(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋（１２）を有するコンクリート構造体のガルバニック防食方法であって、
前記構造体に複数の穴（１５）を開けるステップと、
前記穴（１５）の少なくとも一つに第一電極（１６）及び電解質を挿入するステップと、
電流源（１８）の負極端子を前記鉄筋に電気的に接続し、前記電流源の正極端子を各第一電極に電気的に接続するステップと、
前記電流源を作動させるステップと、
前記電解質及び各第一電極を取り出すステップと、
前記構造体に開けられた穴の中に、前記第一電極とは別の犠牲アノードを配置して封入するステップと、
前記犠牲アノードを前記鉄筋に電気的に接続するステップとを備えた方法。
【請求項２】
前記第一電極（１６）が、チタン、ステンレス鋼、又は炭素製である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一電極（１６）が、チューブ又は螺旋状に巻かれたワイヤとして形成される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第一電極（１６）が、該第一電極の側部の長さ方向の少なくとも一部において錆びない物質製であるワイヤ（１７）によって、前記電流源（１８）の正極端子に電気的に接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電解質が、水蒸気又は空気を適用することによって、各穴（１５）から取り出される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電解質がゲル状である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記電解質が、水と、ゲル化剤又は保水剤と、塩基とを備えた混合物である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記塩基が水酸化ナトリウムである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記塩基が、前記鉄筋（１２）付近のコンクリートを再アルカリ化するための炭酸カリウムである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記電流源（１８）が、前記鉄筋に対して０．５Ａ／ｍ２から１Ａ／ｍ２の範囲内の電流を提供するように作動するバッテリ、又はコンセントに接続されたＤＣ電源を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記犠牲アノード（２０）が亜鉛系である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第一電極（１６）が、複数回使用されるツールである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記穴（１５）が、前記犠牲アノード（２０）を挿入するのに必要な深度よりも深い深度を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【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技術に係り、特に腐食に対してコンクリートの鉄筋を保護する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートの鋼鉄の鉄筋は、炭酸化の場合におけるその鉄筋が埋め込まれるコンクリートのｐＨの減少に起因して、及び／又は、例えば塩化物等の汚染物の拡散による浸透によって、腐食する。腐食を生じさせる現象は、低湿度においても生じ得る。
【０００３】
鉄筋を、それを保護する対抗媒体の中に配置するため、典型的な方法では、覆っているコンクリートを剥がして、正常なコンクリートと交換する。しかしながら、この方法は高価である。
【０００４】
鉄筋をその元々の環境において保護するため、抑制剤を適用するといった化学的な方法や、カソード防食又はガルバニック防食とった電気化学的な方法を用いることができる。
【０００５】
腐食抑制剤は液剤であり、コンクリート表面に適用されると、拡散によってコンクリートを通過して、鉄筋に付着する。腐食抑制剤は、カソード反応又はアノード反応を抑制し、一部の腐食抑制剤はそれら両方を抑制する（混合抑制剤）。この方法は、コンクリートの多穴質ネットワーク内部における分子の拡散を予測することの困難性に起因して、ランダムな側面を有する。一部のコンクリートは、抑制剤を浸透させない。
【０００６】
カソード防食は、簡単に腐食しない金属を鉄筋の近くに配置して、この金属と鉄筋との間に特定の厚さのコンクリートを残すことによってアノードを形成するというものである。発電機を、その正極端子をアノードに接続して、その負極端子を鉄筋に接続して、電源をオンにすると、コンクリート内を循環する鉄筋の腐食電流よりも大きな電流が生じる。そして、鉄筋が電気分解システムにおけるカソードとして機能する。
