(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の鋼材を外部電源方式により電気防食をする方法において、防食電流を所定時間毎に遮断し、遮断直後の鋼材の電位を計測し、該電位が予め定めた防食管理電位域よりもプラス側に外れたときには防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で増加させ、該電位が防食管理電位域よりもマイナス側に外れたときに防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で減少させることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【請求項２】
前記防食管理電位域のプラス側が飽和硫酸銅電極基準値で−０．２５Ｖよりもマイナス側であり、前記防食管理電位域のマイナス側が飽和硫酸銅電極基準値で−１．１Ｖよりもプラス側であることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【請求項３】
鉄筋コンクリート構造物の鋼材を外部電源方式により電気防食をする方法において、防食電流を所定時間毎に遮断し、遮断直後の鋼材の電位及び遮断後所定時間経過後の鋼材の電位を計測し、それらの電位差が予め定めた電位差よりも小さくなったときに防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で増加させることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【請求項４】
前記予め定めた電位差が０．０５Ｖよりも大きいことを特徴とする請求項３記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【請求項５】
直流電源装置と通電用電極と照合電極とから構成される鉄筋コンクリート構造物の電気防食装置において、所定時間毎に直流出力電流をＯＮ／ＯＦＦする手段と、防食電流を遮断した直後の電位を予め設定した電位と比較する手段、及び／又は、防食電流を遮断した直後の電位と遮断後所定時間経過後の電位との電位差を予め設定した電位差と比較する手段を有し、前記電位比較手段、及び／又は、前記電位差比較手段からの信号により、防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で増減する手段を設けたことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、鉄筋コンクリート構造物中の鋼材を外部電源方式により電気防食する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートは通常高アルカリ性であるため、コンクリート中の鉄の表面には不動態被膜が形成され、腐食が発生しない。
しかし、  近年、鉄筋コンクリート構造物中の鋼材が細骨材に含まれる塩分や海塩粒子の侵入などによって腐食されることが問題となっている。
【０００３】
鋼材が腐食するか否かは電位測定によって判断することができ、鉄筋の電位と腐食の関係については、ＡＭＥＲＩＣＡＮ  ＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＳＴＡＮＤＡＲＤ  ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ  Ｃ８７８−８０で下表のような基準が示されている。
【０００４】
【表１】
0003628378.tif 000002
【０００５】
従来、塩害を受けたコンクリート構造物に対しては、塩化物イオンで汚染されたコンクリート部分を除去し、新しいコンクリートで修復する方法などが採られてきたが、塩化物イオンを完全に除去することは困難で再び腐食が始まるという現象が見られる。
【０００６】
このような背景の下で、コンクリート中の鉄筋の腐食を電気化学的に停止させる電気防食が大きな注目を集めており、主として外部電源方式による電気防食法が採用されている。
【０００７】
外部電源方式による電気防食法とは、定電圧又は定電流の直流電源装置を用い、新たに設置した陽極から電解質であるコンクリートを介して鋼材に防食電流を供給し、鋼材を防食する方法である。この方式は、直流電源装置を通して防食電流量を自由に調節できるので、比較的電気抵抗の高い大気中のコンクリート構造物にも適用可能である。
