JP4015933B2

JP4015933B2 - コンクリート構造物の製造方法

Info

Publication number: JP4015933B2
Application number: JP2002339521A
Authority: JP
Inventors: 浩司石井
Original assignee: 株式会社ピーエス三菱
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2003213804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼構造物やコンクリート構造物の鉄筋などの鋼材の防食に用いられる電極体に関し、更に詳しくは外部電源方式電気防食法に使用される陽極（アノード）電極の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
古来人類は、地球上に大量に存在し、比較的簡単に精錬でき加工性が良く安価で安定性のある金属として、大量の鉄（Ｆｅ）を利用してきた。しかし、近年、塩や酸性環境下の鋼構造物やコンクリート構造物中の鉄筋などの腐食が社会的な問題となっている。これは鋼構造物や鉄筋として使用される鉄（Ｆｅ）の化学的な性状が、通常の環境下ではその表面に薄い酸化鉄の不動態膜で覆われ安定しているが、海洋などの塩分環境下や環境汚染などによる酸性環境下ではその不動態膜が破壊され酸化が内部にまで進行し、ついには構造物の破壊にまで至る事態が発生するからである。
【０００３】
このことは古くから認識されており、その対策として、鉄の表面に異種金属をメッキするなどの腐食を防止する手段が実施されてきた。この手段には二通りあって、鉄（Ｆｅ）と化学的性質（イオン化傾向）の異なる亜鉛（Ｚｎ）や錫（Ｓｎ）をメッキしたもので、前者はトタン板、後者はブリキ板として知られている。トタン板は鉄よりイオン化傾向の大きい（腐食し易い）亜鉛をメッキすることによって、鉄自体よりも先に亜鉛を腐食させ、亜鉛を犠牲にして鉄を腐食から守ろうとするのに対し、後者のブリキ板は鉄よりイオン化傾向の小さい（腐食し難い）錫をメッキすることによって、鉄自体を覆い鉄を腐食から守ろうとする違いがある。
【０００４】
近年金属の腐食のメカニズムが解明され、金属の持つ固有の化学的性質（自然電位差）を積極的に利用して化学的性質の異なる異種金属を組合せて電気的に腐食を防止する電気防食技術が開発されている。電気防食技術には流電陽極方式、外部電源方式の二通りの方法があり、いずれも鉄を陰極（カソード）とし、これに対する異種金属を陽極（アノード）として利用するものである。
【０００５】
流電陽極方式は、鉄よりイオン化傾向の大きい（低電位の）、亜鉛やアルミニウム合金、マグネシウム合金などの犠牲電極片を陽極として、鉄の被防食体に添設しておき、自然界の電界質例えば海水中に浸漬し電気的回路を形成するものである。この電気回路が形成されると金属のもつ固有の電位差によって電流が流れ、鉄よりイオン化傾向の大きい亜鉛などの陽極がイオン化して溶出し、その陽極を犠牲にして被防食体である鉄の腐食が防止される。この方式は設置が簡単で特別な設備を必要しないこと等の利点はあるものの、犠牲となる陽極金属片の定期的な交換の必要性があり、また制御が難しいという欠点がある。
【０００６】
外部電源方式は、被防食体の鉄よりイオン化傾向の小さい金属、例えば白金などの貴金属を用いることが望ましいが高価であることから、白金メッキチタン線や鉛合金、黒鉛などを陽極片として用いる。そして、被防食体及び陽極片からそれぞれリード線を引き出し、これらを直流電源に接続し、電源から防食電流を流すことによって被防食体の腐食を防止するものである。防食の制御は直流電源の出力電圧を制御することによって簡単に行うことができる。電源のメンテナンスなどを必要とするが、電極体の交換などを必要としない利点がある。
【０００７】
本発明者は、外部電源方式の防食技術を橋桁に適用する技術を開示した。この技術は陽極として白金メッキチタン線の不溶性電極線条を被防食材である鋼材と一定間隔を保持するように電極線条に張力を付与し展張する技術である（例えば、特許文献１参照。）。このようにしたのは電極間の間隔が変動すると流れる防食電流が不均一になり防食効果を阻害するためである。従来の電極は細線状、細線をメッシュ状に織ったもの、又は薄いリボン状の形状のものが用いられていた。これらの電極は剛性が小さく変形し易く被防食体と均一な間隔に配設するには問題があった。
