JP2004027709A

JP2004027709A - Corrosion proofing reinforced concrete assembly and its corrosion prevention method

Info

Publication number: JP2004027709A
Application number: JP2002187650A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kobayashi; 小林　俊秋; Shiyounei Go; 呉　承寧
Original assignee: Oriental Construction Co
Current assignee: Oriental Construction Co
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: JP3766043B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a corrosion proofing reinforced concrete assembly constituted by fixing a carbon fiber sheet to a concrete structure so as to provide both of electric conductivity and adhesion strength to obtain both effects of electrical corrosion prevention effect and reinforcing effect. <P>SOLUTION: This corrosion proofing reinforced concrete assembly is provided with the concrete structure 3 including concrete and a steel member 2, the carbon fiber sheet 5 provided on a surface of the concrete structure, and a current carrying means connected with the steel member and the carbon fiber sheet. An adhesive layer 4a bonding both of the surface of the concrete structure and the carbon fiber sheet and an electrical conductive material layer 4b having higher electric conductivity than adhesive are arranged between the surface of the concrete structure and the carbon fiber sheet by dividing them from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は防食補強コンクリート組立体及びその防食方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート構造物やプレストレスドコンクリート構造物などのコンクリート構造物においては、酸素、水および塩化物イオン等の浸透によって、鉄筋あるいは鋼材に腐食が発生することがある。このように鋼材等が腐食すると腐食生成物によりコンクリートにひび割れが発生し、腐食をさらに加速させ、最終的にはコンクリート構造物の強度等が低下する。
【０００３】
コンクリート構造物における鋼材等の腐食を防止する極めて有効な方法として、電気防食法がある。即ち、電位を変化させない状態におけるコンクリート構造物中の鋼材等の表面ではアノード反応（酸化反応）及びカソード反応（還元反応）が同時並行的に起こり腐食電池を形成してその結果鉄水和酸化物等が発生し腐食が起こるのに対し、鋼材等の電位を変化させることにより、鋼材等の表面でカソード反応のみが起こる状態とすることができ、その結果鉄水和酸化物等の発生を防止することができる。
【０００４】
電気防食法を行うためには、一般的にはコンクリート表面に陽極を設け、一方鋼材等を陰極とする。これによりコンクリートを介して鋼材へ電流を供給して鋼材の電位を卑方向に変化させて防食を実現する。
【０００５】
コンクリート表面に設ける陽極の材料には、電気伝導性が高いこと、安定性、耐久性、経済性に優れること、及び施工が簡便であること等の性能が求められる。現在実用化されている陽極としては、白金系金属酸化物を表面に被覆したチタン線、亜鉛、炭素繊維線等が使用されている。
【０００６】
特に、炭素繊維のシートを陽極として用いた場合には、コンクリート表面を幅広く覆うことにより、コンクリート表面への電位分布をより均一にし、陽極表面での塩素ガスの発生等を抑制することができ、併せて炭素繊維シートによるコンクリート構造物の耐力の補強を行うことができるものである。
【０００７】
これらの炭素繊維シートは、通常、一方向材等の、炭素繊維が当該シート内の一方向以上の方向に平行に配列されたものとなっている。そして、この炭素繊維の方向に沿った炭素繊維の引張強度により、コンクリート構造物の耐力の補強を行うことができるものである。