【０００８】
しかし、適切な通電電流の管理ができないと、防食電流が不足して、十分な防食効果が得られなかったり、防食電流が過剰に流れる過防食による弊害、特にＰＣ鋼材が水素脆化を起こし、コンクリート構造物の強度が劣化する等の危険がある。
【０００９】
この通電電流を管理する手段として電位管理法がある。例えば、財団法人沿岸開発技術研究センターでは、コンクリート中の鋼材の防食電位管理基準を防食電流遮断直後の電位Ｅ０  （以下「インスタントオフ電位」という）と防食電流を遮断した後所定時間経過後の電位Ｅ１  （以下「オフ電位」という）との電位差ΔＥ＝Ｅ０  −Ｅ１  （分極量又は復極量）が０．１Ｖ以上で、鉄筋のインスタントオフ電位が飽和硫酸銅電極基準で−１．１Ｖよりも卑とならないことと定めている。
【００１０】
また、いずれの塩分濃度においても自然電位より５０ｍＶカソード分極（＝復極）させれば腐食速度はほぼ０になるという試験結果も発表されている（腐食防食’８８講演集ｐ．１６５〜１６８；昭和６３年５月１日）。上記の試験結果によれば、コンクリート中の鉄筋を電気防食する場合は、コンクリート中の鉄筋の電位に関係なく分極量又は復極量ΔＥが少なくとも０．０５Ｖ以上となるように防食電流を流せばよい。
【００１１】
また、上記のＡＭＥＲＩＣＡＮ  ＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＳＴＡＮＤＡＲＤ  ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ  Ｃ８７８−８０で示す基準と、上記試験結果によれば、コンクリート中の鉄筋が飽和硫酸銅電極基準値で−０．２０Ｖよりもマイナス側であるときに、分極量又は復極量ΔＥが少なくとも０．０５Ｖ以上となるように防食電流を流せばよい。即ち、インスタントオフ電位Ｅ０  が飽和硫酸銅電極基準値で−０．２５Ｖよりもマイナス側であるように防食電流を調整すればよい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鉄筋コンクリート中の鋼材を電気防食した場合に、一定の電位又は一定の復極量を得るに必要な防食電流密度は、該鉄筋コンクリート構造物の置かれた環境、季節、コンクリートの性状、通電時間等により大きく変化する。例えば、同じ通電量でも分極量及び復極量は、冬季は大きいが夏季は小さいので、通電量を調整して適正な復極量を得ても、一定期間経過後は上記防食電位管理基準値を大幅に外れることが多く、十分な防食効果が得られなかったり、過剰に分極されることが多い。
【００１３】
これを防ぐためには、こまめに鉄筋コンクリート中の鋼材の電位又は復極量を測定し、その結果に基づき通電量を調整すればよいが、鉄筋コンクリート中の鋼材の復極量を測定するためには通常数時間を要するため、橋等の遠隔地にあるコンクリート構造物の防食電流を頻繁に調整することは、労力及び経済的な負担が大きく、現実的ではない。
【００１４】
一方、鉄筋コンクリート構造物の鋼材の防食電位を一定に保つには、定電位式の直流電源装置を使用することも考えられるが、コンクリートのような高抵抗環境中では、通電量とコンクリートの抵抗の積（ＩＲドロップ）が測定電位の大きな誤差となり、適切な防食管理を行えない場合が多く、また、電波などの外部からのノイズで電位が大きく変動し、これらの電位に追従して防食電流が大幅に変動するため、防食電位管理基準値を大幅に外れるおそれがある。
【００１５】
そこで、本発明は、上記の問題を解消し、防食電位管理基準値の範囲内になるように防食電流を容易に制御することができる電気防食方法及びその装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一定の間隔で定期的にインスタントオフ電位Ｅ０  、又は、インスタントオフ電位Ｅ０  とオフ電位Ｅ１  を測定し、該インスタントオフ電位Ｅ０  、又は、分極量若しくは復極量ΔＥが所定の防食管理基準値を外れたときに、防食電流をわずかに増減する手段を電気防食装置に備えることにより、防食管理基準値が大幅に外れることを防止し、かつ、こまめに防食電流を調整する労力も必要としない、下記の電気防食方法及びその装置を提供することにある。
【００１７】
