外部電極構造

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【発明の名称】	外部電極構造
【発明者】	【氏名】筧能夫【氏名】加藤公和【氏名】三村友男【氏名】向川裕二【氏名】西浦志比兵衛【氏名】榎波浩史
【要約】	【課題】安全、容易、確実に外部電極構造をコンクリート面に固着でき、固定作業時間も短く、特に、曲面や凹凸面を有するコンクリート構造物や波打ち際のコンクリート構造物にも適用できる、電気化学的な脱塩工法および／または再アルカリ化工法に用いる外部電極構造を提供すること。【解決手段】コンクリート構造物に、剥離容易な不陸修正材を介して止水シール材を周設し、電極の上からスペーサを介してカバーリング材、たるみ防止材、締めつけ部材を積層して固定し、上記カバーリング材とコンクリート表面との間に電解液を満たしてなる外部電極構造。

【特許請求の範囲】
【請求項１】コンクリート構造物に、止水シール材を周設し、電極の上からスペーサを介してカバーリング材を積層して固定し、上記カバーリング材とコンクリート表面との間に電解液を満たしてなる外部電極構造。
【請求項２】上記カバーリング材の外側に、たるみ防止材を張着してなる請求項１記載の外部電極構造。
【請求項３】締めつけ部材を覆設することにより上記コンクリート構造物に固定してなる請求項１または２記載の外部電極構造。
【請求項４】上記止水シール材が剥離容易な不陸修正材を介してコンクリート表面に接している請求項１～３いずれか１項記載の外部電極構造。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート構造物の電気化学的な脱塩工法および／または再アルカリ化工法に用いる外部電極構造に関し、特に、曲面や凹凸面を有するコンクリート構造物や波打ち際のコンクリート構造物にも適用できる外部電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄筋コンクリートや鉄筋コンクリート構造物（以下「コンクリート構造物」と総称する）の鋼材腐食を伴った劣化に対する補修としては、コンクリート表面の塗装工法や、断面復旧（修復）工法などのほかに、コンクリートの表面からコンクリート内部の鋼材に電流を流入させることにより、鋼材の腐食を根源から防止する電気化学的補修工法がある。上記電気化学的補修工法としては、電気防食工法、脱塩工法、再アルカリ化工法、電着工法などが知られている。
【０００３】上記電気化学的補修工法の内、脱塩工法は、コンクリート構造物中の塩化物イオンがコンクリート中の鋼材を腐食させている、または腐食させる可能性がある場合、塩化物イオンをコンクリート外へ除去する非破壊補修方法として施工される。コンクリート構造物中に塩化物イオンが存在する場合としては、コンクリート構造物の施工時に海砂を使用し、構造物中にすでに塩化物が含有されている場合や、海水、融雪剤、消毒用カルキなどに晒されていて、塩化物イオンが浸透した場合などが挙げられ、その場合、鉄筋が錆び、膨張するため、コンクリートが劣化・破壊される。上記脱塩工法は、コンクリート構造物中の塩化物イオンの陽極（コンクリート表面）方向への移動に着目して開発されたもので、仮設した外部電極とコンクリート中の内部鋼材との間に比較的大きな電流密度（約１Ａ／ｍ²）を１～２か月間通電し、コンクリート中の塩化物イオンをコンクリート外へ取り出すことを目的とした工法である。この工法は、適用電流密度が大きく、処理期間が比較的短い特徴を有する。
【０００４】また、再アルカリ化工法は、コンクリートの中性化が起こり、コンクリート中の鋼材を腐食させている、または腐食させる可能性がある場合の非破壊補修方法として施工される。上記コンクリートの中性化とは、空気中の二酸化炭素や水が、コンクリートの毛細孔・空隙から侵入することにより、コンクリート中の水酸化カルシウムが炭酸化し、コンクリート中のＰＨが低下することであり、その結果、鉄筋が錆び、膨張するため、コンクリートが劣化・破壊される。上記再アルカリ化工法は、仮設した外部電極とコンクリート中の内部鋼材との間に比較的大きな電流密度（約１Ａ／ｍ²）を約１週間通電し、仮設した外部電極構造中に保持したアルカリ性溶液をコンクリート中に強制浸透させることにより、中性化したコンクリートをアルカリ性の状態に回復させ、コンクリートに防食効果を与えることを目的とした工法である。
【０００５】従来、広く行われている電気化学的補修工法のうち、脱塩工法や再アルカリ化工法においては、その外部電極構造の構成により様々な方法があり、セルロースファイバー法、パネル法、不織布を用いた方法などが知られている。
【０００６】セルロースファイバー法とは、電解液を含んだセルロースファイバー（電解質保持材）を、コンクリート面に吹き付けたのち、電極材を貼り付ける方法である。この方法は、屋外で使用された場合や、河岸、海岸などの波うち際で使用した場合には、電解液を保持するセルロースファイバー（電解質保持材）が洗い流されてしまいやすく、使用できない。