このように炭素繊維シートを電気防食用陽極兼耐力補強材として適用する場合、炭素繊維シートは導電性接着剤によりコンクリート構造物表面に貼り付けられる。この導電性接着剤は、炭素繊維シートから鋼材に充分に電流を流すため、高い導電率が求められるものであり、同時にコンクリート構造物を補強するためには大きな付着強度が要求されるものであるが、導電性接着剤の導電性と付着強度を自在に調整することは困難であるのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、導電性と付着強度との両方を兼ね備えるように炭素繊維シートがコンクリート構造物に固定され、電気防食効果と補強効果との両効果が得られる防食補強コンクリート組立体及びその防食方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明では、コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物と、該コンクリート構造物の表面上に設けられた炭素繊維シートと、該鋼材及び該炭素繊維シートに接続された通電手段とを備え、前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間には、両者を付着させるための接着剤層と、該接着剤よりも導電性が高い導電性材料の層とを区分けして配置したことを特徴とする防食補強コンクリート組立体が提供される。
本発明では、コンクリート構造物表面と炭素繊維シートとの間に、接着剤層と導電性材料層とが重ならないように配置されるので、炭素繊維シートは接着剤層によりコンクリート構造物表面に強固に付着されて一体となり、炭素繊維自体が有する引張強度により、コンクリート構造物の耐力の補強が行なわれると共に、導電性材料層では導電性能と耐久性に優れた導電性材料の使用が可能になり、電気防食を行う際にコンクリート構造物の表面全体にわたって安定した電位分布をもたらすことができ、通電する電圧を高くしなくても防食を達成することができる。つまり、多くの場合、導電性能と耐久性に優れた導電性材料は、付着強度が低くなりやすいため、接着剤層と導電性材料層とを区分けして配置すれば、耐力補強効果と電気防食効果の両方が達成可能になる。
【００１０】
また本発明では、上記防食補強コンクリート組立体の該鋼材を陰極とし、該炭素繊維シートを陽極とするように通電することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の防食方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
前記炭素繊維シートとは、炭素繊維を含む導電性のシートであり、具体的には、シートの長さ方向に延長する直径７〜１０μｍの炭素繊維を、密に、例えば幅方向１ｍあたり１千万本以上並べて織込んだシートであって、厚さが０．０５〜０．２ｍｍのものを挙げることができる。このような炭素繊維シートとしては、例えば「ＴＵクロス」（商品名、日石三菱（株）製）を用いることができる。
【００１２】
前記炭素繊維シートの体積抵抗率は、５×１０^−４〜１×１０^−３Ω・ｃｍであることが、陽極の荷電電圧をより低くすることができるので好ましい。
前記炭素繊維シートの引張強度は、約３０，０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、特に約３５，０００〜７２，０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、また引張弾性係数は約２．３５×１０^６〜８．００×１０^６ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが、強度の高いコンクリート防食補強装置を得ることができるために好ましい。
【００１３】
前記炭素繊維シートは、１方向性シート（シートの面上の１方向のみに炭素繊維が密に配置されているもの）、２方向性シート（シートの面上の１方向及びそれに直交する方向に炭素繊維が密に配置されているもの）及びそれ以上の方向に炭素繊維が配置されているもののいずれでもよい。特に、直線性に優れ、炭素繊維の引張強度をより効率的に利用できる１方向性シートが好ましい。
また、前記炭素繊維シートは、炭素繊維以外の他の繊維を含むことができる。具体的には、例えば、１方向性の炭素繊維を保持するためのガラス繊維等の繊維を含むことができる。
【００１４】
前記炭素繊維シートは、矩形又はそれ以外の形状のコンクリート構造物の表面に適合する形状としても良く、通常、少なくともその長さ方向に炭素繊維が密に配置された矩形の形状とすることができる。
【００１５】
本発明の組立体において、前記炭素繊維シートは、コンクリート構造物表面上に、炭素繊維の引張強度がコンクリート構造物を補強する方向になるように設けることが好ましい。具体的には例えば、細長い直方体の梁の底面に、その長さ方向に炭素繊維が延長するように炭素繊維シートを設けることができる。また、コンクリート構造物全表面の電気防食を達成するために、補強が必要な面以外の面に前記防食補強装置及び／又は他の電気防食用の電極を設けることができる。さらに、必要に応じ、十分な補強を達成するために、炭素繊維シートを、コンクリート構造物表面上に２層以上設けることができる。
【００１６】
前記炭素繊維シートをコンクリート構造物表面上に設ける際には、前記接着剤層及び前記導電性材料層により炭素繊維シートをコンクリート構造物表面上に貼付した後、さらにエポキシ樹脂等の接着剤を炭素繊維シートの中に含浸させることが好ましく、これにより炭素繊維シートの接着強度及び耐久性を向上させることができる。
【００１７】
前記炭素繊維シートは、例えば、ニッケルなどの高い耐酸化力を有する金属により薄く均一に被覆されたシートを使用することが可能である。この高耐酸化金属による被覆の態様としては、例えば、炭素繊維の一本一本を薄く均一に被覆してこの炭素繊維により炭素繊維シートが構成されるか、あるいは、シートの表面、裏面、端辺の全てを薄く均一に被覆されるか、いずれかの態様を選択可能である。このように高耐酸化金属で炭素繊維シートを被覆すれば、陽極材としての炭素繊維シートの分極抵抗を小さくでき、炭素の消費を低減することができる。
