JPH07315957A - コンクリートへの通電方法 - Google Patents

コンクリートへの通電方法

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JPH07315957A
JPH07315957A JP11142694A JP11142694A JPH07315957A JP H07315957 A JPH07315957 A JP H07315957A JP 11142694 A JP11142694 A JP 11142694A JP 11142694 A JP11142694 A JP 11142694A JP H07315957 A JPH07315957 A JP H07315957A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 コンクリートの表面部に電解質溶液を保持す
る容器を設置して、該容器内にコンクリート表面部の電
極を配置し、該電極間、および/または、該電極とコン
クリート内部の鋼材との間に電流を印加する方法におい
て、該容器内の少なくとも一部にコンクリート表面との
非接触部分を設け、かつ、該容器内に電解質溶液を吸い
上げる保持材を配置することを特徴とするコンクリート
への通電方法。 【効果】 本発明では、吹付け作業時におけるセルロー
スファイバーの周囲への飛散による周辺環境への汚染が
解消されるとともに、処理後の産業廃棄物量の大幅な低
減効果も期待できる。さらに、水平部材下面のコンクリ
ートへの処理も容易となり、容器がコンクリート表面か
ら剥離する危険性が大幅に減少する。また、容器自身の
軽量化、簡便化が可能であると同時に、取付が簡単にな
るという利点もある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材を内部に含むコン
クリートに電気を流す方法、特に、コンクリート中の塩
分を電気化学的に除去する方法、および、中性化したコ
ンクリートにアルカリ性溶液を供給する方法(以下、電
気化学的処理方法と称す)に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】コンクリートは、一般には、
種々の環境に対する抵抗性が強く、また、強アルカリ性
であるので、その内部にある鋼材は、鋼材表面に不動態
被膜を形成して腐食から保護される。そのために、コン
クリート構造物は耐久性のある永久構造物であると考え
られてきた。しかしながら、この永久構造物と考えられ
てきたコンクリート構造物も、中性化や塩害などの原因
によりその耐久性が低下し、構造物としての寿命に疑問
が投げかけられるようになってきた。このような劣化し
たコンクリート構造物を補修する方法として、電気化学
的な手法を用いた補修工法が開示されている(特開平1
−176287号公報、特開平2 −302384号公報)。
【0003】これらの方法は、コンクリートの表面に電
解質溶液とセルロースファイバーから成る付着性塗布材
料を一時的に被覆し、この被覆塗布材料に電極を埋設し
て、コンクリートの内部鉄筋とこの電極との間に直流電
流を印加することによって、コンクリートの内部から電
極に向かって塩化物イオンを泳動させ、コンクリートか
ら塩化物イオンを除去する方法である。また、セルロー
スファイバーから成る付着性塗布材料とアルカリ溶液を
コンクリート表面に付着させ、このアルカリ溶液を電気
浸透でもって、コンクリート内部へ浸透させることで中
性化を回復させる方法もある。
【0004】これらの方法には、次のような課題を有し
ており、その解決が望まれていた。すなわち、この方法
においては、セルロースファイバーと電解質溶液を吹き
付けることにより、コンクリート表面に設置した電極を
被覆するため、吹き付け作業時におけるセルロースファ
イバーの周囲への飛散が起こり、周辺環境を汚す結果と
なる。さらに、通常は電解質溶液としてアルカリ性の溶
液が使われるため、吹き付け時に溶液の飛散がおこり、
周囲を汚すのみならず、作業員等の目や皮膚に触れると
障害等を引き起こす場合がある。また、セルロースファ
イバーは電解質溶液を保持する性能が余り高くないの
