鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法
【課題】鉄筋コンクリートの電気抵抗率を安定化させることにより、外部電源方式に於いては該コンクリート内に配置された鉄筋の過防食を防止すること、及び流電陽極方式に於いては犠牲陽極の過大な消耗を防止することを可能にした鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食法を提供する。
【解決手段】表面含浸材７ｈを塗布する面に付着している泥やほこり等を除去し、塗布する面の表面含水率が８（％）以下であることを確認する。次に表面含浸材７ｈを標準的な塗布量、例えば０．２から０．２５（ｋｇ/ｍ２）を１回塗布する。塗布後は表面含浸材７ｈの塗布面が直接雨水等で濡れないように養生して４８時間放置し硬化させる。そして外部電源の陽極側に陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を、陰極側に図示しないスターラップ鉄筋を接続して通電試験や復極試験を行い適正な通電量を決定する。
【解決手段】表面含浸材７ｈを塗布する面に付着している泥やほこり等を除去し、塗布する面の表面含水率が８（％）以下であることを確認する。次に表面含浸材７ｈを標準的な塗布量、例えば０．２から０．２５（ｋｇ/ｍ２）を１回塗布する。塗布後は表面含浸材７ｈの塗布面が直接雨水等で濡れないように養生して４８時間放置し硬化させる。そして外部電源の陽極側に陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を、陰極側に図示しないスターラップ鉄筋を接続して通電試験や復極試験を行い適正な通電量を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物に於ける躯体を構成するコンクリートの含水率を低くかつ一定に保持して、該コンクリートの電気抵抗率を安定化させることにより、外部電源方式に於いては該コンクリート内に配置された鉄筋の過防食を防止すること、及び流電陽極方式に於いては犠牲陽極の過大な消耗を防止することを可能にした鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法に於ける一つの例として図７に示す特開２００６−２３２５５号公開特許公報に開示された技術がある。
これについて説明すれば、鉄筋コンクリート構造物のコンクリート１の表面１ａに、リチウム塩を含有する表面被覆材２を均質に塗布する。例えばチタンメッシュ等の陽極３をコンクリート中に設置する段階の前に、予めコンクリート表面にリチウム塩を含有する表面処理材２を塗布することにより、コンクリート１とチタンメッシュ等の陽極３との間に保水性が付与され、これによって均質な通電性が確保できる。
【０００３】
図７においては、表面被覆材２を模式的に表しており、実際は表面被覆材２がリチウム塩水溶液の場合には、塗布した後にコンクリート１内部に浸透するものであり、またセメント、樹脂、リチウム塩を含有するセメント系組成物の表面被覆材の場合には、当該セメント系組成物の層がコンクリート１の表面１ａと陽極３との間に形成されることとなる。
【０００４】
表面処理材２としては、リチウム塩の水溶液や、セメント、リチウム塩及び樹脂を含有するリチウム塩含有セメント系組成物等が挙げられる。いずれのリチウム塩を含有する表面被覆材２も、コンクリート１の表面１ａへの塗布により、表面１ａの吸湿性が増大し、結果としてコンクリート表面の体積抵抗が低下し、通電性の向上を図れる。リチウム塩としては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、亜硝酸リチウム及び硝酸リチウム等の吸湿性のリチウム塩を用いることができ、当該リチウム塩を単独、または複数混合して用いることもできるが、亜硝酸イオンによる防錆効果と毛細管充填による硬化体強度の向上の観点から亜硝酸リチウムを好適に使用できる。
【０００５】
また、吸湿性を有するリチウム塩を用いることにより、リチウムイオンが空気中の水分と結合し、この空気中の水分が集まってくることによりコンクリート１の表面１ａの保水性高め、導電性が向上するという作用を得られる。
尚、４は直流電源装置、５は鉄筋コンクリート構造物に配置された鉄筋である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３２５５９号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術は、叙上した構成であるので次の課題が存在した。
すなわち、従来の技術の外部電源方式の電気防食工法は、陽極材を設置するに先立って鉄筋コンクリート構造物の躯体を構成するコンクリートにリチウム塩系の表面処理材を塗布・含浸することにより該コンクリートと陽極材との間の保水性を向上させ、コンクリートの導電性を向上させて防食電流を確保している。ところが、鉄筋コンクリート構造物の内部又は鉄筋コンクリート構造物の背面からの水分の供給があるとコンクリートの電気抵抗率が変化してしまいその分布が均一ではなくなる。その結果、該コンクリート内に於いて均一な電気抵抗率を確保できなくなり、特に含水率の高い部位に於いては電気防食をするための適正電流を超えて過大な電流が流れ過防食状態を生じさせる。
【０００８】
この過防食状態においては、コンクリート内の水が電気分解して陰極を構成する鉄筋等の鋼材の外周部に水素が発生する。生成した水素の大部分は水素ガスとなり鉄筋コンクリート構造物の外部に放出されるが、一部の水素がコンクリート内の鉄筋に侵入・吸収され鉄筋の靭性や強度を急激に低下させる。この現象は水素脆化と呼称され、鉄筋を構成する鋼材の降伏強さが高くなるほど水素脆化を起こし易く少量の水素でも脆性破壊を生ずるので、鉄筋コンクリート構造物に於いては鉄筋の過防食を発生させてはならない。
【０００９】
従って鉄筋コンクリート構造物としてのプレテンション方式及びポストテンション方式のＰＣコンクリート構造物、例えば橋梁の主桁などは高強度の鋼材を使用したＰＣ鋼材を用いかつ該ＰＣ鋼材に予備引張り荷重を印加してあるので、脆性破壊を生ずる過防食の危険を避ける為に一般的な電気防食工法を適用することは困難である。特に従来の技術が示すような単にコンクリートと陽極材との間の保水性を向上させ過防食を起こし易い電気防食工法をＰＣ鋼材を用いたＰＣコンクリート構造物に適用することは難しいという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法は叙上の問題を解決すべく発明したものであり、次の構成、手段から成立する。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法において、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートの表面にシラン系、シロキサン系及びシラン・シロキシサン系のいずれか一種を含有する表面含浸材を塗布することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明に於いて、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、コンクリートの表面と鉄筋間に溝部を形成し、チタンリボンメッシュ電極（陽極材）を設置し、該溝部の空隙にモルタル又は注入材を充填した外部電源方式であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明に於いて、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、露出した鉄筋に適宜の間隔で亜鉛を含有する犠牲陽極材を該鉄筋と導通した埋め込み型犠牲陽極方式であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法は、叙上の構成を有するので次の効果がある。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法において、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートの表面にシラン系、シロキサン系及びシラン・シロキシサン系のいずれか一種を含有する表面含浸材を塗布することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を提供する。