【００１８】
前記接着剤層と前記導電性材料層とは、前記炭素繊維シートの繊維方向に延びる縞模様状に配置することが好ましい。このように配置すれば、炭素繊維の電極部分と補強部分を均一に分散することができる、繊維方向の導電率と引張強度は繊維直角方向に比較して極めて高いなどの理由により、電極と補強機能を有効且つ均一に利用することができる効果が得られる。
【００１９】
前記導電性材料層は、水分保持性能と、接着剤よりも良好な導電性とを有し、かつ、炭素繊維シートがコンクリート構造物表面から剥がれない程度の付着力を有する材料から構成する。この導電性は、炭素繊維シートとコンクリート構造物表面との接触抵抗を低く抑制し、また流電陽極としての炭素繊維シートの性能を保持可能な程度であることが好ましく、例えば、硬化した際の体積抵抗率が１０Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。また水分保持性能は、流電陽極としての炭素繊維シートの電位上昇を抑制することができる程度であることが好ましい。
【００２０】
前記導電性材料層は、例えば、ベントナイト、生石灰、ＭｇＳＯ_４、ＭｇＣｌ_２を含む材料から構成することが可能である。この材料には、付着強度を期待することはできないものの、水分保持性能という点では良好な結果が得られる。
また前記導電性材料層は、例えば、石膏（ＭｇＳＯ_４・Ｈ_２Ｏ）、ＮａＣｌ、黒鉛を含む材料から構成することが可能である。この材料には、上記と同様に付着強度は多く期待できないが、炭素繊維シートとコンクリート構造物表面との接触抵抗の低減という点では優れた効果が得られる。なお、上記黒鉛は粒子にニッケルなどの金属膜を設けたものを使用しても良い。
【００２１】
前記接着剤層は、炭素繊維シートがコンクリート構造物表面に強固に付着するものであれば良く、例えば、エポキシ樹脂等を挙げることができて、硬化した際にコンクリート表面と炭素繊維シートとの間において２０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の接着強度が得られることが好ましい。
【００２２】
本発明の組立体は、防食電流を供給するために通電装置を備える。この通電装置は、防食電流を供給することができるものであれば特に限定されず、市販のもの等の各種の直流安定化電源装置等を用いることができる。前記通電装置の陰極には鋼材が接続され、前記通電装置の陽極には炭素繊維シートが接続されることが、電気防食を効果的に行うことができるため好ましい。前記通電装置と前記炭素繊維シートとの接続は、電気的な接続が達成されるものであれば特に限定されず、脱着可能なものでも固着されたものでも一体として成形されたものでもよい。
【００２３】
本発明の防食補強コンクリート組立体は、必要に応じて、電気防食における防食電流量の調整、鉄筋電位による防食効果の確認などのために、照合電極を含むことができる。前記照合電極としては、塩化銀電極又は鉛電極等を用いることができる。前記照合電極は、前記コンクリート構造物中の、前記鋼材の近傍に設けることが好ましい。
【００２４】
前記コンクリート構造物を構成するコンクリートは、セメント、水、細骨材及び粗骨材等を含む通常のコンクリートに加え、モルタル、セメントペースト等を硬化させたものを含む。前記コンクリート構造物は、前記コンクリートと、鋼材とを含む構造物である。前記鋼材とは、広くコンクリート内に設けられる金属をいい、鉄筋コンクリート中に設けられる鉄筋及びプレストレストコンクリート中に設けられる鋼材等の、コンクリートの耐久性等を高める等の目的でコンクリート内に設けられる金属を含む。
【００２５】
本発明の防食補強コンクリート組立体は、新たにコンクリート構造物を建造するにあたり組み立てることができるが、既存のコンクリート構造物の補修として、既存のコンクリート構造物の表面上に前記炭素繊維シートを設け、既存のコンクリート中の鋼材を陰極とし前記炭素繊維シートを陽極とするよう通電装置を接続することにより組み立てることもできる。
【００２６】
既存のコンクリート構造物の補修として本発明の防食補強コンクリート組立体を組み立てる場合は、前記防食補強装置を設けるのに先立ち、コンクリート構造物中の鋼材に排流端子等を設け、又コンクリート構造物中に前記照合電極を設けることが好ましい。また、コンクリート構造物中の全ての鋼材が電気的に導通しているかを確認し、必要に応じて溶接等により鋼材を導通させることが好ましい。そして、コンクリート構造物表面に付着している汚れやレイタンス等を、サンドブラストや超高圧ウォータージェット等で取り除き、さらにコンクリートの粉末を圧縮空気で取り除く等の処理を行うことが好ましい。
【００２７】
前記炭素繊維シートの貼付は、乾燥したコンクリート構造物表面に縦縞模様にマスキングテープを貼り、このマスキングテープが貼られていないコンクリート表面にローラー刷毛やゴムべら等で均一に接着剤を塗布し、その後マスキングテープを剥がして、接着剤が塗布されていないコンクリート表面に導電性材料を塗布した後、直ちに前記炭素繊維シートを付着させ、さらにシート表面を繊維方向へゴムべら等でしごき、さらに前記含浸用の接着剤を含浸させることにより行うことができる。
【００２８】
本発明の防食方法は、前記防食補強コンクリート組立体内の鋼材を陰極とし該炭素繊維シートを陽極とするよう通電して防食することができる。
【００２９】
前記通電する際の好ましい通電量は、防食補強コンクリート組立体の構造等に応じて異なるため、通電試験によって決定することが好ましい。具体的には、以下の手順により決定することができる。
１）前記鋼材の自然電位を測定する。
２）分極試験により、通電電流量と前記鋼材の電位との関係を求める。
３）自然電位からの所要分極量を得るための通電電流量を求める。