(1) 鉄筋コンクリート構造物の鋼材を外部電源方式により電気防食をする方法において、防食電流を所定時間毎に遮断し、遮断直後の鋼材の電位を計測し、該電位が予め定めた防食管理電位域よりもプラス側に外れたときに、防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で増加させ、該電位が防食管理電位よりもマイナス側に外れたときに防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で減少させることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【００１８】
（２）  前記防食管理電位域のプラス側が飽和硫酸銅電極基準値で  −０．２５Ｖよりもマイナス側であり、前記防食管理電位域のマイナス側が飽和硫酸銅電極基準値で−１．１Ｖよりもプラス側であることを特徴とする上記（１）  記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【００１９】
(3) 鉄筋コンクリート構造物の鋼材を外部電源方式により電気防食をする方法において、防食電流を所定時間毎に遮断し、遮断直後の鋼材の電位及び遮断後所定時間経過後の鋼材の電位を計測し、それらの電位差が予め定めた電位差よりも小さくなったときに防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で増加させることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【００２０】
（４）  前記予め定めた電位差が０．０５Ｖよりも大きいことを特徴とする上記    （３）  記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
【００２３】
(5) 直流電源装置と通電用電極と照合電極とから構成される鉄筋コンクリート構造物の電気防食装置において、所定時間毎に直流出力電流をＯＮ／ＯＦＦする手段と、防食電流を遮断した直後の電位を予め設定した電位と比較する手段、及び／又は、防食電流を遮断した直後の電位と遮断後所定時間経過後の電位との電位差を予め設定した電位差と比較する手段を有し、前記電位比較手段、及び／又は、前記電位差比較手段からの信号により、防食電流を１〜１０％内の予め定めた一定の割合で増減する手段を設けたことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の電気防食装置。
【００２４】
【作用】
以下、本発明を図１に基づいて説明する。電気防食対象であるコンクリート構造物１に設置した電極２と該コンクリート構造物１内部の鋼材３と該鋼材３の近傍に設置した照合電極４とを直流電源装置５に接続し、直流電源装置５にＡ／Ｄコンバータ６１、ＭＰＵ６２、メモリ６３、Ｉ／Ｏポート６４とから基本的に構成されるマイクロコンピュータ６を接続したものである。
【００２５】
直流電源装置５は予め設定された条件に基づいて鋼材３に防食電流を供給して防食を行い、マイクロコンピュータ６は、予め設定された手順に基づいて直流電源装置５の出力電流、出力電圧等の測定値を収集・記憶する。マイクロコンピュータ６には、クロック（図示せず）が内蔵されており、所定数時間ごと、例えば数時間ないし数日おきに直流電源装置５にＯＮ／ＯＦＦを指令する。
【００２６】
マイクロコンピュータ６の指令により直流電源装置５をＯＦＦにした際、インスタントオフ電位Ｅ０  及びオフ電位Ｅ１  をマイクロコンピュータ６が読み取り、インスタントオフ電位Ｅ０  を予め設定した電位（以下「基準電位」という。）と、あるいは、分極量又は復極量ΔＥを予め設定した電位差（以下「基準電位差」という。）と比較する。
【００２７】
その際、マイクロコンピュータ６に直流電源装置５を制御する手段を付設し、直流電源装置５の出力電流、出力電圧、インスタントオフ電位Ｅ０  又は分極量又は復極量ΔＥ、及び、基準電位又は基準電位差等、防食管理データの信号に基づいた制御信号を直流電源装置５に送り、出力電流などの制御を行う。
【００２８】
インスタントオフ電位Ｅ０  が基準電位（例えば、飽和硫酸銅電極基準値で−１．１〜−０．２５Ｖの間）にある場合、又は、分極量又は復極量ΔＥが基準電位差（０．０５Ｖ以上）にある場合は直流電源装置５のＯＦＦ前の出力電流を維持する。
【００２９】
