥離し、長期防食性が
劣っていた。また無処理の試験体は、コンクリートにヒ
ビワレが生じ、鉄筋のほぼ全面に錆が発生した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により防食処理を施した鉄筋コン
クリート構造物の部分側断面図である。 1 コンクリート構造物 2 鉄筋 3 プライマー層 4 溶射被膜層 5 リード線 6 電源 7 電極 8 電圧計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄筋コンクリート構造物表面に、骨材を
    含有するプライマーを塗布することにより粗い表面を有
    するプライマー層を形成し、該プライマー層上に、アル
    ミニウム、アルミニウム合金又は亜鉛−アルミニウム擬
    合金を溶射することにより溶射被膜層を形成し、該溶射
    被膜を陽極とし、コンクリート構造物中の鉄筋を陰極と
    して両者間に直流電圧を加えて防食電流を流すことを特
    徴とする、鉄筋コンクリート構造物の防食方法。
  2. 【請求項2】 上記溶射被膜層上に保護被膜を施したこ
    とを特徴とする、請求項1記載の鉄筋コンクリート構造
    物の防食方法。
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