このような構成としたので、塩水や雨水特に酸性雨など鉄筋を腐食させる物質がコンクリートの内部に侵入することを防止でき、鉄筋コンクリート構造物の製造時に不純物として塩分がコンクリートに混入している場合でも電気防食工法に於けるアノード反応で発生する塩素ガスやカソード反応で発生する水蒸気を前記表面含浸材を透過して鉄筋コンクリート構造物の外部に放散することができるので、塩素ガスや水蒸気が表面含浸材を破壊することがなく表面含浸材が長期間に亘り鉄筋コンクリート構造物の表面を保護することができ、表面含浸材が鉄筋コンクリート構造物の表面を被覆するので鉄筋コンクリート構造物の内部の含水率が低くかつ均一に安定的に保持されて、その結果、鉄筋に均一な防食電流を流過することができるので過防食を防止でき、過防食が発生しないので鉄筋が水素脆化を生ずることがなく鉄筋コンクリート構造物、特にＰＣコンクリート構造物の強度に於ける信頼性を維持しかつ強度を長期間に亘り保持できるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、コンクリートの表面と鉄筋間に溝部を形成し、チタンリボンメッシュ電極（陽極材）を設置し、該溝部の空隙にモルタル又は注入材を充填した外部電源方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、鉄筋コンクリート構造物に於けるコンクリートの表面に溝を切削加工し、陽極材としての線状のチタンリボンメッシュ電極を埋設することで該陽極材が陰極材としての鉄筋と短絡を起こす不具合を生じることなく電気防食工法を完成でき、施工の信頼性の向上と省力化をできるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、露出した鉄筋に適宜の間隔で亜鉛を含有する亜鉛製の犠牲陽極材を該鉄筋と導通した埋め込み型犠牲陽極方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、表面含浸材が鉄筋コンクリート構造物に於けるコンクリートの表面を被覆するので、該コンクリートの内部の含水率を低くかつ均一に安定的に保持することができるので、亜鉛を含有する犠牲陽極材の消耗が抑制され長期間に亘り亜鉛を含有する犠牲陽極材の交換及び増設が不要となり鉄筋コンクリート構造物の電気防食に係る維持・管理が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図である。
【図２】図１のＡ部に於ける詳細を示す垂直断面図である。
【図３】シラン系の表面含浸材をコンクリートの表面に塗布し、該コンクリートを垂直に切断して前記シラン系の表面含浸材がコンクリートの表面に含浸していることを示す垂直断面図である。
【図４】表面処理条件の異なる複数のコンクリート供試体を外気曝露試験に供する状態を示した斜視図である。
【図５】表面処理条件の異なる複数のコンクリート供試体を外気曝露試験に供した結果、曝露期間（週）に対するコンクリート供試体の重量変化（ｇ）の関係特性図である。
【図６】本発明に係る実施例を示す鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図であって、（ａ）はコンクリートのハツリ落しを行って鉄筋を露出し、該鉄筋に犠牲陽極を付設した状態を示す部分垂直断面図、（ｂ）は犠牲陽極を付設した鉄筋をモルタルで埋め戻した後に表面含浸材を塗布した状態を示す部分垂直断面図である。
【図７】従来の技術に於けるコンクリート構造物の電気防食工法の説明概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図を示している。図２は図１のＡ部に於ける詳細を示す垂直断面図である。
６は鉄筋コンクリート構造物としてのＰＣ橋であって、大概してＰＣ桁７と、地覆９とで構成されＰＣ桁７の下端面は図示しない橋台の上端面に設置してある。ＰＣ橋の支間長すなわち橋台と橋台の間隔は２０ないし４０（ｍ）程度であり、ＰＣ桁７の橋軸方向の長さも概ね２０ないし４０（ｍ）程度である。ＰＣ桁７はポストテンション方式のＰＣ桁である。ＰＣ桁７の内部は図示しない鉄筋を全域に配筋するとともに、特にＰＣ桁７の下部７Ｃ、７Ｄに図２に示すように複数のシース７ａで被覆したＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を配筋している。ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・はプレストレストコンクリートすなわちＰＣに圧縮力を付与する部材であって、ＰＣ鋼線すなわち直径８（ｍｍ）以下の高強度鋼、ＰＣ鋼棒すなわち直径１０（ｍｍ）以上の高強度鋼、及びＰＣ鋼撚り線すなわちＰＣ鋼線を撚り合わせた高強度撚り線などがあり、これらを総称してＰＣ鋼材と呼ぶ。シース７ａの材料は薄肉鋼管であり、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・は外部電源方式の電気防食工法に於いて、スターラップ鉄筋を介して図示しない外部電源の陰極に接続してある。尚、７ｃはＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ、・・・とシース７ａとの間隙に注入・充填したグラウトであって、グラウト７ｃの材料は無収縮セメントペースト又は無収縮モルタルである。
【００２０】
７ｅはコンクリート７ｄの表面に橋軸方向に連続してコンクリートカッター等の工具で加工した溝であり、シース７ａの近傍でかつシース７ａにまで貫通しない深さに加工する。
７ｆは前記溝７ｅに埋設した陽極材であって、チタンリボンメッシュによって作成し、図示しない外部電源の陽極側に接続してある。７ｇは陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を溝７ｅに固定するための無収縮モルタルである。７ｈはコンクリート７ｄの表面に刷毛やローラ等で塗布した例えば、１液性反応性シラン系の表面含浸材である。該表面含浸材７ｈはコンクリート７ｄの表面から内部に浸透してコンクリート７ｄが透水及び吸水することを防止する。表面含浸材７ｈはシラン系のほかシロキサン系又はシラン・シランシロキシサン系の表面含浸材であってもよい。
【００２１】
次に、当該１液性反応性シラン系の表面含浸材７ｈの特性について、図３ないし図５を用いて詳細に説明する。
図３はシラン系の表面含浸材７ｈをコンクリート７ｄの表面に塗布し、該コンクリート７ｄを垂直に切断して前記シラン系の表面含浸材７ｈがコンクリート７ｄの表面に含浸している状態を示す垂直断面図である。図３から分かるように表面含浸材７ｈはコンクリート７ｄの表面から２（ｍｍ）ないし４（ｍｍ）の深さまで含浸している。
【００２２】
図４は断面寸法１００（ｍｍ）×１００（ｍｍ）、長さ４００（ｍｍ）の直方体形状を有するコンクリート供試体１０を外気曝露試験に供した状態を示す斜視図である。６個のコンクリート供試体１０について、試験開始に先立って２個ずつ３種の同一の表面処理条件を与えた上で、約１４週間にわたり外気曝露試験を行なった。３種の表面処理条件とは、無処理すなわちコンクリート素地のままの状態、ケイ酸塩系改質材を０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合でコンクリート供試体１０に塗布したもの、及びシラン系の表面含浸材７ｈを０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合でコンクリート供試体１０に塗布したものの３種である。そして、1週間から２週間ごとに６個のコンクリート供試体１０の重量をそれぞれ測定して重量の変化を表したものが図５である。図５の曲線ａ及びｂは前記無処理のコンクリート供試体１０の重量の変化を表す。図５の曲線ｃ及びｄは前記ケイ酸塩系改質材を０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０の重量の変化を表す。図５の曲線e及びｆは前記シラン系の表面含浸材７ｈを０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０の重量の変化を表す。