４）３）で求められた通電電流量で２４時間以上通電する。
５）復極試験により、所定の復極量（１００ｍＶ以上）が得られるか確認する。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３１】
図３は本発明の防食補強コンクリート組立体１を示す模式図である。
防食補強コンクリート組立体１は、既存の鉄筋コンクリート構造物３に炭素繊維シート５を設け、鉄筋２及び炭素繊維シート５に電源装置８などを接続して組み立てたものであって、鉄筋コンクリート構造物３の表面と炭素繊維シート５との間には、接着剤層４ａと導電性材料層４ｂとが重ならないように区分けして配置される。
【００３２】
さらに詳細に説明すれば、既存の鉄筋コンクリート構造物３の劣化部ははつられ、コンクリートの表面金属が除去され、セメントペーストでコンクリートの表面が下地処理される。コンクリート中の鉄筋２にはリード線がスポット溶接により接続され、排流端子９及び測定端子１２が設けられる。そして、鉄筋２にはプラスチックバンドで塩化銀照合電極１０が固定された。また、鉄筋コンクリート構造物中に存在する鉄筋２の全てが電気的に導通しているかどうかが測定され、導通していない鉄筋があれば溶接して接続し全ての鉄筋が導通される。
【００３３】
次に、コンクリート構造物３の表面に付着している汚れやレイタンス等はサンドブラストや超高圧ウォータージェット等で取り除かれ、コンクリートの粉末が圧縮空気で取り除かれる。コンクリートの表面が乾燥した後、コンクリート表面には、図１の模式図に示したように接着剤層４ａと導電性材料層４ｂとが縦縞模様状に塗布される。すなわち、コンクリート表面の複数の箇所に縦縞模様状にマスキングテープが貼られ、これらマスキングテープが貼られていないコンクリート表面にローラー刷毛やゴムべら等で均一にエポキシ系樹脂接着剤が塗布されて接着剤層４ａが形成され、その後マスキングテープが剥がされて、エポキシ樹脂系接着剤４ａが塗布されていない縦縞部分に導電性材料が塗布されて導電性材料層４ｂが形成された後、直ちに炭素繊維シート５が貼り付けられ、シート表面が繊維方向へゴムべらでしごかれ、さらにその上からエポキシ系樹脂接着剤６が繊維の中に含浸させられる。なお、エポキシ系樹脂接着剤６の上には、図２及び図３に示したように、さらに炭素繊維シート７を貼り付けることも可能である。
【００３４】
そして、炭素繊維シートの端部をねじ止めでリード線９ｂと接続した後、直流電圧計を用いて、設置した炭素繊維シート陽極が電気的に導通していることが確認される。
【００３５】
さらに、直流電源装置８を収納する電源ボックスがコンクリート製の台座にアンカーボルトで固定される。排流端子９ａが陰極側となり、リード線９ｂが陽極側となるよう、これらと直流電源装置８とが接続れる。接続のための線及び接続箇所等は全て絶縁材と防水材で処理される。
以上のようにして本発明の防食補強コンクリート組立体１は形成される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の防食補強コンクリート組立体では、接着剤層と導電性材料層とが重ならないように、コンクリート表面上に別々に区分けして配置されるので、炭素繊維シートは接着剤層によりコンクリート構造物表面に強固に付着されて一体となり、コンクリート構造物の耐力補強がなされる一方で、導電性材料層では導電性能と耐久性に優れた導電性材料の使用が可能になり、コンクリート構造物に安定した電位分布をもたらすことができ、従来と比較すると低い電圧で防食達成が可能になる。また接着剤層と導電性材料層の面積比は容易に調整可能であるため、電気防食効果と耐力補強効果とをそれぞれ自在に調整することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の防食補強コンクリート組立体の構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の防食補強コンクリート組立体の構成を説明するための模式図である。
【図３】本発明の防食補強コンクリート組立体の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１　防食補強コンクリート
２　鉄筋
３　鉄筋コンクリート構造物
４ａ　接着剤層
４ｂ　導電性材料層
５　炭素繊維シート
６　エポキシ系樹脂接着剤
７　炭素繊維シート
８　電源装置
９　排流端子
９ｂ　リード線
１０　照合電極
１１　電圧計
１２　測定端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an anticorrosion reinforced concrete assembly and its anticorrosion method.
[0002]
[Prior art]
In a concrete structure such as a reinforced concrete structure or a prestressed concrete structure, corrosion of a reinforcing bar or a steel material may occur due to penetration of oxygen, water, chloride ions, and the like. When the steel material corrodes in this way, cracks are generated in the concrete due to corrosion products, and the corrosion is further accelerated, and finally the strength of the concrete structure is reduced.
