KR20110005877A - 음극 부식방지용 양극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 재질의 절연성 요소와 연속적으로 일체를 이루는 촉매-코팅된 금속 부분을 갖는 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극에 관한 것이다. 스트립의 대향 양면에는 활성화 금속 부분과 절연성 재료가 배치될 수 있거나, 또는 절연성 요소는 금속 부분의 에지들을 수용하는 두 개의 레일로 구성될 수 있다. 절연성 요소는 그 식별을 촉진하고 양극 대신에 배치하는 것을 용이하게 하기 위해 유색성 또는 발광성 색소로 페인팅될 수 있다.

Description

음극 부식방지용 양극{ANODE FOR CATHODIC PROTECTION}

본 발명은 보강 콘크리트 구조물의 음극 부식방지용 양극에 관한 것이다.

보강 콘크리트 구조물에 영향을 미치는 부식 현상은 당업자들에게 주지되어 있다. 시멘트계(cementitious) 구조물에 삽입되어 그 기계적 특성을 향상시키는 스틸 보강재는 보통 콘크리트 알칼리 환경에 의해 유도되는 부동태(passivation) 체제에서 작용하지만, 일정 시간 이후, 콘크리트의 다공성 표면을 가로지르는 이온 이동은 부식방지 부동태 필름에 대한 국소 공격을 유도한다. 콘크리트 붕괴의 다른 형태는 탄산화 현상, 즉 시멘트계 혼합물 내의 석회와 대기 이산화탄소의 반응에 의한 탄산칼슘의 형성으로 나타나며, 탄산칼슘은 시멘트의 알칼리 함량을 (pH 13.5에서 pH 9로) 저하시켜 철을 비보호 상태로 만든다. 대기 물질에 노출되는 보강 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키기 위한 가장 보편적인 방법은 스틸 보강재의 음극 분극으로 구성된다. 이런 식으로, 스틸 보강재는 음극 산소 환원의 개소가 되며, 따라서 부식 및 용해 양극 반응을 억제한다. 보강 콘크리트의 음극 부식방지로 공지된 이 시스템은 각종 양극 구조물을 콘크리트에 결합시킴으로써 이루어지며, 이 관점에서 부식방지될 보강재는 음극 상대전극으로서 작용하며, 외부 정류자에 의해 공급되는 관련 전류는 염용액에 부분 침지된 다공성 콘크리트로 구성되는 전해액을 가로질러 이동한다. 보강 케이지(cage)의 음극 부식방지는 예를 들어, 플라스틱 또는 시멘트계 재료로 만들어진 스페이서에 의해 금속으로부터 전기 절연되고 보강 케이지 상에 설치되는 메쉬 스트립 양극 배치로 구성되는 분산 양극 시스템에 의해 달성될 수 있는 것으로 알려져 있다. 양극 시스템은 콘크리트 주형시에, 구축 도중에 구조물에 매립된다. 양극에 인가되고 전체 구조물을 가로질러 분산되는 약한 직류(통상 보강재 ㎡당 1 내지 30 mA)는 보강재 부식방지에 필요한 음극 전위를 부과한다.

플라스틱 또는 시멘트계 재료의 사전제작된 절연성 스페이서를 메쉬 스트립 형태의 밸브 금속 양극에 적용하는 것이 예를 들어 EP 0534392에 개시되어 있으며, 이는 스페이서가 일반적으로 첫번째 단계에서 부식방지될 금속 케이지에 고정되는 방법을 특정하며, 이어서 양극 스트립은 예를 들어 스페이서에 제공되는 적절한 슬릿에 삽입됨으로써 스페이서에 고정된다. 대안적으로, 양극 스트립을 스페이서에 고정하는 단계는 핀, 볼트 또는 클립에 의해 또는 접착제를 사용하여 이루어질 수도 있다. 이 작업은 특히 어려운 접근성이나 불충분한 조명으로 인해 덜 편한 설치를 제공하는 장소에서 오래 걸리고 번거로운 것이 확실하다. 이 작업은 또한 어느 정도의 에러 위험을 제공하는 바, 그 이유는 위치설정에서의 또는 고정 단계에서의 우발적인 실수에 의해 양극 스트립이 금속 보강 케이지와 전기 접촉되게 국소 배치될 수 있기 때문이다.