【００２３】
約１４週間の試験期間中に図５に示すように３回の雨天があり、６個のコンクリート供試体１０は雨に濡れた。図５から分かるように、無処理のコンクリート供試体１０及びケイ酸塩系改質材を０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０は雨に濡れると雨水を吸水したために重量が増加し、好天の時には吸水した雨水を放出して乾燥して重量が減少し、当該コンクリート供試体１０の内部の水分量が安定化しないことが分かる。一方シラン系の表面含浸材７ｈを０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０はシラン系の表面含浸材７ｈの透水及び吸水防止作用によって、天候に拘らず雨天のときも雨水を吸収することなく、その重量は常に漸減傾向を保持してコンクリート供試体１０の内部の水分量がコンクリートの打設時よりも減少しつつ安定化していることが理解できる。
【００２４】
また、コンクリート７ｄに塗布したシラン系の表面含浸材７ｈは塩水や雨水、特に酸性雨など鉄筋を腐食させる物質がコンクリート７ｄの内部に侵入することを防止できると共にガス透過性を有するので、ＰＣ橋６のＰＣ桁７の製造時に細骨材に付着した不純物としての塩分がコンクリート７ｄに混入している場合でも、電気防食工法に於けるアノード反応で発生する塩素ガスやカソード反応で発生する水蒸気を前記表面含浸材７ｈを透過してＰＣ桁７の外部に放散することができる。
【００２５】
よって、コンクリート７ｄに発生した塩素ガスや水蒸気が表面含浸材７ｈを物理的に破壊することがなく表面含浸材７ｈが長期間に亘りコンクリート７ｄの表面を保護することができ、表面含浸材７ｈがコンクリート７ｄの表面を被覆しているのでコンクリート７ｄの内部の含水率が低くかつ均一に安定的に保持される。その結果、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に均一な防食電流を流過することができるので過防食を防止できる。
【００２６】
従って、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に対して過防食が発生しないのでＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・が水素脆化を生ずることがなくＰＣ橋６の強度に於ける信頼性を維持しかつ強度を長期間に亘り保持可能である。
尚、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を例に説明したが、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法はＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に限らず、一般の鉄筋コンクリート構造物に於ける鉄筋に対しても過防食の防止について同様の効果を有する。
【００２７】
次に本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施の形態について、その施工方法・手順等を説明する。
先ず鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を施工する鉄筋コンクリート構造物に於いて、電磁誘導方式やＸ線探査方式を用いてコンクリート７ｄの内部を探査して、シース７ａや鉄筋の位置やコンクリート７ｄの表面からシース７ａや鉄筋までの深さ、すなわちコンクリート７ｄのかぶりを測定する。そしてコンクリートカッター等の工具を用いて前記シース７ａや鉄筋を損傷又は切断することがないように注意して、コンクリート７ｄの表面から２０（ｍｍ）程度の溝７ｅを加工する。 該溝７ｅは前記シース７ａや鉄筋の長手方向に沿って図１に示すように複数本を加工する。そして、溝７ｅを加工した後に、番線などの異物が溝７ｅの露出していると、後工程の陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極と短絡して、正常に防食電流を流すことができないので、番線などの異物と陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極が短絡しないことを確認する。
【００２８】
次に溝７ｅに陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極の先端部を被覆し無収縮モルタル７ｇを充填してから、その無収縮モルタル７ｇの中に陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を埋設する。更に該陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極が外気に全く露出しないように陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極の上から無収縮モルタル７ｇを被覆する。そして、養生して無収縮モルタル７ｇを硬化させる。
【００２９】
次に、鉄筋コンクリート構造物に於けるシラン系の表面含浸材７ｈの塗布範囲を確定する。
表面含浸材７ｈの塗布範囲は降雨や降雪で濡れ易くまた降雨や降雪が滞留して乾燥しにくい部位を対象にする。具体的には図１に示すように、ＰＣ桁７の下部7Ｃ、7Ｄの外周部及びＰＣ桁７の中間部７Ｅの左側７Ｅ1の縦の面に表面含浸材７ｈを塗布する。
【００３０】
該塗布範囲に於いてＰＣ桁７の中間部７Ｅの右側７Ｅ２及びＰＣ桁７の中間部７Ｆの両側７Ｆ１、７Ｆ２を塗布しないのは、当該部位が構造上、降雨又は降雪１１によってほとんど水濡れすることがない為である。また、ＰＣ桁７の下部７Ｃ、７Ｄの外周部全体に表面含浸材７ｈを塗布するのは、強風雨や強風雪の天候の際に下方から雨水や雪が吹き上がってＰＣ桁７の下部７Ｃ、７Ｄを濡らすことを防止するためである。尚、上部構造下面、側面に表面含浸材７ｈを塗布する場合もある。
【００３１】
そして、外部電源の陽極側に陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を、陰極側にＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を接続して通電試験や復極試験を行い適正な通電量を決定して通電を開始する。
而して、鉄筋コンクリート構造物に於けるコンクリート７ｄの表面に溝７ｅを切削加工し、陽極材７ｆとしての線状のチタンリボンメッシュ電極を埋設することで該陽極材７ｆが陰極材としてのＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・と短絡を起こす不具合を生じることなく電気防食工法を完成でき、施工の信頼性の向上と省力化を実現できる。
【００３２】
次に、表面含浸材７ｈの作業手順を説明する。
先ず表面含浸材７ｈを塗布する面に付着している泥やほこり等をディスクサンダー、ワイヤブラシ、不織布研磨材等で除去する。そして塗布する面の表面含水率を測定して表面含水率が８（％）以下であることを確認する。次に表面含浸材７ｈを標準的な塗布量、例えば０．２から０．２５（ｋｇ/ｍ２）をローラ刷毛等で１回塗布する。塗布後は表面含浸材７ｈの塗布面が直接雨水等で濡れないように養生して４８時間放置し硬化させる。
そして、表面含浸材７ｈによって塩水や酸性を含んだ降雨又は降雪１１などのＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を腐食させる物質がコンクリート７ｄの内部に侵入することを防止でき、ＰＣ桁７の製造時に不純物として塩分がコンクリート７ｄに混入している場合でも電気防食工法に於けるアノード反応で発生する塩素ガスやカソード反応で発生する水蒸気を表面含浸材７ｈを透過してＰＣ桁７の外部に放散することができるので、塩素ガスや水蒸気が表面含浸材７ｈを破壊することがなく表面含浸材７ｈが長期間に亘りＰＣ桁７の表面を保護することができ、表面含浸材７ｈがＰＣ桁７の表面を被覆するのでＰＣ桁７の内部の含水率が低くかつ均一に安定的に保持されて、その結果、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に均一な防食電流を流過することができるので過防食を防止でき、過防食が発生しないのでＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・が水素脆化を生ずることがなくＰＣコンクリート構造物の強度に於ける信頼性を維持しかつ強度を長期間に亘り保持することが可能である。