[0003]
As an extremely effective method for preventing corrosion of steel and the like in a concrete structure, there is an electrolytic protection method. That is, an anode reaction (oxidation reaction) and a cathode reaction (reduction reaction) occur simultaneously in parallel on the surface of a steel material or the like in a concrete structure in a state where the potential is not changed, forming a corrosion battery, and as a result, iron hydrated oxide By changing the potential of steel, etc., it is possible to make a state where only the cathode reaction occurs on the surface of steel, etc., while preventing the occurrence of iron hydrated oxides, etc. can do.
[0004]
In order to perform the cathodic protection method, an anode is generally provided on the concrete surface, while a steel material or the like is used as a cathode. In this way, an electric current is supplied to the steel material through the concrete to change the potential of the steel material in the base direction, thereby realizing corrosion prevention.
[0005]
The material of the anode provided on the concrete surface is required to have properties such as high electric conductivity, excellent stability, durability, and economy, and simple construction. As the anode currently in practical use, titanium wires, zinc, carbon fiber wires, etc., whose surfaces are coated with a platinum-based metal oxide, are used.
[0006]
In particular, when a carbon fiber sheet is used as the anode, by covering the concrete surface widely, the potential distribution on the concrete surface can be made more uniform, and the generation of chlorine gas on the anode surface can be suppressed, At the same time, the strength of the concrete structure can be reinforced by the carbon fiber sheet.
[0007]
These carbon fiber sheets usually have carbon fibers, such as unidirectional materials, arranged in parallel in one or more directions in the sheet. The tensile strength of the carbon fibers along the direction of the carbon fibers can reinforce the proof stress of the concrete structure.
When the carbon fiber sheet is used as an anode for electrolytic protection and as a strength-proof reinforcing material, the carbon fiber sheet is attached to the surface of the concrete structure with a conductive adhesive. This conductive adhesive is required to have a high electrical conductivity in order to allow a sufficient current to flow from a carbon fiber sheet to a steel material, and at the same time, a large adhesive strength is required to reinforce a concrete structure. However, at present, it is difficult to freely adjust the conductivity and adhesion strength of the conductive adhesive.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an anticorrosion reinforced concrete assembly in which a carbon fiber sheet is fixed to a concrete structure so as to have both conductivity and adhesion strength, and both an anticorrosion effect and a reinforcement effect are obtained, and its anticorrosion It is to provide a method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned conventional problems, in the present invention, a concrete structure including concrete and a steel material provided in the concrete, a carbon fiber sheet provided on the surface of the concrete structure, the steel material, An electricity supply means connected to the carbon fiber sheet; an adhesive layer for adhering the two to the concrete structure surface and the carbon fiber sheet; and a conductive material having a higher conductivity than the adhesive. A corrosion-resistant reinforced concrete assembly is provided, wherein a layer of a conductive material is disposed separately.
In the present invention, since the adhesive layer and the conductive material layer are arranged so as not to overlap between the concrete structure surface and the carbon fiber sheet, the carbon fiber sheet is firmly attached to the concrete structure surface by the adhesive layer. The strength of the carbon fiber itself is strengthened by the tensile strength of the carbon fiber itself, and the strength of the concrete structure is reinforced, and the conductive material layer allows the use of a conductive material with excellent conductive performance and durability. In addition, it is possible to provide a stable potential distribution over the entire surface of the concrete structure when performing electrolytic protection, and it is possible to achieve anticorrosion without increasing the applied voltage. In other words, in many cases, a conductive material having excellent conductive performance and durability tends to have low adhesion strength. Therefore, if the adhesive layer and the conductive material layer are arranged separately, the proof stress reinforcing effect and the cathodic protection are provided. Both effects will be achievable.
[0010]
The present invention also provides a method for preventing corrosion of a corrosion-resistant reinforced concrete assembly, characterized in that the steel material of the corrosion-resistant reinforced concrete assembly is used as a cathode and the carbon fiber sheet is used as an anode.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The carbon fiber sheet is a conductive sheet containing carbon fibers. Specifically, carbon fibers having a diameter of 7 to 10 μm that extend in the length direction of the sheet are densely, for example, 1000 per 1 m in the width direction. More than ten thousand sheets are woven in a row and have a thickness of 0.05 to 0.2 mm. As such a carbon fiber sheet, for example, “TU cloth” (trade name, manufactured by Mitsubishi Nisseki Co., Ltd.) can be used.
[0012]
The volume resistivity of the carbon fiber sheet is preferably 5 × 10 ⁻⁴ to 1 × 10 ⁻³ Ω · cm, because the charging voltage of the anode can be further reduced.