で、電解質溶液が垂れ落ちたりして、溶液が不足する。
よって、適切な時期に溶液を再供給する必要があった。
さらに、セルロースファイバーは再利用ができないの
で、電気化学的処理終了後、建設資材の産業廃棄物とし
て処分しなければならず、多量の廃棄物が発生してい
た。
【0005】また、同様の電気化学的処理方法として、
有底構造の容器を用いる方法が開示されている(特開平
3 −93681 号公報)。この方法は、コンクリート表面に
電解質を溜める有底構造の容器を密着させ、その容器内
に電解質溶液と電極を設置する方法である。この方法で
は、壁等の鉛直部材側面のコンクリートの処理を行う場
合、電解質溶液の水位の高さまでしか処理できず、乾燥
等により水位が低下した場合には処理が不完全になると
いう課題を有していた。
【0006】また天井や橋梁等の水平部材下面のコンク
リートの処理を行う場合、容器をコンクリート表面に密
着させなければ、容器に溜められている電解質溶液がコ
ンクリート表面と接触しなくなる。電解質溶液がコンク
リート表面から少しでも離れれば、絶縁層である空気が
存在することとなり、その結果としてコンクリートに電
気を流すことが不可能になる。従って、電解質溶液が絶
えずコンクリート表面と接触するように容器をコンクリ
ート表面に密着させ、かつ、容器内を電解質溶液で満た
す必要がある。
【0007】一方、容器をコンクリート表面に密着させ
た場合、その容器内に電解質溶液を送り込むに際し、電
解質溶液の注入圧力がわずか1kg/cm2という低い圧力で
あっても、容器とコンクリート表面とを引き離そうとす
る力は、コンクリート表面積1m2当たり10トンにもな
る。よって、容器自身この力に耐えられるだけの丈夫な
ものにしなければならず、重量的に大変重いものになら
ざるを得なかった。さらに、コンクリート表面への取り
付け方法も大規模なものとなった。
【0008】また、電解質溶液内の電極部で水の電気分
解により、気体が発生するので、その発生圧力も容器内
に溜まることになり、容器とコンクリート表面とを引き
離そうとする力はますます大きくなるので、容器は十分
頑丈なものにしなければならないという課題を有してい
た。
【0009】本発明者らは、このような問題を解決し、
良好に処理できるように種々の検討と試験を行なった結
果、特定の方法を採用することにより、前記課題を解消
し、コンクリート構造物の電気化学的処理が迅速にでき
る知見を得て本発明を完成するに至った。
【0010】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、コンク
リートの表面部に電解質溶液を保持する容器を設置し
て、該容器内にコンクリート表面部の電極を配置し、該
電極間、および/または、該電極とコンクリート内部の
鋼材との間に電流を印加する方法において、該容器内の
少なくとも一部にコンクリート表面との非接触部分を設
け、かつ、該容器内に電解質溶液を吸い上げる保持材を
配置することを特徴とするコンクリートへの通電方法で
ある。
【0011】以下、本発明を詳細に説明する。硬化した
コンクリート内部には、飽和状態の水酸化カルシウム水
溶液が間隙水として充分に存在している。そのため、コ
ンクリートに電流を流すと、この間隙水が電解質の役割
をして、コンクリート自身の電気抵抗に応じた電流が流
れる。さらに、このコンクリートに電解質溶液を与えて
電流を流しやすくすることが処理作業上好ましい。
【0012】本発明では、電解質溶液をコンクリート表
面に蓄える容器の枠の少なくとも一部にコンクリート表
面との非接触部分を設けることである。容器の枠がコン
クリート表面に密着していた場合、容器内に電解質溶液
を送り込むに際し、容器に大きな力が作用することにな
る。従って、電解質溶液を送り込む圧力を逃がすため
に、容器の枠の少なくとも一部に非接触部分を設けるこ
とにより、容器の構造をよりシンプルなものにすること
が可能であり、かつ、容器自体の取扱いが楽になる。し
かし、容器の一部に非接触部分を設けることは、その部
分から電解質溶液が洩れることにつながり、必然的に電
解質溶液の水位が低くなり、その結果として、電解質溶
液がコンクリート表面に接触できず、電流をコンクリー