【実施例】
【００３３】
次に本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施例について図６に基づき説明する。
図６は、本発明に係る実施例を示す鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図であって、（ａ）はコンクリートのハツリ落しを行って鉄筋を露出し、該鉄筋に犠牲陽極を付設した状態を示す垂直断面図、（ｂ）はハツリ落しした鉄筋をモルタルで埋め戻して表面含浸材を塗布した状態を示す垂直断面図である。
１２は例えば鉄筋コンクリート構造物を構成する現場打ちの鉄筋コンクリート桁である。該鉄筋コンクリート桁１２は鉄筋コンクリート構造物の水平方向に架けられ、図示しない橋台、橋脚に支えられ、床の荷重を伝えており、主に鉛直方向の荷重を負担している。 鉄筋コンクリート桁１２はその自重と共に鉛直方向に床の荷重が印加されると下に凸となる撓みを生じ、上側はわずかに縮み、逆に下側は伸びるように変形する。コンクリート材料は脆性材料であるから一般的に圧縮荷重を負担することはできるが、引張り荷重を負担することはできずに破断する材料である。そこで鉄筋コンクリート桁１２に於いては引張側すなわち下側に多数本の延性材料としての鉄筋１３を入れることで鉄筋１３に引張り荷重を負担させて補強して鉄筋コンクリート桁１２の破断を防止している。
【００３４】
しかしながら鉄筋コンクリート桁１２は打設後、地震等の大きな変動負荷やコンクリート材料自体の乾燥収縮等により、鉄筋コンクリート桁１２の特に下側に微細な亀裂を生ずることは避けられない。鉄筋コンクリート桁１２の下側に微細な亀裂が生じるとその亀裂から雨水等が鉄筋コンクリート桁１２の内部に滲み込む。
【００３５】
鉄筋コンクリート桁１２を構成するセメントはアルカリ性を呈するので、このアルカリ環境下に於いて鉄筋１３は該鉄筋１３の表面に不動態被膜という薄い膜を形成しており、鉄筋１３は腐食しない。ところがセメントの中に塩化物が存在すると不動態被膜は破壊されて鉄筋１３は腐食が進行する。腐食原因の塩化物としては海岸からの飛来塩分や路面からの凍結防止剤等が上げられる。これらが鉄筋コンクリート桁１２の下側の亀裂に侵入し鉄筋１３の周囲に存在すると鉄筋１３は腐食が進行する。また、鉄筋コンクリート桁１２を打設した際に用いる細骨材すなわち砂に海砂が使われ、その海砂の塩分除去が不十分であると鉄筋コンクリート桁１２に亀裂を生じていなくても、鉄筋コンクリート桁１２に含有する水分によって塩化物が鉄筋１３の不動態被膜を破壊して鉄筋１３は腐食が進行する。
【００３６】
鉄筋１３の不動態被膜が破壊されると鉄筋１３に電位の低い部分すなわちアノード部と電位の高い部分すなわちカソード部が発生して、化学反応が生じて局部的な腐食電池が形成される。この腐食電池の部分で発生する水酸化第二鉄がさびに変化して体積が２ないし４倍に膨張する。この体積膨張による膨張圧によって鉄筋１３の周囲に鉄筋コンクリート桁１２にひび割れが発生し、鉄筋コンクリート桁１２の表面が剥落するなどの異常が発生する。
【００３７】
１４は表面が剥落するなどの異常が発生した鉄筋コンクリート桁１２の表面をハツリ作業で人為的にハツリ落しを行なったハツリ落し部である。１５は亜鉛を含有する犠牲陽極材である。１６は犠牲陽極材１５を鉄筋１３に電気的に接続するワイヤである。
犠牲陽極材１５をワイヤ１６を介して鉄筋１３に接続すると鉄筋１３の鉄と犠牲陽極材１５の亜鉛の間に発生する電位差に基づき、亜鉛が
Ｚｎ → Ｚｎ２＋ ＋ ２ｅ−
に示す反応によって鉄筋コンクリート梁１２に含まれる水分中に溶解する。このときに発生する電子（２ｅ−）が鉄筋１３の高電位にあるカソード部に引き寄せられカソード部の電位を低下させる。この電子（２ｅ−）の供給が充分であれば鉄筋１３のカソードとアノードの電位差が消失して鉄筋１３の腐食が停止する。
【００３８】
１７は犠牲陽極材１５を鉄筋１３に接続したあと鉄筋１３と犠牲陽極材１５を覆って外気から遮断する覆設用の無収縮モルタルである。１８は無収縮モルタル１７が硬化した後に塗布・含浸するシラン系の表面含浸材である。表面含浸材１８はシラン系のほかシロキサン系又はシラン・シランシロキシサン系の表面含浸材であってもよい。
【００３９】
次に本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施例について、その施工方法・手順等を説明する。
先ず、表面が剥落するなどの異常が発生した鉄筋コンクリート桁１２は、鉄筋１３が埋設されている近傍において表面の剥落や亀裂、また鉄筋１３のサビ水による変色が顕著であるからこれらの異常を呈する部位において、コンクリートを剥がすハツリ作業を行なう。このハツリ作業は鉄筋１３の周辺及び鉄筋１３の裏側のコンクリートを、鉄筋１３に発錆がない健全部が露出するまで行い、かつ錆びの発生していない鉄筋１３が５０（ｍｍ）以上コンクリートから露出するまで行なう。そして露出した鉄筋１３の全体の中で、犠牲陽極材１５を接続したワイヤ１６を巻付ける部位は完全に錆びを落し、サンドペーパー等で鉄筋１３の金属地金が得られるまで研磨する。
【００４０】
鉄筋１３の研磨を終了したらワイヤ１６で速やかに犠牲陽極材１５を鉄筋１３に電気的に接続する。そして、回路テスター等のプローブを鉄筋１３とワイヤ１６に接触させて鉄筋１３とワイヤ１６の接続部の電気抵抗が犠牲陽極材１５の規定値、例えば０．３オーム以下であることを確認する。図６に示すように犠牲陽極材１５は鉄筋１３に複数個を接続するが、犠牲陽極材１５の使用量は鉄筋１３の配筋量によって適宜決定する。全ての犠牲陽極材１５を鉄筋１３に接続したら、犠牲陽極材１５を接続した鉄筋１３及びその周辺のコンクリートに充分に水を散布する。そして図６（ｂ）に示すように無収縮モルタル１７を埋め戻す。無収縮モルタル１７を養生して硬化させた後、無収縮モルタル１７の表面含水率が８（％）以下であることを確認する。そして表面含浸材７ｈを標準的な塗布量、例えば０．２から０．２５（ｋｇ/ｍ２）をローラ刷毛等で１回塗布する。塗布後は表面含浸材７ｈの塗布面が直接雨水等で濡れないように養生して４８時間放置し硬化させる。
而して、表面含浸材７ｈが鉄筋コンクリート桁１２の表面を被覆するので、該鉄筋コンクリート桁１２の内部の含水率を低くかつ均一に安定的に保持することができるので、犠牲陽極材１５の過大な消耗が抑制されて、長期間に亘り犠牲陽極材１５の交換及び増設が不要であり鉄筋コンクリート桁１２の電気防食に係る維持・管理を容易にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は道路橋等の鉄筋コンクリート構造物やＰＣコンクリート構造物などに応用が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
６ ＰＣ橋
７ ＰＣ桁
７Ｃ ＰＣ桁７の下部
７Ｄ ＰＣ桁７の下部
７Ｅ ＰＣ桁７の中間部
７Ｅ１ ＰＣ桁７の中間部の左側
７Ｅ２ ＰＣ桁７の中間部の右側
７Ｆ ＰＣ桁７の中間部
７Ｆ１ ＰＣ桁７の中間部の左側
７Ｆ２ ＰＣ桁７の中間部の右側
７Ｇ ＰＣ桁７の上部
７Ｈ ＰＣ桁７の上部
７ａ シース
７ｂ ＰＣ鋼材
７ｃ グラウト
７ｄ コンクリート
７ｅ 溝
７ｆ 陽極材（チタンリボンメッシュ電極）
７ｇ 無収縮モルタル
７ｈ 表面含浸材
９ 地覆
１０ コンクリート供試体１０
１１ 降雨又は降雪
１２ 鉄筋コンクリート桁
１３ 鉄筋
１４ ハツリ落し部
１５ 犠牲陽極材
１６ ワイヤ
１７ 無収縮モルタル
１８ 表面含浸材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物に於ける躯体を構成するコンクリートの含水率を低くかつ一定に保持して、該コンクリートの電気抵抗率を安定化させることにより、外部電源方式に於いては該コンクリート内に配置された鉄筋の過防食を防止すること、及び流電陽極方式に於いては犠牲陽極の過大な消耗を防止することを可能にした鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法に於ける一つの例として図７に示す特開２００６−２３２５５号公開特許公報に開示された技術がある。