보강 콘크리트의 음극 부식방지에 사용되는 양극 스트립을 위한 다른 종류의 개별 스페이서가 EP 0560452에 개시되어 있으며, 여기에서는 절연 섬유가 매립되고 몰딩에 의해 얻어지는 시멘트계 재료의 평행육면체가 양극을 내려놓기 전에 부식방지될 구조물 상에 배치된다. 또한, 이 경우에, 전체 작동은 접근이 어렵고 에러 위험이 면제되지 않은 구역에서 수고스럽고 거의 실용적이지 않은 것으로 나타난다. 시멘트계 스페이서는 강성이고 소정의 길이를 가지며, 이는 그 사용을 너무 복잡하지 않은 구조물로 한정시킨다.

본 발명의 과제는 보강 콘크리트 구조물의 음극이 부식되는 것을 방지하기 위한 스트립 형태의 양극을 제공하는 것이다.

본 발명의 몇 가지 태양이 청구범위에 나타나 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 표피 촉매 코팅(활성화 요소)이 제공된 금속 기판과 같은 전도 요소 및 그와 연속적으로 일체를 이루는 절연성 폴리머 요소를 포함하는 복합 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극에 관한 것이다. 선택적으로 코일 모양으로 감겨있는 복합 스트립은 따라서 개별 스페이서의 사전 위치설정이 필요없이 직접 권선해제될 수 있거나 아니면 부식방지될 금속 케이지 상에 내려놓일 수 있다. 활성화 요소와 절연성 요소 사이의 연속적인 결합은 활성화 기판과 부식방지될 금속 보강재 사이의 우발적 접촉 위험을 최소화한다.

복합 스트립은 사전제작되어 활성화 요소와 절연성 폴리머 요소를 공동-적층 또는 기계적 인터로킹에 의해, 절첩식 구조물에의 삽입에 의해 또는 임의의 기타 체결 수단에 의해 결합할 수 있다.

일 실시예에서, 금속 기판은 표피 촉매 코팅이 제공되는, 티타늄 재질의 메쉬 또는 중실, 펀칭 또는 팽창 시트의 스트립이다. 촉매 코팅은 선택적으로 산화물 형태의 귀금속을 포함할 수 있다.

절연성 요소는 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 각종 형태의 폴리머 재료에서 시작되는 몰딩에 의해 제작될 수 있다.

일 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 다수의 구멍 또는 개구가 구비된 연속 스트립이다. 이는 양극 위치설정에 이어지는 단계에서 부어진 콘크리트와 활성화 기판의 적절한 접촉에 알맞을 수 있다. 개구는 우발적 필요에 따라, 예를 들어 활성화 기판의 지나친 블라인딩을 방지하기 위해, 상이한 크기와 구조를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 그 내부에 활성화 요소를 수용하기에 적합하고 선택적으로 이를 절첩 위치에 유지시키기 위한 체결 수단이 구비되는 절첩식 구조로 구성되는 다수의 구멍 또는 개구가 제공되는 연속 스트립이며, 상기 체결 수단은 예를 들어 푸시 버튼, 후크, 리벳, 볼트 또는 클립과 같은 제거가능한 물품으로 구성된다. 다른 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 부식방지될 보강 케이지의 프로파일에 맞도록 치수화된 오목부를 포함하며, 예를 들어 각각의 오목부는 보강 케이지의 대응 바와 매치되도록 배치될 수 있다. 이는 복합 스트립 양극을 콘크리트 주조 단계 중에 제 자리에 유지시켜 슬라이딩되지 못하게 하는데 기여할 수 있다.