【０００７】パネル法とは、図２に示す外部電極構造を有するものである。図２において、電解液２６を収納するために、塩化ビニルやアクリルなどのパネル２４は、角パイプなどの枠材２３を介して、Ｌ型鋼などの押さえ材２２により、止水シール材２８や接着剤を介してコンクリート構造物２９に装着されている。押さえ材２２は、スペーサ２１によりコンクリート構造物２９と所定の間隔を保持して、アンカーボルト２７により固着されている。パネル２４とコンクリート面２８の間の電解液２６中には、電極２５があり、外部電源（図示せず）と結ばれている。外部電極構造には、電解液の注入用、通電により発生するガスの排出用に、バルブ（図示せず）が設置されている。しかし、パネル法において、塩化ビニルパネルはその安全な廃棄処理が困難であるため、使用に問題がある。一方、アクリルパネルは、価格が高く、破損しやすいため、施工中、破損損傷を防止する配慮が必要である。また、円筒形や断面が楕円形状の橋脚部などのコンクリートの曲面部分にパネルを設置するには、パネルや取付け部材などを曲面に合わせて加工する必要がある。さらに、凹凸面を有するコンクリートパネルを設置するには、止水シール材のみでは完全に遮水することは困難である。
【０００８】不織布を用いた方法とは、コンクリート表面に、不織布、電極を積層し、その上を密閉固定し、コンクリート表面との間に電解液を満たした外部電極構造を有するものである（特願平１１－１１０５５８号明細書）。しかし、この方法の場合も、密閉材としてパネルを使用した場合は、パネル法と同様の問題を有する。また、遮水シートなどの可撓性材料で密封した場合にも、電解液中に不織布が存在するため電解液中のガスぬき、電解液の循環が不充分となる問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技術の課題を背景になされたもので、上記問題点を解決し、安全、容易、確実にコンクリート面に固着でき、固定作業時間も短く、特に、曲面や凹凸面を有するコンクリート構造物や波打ち際のコンクリート構造物にも適用できる、外部電極構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンクリート構造物に、止水シール材を周設し、電極の上からスペーサを介してカバーリング材を積層して固定し、上記カバーリング材とコンクリート表面との間に電解液を満たしてなる外部電極構造を提供するものである。上記カバーリング材の上に、たるみ防止材を張着することが好ましい。上記外部電極構造は、締めつけ部材を覆設することにより上記コンクリート構造物に固定してもよい。上記止水シール材は、剥離容易な不陸修正材を介してコンクリート表面に接していることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の止水シール材は、コンクリート構造物の脱塩工法や再アルカリ化工法を行う箇所に周設し、電解液を保持するために使用される。本発明の止水シール材を構成する材料としては、ブチルゴム、発泡ゴムなどの成形品であり、なかでもブチルゴム押し出し成形品が柔軟性、止水性などの面から好ましい。止水シール材の厚さ、幅は、使用されるコンクリート構造物により異なるが、厚さは通常１．０～３．０ｃｍ、好ましくは２．０～２．５ｃｍ、幅は通常２．０～６．０ｃｍ、好ましくは４．０～５．５ｃｍである。止水シール材の物性としては、耐アルカリ性、耐酸性に優れることが必要である。
【００１２】本発明の外部電極構造に使用される電極（陽極）は、通常使用されるものでよく、イオン化傾向の小さい金属または導電材、例えばチタン、白金、あるいはそれらをメッキした金属材料または導電性樹脂材料などの防食性電極が挙げられる。好ましくはチタン電極である。上記電極（陽極）は、作業終了後回収したものを繰り返し使用できる。電極は、エキスパンド加工し、メッシュ加工したものが好ましい。メッシュの開口部が菱形の場合、開口部の好ましい大きさは、７０ｍｍ×３０ｍｍであり、メッシュの好ましい線径は、１～２ｍｍである。
【００１３】本発明のカバーリング材は、電極の上からスペーサを介して積層され、外部電極構造を密閉し電解液を保持するために使用される。カバーリング材の厚さは、好ましくは２～３ｍｍ程度である。カバーリング材の材質としては、密閉性、柔軟性、耐薬品性、強度に優れたものが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリエステル、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）コーティングのポリエステル織物、熱可塑性ポリウレタンなどが挙げられる。中でもＨＤＰＥなどの高密度ポリエチレンシートが好ましい。