これについて説明すれば、鉄筋コンクリート構造物のコンクリート１の表面１ａに、リチウム塩を含有する表面被覆材２を均質に塗布する。例えばチタンメッシュ等の陽極３をコンクリート中に設置する段階の前に、予めコンクリート表面にリチウム塩を含有する表面処理材２を塗布することにより、コンクリート１とチタンメッシュ等の陽極３との間に保水性が付与され、これによって均質な通電性が確保できる。
【０００３】
図７においては、表面被覆材２を模式的に表しており、実際は表面被覆材２がリチウム塩水溶液の場合には、塗布した後にコンクリート１内部に浸透するものであり、またセメント、樹脂、リチウム塩を含有するセメント系組成物の表面被覆材の場合には、当該セメント系組成物の層がコンクリート１の表面１ａと陽極３との間に形成されることとなる。
【０００４】
表面処理材２としては、リチウム塩の水溶液や、セメント、リチウム塩及び樹脂を含有するリチウム塩含有セメント系組成物等が挙げられる。いずれのリチウム塩を含有する表面被覆材２も、コンクリート１の表面１ａへの塗布により、表面１ａの吸湿性が増大し、結果としてコンクリート表面の体積抵抗が低下し、通電性の向上を図れる。リチウム塩としては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、亜硝酸リチウム及び硝酸リチウム等の吸湿性のリチウム塩を用いることができ、当該リチウム塩を単独、または複数混合して用いることもできるが、亜硝酸イオンによる防錆効果と毛細管充填による硬化体強度の向上の観点から亜硝酸リチウムを好適に使用できる。
【０００５】
また、吸湿性を有するリチウム塩を用いることにより、リチウムイオンが空気中の水分と結合し、この空気中の水分が集まってくることによりコンクリート１の表面１ａの保水性高め、導電性が向上するという作用を得られる。
尚、４は直流電源装置、５は鉄筋コンクリート構造物に配置された鉄筋である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３２５５９号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術は、叙上した構成であるので次の課題が存在した。
すなわち、従来の技術の外部電源方式の電気防食工法は、陽極材を設置するに先立って鉄筋コンクリート構造物の躯体を構成するコンクリートにリチウム塩系の表面処理材を塗布・含浸することにより該コンクリートと陽極材との間の保水性を向上させ、コンクリートの導電性を向上させて防食電流を確保している。ところが、鉄筋コンクリート構造物の内部又は鉄筋コンクリート構造物の背面からの水分の供給があるとコンクリートの電気抵抗率が変化してしまいその分布が均一ではなくなる。その結果、該コンクリート内に於いて均一な電気抵抗率を確保できなくなり、特に含水率の高い部位に於いては電気防食をするための適正電流を超えて過大な電流が流れ過防食状態を生じさせる。
【０００８】
この過防食状態においては、コンクリート内の水が電気分解して陰極を構成する鉄筋等の鋼材の外周部に水素が発生する。生成した水素の大部分は水素ガスとなり鉄筋コンクリート構造物の外部に放出されるが、一部の水素がコンクリート内の鉄筋に侵入・吸収され鉄筋の靭性や強度を急激に低下させる。この現象は水素脆化と呼称され、鉄筋を構成する鋼材の降伏強さが高くなるほど水素脆化を起こし易く少量の水素でも脆性破壊を生ずるので、鉄筋コンクリート構造物に於いては鉄筋の過防食を発生させてはならない。
【０００９】
従って鉄筋コンクリート構造物としてのプレテンション方式及びポストテンション方式のＰＣコンクリート構造物、例えば橋梁の主桁などは高強度の鋼材を使用したＰＣ鋼材を用いかつ該ＰＣ鋼材に予備引張り荷重を印加してあるので、脆性破壊を生ずる過防食の危険を避ける為に一般的な電気防食工法を適用することは困難である。特に従来の技術が示すような単にコンクリートと陽極材との間の保水性を向上させ過防食を起こし易い電気防食工法をＰＣ鋼材を用いたＰＣコンクリート構造物に適用することは難しいという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法は叙上の問題を解決すべく発明したものであり、次の構成、手段から成立する。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法において、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートの表面にシラン系、シロキサン系及びシラン・シロキシサン系のいずれか一種を含有する表面含浸材を塗布することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明に於いて、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、コンクリートの表面と鉄筋間に溝部を形成し、チタンリボンメッシュ電極（陽極材）を設置し、該溝部の空隙にモルタル又は注入材を充填した外部電源方式であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明に於いて、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、露出した鉄筋に適宜の間隔で亜鉛を含有する犠牲陽極材を該鉄筋と導通した埋め込み型犠牲陽極方式であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法は、叙上の構成を有するので次の効果がある。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法において、鉄筋コンクリート構造物のコンクリートの表面にシラン系、シロキサン系及びシラン・シロキシサン系のいずれか一種を含有する表面含浸材を塗布することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を提供する。
このような構成としたので、塩水や雨水特に酸性雨など鉄筋を腐食させる物質がコンクリートの内部に侵入することを防止でき、鉄筋コンクリート構造物の製造時に不純物として塩分がコンクリートに混入している場合でも電気防食工法に於けるアノード反応で発生する塩素ガスやカソード反応で発生する水蒸気を前記表面含浸材を透過して鉄筋コンクリート構造物の外部に放散することができるので、塩素ガスや水蒸気が表面含浸材を破壊することがなく表面含浸材が長期間に亘り鉄筋コンクリート構造物の表面を保護することができ、表面含浸材が鉄筋コンクリート構造物の表面を被覆するので鉄筋コンクリート構造物の内部の含水率が低くかつ均一に安定的に保持されて、その結果、鉄筋に均一な防食電流を流過することができるので過防食を防止でき、過防食が発生しないので鉄筋が水素脆化を生ずることがなく鉄筋コンクリート構造物、特にＰＣコンクリート構造物の強度に於ける信頼性を維持しかつ強度を長期間に亘り保持できるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、コンクリートの表面と鉄筋間に溝部を形成し、チタンリボンメッシュ電極（陽極材）を設置し、該溝部の空隙にモルタル又は注入材を充填した外部電源方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、鉄筋コンクリート構造物に於けるコンクリートの表面に溝を切削加工し、陽極材としての線状のチタンリボンメッシュ電極を埋設することで該陽極材が陰極材としての鉄筋と短絡を起こす不具合を生じることなく電気防食工法を完成でき、施工の信頼性の向上と省力化をできるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、露出した鉄筋に適宜の間隔で亜鉛を含有する亜鉛製の犠牲陽極材を該鉄筋と導通した埋め込み型犠牲陽極方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、表面含浸材が鉄筋コンクリート構造物に於けるコンクリートの表面を被覆するので、該コンクリートの内部の含水率を低くかつ均一に安定的に保持することができるので、亜鉛を含有する犠牲陽極材の消耗が抑制され長期間に亘り亜鉛を含有する犠牲陽極材の交換及び増設が不要となり鉄筋コンクリート構造物の電気防食に係る維持・管理が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図である。