다른 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 자성체이며, 이 역시 복합 스트립 양극을 콘크리트 주조 단계 중에 제 자리에 유지시켜 슬라이딩되지 못하게 하는데 기여할 수 있다.

다른 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 에지 또는 활성화 요소를 수용하거나 봉입(enclose)하기에 적합한 한 쌍의 레일 또는 가이드를 포함한다. 이런 식으로, 결과적인 복합 스트립은 절단 에지가 없으며, 따라서 그 취급 및 위치설정이 용이해진다.

다른 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 활성화 요소에 병치되는 다수의 구멍 또는 개구가 제공되는 연속 폴리머 스트립, 및 활성화 요소와 그것에 병치되는 연속 폴리머 스트립을 수용 및 봉입하기에 적합한 한 쌍의 레일을 포함한다.

다른 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 활성화 금속 부분으로부터 이를 한번 봐서 식별하는 것을 보조할 수 있는 유색 색소침착(coloured pigmentation)을 포함한다. 다른 실시예에서, 절연성 폴리머 요소는 예를 들어 인광성, 형광성 또는 생체발광성의 발광 색소침착을 포함한다.

유색성 또는 발광성 색소침착의 사용은 특히 조명이 약한 장소에서의 설치에 도움이 될 수 있고, 예를 들어 보강 케이지의 접합 구역 또는 노출 영역에 대응하여 음극 부식방지 시스템의 전체 정렬을 보다 쉽게 확인할 수 있다.

일 실시예에서, 음극 부식방지 시스템은 보강 콘크리트 구조물에 매립되는 전술한 실시예들 중 하나에 따른 복합 스트립 형태의 하나 이상의 양극을 포함하며, 여기에서 복합 양극은 보강 케이지의 바를 폴리머 절연 부분에만 접촉시키며, 활성화 금속 기판의 노출된 부분은 콘크리트로 완전히 둘러싸인다.

본 발명의 일부 예시적인 실시예들은 첨부도면을 참조하여 후술되며, 이들 도면은 본 발명의 특정 실시예에서 상이한 요소들의 상호 배치를 도시하기 위한 목적으로만 제공되고, 특히 도면은 실척을 재현하고자 의도된 것은 아니다.

도 1은 복합 스트립 형태의 양극의 일 실시예의 단면도(도 1a), 절연성 요소 단독의 세그먼트의 평면도(도 1b), 및 동일 절연성 요소와 양극 메쉬의 병치에 의해 얻어지는 복합 스트립의 세그먼트의 평면도(도 1c)이다.
도 2는 절연성 요소의 다른 실시예의 평면도(도 2a) 및 동일 절연성 요소와 양극 메쉬의 병치에 의해 얻어지는 복합 스트립의 세그먼트의 평면도(도 2b)이다.
도 3은 절첩식 요소로 구성되는 절연성 요소의 다른 실시예의 세그먼트의 평면도(도 3a) 및 관련 단면도(도 3b)이다.
도 4는 오목부가 제공된 절연성 요소를 포함하는 복합 스트립 형태의 양극의 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 한 쌍의 레일을 포함하는 절연성 요소를 포함하는 복합 스트립 형태의 양극의 다른 실시예의 단면도이다.

도 1에 도시되어 있는, 복합 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극의 일 예는 활성화 양극 메쉬(100)로 구성되는 전도성 요소를 절연성 폴리머 요소(200)에 대해 그 전체 길이를 따라서 일체 연속 병치시킴으로써 얻어지며, 두 요소의 병치는 도 1a의 단면도에서 잘 볼 수 있다. 도 1b의 평면도에 도시하듯이, 절연성 폴리머 요소(200)는 양극 메쉬 블라인딩 효과를 줄이기 위해, 상이한 직경의 적절한 구멍(201)을 가지며, 도 1c는 그 구멍을 가로질러 활성화 양극 메쉬(100)를 볼 수 있는 절연성 폴리머 요소(200) 측으로부터 바라본 복합 스트립의 평면도이다.