【０００８】
従来、エキスパンデッド不溶性金属メッシュの周縁部に電気防食用陽極材及び周縁部に電気的接続用の端子を取り付けたエキスパンデッド不溶性金属メッシュを、端子を露出させて電導性被覆材内に埋設した電気防食用陽極材が知らされている（例えば、特許文献２参照。）。すなわち、外部電極方式の防食技術において、エキスパンデッドメタルからなる不溶性金属メッシュは公知である。
【０００９】
イオン導通セメントを含むコンクリートブロックに包まれた陽極を備え、その中に活性層で包まれ両方に突出したバルブメタルコアを備え、鉄筋コンクリート中に固定し、鉄筋の周囲にコンクリートを打設して養生し、コアと鉄筋とを直流電源に接続した鉄筋コンクリート保護技術がある。（例えば、特許文献３参照。）。ここでは、電極を鉄筋コンクリート中に固定している。しかしアノード電極体をスペーサとして用いることは記載されていない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１５８３６５号公報（第２−３頁、図４〜６）
【特許文献２】
実開平５−５６９５５号（第１−２頁、図１）
【特許文献３】
米国特許第５６０９７４８号明細書（１９９７年３月１１日）（第１−４欄、図２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は簡単に配設することが可能で、被防食体との間隔を均一に保持することができ、被防食体と電極が直接接触することのないアノード電極体を用いたコンクリート構造物の製造方法提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属薄板からなる電極、または金属細線をメッシュ状に織って帯状に形成した電極であってＴｉを主成分とする非消耗電極を、モルタル又はコンクリートで被覆して長さ１ｍ程度、電極断面積０．１ｃｍ ² 程度、モルタル厚さ２．５ｃｍ程度の角棒を形成し、該角棒の長手方向端面に該電極の端部が露出した接続片を設けたアノード電極体を製作し、このアノード電極体をスペーサとして鉄筋を組込み、側型枠を建て込み、コンクリート構造物を製造することを特徴とするコンクリート構造物の製造方法である。
【００１３】
前記金属薄板からなる電極、または金属細線をメッシュ状に織って帯状に形成した電極に代えて公知のエキスパンドメタルから成る電極を用いてもよい。
【００１４】
また、前記アノード電極体をスペーサとすることに代えて鉄筋に結束固定することとしてもよい。
【００１５】
前記アノード電極体は長さ１ｍ程度のものを所定の長さに接続したものとし、電極断面積０．１ｃｍ²程度、モルタル厚さ２．５ｃｍ程度とする。スペーサとしてアノード電極と鉄筋との間隔が一定になるので好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例のアノード電極体１を示す斜視図である。帯状電極２をモルタル３で角棒状に被覆してある。帯状電極２は金属細線をメッシュ状に織って帯状に形成したものでもよく、金属薄板からなるものでもよく、エキスパンデッドメタルでもよい。アノード電極体１の長さは製造容易で取り扱い容易の観点から、約１ｍ程度に成形されている、帯状電極の断面積は、例えば０．１ｃｍ²程度でよく、モルタルの被覆角棒の寸法は、厚さ２．５ｃｍ程度とする。角棒端部から電極の端部を露出して接続片４としておき、構造物に電極体を配設するときは接続片４同士をスポット溶接等の手段で接続し、所望の長さとして使用すればよい。電極金属として被防食体である鉄筋の鉄（Ｆｅ）より自然電位が高く耐久性に富むチタン（Ｔｉ）細線をメッシュ（グリッド）状に形成した電極を使用したが、材料はこれに限定するものではない。使用可能な電極金属としては、鉄より電位の高い材料であればよく、ニッケル、錫、鉛、銅、銀、金、白金など及びこれらの合金材、メッキ材などをコストを勘案して選択すればよい。
【００１７】