【図２】図１のＡ部に於ける詳細を示す垂直断面図である。
【図３】シラン系の表面含浸材をコンクリートの表面に塗布し、該コンクリートを垂直に切断して前記シラン系の表面含浸材がコンクリートの表面に含浸していることを示す垂直断面図である。
【図４】表面処理条件の異なる複数のコンクリート供試体を外気曝露試験に供する状態を示した斜視図である。
【図５】表面処理条件の異なる複数のコンクリート供試体を外気曝露試験に供した結果、曝露期間（週）に対するコンクリート供試体の重量変化（ｇ）の関係特性図である。
【図６】本発明に係る実施例を示す鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図であって、（ａ）はコンクリートのハツリ落しを行って鉄筋を露出し、該鉄筋に犠牲陽極を付設した状態を示す部分垂直断面図、（ｂ）は犠牲陽極を付設した鉄筋をモルタルで埋め戻した後に表面含浸材を塗布した状態を示す部分垂直断面図である。
【図７】従来の技術に於けるコンクリート構造物の電気防食工法の説明概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図を示している。図２は図１のＡ部に於ける詳細を示す垂直断面図である。
６は鉄筋コンクリート構造物としてのＰＣ橋であって、大概してＰＣ桁７と、地覆９とで構成されＰＣ桁７の下端面は図示しない橋台の上端面に設置してある。ＰＣ橋の支間長すなわち橋台と橋台の間隔は２０ないし４０（ｍ）程度であり、ＰＣ桁７の橋軸方向の長さも概ね２０ないし４０（ｍ）程度である。ＰＣ桁７はポストテンション方式のＰＣ桁である。ＰＣ桁７の内部は図示しない鉄筋を全域に配筋するとともに、特にＰＣ桁７の下部７Ｃ、７Ｄに図２に示すように複数のシース７ａで被覆したＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を配筋している。ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・はプレストレストコンクリートすなわちＰＣに圧縮力を付与する部材であって、ＰＣ鋼線すなわち直径８（ｍｍ）以下の高強度鋼、ＰＣ鋼棒すなわち直径１０（ｍｍ）以上の高強度鋼、及びＰＣ鋼撚り線すなわちＰＣ鋼線を撚り合わせた高強度撚り線などがあり、これらを総称してＰＣ鋼材と呼ぶ。シース７ａの材料は薄肉鋼管であり、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・は外部電源方式の電気防食工法に於いて、スターラップ鉄筋を介して図示しない外部電源の陰極に接続してある。尚、７ｃはＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ、・・・とシース７ａとの間隙に注入・充填したグラウトであって、グラウト７ｃの材料は無収縮セメントペースト又は無収縮モルタルである。
【００２０】
７ｅはコンクリート７ｄの表面に橋軸方向に連続してコンクリートカッター等の工具で加工した溝であり、シース７ａの近傍でかつシース７ａにまで貫通しない深さに加工する。
７ｆは前記溝７ｅに埋設した陽極材であって、チタンリボンメッシュによって作成し、図示しない外部電源の陽極側に接続してある。７ｇは陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を溝７ｅに固定するための無収縮モルタルである。７ｈはコンクリート７ｄの表面に刷毛やローラ等で塗布した例えば、１液性反応性シラン系の表面含浸材である。該表面含浸材７ｈはコンクリート７ｄの表面から内部に浸透してコンクリート７ｄが透水及び吸水することを防止する。表面含浸材７ｈはシラン系のほかシロキサン系又はシラン・シランシロキシサン系の表面含浸材であってもよい。
【００２１】
次に、当該１液性反応性シラン系の表面含浸材７ｈの特性について、図３ないし図５を用いて詳細に説明する。
図３はシラン系の表面含浸材７ｈをコンクリート７ｄの表面に塗布し、該コンクリート７ｄを垂直に切断して前記シラン系の表面含浸材７ｈがコンクリート７ｄの表面に含浸している状態を示す垂直断面図である。図３から分かるように表面含浸材７ｈはコンクリート７ｄの表面から２（ｍｍ）ないし４（ｍｍ）の深さまで含浸している。
【００２２】
図４は断面寸法１００（ｍｍ）×１００（ｍｍ）、長さ４００（ｍｍ）の直方体形状を有するコンクリート供試体１０を外気曝露試験に供した状態を示す斜視図である。６個のコンクリート供試体１０について、試験開始に先立って２個ずつ３種の同一の表面処理条件を与えた上で、約１４週間にわたり外気曝露試験を行なった。３種の表面処理条件とは、無処理すなわちコンクリート素地のままの状態、ケイ酸塩系改質材を０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合でコンクリート供試体１０に塗布したもの、及びシラン系の表面含浸材７ｈを０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合でコンクリート供試体１０に塗布したものの３種である。そして、1週間から２週間ごとに６個のコンクリート供試体１０の重量をそれぞれ測定して重量の変化を表したものが図５である。図５の曲線ａ及びｂは前記無処理のコンクリート供試体１０の重量の変化を表す。図５の曲線ｃ及びｄは前記ケイ酸塩系改質材を０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０の重量の変化を表す。図５の曲線e及びｆは前記シラン系の表面含浸材７ｈを０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０の重量の変化を表す。
【００２３】
約１４週間の試験期間中に図５に示すように３回の雨天があり、６個のコンクリート供試体１０は雨に濡れた。図５から分かるように、無処理のコンクリート供試体１０及びケイ酸塩系改質材を０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０は雨に濡れると雨水を吸水したために重量が増加し、好天の時には吸水した雨水を放出して乾燥して重量が減少し、当該コンクリート供試体１０の内部の水分量が安定化しないことが分かる。一方シラン系の表面含浸材７ｈを０．２５（ｋｇ/ｍ２）の割合で塗布したコンクリート供試体１０はシラン系の表面含浸材７ｈの透水及び吸水防止作用によって、天候に拘らず雨天のときも雨水を吸収することなく、その重量は常に漸減傾向を保持してコンクリート供試体１０の内部の水分量がコンクリートの打設時よりも減少しつつ安定化していることが理解できる。
【００２４】
また、コンクリート７ｄに塗布したシラン系の表面含浸材７ｈは塩水や雨水、特に酸性雨など鉄筋を腐食させる物質がコンクリート７ｄの内部に侵入することを防止できると共にガス透過性を有するので、ＰＣ橋６のＰＣ桁７の製造時に細骨材に付着した不純物としての塩分がコンクリート７ｄに混入している場合でも、電気防食工法に於けるアノード反応で発生する塩素ガスやカソード反応で発生する水蒸気を前記表面含浸材７ｈを透過してＰＣ桁７の外部に放散することができる。
【００２５】
よって、コンクリート７ｄに発生した塩素ガスや水蒸気が表面含浸材７ｈを物理的に破壊することがなく表面含浸材７ｈが長期間に亘りコンクリート７ｄの表面を保護することができ、表面含浸材７ｈがコンクリート７ｄの表面を被覆しているのでコンクリート７ｄの内部の含水率が低くかつ均一に安定的に保持される。その結果、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に均一な防食電流を流過することができるので過防食を防止できる。
【００２６】