도 2는 도 1의 것과 유사하지만 구멍 배치가 상이한 복합 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극의 다른 실시예의 도시도로서, 도 2a는 도 1b와 유사하게 구멍(201)만 제공된 절연성 폴리머 요소(200)의 평면도이고, 도 2b는 도 1c와 유사하게 그 구멍을 가로질러 활성화 양극 메쉬(100)를 볼 수 있는 절연성 폴리머 요소(200) 측으로부터 바라본 복합 스트립의 평면도이다.

도 3은 복합 스트립 양극용 절연성 폴리머 요소의 다른 실시예의 도시도로서, 특히 도 3a는 절첩식 구조물로 구성되는 절연성 폴리머 요소의 평면도이고, 도 3b는 대응 단면도이다. 절연성 요소(200)는 적절한 구멍(201)이 제공된 폴리머 스트립, 및 상기 폴리머 스트립과 일체적이고 강성 에지(220)에 대해 상호 평행한 배치로 고정되며 선택적으로 깔쭉가공되고(knurled) 유색성 또는 발광성 색소침착이 제공되는 절연성 리본들의 조립체(210)를 포함한다. 상기 강성 에지(220)에는 예를 들어, 활성화 요소(도시되지 않음)의 삽입 이후 절연성 요소를 그 종축(300)을 따라서 절첩할 때 예를 들어 다수의 시트(222)와 협동하기에 적합한 다수의 푸시 버튼(221)으로 구성되는 체결 수단이 배치된다. 이 실시예는 간단한 기계적 조립 동작의 도움으로 활성화 요소를 절연성 폴리머 요소에 연속 고정할 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 깔쭉가공된 리본의 사용은 콘크리트 주조 중에 양극을 제 자리에 유지시키는 것에 기여할 수 있다. 전술한 리본 색소침착은 전체 절연성 요소의 색소침착에 의존하지 않고 보다 용이하고 안전한 위치설정을 가능하게 함으로써 비용절감에 도움이 될 수 있다.

도 4는 도 1a와 유사하게 단면 도시된, 복합 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극의 다른 실시예이다. 이 경우에도, 양극은 활성화 양극 메쉬(100)로 구성되는 전도성 요소를 절연성 폴리머 요소(200)에 대해 그 전체 길이를 따라서 일체적으로 연속 병치시킴으로써 얻어지며, 추가로 절연성 폴리머 요소(200)에는 무장 콘크리트 구조물의 보강 바의 프로파일과 매치되기에 적합한 오목부(202)가 제공된다.

도 5는 복합 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극의 다른 실시예의 단면도이며, 이 경우에 절연성 폴리머 요소(200)는 그 내부에 활성화 양극 메쉬(100)가 삽입되는 한 쌍의 레일로 구성된다.

다수의 특정 실시예를 설명했지만, 당업자라면 본 발명의 범위 내에서 이러한 실시예에 대해 변경을 유도하거나 다른 실시예들을 생각해낼 수 있음을 알 것이다.

예를 들어, 도면에는 원형 구멍을 갖는 폴리머 요소를 포함하는 양극이 도시되었지만, 다른 예들은 다른 형상의 구멍을 갖는 폴리머 요소 또는 메쉬 형태의 폴리머 요소를 생각할 수도 있을 것이다.

또한, 도면에는 일련의 깔쭉가공된 리본과 이를 절첩 위치에 구속시키기 위한 푸시 버튼으로 구성되는 체결 수단을 구비하는 절첩식 구조물로 구성되는 절연성 폴리머 요소가 예시적으로 도시되었지만, 다른 실시예에서 절연성 폴리머 요소는 상기 깔쭉가공된 리본을 절첩 위치에 구속시키기 위한 선택적으로 제거가능한 다른 체결 수단을 갖거나 다른 기하학적 구조를 갖는 절첩식 구조물로 구성될 수 있다.