図２は橋桁１０の断面図で、新規に桁を製作する場合のアノード電極体の配設図である。橋桁１０の底面近傍のコンクリート中にアノード電極体１を配設してある。これは、橋桁１０の製作時に橋桁１０の底版型枠の上にモルタルで被覆したアノード電極体１を所定の長さに接続して配置し、アノード電極体１をスペーサとして利用して桁の必要な鉄筋１１及びＰＣ鋼材１２を組み込み、側型枠を建て込み、通常の方法でコンクリート１３を打設し成形したものである。このアノード電極体１をスペーサとするのではなく鉄筋１１に結束線で固定し、別体のスペーサを使用してもよい。
【００１８】
図３は鉄筋の腐食によってコンクリートが剥離したコンクリート桁１０の補修にアノード電極体１を適用した参考例を示した。剥離部分の桁１０のコンクリート１３をはつり取り、鉄筋１１及びＰＣ鋼材１２の除錆を行い。さらに必要であれば防食塗装を施し、健全部分のコンクリートにインサート１５を埋設して正規のコンクリート断面に復元するための型枠１４をボルト１６で取付け、骨材１７及び充填モルタルを充填して補修した例である。この場合補修後の鉄筋などの腐食が再発しないように、防食のためにアノード電極体１を埋装した。
【００１９】
図４は本発明のアノード電極体１を使用する外部電源方式の電気防食法の説明図である。コンクリート１３中に埋装されたアノード電極から及びコンクリート桁１０の構造鉄筋１１からそれぞれリード線２４、２５を引き出し、外部に設置された直流電源２１に接続する。アノード電極体１の電極のリード線２４は、直流電源２１のプラス（＋）端子２２に、鉄筋１１からのリード線２５は直流電源２１のマイナス（−）端子２３に接続する。このようにすることにより、直流電源２１のプラス側からアノード電極１に防食電流が流れ鉄筋１１の腐食が防止される。この直流電源２１は大容量のものが必要な場合は、商用交流電源を整流して用いるとよい。
【００２０】
以上はコンクリート桁に適用した例で説明したが、桁に限らず他のコンクリート構造物の鉄筋の防食が可能である。更にコンクリート構造物に限定されず鋼構造物の鋼部材にアノード電極を添設配置することによって鋼部材そのものの防食を図ることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のアノード電極体は、鉄筋より自然電位の高いチタンを使用した外部電源方式の陽極電極を用い、薄板帯状の金属板、又は金属細線をメッシュ状に織った帯状の電極又はエキスパンドメタルから成る電極を、モルタルまたはコンクリートで角棒状に被覆し、角棒の長手方向端面から電極の端部を露出して接続片としたもので、モルタルで被覆することにより電極自体が鉄筋に直接接触することもなく、正確な電極間の間隔を確保することができ、均一な防食電流を流すことが可能となり、鉄筋などの被防食体の確実な腐食の防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のアノード電極体の斜視図である。
【図２】橋桁の断面図である。
【図３】鉄筋の腐食によってコンクリートが剥離したコンクリート桁の補修に適用した例の説明図である。
【図４】アノード電極体を使用する外部電源方式の電気防食法の説明図である。
【符号の説明】
１アノード電極体
２電極
３被覆体（モルタル又はコンクリート）
４接続片
１０コンクリート桁（橋桁）
１１鉄筋
１２ＰＣ鋼材
１３コンクリート
１４型枠
１５インサート
１６ボルト
１７骨材
２１直流電源
２２（＋）極端子
２３（−）極端子
２４、２５リード線

Claims

金属薄板からなる電極、または金属細線をメッシュ状に織って帯状に形成した電極であってＴｉを主成分とする非消耗電極を、モルタル又はコンクリートで被覆して長さ１ｍ程度、電極断面積０．１ｃｍ ² 程度、モルタル厚さ２．５ｃｍ程度の角棒を形成し、該角棒の長手方向端面に該電極の端部が露出した接続片を設けたアノード電極体を製作し、このアノード電極体をスペーサとして鉄筋を組込み、側型枠を建て込み、コンクリート構造物を製造することを特徴とするコンクリート構造物の製造方法。
前記金属薄板からなる電極、または金属細線をメッシュ状に織って帯状に形成した電極に代えてエキスパンドメタルから成る電極を用いることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の製造方法。