従って、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に対して過防食が発生しないのでＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・が水素脆化を生ずることがなくＰＣ橋６の強度に於ける信頼性を維持しかつ強度を長期間に亘り保持可能である。
尚、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を例に説明したが、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法はＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に限らず、一般の鉄筋コンクリート構造物に於ける鉄筋に対しても過防食の防止について同様の効果を有する。
【００２７】
次に本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施の形態について、その施工方法・手順等を説明する。
先ず鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法を施工する鉄筋コンクリート構造物に於いて、電磁誘導方式やＸ線探査方式を用いてコンクリート７ｄの内部を探査して、シース７ａや鉄筋の位置やコンクリート７ｄの表面からシース７ａや鉄筋までの深さ、すなわちコンクリート７ｄのかぶりを測定する。そしてコンクリートカッター等の工具を用いて前記シース７ａや鉄筋を損傷又は切断することがないように注意して、コンクリート７ｄの表面から２０（ｍｍ）程度の溝７ｅを加工する。 該溝７ｅは前記シース７ａや鉄筋の長手方向に沿って図１に示すように複数本を加工する。そして、溝７ｅを加工した後に、番線などの異物が溝７ｅの露出していると、後工程の陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極と短絡して、正常に防食電流を流すことができないので、番線などの異物と陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極が短絡しないことを確認する。
【００２８】
次に溝７ｅに陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極の先端部を被覆し無収縮モルタル７ｇを充填してから、その無収縮モルタル７ｇの中に陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を埋設する。更に該陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極が外気に全く露出しないように陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極の上から無収縮モルタル７ｇを被覆する。そして、養生して無収縮モルタル７ｇを硬化させる。
【００２９】
次に、鉄筋コンクリート構造物に於けるシラン系の表面含浸材７ｈの塗布範囲を確定する。
表面含浸材７ｈの塗布範囲は降雨や降雪で濡れ易くまた降雨や降雪が滞留して乾燥しにくい部位を対象にする。具体的には図１に示すように、ＰＣ桁７の下部7Ｃ、7Ｄの外周部及びＰＣ桁７の中間部７Ｅの左側７Ｅ1の縦の面に表面含浸材７ｈを塗布する。
【００３０】
該塗布範囲に於いてＰＣ桁７の中間部７Ｅの右側７Ｅ２及びＰＣ桁７の中間部７Ｆの両側７Ｆ１、７Ｆ２を塗布しないのは、当該部位が構造上、降雨又は降雪１１によってほとんど水濡れすることがない為である。また、ＰＣ桁７の下部７Ｃ、７Ｄの外周部全体に表面含浸材７ｈを塗布するのは、強風雨や強風雪の天候の際に下方から雨水や雪が吹き上がってＰＣ桁７の下部７Ｃ、７Ｄを濡らすことを防止するためである。尚、上部構造下面、側面に表面含浸材７ｈを塗布する場合もある。
【００３１】
そして、外部電源の陽極側に陽極材７ｆとしてのチタンリボンメッシュ電極を、陰極側にＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を接続して通電試験や復極試験を行い適正な通電量を決定して通電を開始する。
而して、鉄筋コンクリート構造物に於けるコンクリート７ｄの表面に溝７ｅを切削加工し、陽極材７ｆとしての線状のチタンリボンメッシュ電極を埋設することで該陽極材７ｆが陰極材としてのＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・と短絡を起こす不具合を生じることなく電気防食工法を完成でき、施工の信頼性の向上と省力化を実現できる。
【００３２】
次に、表面含浸材７ｈの作業手順を説明する。
先ず表面含浸材７ｈを塗布する面に付着している泥やほこり等をディスクサンダー、ワイヤブラシ、不織布研磨材等で除去する。そして塗布する面の表面含水率を測定して表面含水率が８（％）以下であることを確認する。次に表面含浸材７ｈを標準的な塗布量、例えば０．２から０．２５（ｋｇ/ｍ２）をローラ刷毛等で１回塗布する。塗布後は表面含浸材７ｈの塗布面が直接雨水等で濡れないように養生して４８時間放置し硬化させる。
そして、表面含浸材７ｈによって塩水や酸性を含んだ降雨又は降雪１１などのＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・を腐食させる物質がコンクリート７ｄの内部に侵入することを防止でき、ＰＣ桁７の製造時に不純物として塩分がコンクリート７ｄに混入している場合でも電気防食工法に於けるアノード反応で発生する塩素ガスやカソード反応で発生する水蒸気を表面含浸材７ｈを透過してＰＣ桁７の外部に放散することができるので、塩素ガスや水蒸気が表面含浸材７ｈを破壊することがなく表面含浸材７ｈが長期間に亘りＰＣ桁７の表面を保護することができ、表面含浸材７ｈがＰＣ桁７の表面を被覆するのでＰＣ桁７の内部の含水率が低くかつ均一に安定的に保持されて、その結果、ＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・に均一な防食電流を流過することができるので過防食を防止でき、過防食が発生しないのでＰＣ鋼材７ｂ、７ｂ・・・が水素脆化を生ずることがなくＰＣコンクリート構造物の強度に於ける信頼性を維持しかつ強度を長期間に亘り保持することが可能である。
【実施例】
【００３３】
次に本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施例について図６に基づき説明する。
図６は、本発明に係る実施例を示す鉄筋コンクリート構造物の垂直断面図であって、（ａ）はコンクリートのハツリ落しを行って鉄筋を露出し、該鉄筋に犠牲陽極を付設した状態を示す垂直断面図、（ｂ）はハツリ落しした鉄筋をモルタルで埋め戻して表面含浸材を塗布した状態を示す垂直断面図である。
１２は例えば鉄筋コンクリート構造物を構成する現場打ちの鉄筋コンクリート桁である。該鉄筋コンクリート桁１２は鉄筋コンクリート構造物の水平方向に架けられ、図示しない橋台、橋脚に支えられ、床の荷重を伝えており、主に鉛直方向の荷重を負担している。 鉄筋コンクリート桁１２はその自重と共に鉛直方向に床の荷重が印加されると下に凸となる撓みを生じ、上側はわずかに縮み、逆に下側は伸びるように変形する。コンクリート材料は脆性材料であるから一般的に圧縮荷重を負担することはできるが、引張り荷重を負担することはできずに破断する材料である。そこで鉄筋コンクリート桁１２に於いては引張側すなわち下側に多数本の延性材料としての鉄筋１３を入れることで鉄筋１３に引張り荷重を負担させて補強して鉄筋コンクリート桁１２の破断を防止している。
【００３４】
しかしながら鉄筋コンクリート桁１２は打設後、地震等の大きな変動負荷やコンクリート材料自体の乾燥収縮等により、鉄筋コンクリート桁１２の特に下側に微細な亀裂を生ずることは避けられない。鉄筋コンクリート桁１２の下側に微細な亀裂が生じるとその亀裂から雨水等が鉄筋コンクリート桁１２の内部に滲み込む。
【００３５】
鉄筋コンクリート桁１２を構成するセメントはアルカリ性を呈するので、このアルカリ環境下に於いて鉄筋１３は該鉄筋１３の表面に不動態被膜という薄い膜を形成しており、鉄筋１３は腐食しない。ところがセメントの中に塩化物が存在すると不動態被膜は破壊されて鉄筋１３は腐食が進行する。腐食原因の塩化物としては海岸からの飛来塩分や路面からの凍結防止剤等が上げられる。これらが鉄筋コンクリート桁１２の下側の亀裂に侵入し鉄筋１３の周囲に存在すると鉄筋１３は腐食が進行する。また、鉄筋コンクリート桁１２を打設した際に用いる細骨材すなわち砂に海砂が使われ、その海砂の塩分除去が不十分であると鉄筋コンクリート桁１２に亀裂を生じていなくても、鉄筋コンクリート桁１２に含有する水分によって塩化物が鉄筋１３の不動態被膜を破壊して鉄筋１３は腐食が進行する。