インスタントオフ電位Ｅ0 が基準電位の上限値（−０．２５Ｖ）よりもプラス側の場合は、直流電源装置５のＯＦＦ前の出力電流より１〜１０％内の予め定めた一定の割合で防食電流を増加させる。また、下限値（−１．１Ｖ）よりもマイナス側の場合は、直流電源装置５のＯＦＦ前の出力電流より１〜１０％内の予め定めた一定の割合で防食電流を減少させる。
【００３０】
また、分極量又は復極量ΔＥが基準電位差の下限値（０．０５Ｖ）よりも小さい場合は、直流電源装置５のＯＦＦ前の出力電流より１〜１０％内の予め定めた一定の割合で防食電流を増加させる。
【００３１】
なお、図２のように、マイクロコンピュータ６と、該マイクロコンピュータ６とは遠隔地にある別のマイクロコンピュータ８とに回線終端装置としてのモデム７１及び７２を接続し、該モデム７１及び７２を専用又は汎用の電話回線等で接続すれば、マイクロコンピュータ６で収集した防食管理データや電気防食装置故障データ等を常時又は適宜時間毎に、又はマイクロコンピュータ８からの指令により転送することができ、ディスプレイ９に表示されたこれらのデータから、防食対象構造物とは離れた地点にいながらにして電気防食装置の運転状況やコンクリート構造物１の防食状態を把握できる。
また、遠隔制御による電気防食装置の運転調整や異常対応処理も行うことができる。
【００３２】
【実施例】
鉄筋コンクリート供試体に図１に示すような本発明の電気防食装置と従来の定電流電気防食装置を用いて電気防食の効果を比較した。
コンクリート構造物中の鉄筋の分極量は、コンクリート構造物が置かれた環境の影響を受け、同一防食電流密度でも一般には湿潤環境では分極量が大きく、乾燥状態では分極量は小さいことが知られている。
【００３３】
このため、乾燥状態における鉄筋のインスタントオフ電位が、飽和硫酸銅電極基準で−０．７Ｖとなるように防食電流を設定した後、該鉄筋コンクリート供試体を湿潤環境に置き、６時間ごとにインスタントオフ電位を検出して電位変化を調べた。なお、本発明の電気防食装置のマイクロコンピュータ６を、検出したインスタントオフ電位が−１．０Ｖよりもマイナス側になった場合、検出後の防食電流を１％だけ減少させるようにプログラムした。
【００３４】
図３は上記試験結果を表したグラフであり、実線は本発明の電気防食装置によるインスタントオフ電位の経時変化を表し、破線は従来の定電流電気防食装置によるインスタントオフ電位の経時変化を表している。
本発明の電気防食装置によっても、従来の定電流電気防食装置によっても試験開始後６日目まではコンクリートへの水分の浸透にしたがいインスタントオフ電位が徐々にマイナス側に移行した。
【００３５】
しかし、本発明の電気防食装置によれば、７日目以降はインスタントオフ電位が約−１．０Ｖでほぼ一定を保っていたのに対し、従来の定電流電気防食装置による場合は７日目以降もインスタントオフ電位が徐々にマイナス側に移行し続け、１３日目には、コンクリート中の鋼材の防食電位管理基準値−１．１Ｖよりもマイナス側となり、さらに４０日目には約−１．３Ｖに達した。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、上記の構成を採用することにより、鉄筋コンクリート構造物の置かれた環境や季節が変化しても防食電位管理基準値を大幅に外れることがなく、適切な防食効果を保持することができ、過剰に分極されることがない。また、こまめに鉄筋コンクリート中の鋼材の電位又は復極量を測定し、その結果に基づき通電量を調整する必要がないので、橋などの遠隔地にあるコンクリート構造物でも防食管理に過大な労力を必要としないという優れた効果を有する。
【図面な簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例である電気防食装置の基本構成を示した系統説明図である。
【図２】本発明の電気防食装置の基本構成に遠隔監視制御手段を設けた系統説明図である。
【図３】本発明と従来装置の実施例の結果を表すグラフである。
【符号の説明】
１．コンクリート構造物、２．電極、３．鋼材、４．照合電極、５．直流電源装置、６．マイクロコンピュータ、６１．Ａ／Ｄコンバータ、６２．ＭＰＵ、６３  メモリ、６４  Ｉ／Ｏポート、７１、７２  モデム、８．マイクロコンピュータ、９．ディスプレイ。
【図１】
0003628378.tif 000003
【図２】
0003628378.tif 000004
【図３】
0003628378.tif 000005