Tensile strength of the carbon fiber sheet is about 30,000kgf / cm ² or more, particularly about 35,000~72,000kgf / cm ² or more and a tensile modulus of elasticity of about 2.35 × ¹⁰ 6 ~8.00 × ¹⁰ ⁶ kgf / cm ² is preferable because a concrete corrosion prevention and reinforcement device with high strength can be obtained.
[0013]
The carbon fiber sheet is a unidirectional sheet (a sheet in which carbon fibers are densely arranged only in one direction on the sheet surface), and a bidirectional sheet (one direction on the sheet surface and a direction orthogonal thereto). Carbon fibers are densely arranged) and those in which the carbon fibers are arranged in a higher direction. In particular, a unidirectional sheet which is excellent in linearity and can use the tensile strength of carbon fiber more efficiently is preferable.
Further, the carbon fiber sheet may include fibers other than carbon fibers. Specifically, for example, fibers such as glass fibers for holding unidirectional carbon fibers can be included.
[0014]
The carbon fiber sheet may have a rectangular shape or a shape that conforms to the surface of a concrete structure having a shape other than that, and can usually have a rectangular shape in which carbon fibers are densely arranged at least in its length direction. .
[0015]
In the assembly of the present invention, it is preferable that the carbon fiber sheet is provided on the surface of the concrete structure so that the tensile strength of the carbon fiber is in a direction for reinforcing the concrete structure. Specifically, for example, a carbon fiber sheet can be provided on the bottom surface of an elongated rectangular parallelepiped beam so that the carbon fibers extend in the length direction. In addition, in order to achieve the cathodic protection of the entire surface of the concrete structure, the anticorrosion reinforcing device and / or another cathodic protection electrode can be provided on a surface other than the surface requiring reinforcement. Further, if necessary, two or more carbon fiber sheets can be provided on the surface of the concrete structure in order to achieve sufficient reinforcement.
[0016]
When providing the carbon fiber sheet on the surface of the concrete structure, after bonding the carbon fiber sheet on the surface of the concrete structure by the adhesive layer and the conductive material layer, an adhesive such as epoxy resin is further applied to the carbon fiber sheet. It is preferable to impregnate into the fiber sheet, whereby the adhesive strength and durability of the carbon fiber sheet can be improved.
[0017]
As the carbon fiber sheet, for example, a sheet that is thinly and uniformly coated with a metal having high oxidation resistance such as nickel can be used. As a mode of the coating with the high oxidation resistant metal, for example, a carbon fiber sheet is formed by thinly and uniformly coating each carbon fiber, or a carbon fiber sheet is formed by the carbon fiber, Either one of the sides can be selected, or all sides can be coated thinly and uniformly. If the carbon fiber sheet is coated with the metal having high oxidation resistance as described above, the polarization resistance of the carbon fiber sheet as the anode material can be reduced, and the consumption of carbon can be reduced.
[0018]
It is preferable that the adhesive layer and the conductive material layer are arranged in a stripe pattern extending in a fiber direction of the carbon fiber sheet. With this arrangement, the electrode portion and the reinforcing portion of the carbon fiber can be uniformly dispersed, and the conductivity and tensile strength in the fiber direction are extremely higher than those in the direction perpendicular to the fiber. The effect that the function can be used effectively and uniformly can be obtained.
[0019]
The conductive material layer is made of a material having moisture retention performance and better conductivity than an adhesive, and having an adhesive force to the extent that the carbon fiber sheet does not peel off from the surface of the concrete structure. The conductivity is preferably low enough to suppress the contact resistance between the carbon fiber sheet and the surface of the concrete structure, and to the extent that the performance of the carbon fiber sheet as a galvanic anode can be maintained, for example, when cured. It is preferable that the volume resistivity is 10 Ω · cm or less. Further, it is preferable that the water retention performance is such that the potential rise of the carbon fiber sheet as the galvanic anode can be suppressed.
[0020]
The conductive material layer can be made of, for example, a material containing bentonite, quicklime, MgSO ₄ , and MgCl ₂ . Although this material cannot be expected to have adhesive strength, good results can be obtained in terms of moisture retention performance.
The conductive material layer can be made of a material containing, for example, gypsum (MgSO ₄ .H ₂ O), NaCl, and graphite. Although this material cannot be expected to have high adhesion strength as in the above, it is possible to obtain an excellent effect in terms of reducing the contact resistance between the carbon fiber sheet and the surface of the concrete structure. The graphite may be one in which a metal film such as nickel is provided on the particles.
[0021]
The adhesive layer may be any material as long as the carbon fiber sheet is firmly attached to the surface of the concrete structure.For example, an epoxy resin may be used. In this case, it is preferable that an adhesive strength of 20 kgf / cm ² or more can be obtained.