【００３６】
鉄筋１３の不動態被膜が破壊されると鉄筋１３に電位の低い部分すなわちアノード部と電位の高い部分すなわちカソード部が発生して、化学反応が生じて局部的な腐食電池が形成される。この腐食電池の部分で発生する水酸化第二鉄がさびに変化して体積が２ないし４倍に膨張する。この体積膨張による膨張圧によって鉄筋１３の周囲に鉄筋コンクリート桁１２にひび割れが発生し、鉄筋コンクリート桁１２の表面が剥落するなどの異常が発生する。
【００３７】
１４は表面が剥落するなどの異常が発生した鉄筋コンクリート桁１２の表面をハツリ作業で人為的にハツリ落しを行なったハツリ落し部である。１５は亜鉛を含有する犠牲陽極材である。１６は犠牲陽極材１５を鉄筋１３に電気的に接続するワイヤである。
犠牲陽極材１５をワイヤ１６を介して鉄筋１３に接続すると鉄筋１３の鉄と犠牲陽極材１５の亜鉛の間に発生する電位差に基づき、亜鉛が
Ｚｎ → Ｚｎ２＋ ＋ ２ｅ−
に示す反応によって鉄筋コンクリート梁１２に含まれる水分中に溶解する。このときに発生する電子（２ｅ−）が鉄筋１３の高電位にあるカソード部に引き寄せられカソード部の電位を低下させる。この電子（２ｅ−）の供給が充分であれば鉄筋１３のカソードとアノードの電位差が消失して鉄筋１３の腐食が停止する。
【００３８】
１７は犠牲陽極材１５を鉄筋１３に接続したあと鉄筋１３と犠牲陽極材１５を覆って外気から遮断する覆設用の無収縮モルタルである。１８は無収縮モルタル１７が硬化した後に塗布・含浸するシラン系の表面含浸材である。表面含浸材１８はシラン系のほかシロキサン系又はシラン・シランシロキシサン系の表面含浸材であってもよい。
【００３９】
次に本発明に係る鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法の実施例について、その施工方法・手順等を説明する。
先ず、表面が剥落するなどの異常が発生した鉄筋コンクリート桁１２は、鉄筋１３が埋設されている近傍において表面の剥落や亀裂、また鉄筋１３のサビ水による変色が顕著であるからこれらの異常を呈する部位において、コンクリートを剥がすハツリ作業を行なう。このハツリ作業は鉄筋１３の周辺及び鉄筋１３の裏側のコンクリートを、鉄筋１３に発錆がない健全部が露出するまで行い、かつ錆びの発生していない鉄筋１３が５０（ｍｍ）以上コンクリートから露出するまで行なう。そして露出した鉄筋１３の全体の中で、犠牲陽極材１５を接続したワイヤ１６を巻付ける部位は完全に錆びを落し、サンドペーパー等で鉄筋１３の金属地金が得られるまで研磨する。
【００４０】
鉄筋１３の研磨を終了したらワイヤ１６で速やかに犠牲陽極材１５を鉄筋１３に電気的に接続する。そして、回路テスター等のプローブを鉄筋１３とワイヤ１６に接触させて鉄筋１３とワイヤ１６の接続部の電気抵抗が犠牲陽極材１５の規定値、例えば０．３オーム以下であることを確認する。図６に示すように犠牲陽極材１５は鉄筋１３に複数個を接続するが、犠牲陽極材１５の使用量は鉄筋１３の配筋量によって適宜決定する。全ての犠牲陽極材１５を鉄筋１３に接続したら、犠牲陽極材１５を接続した鉄筋１３及びその周辺のコンクリートに充分に水を散布する。そして図６（ｂ）に示すように無収縮モルタル１７を埋め戻す。無収縮モルタル１７を養生して硬化させた後、無収縮モルタル１７の表面含水率が８（％）以下であることを確認する。そして表面含浸材７ｈを標準的な塗布量、例えば０．２から０．２５（ｋｇ/ｍ２）をローラ刷毛等で１回塗布する。塗布後は表面含浸材７ｈの塗布面が直接雨水等で濡れないように養生して４８時間放置し硬化させる。
而して、表面含浸材７ｈが鉄筋コンクリート桁１２の表面を被覆するので、該鉄筋コンクリート桁１２の内部の含水率を低くかつ均一に安定的に保持することができるので、犠牲陽極材１５の過大な消耗が抑制されて、長期間に亘り犠牲陽極材１５の交換及び増設が不要であり鉄筋コンクリート桁１２の電気防食に係る維持・管理を容易にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は道路橋等の鉄筋コンクリート構造物やＰＣコンクリート構造物などに応用が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
６ ＰＣ橋
７ ＰＣ桁
７Ｃ ＰＣ桁７の下部
７Ｄ ＰＣ桁７の下部
７Ｅ ＰＣ桁７の中間部
７Ｅ１ ＰＣ桁７の中間部の左側
７Ｅ２ ＰＣ桁７の中間部の右側
７Ｆ ＰＣ桁７の中間部
７Ｆ１ ＰＣ桁７の中間部の左側
７Ｆ２ ＰＣ桁７の中間部の右側
７Ｇ ＰＣ桁７の上部
７Ｈ ＰＣ桁７の上部
７ａ シース
７ｂ ＰＣ鋼材
７ｃ グラウト
７ｄ コンクリート
７ｅ 溝
７ｆ 陽極材（チタンリボンメッシュ電極）
７ｇ 無収縮モルタル
７ｈ 表面含浸材
９ 地覆
１０ コンクリート供試体１０
１１ 降雨又は降雪
１２ 鉄筋コンクリート桁
１３ 鉄筋
１４ ハツリ落し部
１５ 犠牲陽極材
１６ ワイヤ
１７ 無収縮モルタル
１８ 表面含浸材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法において、鉄筋コンクリート構造物のコンクリート表面にシラン系、シロキサン系及びシラン・シロキシサン系のいずれか一種を含有する表面含浸材を塗布することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法。
【請求項２】
鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、コンクリート表面と鉄筋間に溝部を形成し、チタンリボンメッシュ電極（陽極材）を設置し、該溝部の空隙にモルタル又は注入材を充填した外部電源方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法。
【請求項３】
鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、露出した鉄筋に適宜の間隔で亜鉛を含有する犠牲陽極材を該鉄筋と導通した埋め込み型鉄筋コンクリート犠牲陽極方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法。
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法において、鉄筋コンクリート構造物のコンクリート表面にシラン系、シロキサン系及びシラン・シロキシサン系のいずれか一種を含有する表面含浸材を塗布することを特徴とする鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法。
【請求項２】
鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、コンクリート表面と鉄筋間に溝部を形成し、チタンリボンメッシュ電極（陽極材）を設置し、該溝部の空隙にモルタル又は注入材を充填した外部電源方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法。
【請求項３】
鉄筋コンクリート構造物の電気防食工法が、露出した鉄筋に適宜の間隔で亜鉛を含有する犠牲陽極材を該鉄筋と導通した埋め込み型鉄筋コンクリート犠牲陽極方式であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物に於ける電気防食工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１４４７７１（Ｐ２０１２−１４４７７１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６５７（Ｐ２０１１−３６５７）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
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