【００１４】上記スペーサは、カバーリング材とコンクリート構造物との間隔を一定に保つ役割を果たすものであれば、どのようなものでもよい。スペーサの深さは、好ましくは５～３０ｍｍ、さらに好ましくは７～１５ｍｍ程度である。スペーサの形状が円筒状の場合、その直径は、好ましくは５～３０ｍｍ、さらに好ましくは５～２０ｍｍ程度である。スペーサの間隔は、どのようなものでもよいが、メッシュ加工した電極を使用する場合、電極のメッシュ開口部の大きさに合致した間隔が好ましい。上記スペーサは、カバーリング材上に突起部として配置され、カバーリング材と一体化しているものでもよい。配置の状態は、例えば、千鳥状など適宜選択できる。
【００１５】上記スペーサとしての突起部を有するカバーリング材を使用する際、突起部に対応する部分に空間（例えば、メッシュ開口部）を有する電極を使用して電極をコンクリート構造物から離すことが好ましい。本発明の外部電極構造において、突起部を有するカバーリング材を使用すると、曲面や凹凸面を有するコンクリート構造物や波打ち際のコンクリート構造物への作業の安全性、容易性が高い。
【００１６】本発明の外部電極構造のカバーリング材とコンクリート表面との間に満たされる電解液は、通常使用されるものでよい。上記電解液の主成分である水は、工業用水、水道水など通常使用されるものでよく、本発明の目的を損なわないものであれば、海水などでもよい。電解液に含まれる電解質成分は、例えば、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の、水酸化物、塩化物、ホウ酸塩などの各種の塩が挙げられる。好ましくは水酸化カルシウム、塩化ナトリウムの飽和水溶液である。ここで、水溶液の濃度は、電解液として使用できればどのようなものでもよい。
【００１７】本発明の外部電極構造のカバーリング材の外側には、たるみ防止材が張着されていることが好ましい。たるみ防止材は、カバーリング材がコンクリート構造物に被着するのを補助し、カバーリング材の変形、特に水圧による変形を防ぐものである。たるみ防止材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６，６などのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステルなどを、アラミド繊維、超高分子ポリエチレン繊維、アモルファス金属繊維などの芯材で補強したものであり、好ましくはアラミド繊維補強したポリエチレンである。
【００１８】形状としては、ネット、シートのどちらでもよいが、好ましくはネット状である。ネットは織物でも編物でもよく、織編目が融着されているものでもよい。ネットの重量は、好ましくは５００～１，５００ｇ／ｍ²である。ネットの目あいは、好ましくは２～４ｃｍである。
【００１９】本発明の外部電極構造のカバーリング材の上には、締めつけ部材が覆設されていてもよい。締めつけ部材は、コンクリート構造物に外部電極構造を固着するために使用するが、カバーリング材を保護する役割も果たす。締めつけ部材を使用すると、例えば、橋脚などの円柱の周りに本発明の外部電極構造を設置する場合、アンカーボルト、ピン、クギなどを使用せずに、強固に固着することができる。締めつけ部材の形状としては、本発明の目的に反しない限りどの様なものでもよく、好ましくは合成繊維などの布製の荷締めベルトなどを適宜使用できる。締めつけ部材の施工方法としては、本発明の目的に反しない限りどの様なものでもよく、縦および／または横方向に固定すればよい。なお、本発明の外部電極構造は、上記締めつけ部材を使用せずに、従来法と同様の枠材やアンカーボルトなどを使用した固定方法で、コンクリート構造物に固定することもできる。
【００２０】本発明の外部電極構造の止水シール材は、剥離容易な不陸修正材を介してコンクリート表面に接していることが好ましい。施工するコンクリート表面が曲面および／または凹凸面であるときは、剥離容易な不陸修正材を使用すると電解液の漏れの防止に効果的である。従来は、不陸修正材としてポリマーセメントが使用されてきたが、コンクリートからの剥離が容易でなく、施工の際にポリマーセメントのコテならしを入念に行わないと漏水が発生するため、作業性が悪いという問題点があった。剥離容易な不陸修正材の材質は、剥がれやすく、弾性を有するシーリング材であれば、どのようなものでもよく、例えば、特殊ゴム系可剥性クラックシール材〔カネボウ・エヌエスシー（株）製〕などが挙げられる。不陸修正材の施工方法は、使用するシーリング材によるが、上記クラックシール材の場合、コテ塗りが一般的である。ここで、本発明の剥離容易な不陸修正材は、施工箇所に押しつけるだけで密着し、止水性を発現できるため、非常に作業性がよい。