【０００７】
そのシステムに印加される電流は、必要に応じて、発電機により調節可能である。典型的には、電流は、鉄筋に対して２ｍＡ／ｍ２から２０ｍＡ／ｍ２の間に調節される。
【０００８】
カソードガルバニック防食は、カソード防食と同様の原理に基づくものであるが、その供給電流は、鉄筋に接続されたアノード自体の腐食によって得られるものである。このようなアノードは犠牲アノードと呼ばれる。アノードは、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、それらの合金等の酸化し易い金属製である。そのシステムは電池として機能する。このようなシステムによって伝えられる電流の量は、アノードの表面積及び組成に依存する。伝えられる電流は、犠牲アノードの腐食速度、組成及び数によって制限される。
【０００９】
発電機と、電流の量を規制するシステムとが存在しないことが、カソードガルバニック防食の利点である。しかしながら、犠牲アノードの腐食によって生じる電流は小さく、そのシステムの応用を制限している。一般的に、その電流は、鋼鉄と結合した後の鉄筋に対して２ｍＡ／ｍ２未満である。この値は、腐食ピット（くぼみ）を示す鉄筋の保護には不十分であるとされる場合が多い。
【００１０】
ガルバニック電流の量を増やすことができないのであれば、鋼鉄近傍の塩化物の割合を減らして、腐食スポットの影響を抑制又は低減することが、一つの解決手段となる。
【００１１】
既知の方法では、コンクリートの表面上に、電解質を含浸させた繊維マトリクスに埋め込まれた金属アノードを適用し、アノードとコンクリートとの間の電気的導通を確実なものにする。発電機の正極端子はアノードに接続され、負極端子は鉄筋に接続されて、略２００時間にわたって、高電流（鉄筋に対して略１Ａ／ｍ２）を印加する。陰イオンＣｌ−が、アノードの正の極性に引き寄せられて、コンクリートの外側のアノード周囲に移動する。処理の最後において、アノード及び電解質で含浸されたマトリクスから、抽出された塩化物イオンを除去する。そして、鋼鉄の鉄筋が、アグレッシブなイオンが取り除かれた媒体の中に存在することになり、ガルバニック防食の電流が無塩素媒体に対して十分なものであることによって、イオンから保護される。
【００１２】
このような塩化物抽出方法は、コストと時間がかかる。従って、本願においては用いられてない。
【００１３】
特許文献１及び特許文献２には、ガルバニック防食システムにおいてＣｌ−イオンを鉄筋から遠ざける中間溶液が開示されている。この方法では、コンクリート内に配置された限定的な犠牲アノードを用いて、まず、発電機を介して５０キロクーロン（ｋＣ）の量の強制電流を印加する。この電流は、アノード付近にＣｌ−イオンを集めることによって、Ｃｌ−イオンを鉄筋から遠ざける。そして、発電機をオフにして、犠牲アノードを鉄筋に接続することができる。そして、低ガルバニック電流を用いて脱塩素媒体における腐食から鋼鉄を保護するという課題が解決される。残留している塩化物及び新たに入ってくる塩化物は、ガルバニックシステムの動作中においてアノードの周辺に集まり続ける。しかしながら、悪い副作用の一つは、第一段階において印加される電流が、アノードの腐食を加速させて、アノードが急速に質量を失い、一定時間にわたってガルバニック防食システムを維持するのに必要とされるエネルギー貯蔵量が低減することである。この損失を、アノードの開始時の質量を追加することによって補償しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００５／１０６０７６号
【特許文献２】国際公開第２００６／０９７７７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、塩素化環境におけるガルバニック防食方法の改善が必要とされている。特に、犠牲アノードを消費せずに塩化物イオンを鋼鉄の鉄筋から遠ざけることを可能にして、及び／又は、鋼鉄近傍におけるｐＨ値を増大させて、Ｃｌ−／ＯＨ−の比を低減すること（再アルカリ化）を可能にする方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
鉄筋を有するコンクリート構造体のガルバニック防食方法が開示される。本方法は、
‐  構造体に複数の穴を開けるステップと、
‐  複数の穴の少なくとも一つに汚染除去電極及び電解質を挿入するステップと、
‐  電流源の負極端子を鉄筋に電気的に接続し、電流源の正極端子を各汚染除去電極に電気的に接続するステップと、
‐  電流源を作動させるステップと、
‐  電解質及び各汚染除去電極を取り出すステップと、
‐  構造体に開けられた穴の中に犠牲アノードを配置して封入するステップと、
‐  犠牲アノードを鉄筋に電気的に接続するステップとを備える。
【００１７】
犠牲アノードを配置する前に、汚染除去段階が行われる。この汚染除去段階では、汚染除去電極及び電解質が配置されている穴に、塩化物イオンが引き寄せられる。十分長い時間にわたって電流源を作動させた後、汚染除去電極を取り出して、また、塩化物イオンの大部分を構造体の外に排出させる電解質も取り出される。そして、犠牲アノードを、穴の中に設置して封入し、ほとんど塩素を有さない環境におけるガルバニック防食を確実なものにする。