[0022]
The assembly of the present invention includes an energizing device for supplying an anticorrosion current. The current-carrying device is not particularly limited as long as it can supply an anticorrosive current, and various types of DC stabilized power devices such as commercially available devices can be used. It is preferable that a steel material is connected to the cathode of the energizing device and a carbon fiber sheet is connected to the anode of the energizing device, because the electrolytic protection can be effectively performed. The connection between the current-carrying device and the carbon fiber sheet is not particularly limited as long as electrical connection is achieved, and may be a detachable one, a fixed one, or an integrally molded part.
[0023]
The anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention can include a reference electrode for adjusting the amount of anticorrosion current in electrolytic protection, confirming the anticorrosion effect by the rebar potential, and the like, if necessary. As the reference electrode, a silver chloride electrode, a lead electrode or the like can be used. It is preferable that the reference electrode is provided in the concrete structure in the vicinity of the steel material.
[0024]
The concrete constituting the concrete structure includes, in addition to ordinary concrete including cement, water, fine aggregate, coarse aggregate, and the like, mortar, cement paste, and the like. The concrete structure is a structure including the concrete and a steel material. The steel material refers to a metal widely provided in concrete, such as a reinforcing steel provided in reinforced concrete and a steel material provided in prestressed concrete, and a metal provided in concrete for the purpose of enhancing the durability and the like of concrete. Including.
[0025]
The anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention can be assembled in constructing a new concrete structure, but as a repair of an existing concrete structure, the carbon fiber sheet is provided on the surface of the existing concrete structure, It is also possible to assemble by connecting a current-carrying device so that steel in existing concrete is used as a cathode and the carbon fiber sheet is used as an anode.
[0026]
When assembling the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention as a repair of an existing concrete structure, prior to providing the anticorrosion reinforcement device, a drainage terminal or the like is provided on a steel material in the concrete structure, and It is preferable that the reference electrode is provided on the first electrode. In addition, it is preferable to check whether all the steel materials in the concrete structure are electrically conductive and to conduct the steel materials by welding or the like as necessary. Then, it is preferable to carry out a treatment such as removal of dirt or latence adhering to the surface of the concrete structure by sandblasting or an ultra-high pressure water jet, and further removing concrete powder by compressed air.
[0027]
The carbon fiber sheet is attached by applying a masking tape in the form of a vertical stripe on the surface of the dried concrete structure, and applying an adhesive uniformly with a roller brush or a rubber spatula to the surface of the concrete where the masking tape is not attached, and then masking. After the tape is peeled off and the conductive material is applied to the concrete surface on which the adhesive is not applied, the carbon fiber sheet is immediately adhered, and the sheet surface is further squeezed in the fiber direction with a rubber spatula or the like, and further the adhesion for impregnation is performed. It can be carried out by impregnating an agent.
[0028]
According to the anticorrosion method of the present invention, the steel material in the anticorrosion reinforced concrete assembly can be used as a cathode and the carbon fiber sheet can be used as an anode to prevent corrosion.
[0029]
Since the preferable amount of current when the power is supplied varies depending on the structure of the anticorrosion reinforced concrete assembly and the like, it is preferable to determine the amount by a current test. Specifically, it can be determined by the following procedure.
1) Measure the natural potential of the steel material.
2) The relationship between the amount of current and the potential of the steel material is determined by a polarization test.
3) The amount of current flow for obtaining the required amount of polarization from the natural potential is determined.
4) Energize for 24 hours or more with the amount of energizing current determined in 3).
5) Confirm whether a predetermined amount of repolarization (100 mV or more) can be obtained by a repolarization test.
[0030]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0031]
FIG. 3 is a schematic view showing the anticorrosion reinforced concrete assembly 1 of the present invention.
The anticorrosion reinforced concrete assembly 1 is formed by providing a carbon fiber sheet 5 on an existing reinforced concrete structure 3 and connecting a power supply 8 or the like to the reinforcing bar 2 and the carbon fiber sheet 5. Between the surface and the carbon fiber sheet 5, the adhesive layer 4a and the conductive material layer 4b are arranged so as not to overlap with each other.
[0032]
More specifically, the deteriorated portion of the existing reinforced concrete structure 3 is removed, the surface metal of the concrete is removed, and the surface of the concrete is ground-treated with cement paste. A lead wire is connected to the reinforcing bar 2 in the concrete by spot welding, and a drain terminal 9 and a measuring terminal 12 are provided. The silver chloride reference electrode 10 was fixed to the reinforcing bar 2 with a plastic band. In addition, it is measured whether or not all the reinforcing bars 2 existing in the reinforced concrete structure are electrically conductive. If there is a reinforcing bar that is not conductive, it is connected by welding and all the reinforcing bars are conductive.