トに流すことが出来なくなる。従って、コンクリート表
面と容器内の電解質溶液の水面との差を電解質溶液を吸
い上げる保持材(以下、保持材と称す)を用いることで
補う。
【0013】本発明に用いる保持材の例としては、木
材、布、不織布、フェルト、パルプ、ロックウール等の
繊維状物質、および、それらの成形体、吸水性ポリマ
ーや膨潤ゴム等の吸水および膨潤する材料、スポンジ
や軽石等の多孔質および多孔質網目状材料、石膏やセ
メントなどの水硬性多孔質材料、発泡スチロールや人
工軽量骨材等の発泡材料、ベントナイト等のゲル状物
質、などが挙げられ、これらを任意に組み合わせたもの
も使用可能である。特に、繊維状物質、吸水および膨潤
する材料、多孔質および多孔質網目状材料が使用上好ま
しい。また、これらの中で親水性、または、親水性処理
を施されたものは好適である。
【0014】次に、保持材の電解質溶液を吸い上げる能
力は、通常コンクリート表面に多少の凹凸があり、その
凹凸の影響を受けないようにするため、吸い上げ高さ5
mm以上のものが好ましく、10mm以上がさらに好まし
い。なお、吸い上げ高さの測定方法は、水道水を入れた
容器を静置し、水面が水平になった段階で保持材を静か
に水道水内に深さ約1cm入れ、水道水が吸い上げられる
のを静かに待つ。保持材を水道水内に入れてから、1時
間後に水道水が吸い上げられた水面からの高さを測定
し、この値を吸い上げ高さとする。また、保持材がファ
イバー等の繊維である場合は、繊維が凝集している部分
を利用して、吸い上げ高さを測定することもできる。
【0015】以上のように、本発明では、容器の枠の一
部にコンクリート表面と非接触部分を設け、かつ、その
中に保持材を有することで、簡単な構造の容器と簡単な
取り付け方法でコンクリートに通電することができる。
容器の枠の一部にコンクリート表面と非接触部分を設け
る場合には、容器の枠そのものがなくなるまで非接触部
分を最大にすることができる。底板部分に非接触部分を
設けた場合には、電解質溶液の保持性が低くなるおそれ
がある。また、容器の枠のコンクリート表面と接触する
部分には、止水する目的でゴムや水膨潤性ゴム等のパッ
キングを入れてもよい。なお、電解質溶液は、容器内に
溜めておいても、循環しておいてもかまわない。しか
も、循環に当たっては、常時連続的な循環であっても、
ある時間間隔での断続的な循環であってもかまわない。
さらに、通電処理期間中に電解質溶液を取り替えること
も可能である。
【0016】電解質溶液として、好ましいのは、アルカ
リ性または中性の溶液であるが、pH値で5以上の弱酸
性溶液でも使用できる。電解質溶液の一例としては、井
戸水、水道水、海水等が使用できるが、各種のアルカリ
金属塩やアルカリ土類金属塩などの水溶液が好適であ
る。また、本発明の方法では、容器内に電気を均一に流
すために電極を設置することが好ましい。コンクリート
の表面に設置する電極は、一般には、正(+)側になる
ため、電気的な腐食作用が働く。
【0017】本発明では、容器内に設置する電極として
は、普通の鉄筋や金網などの使用も可能であるが、資源
の有効と再利用を考えると、電気的な腐食に対する抵抗
性が高いものの使用が好ましい。具体的には、チタン、
チタン合金、および白金等またはそれらでメッキされた
金属、炭素繊維や炭素棒などの炭素、並びに、体積電気
抵抗率が103 Ω・ cm以下の導電性を有する有機高分子
等である。これらのうち、炭素、有機高分子、チタンお
よび白金が、電気的な腐食に対して安定であるので好ま
しく、チタンおよび白金が特に好ましい。なお、通常の
コンクリートの体積電気抵抗率は、103 〜104 Ω・
cm程度であるので、導電性を有する有機高分子として
は、その値以下、即ち、103 Ω・cm以下が好ましく、
102 Ω・ cm以下がより好ましく、10Ω・ cm以下が最
も好ましい。
【0018】以上のようにして、コンクリートに電気を
流す場合、コンクリート表面積当たり0. 1〜10A/m2
程度の電流を流すことが可能である。なお、本発明の通
電方法においては、コンクリートの電気化学的処理の目
的が果たされた段階で、コンクリート表面から取り外す
こともできる。よって、もとのコンクリート自身に仕上
げることができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例には限定されるものではな
い。 実施例1 鉄筋コンクリートの建物の天井下面を用いて、図1に示
すような方法で試験した。容器は厚さ9mmの透明塩化ビ
ニール板を用いて、容器内の大きさが幅100cm、長さ
100cm、高さ4cmの正方形の箱型とした。但し、容器
の枠の1辺は高さを3cmとし、他の3辺より低くし、非
接触部3を形成した。容器内には、電極としてチタンメ
ッシュ、保持材としてポリビニルホルマール樹脂の多孔
質スポンジ(連通気泡の平均径=130μm、気孔率=
90%、厚さ4. 5cm、吸い上げ高さ=15mm)を入れ
た。容器の3辺をゴムパッキングを介してコンクリート
表面に密着した。なお、容器の取付は、天井のコンクリ
ートにアンカーを取り付け、そのアンカーに容器の端部
をボルト止めして、固定した。次に、電解質溶液として
水道水を2kg/cm2の水圧にて、電解質溶液の水位6まで
注入した。この状態で電源8を接続し、電気を流したと
ころ、コンクリート表面積当たり1A/m2の電流が出力電
圧25Vにて安定して得られた。なお、電解質溶液は2
回/週の割合で補充した。
【0020】〈使用材料〉 チタンメッシュ:エルテックアジアサービス(株)社製
商品名「エルガードメッシュ#210」 多孔質スポンジ:鐘紡(株)社製商品名「ベルイータ
ー」
【0021】実施例2 塩分を3kg/m3 含有するコンクリートを用いて、図1に
示すような方法で電気を流すことにより、コンクリート
中の塩分を除去する試験を行った。容器は厚さ12mmの
透明アクリル板を用いて、容器内の大きさが幅90cm、
長さ180cm、高さ3.5cmの長方形の箱型とした。但
し、容器の枠の1辺は高さを3cmとし、他の3辺より低
くし、非接触部3を形成した。容器内には、電極として
チタンメッシュ、保持材として工業用フェルト(厚さ
3.8cm、吸い上げ高さ=10mm)を入れた。容器の3
辺をゴムパッキングを介してコンクリート表面に密着し
た。なお、容器の取付は、天井のコンクリートにアンカ
ーを取り付け、そのアンカーに容器の端部をボルト止め
して固定した。次に、電解質溶液として1wt% の水酸化
リチウム水溶液を1kg/cm2の圧力にて、電解質溶液の水
位6まで注入した。この状態で電源8を接続し、コンク
リート表面積当たり2A/m2の電流を4週間流した。4週
間の通電後、コンクリート中の含有塩分量を測定したと
ころ、塩分量は0. 8kg/m3 となり、塩分を大幅に除去
することができた。 〈測定方法〉 含有塩分量の測定法:(社)日本コンクリート工学協会
の「硬化コンクリート中に含まれる塩分の分析方法(J
CI−SC4)」の「8.全塩分定量方法」に準拠。
【0022】〈使用材料〉 工業用フェルト:日本フェルト工業(株)製商品名「ニ
ードルフェルトGT」(材質:ポリエステル)をエタノ
ール(2%)処理して親水性を高めたもの 水酸化リチウム:本庄ケミカル(株)製工業用水酸化リ
チウム
【0023】実施例3 コンクリートの表面から25mmまで中性化しているコン
クリートを用いて、図2に示すような方法で電気を流す
ことにより、コンクリートのpHを高めることにより、
中性化を回復させる試験を行った。容器は厚さ8mmのF
RP製(ポリエステル樹脂を結合剤とし、ガラス繊維で
補強したもの)とし、容器内の大きさが幅60cm、長さ
90cm、高さ3cmの長方形の箱型とした。但し、容器の
枠の2辺は高さを2.8cmとし、他の2辺より低くし、
非接触部3を形成した。容器内には、電極として鉄筋メ
ッシュ、保持材として工業用フェルト(厚さ15mmを2
層、吸い上げ高さ=5mm)を入れた。容器の2辺をゴム
パッキングを介してコンクリート表面に密着した。な
お、容器の取付は、天井のコンクリートにアンカーを取
り付け、そのアンカーに容器の端部をボルト止めして固
定した。次に、電解質溶液として炭酸ナトリウム水溶液
を1kg/cm2の圧力にて、電解質溶液の水位6まで注入し
た。この状態で電源8を接続し、コンクリート表面積当
たり0.8A/m2の電流を2週間流した。2週間の通電
後、コンクリートの中性化深さを測定したところ、中性