【００１８】
汚染除去段階は、犠牲アノードを受容するために既に設けられている穴を利用するものであるので、僅かな追加コストで行われる。
【００１９】
更に、汚染除去電極としてアノードツールを用いることによって、ガルバニック防食を確実なものにするために封入される最終的なアノードの質量が消費されない。アノードツールは、作業における他の位置、又は他の場所で再び使用可能である。
【００２０】
汚染除去電極は、有利には、錆びない物質、例えば金属（チタン、ステンレス鋼）、又は炭素製である。汚染除去電極は、電気伝導のために比較的大きな外面を有し、これは、チューブ又は螺旋状に巻かれたワイヤとして形成することによって得ることができる。
【００２１】
電解質は、穴の内部に保持されて、また、水蒸気や圧縮空気ジェットや吸引によって簡単に取り出されるように選択された物質である。電解質は、典型的には、電解質ゲル状であり、その粘稠性は、電解質がそれ自体によって穴の中に保持することを可能にし、その穴の直径は、典型的には２５ｍｍ以下である。他の形状のアノードについて、穴の直径は大きくも小さくもなり得る。
【００２２】
穴の深度は、一般的に、表面に対して最終的なアノードを収容して正確に設定するのに必要とされる深度に対応するが、強制電流のステップ中により深部から塩化物イオンを抽出するために、より深い深度を有する穴を設けることも可能であり、その穴は、ゲルを取り出して洗浄した後に、ガルバニック電極の封入時において、水硬性モルタルで充填される。
【００２３】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下の非限定的であり例示的な実施形態の説明から明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用可能な鉄筋コンクリート構造体の一部の斜視図である。
【図２】二ステップでの汚染除去段階における図１に示される構造体部分の他の斜視図である。
【図３】二ステップでの汚染除去段階における図１に示される構造体部分の他の斜視図である。
【図４】図１〜３の構造体部分に開けられた穴の中にガルバニック防食用の犠牲電極を導入する様子を示す斜視図である。
【図５】構造体部分に設けられたガルバニック防食システムを概略的に示す他の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
鉄筋コンクリートの鉄筋のガルバニック防食は、一般的に、例えば亜鉛合金等の容易に腐食する金属の小体を、コンクリートに開けられた穴の中に封入することによって達成され、それら複数の金属小体は、絶縁ワイヤによって互いに接続され、また、一又は複数の点においてコンクリートの鉄筋に接続される。このようにして形成される犠牲アノードが腐食して、イオン状の金属粒子を発生させる。アノード反応によって放出される電子は、鉄筋を接続するワイヤによって鉄筋に分布する。電流は、電解質として機能するコンクリートを介して戻る。
【００２６】
本願で提案される方法は、コンクリート１１に開けられた穴１５（図１）を用いて、ガルバニックアノードを形成する合金体を封入する前に、強制電流による前処理を行い、塩化物イオンを抽出して、鉄筋１２付近におけるコンクリート１１を再アルカリ化する。
【００２７】
ガルバニック防食方法を実現するため、穴１５を、鉄筋１２に当たらないように気をつけながら、鉄筋コンクリート構造体１０に開ける。構造体に開けられる穴１５は、提供される犠牲電極の活性範囲の間に重なりを有するように配置されて、保護される鉄筋の領域をカバーする。典型的には、ガルバニック防食方法において、各犠牲電極は、２０から３０ｃｍ程度の活性範囲を有する。
【００２８】
本発明に係る方法では、犠牲電極を穴１５の中に挿入する前に、穴１５に挿入される電極１６を用いて、汚染除去の前処理段階を行う（図２）。
【００２９】
汚染除去電極１６は、好ましくは、錆びない物質又は腐食性の弱い物質製である。特に、汚染除去電極１６は、チタン、又はステンレス鋼製であり得る。炭素等の非金属物質も使用可能である。
【００３０】
図２に示される実施形態では、汚染除去電極１６は、螺旋状に巻かれた金属ワイヤの形状である。他の幾何学的形状も可能である。特に、チューブ形状が、汚染除去電極１６にとって適切である。
【００３１】
各汚染除去電極１６は、錆びない物質製であるワイヤ１７で構成された延長部を有する。図示される例では、電極１６はチタンワイヤ製であり、穴１５に入れられる部分が巻かれていて、穴の１５の外ではロッド１７を形成するように延伸している。
【００３２】
電極１６は、電解質（好ましくはゲル状）と共に穴１５の中に入れられる。実際には、まず、穴１５を電解質ゲルで充填し得て、そのゲルは、それ自体のゲル状の粘稠性により、穴の内部に保持される。そして、穴１５の中に汚染除去電極１６を入れて、電解質ゲルと共に穴１５の内部空間全体を占めるようにする。
【００３３】