[0033]
Next, dirt, latencies, and the like adhering to the surface of the concrete structure 3 are removed by sandblasting, an ultra-high pressure water jet, or the like, and concrete powder is removed by compressed air. After the surface of the concrete is dried, the adhesive layer 4a and the conductive material layer 4b are applied to the concrete surface in a vertical stripe pattern as shown in the schematic diagram of FIG. That is, a masking tape is stuck to a plurality of points on the concrete surface in the form of a vertical stripe, and an epoxy resin adhesive is uniformly applied by a roller brush or a rubber spatula to the concrete surface on which the masking tape is not stuck. 4a, the masking tape is peeled off, and the conductive material is applied to the vertical stripe portions where the epoxy resin adhesive 4a is not applied to form the conductive material layer 4b. Is adhered, and the sheet surface is wrung with a rubber spatula in the fiber direction, and the epoxy resin adhesive 6 is impregnated in the fiber from above. Note that, as shown in FIGS. 2 and 3, a carbon fiber sheet 7 can be further attached on the epoxy resin adhesive 6.
[0034]
Then, after the end of the carbon fiber sheet is connected to the lead wire 9b by screwing, it is confirmed using a DC voltmeter that the installed carbon fiber sheet anode is electrically conductive.
[0035]
Further, a power supply box containing the DC power supply 8 is fixed to a concrete base with anchor bolts. These are connected to the DC power supply 8 so that the discharge terminal 9a is on the cathode side and the lead wire 9b is on the anode side. All of the connecting wires and connection points are treated with an insulating material and a waterproof material.
As described above, the anticorrosion-reinforced concrete assembly 1 of the present invention is formed.
[0036]
【The invention's effect】
In the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention, the adhesive layer and the conductive material layer are separately arranged on the concrete surface so as not to overlap with each other. Strongly adhered to the surface and united, reinforcing the strength of concrete structures, while the conductive material layer allows the use of conductive materials with excellent conductive performance and durability, stabilizing concrete structures Thus, it is possible to achieve anticorrosion at a lower voltage than in the conventional case. In addition, since the area ratio between the adhesive layer and the conductive material layer can be easily adjusted, it is possible to freely adjust the electrolytic protection effect and the proof stress reinforcing effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a corrosion protection reinforced concrete assembly of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration of a corrosion protection reinforced concrete assembly of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of the anticorrosion reinforced concrete assembly of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 anticorrosion reinforced concrete 2 reinforcing bar 3 reinforced concrete structure 4 a adhesive layer 4 b conductive material layer 5 carbon fiber sheet 6 epoxy resin adhesive 7 carbon fiber sheet 8 power supply device 9 drain terminal 9 b lead wire 10 reference electrode 11 voltmeter 12 Measurement terminal

Claims

コンクリート及び該コンクリート内に設けられた鋼材を含むコンクリート構造物と、該コンクリート構造物の表面上に設けられた炭素繊維シートと、該鋼材及び該炭素繊維シートに接続された通電手段とを備え、
前記コンクリート構造物表面と前記炭素繊維シートとの間には、両者を付着させるための接着剤層と、該接着剤よりも導電性が高い導電性材料の層とを区分けして配置したことを特徴とする防食補強コンクリート組立体。A concrete structure including concrete and a steel material provided in the concrete, a carbon fiber sheet provided on the surface of the concrete structure, and a power supply means connected to the steel material and the carbon fiber sheet,
Between the surface of the concrete structure and the carbon fiber sheet, an adhesive layer for adhering them and a layer of a conductive material having higher conductivity than the adhesive are separately arranged. Anticorrosion reinforced concrete assembly characterized.

前記炭素繊維シートの表面に耐酸化金属層が設けられるか、あるいは前記炭素繊維シートを構成する炭素繊維が耐酸化金属により被覆されたものであることを特徴とする請求項１に記載の防食補強コンクリート組立体。The anticorrosion reinforcement according to claim 1, wherein an oxidation-resistant metal layer is provided on the surface of the carbon fiber sheet, or carbon fibers constituting the carbon fiber sheet are coated with an oxidation-resistant metal. Concrete assembly.

前記接着剤層と前記導電性材料層とは、前記炭素繊維シートの繊維方向に延びる縞模様状に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防食補強コンクリート組立体。The anticorrosion reinforced concrete assembly according to claim 1, wherein the adhesive layer and the conductive material layer are arranged in a stripe pattern extending in a fiber direction of the carbon fiber sheet.

請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の防食補強コンクリート組立体の該鋼材を陰極とし、該炭素繊維シートを陽極とするように通電することを特徴とする防食補強コンクリート組立体の防食方法。The anticorrosion reinforced concrete assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel material is used as a cathode and the carbon fiber sheet is used as an anode. Anticorrosion method.