化深さが0cmとなり、コンクリート全体に渡ってpHが
高まり、コンクリートのアルカリ性が改善されたことが
確認できた。 〈使用材料〉 鉄筋メッシュ :φ3mmの丸棒をピッチ10cmにて縦横
に配置した溶接金網 工業用フェルト:日本フェルト工業(株)製商品名「ニ
ードルフェルトGT」 炭酸ナトリウム:和光純薬工業(株)製試薬1級
【0024】実施例4 コンクリートの表面から15mmまで中性化しているコン
クリートを用いて、図3に示すような方法で電気を流す
ことにより、コンクリートのpHを高めることにより、
中性化を回復させる試験を行った。容器は厚さ12mmの
化粧板付き合板とし、容器内の大きさを幅60cm、長さ
90cmとした。この容器内に、電極として鉄筋メッシ
ュ、保持材としてポリビニルホルマール樹脂の多孔質ス
ポンジ(連通気泡の平均径=130μm、気孔率=90
%、厚さ9mm、吸い上げ高さ=15mm)を入れた。な
お、容器の取付は、天井のコンクリートにアンカーを取
り付け、そのアンカーに容器の端部をボルト止めして固
定した。次に、電解質溶液として炭酸ナトリウム水溶液
を0.5kg/cm2の圧力にて注入し、保持材に含ませた。
この状態で電源8を接続し、コンクリート表面積当たり
1A/m2の電流を1週間流した。1週間の通電後、コンク
リートの中性化深さを測定したところ、中性化深さが0
cmとなり、コンクリート全体に渡ってpHが高まり、コ
ンクリートのアルカリ性が改善されたことが確認でき
た。なお、電解質溶液は1回/日注入した。
【0025】〈使用材料〉 鉄筋メッシュ :φ3mmの丸棒をピッチ10cmにて縦横
に配置した溶接金網 多孔質スポンジ:鐘紡(株)社製商品名「ベルイータ
ー」 炭酸ナトリウム:和光純薬工業(株)製試薬1級
【0026】実施例5 大きな面積をコンクリートに対応するために、図4に示
すような方法でコンクリートに電気を流した。容器は厚
さ8mmのFRP製(ポリエステル樹脂を結合剤とし、ガ
ラス繊維で補強したもの)とし、容器内の大きさはそれ
ぞれが幅60cm、長さ90cmとし、高さ3.5cmの端部
を有する容器と中間部になる容器を作成した。なお、容
器と容器との接続方法は、水膨潤ゴムをパッキングとし
て、ボルト9にて接続した。但し、接続した容器全体の
端部に当たる枠の内、2辺は高さを3cmとし、他の2辺
より低くすることにより、非接触部3を形成した。この
容器内に、電極としてチタンメッシュ、保持材として工
業用フェルト(厚さ3.8cm、吸い上げ高さ=10mm)
を入れた。容器の2辺をゴムパッキングを介してコンク
リート表面に密着した。なお、容器の取付は、天井のコ
ンクリートにアンカーを取り付け、そのアンカーに容器
の端部をボルト止めして固定した。次に、電解質溶液と
して水道水を2kg/cm2の圧力にて、電解質溶液の水位6
まで注入した。この状態で電源8を接続し、コンクリー
ト表面積当たり1A/m2の電流を流したところ、約35V
の電圧にて安定して電流が流せることが確認できた。
【0027】〈使用材料〉 工業用フェルト:日本フェルト工業(株)製商品名「ニ
ードルフェルトGT」(材質:ポリエステル)をエタノ
ール(2%)処理して親水性を高めたもの チタンメッシュ:エルテックアジアサービス(株)社製
商品名「エルガードメッシュ#210」
【0028】実施例6 コンクリートの表面から20mmまで中性化しているコン
クリートの壁を用いて、図5に示すような方法で電気を
流すことにより、コンクリートのpHを高めることによ
り、中性化を回復させる試験を行った。容器は厚さ8mm
のFRP製(ポリエステル樹脂を結合剤とし、ガラス繊
維で補強したもの)とし、容器内の大きさが幅60cm、
長さ90cm、高さ3cmの長方形の箱型とした。但し、容
器の枠の上方の1辺を省略することにより、非接触部3
を形成した。容器内には、電極として鉄筋メッシュ、保
持材として工業用フェルト(厚さ15mmを2層、吸い上
げ高さ=10mm)を入れた。容器の3辺をゴムパッキン
グを介してコンクリート表面に密着した。なお、容器の
取付は、天井のコンクリートにアンカーを取り付け、そ
のアンカーに容器の端部をボルト止めして固定した。次
に、電解質溶液として炭酸ナトリウム水溶液を0.5kg