또한, 도면에는 등간격으로 이격된 오목부가 제공된 폴리머 요소를 포함하는 양극이 예시적으로 도시되어 있지만, 다른 예에서 양극은 예를 들어 특정한 보강 케이지 구조에 보다 적합하도록 다른 간격을 갖는 오목부가 제공된 폴리머 요소를 포함한다.

상기 설명은, 그 범위 내에서 상이한 여러 실시예에 따라 사용될 수 있고 그 범위는 청구범위에 의해서만 한정되는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.

본 발명의 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐서, "포함한다"는 용어와 "포함하는"과 같은 그 파생어는 다른 요소나 첨가물의 존재를 배제하도록 의도되지 않는 것이다.

본 명세서에서 문헌, 법령, 재료, 장치, 논문 등의 언급은 오로지 본 발명에 대한 맥락을 제공할 목적으로 사용된 것이다. 이것들의 일부 또는 전부가 종래 기술 근거의 부분을 형성했다거나 본원의 각 청구항의 우선일 이전에 본 발명에 관한 분야에서의 상식이었다고 제안하거나 나타낸 것은 아니다.

Claims (13)

1. 전도성 요소 및 그와 연속적으로 일체를 이루는 절연성 폴리머 요소를 포함하는 복합 스트립 형태의 음극 부식방지용 양극으로서,
   상기 전도성 요소는 표피 촉매 코팅이 제공된 금속 기판을 포함하는 양극.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 기판은 티타늄 메쉬 또는 중실, 펀칭 또는 팽창된 시트이며, 상기 촉매는 귀금속들 또는 그 산화물들을 포함하는 양극.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 기판과 상기 절연성 폴리머 요소는 그 전체 길이를 따라서 병치되며, 상기 절연성 폴리머 요소에는 다수의 구멍들 또는 개구들이 구비되는 양극.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 절연성 폴리머 요소는 상기 금속 기판을 그 내부에 수용하기에 적합한 절첩식 구조물인 양극.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 절첩식 구조물에는 이 구조물을 절첩 위치에 유지시키기 위한 선택적으로 제거가능한 체결 수단이 제공되는 양극.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연성 폴리머 요소는 상기 전도성 요소의 에지들을 수용하거나 봉입하기 위한 한 쌍의 레일들을 포함하는 양극.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연성 폴리머 요소에는 무장 콘크리트 구조물의 다수의 보강 바들의 프로파일과 매치되기에 적합한 다수의 오목부들이 구비되는 양극.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연성 폴리머 요소는 유색성 또는 발광성인 양극.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연성 폴리머 요소는 자성체인 양극.
10. 금속 보강 바들이 제공된 시멘트계 구조물에 매립되는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 복합 스트립 형태의 적어도 하나의 양극을 포함하는 음극 부식방지 시스템으로서,
    상기 양극은 상기 절연성 폴리머 요소에 대응해서만 상기 금속 바들과 직접 접촉하는 음극 부식방지 시스템.
11. 제 10 항의 음극 부식방지 시스템의 설치 방법으로서,
    - 복합 스트립 형태의 상기 양극을 다수의 금속 보강 바들 상에 내려놓아서 상기 양극을 상기 절연성 폴리머 요소를 통해서만 상기 바들과 접촉시키고, 상기 바들과 대응하는 상기 절연성 폴리머 요소의 오목부들의 선택형 하우징과 접촉시키는 단계, 및
    - 스트립 형태의 상기 양극으로 커버된 상기 금속 바들 위에 액상 콘크리트를 붓고 이후 시멘트계 구조물을 굳히는 단계를 순차적 또는 동시적으로 포함하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 양극을 내려놓는 단계는 코일 모양으로 감겨있는 스트립 형태의 상기 양극을 권선해제함으로써 이루어지는 방법.
13. 실질적으로 도면들을 참조하여 상기 설명된 음극 부식방지용 양극.
    

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