【００２１】以下に、本発明の外部電極構造の好ましい一例の、縦断面を示した概略平面図を図１を使用して説明するが、本発明はこれに限定されない。図１に示すように、本発明の外部電極構造は、コンクリート構造物１８の脱塩工法や再アルカリ化工法を行う箇所に、止水シール材１６を周設し、電極１２、スペーサとして突起部１９を有するカバーリング材１３を積層して固定し、上記カバーリング材１３とコンクリート表面との間に電解液１１を満たしてなる。図１では、上記カバーリング材１３の上に、たるみ防止材１４を張着し、締めつけ部材１５を覆設してある。また、上記止水シール材１６は、不陸修正材１７を介してコンクリート構造物１８に接している。
【００２２】上記図１においては、電極１２は、止水シール材１６とコンクリート構造物１８との中間に位置しており、カバーリング材１３の突起部により、コンクリート構造物１８に押しつけられ、コンクリート構造物１８と密着しないことが好ましい。また、図１においては、上部は開口部となり、電解液の注入口、温度変化や電極部分での反応により生じるガスの排出口として機能するが、止水シール材１６などにより密閉し、電解液の注入用、通電により発生するガスの排出用に、適宜バルブを設けてもよい。
【００２３】上記のように設置した本発明の外部電極構造を使用する電気化学的脱塩工法および／または再アルカリ化工法は、下記の様に行う。まず、コンクリート構造物中の導電性補強材（図示せず）に直流電源（図示せず）の負極を接続し、内部電極とする。導電性補強材としては、通常、鉄筋が使用される。次に、本発明の外部電極構造１０の電極１２に上記直流電源の陽極を接続し通電を行う。陽極と負極の間を通電する際の直流電源の通電条件は、電流が、好ましくはコンクリート表面積１ｍ²当たり１アンペア程度である。低電流であると、脱塩効果、再アルカリ化効果が低く、長時間の通電が必要である。一方、高電流であると、負極である導電性補強材の周囲で水素の発生量が増加し、鉄の水素脆化が起こる。また、電圧は、好ましくは１０～４０ボルト、さらに好ましくは３０～４０ボルトである。１０ボルト未満であると、脱塩効果、再アルカリ化効果が低く、長時間の通電が必要である。一方、４０ボルトを超えると、危険性が増大する。直流電源の通電時間は、コンクリートの内部に含まれる塩分量、中性化度により、適宜選択できる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例を挙げ、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるものではない。なお、実施例中の％は、特に断らない限り重量％である。
【００２５】実施例本発明の外部電極構造を、図１に示すとおり、コンクリート構造物に設置した。使用した止水シール材、電極、突起部付きカバーリング材、たるみ防止材、締めつけ部材、不陸修正材、電解液を下記に示す。
【００２６】止水シール材；厚さ２０ｍｍ、幅５０ｍｍのブチルゴム押し出し成形品電極；チタン板をエキスパンド加工し、メッシュ加工（菱形開口部７０ｍｍ×３０ｍｍ）した電極突起部付きカバーリング材；深さ１０ｍｍ、厚さ２～３ｍｍの高密度ポリエチレンシート（ＨＤＰＥ）突起部間隔１６．５×２０ｍｍ（株式会社ケー・エフ・シー製カーボフォルＮＡＰシート）
たるみ防止材；４，５００デニールのアラミド繊維補強ポリエチレンネット（ネット重量１，１００ｇ／ｍ²、目あい２．８×２．６ｃｍ、前田工繊株式会社製）
締めつけ部材；布製荷締めベルト不陸修正材；特殊ゴム系可剥性クラックシール材〔カネボウ・エヌエスシー（株）製〕
電解液；水酸化カルシウム飽和水溶液【００２７】作成した外部電極構造の電極を直流電源の陽極に、コンクリート内部の配筋を直流電源の負極に接続し、コンクリート表面１ｍ²当たり１アンペア、２５±１５Ｖの電流を流した。通電を２カ月行ったところ、コンクリート中の塩化物量に顕著な減少が見られた。
【００２８】
【発明の効果】本発明の外部電極構造は、安全、容易、確実に外部電極をコンクリート面に固着でき、固定作業時間も短縮される。特に、曲面や凹凸面を有するコンクリート構造物や波打ち際のコンクリート構造物などの従来困難であったコンクリート構造物にも適用できる。また、本発明は、カバーリング材の上に締めつけ部材を覆設する場合は、外部電極構造の固定に従来使用されているアンカーボルトなどを使用しなくてもよいため、取付け部材に凹凸ができず、波浪の影響を受けない。また、固定作業も容易で費用も低減される。このように、本発明の外部電極構造は、コンクリート構造物の電気化学的な脱塩工法および／または再アルカリ化工法に非常に有用であり、工期短縮、施工費用の削減が図れる。

【出願人】	【識別番号】０００２０１４９０【氏名又は名称】前田工繊株式会社
【出願日】	平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．２７）
【代理人】	【識別番号】１０００８５２２４【弁理士】【氏名又は名称】白井重隆
【公開番号】	特開２００１－１８２３３３（Ｐ２００１－１８２３３３Ａ）
【公開日】	平成１３年７月６日（２００１．７．６）
【出願番号】	特願平１１－３６９６８７