電解質ゲルは、本質的に、保水剤及びベースで形成され得て、苛性ソーダアルカリ溶液等であり得る。例えば、４００ｇの水を含有するゲルについて、３０％で５０ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と、４０ｇのＳ３５型メチルセルロースとを加え得る。同じ割合において、ＮａＯＨの代わりに炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）を用いて、鉄筋の直ぐ近傍におけるｐＨを増大させることができる。
【００３４】
電解質ゲル及び電極１６を穴１５の中に入れた後、電極１６を互いに電気的に接続し、また、電流源１８の正極端子にも電気的に接続する（図３）。電流源１８の負極端子は、鉄筋コンクリート構造体１０の鉄筋１２のアレイに電気的に接続される。
【００３５】
汚染除去電極１６の設置及び接続の後に、汚染除去段階は、電流源１８を作動させて、電流を印加するステップを備え、その電流は、汚染除去段階の終わりにおいて、例えば、鉄筋に対して５０ｋＣ／ｍ２の集積電荷を示し得るが、この値は非限定的なものである。電流源１８によって提供される電流は、コンクリートに接触している鉄筋に対して０．５／ｍ２から１Ａ／ｍ２の範囲内であり得て、保護される鉄筋の表面積に応じて、数十時間程度の電流源１８の作動時間となる。
【００３６】
ワイヤ１７を用いて、汚染除去電極１６を、電流源の正極端子に電気的に接続する。ワイヤは、汚染除去電極の側部の長さ方向の少なくとも一部において錆びない物質で構成され、電極１６が使用中に劣化することを防止する。
【００３７】
電流源１８は、バッテリ、又はコンセントに接続されたＤＣ電源である。電流源１８は、鉄筋に対して０．５Ａ／ｍ２から１Ａ／ｍ２の範囲の大きさのＤＣ電流を提供するように作動する。
【００３８】
図３に示される例では、複数の電極１６が共に、汚染除去段階を行うように構造体１０に設けられている。利用可能なハードウェア及び時間に応じて、一つの電極１６又は一組の電極１６を用いて逐次的に作動させて、構造体の複数の領域を順番に汚染除去することが他の選択肢となることを理解されたい。
【００３９】
汚染除去段階の最後において、電極１６を穴１５から取り出して、また、コンクリート体１１から移動してきた一定量の塩化物イオンを含有する電解質ゲルも取り出す。
【００４０】
穴１５からゲルを取り出すため、水蒸気や圧縮空気ジェットを適用したり、ゲルを吸引したりする。
【００４１】
そして、穴１５が空になり、犠牲アノード２０をその中に挿入することができる。一例として、犠牲アノード２０は、図４に示されるような形状を有し得る。この例では、犠牲アノード２０は、星形の断面を有する形状であり、犠牲アノードを穴１５の中に封入するのに用いられるモルタル２１との比較的大きな接触面積を提供する。
【００４２】
犠牲アノード２０は、ガルバニック防食方法においての使用が知られている任意の物質、つまり、腐食し易い金属製であり得る。亜鉛や亜鉛合金が犠牲アノード２０用の好ましい物質である。
【００４３】
コンクリート構造体１０に開けられた穴１５の中に犠牲アノード２０を入れた後、穴１５に封入モルタル２１を充填する（図５）。各犠牲アノードは、封入モルタル２１の外に突出している導電性接続ロッド２２を有する。図５に示されるように、接続ロッド２２は、互いに電気的に接続されて、また、コンクリートの鉄筋のアレイにも接続される。
【００４４】
これで、ガルバニック防食システムの設置が完了する。その構造体の寿命中において、腐食を発生させる電解現象は、鉄筋コンクリート構造体１０の鉄筋１２を腐食させるよりもむしろ、犠牲アノード２０を消費する。
【００４５】
本方法は、既に開けられている穴を用いるので、低コストで塩化物イオンの抽出を可能にする。塩化物イオンを表面よりもむしろ穴から取り出すことによって、構造体の外に出す。従って、イオンの移動時間を減らすことができる。
【００４６】
再利用可能なアノードツールを用いることによって、限定的なアノード体を損傷しないようにすることができ、そのアノード体は、抽出及び再アルカリ化処理の後に封入される。
【００４７】
本方法では、必要に応じて、塩化物イオンが完全に抽出されるまで、その処理を行うことができる。消費されないアノードツールを用いることによって、電荷の印加には特に制限がない。
【００４８】
上述の実施形態は本発明を例示するものである。添付の特許請求の範囲で定められる本発明の範囲から逸脱せずに、多様な変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  鉄筋コンクリート構造体
１２  鉄筋
１５  穴
１６  汚染除去電極
１７  ワイヤ
１８  電流源
２０  犠牲アノード
２１  モルタル
２２  接続ロッド
【図１】
0005996776.tif 000002
【図２】
0005996776.tif 000003
【図３】
0005996776.tif 000004
【図４】
0005996776.tif 000005
【図５】
0005996776.tif 000006