/cm2の圧力にて、電解質溶液の水位6まで注入した。こ
の状態で電源8を接続し、コンクリート表面積当たり1
A/m2の電流を1週間流した。1週間の通電後、コンクリ
ートの中性化深さを測定したところ、中性化深さが0cm
となり、コンクリート全体に渡ってpHが高まり、コン
クリートのアルカリ性が改善されたことが確認できた。
さらに、中性化の回復が電解質溶液の水位6より上方ま
で可能であることも判明した。
【0029】〈使用材料〉 鉄筋メッシュ :φ3mmの丸棒をピッチ10cmにて縦横
に配置した溶接金網 工業用フェルト:日本フェルト工業(株)製商品名「ニ
ードルフェルトGT」(材質:ポリエステル)をエタノ
ール(2%)処理して親水性を高めたもの 炭酸ナトリウム:和光純薬工業(株)製試薬1級
【0030】比較例1 鉄筋コンクリートの建物の天井下面を用いて、図6に示
すような方法で試験した。容器は厚さ9mmの透明塩化ビ
ニール板を用いて、容器内の大きさが幅100cm、長さ
100cm、高さ4cmの正方形の箱型とした。容器内に
は、電極としてチタンメッシュを入れた。容器の4辺を
ゴムパッキングを介してコンクリート表面に密着した。
なお、容器の取付は、天井のコンクリートにアンカーを
取り付け、そのアンカーに容器の端部をボルト止めして
固定した。次に、電解質溶液として水道水を2kg/cm2
水圧にて、容器内に注入したところ、電解質溶液がほぼ
充満する時に容器の端部がコンクリート面から剥がれ、
電解質溶液が漏れ出した。その結果、図6に示す電源8
を使って、コンクリート表面に安定して電気を流すこと
ができなくなった。
【0031】
【発明の効果】本発明では、吹付け作業時におけるセル
ロースファイバーの周囲への飛散による周辺環境への汚
染が解消されるとともに、処理後の産業廃棄物量の大幅
な低減効果も期待できる。さらに、水平部材下面のコン
クリートへの処理も容易となり、容器がコンクリート表
面から剥離する危険性が大幅に減少する。また、容器自
身の軽量化、簡便化が可能であると同時に、取付が簡単
になるという利点もある。さらに、コンクリート垂直面
での処理の場合、吸い上げ性能を有する保持材を含有し
ているので電解質溶液の水位より上方の部分にも処理の
効果が確認されるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1と2にて使用した容器の断面図であ
る。
【図2】実施例3にて使用した容器の断面図である。
【図3】実施例4にて使用した容器の断面図である。
【図4】実施例5にて使用した容器の断面図である。
【図5】実施例6にて使用した容器の断面図である。
【図6】比較例1にて使用した容器の断面図である。
【符号の説明】
1 コンクリート 2 容器 3 容器とコンクリート表面との非接触部 4 電極 5 保持材 6 電解質溶液の水位 7 コンクリート内部にある鉄筋 8 電源 9 容器と容器を接合するボルト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンクリートの表面部に電解質溶液を保
    持する容器を設置して、該容器内にコンクリート表面部
    の電極を配置し、該電極間、および/または、該電極と
    コンクリート内部の鋼材との間に電流を印加する方法に
    おいて、該容器内の少なくとも一部にコンクリート表面
    との非接触部分を設け、かつ、該容器内に電解質溶液を
    吸い上げる保持材を配置することを特徴とするコンクリ
    ートへの通電方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6398945B1 (en) 1999-07-22 2002-06-04 Infrastructure Repair Technologies, Inc. Method of treating corrosion in reinforced concrete structures by providing a uniform surface potential
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